Flüssigkeitsfilter
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsfilter, insbesondere einen Ölfilter, zur Filterung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Öls, der eine rohseitige Anströmfläche und eine reinseitige Abströmfläche aufweist, die mittels eines Durchströmungspfads mit einander verbunden sind, und einen Filterkörper, der ein zu einem Faltenbalg mit einer Vielzahl von Falten gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei jede Falte eine Faltkanten höhe und zwei gegenüberliegende Faltenstirnseiten aufweist, und wobei der Faltenbalg eingerichtet ist, in einem Bauraum, der mittels einer Grundfreiformfläche, einer Decken freiformfläche und einer Seitenfreiformfläche ein Bauraumvolumen begrenzt, verbaut zu werden.
Stand der Technik
Derartige Flüssigkeitsfilter sind bekannt. Es handelt sich dabei um Flüssigkeitsfilter, die für die Filtration von Flüssigkeiten verwendet werden. Bei der Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Öl oder Kraftstoff handeln. Der Flüssigkeitsfilter wird dabei in einer Filteranordnung verbaut sein, die beispielsweise in Brennkraftmaschinen Verwendung finden kann.
Zu Zwecken der Filterung wird die zu filternde Flüssigkeit (Rohflüssigkeit) über den Durchströmungspfad auf die rohseitige Anströmfläche des Flüssigkeitsfilters geleitet. In der Durchströmungsrichtung stromabwärts der rohseitigen Anströmfläche ist der Filter körper angeordnet. Dieser ist aus dem Faltenbalg mit dem Filtermedium gebildet, das derartig gefaltet ist, dass es eine Vielzahl von Falten aufweist, über die die zu filternde Flüssigkeit geleitet wird. Dabei weisen die Falten des Faltenbalgs jeweils eine Faltkan tenhöhe und zwei Faltenstirnseiten auf, die jeweils senkrecht zu der Durchströmungs richtung der zu filternden Flüssigkeit angeordnet sind. Nach der erfolgten Filterung der Flüssigkeit (Reinflüssigkeit) tritt diese an der reinseitigen Abströmfläche wieder aus dem Flüssigkeitsfilter aus. Sie kann sodann ihrer weiteren Verwendung zugeführt werden.
Ein derartiger Flüssigkeitsfilter wird in einem Bauraum verbaut, durch den die zu filternde Flüssigkeit (Rohflüssigkeit) geleitet wird. Der Bauraum wird dabei typischerweise an die externen Anforderungen derjenigen konstruktiven Strukturen angepasst sein, in denen er
gelegen ist. Es kann sich bei diesen Strukturen beispielsweise um eine Brennkraftma schine handeln. Je nach den konstruktiven Anforderungen an derartige Bauräume, wird deren Gestalt sehr unterschiedlich ausfallen. Sie wird in der Regel von einfachen geo metrischen Formen, wie Quadern oder ähnlichem, abweichen. Ein derartiger Bauraum ist daher mittels einer Grundfreiformfläche, einer Deckenfreiformfläche und einer Seiten freiformfläche begrenzt bzw. definiert. Diese genannten Flächen können von einfachen geometrischen Grundformen, wie Rechtecken, Dreiecken, oder ähnlichem, abweichen. Dabei wird der Faltenbalg auf der Grundfreiformfläche angeordnet, sodass sich die Falt kanten von der Grundfreiformfläche in Richtung der Deckenfreiformfläche erstrecken. Die Faltkantenhöhe ist dann die Flöhe der Faltkanten über der Grundfreiformfläche. Weiter verlaufen die Faltenstirnseiten parallel zu einer Erstreckung der Seitenfreiformfläche von der Grundfreiformfläche in Richtung auf die Deckenfreiformfläche.
Der Faltenbalg des Filterkörpers weist eine Faltenbalggrundfläche auf. Diese Faltenbalg grundfläche wird auf der Grundfreiformfläche angeordnet. Dabei ist es bekannt, die Falt enbalggrundfläche rechteckförmig auszuführen. Die Abmessungen dieser Rechteckform werden dann so an die Grundfreiformfläche angepasst, dass der Faltenbalg in seiner rechteckigen Form auf der Grundfreiformfläche Platz findet. Dasselbe gilt für die Faltkan tenhöhen. Diese werden sämtlich so eingestellt werden, dass sie eine identische Falt kantenhöhe über der Faltenbalggrundfläche aufweisen, die höchstens einem kleinsten Abstand von Deckenfreiformfläche zu Grundfreiformfläche in dem Bauraum entspricht. So kann der Faltenbalg bzw. der Flüssigkeitsfilter in dem Bauraumvolumen aufgenom men werden.
In dieser Anordnung des Flüssigkeitsfilters bleiben jedoch bei einem Bauraum, der von einer einfachen geometrischen Grundform, wie einem Quader, abweicht, gewisse Bau raumabschnitte insoweit ungenutzt, als in ihnen kein Filtermedium angeordnet ist. Es sind unförmige Flüssigkeitsfilter in den vorgegebenen Bauräumen die Folge. Diese nutzen den vorhandenen Bauraum schlecht aus und stellen damit eine nur geringe Filtrations leistung bereit.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsfilter bereitzustellen, der ein vorhandenes Bauraumvolumen optimal ausnutzt und damit eine hohe Filtrations leistung bereitstellt. Es soll ebenso eine kostengünstige Fierstellung mit möglichst weni gen Bauteilen erreicht werden. Weiterhin ist eine vorteilhafte Verwendung anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Flüssigkeitsfilter mit den Merkmalen des An spruchs 1 . Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angege ben.
Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter weist einen Faltenbalg aus gefaltetem Filterme dium mit einer Vielzahl an Falten auf. Jede Falte weist ein erstes und ein zweites Falten blatt auf, welche an einer Faltenkante aneinandergrenzen. Benachbarte Falten des Falt enbalgs grenzen mit ihren Seitenkanten ebenfalls an einer Faltenkante aneinander. Die jeweils ersten Faltenblätter benachbarter Falten liegen im Wesentlichen parallel zueinan der. Die Faltenblätter erstrecken sich zwischen einer Anströmfläche und einer Abström- fläche. Die Stirnseiten der Falten verlaufen im Wesentlichen senkrecht zu Anström- und Abströmfläche. Innerhalb einer Falte ist die Faltenhöhe konstant, d.h. die Faltenhöhe des Balgs kann sich in Faltrichtung ändern, jedoch nicht in der Richtung entlang der Faltkan ten. Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter ist der Faltenbalg einteilig ausgebildet, und mindestens zwei Faltkantenhöhen der Vielzahl von Falten sind an einen Verlauf der Kontur der Deckenfreiformfläche oder der Grundfreiformfläche angepasst. Der Verlauf der Kontur der Deckenfreiformfläche ist anschaulich der Verlauf einer Verbindungslinie einer Mehrzahl gewählter Punkte auf der Deckenfreiformfläche in Abhängigkeit zu der lotrechten Entfernung korrespondierender Punkte auf der Grundfreiformfläche. Für die Grundfreiformfläche gilt Entsprechendes. Die Grundfreiformfläche und/oder die Decken freiformfläche ist hierbei geneigt oder uneben, d.h. sie weist mindestens eine Neigung, Krümmung und/oder Abstufung auf. Ist eine der beiden genannten Flächen eben und die andere Fläche nicht, variiert der Abstand zwischen diesen beiden Fläche.
Die Faltkantenhöhe des Faltenbalgs ist damit innerhalb des Faltenbalgs variabel. Es kön nen unterschiedliche Faltkantenhöhen in einem einteiligen Faltenbalg vorhanden sein.
Damit kann die Faltkantenhöhe flexibel an den vorhandenen Bauraum angepasst wer den. Die Faltkantenhöhe wird dabei an die Flöhe des Bauraums (die lotrechte Entfernung zwischen einem Punkt auf der Grundfreiformfläche und einem Punkt auf der Deckenfrei formfläche) angepasst. Damit wird der vorhandene Bauraum in seiner Flöhe optimal durch die Einstellung der Faltkantenhöhe auf die Bauraumhöhe abgedeckt. Es kann eine bessere Filterleistung erreicht werden, insbesondere durch die Möglichkeit, den Druck verlust durch eine größere Filterfläche zu reduzieren. Zugleich kann die Abscheideleis tung erhöht werden. Es kann so auch bei gleichbleibendem Druckverlust, im Vergleich mit einem Flüssigkeitsfilter einer herkömmlichen Bauform, durch den Einsatz eines höher abscheidenden Filtermediums eine erhöhte Abscheideleistung erreicht werden. Die grö ßere Filterfläche bietet ebenso die Möglichkeit, die Lebensdauer oder das Serviceintervall des Flüssigkeitsfilters zu verlängern. Auch können Ein- und Anbauteile durch die Abstim mung der Faltkantenhöhen auf die Gegebenheiten der Deckenfreiformfläche oder Grund freiformfläche besser integriert werden.
Dabei ist vorteilhaft, dass der Faltenbalg mindestens zwei Faltenbalgabschnitte mit einer unterschiedlichen Faltkantenhöhe aufweist, die eingerichtet sind, in mindestens zwei De ckenfreiformflächenabschnitten der Deckenfreiformfläche jeweils einen vorbestimmten Abstand von dem Deckenfreiformflächenabschnitt freizulassen.
Die Deckenfreiformfläche kann aus zwei oder mehr unterschiedlichen Deckenfreiformflä chenabschnitten aufgebaut sein. Diese unterschiedlichen Deckenfreiformflächenab schnitte können jeweils eine voneinander verschiedene Flöhe über der Grundfreiform fläche aufweisen. Der Faltenbalg des Flüssigkeitsfilters trägt diesen Gegebenheiten des Bauraums mittels der Ausbildung von zu den Deckenfreiformflächenabschnitten korres pondierenden Faltenbalgabschnitten Rechnung. Die Faltkantenhöhe in jedem Falten balgabschnitt ist individuell auf die zur Verfügung stehende Bauraumhöhe angepasst. Dies wird erreicht, indem jeweils ein vorbestimmter Abstand in jedem Faltenbalgabschnitt zwischen den jeweiligen Faltkanten und der Deckenfreiformfläche freigelassen wird. Der Abstand zwischen den Faltkanten und der Deckenfreiformfläche läuft also mit der Form der Deckenfreiformfläche mit; dabei kann der Abstand sowohl konstant sein, als auch entsprechend den Gegebenheiten der Deckenfreiformfläche auch innerhalb eines Deckenfreiformflächenabschnitts variieren. Der Abstand kann je nach Anforderungen,
beispielsweise der Integration von Ein- oder Anbauteilen, variiert werden. Das vorhande ne Bauraumvolumen wird optimal ausgenutzt. Für den Fall, dass das Filterelement in ein Gehäuse mit einem anströmseitigen Gehäusedeckel eingebaut ist, bildet vorzugsweise der Deckel die Form der Deckenfreiformfläche nach. Alternativ kann der Deckel dem Verlauf der Anströmfläche folgen.
Es ist darin bevorzugt, dass ein Abstand zwischen zwei benachbarten ersten Faltkanten in einem Faltenbalgübergangsabschnitt zwischen den zwei Faltenbalgabschnitten ver schieden von einem Abstand zwischen zwei benachbarten zweiten Faltkanten in einem Faltenbalgabschnitt ausgebildet ist.
Es wird mithin nicht nur die Faltkantenhöhe an den vorhandenen Bauraum angepasst, sondern ebenso (zusätzlich) die Faltung des Filtermediums entsprechend den Gegeben heiten des Bauraumes variiert. Damit können auch Kanten, Stufen oder ähnliches, die in der Grundfreiformfläche vorhanden sind, optimal mit dem Filtermedium abgedeckt wer den. Die Falten können mittels der Variation des Abstandes zwischen den einzelnen Falt kanten derartige Kanten oder Stufen einfach "überbrücken".
Alternativ oder zusätzlich sind bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter mindestens zwei Faltenstirnseiten an einen Verlauf der Kontur der ihr zugewandten Seitenfreiform fläche angepasst. Die Seitenformfläche weicht von einer standardmäßigen Rechteckform ab und kann optional mindestens einen gekrümmten Seitenfreiformflächenabschnitt auf weisen. Die Kontur der Seitenfreiformfläche ist anschaulich der Verlauf einer Verbin dungslinie einer Mehrzahl gewählter Punkte auf einer ersten Seitenfreiformfläche in Ab hängigkeit zu der lotrechten Entfernung korrespondierender Punkte auf der dieser ge genüberliegenden Seitenfreiformfläche.
Damit kann der Verlauf einer Umfangskontur des Faltenbalgs an den Verlauf der Seiten freiformfläche angepasst werden. Die Faltenstirnseiten folgen dem Verlauf der Seitenfrei formfläche entlang ihres Verlaufs selbst dann, wenn die Seitenfreiformfläche gekrümmt ist, d.h. einen gekrümmten Seitenfreiformflächenabschnitt aufweist. Flierdurch ergibt sich eine variable Faltenlänge. Die Kontur der Einhüllenden aller Stirnseiten auf der einen Seite kann von der Kontur der Einhüllenden aller Stirnseiten auf der anderen Seite ab weichen. Damit bildet die Faltenbalggrundfläche die Grundfreiformfläche nach bzw. ab.
Die Grundfreiformfläche wird optimal ausgenutzt und (nahezu) vollständig mit dem Filter medium abgedeckt. Die Faltenbalggrundfläche weicht von der herkömmlichen Rechteck form ab und kann flexibel an die vorhandene Grundfreiformfläche angepasst werden. Es kann eine bessere Filterleistung erreicht werden, insbesondere durch die Möglichkeit, den Druckverlust durch eine größere Filterfläche zu reduzieren. Zugleich kann die Ab scheideleistung erhöht werden. Es kann so auch bei gleichbleibendem Druckverlust, im Vergleich mit einem Flüssigkeitsfilter einer herkömmlichen Bauform, durch den Einsatz eines höher abscheidenden Filtermediums eine Erhöhung der Abscheideleistung erreicht werden. Die größere Filterfläche bietet ebenso die Möglichkeit, die Lebensdauer oder das Serviceintervall des Flüssigkeitsfilters zu verlängern. Auch können Ein- und Anbauteile durch die Abstimmung der Faltenbalggrundfläche auf die Gegebenheiten der Grundfrei formfläche besser integriert werden.
Es ist vorteilhaft, dass zusätzlich die mindestens zwei Faltkantenhöhen der Vielzahl von Falten an einen Verlauf der Kontur der Deckenfreiformfläche angepasst sind. Der Verlauf der Kontur der Deckenfreiformfläche ist anschaulich der Verlauf einer Verbindungslinie einer Mehrzahl gewählter Punkte auf der Deckenfreiformfläche in Abhängigkeit zu der lotrechten Entfernung korrespondierender Punkte auf der Grundfreiformfläche.
Auch die Faltkantenhöhe des Faltenbalgs ist damit innerhalb des Faltenbalgs variabel. Es können unterschiedliche Faltkantenhöhen in einem einteiligen Faltenbalg vorhanden sein. Damit kann die Faltkantenhöhe flexibel an den vorhandenen Bauraum angepasst werden. Die Faltkantenhöhe wird dabei an die Höhe des Bauraums (die lotrechte Entfer nung zwischen einem Punkt auf der Grundfreiformfläche und einem Punkt auf der De ckenfreiformfläche) angepasst. Damit wird der vorhandene Bauraum zusätzlich in seiner Höhe optimal durch die Einstellung der Faltkantenhöhe auf die Bauraumhöhe abgedeckt. Es kann eine bessere Filterleistung erreicht werden, insbesondere durch die Möglichkeit, den Druckverlust durch eine größere Filterfläche zusätzlich zu reduzieren. Zugleich kann die Abscheideleistung zusätzlich erhöht werden. Dies kann auch bei gleichbleibendem Druckverlust, im Vergleich mit einem Flüssigkeitsfilter einer herkömmlichen Bauform, durch den Einsatz eines höher abscheidenden Filtermediums erreicht werden. Die grö ßere Filterfläche bietet ebenso die Möglichkeit, die Lebensdauer oder das Serviceintervall
des Flüssigkeitsfilters zu verlängern. Auch können Ein- und Anbauteile durch die zusätz liche Abstimmung der Faltkantenhöhen auf die Gegebenheiten der Deckenfreiformfläche zusätzlich optimiert integriert werden.
Der Faltenbalg ist vorzugsweise in einen Gehäusetopf mit einer Seitenwandung und einer Bodenfläche eingebracht. Um den Bauraum optimal auszunutzen entspricht die Form der Seitenwandung der Form der Seitenfreiformfläche und die Form der Bodenfläche ent spricht der Form der Grundfreiformfläche. Der Gehäusetopf kann offen bleiben oder mit einem Gehäusedeckel verschlossen sein. Die Form des Gehäusedeckels ist vorzugs weise an die Form der Deckenfreiformfläche angepasst. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Gehäusedeckel einen möglichst geringen Anteil der Anströmfläche bedeckt. Flierzu kann der Deckel eine Vielzahl an Öffnungen aufweisen, beispielsweise als Gitter ausge bildet sein. Der Deckel kann lösbar oder unlösbar mit dem Gehäusetopf verbunden sein. Der Faltenbalg kann mit den Randseiten und den Stirnseiten mit dem Gehäusetopf ver bunden sein. Ein Abschnitt der Randfalten kann zwischen Gehäusetopf und Deckel ver- presst werden.
Bei all dem ist bevorzugt, dass mindestens eine Falte an der rohseitigen Anströmfläche und/oder an der reinseitigen Abströmfläche und/oder mindestens eine Faltenstirnseite mittels Einklemmens, Verpressens, Einklebens oder Verschweißens jeweils an der Sei tenwandung des Filtertopfs befestigt ist.
Bei einem einteilig ausgebildeten Faltenbalg kann so auf eine Befestigung des Falten balgs in dem Gehäuse mittels Umspritzens verzichtet werden. Der Filterkörper kann bei spielsweise durch angeklebte Seitenbänder konfektioniert bzw. eingepasst werden. Durch einen Fügeprozess (z.B. Kleben, Schweißen etc.) kann das Filterelement mit fle xibler Bauform dann in dem Gehäuse zusammengesetzt und installiert werden. Ist der Faltenbalg fest in dem Filtertopf befestigt, kann auf einen Gehäusedeckel verzichtet wer den.
Auch ist es vorteilhaft, dass der Faltenbalg durchgängig aus einem einzigen Material ge bildet ist.
Die Herstellung eines derartigen einteiligen Faltenbalgs ist kostengünstig und effizient möglich.
Der einteilige Filterbalg ist vorzugsweise aus einem sog. Tiefenfiltrationsfiltermedium ausgebildet. Geeignete derartige Filtermedien sind bevorzugt nass- oder trockengelegte Wirrfasergelege, welche mechanisch und/oder chemisch verfestigt sind. Ein derartiges Wirrfasergelege weist Hohlräume zwischen den Fasern auf. Das Filtermedium kann Na turfasern und mindestens einen Anteil an synthetischen Fasern, beispielsweise Polyethy- lenterephthalat (PET) und/oder Glasfasern aufweisen, dieser Anteil kann für den jeweili gen Filtrationseinsatz angepasst gewählt werden. Der Anteil kann beispielsweise ein An teil von größer 10 Gew. % sein. Das Filtermedium kann auch aus synthetischen Fasern und/oder Glasfaser bestehen, wobei im Falle einer Mischung aus synthetischen Fasern und Glasfasern das Mischverhältnis für den jeweiligen Filtrationseinsatz angepasst ge wählt werden kann.
Das Filtrationsmedium kann einlagig oder mehrlagig ausgeführt sein; beispielsweise kann ein sog. Zweistoffauflauf oder auch Mehrstoffauflauf gewählt werden. Bei einem Zweistoff- oder auch Mehrstoffauflauf wird anschaulich ein Faserbrei einer vorbestimm ten Faserart oder einer vorbestimmten Mischung von Faserarten auf ein vorhergehendes bzw. sich bildendes Vlies aufgegossen. Das Grundfasergelege kann insbesondere wei tere Lagen aufweisen, die beispielsweise durch stoffschlüssige, insbesondere thermische Fügeverfahren, beispielsweise durch Lamination oder Ultraschallschweißen, verbunden werden können.
Vorzugsweise kann bei einem zwei- oder mehrlagigen Aufbau die reinseitige oder die reinseitige und die rohseitige, mit anderen Worten, eine oder die jeweils äußere Lage als Gitterstruktur (Drainagegitter) ausgebildet sein. Dies stabilisiert den Gesamtaufbau zu sätzlich und sorgt dafür, dass die Faltenstellung im Anwendungsfall optimiert in Position bleibt. Die Dicke des Filtermediums kann beispielsweise zwischen 0,3 bis 5 mm liegen. Die Luftdurchlässigkeit beträgt bevorzugt zwischen 200 und 3000 l/m2s.
Synthetische oder Glasfaser-Medien sind beispielsweise bevorzugt für sog. Lifetime (Le bensdauer-Anwendungen, wie beispielsweise die Getriebeölfiltration.
Schließlich ist bevorzugt, dass die Faltkantenhöhe in einem Bereich zwischen 2 mm bis
100 mm, vorzugsweise 4 mm bis 80 mm, besonders bevorzugt zwischen 8 mm und 50 mm liegt.
Nicht zuletzt ist bevorzugt, dass der Flüssigkeitsfilter als saugseitiger Getriebeölfilter aus gebildet ist.
Hierdurch lässt sich die Performance des Ölmanagements in einem Motor verbessern.
Alternativ wird der erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter in einem„drucklosen“ System, d.h. einem System ohne Pumpe eingesetzt. Hierbei wird die Flüssigkeit nicht mit Druck durch den Filter gepresst oder gesaugt, sondern die Flüssigkeit tritt der Schwerkraft fol gend durch das Filtermedium hindurch. Durch die optimale Bauraumausnutzung ist der Druckverlust über den Filter besonders gering, sodass er sich besonders gut für den drucklosen bzw. pumpenlosen Einsatz eignet.
Besonders vorteilhaft wird der erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter in einer E-Achse eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Die E-Achse kombiniert Motor, Getriebe, Achse und Leis tungselektronik in einem Bauteil und wird in Fahrzeugen mit Elektroantrieb oder Hybrid antrieb eingesetzt. Das Getriebe wird mit Getriebeöl versorgt, wobei einige Bauteile eine bestimmte Reinheit des Öls erfordern. Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter filtert das Getriebeöl. Das unreine Öl wird der Anströmfläche des Flüssigkeitsfilters zugeführt, si ckert durch das Filtermedium zum Boden des Filtertopfs und verlässt diesen durch einen oder mehrere Auslässe. Das gefilterte Getriebeöl wird dann den entsprechenden Bautei len zugeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeich nungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, Beschrei bung und Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilters in einem ersten Bauraum;
Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilters in einem zweiten Bauraum;
Figur 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilters in einem dritten Bauraum;
Figur 4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilters für einen vierten Bauraum;
Figur 5 eine Schnittansicht der Ausführungsform nach Figur 4;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Flüssigkeitsfilters für einen fünften Bauraum; Figur 7 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Figur 6;
Figur 8 eine Schnittansicht der Ausführungsform nach Figur 7;
Figur 9 eine perspektivische Ansicht einer sechsten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Flüssigkeitsfilters für einen sechsten Bauraum;
Figur 10 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Figur 9;
Figur 11 eine Schnittansicht der Ausführungsform nach Figur 10;
Figur 12 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Flüssigkeitsfil ters für einen siebten Bauraum;
Figur 13 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Figur 12;
Figur 14 eine Schnittansicht der Ausführungsform nach Figur 13;
Figur 15 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Flüssigkeitsfil ters für einen achten Bauraum;
Figur 16 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Figur 15;
Figur 17 eine Schnittansicht der Ausführungsform nach Figur 16;
Figur 18 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Flüssigkeitsfil ters für einen neunten Bauraum;
Figur 19 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Figur 18;
Figur 20 eine Schnittansicht der Ausführungsform nach Figur 19;
Figur 21 eine perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsfilters mit Filtertopf und Ab deckgitter.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Figur 1 zeigt einen Flüssigkeitsfilter 1 . Der Flüssigkeitsfilter 1 weist einen Faltenbalg 2 auf, der aus einer Vielzahl von Falten 3 gebildet ist, die in einem Filtermedium vorgesehen sind. Der Flüssigkeitsfilter 1 umfasst weiterhin ein Gehäuse, in welches der Faltenbalg 2 eingesetzt ist. Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus Kunststoff und kann ein Spritz gussteil sein. Der Faltenbalg 2 ist fest mit dem Gehäuse verbunden, beispielsweise ein geklebt. Sollte ein Austausch erforderlich sein, wird also der gesamte Flüssigkeitsfilter mit Gehäuse ausgetauscht. Alternativ kann der Faltenbalg 2 auch austauschbar in dem Filtergehäuse angeordnet sein.
Weiter ist in Figur 1 zu erkennen, dass der Faltenbalg 2 aus einem ersten Faltenbalgab schnitt 4 und einem zweiten Faltenbalgabschnitt 5 gebildet ist. Auch kann (vgl. sogleich Figur 2) ein dritter Faltenbalgabschnitt 6 vorgesehen sein. Allgemein gesprochen, kann also der Faltenbalg 2 aus beliebig vielen unterschiedlichen Faltenbalgabschnitten zusam mengesetzt sein. Diese unterschiedlichen Faltenbalgabschnitte können durch Falten balgübergangsabschnitte miteinander verbunden sein, wie es durch den Faltenbalgüber gangsabschnitt 7 (vgl. sogleich Figur 5) beispielhaft gezeigt ist.
Der Flüssigkeitsfilter 1 ist in einer Schwerkraftrichtung nach oben durch einen Gehäuse deckel mit einer Deckenfreiformfläche 8 in seiner Ausdehnung begrenzt. Die Gestalt die ser Deckenfreiformfläche 8 hängt von dem in der Anwendung zur Verfügung stehenden Bauraum ab. Sie wird daher im Allgemeinen von einfachen geometrischen Grundformen, wie Rechtecken oder ähnlichem, abweichen. Im Beispiel der Figur 1 ist die Deckenfrei formfläche 8 aus einem ersten Deckenfreiformflächenabschnitt 9 und einem zweiten De ckenfreiformflächenabschnitt 10 ausgebildet. Es kann ebenso beispielsweise ein dritter Deckenfreiformflächenabschnitt 1 1 vorgesehen sein (vgl. sogleich Figur 2). Allgemein ge sprochen kann also die Deckenfreiformfläche 8 aus beliebig vielen unterschiedlichen De ckenfreiformflächenabschnitten zusammengesetzt sein. Diese Deckenfreiformflächenab schnitte können durch Deckenfreiformflächenübergangsabschnitte miteinander verbun den sein.
Es ist in Figur 1 zu erkennen, dass die Faltkantenhöhe über einer Grundfreiformfläche 12 unterschiedlich ausgelegt ist. In dem ersten Deckenfreiformflächenabschnitt 9, in dem der erste Faltenbalgabschnitt 4 angeordnet ist, ist eine erste Faltkantenhöhe vorgesehen,
die auf eine Bauraumhöhe in dem ersten Deckenfreiformflächenabschnitt 9 abgestimmt ist. Weiterhin ist in dem zweiten Deckenfreiformflächenabschnitt 10, in dem der zweite Faltenbalgabschnitt 5 angeordnet ist, eine zweite Faltkantenhöhe vorgesehen, die auf eine Bauraumhöhe in dem zweiten Deckenfreiformflächenabschnitt 10 abgestimmt ist. Der Abstand der Faltkanten von der Deckenfreiformfläche ist in dem ersten Faltenbalg abschnitt 4 und dem zweiten Faltenbalgabschnitt 5 jeweils unterschiedlich, jedoch inner halb des jeweiligen Faltenbalgabschnitts 4, 5 konstant. Der Filterbalg 2 ist einteilig aus gebildet und weist dennoch unterschiedliche Filterbalgabschnitte 4, 5 mit unterschiedli chen Faltkantenhöhen auf. Die Faltkantenhöhe kann innerhalb des Faltenbalgs 2 variabel sein; es können Falten 3 mit unterschiedlichen Faltkantenhöhen vorhanden sein. Der Faltenbalg 2 kann so flexibel an den vorhandenen Bauraum angepasst werden.
In Figur 2 ist eine ähnliche zweite Ausführungsform gezeigt. Hier sind insgesamt drei unterschiedliche Faltenbalgabschnitte 4, 5, 6 in drei unterschiedlichen Deckenfreiformflä chenabschnitten 9, 10 ,1 1 vorgesehen. Es ist wiederum zu erkennen, dass die Faltkan tenhöhen in den unterschiedlichen Faltenbalgabschnitten 4, 5, 6 an die Flöhe der De ckenfreiformflächenabschnitte 9, 10, 1 1 angepasst sind. Dazu sind in dem ersten Falten balgabschnitt 4 und dem dritten Faltenbalgabschnitt 6 jeweils identische Faltkantenhöhen vorgesehen; in dem zweiten Faltenbalgabschnitt 5 ist eine andere Faltkantenhöhe vor gesehen, die kleiner als die Faltkantenhöhe in dem ersten Faltenbalgabschnitt 4 und dem dritten Faltenbalgabschnitt 6 ist. Wiederum ist der Faltenbalg 2 flexibel an den Bauraum angepasst.
In Figur 3 ist eine wiederum ähnliche Ausführungsform gezeigt. Hier ist insbesondere zu erkennen, dass der einteilige Faltenbalg 2 eine Vielzahl von unterschiedlichen Faltkan tenhöhen aufweist, die einem Verlauf der Deckenfreiformfläche 8 folgen. So ergibt sich hier ein Faltenbalg 2 mit einem trapezförmigen Querschnitt, der optimal in den vorhande nen Bauraum eingepasst ist. Dabei ist insbesondere auch zu erkennen, dass die Falt kantenhöhen auch innerhalb, hier z.B. des ersten Faltenbalgabschnitts 4 und des dritten Faltenbalgabschnitts 6 variieren können, um an den vorhandenen Bauraum angepasst zu werden.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Flüssigkeitsfilters 1 gezeigt. Hier ist die Grundfreiformfläche 12 mittels einer Seitenfreiformfläche 13 begrenzt, die einen gekrüm mten Seitenfreiformflächenabschnitt 14 aufweist. Die Form des Filtergehäuses entspricht der Form des Bauraums, d.h. die Grundfreiformfläche entspricht der Form der Bodenflä che des Gehäuses und die Seitenfreiformfläche entspricht der Form der Seitenwandung des Gehäuses.
Dabei ist dann insbesondere in Figur 5 gezeigt, dass die Grundfreiformfläche 12 in der Ausführungsform der Figur 4 eine Stufe aufweist. Der Verlauf der Stufe korrespondiert mit dem Faltenbalgübergangsabschnitt 7. In diesem Faltenbalgübergangsabschnitt 7 ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten ersten Faltkanten 15, 16, 17 verschieden von einem Abstand benachbarter zweiter Faltkanten 18, 19, 20 in dem ersten Faltenbalgab schnitt 4 und dem zweiten Faltenbalgabschnitt 5. Im gezeigten Fall ist der Abstand zwi schen den ersten Faltkanten 15, 16 ,17 größer als der Abstand zwischen den zweiten Faltkanten 18, 19, 20. Somit variiert die Faltung des Faltenbalgs 2 über seine Falten balggrundfläche, um eine Anpassung an vorgegebene Bauraumstrukturen zu ermögli chen. Weiterhin ist in Figur 5 zu erkennen, dass durch die Anpassung der Faltkantenhöhe bzw. der Faltung des Faltenbalgs 2 die Integration von Ein- bzw. Anbauteile, wie hier einem Ventil 21 , leichter erfolgen kann. Der Faltenbalg 2 ist mittels Verpressens an der Seitenfreiformfläche 13 befestigt.
Insgesamt wird also die verfügbare Flöhe über der Grundfreiformfläche 12 in dem vor handenen Bauraum optimal ausgenutzt. Die Filterleistung des Flüssigkeitsfilters 1 wird verbessert. Es steht eine in Bezug auf den Bauraum optimierte Filterfläche zur Verfügung. Es kann eine bessere Abscheideleistung erreicht werden. Die Lebensdauer bzw. das Serviceintervall des Flüssigkeitsfilters 1 kann verlängert werden.
Insgesamt kann zur alternativ oder insbesondere zusätzlich zur optimierten Ausnutzung eines zur Verfügung stehenden Bauraums alternativ oder zusätzlich zur Anpassung der Faltkantenhöhe über der Grundfreiformfläche 12 auch die Faltenbalggrundfläche selbst angepasst werden. Hierzu sind Faltenstirnseiten 22, 23, 24 des Faltenbalgs 2 an einen
Verlauf der ihnen zugewandten Seitenfreiformfläche 13 und insbesondere an einen ge krümmten Seitenfreiformflächenabschnitt 14 angepasst. Dieses Prinzip ist in Figuren 6 bis 20 illustriert.
Dabei stellen Figuren 6, 9, 12, 15 und 18 jeweils eine perspektivische Darstellung des Flüssigkeitsfilters 1 dar, der in eine Seitenfreiformfläche 13 mit mindestens einem ge krümmten Seitenfreiformflächenabschnitt 14 eingepasst ist. Die dargestellten Seitenfrei formflächen 13 bzw. Seitenfreiformflächenabschnitte 14 können eine seitliche Einfassung des Faltenbalgs, z.B. in Form eines Seitenbands, oder eine Seitenwandung eines nicht komplett dargestellten Gehäuses sein. Die Konturen entsprechen stets denen des Bau raums.
In Figuren 7, 10, 13, 16 und 19 ist dann jeweils eine Draufsicht der entsprechenden Aus führungsformen der vorgenannten Figuren 6, 9, 12, 15 und 18 gezeigt. Dabei ist insbe sondere jeweils zu erkennen, dass der Faltenbalg 2 mit seiner Faltenbalggrundfläche die Grundfreiformfläche 12 jeweils vollständig und optimal ausfüllt. Dabei sind die Faltenstirn seiten 22, 23, 24 jeweils über den umfangsseitigen Verlauf der Kontur der Grundfreiform fläche 12 an der Seitenfreiformfläche 13 bzw. dem gekrümmten Seitenfreiformflächenab schnitt 14 befestigt. Diese Befestigung kann durch Einklemmen, Verpressen, Einkleben, Verschweißen oder Umspritzen der Faltenstirnseiten 22, 23, 24 an der Seitenfreiformflä che 13 bzw. dem gekrümmten Seitenfreiformflächenabschnitt 14 erfolgen. Auch kann der Faltenbalg 2 durch angeklebte Seitenbänder konfektioniert bzw. eingefasst werden. Durch einen Fügeprozess (z.B. Kleben, Schweißen etc.) kann der Faltenbalg 2 mit flexi bler Bauform dann in einen Gehäusetopf mit der Seitenfreiformfläche entsprechenden Seitenwandungen eingebracht und in dem zur Verfügung stehenden Bauraum installiert werden.
Insgesamt wird also die verfügbare Grundfreiformfläche 12 in dem vorhandenen Bau raum optimal mittels der Faltenbalggrundfläche ausgenutzt. Die Filterleistung des Flüs sigkeitsfilters 1 wird verbessert. Der Druckverlust ist minimiert. Es steht eine größere Fil terfläche zur Verfügung. Es kann eine bessere Abscheideleistung erreicht werden. Die Lebensdauer bzw. das Serviceintervall des Flüssigkeitsfilters 1 kann verlängert werden.
Schließlich ist in Figuren 8, 1 1 , 14, 17 und 20 jeweils eine Schnittdarstellung der Figuren 7, 10, 13, 16 und 19 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass der Filterbalg 2 insgesamt an die zur Verfügung stehende Flöhe des Bauraums sowie auch an die zur Verfügung stehende Grundfreiformfläche 12 angepasst ist.
In Figur 21 ist ein Filter 1 für eine E-Achse eines Elektro- oder Flybridfahrzeugs darge stellt. Der Filter 1 dient der Filtration von Getriebeöl eines Getriebes der E-Achse. Der Filter 1 ist zum drucklosen Einsatz ohne Pumpe ausgebildet, d.h. das Getriebeöl wird nicht über eine Pumpe zum Filter 1 befördert und mit Druck durch das Filtermedium ge presst oder gesaugt. Der Filter 1 weist entsprechend ein anströmseitig offen gestaltetes Gehäuse 100 auf, mit einen Gehäusetopf 101 , welcher mit einem als Gitter ausgebildeten Deckel 102 verschlossen ist. Das Öl kann über den gesamten Deckelbereich zum Fal tenbalg 2 im Inneren des Gehäuses 100 gelangen. Der Deckel 102 ist am Gehäusetopf 101 mittels einer Schnappverbindung befestigt. Das Filterelement ist als Faltenbalg 2 mit von einem Seitenband eingefassten Faltenstirnseiten ausgestaltet und in den Gehäuse topf 101 eingesetzt, wobei die Seitenbänder die längsseitige Abdichtung zum Gehäuse topf 101 bilden. Die Randfalten können zur querseitigen Abdichtung zwischen Gehäuse topf 101 und Deckel 102 verpresst sein. Eine zusätzliche Abdichtung, beispielsweise mit tels eines umlaufenden Dichtrings wie bei Luftfilterelementen, ist nicht erforderlich. Durch den Verzicht auf eine Pumpe wird das Öl lediglich durch die Schwerkraft durch das Fil termedium gedrückt. Der Faltenbalg 2 ist hierdurch nur einem geringen Druck (dem durch das Öl selbst) ausgesetzt und muss allenfalls gering gegen ein Verformen geschützt wer den. Das Getriebeöl kann über das Gitter gleichmäßig der Anströmseite des Filterele ments zugeführt werden. Durch die Faltung sind eine Vielzahl an Zwischenräumen aus gebildet, in welchen sich das zugeführte Öl sammeln kann, sodass im Gegensatz zu einer Ausgestaltung mit einem schwammartigen Filtermedium ein Überschwappen aus dem Filtergehäuse 100 vermieden wird. Das gefilterte Öl kann über einen oder mehrere Aus lässe 103 im Gehäusetopf 101 den Filter 1 verlassen und den erforderlichen Stellen zu geführt werden, beispielsweise einem Lager. Nicht dargestellt ist eine Entlüftungsöffnung, über welche in dem geschlossenen Raum zwischen Faltenbalg 2 und Gehäusetopf 101 befindliche Luft entweichen kann. Alternativ kann der Faltenbalg 2 fest in dem Gehäuse topf 101 verklebt sein. In diesem Fall ist kein Deckel erforderlich um das Filterelement zu fixieren. Der Filter 1 umfasst dann ein deckelloses Gehäuse.
Das dargestellte Filtergehäuse mit Rechteckform ist als Prinzipdarstellung für ein Ge häuse für einen Faltenbalg zum pumpenlosen Einsatz zu verstehen. Entsprechend dem vorhandenen Bauraum werden die Seitenwandungen, die Bodenfläche und/oder der De ckel eine entsprechend angepasste Kontur bzw. Form aufweisen.