AT525251A4 - Luftfiltervorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung (4), insbesondere für eine Brennkraftmaschine (1), mit zumindest einem in einem Innenraum (42) eines - vorzugsweise einteiligem – Luftftiltergehäuses (40) austauschbar angeordneten Luftfilterelement (6), und einem eine Serviceöffnung (45) des Luftfiltergehäuses (40) lösbar verschließenden Gehäusedeckel (44), wobei das Luftfilterelement (6) auf einer Aufnahme (48) des Luftfiltergehäuses (40) aufliegt und den Innenraum (42) in einen dem Gehäusedeckel (44) abgewandten ersten Teilraum (46) und in einen dem Gehäusedeckel (44) benachbarten zweiten Teilraum (47) trennt, und wobei das Luftfilterelement (6) durch ein im zweiten Teilraum (47) angeordnetes Niederhalterelement (7), vorzugsweise mittels des Gehäusedeckels (44) auf der Aufnahme (48) fixierbar ist. Erfindungsgemäß weist das sich im zweiten Teilraum (47) zwischen dem Gehäusedeckel (44) und dem Luftfilterelement (6) erstreckende Niederhalterelement (7) zumindest ein im Bereich einer Gehäusewand (41) und im Wesentlichen parallel zur dieser angeordnetes Andrückelement (71, 72) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem in einem Innenraum eines vorzugsweise einteiligem - Luftftiltergehäuses austauschbar angeordneten Luftfilterelement, und einem eine Serviceöffnung des Luftfiltergehäuses lösbar verschließenden Gehäusedeckel, wobei das Luftfilterelement auf einer Aufnahme des Luftfiltergehäuses aufliegt und den Innenraum in einen dem Gehäusedeckel abgewandten ersten Teilraum und in einen dem Gehäusedeckel benachbarten zweiten Teilraum trennt, und wobei das Luftfilterelement durch ein Niederhalterelement vorzugsweise mittels des Gehäusedeckels auf der Aufnahme

fixierbar ist.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit zumindest einer

derartigen Luftfiltervorrichtung.

Luftfiltervorrichtungen dienen zum Reinigen beispielsweise der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen und weisen Luftfilterelemente auf, die zum Beispiel als auswechselbare Kartuschen ausgebildet sein können. In einem Luftfiltergehäuse muss das Luftfilterelement fixiert werden. Das Luftfilterelement teilt dabei den Innenraum des Luftfiltergehäuse üblicherweise in zwei Bereiche, nämlich einer Schmutzseite und einer Reinluftseite. Zur Fixierung des Luftfilterelementes wird häufig das Luftfilterelement in einer Teilungsebene des Luftfiltergehäuses zwischen einem Oberteil und einem Unterteil eingeklemmt.

Insbesondere bei Luftfiltervorrichtungen, bei denen ein flaches Luftfilterelement in einem zentralen Bereich des Innenraumes eines topfartigen Luftfiltergehäuses zwischen zwei relativ großvolumigen Teilräumen angeordnet ist, sind zusätzliche Fixierungsmaßnahmen für das Luftfilterelement erforderlich. Derartige Luftfiltergehäuse sind nur durch einzige, durch einen Gehäusedeckel verschließbare Serviceöffnung zugänglich, was Herausforderungen an eine einfache und sichere Fixierung darstellt. Schraubflansche oder andere Fixiermechanismen mit kompliziertem Design müssten in einem unzugänglichen Bereich verortet werden oder lange Schraubbutzen vorgesehen werden, was den Herstellungs-, Montage-

und Wartungsaufwand nachteilig beeinflussen würde.

Aus der WO 2018158387 A1 ist eine Luftfiltervorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei in einem Luftfiltergehäuse ein Luftfilterelement angeordnet ist, welches durch einen Niederhalterelement durch den Gehäusedeckel

gegen eine Aufnahme des Luftfiltergehäuses gedrückt wird.

Nachteilig an den bekannten Lösungen ist einerseits der Montageaufwand, andererseits die Beeinträchtigung der freien Luftströmung durch die zum Niederhalten notwendigen Anordnungen, was die Funktion des Luftfilters

einschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die genannten Nachteile zu vermeiden und bei einer Luftfiltervorrichtung eine einfache und sichere Fixierung des Luftfilterelementes zu ermöglichen, die die Funktion des Luftfilterelements nicht nachteilig beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird durch eine eingangs genannte Luftfiltervorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das sich im zweiten Teilraum zwischen dem Gehäusedeckel und dem Luftfilterelement erstreckt Niederhalterelement zumindest ein im Bereich einer Gehäusewand und im Wesentlichen parallel zur dieser

angeordnetes Andrückelement aufweist.

Das Andrückelement hat die Aufgabe auf die Aufnahme zu drücken und das Luftfilterelement somit im Luftfiltergehäuse zu fixieren. Auf diese Weise lässt sich eine effiziente und sichere Abdichtung der Teilräume gegeneinander erzielen. Etwaige Spalten am Rand des Luftfilterelements, wo es auf der Aufnahme aufliegt, werden verhindert, so dass ein Luftaustausch zwischen den Teilräumen nur durch das Luftfilterelement erfolgen kann. Dadurch, dass das Andrückelement im Bereich de Gehäusewand angeordnet und im Wesentlichen parallel zu dieser ausgebildet ist, wird eine Behinderung des Luftstromes verhindert. Das Andrückelement ist dabei dünnwandig ausgebildet, sodass nur wenig Volumen des zweiten Teilraumes des Innenraumes beansprucht wird. Gleichzeitig kann erfindungsgemäß aufgrund der Ausführung des Niederhalterelements bzw. des Andrückelements das

Luftfiltergehäuse einteilig ausgeführt werden.

Um trotz dünnwandigem Querschnitt ausreichend hohe Haltekräfte auf das

Luftfilterelement aufzubringen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein

Andrückelement eine Leiterstruktur und/oder eine Fachwerkstruktur und/oder eine

Wandstruktur aufweist.

Als Leiterstruktur wird hier eine aus parallelen Stäben und Sprossen bestehende Stützstruktur verstanden. Eine Fachwerkstruktur ist eine aus einem Stabwerk bestehende Stützstruktur, bei der die Enden der allein durch Normalkräfte beanspruchten Stäbe in Knotenpunkten miteinander verbunden sind, wobei die Stäbe zumindest überwiegend in Dreieckform angeordnet sind. Als Wandstruktur wird hier eine Stützstruktur bezeichnet, bei der das kraftübertragende Element als flächiges Bauteil gebildet ist, wobei die parallel zur Gehäusewand des Luftfiltergehäuses gemessene Ausdehnung sehr viel größer ist als die normal zur

Gehäusewand gemessene Tiefe des flächigen Bauteils.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Niederhalterelement zumindest ein erstes Auflageelement aufweist, das im montierten Zustand des Niederhalterelements im Bereich des Luftfilterelementes angeordnet ist. Vorzugsweise ist das erste Auflageelement durch einen umlaufenden ersten Rahmen gebildet. Das als umlaufender Rahmen ausgebildete erste Auflageelement verteilt die Anpresskräfte vom dem zumindest einen Andrückelement gleichmäßig auf das Luftfilterelement. In einer Variante der Erfindung ist der erste Rahmen in einer Normalebene zu einer Längsachse des Luftfiltergehäuses und/oder parallel zu zumindest einem unmittelbar anschließenden Luftfilterelement angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Niederhalterelement zumindest ein zweites Auflageelement aufweist, das im montierten Zustand des Niederhalterelements im Bereich des Gehäusedeckels angeordnet ist. Vorzugsweise ist das zweite Auflageelement durch einen umlaufenden zweiten Rahmen gebildet. Über das zweite Auflageelement werden die Anpresskräfte des Gehäusedeckels auf das Luftfilterelement übertragen. Durch den umlaufenden zweiten Rahmen erfolgt die Übertragung der Anpresskräfte auf das Luftfilterelement gleichmäßig. In einer Variante der Erfindung ist der zweite Rahmen in einer Normalebene zu einer Längsachse des Luftfiltergehäuses und/oder parallel zu zumindest einem unmittelbar anschließenden Luftfilterelement und/oder

parallel zu dem ersten Rahmen angeordnet.

Um ein Verwinden des Niederhalteelementes zu vermeiden ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder der zweite Rahmen zumindest eine Versteifungsstrebe aufweist, welche gegenüberliegende Rahmenseiten des ersten Rahmens und/oder des zweiten Rahmens fest miteinander verbindet. Mit anderen Worten weist günstigerweise der erste Rahmen zumindest eine Versteifungsstrebe auf, die einander gegenüberliegende Rahmenseiten des ersten Rahmens fest miteinander verbindet, und/oder der zweite Rahmen weist zumindest eine Versteifungsstrebe auf, die einander gegenüberliegende Rahmenseiten des zweiten Rahmens fest

miteinander verbindet.

Vorzugsweise verläuft dabei zumindest eine Versteifungsstrebe des ersten Rahmens in einer durch den ersten Rahmen definierten erste Rahmenebene und/oder eine Versteifungsstrebe des zweiten Rahmens in einer durch den zweiten Rahmen gebildeten zweiten Rahmenebene. Mit anderen Worten verlaufen Versteifungsstreben vorzugsweise in einer Ebene, die normal zu einer Längsachse des Luftfiltergehäuses orientiert ist. Insbesondere verlaufen Versteifungsstreben normal zur Längsachse des Luftfiltergehäuses

Zur Kraftübertragung zwischen zweitem und erstem Auflageelement ist in einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, dass zumindest ein erstes Auflageelement und zumindest ein zweites Auflageelement durch zumindest ein Andrückelement miteinander fest verbunden sind. Günstigerweise sind also der erste Rahmen und der zweite Rahmen durch zumindest ein Andrückelement —vorzugsweise starr - miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist das Andrückelement aus einem Material gefertigt, das eine direkte Kraftübertragung zwischen den Auflageelementen bzw. dem ersten und dem zweiten Rahmen

ermöglicht.

Um die Anzahl der Teile klein zu halten ist es günstig, wenn das Niederhalterelement einstückig ausgebildet ist. Um die Fertigung einfach zu halten ist es vorteilhaft, wenn das Niederhalterelement als vom Gehäusedeckel und dem Luftfilterelement getrennter, separater Bauteil ausgebildet ist. Alternativ dazu kann das Niederhalterelement aber auch einstückig mit dem Gehäusedeckel oder mit

dem Luftfilterelement ausgebildet sein.

Um das Gewicht und die Kosten möglichst klein zu halten und gleichzeitig eine hohe

Stabilität und Belastbarkeit zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass das

Niederhalterelement aus Kunststoff oder Metall, vorzugsweise aus Aluminium

ausgebildet ist.

Die Form des Niederhalterelementes ist im Wesentlichen der Form des zweiten Teilraumes des Innenraumes des Luftfiltergehäuses angepasst. Vorzugsweise weist das Niederhalterelement eine achteckige - besonders vorzugsweise eine

quaderförmige oder pyramidenstumpfförmige - Gestalt auf.

Durch das Niederhalterelement wird eine stabile, aber dennoch leicht lösbare Fixierung des Luftfilterelementes mitten im Innenraum des Luftfiltergehäuses ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine eingangs genannte Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine Luftfiltervorrichtung der vorher beschriebenen Art vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Figuren gezeigten nichteinschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Luftfiltervorrichtung,

Fig.2 eine erfindungsgemäße Luftfiltervorrichtung in einer axonometrischen

Darstellung,

Fig. 3 die Luftfiltervorrichtung in einer geschnittenen axonometrischen Darstellung,

Fig. 4 die Luftfiltervorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1, und

Fig. 5 ein Niederhalterelement der Luftfiltervorrichtung in einer axonometrischen Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Frontansicht einer schematisch dargestellten Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderblock 2 und einem Zylinderkopf 3, mit einer seitlich angeordneten erfindungsgemäßen Luftfiltervorrichtung 4. Mit strichlierten Linien ist ein Stromaggregat 5 angedeutet. Die Brennkraftmaschine 1 samt Stromaggregat 5 eignet sich beispielsweise als Energieeinheit, insbesondere als Range Extender für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, beispielsweise für ein

batterieelektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Die Luftfiltervorrichtung 4 kann aber selbstverständlich auch bei einer als konventionelle Antriebseinheit konzipierten Brennkraftmaschine 1 eingesetzt werden.

Wie in den Fign. 2, 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Luftfiltervorrichtung 4 ein Luftfiltergehäuse 40 auf, dessen Gehäusewände 41 einen Innenraum 42 aufspannen. Das Luftfiltergehäuse 40 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen einteilig und geschlossen ausgeführt und weist an seiner Oberseite 43 eine mit einem Gehäusedeckel 44 (Fig. 4) verschließbare Serviceöffnung 45 auf. Mit anderen Worten ist das Luftfiltergehäuse 40 einteilig ausgeführt und mit einem Gehäusedeckel 44 verschließbar. Der Gehäusedeckel 44 ist dabei im Wesentlichen

normal zu einer Längsachse 40a des Luftfiltergehäuses 40 angeordnet.

Im Innenraum 42 des Luftfiltergehäuses 40 ist ein als austauschbare Kartusche ausgebildetes Luftfilterelement 6 angeordnet, welches den Innenraum 42 in einen unteren ersten Teilraum 46 und einen sich zwischen einer zweiten Seite 62 des Luftfilterelements 6 und dem Gehäusedeckel 44 erstreckenden oberen zweiten Teilraum 47 teilt. Der erste Teilraum 46 ist auf der dem zweiten Teilraum 47 abgewandten ersten Seite 61 des Luftfilterelements 6 angeordnet (siehe Fign. 3 und 4).

Jeder Teilraum 46, 47 weist eine in einer Gehäusewand 41 des Luftfiltergehäuses

40 ausgeführte Durchtrittsöffnung 461, 471 für ein- oder austretende Luft auf.

Das Luftfilterelements 6 liegt auf einer durch einen umlaufenden Absatz des Luftfiltergehäuses 40 gebildeten Aufnahme 48 des Luftfiltergehäuses 40 auf. Die Aufnahme 48 ist also im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen umlaufenden Absatz gebildet. Das Luftfilterelement 6 ist im Wesentlichen normal zu einer Längsachse 40a des Luftfiltergehäuses 40 orientiert.

Zwischen dem Gehäusedeckel 44 und dem Luftfilterelement 6 ist im zweiten Teilraum 47 ein Niederhalterelement 7 angeordnet. Mittels des Niederhalterelements 7 wird das Luftfilterelement 6 auf der Aufnahme 48 fixiert, insbesondere indem der Gehäusedeckel 44 im geschlossenen, montierten Zustand das Luftfilterelement 6 gegen die Aufnahme 48 drückt (Fig. 4) und es in dieser Position hält. Auf diese Weise lässt sich auch eine effiziente und sichere Abdichtung etwaiger Spalten am Rand des Luftfilterelements 6, wo es auf der Aufnahme 48

aufliegt, erzielen, so dass ein Luftaustausch zwischen dem ersten Teilraums 46 und

dem zweiten Teilraum 47 nur durch das Luftfilterelement 6 erfolgen kann.

Das im Ausführungsbeispiel einstückig - beispielsweise aus Kunststoff ausgebildete Niederhalterelement 7 weist im Bereich jeder Gehäusewand 41 im Wesentlichen parallel zur dieser angeordnete Andrückelemente 71, 72 auf. Mit anderen Worten weist das Niederhalterelement 7 Andrückelemente 71, 72 auf, die im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 40a des Luftfiltergehäuses 40 orientiert sind. Die an einander gegenüberliegenden Längsseiten des Niederhalterelementes 7 angeordneten ersten Andrückelemente 71 weisen im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Gerüststruktur mit im Wesentlichen in Strömungsrichtung der Luft angeordneten Stäben 711 auf. Die an gegenüberliegenden Schmalseiten des Niederhalterelementes 7 angeordneten zweiten Andrückelemente 72 weisen eine Wandstruktur mit Wandelementen 721 und fachwerkartig angeordneten Versteifungsstreben 722 auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren die Wandelemente 721 und die Versteifungsstreben 722 nur teilweise mit

Bezugszeichen versehen.

Wie insbesondere aus den Fign. 4 und 5 ersichtlich ist, weist das Niederhalterelement 7 ein als umlaufender erster Rahmen 730 ausgebildetes erstes Auflageelement 73 im Bereich des Luftfilterelementes 6 - insbesondere unmittelbar an das Luftfilterelement 6 anschließend - und ein als umlaufender zweiter Rahmen 740 ausgebildetes zweites Auflageelement 74 im Bereich des Gehäusedeckels 44 auf. Wie insbesondere in Fig. 4 zu erkennen ist, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel der erste Rahmen 730 und der zweite Rahmen 740 in einer Normalebene zur Längsachse 40a des Luftfiltergehäuses 40 angeordnet. Zusätzlich sind der erste Rahmen 730 und der zweite Rahmen 740 im Wesentlichen parallel

zueinander verlaufend angeordnet.

Der erste Rahmen 730 und/oder der zweite Rahmen 740 weist Versteifungsstreben 75 auf, welche einander gegenüberliegende Rahmenseiten miteinander verbinden. Im in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist erkennbar, dass das Niederhalterelement 7 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet mit Längs- und Schmalseiten. Dabei sind die einander gegenüberliegenden Längsseiten des zweiten Rahmens 740 mit zwei schräg in der Rahmenebene des zweiten Rahmens 740

verlaufenden Versteifungsstreben 75 verbunden. Der erste Rahmen 730 weist keine

Versteifungsstreben 75 auf. In nicht dargestellten Varianten können sowohl der erste 730 als auch der zweite Rahmen 740 Versteifungsstreben 75 aufweisen, nur der erste Rahmen 730 oder keiner der Rahmen 730, 740.

Die beiden Rahmen 730, 740 sind durch die Andrückelemente 71, 72 miteinander fest verbunden.

Das Niederhalterelement 7 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen achteckige, pyramidenstumpfförmige Gestalt auf. Andere

Formgebungen sind möglich, hier aber nicht dargestellt.

Die erfindungsgemäße Luftfiltervorrichtung 4 ermöglicht eine hohe Wartungsfreundlichkeit durch eine einfache Zugänglichkeit von oben. Zum Austauschen des Luftfilterelementes 6 wird der Gehäusedeckel 44 geöffnet und das Niederhalterelement 7 durch die Serviceöffnung45 aus dem Luftfiltergehäuse 40 herausgezogen, das Luftfilterelement 6 kann getauscht werden. Danach wird das Niederhalterelement 7 wieder in den zweiten Teilraum 47 eingesetzt und der

Gehäusedeckel 44 geschlossen.

Das Niederhalterelement 7 führt zu keinerlei Funktionseinschränkung. Der Gehäusedeckel 44 verschließt mit einer Dichtung das Luftfiltergehäuse 40 und verklemmt gleichzeitig das Luftfilterelement 6 über das Niederhalterelement 7 an seiner Position. Das für den Luftstrom verfügbare Volumen des Luftfiltergehäuses 40 wird durch das Niederhalterelement 7 nicht nachteilig beeinflusst.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Luftfiltervorrichtung (4), insbesondere für eine Brennkraftmaschine (1), mit zumindest einem in einem Innenraum (42) eines Luftftiltergehäuses (40) austauschbar angeordneten Luftfilterelement (6), und einem eine Serviceöffnung (45) des Luftfiltergehäuses (40) lösbar verschließenden Gehäusedeckel (44), wobei das Luftfilterelement (6) auf einer Aufnahme (48) des Luftfiltergehäuses (40) aufliegt und den Innenraum (42) in einen dem Gehäusedeckel (44) abgewandten ersten Teilraum (46) und in einen dem Gehäusedeckel (44) benachbarten zweiten Teilraum (47) trennt, und wobei das Luftfilterelement (6) durch ein im zweiten Teilraum (47) angeordnetes Niederhalterelement (7), vorzugsweise mittels des Gehäusedeckels (44) auf der Aufnahme (48) fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das sich im zweiten Teilraum (47) zwischen dem Gehäusedeckel (44) und dem Luftfilterelement (6) erstreckende Niederhalterelement (7) zumindest ein im Bereich einer Gehäusewand (41) und im Wesentlichen parallel zur dieser angeordnetes Andrückelement (71, 72) aufweist.

   Luftfiltervorrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Andrückelement (71, 72) eine Leiterstruktur und/oder eine

   Fachwerkstruktur und/oder eine Wandstruktur aufweist.

   Luftfiltervorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalterelement (7) zumindest ein erstes Auflageelement (73) aufweist, das im montierten Zustand des Niederhalterelementes (7) im Bereich des Luftfilterelementes (6) angeordnet ist.

   Luftfiltervorrichtung (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auflageelement (73) einen umlaufenden ersten Rahmen (730)

   aufweist.

   Luftfiltervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalterelement (7) zumindest ein zweites Auflageelement (74) aufweist, das im montierten Zustand des Niederhalterelementes (7) im Bereich des Gehäusedeckels (44) angeordnet

   ist.

   6. Luftfiltervorrichtung (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Auflageelement (74) einen umlaufenden zweiten Rahmen (740)

   aufweist.

   7. Luftfiltervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rahmen (730) und/oder der zweite Rahmen (740) zumindest eine Versteifungsstrebe (75) aufweist, welche gegenüberliegende Rahmenseiten fest miteinander verbindet.

   8. Luftfiltervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Auflageelement (73) und zumindest ein zweites Auflageelement (74) durch zumindest ein

   Andrückelement (71, 72) miteinander fest verbunden sind.

   9. Luftfiltervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalterelement (7) einstückig, vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall, besonders vorzugsweise aus Aluminium, ausgebildet ist und/oder dass das Niederhalterelement (7) als vom Gehäusedeckel (44) getrennter, separater Bauteil ausgebildet ist.

   10. Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einer Luftfiltervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

   15.12.2021 FÜ