EP2021614B1 - Luftfiltergehäuse für ein kompaktluftfilterelement - Google Patents

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EP2021614B1
EP2021614B1 EP07728216.8A EP07728216A EP2021614B1 EP 2021614 B1 EP2021614 B1 EP 2021614B1 EP 07728216 A EP07728216 A EP 07728216A EP 2021614 B1 EP2021614 B1 EP 2021614B1
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EP
European Patent Office
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air filter
chamber
filter housing
annular
air
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EP07728216.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2021614A1 (de
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Mario Rieger
Werner Blossey
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Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/14—Combined air cleaners and silencers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1216—Flow throttling or guiding by using a plurality of holes, slits, protrusions, perforations, ribs or the like; Surface structures; Turbulence generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1255—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using resonance
    • F02M35/1266—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using resonance comprising multiple chambers or compartments

Definitions

  • the invention relates to an air filter housing having at least one compact air filter element and at least one filter chamber, the end each having at least one hose connection piece, wherein the compact air filter element between the hose connection piece can be used to seal the cross section of the filter chamber.
  • Compact air filter elements consist of a corrugated and a smooth filter paper.
  • the filter papers are glued together and then wound together to form a filter element of the desired size.
  • the bonding is carried out by caterpillar-shaped application of pasty adhesive in the edge region such that the spaces between the wavy and the smooth layer are alternately closed at the two end faces, so that no direct flow through the channels formed between the filter papers is possible.
  • An air flow first passes from the raw air side to the clean air side only into a branch channel, then through the filter paper and out of a branch channel on the other side.
  • these compact air filters Compared to conventional fold filters, these compact air filters have the advantage of offering a larger filter area for the same size or smaller size for the same filter area allow, so that, accordingly, the air filter housing for the compact air filter element may have a smaller volume.
  • the advantage in terms of space however, has the disadvantage that due to the significantly smaller housing volume in compact air filter elements, the acoustic attenuation is worse.
  • the WO 97/41345 A shows an air filter unit from an air filter housing with filter element and a resonator. Downstream of the filter element, the resonator is integrated in the filter housing. The resonator is connected via a pipe section coaxially within the air outlet of the air filter unit.
  • the DE 199 51 408 A1 describes an air filter unit according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is therefore to provide an air filter housing for a compact air filter element with improved acoustic properties, which is simple and inexpensive. This object is achieved by an air filter housing with the features of claim 1.
  • the per se known air filter housing is supplemented by an additional resonator chamber element, which is connected to the actual filter volume through at least one air-conducting channel or slot.
  • channel and slot are used in the following equally for those recesses which are present in a wall, which the main chamber as a filter chamber from a secondary chamber, which serves as a resonator, separates and has an acoustically effective opening width.
  • a first embodiment provides, on the outer circumference of the filter chamber to install one or more preferably box-shaped resonator chamber elements and to connect via at least one air-conducting channel or slot with the inner filter chamber.
  • annular chamber element in the region of the transition from the hose connecting piece to the filter chamber.
  • the transition from the smaller cross section of the hose connection piece to the larger cross section of the filter chamber is predetermined.
  • An attached in this area annular chamber element thus uses the existing there anyway space inside or outside the air filter housing without an enlargement of the housing would be required.
  • the annular chamber element can be subdivided into partial chambers by webs, which run in particular radially, so that in particular also chambers of different sizes can be formed and correspondingly different sound frequencies can be influenced.
  • Each sub-chamber then communicates with the interior of the air filter housing via at least one channel or slot.
  • a particularly simple solution provides to form the annular chamber element of a ring diaphragm area and a ring tire area.
  • the ring tire area is directly to the large filter chamber and the annular diaphragm area welded to the hose connector.
  • connection channels can either lead radially into the annular chamber element, in particular from the narrower cross section of the hose connection piece.
  • connecting channels can also be provided which extend approximately axially, ie parallel to the flow direction.
  • the annular chamber element can also be arranged in the interior of the filter chamber, as far as a void volume is given in the filter chamber, that the filter chamber is not completely filled by the compact air filter element.
  • a filling of the resonator chamber elements with an insulating material is advantageous in order to be able to carry out additional absorption of sound energy.
  • the same purpose may serve a lining of the chambers and / or the filter housing with an insulating material.
  • inlet tulip on the input side in the air filter housing, that is, to form a channel which initially tapers continuously and suddenly widening, so that a pressure wave reflection occurs here.
  • FIGS. 1 and 2 show in each case different embodiments of an air filter housing according to the invention, in each case in a sectional view.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an air filter housing 10 according to the invention, which essentially comprises a filter chamber 1, which tapers at both ends to hose connection pieces 2, 3.
  • a compact air filter element 20 is used, which is flowing from the connecting piece 2 ago.
  • the sucked air passes through the compact air filter element 20 and is discharged via the connecting piece 3.
  • annular Cavity Around the connecting piece 3 around an annular chamber element 6 is arranged as a first resonator chamber element. It forms an annular Cavity, which is connected in the illustrated embodiment, on the one hand via radial channels 9 with the interior of the hose connection piece 3 and on the other hand via approximately axial channels 8 with an adjacent to the compact air filter element 20 empty space in the filter chamber 1.
  • the annular chamber element 6 is designed to be very simple, by introducing the channels 8, 9 on the air filter housing 10 which is known per se with respect to the elements 1, 2 and 3, and then an annular tire region 6.1, which may be, for example, a pipe section, is attached to the outside of the air filter housing 10.
  • an annular tire region 6.1 which may be, for example, a pipe section
  • the annular diaphragm area 6.2 then separates between its outer edge on the ring tire area 6.1 and its inner edge on the connecting piece 3 from an air volume, which is connected to the interior of the air filter housing 10 only via the channels 8, 9.
  • the resulting cavity is acoustically effective and allows to influence acoustically perceptible vibrations in the air column, which is passed through the air filter housing 10 through, so to dampen or even completely eliminate.
  • the influenceable frequency ranges are directly related to the air chamber volume of the resonator chamber.
  • FIG. 1 illustrated embodiment further, to arrange at least one additional box-shaped resonator chamber element 5 on the outside of the air filter housing 10, in particular on the housing jacket of the large filter chamber 1. This is shaped so that it is adapted to the outer contour of the air filter housing 10 and can be firmly connected to this. Via an air-conducting channel 7, in turn, an acoustically effective connection is made.
  • Fig. 2 shows a similarly constructed air filter housing 10 '.
  • the annular chamber element 6 is present in this embodiment as well as in the previously described and is connected via radial bores 9 with the interior of the hose connection piece 3, which acts as an outlet opening.
  • the interior of the hose connecting piece 2 ' is designed in this embodiment as a so-called inlet tulip, that is, the cross-section narrows and then expands shortly before the mouth in a plenum again, the plenum here by a front of the air filter element 20 in the filter chamber existing empty space is formed.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Luftfiltergehäuse mit wenigstens einem Kompaktluftfilterelement und mit wenigstens einer Filterkammer, die endseitig jeweils wenigstens einen Schlauchanschlussstutzen aufweist, wobei das Kompaktluftfilterelement zwischen den Schlauchanschlussstutzen unter Abdichtung des Querschnitts der Filterkammer einsetzbar ist.
    • Stand der Technik
  • Kompaktluftfilterelemente bestehen aus einem gewellten und einem glatten Filterpapier. Die Filterpapiere sind miteinander verklebt und dann miteinander zu einem Filterelement der gewünschten Größe aufgewickelt. Dabei erfolgt die Verklebung durch raupenförmigen Auftrag des pastösen Klebstoffs im Kantenbereich derart, dass die Zwischenräume zwischen der gewellten und der glatten Lage abwechselnd an den beiden Stirnseiten verschlossen sind, so dass keine direkte Strömung durch die zwischen den Filterpapieren gebildeten Kanäle möglich ist. Eine Luftströmung gelangt von der Rohluft- zur Reinluftseite zunächst nur in einen Stichkanal hinein, dann durch das Filterpapier hindurch und aus einem Stichkanal auf der anderen Seite wieder heraus. Gegenüber herkömmlichen Faltenfiltern haben diese Kompaktluftfilter den Vorteil, bei gleicher Baugröße eine größere Filterfläche zu bieten bzw. bei gleicher Filterfläche eine kleinere Baugröße zu ermöglichen, so dass dementsprechend auch das Luftfiltergehäuse für das Kompaktluftfilterelement ein kleineres Volumen aufweisen kann. Der Vorteil hinsichtlich des Bauraums zieht allerdings den Nachteil mit sich, dass aufgrund des deutlich geringeren Gehäusevolumens bei Kompaktluftfilterelementen die akustische Dämpfung schlechter ist.
  • Die WO 97/41345 A zeigt eine Luftfiltereinheit aus einem Luftfiltergehäuse mit Filterelement und einem Resonator. Stromabwärts des Filterelementes ist der Resonator im Filtergehäuse integriert. Der Resonator ist über eine Rohrstrecke koaxial innerhalb des Luftauslassstutzen der Luftfiltereinheit verbunden.
  • Die DE 199 51 408 A1 beschreibt eine Luftfiltereinheit gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Luftfiltergehäuse für ein Kompaktluftfilterelement mit verbesserten akustischen Eigenschaften anzugeben, das einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch ein Luftfiltergehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das an sich bekannte Luftfiltergehäuse wird durch ein zusätzliches Resonatorkammerelement ergänzt, das mit dem eigentlichen Filtervolumen durch wenigstens einen Luft leitenden Kanal oder Schlitz verbunden ist. Hierdurch erfolgt eine akustische Beeinflussung von Druckschwingungen im Luftstrom nach dem Prinzip des Helmholtz-Resonators, wobei über die Größe des Volumens der Resonatorkammer und über Ort und Größe der Verbindungskanäle als Parameter die akustischen Eigenschaften beeinflusst werden können. Durch die erfindungsgemäße Integration im Luftfiltergehäuse bzw. den Anbau außen daran wird kein zusätzlicher Bauraum für einen separaten akustischen Schalldämpfer benötigt.
  • Die Bezeichnungen "Kanal" und "Schlitz" werden im Folgenden gleichermaßen für solche Ausnehmungen verwendet, die in einer Wandung vorhanden sind, welche die Hauptkammer als Filterkammer von einer Nebenkammer, die als Resonatorkammer dient, abtrennt und eine akustisch wirksame Öffnungsweite besitzt.
  • Eine erste Ausführungsform sieht vor, am Außenumfang der Filterkammer ein oder mehrere vorzugsweise kastenförmige Resonatorkammerelemente anzubringen und über wenigstens einen Luft leitenden Kanal bzw. Schlitz mit der inneren Filterkammer zu verbinden.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, ein Ringkammerelement im Bereich des Übergangs vom Schlauchanschlussstutzen zur Filterkammer vorzusehen. Der Übergang vom kleineren Querschnitt des Schlauchanschlussstutzens auf den größeren Querschnitt der Filterkammer ist vorgegeben. Ein in diesem Bereich aufgesetztes Ringkammerelement nutzt also den dort ohnehin vorhandenen Bauraum innen im oder außen am Luftfiltergehäuses, ohne dass eine Vergrößerung des Gehäuses erforderlich wäre.
  • Das Ringkammerelement kann durch Stege, die insbesondere radial verlaufen, in Teilkammern unterteilt werden, so dass insbesondere auch Kammern unterschiedlicher Größe ausgebildet und entsprechend unterschiedliche Schallfrequenzen beeinflusst werden können. Jede Teilkammer steht dann mit dem Innenraum des Luftfiltergehäuses über wenigstens einen Kanal bzw. Schlitz in Verbindung.
  • Eine besonders einfache Lösung sieht vor, das Ringkammerelement aus einem Ringblendenbereich und einem Ringreifenbereich zu bilden. Der Ringreifenbereich wird direkt an die große Filterkammer und der Ringblendenbereich an den Schlauchanschlussstutzen angeschweißt. Damit ist es auch möglich, ein vorhandenes Serien-Luftfiltergehäuse mit integrierten Nebenschlussresonatoren auszurüsten, ohne eine gänzliche Neukonstruktion des Luftfiltergehäuses erforderlich zu machen.
  • Die Verbindungskanäle können entweder radial in das Ringkammerelement führen, insbesondere von dem engeren Querschnitt des Schlauchanschlussstutzens aus. Alternativ können auch Verbindungskanäle vorgesehen sein, die sich in etwa axial, also parallel zur Strömungsrichtung erstrecken.
  • Das Ringkammerelement kann auch im Inneren der Filterkammer angeordnet sein, soweit in der Filterkammer ein Leervolumen dadurch gegeben ist, dass die Filterkammer durch das Kompaktluftfilterelement nicht vollständig ausgefüllt ist.
  • Vorteilhaft ist eine Füllung der Resonatorkammerelemente mit einem Dämmmaterial, um eine zusätzliche Absorption von Schallenergie vornehmen zu können. Dem gleichen Zweck kann eine Auskleidung der Kammern und/oder des Filtergehäuses mit einem Dämmmaterial dienen.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, eingangsseitig im Luftfiltergehäuse eine sogenannte Einlauftulpe auszubilden, also einen sich zunächst kontinuierlich verjüngenden und plötzlich erweiternden Kanal auszubilden, so dass es hier zu einer Druckwellenreflexion kommt.
  • Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Luftfiltergehäuses, jeweils in Schnittdarstellung.
    • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftfiltergehäuses 10, das im Wesentlichen eine Filterkammer 1 umfasst, die sich an ihren beiden Enden zu Schlauchanschlussstutzen 2, 3 verjungt. In die Filterkammer ist ein Kompaktluftfilterelement 20 eingesetzt, das vom Anschlussstutzen 2 her angeströmt wird.
  • Die angesaugte Luft passiert das Kompaktluftfilterelement 20 und wird über den Anschlussstutzen 3 abgeleitet.
  • Um den Anschlussstutzen 3 herum ist ein Ringkammerelement 6 als erstes Resonatorkammerelement angeordnet. Es bildet einen ringförmigen Hohlraum, der im dargestellten Ausführungsbeispiel einerseits über radiale Kanäle 9 mit dem Innenraum des Schlauchanschlussstutzens 3 und andererseits über in etwa axiale Kanäle 8 mit einem neben dem Kompaktluftfilterelement 20 befindlichen Leerraum in der Filterkammer 1 verbunden ist.
  • Das Ringkammerelement 6 ist sehr einfach ausgebildet, indem an dem in Bezug auf die Elemente 1, 2 und 3 an sich bekannten Luftfiltergehäuse 10 die Kanäle 8, 9 eingebracht werden und dann ein Ringreifenbereich 6.1, bei dem es sich beispielsweise um einen Rohrabschnitt handeln kann, außen am Luftfiltergehäuse 10 angebracht wird. Beispielsweise kann bei einem Luftfiltergehäuse 10 aus Kunststoff ein entsprechender Kunststoffring angeschweißt werden. Der Ringblendenbereich 6.2 trennt dann zwischen seiner Außenkante am Ringreifenbereich 6.1 und seiner Innenkante am Anschlussstutzen 3 ein Luftvolumen ab, das mit dem Innenraum des Luftfiltergehäuses 10 lediglich über die Kanäle 8, 9 verbunden ist. Der so entstandene Hohlraum ist akustisch wirksam und ermöglicht, akustisch wahrnehmbare Schwingungen in der Luftsäule, die durch das Luftfiltergehäuse 10 hindurch geführt wird, zu beeinflussen, also zu dämpfen oder gar ganz zu eliminieren.
  • Die beeinflussbaren Frequenzbereiche stehen in direktem Zusammenhang mit dem Luftkammervolumen der Resonatorkammer. Um hier unterschiedlich große Volumina für verschiedene Frequenzspektren bereitzustellen, sieht das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weiterhin vor, an der Außenseite des Luftfiltergehäuses 10, insbesondere am Gehäusemantel der großen Filterkammer 1, wenigstens ein zusätzliches kastenförmiges Resonatorkammerelement 5 anzuordnen. Dieses ist so geformt, dass es an die Außenkontur des Luftfiltergehäuses 10 angepasst ist und sich mit diesem fest verbinden lässt. Über einen Luft leitenden Kanal 7 wird wiederum eine akustisch wirksame Verbindung hergestellt.
  • Fig. 2 zeigt ein ähnlich aufgebautes Luftfiltergehäuse 10'. Am Außenumfang der Filterkammer 1 sind hierbei allerdings keine Resonatorkammerelemente angebracht. Das Ringkammerelement 6 ist bei dieser Ausführungsform ebenso wie bei der zuvor beschriebenen vorhanden und steht über radiale Bohrungen 9 mit dem Innenraum des Schlauchanschlussstutzens 3, der als Auslassöffnung fungiert. Das Innere des Schlauchanschlussstutzens 2' ist bei diesem Ausführungsbeispiel als sogenannte Einlauftulpe konzipiert, das heißt, der Querschnitt verengt sich und weitet sich dann kurz vor der Mündung in ein Plenum wieder auf, wobei das Plenum hier durch einen vor dem Luftfilterelement 20 in der Filterkammer 1 vorhandenen Leerraum gebildet ist.

Claims (10)

  1. Luftfiltergehäuse (10; 10') mit wenigstens einem Kompaktluftfilterelement (20) und mit wenigstens einer Filterkammer (1), die endseitig jeweils wenigstens einen Anschlusstutzen (2, 2', 3) aufweist, wobei das Kompaktluftfilterelement (20) zwischen den Anschlussstutzen (2, 2', 3) unter Abdichtung des Querschnitts der Filterkammer einsetzbar ist, wobei wenigstens ein Resonatorkammerelement (5, 6) an das Luftfiltergehäuse (10; 10') angesetzt ist, das mit der Filterkammer (1) durch wenigstens einen Luft leitenden Kanal (7, 8, 9) oder Schlitz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Resonatorkammerelement (5,6) als Ringkammerelement (6) ausgebildet und im Bereich des Übergangs eines Anschlussstutzens (2, 2', 3) zur Filterkammer (1) angeordnet ist.
  2. Luftfiltergehäuse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Resonatorkammerelement (5) am Außenumfang der Filterkammer (1) angeordnet ist und über wenigstens einen Luft leitenden Kanal (7) oder Schlitz mit der Filterkammer (1) verbunden ist.
  3. Luftfiltergehäuse (10; 10') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfiltergehäuse mit einem Kammerteil und einem Deckelteil zweiteilig ausgebildet und das Ringkammerelement (6) am Deckelteil angeordnet ist.
  4. Luftfiltergehäuse (10; 10') nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringkammerelement (6) über einen radialen Kanal (7) oder Schlitz mit dem Innenraum des Anschlussstutzens (3) verbunden ist und/oder über einen axialen Kanal (8) oder Schlitz mit der Filterkammer (1) verbunden ist.
  5. Luftfiltergehäuse (10; 10') nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringkammerelement (6) aus einem Ringreifenbereich (6.1) und einem Ringblendenbereich (6.2) gebildet ist.
  6. Luftfiltergehäuse (10; 10') nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ringreifenbereich (6.1) an eine Stirnseite einer Gehäuseaußenseite der Filterkammer (1) anschließt und sich der Ringblendenbereich (6.2) zwischen dem Ringreifenbereich (6.1) und dem Anschlussstutzen (3) erstreckt.
  7. Luftfiltergehäuse (10; 10') nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringkammerelement (6) durch radiale Stege in Teilkammern unterteilt ist, von denen jede über einen Kanal mit dem Innenraum des Anschlussstutzens und/oder mit der Filterkammer in Verbindung stehen.
  8. Luftfiltergehäuse (10; 10') nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkammern unterschiedliche Volumina aufweisen.
  9. Luftfiltergehäuse (10') nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Anschlussstutzen (2') im Bereich seiner Mündung in der Filterkammer (1) als Einlauftulpe ausgebildet ist.
  10. Luftfiltergehäuse (10; 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatorkammer (5, 6) in einem Leervolumen in der Filterkammer (1) neben dem eingesetzten Kompaktluftfilterelement (20) angeordnet ist.
EP07728216.8A 2006-05-29 2007-04-18 Luftfiltergehäuse für ein kompaktluftfilterelement Revoked EP2021614B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006025230A DE102006025230A1 (de) 2006-05-29 2006-05-29 Luftfiltergehäuse für ein Kompaktluftfilterelement
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Publication Number Publication Date
EP2021614A1 EP2021614A1 (de) 2009-02-11
EP2021614B1 true EP2021614B1 (de) 2017-05-31

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EP (1) EP2021614B1 (de)
DE (1) DE102006025230A1 (de)
WO (1) WO2007137910A1 (de)

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