KR20170091694A - 필터 요소 - Google Patents

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KR20170091694A
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알렉산더 에르거
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말레 인터내셔널 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 자동차의 내연기관 또는 연료전지를 위한 여과 시스템(34)에 관한 것으로, 이러한 여과 시스템은 자동차 상의 홀더(44) 및 교환 가능한 필터 요소(10), 특히 공기 필터 요소를 구비하고, 필터 요소(10)는 제1 단부 플레이트(12), 제2 단부 플레이트(14) 및 단부 플레이트들(12, 14) 사이에 배치되어 비여과 공기 구역(20)으로부터 여과 공기 구역(18)을 분리시키는 여과 재료(16)를 포함한다. 본 발명의 기본적인 양태는 적어도 제2 단부 플레이트(14)가 여과 재료(16) 너머로 돌출하고, 여과 시스템(34)은 적어도 하나의 여과 공기 개구(26) 및 적어도 하나의 비여과 공기 개구(30)를 포함하고, 이러한 적어도 하나의 여과 공기 개구(26)는 필터 요소(10) 내에 형성되고, 필터 요소(10)는 홀더(44) 상에 탈착 가능하게 놓이며, 홀더(44), 돌출하는 단부 플레이트(12, 14), 여과 재료(16) 및 외부 벽(22)이 비여과 공기 구역(20)을 감싼다. 본 발명은 또한 이러한 여과 시스템을 위한 필터 요소 및 이러한 여과 시스템의 필터 요소를 생산하는 방법에 관련된다.

Description

필터 요소{FILTER ELEMENT}
본 발명은 특히 자동차의 내연기관 또는 연소기를 위한 여과 시스템에 관한 것으로, 이것은 자동차 상의 홀더 및 교환 가능한 필터 요소, 특히 공기 필터 요소를 구비하고, 필터 요소는 제1 단부 플레이트, 제2 단부 플레이트 및 단부 플레이트들 사이에 배치되어 비여과 공기 구역으로부터 여과 공기 구역을 분리시키는 여과 재료를 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 여과 시스템을 위한 필터 요소를 생산하는 방법에 관련된다.
이러한 여과 시스템은 예를 들어 내연기관의 신선한 공기 흡입구 또는 연료전지에서 사용된다. 일반적으로, 이러한 여과 시스템은 필터 요소가 삽입되고 비여과 공기 구역과 여과 공기 구역을 둘러싸는 필터 하우징을 구비한다. 필터 요소의 서비스 수명에 도달한 후, 필터 요소는 필터 하우징으로부터 제거될 수 있으며 새로운 것으로 교환될 수 있다. 이러한 여과 시스템에서 필터 요소와 필터 하우징 사이의 밀봉이 적절하게 기능하는 것이 중요하다. 이것은 특히 필터 요소의 빈번한 변경 이후에 문제가 될 수 있다. 또한, 필터 하우징은 개방되고 이후에 다시 적절하게 폐쇄되어야만 한다. 이를 위해서, 흔히 특별한 도구가 요구되며, 그에 따라 필터 요소의 교환이 어렵다.
본 발명은 유지 노력이 감소될 수 있는 여과 시스템을 제공하는 문제에 기초한다.
이러한 문제는 독립 청구항에 의해 해결된다. 추가의 바람직한 실시예는 독립 청구항의 주제이다.
본 발명은 필터 하우징이 요구되지 않도록 필터 요소를 구성하는, 특히 여과 공기 구역을 필터 요소에 의해 독점적으로 형성하는 일반적인 아이디어에 기초한다. 이러한 방식으로, 한 편으로는 여과 공기 구역이 비여과 공기 구역으로부터 매우 신뢰 가능하게 밀봉될 수 있다. 다른 한편으로, 추가의 하우징이 요구되지 않기 때문에 전체적인 필터 요소의 부피가 이에 의해서 감소될 수 있다. 또한, 필터 요소가 하우징으로부터 힘들게 제거되고 다시 삽입되어야 할 필요가 없기 때문에, 유지보수 노력이 단순화된다. 이것은 적어도 제2 단부 플레이트가 여과 재료를 넘어 돌출하고, 여과 재료가 필터 요소 내에 형성되는 적어도 하나의 여과 공기 개구 및 적어도 하나의 비여과 공기 개구를 구비하고, 필터 요소가 홀더 상에 탈착 가능하게 놓이며, 홀더, 돌출하는 제2 단부 플레이트, 여과 재료 및 외부 벽이 비여과 공기 구역을 감싼다는 점에서 획득된다. 따라서, 필터 요소의 여과 재료가 감싸지고 손상으로부터 보호된다. 또한, 여과 재료는 필터 요소의 적절한 동작이 가능하도록 단부 플레이트와 밀착하게 접속되며, 그에 따라 여과 공기 구역이 탈착 가능한 실(seal)에 의해 밀봉될 필요가 없다. 이러한 방식으로, 필터 요소의, 그리고 이것에 의한 여과 시스템의 매우 조밀한 구성이 생성되고, 그에 따라 여과 시스템이 예를 들어 자동차의 엔진부 내의 더 적은 설치 공간을 필요로 한다.
여과 재료 및 단부 플레이트가 서로 물질-결합 방식으로 접속되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 여과 재료 및 단부 플레이트는 글루칠 또는 가소화에 의해 서로 접속될 수 있다. 여과 재료 및 단부 플레이트의 물질-결합 접속은 여과 재료와 단부 플레이트 사이의 밀착 접속을 제공하며, 그에 따라 필터 요소를 통과해 흐르는 공기가 여과 재료를 통해 흘러야만 하고 그에 따라 여과되도록 한다. 따라서 여과 재료를 통과한 여과되지 않은 공기의 흐름이 방지될 수 있다.
상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서, "가소화(plasticizing)"는, 접속될 물체들 중 하나가 가소성이 될 때까지 접속 부위에서 가열된 다음 다른 물체가 이러한 접속 부위 상으로 압착되어 다른 물체가 부분적으로 담가지며 유사하게 부분적으로 미세하게 가소성이 되어, 그에 따라 꼭 맞는 그리고 부분적으로는 물질-결합된 접속이 두 물체 사이에서 발생하는 접속 기술로서 지정된다.
또한, 여과 재료의 스루-흐름 방향이 실질적으로 단부 플레이트에 평행하게 이어지는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 필터 요소의 특히 소형의 구성이 획득될 수 있다.
특히 바람직한 가능성은 단부 플레이트들이 여과 재료의 대향하는 측면들에서 여과 재료에 대해 놓이도록 제공된다. 이러한 방식으로, 여과 공기 구역 및 비여과 공기 구역이 특히 바람직하게 여과 재료에 의해서 분리될 수 있다.
외부 벽이 돌출하는 단부 플레이트에 대해 단단히 고정되거나 또는 단부 플레이트와 통합형으로 형성되는 것이 바람직하며, 이때 단부 벽은 홀더 상에 느슨하게 놓인다. 이것에 의해, 비여과 공기 구역이 잘 밀봉될 수 있다.
밀봉 요소가 외부 벽과 홀더 사이에 배치되는 것이 특히 바람직하다. 이것에 의해, 비여과 공기 구역이 환경에 대해 더욱 우수하게 밀봉될 수 있다.
바람직한 변형예는 홀더가 평평한 구성요소에 의해 또는 평평한 구성요소 상에 형성되도록 공급된다. 이것에 의해, 홀더는 특히 바람직한 방식으로 비여과 공기 구역을 커버할 수 있다. 이러한 평평한 구성요소는 예를 들어 차체 부분, 디자인 커버, 하우징 커버, 원통형 헤드 커버, 엔진 보닛, 엔진실 후미 벽 또는 윤활유 고이개일 수 있다.
추가의 바람직한 솔루션은 외부 벽이 홀더 상에 단단히 고정되거나 또는 홀더와 통합형으로 형성되도록 공급되며, 여기에서 외부 벽은 돌출하는 단부 플레이트 상에 느슨하게 놓인다. 외부 벽도 또한 교환해야 할 필요가 없기 때문에 이것은 유지보수를 위해 바람직하다.
또한, 특히 바람직한 솔루션이 외부 벽과 적어도 하나의 돌출하는 단부 플레이트 사이에 밀봉 요소가 배치되도록 공급된다. 이것에 의해, 비여과 공기 구역이 환경에 대해 더욱 잘 밀봉될 수 있다.
바람직한 변형예는 클립 접속, 나사 접속, 클램핑 접속 및/또는 플러그인 접속에 의해 필터 요소가 홀더에 접속되도록 공급된다.
소형의 구성을 위한 추가의 바람직한 가능성은 외부 벽이 적어도 부분에서 단부 플레이트들 중 적어도 하나를 가로지르게, 특히 실질적으로 직교하게 이어지도록 제공된다.
상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서, 실질적으로 직교하다는 표현은 70도 내지 110도, 바람직하게는 80도 내지 100도, 특히 바람직하게는 88도 내지 92도의 각도를 의미하는 것으로 이해된다.
특히 외부 벽이 I 프로파일을 갖는 것이 바람직하다. 이것은 외부 벽이 돌출하는 단부 플레이트와 홀더 사이에서 직선으로 이어짐을 의미한다. 이러한 방식으로, 여과 시스템의 소형이며 안정적인 외부 커버링이 형성된다.
또한, 추가의 특히 바람직한 가능성은 외부 벽이 C 프로파일을 갖도록 제공된다. 이것은 외부 벽이 돌출하는 단부 플레이트로부터 홀더까지 직선으로 이어지지 않으며, 곡선임을 의미한다. 이러한 방식으로, 외부 벽과 여과 재료 사이의 더욱 큰 거리가 획득될 수 있다.
바람직한 가능성은 단부 플레이트가 실질적으로 평평하도록 제공된다. 이러한 방식으로, 불필요한 공간을 소모하지 않으며, 그에 따라 필터 요소는 공간 효율적이 될 수 있다. 또한, 단부 플레이트는 따라서 예를 들어 더욱 큰 시트로부터 펀칭 또는 절단될 수 있다. 이것에 의해, 하나의 유형의 시트로부터 단부 플레이트들이 특히 서로 다른 크기를 갖는 다양한 필터 요소들로 생산될 수 있으며, 그에 따라 스토리지 비용이 감소될 수 있다.
추가의 바람직한 가능성은 외부 벽이 기능 스트립으로부터 형성되도록 제공된다. 서로 다른 요소들이 하나의 기능 스트립으로부터 유연하게 생산될 수 있으며, 그에 따라 주재료들의 다양성이 감소될 수 있고, 이는 스토리지 비용을 감소시킨다.
상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서, 기능 스트립은 특히 예를 들어 롤업 상태에서 수송될 수 있는 플라스틱 또는 금속의 끝이 없는 스트립을 의미하는 것으로 이해된다. 기능 스트립은 일정한 폭과 두께를 가지며, 필터 요소의 외부 벽을 그로부터 형성하기 위해서 예를 들어 정확한 길이로 절단될 수 있다.
여과 공기 구역이 두 개의 단부 플레이트 및 여과 재료에 의해 넓게 감싸지는 것이 바람직하다. 넓게 감싸진다는 것은 하나 이상의 개구가 제공되고, 이를 통해 여과된 깨끗한 공기가 필터 요소 및 여과 시스템으로부터 흘러나갈 수 있음을 의미한다. 이러한 요소는 특히 물질-결합 방식으로 서로에 단단히 접속되며, 그에 따라 요소들 사이의 이행(transition)이 타이트하다. 따라서, 날 공기가 여과되지 않은 채 여과 공기 구역 내에 도달하는 것이 방지될 수 있다.
바람직한 구현예는 특히 직사각형 단면과 바람직하게는 구부러진 경로를 가진 채널 형태로 비여과 공기 구역이 구성되도록 공급된다. 비여과 공기 구역이 채널 형태로 구성된다는 사실을 통해서, 필터 요소의 치수가 타깃화된 방식으로, 특히 이것이 이용 가능한 설치 공간에 적응될 수 있다. 비여과 공기 구역의 단면의 직사각형 구성은 생산에 단순하고 용이한 변형을 제공한다. 비여과 공기 구역의 구부러진 경로에 의해서, 필터 요소는 이용 가능한 설치 공간, 예를 들어 말발굽 형태의 비여과 공기 구역에 더욱 잘 적응될 수 있으므로 말발굽 형태의 여과 재료 또한 형성될 수 있고, 이것은 필터 요소의 소형의 구성을 가능하게 한다.
특히 바람직한 변형예는 예를 들어 안내 날개, 스로틀 밸브, 지지 돔, 먼지 방출 밸브 및/또는 회전 구성요소와 같은 추가의 요소들이 비여과 공기 구역 내에 배치되도록 공급된다. 따라서, 예를 들어 공기 흐름이 최적화될 수 있고, 안정성이 증가될 수 있거나 또는 수명이 연장될 수 있다.
특히 바람직한 변형예는 외부 벽이 부직포 재료에 의해 커버되는 리세스를 구비하도록 공급된다. 이것에 의해, 물방울이 비여과 공기 구역으로부터 필터 요소 밖으로 흐를 수 있다. 부직포 재료로 커버된 리세스를 통한 흐름 저항은 여기에서 비여과 공기 개구를 통한 흐름 저항보다 더 크다. 이러한 이유로, 부직포 재료로 커버된 리세스는 또한 필터 요소의 더 낮은 영역 내에 배치될 수 있으며, 그에 따라 바람직하지 않은 방식으로 엔진부로부터 다량의 따뜻한 공기가 유입되지 않고 특히 바람직하게 물이 흘러나갈 수 있다. 또한, 타깃화된 방식으로 혼합된, 즉 즉 차가운 외부 공기와 가열된 엔진부로부터의 공기의 혼합물을 빨아들이는 것이 가능하다.
바람직한 솔루션은 외부 벽이 적어도 부분으로 단부 플레이트를 가로지르게 이어지는 보강 립(reinforcement lip)을 구비하도록 공급된다. 이것에 의해, 외부 벽의 안정성이 향상된다.
안정성을 위해 바람직한 추가의 솔루션은 외부 벽이 적어도 부분으로 물결주름을 갖도록 공급된다. 또한, 물결주름은 예를 들어 케이블 타이에서도 발견되는 것과 같은 디텐트 접속의 유형을 통해 요소들의 장착 가능성을 제공한다.
바람직한 방식으로, 외부 벽은 기능적 요소가 배치되는 적어도 하나의 인터럽션을 구비한다. 이러한 기능적 요소는 예를 들어 적어도 하나의 비여과 공기 개구 또는 홀딩 요소의 비여과 공기 접속일 수 있으며, 이것에 의해 필터 요소가 차량에 추가로 고정될 수 있다.
바람직한 방식으로, 적어도 하나의 비여과 공기 개구가 외부 벽 내에, 특히 외부 벽의 인터럽션 내에 배치된다. 이것에 의해, 비여과 공기 개구가 필터 요소 상에서 가변적인 방식으로 위치될 수 있으며, 그에 따라 필터 요소가 특히 바람직한 방식으로 적응될 수 있다.
비여과 공기 접속이 적어도 하나의 비여과 공기 개구에 배치되는 것이 특히 바람직하다. 비여과 공기 접속을 통해서, 예를 들어 파이프가 필터 요소에 접속될 수 있고, 이를 통해서 비여과 공기가 서로 다른 위치로부터 공급된다. 예를 들어, 특히 오프로드 차량에서 물의 유입을 방지하기 위해서 더 높은 위치로부터 공기가 유입될 수 있다.
비여과 공기 접속이 비여과 공기 개구에서 탈착 가능하게 고정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비여과 공기 접속은 필터 요소 상에 나사로 고정되거나, 플러그되거나, 클램핑되거나, 브라켓 및/또는 클립 접속으로 고정될 수 있다. 이것에 의해, 필터 요소를 교환하는 경우에, 비여과 공기 접속이 차량 내에 남아있을 수 있으며, 그에 따라 새로운 비여과 공기 접속에 대한 비용이 절약될 수 있다.
비여과 공기 접속이 여과 재료의 직접 접근 흐름을 방지하는 가이드 립을 구비하는 것이 특히 바람직하다. 가이드 립에 의해서, 여과 재료가 먼지와 균일하게 하중되도록 비여과 공기 개구에서의 여과 재료의 초과 하중이 방지되며, 그에 따라 여과 재료 전체의 수명이 연장된다.
가이드 립은 단단하게 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어 공기 흐름으로 인해 높은 힘이 가이드 립에 대해 작용할 때 바람직하다. 또한, 가이드 립은 공기에 침투할 수 있고 유연하도록 구성될 수 있으며; 이것에 의해 예를 들어 가이드 립 스스로를 여과 재료에 대항하게 배치할 수 있으며 먼지 등을 너무 많이 적재하는 것으로부터 여과 재료를 국부적으로 보호할 수 있다.
또한 비여과 공기 접속 상에서 텔레스코픽 실린더(telescopic cylinder)에 의해 조정 가능하게 가이드 립이 고정되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 균일한 요소 그리고 따라서 균일한 가이드 립 및 비여과 공기 접속이 특히 외부 벽과 여과 재료 사이에 서로 다른 거리를 갖는 서로 다른 필터 요소들에 대해 사용될 수 있다. 이것에 의해, 스토리지 비용이 감소된다.
이와 다르게 또는 이에 더하여, 필터 요소가 비여과 공기 개구와 여과 재료 사이에 배치된 가이드 립을 가지며, 단부 플레이트들 중 적어도 하나 상에 고정되도록 공급될 수 있다. 예를 들어, 가이드 립은 가소화에 의해 단부 플레이트들 중 적어도 하나와 고정된다. 텔레스코픽 실린더에 의한 장착에 비교하여, 텔레스코픽 실린더에서의 난류가 장비될 수 있다.
또한, 가이드 립이 비여과 공기 유입구로부터 오는 비여과 공기가 통과해 여과 재료로 직접 흐를 수 있는 리세스를 구비하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 가이드 립 바로 뒤의 여과 재료의 영역을 너무 적게 거스르는 것이 방지될 수 있다.
바람직한 변형예는 적어도 하나의 비여과 공기 개구의 통로 영역이 여과 재료의 여과 영역보다 더 작도록 공급된다. 이러한 방식으로, 한 편으로는 손상이 방지될 수 있도록 여과 재료가 외부로부터의 기계적인 영향으로부터 보호된다. 다른 한 편으로는, 여과 재료의 여과 면적이 적어도 하나의 비여과 공기 개구의 통로 영역보다 크다는 사실을 통해서, 작은 흐름 저항이 필터 요소를 통해서 획득된다.
특히 적어도 하나의 비여과 공기 개구가 외부 벽과 단부 플레이트들 중 하나 내에서 연장하는 것이 특히 바람직하다. 이것은 비여과 공기 구역이 비스듬하게 연장함을 의미한다. 이에 의해, 필터 요소는 특히 유연한 방식으로 적응될 수 있다.
특히 바람직한 솔루션은 적어도 하나의 여과 공기 개구가 형성되는 전면 플레이트를 필터 요소가 구비하도록 공급된다. 전면 플레이트는 두 개의 단부 플레이트 및 여과 재료와 함께 필터 요소의 여과 공기 구역을 폐쇄하며, 그에 따라 전면 플레이트 내에 배치된 여과 공기 개구가 여과 공기 구역으로의 직접 접근을 가능하게 하고 따라서 여과 공기는 여과 공기 구역으로부터 여과 공기 개구를 통해 필터 요소 밖으로 흐를 수 있다.
또한, 전면 플레이트가 단부 플레이트들을 가로지르게, 특히 실질적으로 직교하게 배치되는 것이 특히 바람직하다. 이것에 의해, 특히 소형의 필터 요소 구조가 획득될 수 있다.
또한, 특히 바람직한 솔루션은 단부 플레이트들 중 하나 내에 배치된 적어도 하나의 여과 공기 개구를 필터 요소가 구비하도록 공급된다. 한 편으로, 이것에 의해 필터 요소의 유연성이 추가로 증가될 수 있다. 다른 한 편으로, 단부 플레이트들 중 하나 내에 배치된 추가의 여과 공기 개구가 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어 자동차의 추가의 유닛에 깨끗한 공기가 공급될 수 있다.
필터 요소가 비여과 공기 구역 내의 여과 재료와 외부 벽 사이에서 이어지며 복수의 리세스를 구비하는 중간 벽을 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 중간 벽과 외부 벽 사이에 놓인 비여과 공기 구역의 영역이 중간 벽에 의해 분리된다. 그러나 리세스를 통해서, 유체 접속이 이러한 영역과 나머지 비여과 공기 구역 사이에 여전히 존재한다. 외부 벽과 중간 벽 사이의 영역은 그에 따라 공진기로서 동작할 수 있으며 이것에 의해 내연기관의 소음 발달을 감쇠시킬 수 있다.
또한, 필터 요소가 여과 공기 구역 내의 여과 재료와 외부 벽 사이에서 이어지며 복수의 리세스를 구비하는 중간 벽을 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 중간 벽과 외부 벽 사이에 놓인 여과 공기 구역의 영역이 중간 벽에 의해 분리된다. 그러나 리세스를 통해서, 유체 접속이 이러한 영역과 나머지 여과 공기 구역 사이에 여전히 존재한다. 외부 벽과 중간 벽 사이의 영역은 그에 따라 공진기로서 동작할 수 있으며 이것에 의해 내연기관의 소음 발달을 감쇠시킬 수 있다.
공진기는 중간 벽과 외부 벽 사이에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 필터 요소의 생산에 있어서 중간 벽이 기능 스트립으로부터 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 중간 벽이 단부 플레이트를 가로지르게, 특히 실질적으로 직교하게 이어진다면 소형의 구성이 바람직하게 획득될 수 있다.
필터 요소는 여과 재료 앞의 비여과 공기 구역 내에 배치되고, 벽 형태로 구조화되며 부직포 재료로 커버된 리세스를 구비하는 프리-필터를 구비하는 것이 바람직하다. 부직포 재료는 예를 들어 여과 재료보다 큰 구멍을 가질 수 있으며, 그에 따라 프리-필터의 부직포 재료가 여과될 공기로부터 특히 더욱 큰 입자 또는 물방울의 굵은 프리-여과를 수행한다. 그 결과, 여과 재료는 덜 집중적으로 스트레스받는다. 바람직한 방식으로, 프리-필터는 기능 스트립으로부터 형성된다.
상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서, 벽 형태는 제1 공간 방향으로의 연장이 두 개의 나머지 공간 방향으로의 연장보다 뚜렷하게 더 작음을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 두 개의 나머지 공간 방향으로의 연장은 제1 공간 방향으로의 연장보다 적어도 5배, 바람직하게는 적어도 10배, 특히 바람직하게는 적어도 20배 더 크다.
바람직한 변형예는 필터 요소가 여과 공기 구역 내에 배치되고, 필터 요소를 지지하고, 벽 형태로 구성되며 리세스를 구비하는 내부 프레임을 구비하도록 공급된다. 이것에 의해, 내부 프레임은 특히 필터 요소를 통해 흐르는 여과될 공기의 후방 압력에 대항하여 필터 요소를 지지할 수 있다. 여기에서, 필터 요소의 생산을 위해서 내부 프레임이 기능 스트립으로부터 형성되는 것이 바람직하다.
바람직한 방식으로, 여과 재료는 U 형태 또는 C 형태로 이어지며 적어도 부분적으로 여과 공기 구역을 감싼다. 이러한 방식으로, 여과 재료는 이미 여과 공기 구역의 대부분을 폐쇄하기 때문에 재료 비용이 절약될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 필터 요소의 특히 소형의 구성이 가능해진다.
이와 다르게 또는 이에 더하여, 여과 재료가 직선으로 이어지도록 공급될 수 있다. 이러한 방식으로, 좁고 긴 필터 요소 또한 획득되며, 이것에 의해 가능한 형태의 필터 요소의 다양성이 증가된다. 결과적으로, 필터 요소의 높은 정도의 적응 가능성이 바람직한 방식으로 획득될 수 있다.
바람직하게는 여과 재료가 접힌다. 접힌 여과 재료는 부피에 대해 큰 여과 면적을 가지며, 그에 따라 우수한 여과 성능이 낮은 흐름 저항을 가지고 획득될 수 있다.
필터 요소의 여과 재료가 두 부분으로 구성되어, 여과 재료의 두 부분이 서로에 인접하고 이들 사이의 여과 공기 구역을 감싸며, 비여과 공기 구역이 둘로 분할되어 비여과 공기 구역의 외부 부분이 여과 재료의 각 부분과 연관되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 필터 요소의 여과 공기 구역은 여과 재료에 의해서 적어도 두 측면에 의해 범위가 정해지며, 그에 따라 필터 요소의 크기에 대해 크고 효율적인 여과 면적이 획득될 수 있다.
필터 요소의 여과 재료가 두 부분으로 구성되어, 여과 재료의 두 부분이 서로에 인접하게 이어지고 이들 사이의 비여과 공기 구역을 감싸며, 여과 공기 영역이 둘로 분할되어 여과 공기 구역의 외부 부분이 여과 재료의 각 부분과 연관되는 것이 특히 바람직하다. 이것에 의해, 필터 요소의 비여과 공기 구역은 여과 재료의 적어도 두 측면에 의해 범위가 정해지며, 그에 따라 필터 요소의 크기에 대해 크고 효율적인 여과 면적이 획득될 수 있다. 또한, 여과 재료의 두 부분은 서로 다를 수 있으며, 그에 따라 서로 다른 순도(purity)를 갖는 두 개의 개별적인 여과 공기 회로가 형성된다.
외부 벽과 여과 재료 사이의 거리는 여과 재료의 길이에 걸쳐 달라지는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 흐름이 적응될 수 있으며 그에 따라 더 적은 공기 난류가 발생하고 불필요한 흐름이 방지된다.
비여과 공기 개구로부터 시작하는 외부 벽과 여과 재료 사이의 거리가 감소하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식으로, 비여과 공기 구역 내의 흐름 속도가 적어도 대략 일정하게 유지될 수 있다. 적어도 흐름 속도의 감소는 일정한 단면의 비여과 공기 구역의 경우보다 더 약하다. 이미 필터 요소를 통과해 흐른 공기는 더이상 비여과 공기 구역을 통해 흐를 필요가 없기 때문에, 일정한 단면을 갖는 비여과 공기 구역에 있어서 이러한 영역 내에서 비여과 공기 개구로부터 더 먼 구역에서보다 비여과 공기 구역을 통과해야만 하는 공기가 더 많으므로 비여과 공기 개구의 영역 내에서 여과될 공기의 흐름 속도가 더 크다.
유체학적으로 특히 바람직한 솔루션은 필터 요소 및/또는 비여과 공기 구역이 V 형태로 구조화되도록 공급된다.
전술된 문제는 위의 설명에 따른 여과 시스템에 관한 필터 요소에 의해 해결된다. 따라서 여과 시스템의 장점은 필터 요소에 대해서도 존재하며, 이와 관련하여 위의 설명을 참조한다.
또한, 전술된 문제는 위의 설명에 따른 여과 시스템의 필터 요소를 생산하기 위한 방법에 의해서도 해결되며, 여기에서 필터 요소의 외부 벽이 기능 스트립으로부터 형성되고, 기능 스트립은 적어도 돌출하는 단부 플레이트와 가소화에 의해 결합된다. 필터 요소의 외부 벽이 기능 스트립으로부터 형성된다는 사실을 통해서, 스토리지가 감소될 수 있다. 기능 스트립으로부터 일반적으로 서로 다른 외부 벽이 특히 서로 다른 크기를 갖는 서로 다른 필터 요소에 대해 생산될 수 있다. 결과적으로, 스토리지는 한 개 또는 적어도 소수의 서로 다른 기능 스트립으로 감소될 수 있다. 기능 스트립을 단부 플레이트와 가소화하는 것은 기능 스트립 사이의, 따라서 외부 벽과 단부 플레이트 사이의 유밀한(fluid-tight) 접속을 가능하게 한다.
바람직하게는 필터 요소의 중간 벽이 기능 스트립으로부터 형성되고/되거나 프리-필터가 기능 스트립으로부터 형성되고/되거나 내부 프레임이 기능 스트립으로부터 형성되도록 공급되는 것이 가능하다. 따라서, 특히 외부 벽, 중간 벽, 프리-필터 및 내부 프레임은 동일한 기능 스트립으로부터 형성될 수 있으며, 이는 개별 높이가 이들 부분에 대해 동일한 단부 플레이트의 거리와 일치하기 때문이다. 따라서, 필터 요소의 복수의 요소는 하나의 유형의 기능 스트립으로 형성될 수 있다. 이것에 의해서, 스토리지 비용이 추가로 감소될 수 있다.
바람직하게는, 중간 벽 및/또는 내부 프레임 및/또는 프리-필터가 적어도 돌출하는 단부 플레이트와 가소화에 의해 접속될 수 있다. 예를 들어 유밀한 안정적인 접속과 같은 가소화의 장점은 돌출하는 단부 플레이트와 중간 벽 및/또는 내부 프레임 및/또는 프리-필터의 접속에 대한 긍적적인 효과를 또한 가진다.
특히 바람직한 변형예는 제2 구성요소와의 제1 구성요소의 가소화를 이용하여, 제1 구성요소는 제2 구성요소가 제1 구성요소에 접속될 접속 부위에서 이것이 가소성일 때까지 국부적으로 가열되며, 그 다음 제2 구성요소가 접속 부위 상에 압착되도록 공급될 수 있다. 그에 따라, 제2 구성요소가 적어도 부분적으로 제1 구성요소 내로 침투하며, 이것에 의해서 적어도 꼭 맞는 접속이 발생한다. 추가로, 또한 물질-결합 접속이 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 발생하도록 제2 구성요소가 가열된 제1 구성요소에 의해 유사하게 가열되며 여분의 영역 내에서 가소성이 된다.
결합을 위한 추가의 특히 바람직한 솔루션은 가소화하기 전에 돌출하는 단부 플레이트와의 접속 에지에서 기능 스트립이 포인팅되도록 공급되며; 이러한 방식으로 다른 구성요소 내로의 담금이 향상될 수 있거나, 또는 포인팅된 에지가 특히 쉽게 가열될 수 있고 따라서 우수한 물질-결합 접속을 가능하게 할 수 있다.
또한, 이것은 기능 스트립이 성형 롤러에 의해 구조화되는 경우에 바람직하며; 예를 들어 물결 형태 또는 쐐기 형태가 기능 스트립 상에 새겨질 수 있다. 물결 및/또는 쐐기는 특히 기능 스트립의 롤링-아웃 방향을 가로지르게 이어진다. 이것에 의해, 물결 및/또는 쐐기는 기능 스트립의 강성을 증가시키며 그에 따라 외부 벽의 강성을 증가시킨다.
펀칭 롤러에 의해, 특히 가변 펀칭 롤러에 의해 리세스가 기능 스트립 내에 도입되는 것이 특히 바람직하다. 이것에 의해, 기능 스트립이 개별적으로 각각의 필요조건에, 특히 외부 벽, 중간 벽, 프리-필터 또는 내부 프레임의 필요조건에 적응될 수 있다.
스토리지에 대해 추가로 특히 바람직한 변형예는 기능 스트립의 폭이 단축되도록 공급한다. 그에 따라 더 넓은 기능 스트립 또한 필터 요소의 생산을 위해 사용될 수 있다. 이것은 서로 다른 높이를 가진 필터 요소들이 한 유형의 기능 스트립으로부터 생산될 수 있으며, 그에 따라 저장될 기능 스트립의 수가 증가될 필요 없이 생산될 수 있는 필터 요소의 다양성이 증가됨을 의미한다.
또한, 특히 바람직한 변형예는 특히 필터 요소의 프리-필터 또는 외부 벽을 형성하는 기능 스트립의 리세스를 통해, 가소화에 의해서 부직포 재료가 기능 스트립 상으로 도포되도록 공급된다. 그에 따라, 부직포 재료는 접착제와 같은 추가의 재료가 사용될 필요 없이 기능 스트립과 라미나(laminar) 방식으로 접속될 수 있다. 따라서, 외부 벽 및 프리-필터의 선호가능한 비용의 생산이 발생한다.
본 발명의 추가의 중요한 특성 및 장점이 종속 청구항, 도면 및 도면을 돕는 연관된 도면의 설명으로부터 나올 것이다.
위에서 언급된 특성 및 아래에서 추가로 설명될 특성은 각각의 표시된 조합으로만 사용될 수 있는 것은 아니며, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 다른 조합으로 또는 분리되어 사용될 수 있음이 이해되어야만 한다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예는 도면에 도시되고 아래에서 추가로 설명되며, 동일한 참조번호는 동일하거나 유사하거나 기능적으로 동일한 구성요소를 지칭한다.
도면에는 각각 개략적으로 다음이 도시되었다:
도 1은 본 발명에 따른 필터 요소의 사시도,
도 2는 필터 요소의 제2 변형예의 도 1의 단면 평면(A)에 따른 단면도,
도 3은 도 1의 필터 요소를 통한 평면(B)에 따른 단면도,
도 4는 추가의 선택 요소가 도시된, 필터 요소의 제2 변형예의 도 1의 단면 평면(A)에 따른 단면도,
도 5는 홀더 및 필터 요소를 포함하는 여과 시스템의 개략도,
도 6은 필터 요소의 제1 변형예의 도 1의 평면(A)에 따른 단면도,
도 7은 필터 요소의 제3 변형예의 도 1의 평면(A)에 따른 단면도,
도 8은 부직포 재료를 갖는 비여과 공기 접속의 사시도,
도 9는 가이드 립을 갖는 비여과 공기 접속의 사시도,
도 10은 도 9의 비여과 공기 접속을 통한 수평면에 따른 단면도,
도 11은 외부 벽 내에 삽입된 비여과 공기 접속을 갖는 외부 벽의 사시도,
도 12는 비여과 공기 접속과 외부 벽 사이의 접속을 도시하기 위한, 도 13의 외부 벽 상의 상면도,
도 13은 도 1의 평면(A)에 상응하는, 본 발명에 따른 필터 요소의 제2 실시예의 단면 평면에 따른 단면 사시도,
도 14는 도 13의 필터 요소를 통한, 도 1의 평면(B)에 상응하는 단면 평면에 따른 단면도의 컷아웃의 개략도,
도 15a-e는 외부 벽, 중간 벽, 프리-필터 또는 내부 프레임이 형성되는 기능 스트립의 기본 사시도,
도 16은 기능 스트립을 통한 단면도,
도 17은 기능 스트립 내로의 리세스 도입을 도시한 개략도,
도 18은 기능 스트립 상으로의 부직포 재료의 도포를 도시한 개략도,
도 19는 도 1의 평면(A)에 상응하는, 본 발명에 따른 필터 요소의 제3 실시예의 단면 평면에 따른 단면도,
도 20은 도 19의 필터 요소의 단면 사시도,
도 21은 도 1의 평면(A)에 상응하는, 본 발명에 따른 필터 요소의 제4 실시예의 단면 평면에 따른 단면 사시도,
도 22는 도 1의 평면(A)에 상응하는, 본 발명에 따른 필터 요소의 제5 실시예의 단면 평면에 따른 단면 사시도,
도 23은 도 1의 평면(A)에 상응하는, 본 발명에 따른 필터 요소의 제6 실시예의 단면 평면에 따른 단면 사시도,
도 24는 도 1의 평면(B)에 상응하는, 본 발명에 따른 필터 요소의 제7 실시예의 단면 평면에 따른 단면도, 및
도 25는 도 14에 상응하는 도면으로, 필터 요소는 먼지 배출 밸브를 갖는 곡선 외부 벽을 구비한다.
도 1에 도시된 필터 요소(10)는 여과 시스템(34)의 홀더(44) 상의 동작을 위해 배치되도록 형성된다. 이를 위해서, 필터 요소(10)는 실질적으로 서로 평행하게 배치된 제1 단부 플레이트(12)와 제2 단부 플레이트(14), 비여과 공기 구역(20)으로부터 여과 공기 구역(18)을 분리시키는 여과 재료(16) 및 적어도 부분적으로 비여과 공기 구역(20)을 둘러싸며 제2 단부 플레이트(14) 상에 고정되는 외부 벽(22)을 구비한다. 또한, 필터 요소(10)는 필터 요소(10)의 여과 공기 개구(26)가 배치되며 여과 공기 접속(28)을 가지는 전면 플레이트(24)를 구비한다. 또한, 필터 요소(10)는 외부 벽(22) 내의 인터럽션(interruption)(48)에 의해 형성된 비여과 공기 개구(30)를 구비한다.
외부 벽(22)은 단부 플레이트(12, 14)를 가로지르게, 특히 직교하게 이어진다. 외부 벽(22)은 개별 구성요소로서 형성될 수 있으며 제2 단부 플레이트(14)와 접속될 수 있다. 이와 다르게, 외부 벽(22)이 제2 단부 플레이트(14)와 통합형으로 형성되도록 공급될 수 있다.
여과 시스템(34)의 동작을 위해서, 필터 요소(10)는 여과 시스템(34)의 홀더(44)에 대항하여 배치된다. 그 다음 외부 벽(22)은 홀더(44)에 대항하여 밀봉 요소(23)를 이용하여 놓이며, 그에 따라 홀더(44)는 여기에서 비여과 공기 구역(20)을 폐쇄한다. 홀더(44)는 평면 구성요소에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 홀더(44)는 차체 부분, 디자인 커버, 하우징 커버, 원통형 헤드 커버, 엔진 보닛, 엔진실 후미 벽 또는 윤활유 고이개에 의해 형성될 수 있거나 또는 이들 상에 형성될 수 있다.
동작시에, 비여과 공기는 비여과 공기 개구(30)를 통해 필터 요소(10) 내로 향한다. 필터 요소(10) 내에서, 비여과 공기는 반드시 여과 재료(16)를 통해 흘러야만 하며 그에 의해서 여과된다. 그에 따라 여과 재료(16)로부터의 여과 공기는 여과 공기 구역(18) 내로 진입하고 여과 공기 개구(26)를 통해 흘러나갈 수 있으며, 예를 들어 여과 공기 접속(28)에 배치된 여과 시스템(34)의 여과 공기 유입구 내로 흘러들어갈 수 있다.
제1 단부 플레이트(12) 및 제2 단부 플레이트(14)는 실질적으로 평평하도록 구조화되며 실질적으로 서로 평행하게 이어진다. 여과 재료(16)는 두 개의 단부 플레이트들(12, 14) 사이에 배치되며 이들 사이에서 U 형태로 이어진다. 이러한 방식으로, 여과 재료(16)는 적어도 부분적으로 여과 공기 구역(18)을 감싼다. U의 열린 측에 전면 플레이트(24)가 배치되며, 이러한 전면 플레이트(24)는 여과 공기 구역이 여과 재료의 열린 U의 영역 내에서 전면 플레이트(24)에 의해 폐쇄되도록, 단부 플레이트(12, 14)에 대해 가로지르게, 실질적으로 직교하게 이어지며 두 단부 플레이트(12, 14)를 이러한 영역에서 서로와 접속시킨다.
전면 플레이트(24)는 여과 재료(16)에 의해 여과된 공기가 필터 요소(10)로부터 흘러나갈 수 있는 여과 공기 개구(26)를 구비한다. 여과 공기를 소비자에게 향하게 할 수 있도록, 전면 플레이트(24)는 소비자가 직접 또는 파이프를 통해 접속될 수 있는 여과 공기 접속(28)을 여과 공기 개구(26)에 구비한다.
전면 플레이트(24) 내에서 이격되어, 필터 요소(10)는 예를 들어 단부 플레이트(12, 14) 중 하나 내에 추가의 여과 공기 개구(26)를 가질 수 있다. 제2 여과 공기 개구(26)의 배치는 대안적으로 또는 추가적으로 이루어질 수 있으며, 이것은 예를 들어 단부 플레이트(12, 14) 중 하나 또는 전면 플레이트(24), 또는 단부 플레이트(12, 14) 중 하나 또는 둘 모두와 전면 플레이트(24) 모두에 오직 하나의 여과 공기 개구(26)만을 구비하는 것이 가능함을 의미한다. 이것은 예를 들어 여과 공기에 대해 한 명보다 소비자가 존재한다면 편리할 수 있다. 그렇지 않으면, 여과 공기 개구(26)의 신축성 있는 배치가 주어진 필요조건에 대해 필터 요소(10)의 큰 적응 가능성을 제공한다.
여과 재료(16)에 대해 여과 공기 구역(18)에 대향하게 비여과 공기 구역(20)이 배치되며, 따라서 여과 재료(16) 밖에 배치된다. 비여과 공기 구역(20)은 여과 재료(16) 너머로 돌출하며 홀더(44)의 범위를 정하는 제2 단부 플레이트(14)에 의해 범위가 정해진다. 내부를 향해서 비여과 공기 구역(20)은 여과 재료(16)에 의해 범위가 정해지며 외부를 향해서 비여과 공기 구역(20)이 외부 벽(22)에 의해 범위가 정해진다. 외부 벽(22)은 유사하게 실질적으로 U 형태로 이어지며, 따라서 여과 재료(16)의 경로에 적응된다.
여기에서, 외부 벽(22)은 비여과 공기 구역(20)을 형성하기 위해, 여과 재료(16)로부터 소정의 거리를 가진다. 비여과 공기 개구(30)의 영역에서, 여과 재료(16)까지의 외부 벽(22)의 거리는 비여과 공기 개구(30)로부터 원거리에 놓인 영역들보다 더 크다. 비여과 공기 구역(20)이 여과 재료(16)를 따라서 연장하기 때문에, 더 많은 비여과 공기가 처음에 비여과 공기 개구(30)로부터 시작하는 비여과 공기 구역(20)을 통해 비여과 공기 구역(20)의 단부에서보다 비여과 공기 구역(20)을 통해서 흘러야만 한다. 외부 벽(22)과 여과 재료(16) 사이의 거리를 감소시킴으로써, 비여과 공기 구역(20)의 단면은 또한 비여과 공기 구역(20)을 통해 흐르는 비여과 공기의 양에 따라 감소하며, 그에 따라 비여과 공기 구역(20) 내의 흐름 저항은 비여과 공기 구역(20)의 일정한 단면의 경우에서보다 덜 강하게 달라진다.
또한, 두 단부 플레이트들(12, 14) 사이의 여과 공기 구역(18) 또는 비여과 공기 구역(20) 내에 예를 들어 여과 재료(16)의 하중에 영향을 미치도록 및/또는 이를 조정하도록 비여과 공기 구역(20) 내에서 영향을 받게 하는 안내 날개(guide vane)(36)와 같은 추가의 요소가 배치될 수 있다. 또한, 하나 이상의 지지 돔(38)이 필터 요소의 안정성을 증가시키도록 단부 플레이트들(12, 14) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 여과 공기 구역(18) 또는 비여과 공기 구역(20) 내에 하나 이상의 센서(40), 예를 들어 기단(air mass) 또는 공기 질 센서를 배치하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들어 두 개의 단부 플레이트(12, 14)를 서로 끌어당기고 따라서 두 개의 단부 플레이트(12, 14)의 진동을 방지하는 텐션 앵커(42), 생략해서 앵커(42)를 제공하는 가능성도 존재한다. 또한, 앵커(42)는 여과 시스템(34)의 홀더(44)에 대해 필터 요소(10)를 고정하도록 사용될 수 있다.
이와 다르게, 필터 요소(10)는 홀더(22) 상의 외부 벽(22)을 통해 또한 고정될 수 있다. 예를 들어, 디텐트 러그(detent lug)가 홀더(44) 상의 개구 내에 결합하는 외부 벽(22) 상에 배치될 수 있거나, 또는 그 반대이다. 또한, 홀더(44)는 외부 벽(22)이 삽입될 수 있는 홈을 가질 수 있다. 마지막으로, 예를 들어 브라켓 또는 클램프를 이용한 홀더(44)와 외부 벽(22) 사이의 나사 접속 또는 클램핑 접속 또한 고안될 수 있다.
비여과 공기 개구(30)에서, 필터 요소(10)는 예를 들어 외부 벽(22)의 리세스 또는 인터럽션(48) 내에 배치된 비여과 공기 접속(46)을 구비할 수 있다. 비여과 공기 접속(46)은 추가의 유체 요소, 예를 들어 파이프의 접속 가능성을 제공한다. 비여과 공기 접속(46)은 예를 들어 파이프가 접속될 수 있는 원통형 접속부(50)를 구비한다. 접속부(50)는 외부 벽(22)의 인터럽션(48) 내에서 외부 벽(22)을 대체하는 벽 부분(51) 상에 배치된다.
또한, 비여과 공기 접속(46)에서 가이드 립(52)이 배치되고, 이것은 접속부(50) 반대편에 놓인 벽 부분(51)의 측면 상에 배치되며, 장착된 상태에서는 비여과 공기 구역(20) 내에 놓인다. 필터 요소(10)를 안정화하기 위해서, 추가로 가이드 립(52)이 하나 또는 두 개의 단부 플레이트(12, 14) 모두에 접속되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 가이드 립(52)은 가소화에 의해 단부 플레이트(12, 14)에 접속될 수 있다.
접속 기술은 접속될 물체들 중 하나가 가소성이 될 때까지 접속 부위에서 가열된 다음 다른 물체가 이러한 접속 부위 상으로 압착되어 다른 물체가 부분적으로 담가지며 부분적으로 유사하게 약간 가소성이 되어, 그에 따라 꼭 맞는 그리고 부분적으로는 물질-결합된 접속이 두 물체 사이에서 발생하는 가소화로서 지정된다.
비여과 공기 접속(46) 내의 비여과 공기 개구(30)를 통해 필터 요소(10) 내로 흐르는 여과되지 않은 공기는, 이것에 의해 가이드 립(52) 상에 충돌하고, 이것에 의해 비여과 공기 개구(30)에 직접 배치된 여과 재료(16)가 너무 집중적인 하중으로부터 보호될 수 있다.
가이드 립(52)은 예를 들어 비여과 공기 접속(46)의 벽 부분(51) 상의 텔레스코픽 실린더(54)와 고정될 수 있다. 텔레스코픽 실린더(54)에 의해서, 여과 재료(16)에 대한 가이드 립(52)의 각도 및 거리가 적응될 수 있으며, 그에 따라 비여과 공기 접속(46)이 필터 요소(10)의 외부 벽(22) 내의 서로 다른 위치에서 가변적인 방식으로 배치될 수 있다. 특히, 위치들에서 외부 벽(22)과 여과 재료(16) 사이에서 서로 다른 거리를 가진다. 텔레스코픽 실린더(54)는 이것의 철회 힘을 조절하는 미세한 립을 구비할 수 있다.
특히 벽 부분(51)의 비여과 공기 접속(46)으로부터의 외부 벽(22)과의 접속은, 예를 들어 디텐트 접속이다. 따라서, 예를 들어 도 8 및 9에 도시된 비여과 공기 접속(46)은 비여과 공기 접속(46)이 외부로부터 외부 벽(22)의 인터럽션(48) 내로 밀렸을 때 외부 벽(22) 뒤에서 결합하는 두 개의 디텐트 러그(53)를 가진다.
이와 다르게, 예를 들어 도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 비여과 공기 접속(46)은 내부 면 상에 물결주름(85)을 갖는 C 형태로 형성된 접속 요소(56)를 가질 수 있다. 따라서, 외부 벽(22)은 유사하게 물결주름을 가진다. 접속 요소(56) 및 외부 벽(22)의 물결주름(85)은 비스듬하며, 그에 따라 외부 벽(22)이 사실상 스스로를 접속 요소(56) 내로 밀 수 있지만, 접속 요소(56) 밖으로의 외부 벽(22)의 철회는 가능하지 않거나, 또는 가능하되 매우 어렵다.
가이드 립(52)은 강성으로 형성될 수 있거나 또는 부직포 재료로서 형성될 수 있고, 가이드 립(52)은 여과 재료(16)에 대해 놓일 수 있다.
도시되지 않은 대안에서, 비여과 공기 접속(46)은 또한 필터 요소(10)의 외부 벽(22) 상에 탈착 가능하게 고정될 수 있다. 예를 들어, 비여과 공기 접속(46)은 나사 접속, 플러그인 접속, 클램핑 접속, 브라켓 또는 클립 접속에 의해서 필터 요소(10) 상에, 특히 외부 벽(22) 상에 탈착 가능하게 고정될 수 있다. 이러한 대안에서, 가이드 립(52)이 비여과 공기 접속(46) 대신 단부 플레이트들(12, 14) 중 적어도 하나 상에 고정되도록 또한 제공될 수 있다.
도 13 내지 18에 도시된 여과 시스템(34)의 제2 실시예는, 예를 들어 도 14에 도시된 바와 같이 필터 요소(10)가 필터 요소(10)의 기능을 향상시키거나 확장하기 위한 추가의 요소를 구비한다는 점에서 도 1 내지 12에 도시된 여과 시스템(34)의 제1 실시예와 상이하다.
따라서, 예를 들어, 필터 요소(10)는 제2 단부 플레이트(14)로부터 비여과 공기 구역(20) 내의 홀더(44)까지 연장하며 그에 따라 비여과 공기 구역(20)을 분할하는 중간 벽(58)을 구비할 수 있다. 중간 벽(58) 상에, 필터 요소(10)가 홀더(44) 상에 배치되는 경우 홀더(44)에 대해 놓이는 밀봉 요소(23)가 배치된다.
중간 벽(58)은 비여과 공기 구역(20)의 두 부분 사이의 접속을 가능하게 하는 리세스(60)를 구비한다. 그에 따라 중간 벽(58)과 외부 벽(22) 사이에는 공진기(62)가 형성되고, 이것은 비여과 공기 구역(20)의 안쪽 부분과 상호작용할 수 있으며 그에 따라 소음 발달을 감소시킬 수 있다.
또한, 프리-필터(64)는 여과 재료(16) 앞에 배치될 수 있고, 이러한 프리-필터는 통기성 매체, 예를 들어 부직포 재료(68)에 의해서 커버되는 복수의 리세스(66)를 구비한다. 여기에서 부직포 재료(68)는 여과 재료(16)는 더 굵은 및/또는 더 큰 구멍을 가지며, 그에 따라 프리-필터의 부직포 재료(68)는 이것이 여과 재료(16)를 통과해 흐르기 전에 비여과 공기로부터 더 굵은 입자/먼지 입자를 제거한다. 그에 따라, 필터 요소(10)의 수명이 증가될 수 있다. 또한, 부직포 재료(68)는 수증기를 저지한다.
여과 재료(16)의 안정성을 향상시키기 위해서, 여과 재료(16)를 지지하도록 여과 공기 구역(18)을 마주하는 여과 재료(16)의 측면 상의 여과 재료(16)에 대해 놓이는 내부 프레임(70)이 제공될 수 있다. 이를 위해서, 내부 프레임(70)은 제1 단부 플레이트(12)로부터 제2 단부 플레이트(14)까지 이어지며, 내부 프레임(70)이 여과 재료(16)를 지지할 수 있도록 두 단부 플레이트(12, 14)에 접속된다. 필터 요소(10)의 동작을 손상시키지 않도록 내부 프레임(70)은 리세스(72)를 구비하며, 이를 통해서 여과 공기가 내부 프레임(70)을 통해 여과 공기 구역(18)으로 흘러들어갈 수 있다.
도 25에 도시된 변형예에서, 외부 벽(22)은 제2 단부 플레이트(14)와 홀더(44) 사이에 직선 경로를 갖지 않으며 바깥쪽으로 구부러진다. 외부 벽(22)과 제2 단부 플레이트(14) 또는 개별적으로 홀더(44) 사이의 접속 그리고 중간 벽(58)으로의 접속은 여기에서 외부 벽(22) 또는 홀더(44) 및 중간 벽(58)의 플랜지(flange)와 같은 돌출부를 함께 고정하는 클립(74)을 통해 발생한다.
외부 벽(22) 내에는, 예를 들어 프리-필터(64)에 의해 수집되어 프리-필터(64)로부터 분리된 먼지가 필터 요소(10)로부터 제거될 수 있게 하는 먼지 방출 밸브(76)가 제공될 수 있다. 또한, 예를 들어 제2 단부 플레이트(14) 내에서 플러그(78)가 제공될 수 있으며, 이것에 의해 유사하게 먼지 또는 수분이 필터 요소(10)로부터 방출될 수 있다. 플러그(78)는 바람직하게는 외부로부터 필터 요소(10) 상에 놓인 립을 구비하는 립 밸브로서 구성되며, 그에 따라 립 밸브는 필터 요소(10) 내의 초과 압력의 경우에 개방할 수 있다. 예를 들어, 플러그(78)는 압력 피크에서의 압력 맥동의 경우에 개방하며, 그에 따라 먼지 및 수분이 필터 요소(10)로부터 자동으로 방출될 수 있다.
외부 벽(22), 중간 벽(58), 프리-필터(64) 및 내부 프레임(70)은 바람직하게는 기능 스트립(80)으로부터 형성된다. 기능 스트립(80)은 끝이 없는 스트립으로서 형성된 플라스틱 스트립이다. 이러한 경우에서 끝이 없다는 것은 단지 매우 길다는 것을 의미하며, 특히 기능 스트립(80)은 롤 상에 저장된다. 기능 스트립(80)은 따라서 일정한 벽 두께 및 일정한 폭을 가진다. 그에 따라, 서로 실질적으로 평행하게 이어지는 제1 단부 플레이트(12)로부터 제2 단부 플레이트(14)까지 각각 이어지기 때문에, 이러한 요소들은 대략 동일한 높이를 가지므로, 이것은 외부 벽(22), 중간 벽(58), 프리-필터(64) 및 내부 프레임(70)에 대해 적합하다.
기능 스트립(80)은 개별적인 요소들의 형성을 위해 각각 수정될 수 있다. 예를 들어, 기능 스트립(80)에는 예를 들어 외부 벽(22)에 더욱 큰 안정성을 부여하므로 필터 요소(10)에 더욱 큰 안정성을 부여하는 보강 립(82)이 제공될 수 있다.
이와 다르게 또는 이에 더하여, 기능 스트립(80) 상에 파도 형태 및/또는 쐐기 형태가 새겨지도록 공급될 수 있다. 그에 따라, 또한 기능 스트립(80)으로부터 형성된 외부 벽(22)의 안정성이 증가될 수 있다.
또한, 리세스(60, 66, 72, 83)는 개별 요소들의 기능을 확장하거나 가능하게 하도록 기능 스트립(80) 내에 도입될 수 있다. 따라서, 예를 들어 리세스(83)는 부직포 재료에 의해 커버되는 외부 벽(22) 내에 도입될 수 있으며, 그에 따라 외부 벽(22) 내의 이러한 리세스(83)를 통해 물방울이 필터 요소로부터 흘러나갈 수 있다. 또한, 부직포 재료는 예를 들어 프리-필터의 리세스(66)를 커버하도록 기능 스트립 상에 도포될 수 있다. 이것은 예를 들어 가소화 또는 글루칠에 의해 발생할 수 있다.
마지막으로, 기능 스트립(80)에는 기능 스트립의 강도를 증가시키고 또한 예를 들어 비여과 공기 접속(46)으로의 디텐트 접속을 가능하게 하는 물결주름(85)이 제공될 수 있다.
기능 스트립(80)으로부터, 그에 따라 외부 벽(22), 중간 벽(58), 필터(64) 및 내부 프레임(70)으로부터 형성된 요소들은 예를 들어 적어도 제2 단부 플레이트(14)와 가소화에 의해 접속된다. 가소화를 단순화 또는 향상시키기 위해서 기능 스트립(80)은 접속 에지(84)에서 포인팅될 수 있으며 이로써 기능 스트립(80)으로부터 형성된 요소들이 단부 플레이트(12, 14) 상에 배치된다(도 16 참조).
리세스(60, 66, 72, 83)는 펀칭 롤러(86)에 의해, 바람직하게는 가변 펀칭 롤러(86)에 의해 기능 스트립(80) 내로 도입될 수 있다. 부직포 재료(68)는 예를 들어 압착 롤러(88)에 의해 기능 스트립(80) 상으로 압착될 수 있다. 기능 스트립(80)이 가열된 후에, 기능 스트립(80)은 적어도 표면상에서 가소성이며, 그에 따라 부직포 재료(68)는 기능 스트립(80)과 접속한다.
그 외에는, 도 13 내지 18에 도시된 여과 시스템(34)의 제2 실시예는 구조 및 기능과 관련하여 도 1 내지 12에 도시된 여과 시스템(34)의 제1 실시예와 일치하며, 이와 관련해 위의 설명을 참조한다.
도 19 및 20에 도시된 여과 시스템(34)의 제3 실시예는 여과 재료(16)가 둘로 분할되고 직선으로 이어지며, 이때 여과 공기 구역(18)이 여과 재료(16)의 두 부분, 전면 플레이트(24)의 두 단부 플레이트들(12, 14) 및 이러한 두 단부 플레이트들(12, 14)을 가로지르게 이어지며 제1 단부 플레이트(12)를 제2 단부 플레이트(14)와 접속시키는 후면 플레이트(100) 사이에 놓인다는 점에서 도 13 내지 18에 도시된 여과 시스템(34)의 제2 실시예와 상이하다.
그에 따라, 필터 요소(10)는 여과 재료(16)의 두 측면 상에 외부적으로 배치된, 서로 분리된 두 개의 비여과 공기 구역(20)을 구비한다. 전면 플레이트(24)는 따라서 여과 공기 개구(26)를 구비하며, 이를 통해서 여과 공기 구역(18)으로부터의 여과 공기가 필터 요소(10)로부터 흘러나갈 수 있다. 또한, 전면 플레이트(24)는 두 개의 비여과 공기 구역(20) 중 하나에 각각 속하는 두 개의 비여과 공기 개구(30)를 구비하며 이를 통해서 공기가 필터 요소(10) 내로 흘러들어갈 수 있다.
비여과 공기 개구(30)는 또한 후면 플레이트(100) 내에, 외부 벽(22) 내에, 및/또는 외부 벽(22)과 단부 플레이트들(12, 14) 내에서 비스듬히 배치될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 여과 공기 개구(26)의 배치는 전면 플레이트(24)로 제한되지 않음이 이해될 것이다.
이와 다르게, 비여과 공기 구역(20) 및 여과 공기 구역(18)이 교환되도록 또한 공급될 수 있다. 그 결과 필터 요소(10)는 만약 여과 재료(16)의 두 부분이 상응하게 선택되면 서로 다른 품질도 가질 수 있는, 서로 개별적인 두 개의 여과 공기 구역(18)을 가질 것이다.
그 외에는, 도 19 및 20에 도시된 여과 시스템(34)의 제3 실시예는 구조 및 기능과 관련하여 도 13 및 18에 도시된 여과 시스템(34)의 제2 실시예와 일치하며, 이와 관련해 위의 설명을 참조한다.
도 21에 도시된 여과 시스템(34)의 제4 실시예는 후면 플레이트(100)가 여과 공기 개구(26), 여과 공기 접속(28) 및 연관된 비여과 공기 접속(46)을 갖는 두 개의 비여과 공기 개구(30)를 또한 구비한다는 점에서 도 19 및 20에 도시된 여과 시스템(34)의 제3 실시예와 상이하다.
그 외에는, 도 21에 도시된 여과 시스템(34)의 제4 실시예는 구조 및 기능과 관련하여 도 19 및 20에 도시된 여과 시스템(34)의 제3 실시예와 일치하며, 이와 관련해 위의 설명을 참조한다.
도 22에 도시된 여과 시스템(34)의 제5 실시예는 필터 요소(10)가 오직 하나의 비여과 공기 구역(20) 및 하나의 여과 재료(16)만을 구비한다는 점에서 도 21에 도시된 여과 시스템(34)의 제4 실시예와 상이하다.
이와 다르게 또는 이에 더하여, 중간 벽과 외부 벽(22) 사이에 공진기(62)를 형성하는 중간 벽이 여과 공기 구역(18) 내에 배치될 수 있도록 공급될 수 있다.
그 외에는, 도 22에 도시된 여과 시스템(34)의 제5 실시예는 구조 및 기능과 관련하여 도 21에 도시된 여과 시스템(34)의 제4 실시예와 일치하며, 이와 관련해 위의 설명을 참조한다.
도 23에 도시된 여과 시스템(34)의 제6 실시예는 여과 공기 개구(26) 및 비여과 공기 개구(30)가 오직 전면 플레이트(24) 상에만 배치된다는 점에서, 그리고 비여과 공기 구역(20) 및 여과 공기 구역(18)이 쐐기 형태 방식으로 점점 좁아진다는 점에서 도 22에 도시된 여과 시스템(34)의 제5 실시예와 상이하다.
이것은 비여과 공기 개구(30)로부터 시작하여 후면 플레이트(100)에 이르기까지 비여과 공기 구역(20)에서 외부 벽(22)이 여과 재료(16)까지의 거리를 감소시킨다는 점에서, 그리고 중간 벽(58)으로부터 여과 재료(16)까지의 거리가 비여과 공기 개구(30)로부터 시작하여 후면 플레이트(100)에 이르기까지의 거리를 감소시키도록 유사하게 이어진다는 점에서 달성된다.
따라서, 외부 벽(22)은 여과 재료(16)까지의 외부 벽(22)의 거리가 여과 공기 개구(26)로부터 후면 플레이트에 이르기까지의 거리를 감소시키도록 여과 공기 측 상에서 이어진다.
그에 따라, 여과 재료의 비스듬한 접근 흐름이 획득되며, 이것은 특히 여과 재료(16)의 스트레스에 대해 바람직하다.
그 외에는, 도 23에 도시된 여과 시스템(34)의 제6 실시예는 구조 및 기능과 관련하여 도 22에 도시된 여과 시스템(34)의 제5 실시예와 일치하며, 이와 관련해 위의 설명을 참조한다.
도 24에 도시된 여과 시스템(34)의 실시예의 변형예는 외부 벽(22)이 홀더(44) 상에 배치되며 제2 단부 플레이트(14)에 대해 밀봉 요소(110)를 통해서 느슨하게 놓인다는 점에서 도 1 내지 23에 도시된 여과 시스템(34)의 제1 실시예 내지 제6 실시예와 상이하다.
외부 벽(22)은 가소화, 글루칠 등에 의해 홀더(44)에 접속될 수 있다. 또한, 외부 벽(22)은 홀더(44)와 통합식으로 형성될 수 있다.
그 외에는, 도 24에 도시된 여과 시스템(34)의 실시예의 변형예는 구조 및 기능과 관련하여 도 1 내지 23에 도시된 제1 실시예 내지 제6 실시예와 일치하며, 이와 관련해 위의 설명을 참조한다.

Claims (15)

  1. 특히 자동차의 내연기관 또는 연료전지를 위한 여과 시스템(34)으로서,
    상기 자동차 상의 홀더(44) 및 교환 가능한 필터 요소(10), 특히 공기 필터 요소를 구비하고, 상기 필터 요소(10)는 제1 단부 플레이트(12), 제2 단부 플레이트(14) 및 상기 단부 플레이트들(12, 14) 사이에 배치되어 여과 공기 구역(18)을 비여과 공기 구역(20)으로부터 분리시키는 여과 재료(16)를 포함하되,
    - 적어도 상기 제2 단부 플레이트(14)는 상기 여과 재료(16) 너머로 돌출하고,
    - 상기 여과 시스템(34)은 적어도 하나의 여과 공기 개구(26) 및 적어도 하나의 비여과 공기 개구(30)를 포함하고, 이러한 적어도 하나의 여과 공기 개구(26)는 상기 필터 요소(10) 내에 형성되고,
    - 상기 필터 요소(10)는 상기 홀더(44) 상에 탈착 가능하게 놓이며,
    - 상기 홀더(44), 상기 돌출하는 단부 플레이트(12, 14), 상기 여과 재료(16) 및 외부 벽(22)이 상기 비여과 공기 구역(20)을 감싸는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 외부 벽(22)이 상기 돌출하는 단부 플레이트(12, 14) 상에 단단하게 고정되거나 또는 상기 단부 플레이트(12, 14)와 통합형으로 형성되며, 상기 외부 벽(22)이 상기 홀더(44) 상에 느슨하게 놓이거나, 또는
    - 상기 외부 벽(22)이 상기 마운트(44) 상에 단단하게 고정되거나 또는 상기 마운트(44)와 통합형으로 형성되고, 상기 외부 벽(22)은 상기 돌출하는 단부 플레이트(12, 14) 상에 느슨하게 놓이는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 비여과 공기 구역(20)은 특히 직사각형 단면과 바람직하게는 구부러진 경로를 갖는 채널 형태이도록 구조화되는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 벽(22)은 부직포 재료(68)에 의해 커버되는 리세스(83)를 구비하는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 벽(22)은 기능적 요소들이 배치되는 적어도 하나의 인터럽션(interruption)(48)을 구비하는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 필터 요소(10)는 적어도 하나의 여과 공기 개구(26)가 형성되는 전면 플레이트(24)를 구비하고/하거나,
    - 상기 필터 요소(10)는 상기 돌출하는 단부 플레이트(12, 14) 내에 배치된 적어도 하나의 여과 공기 개구(26)를 구비하는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 필터 요소(10)는 상기 외부 벽(22)과 상기 비여과 공기 구역(20) 및/또는 상기 여과 공기 구역(18) 내의 상기 여과 재료(16) 사이에서 이어지며 복수의 리세스(60)를 구비하는 중간 벽(58)을 구비하고/하거나,
    - 상기 필터 요소(10)는 벽 형태로 형성되고 부직포 재료(68)로 커버되는 리세스(66)를 구비하는, 상기 여과 재료(16) 앞의 상기 비여과 공기 구역(20) 내에 배치된 프리-필터(pre-filter)(64)를 구비하고/하거나,
    - 상기 필터 요소(10)는 상기 여과 공기 구역(18) 내에 배치되고, 상기 여과 재료(16)를 지지하고, 벽 형태로 형성되며 리세스(72)를 구비하는 내부 프레임(70)을 구비하는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 여과 재료(16)는 U형 또는 C형으로 이어지며 적어도 부분적으로 상기 여과 공기 구역(18)을 감싸거나,
    - 상기 여과 재료(16)는 직선으로 이어지는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 필터 요소(10)의 상기 여과 재료(16)는 두 부분으로 형성되고,
    - 상기 여과 재료(16)의 상기 두 부분은 서로 인접하게 이어지고 이들 사이의 상기 여과 공기 구역(18)을 감싸며,
    - 상기 비여과 공기 구역(20)은 둘로 분할되고, 상기 비여과 공기 구역(20)의 외부 부분은 상기 여과 재료(16)의 각 부분과 연관되는 것으로 특징지어지는, 여과 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 여과 시스템(34)의 필터 요소(10)의 생산 방법으로서,
    - 상기 필터 요소(10)의 상기 외부 벽(22)이 기능 스트립(80)으로부터 형성되며,
    - 상기 기능 스트립(80)은 적어도 상기 여과 재료 너머로 돌출하는 상기 단부 플레이트(12, 14)에 가소화에 의해서 결합되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    - 상기 필터 요소(10)의 상기 중간 벽(58)은 기능 스트립(80)으로부터 형성되고/되거나,
    - 상기 프리-필터(64)는 기능 스트립(80)으로부터 형성되고,
    - 상기 내부 프레임(70)은 기능 스트립(80)으로부터 형성되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    제1 구성요소를 제2 구성요소와 가소화하는 동안, 상기 제1 구성요소는 상기 제2 구성요소가 상기 제1 구성요소에 접속될 접속 부위에서 가소화될 때까지 국부적으로 가열되며, 그 다음 상기 제2 구성요소가 상기 접속 부위 상으로 압착되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 기능 스트립(80)은 상기 돌출하는 단부 플레이트(12, 14)를 가소화하기 전에 접속 에지(84)에서 포인팅되고/되거나,
    - 리세스(60, 66, 72, 83)가 펀칭 롤러(86)에 의해서, 특히 가변 펀칭 롤러(86)에 의해서 상기 기능 스트립(80) 내로 펀칭되고/되거나,
    - 상기 기능 스트립(80)의 폭이 단축되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 상기 외부 벽(22) 또는 상기 필터 요소(10)의 상기 프리-필터(64)를 형성하는 상기 기능 스트립(80)의 상기 리세스(66, 83) 위에서, 가소화에 의해 상기 부직포 재료(68)가 상기 기능 스트립(80) 상으로 도포되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능 스트립은 특히 파도 형태 및/또는 쐐기 형태가 상기 기능 스트립 상에 새겨지도록 성형 롤러에 의해 구조화되는 것으로 특징지어지는, 방법.
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