EP2488277A2 - Filtervorrichtung - Google Patents

Filtervorrichtung

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Publication number
EP2488277A2
EP2488277A2 EP10768465A EP10768465A EP2488277A2 EP 2488277 A2 EP2488277 A2 EP 2488277A2 EP 10768465 A EP10768465 A EP 10768465A EP 10768465 A EP10768465 A EP 10768465A EP 2488277 A2 EP2488277 A2 EP 2488277A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cyclone
filter housing
screw
filter
filter device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10768465A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Menßen
Stefan Becker
Kai Hilarius
Oliver Steins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mann and Hummel GmbH filed Critical Mann and Hummel GmbH
Publication of EP2488277A2 publication Critical patent/EP2488277A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D50/00—Combinations of methods or devices for separating particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D50/20—Combinations of devices covered by groups B01D45/00 and B01D46/00
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    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
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    • 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
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M35/0201—Housings; Casings; Frame constructions; Lids; Manufacturing or assembling thereof
    • F02M35/0202—Manufacturing or assembling; Materials for air cleaner housings
    • F02M35/0203—Manufacturing or assembling; Materials for air cleaner housings by using clamps, catches, locks or the like, e.g. for disposable plug-in filter cartridges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M35/024—Air cleaners using filters, e.g. moistened
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    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/02—Non-permanent measures for connecting different parts of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/02—Non-permanent measures for connecting different parts of the filter
    • B01D2265/029—Special screwing connections, threaded sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/60—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines

Definitions

  • the invention relates to a filter device, in particular an air filter for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • An air filter which is provided with a trained as a multi-cell cyclone pre-separator is known for example from the document DE 298 19 335 U1. Furthermore, the document DE 10 2008 01 1 186 A1 discloses a filter device according to the preamble of claim 1. According to the prior art, the Zyklonvorabscheider is attached by means of a radial Klemmverbind ung the filter housing and fixed by means of a ringverbind u ng. More specifically, for securing the cyclone pre-separator to the filter housing, the attachment area of the first cyclone member formed of plastics material is clamped to the raw side of the filter housing.
  • a disadvantage is that the plastic clamping connection can warp and loosen due to the heating during operation of the air filter. Furthermore, it may be that the Zyklonvorabscheider only loosely clamped to the filter housing due to a tolerance of the dimensions of the mounting area. With insufficient attachment of the first cyclone component on the filter housing, the two cyclone components are not sufficiently braced with each other and rattle during operation of the internal combustion engine.
  • the invention is based on the object, a filter device of the type mentioned in such a way that the Zyklonvorabscheider in a simple manner reliably on the Filterg eh ä u se fasten ba r is.
  • the attachment of the cyclone pre-separator is intended to compensate for tolerances of the dimensions of the areas of the cyclone pre-separator to be connected made of plastic. Usual tolerances of these plastic moldings are, for example, in the currently substitution-canceled standard DIN 16901, plastic moldings, tolerances and acceptance conditions forJn beau, Issue 1 1.1982 described.
  • the present invention based on the fact that the Vorbauteil, in particular the Zyklonvorabscheider is screwed by means of metal parts on the filter housing and to compensate for the tolerance of the dimensions of the elements to be screwed together, in particular the tolerances d the strength of the mounting portion of the first cyclone component and / or the strength of a strained between the mounting portion and the filter housing portion of the second cyclone component and / or the length of at least one arranged in the mounting area metal bushing passage and / or the position of at least one arranged in the filter housing metal bush, at least one Verpressungskontur.
  • the Vorbauteil can be formed as a particular two-piece intake grille, wherein the first part is designed as a mounting frame and the second part as a protective grid, which is clamped between the first part and the filter housing.
  • the embodiments described below in the description and claims apply correspondingly to this alternative, with the mounting frame replacing the first cyclone component and the protective grid replacing the second cyclone component.
  • Metal fasteners have the advantage that they are de-energized even when heated.
  • the attachment of the cyclone pre-separator according to the invention on the filter housing thus easily withstands the operating temperatures of the internal combustion engine.
  • the filter device for example, at least one screw, and / or at least one washer, which have arranged in the filter housing and designed to receive the screw metal bushing and arranged in the mounting region of the Zyklonvorabscheiders metal passage bushing.
  • the metal bushing arranged in the filter housing is preferably a heat insert bushing.
  • the metal bush arranged in the filter housing may be formed integrally with the through bush arranged in the fastening region of the cyclone pre-separator.
  • the passage bushing serves to absorb the compressive force generated when screwing the screw into the metal bushing or, depending on the tolerance position, to focus on the compression contour.
  • the through bushing thus prevents the generated compressive force from transferring to and deforming another area of the cyclone pre-separator, for example the fastening area.
  • the Verpressungskontur serves to compensate for the tolerances of the dimensions of at least one of the elements to be screwed together, in particular to compensate for the tolerance of the strength of the mounting portion and / or the strength of a strained between the mounting portion and the filter housing portion of the second cyclone component and / or Length of the bushing and / or the position of the metal bush.
  • This tolerance compensation is made possible by the compression contour by the compression contour
  • the deformable or meltable compression contour causes a flush arrangement of the bushing with the side facing away from the filter housing top of the support area b zw. m i t d e r v o m F e a t e r c e m e n a s on the O u rt e s the crimping contour.
  • the screw head or the washer located below the screw head is in direct contact with the bushing.
  • the metal fasteners are solid, so gap-free with each other, pressed.
  • the present invention thus enables a particularly reliable and stress-free attachment of the Zyklonvorabscheiders on the filter housing.
  • the compression contour is formed integrally with the fastening region of the first cyclone component, wherein the fastening region and the compression contour are essentially formed from the same plastic.
  • the first cyclone component and / or the second cyclone component and / or the filter housing may be formed substantially from the same plastic as the compression contour.
  • the present invention is particularly helpful when the first cyclone component as a cyclone shell having at least one cell tube and the second cyclone component as a at least one dip tube exhibiting cyclone base, in particular a dip tube plate is formed.
  • the fitting with tolerance compensation ensures that the cell tubes of the cyclone shell rest on the plateaus of the dip tube plate. Without the tolerance compensation, the cyclone upper part and the cyclone lower part could clatter with a corresponding tolerance position or be loosely and insufficiently braced.
  • the cyclone pre-separator is preferably designed as a two-stage separator and advantageously has a plurality of small individual cyclones.
  • a two-stage separator is described for example in the document DE 103 30 296 A1.
  • a main filter element or primary element which is accommodated in the filter housing, come, for example, a compact air filter with a plurality of in the area of the inlet side and outlet side end faces of mutually closed channels or a Mehrfachbalgfilter, for example a Doppelbalfluftfilter into consideration.
  • each filter bellows can be designed as a star filter with a star-shaped filter folds stitched together on the inflow side and / or on the outflow side.
  • the front edges of the filter pleats are stapled together on the inflow side and / or on the outflow side, for example glued by means of a so-called front edge gluing.
  • the present invention is further the object of developing a filter device referred to in the preamble of claim 1 species so that the Zyklonvorabscheider is easily mounted on the filter housing fastened and can be mounted and removed with little expenditure of time.
  • a filter device in which the attachment region of the first cyclone component is screwed to the filter housing by means of at least one screw, wherein the first cyclone component has at least one captive for the screw.
  • This captive is formed as at least one projecting from a side wall of the first cyclone component projection.
  • This protrusion is arranged on the side wall of the first cyclone component in such a way that, in the event of an overhead position of the cyclone pre-separator and when loosening the screw, the screw is supported by the anti-loss device and falling out of the fastening area of the first cyclone component is prevented.
  • This erenverliertechnische is at m Dissolve d it overhead first cyclone component from the filter housing or when attaching the overhead first cyclone component on the filter housing, for example in an overhead mounting of Cyclone pre-separator from bottom to top of the filter housing or if the cyclone pre-separator during maintenance is turned upside down, especially helpful.
  • the captive is arranged at a defined distance from the mounting area such that in the assembled state an engaging in the fastening screw, short leg of an angled Allen key to ISO 2936: 2001-09 protrudes beyond the captive, such that the captive outside the Turning portion of the long part of the Allen key is located.
  • the captive is formed from at least two spaced apart projections, wherein the distance between the respective projections to each other is smaller than the diameter of the head of the screw.
  • the captive can have at least one recess whose diameter is smaller than the diameter of the head of the screw.
  • the captive allows easy installation of the screw and thus facilitates the installation of Zyklonvorabscheiders in the filter device in an overhead mounting, since the Zyklonvorabscheider can be attached to the filter housing without holding the screw manually in position.
  • the captive prevents self-dropping out of the screw when the Zyklonvorabscheider is released or removed from the filter, for example, when the Zyklonvorabscheider is made during maintenance upside down.
  • the captive is at least partially made of elastic material, preferably at least one plastic or at least one plastic mixture.
  • the production of elastic material offers the advantage that for carrying out the screw through the captive securing the respective projections can be at least partially diverged or the recess can be widened. Also, the production of elastic material allows removal of the screw from the captive with slightly increased effort.
  • Figure 1 is a perspective view of an embodiment of a filter device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the second cyclone component of the filter device of FIG. 1 connected to the filter housing before the first cyclone component is placed;
  • Figure 4 shows a perspective view of the two cyclone components and the filter housing of the filter device of Figure 1 prior to screwing the first cyclone component with the filter housing;
  • Figure 5 shows a perspective view of the two cyclone components and the filter housing of the filter device of Figure 1 after screwing the first cyclone component with the filter housing;
  • the filter device is the first n cyclone component with the filter housing at the maximum tolerance position
  • FIG. 1 shows the first embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a sectional view of the filter device of FIG.
  • Figure 1 in sectional view the two cyclone components and the filter housing the
  • Figure 12 is a perspective view of the first cyclone component in overhead division, the captive and the screw before mounting the
  • FIG. 13 is a perspective view of the first cyclone component and the
  • Figure 14 in sectional view of the first cyclone component and the captive
  • Figure 15 is a plan view of the screw used in the captive
  • Figure 16 is a side view of the first cyclone component and the captive
  • FIG. 17 is a sectional view of the two cyclone components and the filter housing of FIG. 17
  • FIGS to 17 provided with identical reference numerals.
  • an air filter for an internal combustion engine consisting of a filter housing 10 in which a main filter element is received, a cyclone pre-separator 20 and a downstream secondary element, not shown.
  • the filter housing 10 has on its peripheral side an opening which is covered by a cover elements 92 releasably arranged and closable lid 90.
  • the main filter element and expediently also the secondary element can be used radially or transversely to the axial direction in the receiving space within the filter housing 10 and removed from this.
  • the filter housing 10 has a raw-side inlet 12 and a clean-side outlet 14 for media to be filtered.
  • the Zyklonvorabscheider 20 is disposed in the region of the inlet 12 of the filter housing 10.
  • the dirt particles from the axially brought air are carried by the centrifugal force in a rotating air flow to the outside and deposited.
  • the Zyklonvorabscheider 20 is designed as a separate component which is connected to the filter housing 10.
  • the Zyklonvorabriener 20 To generate the rotating air flow, the Zyklonvorabriener 20, a first cyclone component 30, namely a bolted to the filter housing cyclone shell and a second cyclone component 40, namely a clamped between the cyclone shell 30 and the filter housing 10 cyclone base on.
  • the cyclone upper part 30 of the cyclone pre-separator 20 designed as a multicellular cyclone has a plurality of cell tubes 38 and the cyclone lower part is designed as a dip tube plate with a plurality of dip tubes 42.
  • the two cyclone components 30, 40 do not rattle during operation of the internal combustion engine, it is important that the two cyclone components 30, 40, despite the tolerances of the dimensions of the components to be screwed together, in particular of the fastening region 32 of the Zyklonvorabscheers 20 formed of plastic, of plastic formed, tense between the mounting portion 32 and the filter housing 10 region of the second cyclone component 40, the metal bushing 56 and the metal heat insert sleeve 60 are sufficiently braced together. A sufficient tension is given when the cell tubes 38 of the cyclone shell 30 rest on the plateaus 44 of the dip tube plate 40.
  • FIG. 3 shows the cyclone lower part 40 clipped to the filter housing 10 with the plateaus 44 of the dip tube plate 40.
  • the cyclone upper part 30 has a preferably rib-shaped compression contour 70.
  • This compression contour 70 is preferably rib-shaped.
  • a defined force generated by screwing the screw 50 into the metal bushing 60 in particular the application of a compressive force of about 5 to 10 kilonewtons (kN), for example of about 7 kN, brings the plastic of the compression contour 70 at least partially deforming, for example to melt.
  • kN kilonewtons
  • This defined force is generated when screwing the screw 50 into the metal bush 60, in particular when pressing the metal fasteners, such as the screw 50, the washer 54, the bushing 56 and the heat insert sleeve 60 when the washer 54 is already resting on the compression contour 70 but not yet in contact with the through bushing 56 stands. Due to the applied compressive force, the compression contour 70 deforms until the through bush 56 is arranged flush with the upper side 36 of the fastening region 32 facing away from the filter housing 10 or flush with the upper side of the compression contour 70 facing away from the filter housing 10.
  • FIG. 4 shows the cyclone upper part 30 with the filter housing immersion tube plate combination before screwing the metal fastening elements 50, 54, 56, 60
  • FIG. 5 shows the cyclone upper part 30 with the filter housing immersion tube plate combination after screwing the metal fastening elements 50, 54 , 56, 60.
  • the ribs of the compression contour 70 which are arranged in the region of the washer support surface, are designed such that they deform when the screw 50 is tightened due to local stress exaggeration.
  • the compression contour 70 thus enables a concealment with tolerance compensation and causes the cell tubes 38 of the cyclone upper part 30 to rest on the plateaus 44 of the cyclone lower part 40 and Lenen fasteners 50, 54, 56, 60 are screwed flush with each other in the screwed-tight state.
  • the compression contour 70 preferably has a thickness or a thickness or a thickness of about 0.5 millimeters (mm) to about 1, 5 mm, in particular of about 0.8 mm.
  • Figure 6 shows a cross section of the cyclone shell 30, the cyclone base 40 and the filter housing 10 before tightening the screw 50 at maximum tolerance position, d. H. at maximum thickness of the two cyclone components 30, 40, in particular at maximum thickness 34 of the attachment portion 32 and maximum thickness 46 of an area between the mounting portion 32 and the filter housing 10 disposed portion of the cyclone base 40, and minimum length of the bushing 56 and / or minimal, production-related outbreak the heat insert socket 60 from the receiving bore. Due to the maximum or minimum tolerance of the elements 30, 40, 56, 60 to be screwed together, this results in a maximum gap 59, which for example has a length of approximately 1 mm.
  • Figure 7 shows a cross section of the cyclone shell 30, the cyclone base 40 and the filter housing 10 after tightening the screw 50 at maximum tolerance position of the elements to be screwed 30, 40, 56, 60.
  • the ribs of the compression contour 70 are completely pressed or melted.
  • the metal fasteners 50, 54, 56, 60 are firmly pressed together, in particular there is no gap between the through bushing 56 and the washer 54.
  • Figure 8 shows the compression of the cyclone shell 30, the cyclone base 40 and the filter housing 10 before and after tightening the screw 50 with minimal tolerance of the elements to be screwed 30, 40 56, 60.
  • the minimum tolerance position is at minimum thickness of both cyclone components 30, 40, in particular at minimum thickness 34 of the attachment region 32 and minimum thickness 46 of the area between the attachment area 32 and the housing 1 0 a ng eo rd Neten e of the lower part of the cyclone 40, and maximum Length of the through bush 56 and / or maximum learning, production-related outstand of the heat insert socket 60 from the receiving bore.
  • Figures 9 and 10 show the compression of the cyclone shell 30, the cyclone base 40 and the filter housing 10 before tightening the screw 50 at medium tolerance position of the elements to be screwed 30, 40 56, 60.
  • the Screw 50 has a nominal gap 59 between the bushing 56 and the washer 54.
  • This nominal gap 59 is for example about 0.5 - 0.8 mm wide.
  • the nominal gap 59 is marked only in FIG. 10 by means of arrows.
  • Figure 1 1 shows the compression of the cyclone shell 30, the cyclone base 40 and the filter housing 10 after tightening the screw 50 at medium tolerance position of the elements to be screwed 30, 40 56, 60.
  • the ribs of the compression contour 70 are at least partially pressed or melted. There is no gap formed between the through bush 56 and the washer 54.
  • the captive 80 is disposed on a side wall 31 of the cyclone shell 30 such that at an overhead division of Zyklonvorabscheiders 20 and when loosening the screw 50, the captive 80, the screw 50 and a falling out of the screw 50 from the mounting portion 32 of the cyclone shell 30th prevented.
  • There- in the captive 80 is preferably in the form of two projections, such as two holding ribs formed. These holding ribs 80 may be formed, for example, from plastic and / or a plastic mixture.
  • Figure 12 shows the cyclone shell 30 in overhead division, wherein the screw 50 has slid against the holding ribs 80.
  • the assembly and disassembly of the screw 50 in the captive 80 is shown in Figure 13.
  • the holding ribs 80 are slightly pushed apart, so that the distance 84 of the two holding ribs 80 increases each other and the screw can be performed by the holding ribs 80.
  • the holding ribs 80 are again slightly pushed apart.
  • Figure 14 shows the inserted into the bushing 56 and in the captive 80 screw 50.
  • the retaining ribs 80 prevent the screw 50 is removed again without effort.
  • the distance 84 of the two retaining ribs 80 to each other is large enough to push a wrench corresponding to the screw, such as a Cotter, such as a hexagon key, between the two retaining ribs 80 (see FIG 15).
  • the distance 82 of the retaining ribs 80 to the mounting portion 32 and the cyclone edge is selected so that the screw 50 with a crenellated, such as a hexagon wrench, dressed and can be solved.
  • the distance 82 of the retaining ribs 80 to the mounting portion 32 is so g roß that the short leg of a square wrench in the assembled state of the screw 50 between the retaining ribs 80 and the screw head 52 fits.
  • the retaining ribs 80 have a reduced cross-section, in particular in the form of a chamfer 86, at one edge, preferably on the side facing away from the fastening region 32.
  • an insertion bevel of a tapered end or a rounding This has the advantage that the screw can be mounted more easily, since the screw head can be pressed more easily between the holding ribs 80.
  • the holding ribs 80 are arranged at a defined distance from the fastening region such that a short leg 88 of an angled Allen key according to ISO 2936: 2001-09, which engages in the fastening screw when mounted, protrudes beyond the retaining ribs 80, such that the retaining ribs 80 extend outside the rotational range of the long part 94 of the Allen key are.
  • the present invention thus enables easy assembly and disassembly of the cyclone pre-separator on the filter housing, wherein the two cyclone components 30, 40 are sufficiently braced together even with a corresponding tolerance position.
  • the attachment according to the invention of the cyclone pre-separator 20 on the filter housing 10 is heat-resistant and easily withstands the temperatures occurring during operation of the internal combustion engine.

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Abstract

Um eine Filtervorrichtung (100), aufweisend - ein Filtergehäuse (10) mit einem rohseitigen Einlass (12) und einem reinseitigen Auslass (14) für zu filtrierende Medien und - einen im Bereich des Einlasses (12) des Filtergehäuses (10) angeordneten, insbesondere als Zyklonvorabscheider (20) ausgebildeten Vorbauteil, - wobei das Vorbauteil (20) ein erstes Teil (30) und ein zweites Teil (40) aufweist, - wobei zumindest ein im Wesentlichen aus Kunststoff gebildeter Befestigungsbereich (32) des ersten Teil (30) an der Rohseite des Filtergehäuses (10) befestigt ist und zwischen dem ersten Teil (30) und dem Filtergehäuse (10) das zweite Teil (40) verspannt ist, so weiterzubilden, dass das Vorbauteil auf einfache Weise zuverlässig am Filtergehäuse befestigbar ist, wird vorgeschlagen, dass der Befestigungsbereich (32) des ersten Teils (30) mit dem Filtergehäuse (10) mittels metallener Befestigungselemente (50, 54, 56, 60) verschraubt ist, und - an seiner vom Filtergehäuse (10) abgewandten Oberseite zum Ausgleich mindestens einer Toleranz der Abmessungen mindestens eines der miteinander zu verschraubenden Elemente mindestens eine Verpressungskontur (70) aufweist, die - ausgehend von der Oberseite des Befestigungsbereichs (32) in Richtung zum Kopf (52) der Schraube verläuft und - aus Kunststoff gebildet ist, der durch Aufbringen einer durch das Verschrauben der metallener Befestigungselemente (50, 52, 56, 60) erzeugten Kraft verformbar ist.

Description

Beschreibung
Filtervorrichtung
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, insbesondere einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
[0002] Ein Luftfilter, der mit einem als Vielzellenzyklon ausgebildeten Vorabscheider versehen ist, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 298 19 335 U1 bekannt. Ferner ist in der Druckschrift DE 10 2008 01 1 186 A1 eine Filtervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Gemäß dem Stand der Technik wird der Zyklonvorabscheider mittels einer radialen Klemmverbind ung am Filtergehäuse angebracht und mittels einer Schraubverbind u ng fixiert. Genauer gesagt, wird zum Befestigen des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse der aus Ku nststoff gebildete Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils an der Rohseite des Filtergehäuses festgeklemmt. Nachteilig dabei ist, dass die Kunststoffklemmverbindung sich aufgrund der Erwärmung beim Betrieb des Luftfilters verziehen und lockern kann. Ferner kann es sein, dass der Zyklonvorabscheider aufgrund einer Toleranz der Abmessungen des Befestigungsbereichs nur locker am Filtergehäuse klemmt. Bei einer unzureichenden Befestigung des ersten Zyklonbauteils am Filtergehäuse sind die beiden Zyklonbauteile nicht ausreichend miteinander verspannt und klappern beim Betrieb der Brennkraftmaschine.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der Zyklonvorabscheider auf einfache Weise zuverlässig am Filterg e h ä u se befestig ba r ist . Insbesondere soll die Befestigung des Zyklonvorabscheiders Toleranzen der Abmessungen der miteinander zu verbindenden aus Kunststoff gebildeten Bereiche des Zyklonvorabscheiders ausgleichen. Übliche Toleranzen dieser Kunststoff-Formteile sind beispielsweise in der derzeit ersatzlos gestrichenen Norm DIN 16901 , Kunststoff-Formteile, Toleranzen und Abnahmebedingungen für Längenmaße, Ausgabe 1 1.1982 beschrieben. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der Zyklonvorabscheider auf einfache Weise und unter geringem Zeitaufwand am Filtergehäuse montierbar und demontierbar ist.
Offenbarung der Erfindung
[0004] Diese Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
[0005] Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass das Vorbauteil, insbesondere der Zyklonvorabscheider mittels Metallteilen am Filtergehäuse festgeschraubt ist und zum Ausgleich der Toleranz der Abmessungen der miteinander zu verschraubenden Elemente, insbesondere d er Toleranzen der Stärke des Befestigungsbereichs des ersten Zyklonbauteils und/oder der Stärke eines zwischen dem Befestigungsbereich und dem Filtergehäuse verspannten Bereichs des zweiten Zyklonbauteils und/oder der Länge mindestens einer im Befestigungsbereich angeordneten metallenen Durchgangsbuchse und/oder der Position mindestens einer im Filtergehäuse angeordneten Metallbuchse, mindestens eine Verpressungskontur aufweist. Alternativ kann das Vorbauteil auch als insbesondere zweiteiliges Ansauggitter ausgebildet sein, wobei das erste Teil als Montagerahmen und das zweite Teil als Schutzgitter ausgebildet ist, welches zwischen dem ersten Teil und dem Filtergehäuse verspannt wird . Die im Folgenden in Beschreibung und Ansprüchen geschilderten Ausführungsformen gelten für diese Alternative entsprechend, wobei der Montagerahmen an Stelle des ersten Zyklonbauteils und das Schutzgitter an Stelle des zweiten Zyklonbauteils tritt.
[0006] Metallene Befestigungselemente haben den Vorteil, dass sie auch bei Erwärmung spannungsfrei sind. Die erfindungsgemäße Befestigung des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse hält also ohne Weiteres den Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine stand. Als metallene Befestigungselemente zum Verschrauben des Befestigungsbereichs mit dem Filtergehäuse kann die Filtervorrichtung beispielsweise mindestens eine Schraube, und/oder mindestens eine Unterlegscheibe, die im Filtergehäuse angeordnete und zur Aufnahme der Schraube ausgebildete Metallbuchse und die im Befestigungsbereich des Zyklonvorabscheiders angeordnete metallene Durchgangsbuchse aufweisen. Die im Filtergehäuse angeordnete Metallbuchse ist vorzugsweise eine Warmeinsatzbuchse. Optionalerweise kann die im Filtergehäuse angeordnete Metallbuchse einstückig mit der im Befestigungsbereich des Zyklonvorabscheiders angeordneten Durchgangsbuchse ausgebildet sein.
[0007] Die Durchgangsbuchse dient dazu, die beim Einschrauben der Schraube in die Metallbuchse erzeugte Druckkraft aufzunehmen bzw. je nach Toleranzlage a uf d i e Verpressungskontur zu konzentrieren. Die Durchgangsbuchse verhindert somit, dass sich die erzeugte Druckkraft auf einen anderen Bereich des Zyklonvorabscheiders, beispielsweise auf den Befestigungsbereich, überträgt und diesen verformt.
[0008] Die Verpressungskontur dient zum Ausgleich der Toleranzen der Abmessungen mindestens eines der miteinander zu verschraubenden Elemente, insbesondere zum Ausgleich der Toleranz der Stärke des Befestigungsbereichs und/oder der Stärke eines zwischen dem Befestigungsbereich und dem Filtergehäuse verspannten Bereichs des zweiten Zyklonbauteils und/oder der Länge der Durchgangsbuchse und/oder der Position der Metallbuchse. Dieser Toleranzausgleich wird durch die Verpressungskontur ermöglicht, indem die Verpressungskontur
sich ausgehend von der vom Filtergehäuse abgewandten Oberseite des Befestigungsbereichs, genauer gesagt ausgehend von der vom Filtergehäuse abgewandten Oberseite eines die Durchgangsbuchse umgebenden und zur Auflage eines Kopfs der Schraube oder einer zwischen dem Schraubenkopf und dem Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils angeordneten Unterlegscheibe ausgebildeten Auflagebereichs, in Richtung zum Schraubenkopf hin erstreckt,
im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet ist und durch Aufbringen einer durch das Einschrauben der Schraube in die Metallbuchse erzeugten Kraft verformbar, beispielsweise schmelzbar, ist.
Die verformbare bzw. schmelzbare Verpressungskontur bewirkt eine bündige Anordnung der Durchgangsbuchse mit der vom Filtergehäuse abgewandten Oberseite des Auflagebereichs b zw . m i t d e r v o m F i l t e rg e h ä u s e a bg ewa ndten O be rseite d e r Verpressungskontur. Bei angezogener Schraube steht der Schraubenkopf bzw. die unterhalb des Schraubenkopfs angeordnete Unterlegscheibe in direktem Kontakt mit der Durchgangsbuchse. Die metallenen Befestigungselemente sind fest, also spaltfrei miteinander, verpresst. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine besonders zuverlässige und spannungsfreie Befestigung des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse.
[0009] Gemäß einer vorteilhaften Ausführu ngsform der vorliegenden Erfindung ist die Verpressungskontur einstückig mit dem Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils ausgebildet, wobei der Befestigungsbereich und die Verpressungskontur im Wesentlichen aus dem gleichen Kunststoff gebildet sind. Unabhängig hiervon oder in Verbindung hiermit können das erste Zyklonbauteil und/oder das zweite Zyklonbauteil und/oder das Filtergehäuse im Wesentlichen aus dem gleichen Kunststoff wie die Verpressungskontur gebildet sein.
[0010] Die vorliegende Erfindung ist besonders hilfreich, wenn das erste Zyklonbauteil als ein mindestens ein Zellenrohr aufweisendes Zyklonoberteil und das zweite Zyklonbauteil als ein mindestens ein Tauchrohr aufweisendes Zyklonunterteil, insbesondere eine Tauchrohrplatte, ausgebildet ist. Die Verschraubung mit Toleranzausgleich stellt sicher, dass die Zellenrohre des Zyklonoberteils auf den Plateaus der Tauchrohrplatte aufliegen. Ohne den Toleranzausgleich könnten das Zyklonoberteil und das Zyklonunterteil bei entsprechender Toleranzlage klappern bzw. locker und unzureichend verspannt sein.
[001 1] Der Zyklonvorabscheider ist vorzugsweise als zweistufiger Abscheider ausgebildet und weist vorteilhafterweise mehrere kleine Einzelzyklone auf. Ein derartiger zweistufiger Abscheider ist beispielsweise in der Druckschrift DE 103 30 296 A1 beschrieben. [0012] Als Hauptfilterelement bzw. Primärelement, welches im Filtergehäuse aufgenommen ist, kommen beispielsweise ein Kompaktluftfilter mit einer Vielzahl von im Bereich der ein- lassseitigen und auslassseitigen Endflächen wechselseitig verschlossenen Kanälen oder ein Mehrfachbalgfilter, beispielsweise ein Doppelbalgluftfilter in Betracht. Bei diesem Mehrfachbalgfilter kann, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2008 01 1 186 A1 beschrieben, jeder Filterbalg als Sternfilter mit sternförmig angeordneten, an der Anströmseite und/oder an der Abströmseite zusammengehefteten, Filterfalten ausgebildet sein. Besonders vorteilhafterweise sind die Stirnkanten der Filterfalten an der Anströmseite und/oder an der Abströmseite zusammengeheftet, beispielsweise mittels einer sogenannten Stirnkantenverleimung verleimt.
[0013] Der vorliegenden Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, dass der Zyklonvorabscheider auf einfache Weise zuverlässig am Filtergehäuse befestigbar und unter geringem Zeitaufwand montierbar und demontierbar ist.
[0014] Diese Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung gelöst, bei welcher der Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse mittels mindestens einer Schraube verschraubt ist, wobei das erste Zyklonbauteil mindestens eine Verliersicherung für die Schraube aufweist. Diese Verliersicherung ist als mindestens ein von einer Seitenwand des ersten Zyklonbauteils hervortretender Vorsprung ausgebildet. Dieser Vorsprung ist derart an der Seitenwand des ersten Zyklonbauteils angeordnet, dass bei einer Über- kopfstellung des Zyklonvorabscheiders und beim Lösen der Schraube die Schraube von der Verliersicherung abgestützt und ein Herausfallen der Schraube aus dem Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils verhindert wird.
[0015] Diese Schraubenverliersicherung ist bei m Lösen d es überkopfstehenden ersten Zyklonbauteils vom Filtergehäuse bzw. beim Befestigen des überkopfstehenden ersten Zyklonbauteils am Filtergehäuse, beispielsweise bei einer Überkopfmontage des Zyklonvorabscheiders von unten nach oben an das Filtergehäuse oder wenn der Zyklonvorabscheider bei der Wartung auf den Kopf gestellt wird, besonders hilfreich.
[0016] Vorteilhafterweise ist die Verliersicherung in definiertem Abstand zum Befestigungsbereich derart angeordnet, dass in montiertem Zustand ein in die Befestigungsschraube eingreifender, kurzer Schenkel eines abgewinkelten Innensechskantschlüssels nach ISO 2936:2001-09 über die Verliersicherung hinausragt, derart, dass sich die Verliersicherung außerhalb des Drehbereichs des langen Teils des Innensechskantschlüssels befindet.
[0017] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Verliersicherung aus mindestens zwei voneinander beabstandeten Vorsprüngen gebildet, wobei der Abstand der jeweiligen Vorsprünge zueinander kleiner ist als der Durchmesser des Kopfs der Schraube.
[0018] Alternativ kann die Verliersicherung mindestens eine Ausnehmung aufweisen, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Kopfs der Schraube.
[0019] Die Verliersicherung ermöglicht eine leichte Montage der Schraube und erleichtert somit den Einbau des Zyklonvorabscheiders in die Filtervorrichtung bei einer Überkopfmontage, da der Zyklonvorabscheider an das Filtergehäuse angebracht werden kann ohne die Schraube manuell in Position halten zu müssen.
[0020] Ferner verhindert die Verliersicherung ein selbständiges Herausfallen der Schraube, wenn der Zyklonvorabscheider vom Filter gelöst bzw. entfernt wird, beispielsweise wenn der Zyklonvorabscheider bei der Wartung auf den Kopf gestellt wird.
[0021] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verliersicherung zumindest bereichsweise aus elastischem Material, vorzugsweise aus mindestens einem Kunststoff oder aus mindestens einem Kunststoffgemisch, gebildet. Die Fertigung aus elastischem Material bietet den Vorteil , dass zum Durchführen der Schraube durch d ie Verliersicherung die jeweiligen Vorsprünge zumindest bereichsweise auseinandergebogen werden können bzw. die Ausnehmung aufgeweitet werden kann. Auch ermöglicht die Fertigung aus elastischem Material ein Entfernen der Schraube von der Verliersicherung mit etwas erhöhtem Kraftaufwand. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter anderem anhand des durch die Figuren 1 bis 16 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 in Explosionsdarstellung die zu verschrau bend en Elemente d es
Zyklonvorabscheiders und des Filtergehäuses der Filtervorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 3 in perspektivischer Darstellung das mit dem Filtergehäuse verbundene zweite Zyklonbauteil der Filtervorrichtung aus Figur 1 vor dem Aufsetzen des ersten Zyklonbauteils;
Figur 4 in perspektivischer Darstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus Figur 1 vor dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse;
Figur 5 in perspektivischer Darstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus Figur 1 nach dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse;
Figur 6 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der
Filtervorrichtung a u s F i g u r 1 vo r d e m Ve rs c h raube n d es erste n Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei maximaler Toleranzlage;
Figur 7 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der
Fi ltervorrichtu ng a us Fig u r 1 nach d em Versch rauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei maximaler Toleranzlage;
Figur 8 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der
Filtervorrichtung aus Figur 1 vor und nach dem Verschrauben des ersten
Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei minimaler Toleranzlage;
Figur 9 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der
Filtervorrichtung aus Figur 1 vor dem Verschrauben des ersten
Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei mittlerer Toleranzlage; Figur 10 in Schnittdarstellung die Filtervorrichtung aus Figur 9, wobei zusätzlich die
Durchgangsbuchse und die Metallbuchse geschnitten dargestellt sind;
Figur 1 1 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der
Filtervorrichtung aus Figur 1 nach dem Verschrauben des ersten
Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei mittlerer Toleranzlage; Figur 12 in perspektivischer Darstellung das erste Zyklonbauteil in Überkopfsteilung, die Verliersicherung und die Schraube vor der Montage des
Zyklonvorabscheiders an das Filtergehäuse;
Figur 13 in perspektivischer Darstellung das erste Zyklonbauteil und die
Verliersicherung aus Figur 12 beim Einsetzen der Schraube in die
Verliersicherung;
Figur 14 in Schnittdarstellung das erste Zyklonbauteil und die Verliersicherung aus
Figur 12 nach dem Einsetzen der Schraube in die Verliersicherung;
Figur 15 eine Draufsicht auf die in die Verliersicherung eingesetzte Schraube;
Figur 16 eine Seitenansicht des ersten Zyklonbauteils und der Verliersicherung aus
Figur 12 nach dem Einsetzen der Schraube in die Verliersicherung; und
Figur 17 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der
Filtervorrichtung aus Figur 1 in verschraubtem Zustand mit in Eingriff befindlichem Innensechskantschlüssel.
Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den Figuren 1 bis 17 mit identischen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
[0022] Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Filtervorrichtung 100 handelt es sich um einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Filtergehäuse 10, in welchem ein Hauptfilterelement aufgenommen ist, einem Zyklonvorabscheider 20 sowie einem nicht dargestellten nachgeschalteten Sekundärelement. Das Filtergehäuse 10 weist an seiner Umfangsseite eine Öffnung auf, die von einem über Verschlusselemente 92 lösbar angeordneten und verschließbaren Deckel 90 abgedeckt ist. Über diese Öffnung in der Mantelfläche des Filtergehäuses kann das Hauptfilterelement und zweckmäßigerweise auch das Sekundärelement radial bzw. quer zur Achsrichtung in den Aufnahmeraum innerhalb des Filtergehäuses 10 eingesetzt bzw. aus diesem entnommen werden. Das Filtergehäuse 10 weist einen rohseitigen Einlass 12 und einen reinseitigen Aus- lass 14 für zu filtrierende Medien auf.
[0023] Der Zyklonvorabscheider 20 ist im Bereich des Einlasses 12 des Filtergehäuses 10 angeordnet. Im Zyklonvorabscheider 20 werden die Schmutzpartikel aus der axial herangeführten Luft durch die Fliehkraft in einem rotierenden Luftstrom nach außen getragen und abgeschieden. Über eine Austragöffnung 22, die nach unten gerichtet sein kann, können die Schmutzpartikel, welche im Zyklonvorabscheider 20 abgeschieden wurden, entfernt werden. Der Zyklonvorabscheider 20 ist als separates Bauteil ausgeführt, das mit dem Filtergehäuse 10 verbunden ist. Die Verbindung des Zyklonvorabscheiders 20 mit dem F i lterg e hä u se 1 0 erfolgt mittels durch einen Befestigungsbereich 32 des Zyklonvorabscheiders 20 durchgeführten Schrauben 50 sowie zur Aufnahme der Schrauben 50 ausgebildeten, am Zyklonvorabscheider 20 angeordneten Durchgangsbuchsen 56 und am Filtergehäuse angeordneten Warmeinsatzbuchsen 60 (vgl. Figur 2). Zwischen dem Schraubenkopf 52 und der zugehörigen Durchgangsbuchse 56 kann jeweils eine Unterlegscheiben 54 angeordnet sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Unterlegscheibe 54 einstückig mit dem Schraubenkopf 52 a u sgeführt sein. Das im Zyklonvorabscheider 20 vorgefilterte Fluid wird axial der stirnseitigen Anströmseite des Hauptfilterelements zugeführt. Zyklonvorabscheider 20, Hauptfilterelement und Sekundärelement können axial hintereinander liegen und insbesondere ohne Umlenkung der zu reinigenden Verbrennungsluft in Achsrichtung durchströmt werden.
[0024] Zum Erzeugen des rotierenden Luftstroms weist der Zyklonvorabscheider 20 ein erstes Zyklonbauteil 30, nämlich ein mit dem Filtergehäuse verschraubtes Zyklonoberteil und ein zweites Zyklonbauteil 40, nämlich ein zwischen dem Zyklonoberteil 30 und dem Filtergehäuse 10 verspanntes Zyklonunterteil, auf. Das Zyklonoberteil 30 des als Vielzellenzyklon ausgebildeten Zyklonvorabscheiders 20 hat eine Vielzahl an Zellenrohren 38 und das Zyklonunterteil ist als Tauchrohrplatte mit einer Vielzahl an Tauchrohren 42 ausgebildet. Damit die beiden Zyklonbauteile 30, 40 bei Betrieb der Brennkraftmaschine nicht klappern, ist es wichtig, dass die beiden Zyklonbauteile 30, 40 trotz der Toleranzen der Abmessungen der miteinander zu verschraubenden Bauteile, insbesondere des aus Kunststoff gebildeten Befestigungsbereichs 32 des Zyklonvorabscheiders 20, des aus Kunststoff gebildeten, zwischen dem Befestigungsbereich 32 und dem Filtergehäuse 10 verspannten Bereichs des zweiten Zyklonbauteils 40, der metallenen Durchgangsbuchse 56 und der metallenen Warmeinsatzbuchse 60, ausreichend miteinander verspannt sind. Eine ausreichende Verspannung ist gegeben, wenn die Zellenrohre 38 des Zyklonoberteils 30 auf den Plateaus 44 der Tauchrohrplatte 40 aufliegen. Figur 3 zeigt das an das Filtergehäuse 10 geclipste Zyklonunterteil 40 mit den Plateaus 44 der Tauchrohrplatte 40.
[0025] Um eine ausreichende Verspannung der beiden Zyklonbauteile 30, 40 auch bei entsprechender Toleranzlage zu gewährleisten, weist das Zyklonoberteil 30 eine vorzugsweise rippenförmige Verpressungskontur 70 auf. Diese Verpressungskontur 70
verläuft ausgehend von der Oberseite des Befestigungsbereichs 32, genauer gesagt ausgehend von einer Auflagefläche für die Unterlegscheibe 54 bzw. für den Schraubenkopf 52, in Richtung zur Unterlegscheibe 54 bzw. zum Schraubenkopf 52 und - ist im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet. Das Aufbringen einer durch das Einschrauben der Schraube 50 in die Metallbuchse 60 erzeugten definierten Kraft, insbesondere das Aufbringen einer Druckkraft von etwa 5 bis 10 Kilonewton (kN), beispielsweise von etwa 7 kN, bringt den Kunststoff der Verpressungskontur 70 zumindest bereichsweise zum Verformen, beispielsweise zum Schmelzen. Diese definierte Kraft wird beim Einschrauben der Schraube 50 in die Metallbuchse 60 erzeugt, insbesondere beim Verpressen der metallenen Befestigungselemente, beispielsweise der Schraube 50, der Unterlegscheibe 54, der Durchgangsbuchse 56 und der Warmeinsatzbuchse 60, wenn die Unterlegscheibe 54 bereits auf der Verpressungskontur 70 aufliegt aber noch nicht in Kontakt mit der Durchgangsbuchse 56 steht. Durch die aufgebrachte Druckkraft verformt sich die Verpressungskontur 70, bis die Durchgangsbuchse 56 bündig mit der vom Filtergehäuse 10 abgewandten Oberseite 36 des Befestigungsbereichs 32 bzw. bündig mit der vom Filtergehäuse 10 abgewandten Oberseite der Verpressungskontur 70 angeordnet ist. Durch das Verformen bzw. das Schmelzen der Verpressungskontur 70 wird also ein aufgrund der Toleranzen der miteinander zu verschraubenden Elemente 30, 40, 56, 60 gebildeter Spalt 59 (vgl. Figur 6) zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54 bzw. zwischen der Durchgangsbuchse 56 und dem Schraubenkopf 52 geschlossen.
Figur 4 zeigt das Zyklonoberteil 30 mit der Filtergehäuse-Tauchrohrplatten-Kombination vor dem Verschrauben der metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60 und Figur 5 zeigt das Zyklonoberteil 30 m it der Filtergehäuse-Tauchrohrplatten-Kombination nach dem Verschrauben der metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60. Die im Bereich der Unterlegscheiben-Auflagefläche angeordneten Rippen der Verpressungskontur 70 sind so ausgelegt, dass diese sich beim Anziehen der Schraube 50 durch lokale Spannungsüberhöhung verformen. Die Verpressungskontur 70 ermöglicht somit eine Ver- sch ra u bu ng m it Toleranzausgleich und bewirkt, dass die Zellenrohre 38 des Zyklonoberteils 30 auf den Plateaus 44 des Zyklonunterteils 40 aufliegen und die metal- lenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60 im fest verschraubten Zustand bündig miteinander verpresst sind.
[0027] Die Verpressungskontur 70 weist vorzugsweise eine Stärke bzw. eine Höhe bzw. eine Dicke von etwa 0,5 Millimeter (mm) bis etwa 1 ,5 mm, insbesondere von etwa 0,8 mm auf.
[0028] Figur 6 zeigt einen Querschnitt des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 vor dem Anziehen der Schraube 50 bei maximaler Toleranzlage, d. h. bei maximaler Dicke der beiden Zyklonbauteile 30, 40, insbesondere bei maximaler Stärke 34 des Befestigungsbereichs 32 und maximaler Stärke 46 eines zwischen dem Befestigungsbereich 32 und dem Filtergehäuse 10 angeordneten Bereichs des Zyklonunterteils 40, und minimaler Länge der Durchgangsbuchse 56 und/oder minimalem, fertigungsbedingtem Herausstand der Warmeinsatzbuchse 60 aus deren Aufnahmebohrung. Aufgrund der Maximal- bzw. Minimaltoleranz der miteinander zu verschraubenden Elemente 30, 40, 56, 60 ergibt sich ein maximaler Spalt 59, der beispielsweise eine Länge von ca. 1 mm aufweist.
[0029] Figur 7 zeigt einen Querschnitt des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 nach dem Anziehen der Schraube 50 bei maximaler Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40, 56, 60. Die Rippen der Verpressungskontur 70 sind vollständig verpresst bzw. geschmolzen. Die metallenen Befestigungselemente 50, 54 , 56, 60 sind fest miteinander verpresst, insbesondere ist kein Spalt zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54.
[0030] Figur 8 zeigt die Verpressung des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 vor und nach dem Anziehen der Schraube 50 bei minimaler Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40 56, 60. Die minimale Toleranzlage liegt vor bei minimaler Dicke der beiden Zyklonbauteile 30, 40, insbesondere bei minimaler Stärke 34 des Befestigungsbereichs 32 und minimaler Stärke 46 des zwischen dem Befestig u ngs bereich 32 u nd d em Fi lterg ehä use 1 0 a ng eo rd n eten Be reichs des Zyklonunterteils 40, und maximaler Länge der Durchgangsbuchse 56 und/ oder maxima- lern, fertigungsbedingtem Herausstand der Warmeinsatzbuchse 60 aus deren Aufnahmebohrung. Wird die Schraube 50 angezogen, verformt sich der Kunststoff der Verpressungskontur 70 nicht, da die metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60 schon vor dem Anziehen der Schraube 50 keine Luft haben und nach dem Anziehen der Schraube fest miteinander verpresst sind. Bereits vor dem Anziehen der Schraube 50 ist also kein Spalt 59 zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54.
[0031] Figuren 9 und 10 zeigen die Verpressung des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 vor dem Anziehen der Schraube 50 bei mittlerer Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40 56, 60. Bei mittlerer Toleranzlage ergibt sich vor dem Anziehen der Schraube 50 ein Nennspalt 59 zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54. Dieser Nennspalt 59 ist beispielsweise etwa 0,5 - 0,8 mm breit. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Nennspalt 59 nur in Figur 10 mittels Pfeilen markiert.
[0032] Figur 1 1 zeigt die Verpressung des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 nach dem Anziehen der Schraube 50 bei mittlerer Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40 56, 60. Die Rippen der Verpressungskontur 70 sind zumindest teilweise verpresst bzw. geschmolzen. Es ist kein Spalt zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54 ausgebildet.
[0033] Um eine leichte Montage der Schraube 50 zu ermöglichen und um ein selbsttätiges Herausfallen der Schrau be 50 zu verhindern, we ist d a s Zyklonoberteil 30 eine Verliersicherung 80 auf. Diese Schraubenverliersicherung ist insbesondere bei einer Überkopfsteilung des Zyklonvorabscheiders 20 hilfreich. Eine Entfernung der Schraube 50 ist aber dennoch mit etwas erhöhtem Kraftaufwand möglich.
[0034] Die Verliersicherung 80 ist derart an einer Seitenwand 31 des Zyklonoberteils 30 angeordnet, dass bei einer Überkopfsteilung des Zyklonvorabscheiders 20 und beim Lösen der Schraube 50 die Verliersicherung 80 die Schraube 50 abstützt und ein Herausfallen der Schraube 50 aus dem Befestigungsbereich 32 des Zyklonoberteils 30 verhindert. Da- bei ist die Verliersicherung 80 vorzugsweise in Form zweier Vorsprünge, etwa zweier Halterippen, ausgebildet. Diese Halterippen 80 können beispielsweise aus Kunststoff und/oder einem Kunststoffgemisch gebildet sein.
[0035] Figur 12 zeigt das Zyklonoberteil 30 in Überkopfsteilung, wobei die Schraube 50 gegen die Halterippen 80 gerutscht ist.
[0036] Die Montage und Demontage der Schraube 50 in die Verliersicherung 80 ist in Figur 13 dargestellt. Zum Einsetzen der Schraube 50 in die Verliersicherung 80 werden die Halterippen 80 leicht auseinandergedrückt, so dass sich der Abstand 84 der beiden Halterippen 80 zueinander vergrößert und die Schraube durch die Halterippen 80 durchgeführt werden kann. Zum Entfernen der Schraube 50 aus der Verliersicherung 80 werden die Halterippen 80 wiederum leicht auseinandergedrückt.
[0037] Figur 14 zeigt die in die Durchgangsbuchse 56 und in die Verliersicherung 80 eingesetzte Schraube 50. Die Halterippen 80 verhindern, dass die Schraube 50 ohne Kraftaufwand wieder entfernt wird.
[0038] Um die Montage der Schraube zu erleichtern, ist der Abstand 84 der beiden Halterippen 80 zueinander groß genug, um einen der Schraube entsprechenden Schraubenschlüssel, beispielsweise einen Kantschlüssel, etwa einen Innensechskantschlüssel, zwischen den beiden Halterippen 80 hindurchschieben zu können (vgl. Figur 15).
[0039] Ferner ist vorteilhafterweise der Abstand 82 der Halterippen 80 zum Befestigungsbereich 32 bzw. zum Zyklonrand so gewählt, dass die Schraube 50 mit einem Kantschlüssel, beispielsweise einem Innensechskantschlüssel, angezogen und gelöst werden kann. Wie in Figur 16 dargestellt, ist der Abstand 82 der Halterippen 80 zum Befestigungsbereich 32 so g roß, dass der kurze Schenkel eines Kantschlüssels im montierten Zustand der Schraube 50 zwischen die Halterippen 80 und den Schraubenkopf 52 passt.
[0040] In einer vorteilhaften in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform der Erfindung weisen die Hal- terippten 80 an einem Rand, vorzugsweise auf der dem Befestigungsbereich 32 abgewandten Seite einen verringerten Querschnitt auf, insbesondere in Form einer Fase 86, einer Einführschräge eines spitz zulaufenden Endes oder einer Rundung. Dies hat den Vorteil, dass die Schraube leichter montiert werden kann, da der Schraubenkopf leichter zwischen die Halterippen 80 gedrückt werden kann. Vorteilhafterweise sind die Halterippen 80 in definiertem Abstand zum Befestigungsbereich derart angeordnet, dass ein in montiertem Zustand in die Befestigungsschraube eingreifender, kurzer Schenkel 88 eines abgewinkelten Innensechskantschlüssels nach ISO 2936:2001-09 über die Halterippen 80 hinausragt, derart, dass sich die Halterippen 80 außerhalb des Drehbereichs des langen Teils 94 des Innensechskantschlüssels befinden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine leichte Montage und Demontage des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse, wobei die beiden Zyklonbauteile 30, 40 auch bei entsprechender Toleranzlage ausreichend miteinander verspannt sind. Die erfindungsgemäße Befestigung des Zyklonvorabscheiders 20 am Filtergehäuse 10 ist hitzebeständig und hält den beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Temperaturen problemlos stand.

Claims

Ansprüche
1. Filtervorrichtung (100), insbesondere Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, aufweisend
- ein Filtergehäuse (10) mit einem rohseitigen Einlass (12) und einem reinseitigen Auslass (14) für zu filtrierende Medien und
- einen im Bereich des Einlasses (12) des Filtergehäuses (10) angeordneten, Vorbauteil (20),
- wobei das Vorbauteil (20) ein erstes Teil (30) und ein zweites Teil (40) aufweist,
- wobei zumindest ein im Wesentlichen aus Kunststoff gebildeter Befestigungsbereich (32) des ersten Teils (30) an der Rohseite des Filtergehäuses (10) befestigt ist und zwischen dem ersten Teil (30) und dem Filtergehäuse (10) das zweite Teil (40) verspannt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Befestigungsbereich (32) des ersten Teils (30)
- mit dem Filtergehäuse (10) mittels insbesondere metallener Befestigungselemente (50, 54, 56, 60), beispielsweise mittels mindestens einer im Bereich der Rohseite des Filtergehäuses (10) angeordneten und zur Aufnahme mindestens einer metallenen Schraube (50) ausgebildeten Metallbuchse (60), etwa mindestens einer Warmeinsatzbuchse, und beispielsweise mittels mindestens einer im Befestigungsbereich (32) des ersten Teils (30) angeordneten und zum Durchführen der Schraube (50) ausgebildeten Durchgangsbuchse (56), verschraubt ist, und
- an seiner vom Filtergehäuse (10) abgewandten Oberseite zum Ausgleich mindestens einer Toleranz der Abmessungen mindestens eines der miteinander zu verschraubenden Elemente (30, 40, 56, 60), insbesondere zum Ausgleich der Toleranz der Stärke (34) des Befestigungsbereichs und/oder der Stärke (46) eines zwischen dem Befestigungsbereich (34) und dem Filtergehäuse (10) verspannten Bereichs des zweiten Teils (40) und/oder der Länge (58) der Du rchgangsbuchse (56) u nd/oder der Länge der Metallbuchse (60) , mindestens eine Verpressungskontur (70) aufweist, die
- ausgehend von der Oberseite des Befestigungsbereichs (32) in Richtung zum Kopf (52) der Schraube verläuft und - im Wesentlichen aus mindestens einem Kunststoff gebildet ist, der durch Aufbringen einer durch das Verschrauben der metallener Befestigungselemente (50, 54, 56, 60) erzeugten Kraft verformbar, insbesondere schmelzbar, ist.
2. Filtervorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbauteil als ein im Bereich des Einlasses (12) des Filtergehäuses (10) angeordneter Zyklonvorabscheider (20) ausgebildet ist, wobei der Zyklonvorabscheider (20) ein erstes Zyklonbauteil (30) als erstes Teil und ein zweites Zyklonbauteil (40) als zweites Teil umfasst.
3. Filtervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpressungskontur (70) als mindestens eine Rippe ausgebildet ist.
4. Filtervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpressungskontur (70) eine Stärke von etwa 0,5 Millimeter (mm) bis etwa 1 ,5 mm, insbesondere von etwa 1 mm, aufweist.
5. Filtervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Verpressungskontur (70) durch Aufbringen einer Druckkraft von etwa 5 bis 10 Kilonewton (kN), insbesondere von etwa 7 kN , verformbar, insbesondere schmelzbar, ist.
6. Filtervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpressungskontur (70) einstückig mit dem Befestigungsbereich (32) des ersten Zyklonbauteils (30) ausgebi ldet ist, wobei der Befestigungsbereich (32) und die Verpressungskontur (70) aus dem gleichen Kunststoff gebildet sind.
7. Filtervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Zyklonbauteil (30) ein mindestens ein Zellenrohr (38) aufweisendes Zyklonoberteil und
- das zweite Zyklonbauteil (40) ein mindestens ein Tauchrohr (42) aufweisendes Zyklonunterteil, insbesondere eine Tauchrohrplatte,
ist.
8. Filtervorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zyklonbauteil (30) mindestens eine Verliersicherung (80) aufweist, die als mindestens ein von einer Seitenwand (31 ) des ersten Zyklonbauteils (30) hervortretender Vorsprung ausgebildet ist und derart an der Seitenwand (31 ) des ersten Zyklonbauteils (30) angeordnet ist, dass bei einer Überkopfsteilung des Zyklonvorabscheiders (20) beim Lösen der Schraube (50) die Verliersicherung (80) die Schraube (50) abstützt und ein Herausfallen der Schraube (50) aus dem Befestigungsbereich (32) des ersten Zyklonbauteils (30) verhindert.
9. Filtervorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verliersicherung (80) in definiertem Abstand (82) zum Befestigungsbereich (32) derart angeordnet, dass ein in montiertem Zustand in die Befestigungsschraube eingreifender, kurzer Schenkel (88) eines abgewinkelten Innensechskantschlüssels nach ISO 2936:2001-09 über die Verliersicherung (80) hinausragt, derart, dass sich die Verliersicherung (80) außerhalb des Drehbereichs des langen Teils (94) des Innensechskantschlüssels befindet.
10. Filtervorrichtu ng gemäß Anspruch 8 o d e r 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verliersicherung (80) aus mindestens zwei voneinander beabstandeten Vorsprüngen gebildet ist, wobei der Abstand (84) der jeweiligen Vorsprünge zueinander kleiner ist als der Durchmesser des Schraubenkopfs (52).
1 1. Filtervorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verliersicherung (80) zumindest bereichsweise aus elastischem Material, vorzugsweise aus mindestens einem Kunststoff, gebildet ist, wobei zum Durchführen der Schraube (50) durch die Verliersicherung (80) die jeweiligen Vorsprünge zumindest bereichsweise auseinanderbiegbar sind.
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