Beschreibung
Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration, beispielsweise auf einen Luftfilter für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik
Aus der EP 2 236 187 B1 ist ein Luftfilter für ein Kraftfahrzeug bekannt, der in einem Filtergehäuse ein Filterelement aufweist, das hohlzylindrisch ausgebildet ist und radial von der angesaugten Frischluft durchströmt wird. An einer stirnseitigen Endscheibe des Filterelementes ist eine radial überstehende Haltelasche angeformt, die im montierten Zustand formschlüssig in eine Ausnehmung im Gehäuse einragt und von einem Gehäusedeckel in die Ausnehmung hineingedrückt wird. Hierdurch ist die Haltelasche in Um- fangsrichtung sowie in Achsrichtung formschlüssig gesichert. Voraussetzung ist eine komplementär zu der Haltelasche geformte Ausnehmung an der Innenseite des Filtergehäuses.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszubilden, dass das Filterelement sicher im Filtergehäuse gehalten ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung zur Filtration eines Fluids, insbesondere eines gasförmigen Fluids, wobei ggf. auch eine Filtration flüssiger Medien in Betracht kommt. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die erfindungsgemäße Fil- tereinrichtung als Luftfilter für Kraftfahrzeuge eingesetzt, insbesondere für eine Brennkraftmaschine oder für die Frischluft, welche dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird.
Die Filtereinrichtung weist ein Filterelement auf, das von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird und in einem Filtergehäuse aufgenommen ist, welches von einem Gehäusedeckel verschließbar ist. Für eine sichere Aufnahme im Filtergehäuse ist am Filterelement ein Klemmelement angeordnet, das im montierten Zustand mit Klemmkraft an einem ersten Gehäuseteil anliegt. Das erste Gehäuseteil ist vorzugsweise Bestandteil des Filtergehäuses, wobei ggf. das erste Gehäuseteil auch am Gehäusedeckel angeordnet sein kann.
Am Filterelement ist zusätzlich zum Klemmelement auch ein Hebelelement angeordnet, das im montierten Zustand an einem weiteren, zweiten Gehäuseteil anliegt und das Klemmelement gegen das erste Gehäuseteil kraftbeaufschlagt. Bei dem weiteren Gehäuseteil handelt es sich vorzugsweise um den Gehäusedeckel, falls das erste Gehäuseteil am Filtergehäuse angeordnet ist. Grundsätzlich möglich ist auch eine umgekehrte Ausführung, bei der das erste Gehäuseteil am Gehäusedeckel und das zweite Gehäuseteil am Filtergehäuse angeordnet sind.
Bei dieser Ausführung dient das Hebelelement dazu, eine Klemmkraft auf das Klemmelement auszuüben, mit der sich das Klemmelement an einem ersten Gehäuseteil abstützt. Die Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse erfolgt somit zumindest in Umfangsrichtung - in Drehrichtung um die Längsachse des Filterelementes gesehen - in einer kraftschlüssigen Weise, so dass auf zusätzliche konstruktive Ausgestaltungen im Filtergehäuse oder im Gehäusedeckel zur formschlüssigen Aufnahme des Filterelementes am Bauteil verzichtet werden kann. Vorzugsweise ist das Filterelement in Umfangsrichtung ausschließlich kraftschlüssig im Filtergehäuse aufgenom- men. In Achsrichtung stützt sich dagegen das Filterelement am Filtergehäuse ab, so dass insoweit axial eine formschlüssige Aufnahme des Filterelementes im Filtergehäuse gegeben ist.
Die über das Hebelelement wirkende Kraft wird auf das Klemmelement weitergegeben, welches gegen das Gehäusebauteil kraftbeaufschlagt wird.
Es kann zweckmäßig sein, das Klemmelement und das Hebelelement einteilig auszubilden, beispielsweise an einer vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Endscheibe des Filterelementes anzuformen. Das Filterelement ist in bevorzugter Ausführung hohl-
zylindrisch ausgebildet und wird radial von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt. Zumindest eine Stirnseite, vorzugsweise beide Stirnseiten des hohlzylindrischen Filterelementes sind von Endscheiben abgedeckt, wobei eine der Endscheiben mit dem Klemmelement und dem Hebelelement ausgestattet ist, wohingegen die gegenüberliegende Endscheibe ohne derartige Bauteile ausgebildet ist. Alternativ zu einer einteiligen Ausführung von Klemm- und Hebelelement mit der Endscheibe des Filterelementes kommt auch eine separate Ausbildung in Betracht; in diesem Fall sind das Klemmelement und das Hebelelement jedoch mit dem Filterelement, vorzugsweise mit der Endscheibe verbunden, beispielsweise durch mechanische Befestigung oder durch Verkleben, An- schwei ßen oder dergleichen.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung bilden das Klemmelement und das Hebelelement gemeinsam eine Baueinheit mit einem zumindest annähernd V-förmigen Querschnitt. Das Hebelelement kann benachbart zu seiner freien Stirnseite von dem zweiten Gehäusebauteil beaufschlagt werden, wodurch das vorzugsweise elastisch federnde Hebelelement unter Spannung gesetzt wird und eine Kraft auf das Hebelelement ausübt, das sich mit einer Klemmkraft an dem ersten Gehäusebauteil abstützt. Die Kraft des Hebelelementes wird über die Verbindungsstelle zwischen Hebel- und Klemmelement übertragen und auf das Klemmelement weitergeleitet.
Grundsätzlich vorteilhaft ist es, wenn zumindest das Hebelelement elastisch federnd ausgebildet ist, wobei auch nichtfedernde Ausführungen möglich sind. Ggf. ist auch das Klemmelement elastisch federnd ausgebildet, wobei auch in diesem Fall eine nichtfedernde Ausführung möglich ist.
Des Weiteren kommen verschiedene Ausrichtungen von Klemmelement und Hebelelement bezogen auf die Längsachse des Filterelementes in Betracht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist das Klemmelement geradlinig ausgebildet und erstreckt sich zumindest annähernd in Richtung der Längsachse des Filterelementes. Die Abstützung des Klemmelementes erfolgt in Radialrichtung an dem ersten Gehäuseteil. Es ist aber auch eine Erstreckung in Radialrichtung und eine Abstützung in Achsrichtung möglich.
Das Hebelelement ist vorteilhafterweise unter einem Winkel zum Klemmelement angeordnet, beispielsweise im Falle einer V-förmigen Ausbildung unter einem Winkel zwischen 45° und 90° im unbelasteten Ausgangszustand. Das Hebelelement und das Klemmelement sind zweckmäßigerweise segmentförmig ausgebildet und erstrecken sich in Umfangsrichtung nur über ein begrenztes Winkelsegment. Diese Ausführung genügt für einen ausreichenden Kraftschluss zwischen dem Klemmelement und dem Gehäuseteil. Über den Umfang verteilt können entweder nur ein einzelnes Klemmelement und ein einzelnes Hebelelement oder mehrere Klemm- und Hebelelemente vorgesehen sein. Gemäß noch einer weiteren, alternativen Ausführung erstreckt sich das Klemmelement ringförmig, vorteilhafterweise auch das Hebelelement, wobei auch Ausführungen möglich sind, bei denen nur das Klemmelement ringförmig, das Hebelelement jedoch segmentförmig ausgebildet ist. Alternativ kann das Hebelelement ringförmig und das Klemmelement segmentförmig ausgebildet. Das Hebelelement und/oder das Klemmelement können als ebene Fläche ausgeführt sein oder bogenförmig, beispielsweise in einem Radius um die Längsachse des Filterelementes geführt sein.
Das Hebelelement und/oder das Klemmelement können axial und/oder radial über die Kontur der Endscheibe bzw. des Filterelementes überstehen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die sich auf ein hohlzylindrisch ausgebildetes Filterelement bezieht, ist in eine der stirnseitigen Endscheiben eine zentrale Ausnehmung eingebracht, an die ein Dichtungsteil angespritzt ist, welches dichtend am Gehäusedeckel anliegt. Das Dichtungsteil ist beispielsweise im 2-Komponenten-Her- stellverfahren mit dem Bauteil verbunden und befindet sich insbesondere auf der dem Klemm- und dem Hebelelement abgewandten Stirnseite des Filterelementes. Das Dichtungsteil erlaubt eine hinreichend stabile Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Gehäusedeckel, so dass auf zusätzliche Verbindungsmaßnahmen, beispielsweise eine Verschraubung zwischen Filterelement und Gehäusedeckel verzichtet werden kann.
Vorteilhafterweise ist eine Positioniereinrichtung zwischen dem Filterelement in dem das Filterelement aufnehmenden Gehäuseteil vorgesehen, so dass bei der Montage der
Filtereinrichtung das Filterelement nur in einer durch die Positioniereinrichtung vorgegebenen Lage befestigt werden kann.
Diese Lagefixierung kann beispielsweise durch eine Zapfen-Bohrung- oder eine Nut- Feder-Anordnung gewährleistet sein. Auch eine Anordnung von Rippen oder Domen in einem Gehäuseteil oder im Filterelement und korrespondierenden Ausnehmungen oder Sperrkonturen am Filterelement oder in einem Gehäuseteil können als Positioniereinrichtung vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Luftfilter mit einem hohlzylindrischen Filterelement in einem Filtergehäuse, welches von einem Gehäusedeckel zu verschließen ist,
Fig. 2 das hohlzylindrische Filterelement in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3 das Filterelement aus einer weiteren Perspektive,
Fig. 4 in vergrößerter Darstellung ein Klemmelement und ein Hebelelement, die an einer Endscheibe des Filterelementes angeformt sind,
Fig. 5 Klemm- und Hebelelemente im montierten Zustand im Filtergehäuse,
Fig. 6 in perspektivischer Einzeldarstellung der Gehäusedeckel.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Fig. 1 ist als Filtereinrichtung 1 ein Luftfilter für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt, der ein Filtergehäuse 2 aufweist, welches von einem Gehäusedeckel 3 verschließbar ist. Im Filtergehäuse 2 ist ein hohlzylindrisches Filterelement 4 aufgenommen, das bezogen auf seine Längsachse 5 wie mit den Pfeilen dargestellt radial von außen nach innen von der angesaugten Umgebungsluft durchströmt wird. Der Innenraum des Filterelementes 4 stellt die Reinseite dar, aus der das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird.
Wie Fig. 1 in Verbindung mit den weiteren Figuren zu entnehmen, ist an einer stirnseitigen, geschlossenen Endscheibe 6 des Filterelementes 4 eine Baueinheit 7 zum Fest-
klemmen des Filterelementes im Gehäuse 2 bzw. am Gehäusedeckel 3 angeordnet. Die Baueinheit 7 besteht aus einem Klemmelement 8 und einem Hebelelement 9, die gemeinsam einen in etwa V-förmigen Querschnitt bilden. Das Klemmelement 8 und das Hebelelement 9 sind an der stirnseitigen Endscheibe 6, welche aus Kunststoff besteht, einstückig angeformt und stehen axial und radial über die Kontur der Endscheibe bzw. des Filterelementes über. Das Klemmelement 8 erstreckt sich parallel zur Längsachse 5 des Filterelementes 4, das Hebelelement 9 nimmt gegenüber dem Klemmelement 8 einen Winkel ein, der im unverformten Zustand in etwa 45° beträgt. Das Klemmelement 8 befindet sich an der axialen Stirnseite innerhalb der von der Mantelfläche bestimmten Außenkontur, das Hebelelement 9 ist ebenfalls an der axialen Stirnseite an die Endscheibe 6 angebunden, es erstreckt sich jedoch in Radialrichtung über die Außenkontur hinaus. Der stirnseitige Abschnitt des Klemmelementes 9 ist in Achsrichtung umgebogen. Das Klemmelement 8 liegt in Radialrichtung an einem Stützabschnitt 10 an, der an der Innenwand des Filtergehäuses 2 angeordnet und einteilig mit dem Filtergehäuse ausgeführt ist. Das Hebelelement 9 wird im montierten Zustand von einem weiteren Stützabschnitt 1 1 beaufschlagt, das einteilig und an der Innenseite des Gehäusedeckels 3 ausgebildet ist. Das Hebelelement 9 ist elastisch federnd ausgeführt, wobei durch die Kraftbeaufschlagung des Hebelelementes 9 durch den Stützabschnitt 1 1 am Gehäusedeckel 3 das Hebelelement 9 unter Spannung gesetzt und eine in Radialrich- tung wirkende Klemmkraft auf das Klemmelement 8 übertragen wird, welches sich in Radialrichtung an dem ersten Stützabschnitt 10 am Filtergehäuse 2 abstützt. Das Klemmelement 8 ist dabei steif ausgeführt. Es liegt auf einer Gehäusekontur auf.
Wie beispielsweise Fig. 2 zu entnehmen, sind das Klemmelement 8 und das Hebelele- ment 9 jeweils segmentförmig ausgebildet und erstrecken sich in Umfangsrichtung nur über ein begrenztes Winkelsegment von wenigen Grad. An der Endscheibe 6 sind genau ein Klemmelement 8 und ein Hebelelement 9 angeordnet.
An der dem Klemmelement 8 bzw. dem Hebelelement 9 axial gegenüberliegenden Stirnseite ist am Filterelement 4 ein Dichtungsteil 12 angespritzt (Fig. 3), das im montierten Zustand in eine Öffnung 13 (Fig. 6) im Gehäusedeckel 3 dichtend einragt. Das Dichtungsteil kann als 2-Komponenten-Bauteil mit dem Filterelement ausgebildet sein.
Fig. 6 ist des Weiteren zu entnehmen, dass der Gehäusedeckel 3 annähernd L-förmig ausgebildet ist und einen ersten Abschnitt mit der Öffnung 13 aufweist, die im montierten Zustand der Stirnseite des Filterelementes 4 vorgelagert ist, sowie einen zweiten sich in Achsrichtung erstreckenden Abschnitt, an dem der Stützabschnitt 1 1 in Querrich- tung abragt. Im montierten Zustand liegt die freie Stirnseite des Stützabschnittes 1 1 am Hebelelement 9 an und beaufschlagt dieses mit einer Spannkraft.