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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere einen Flüssigkeitsfilter für Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 20 2005 007 869 U1 wird eine Filtereinrichtung beschrieben, die zur Flüssigkeitsfilterung in Brennkraftmaschinen eingesetzt wird. Die Filtereinrichtung umfasst ein Filterelement, welches in ein Filtergehäuse einsetzbar ist, das von einem Deckel zu verschließen ist. Der Deckel bildet mit einer Endscheibe, welche mit dem Filterelement verbunden ist und dieses axial begrenzt, und mit einem den Deckel und die Endscheibe verbindenden Strömungsstutzen ein einteiliges Bauteil. Der Strömungsstutzen ist mit einem Innengewinde versehen und dient zum Anschluss an ein weiteres Bauteil der Brennkraftmaschine. Zugleich fungiert der Strömungsstutzen als Abströmöffnung für das in der Filtereinrichtung gereinigte Fluid. Der Deckel, die Endscheibe und der verbindende Strömungsstutzen bestehen aus Kunststoff. Aus der
DE 1 611 120 A1 ist ein Wechselfilter mit verbördeltem Strömungsstutzen bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen eine Filtereinrichtung zu schaffen, insbesondere einen Flüssigkeitsfilter für Brennkraftmaschinen, die sich durch eine einfache Herstellbarkeit und eine hohe Stabilität auszeichnet. Vorteilhafterweise soll die Filtereinrichtung auch mit geringem Aufwand an unterschiedliche Einsatzzwecke anzupassen sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird bevorzugt als Flüssigkeitsfilter für Brennkraftmaschinen eingesetzt, insbesondere als Ölfilter oder als Kraftstofffilter. Grundsätzlich kommt aber auch eine Filterung gasförmiger Stoffe in Betracht, beispielsweise als Luftfilter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine.
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Der Strömungsstutzen, welcher die axiale Endscheibe des Filterelementes und den Gehäusedeckel verbindet, ist als Nietelement aus Metall ausgeführt, das formschlüssig mit dem Deckel verbunden ist. Der Formschluss wird durch Umformung des Nietelements hergestellt.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Deckel, die Endscheibe und der Strömungsstutzen jeweils als eigenständige Bauteile ausgeführt sind, die in einfacher Weise produziert werden können. Es ist nicht erforderlich, komplexe Spritzverfahren zur Erzeugung der betreffenden Teile durchzuführen. Vielmehr genügt es, sowohl die Endscheibe als auch den Deckel jeweils scheiben- bzw. topfförmig auszubilden, was sowohl die Verwendung von Kunststoff als auch von Blech oder dergleichen erlaubt. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel als Blechteil ausgebildet ist, der insbesondere im Stanzverfahren einfach hergestellt werden kann. Die Endscheibe ist dagegen bevorzugt als Kunststoffteil ausgeführt.
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Das Nietelement aus Metall besitzt eine hohe Festigkeit und Stabilität, die eine Übertragung verhältnismäßig hoher Kräfte ohne Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit erlaubt. Dadurch ist es möglich, die Filtereinrichtung über das als Strömungsstutzen fungierende Nietelement an ein weiteres Bauteil anzuschließen, so dass der Strömungsstutzen die Gewichtskräfte und je nach Einbaulage auch Momente problemlos aufnimmt.
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Der Strömungsstutzen in der Ausführung als Nietelement kann zur Herstellung der Verbindung mit dem Deckel der Filtereinrichtung verformt werden. Dadurch ist zwischen dem Deckel und dem Strömungsstutzen ein Formschluss herstellbar, welcher durch die Umformung des Strömungsstutzens erzeugt wird. Der Formschluss stellt eine sichere Verbindung zwischen dem Strömungsstutzen und dem Deckel und damit mit den weiteren Bauteilen der Filtereinrichtung dar.
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Auf Grund der guten Verformbarkeit des Nietelements bestehen vielfältige Möglichkeiten zur Herstellung eines Formschlusses zwischen dem Strömungsstutzen und dem Gehäusedeckel. Gemäß einer bevorzugten Ausführung liegt nach der Verformung die Außenseite des Deckels mit der Stirnseite des Nietelements in einer gemeinsamen Ebene. In dieser Ausführung wird die gemeinsame Ebene entweder durch die Verformung des Nietelementes erreicht oder es besteht eine formschlüssige Verbindung an einer Position, die mit Abstand zu der stirnseitigen Ebene gelegen ist; im letztgenannten Fall erstreckt sich der Formschluss auf ein Bauteil des Deckels, welches sich von der Deckelebene axial abhebt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Stirnseite des Nietelements durch Verformen radial nach außen gestaucht. Dadurch erhält das Nietelement im Bereich seiner Stirnseite durch die Verformung einen größeren Durchmesser als vor der Verformung. Es entsteht ein radial gegenüber dem zylindrischen Grundkörper des Nietelementes überstehender Kragen, der im Bereich der Stirnseite einen axialen Formschluss mit einem darunterliegenden Abschnitt des Deckels bietet. Bei diesem Abschnitt handelt es sich um den die Öffnung im Deckel begrenzenden inneren Deckelrand, der von dem verformten, radial nach außen überstehenden Kragen am Nietelement in Achsrichtung formschlüssig gehalten wird.
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Um auch in der axialen Gegenrichtung einen Formschluss zu erhalten, kann das Nietelement mit einer außen umlaufenden Ringschulter versehen sein, auf der der Deckelrand aufliegt. Zur Durchführung der Montage wird zunächst das Nietelement im unverformten Zustand in die Öffnung im Deckel soweit eingesteckt, bis die umlaufende Ringschulter am Nietelement am inneren Deckelrand anliegt, der die Öffnung im Deckel begrenzt. Anschließend wird das Nietelement im Bereich seiner axialen Stirnseite verformt, wodurch der radial überstehende Kragen entsteht, so dass der Deckelrand in beide axiale Richtungen formschlüssig mit dem Nietelement verbunden ist.
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Um zugleich auch eine Verbindung mit der Endscheibe des Filterelementes zu schaffen, kann es vorteilhaft sein, in entsprechender Weise wie der innere Deckelrand auch einen inneren, eine Öffnung begrenzenden Scheibenrand der Endscheibe auf die umlaufende Ringschulter des Nietelementes aufzusetzen, wobei der Scheibenrand der Endscheibe nach dem Verformen des Nietelementes ebenso wie der Deckel in beide Achsrichtungen formschlüssig vom Nietelement eingefasst ist. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass mit nur einem Verformungsvorgang des Nietelementes eine formschlüssige Verbindung sowohl zur Endscheibe als auch zum Deckel erzielt wird.
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Das als Nietmutter ausgebildete Nietelement weist zweckmäßigerweise auf seiner dem Deckel zugewandten Seite einen konisch erweiterten Abschnitt auf, der vorzugsweise frei von einem Innengewinde ist. Der Abschnitt im Nietelement, der mit dem Innengewinde versehen ist, schließt sich axial an den konisch erweiterten Abschnitt an, wobei der konisch erweiterte Abschnitt ohne Innengewinde dem Deckel und der zylindrische Abschnitt mit Innengewinde dem Filterelement zugewandt ist. Die axiale Länge sowohl des Abschnittes mit Gewinde als auch des gewindelosen Abschnittes kann individuell angepasst werden, wodurch insbesondere ein unerwünschter Nachbau erschwert wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist in den Stutzen ein Anschlusselement einsetzbar, welches üblicherweise an einem Bauteil angeordnet ist, mit dem die Verbindung zur Filtereinrichtung hergestellt werden soll. Das Anschlusselement weist ein Außengewinde auf, das in das Innengewinde im Strömungsstutzen einzuschrauben ist. Es kann vorteilhaft sein, das Anschlusselement mit zwei axialen Abschnitten unterschiedlichen Außendurchmessers auszubilden, wobei zweckmäßigerweise der axiale Abschnitt, welcher nicht mit dem Strömungsstutzen verbunden wird, kein Außengewinde benötigt.
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Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung ist kostengünstig herzustellen, da die einzelnen Bauteile für sich genommen als Standardbauteile zur Verfügung stehen und lediglich über die Verformung des Nietelements miteinander zu verbinden sind. Die Dichtigkeit zwischen Nietelement und Deckel ist hierbei gewährleistet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine Filtereinrichtung zur Flüssigkeitsfilterung in Brennkraftmaschinen, mit einem Filterelement in einem Filtergehäuse, das von einem Deckel zu verschließen ist, wobei zentrisch im Deckel ein Strömungsstutzen als Nietelement aus Metall angeordnet ist, welches durch Verformung formschlüssig mit dem Deckel verbunden ist,
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2 eine vergrößere Darstellung des Deckels mit dem Strömungsstutzen und einer das Filterelement axial einfassenden Endscheibe,
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3 eine Detaildarstellung aus dem Bereich der formschlüssigen Verbindung zwischen Strömungsstutzen und Deckel,
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4 eine 1 entsprechende Filtereinrichtung mit zusätzlich in den Strömungsstutzen eingesetztem Anschlusselement,
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5 eine vergrößerte Darstellung des Strömungsstutzens mit eingesetztem Anschlusselement.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die in 1 dargestellte Filtereinrichtung 1 zur Flüssigkeitsfilterung in Brennkraftmaschinen, beispielsweise zur Kraftstoff- oder Ölfilterung, umfasst ein topfförmiges Filtergehäuse 2 mit darin aufgenommenem Filterelement 6 und einen Deckel 3, der die offene Seite des Filtergehäuses verschließt. Auf der Außenseite trägt der Deckel eine Außenscheibe 4, die als separates Bauteil ausgeführt ist, jedoch mit dem Deckel 3 verbunden ist. In die Außenscheibe 4 ist eine umlaufende Nut eingebracht, in die ein Dichtring 5 eingesetzt ist.
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Das Filterelement 6 ist hohlzylindrisch ausgeführt und wird radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt. Auf der Innenseite des Filterelementes 6 befindet sich ein das Filtermaterial stützendes Stützgerüst 7 mit einer Vielzahl von Strömungsöffnungen für den Durchtritt des gereinigten Fluids. Der axiale Innenraum, welcher von dem Stützgerüst 7 begrenzt wird, bildet die Reinseite des Filterelementes, wobei das gereinigte Fluid axial aus dem Reinraum abgeleitet wird. Das Filterelement 6 ist axial von einer Endscheibe 8 eingefasst, die fest mit dem Stützgerüst und zweckmäßigerweise auch mit dem Filtermaterial des Filterelementes verbunden ist.
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Formschlüssig mit dem Deckel 3 ist ein Strömungsstutzen 9 verbunden, der mit dem axialen Innenraum des Filterelementes 6 kommuniziert und zum einen für die axiale Ableitung des gereinigten Fluids sorgt und zum anderen für die Befestigung der gesamten Filtereinrichtung 1 an einem Bauteil einer Brennkraftmaschine bzw. eines der Brennkraftmaschine zugeordneten Aggregats verantwortlich ist.
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In den 2 und 3 ist der Deckel 3 und die Verbindung zu dem Strömungsstutzen 9 mit größerem Detaillierungsgrad dargestellt. Der Strömungsstutzen 9 ist als Nietmutter ausgeführt, bestehend aus einem nietfähigen Metall, und weist ein Innengewinde auf, in das ein Anschlusselement einsetzbar ist. In den 2 und 3 ist der Strömungsstutzen 9 im verformten Zustand dargestellt, in welchem durch Nieten des Strömungsstutzens in Achsrichtung ein Formschluss zwischen dem Strömungsstutzen und dem Deckel 3 sowie der Endscheibe 8 hergestellt ist. Auf seiner radialen Außenseite weist der Strömungsstutzen 9 eine umlaufende Ringschulter 9c (3) auf, auf die bei der Montage noch vor dem Verformen des Strömungsstutzens sowohl ein innerer Scheibenrand 8a der Endscheibe 8 als auch ein innerer Deckelrand 3a des Deckels 3 einschließlich der auf dem Deckel 3 gehaltenen Außenscheibe 4 aufgelegt ist. Die Ringschulter 9c liegt in einer schrägen Ebene, die mit einer Querebene quer zur Längsachse des Nietelements einen Winkel einschließt.
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Nach dem Auflegen von Deckelrand 3a und Scheibenrand 8a wird die außen liegende Stirnseite des Strömungsstutzens 9 verformt, derart, dass bezogen auf den Durchmesser des Strömungsstutzens im Bereich der Ringschulter 9c ein radial erweiterter Kragen 9d gebildet wird, der den inneren Deckelrand 3a und den inneren Scheibenrand 8a axial nach außen formschlüssig begrenzt. Gemeinsam mit der Ringschulter 9c ist somit sowohl der Deckel 3 als auch die Endscheibe 8 in beide Achsrichtungen formschlüssig im Strömungsstutzen 9 aufgenommen.
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In Radialrichtung reicht der Kragen 9d etwa bis zum Außendurchmesser des Strömungsstutzens 9 im Bereich unterhalb der Ringschulter 9c. Die außen liegende Stirnseite des Strömungsstutzens 9 ist geradlinig bzw. eben ausgebildet, wobei die Ebene durch die Stirnseite mit der Ebene des Deckels 3 im Bereich der Außenscheibe 4 zusammenfällt.
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Wie den 2 und 3 weiter zu entnehmen, ist das Innere des Strömungsstutzens 9 axial zweiteilig aufgebaut und weist einen ersten axialen Abschnitt 9a mit Innengewinde und einen zweiten axialen Abschnitt 9b ohne Innengewinde auf, wobei der zweite Abschnitt 9b sich zur freien Stirnseite hin konisch erweitert. Der Abschnitt 9a mit dem Innengewinde befindet sich auf der dem Filterelement zugewandten Seite. Der Formschluss zum Deckel 3 sowie der Endscheibe 8 erfolgt axial in Höhe des zweiten, konisch erweiterten Abschnittes 9b.
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In den 4 und 5 ist die Filtereinrichtung 1 mit Anschluss an ein weiteres Bauteil 10 dargestellt, bei dem es sich beispielhaft um einen Filterkopf handelt. Die Verbindung zu dem Bauteil 10 erfolgt mittels eines Anschlusselementes 11, welches einen ersten axialen Abschnitt 11a mit Außengewinde umfasst, das in das Innengewinde des zugeordneten Abschnittes 9a des Strömungsstutzens 9 einzuschrauben ist, sowie einen zweiten axialen Abschnitt 11b, der kein Außengewinde trägt und gegenüber dem ersten Abschnitt 11a einen geringeren Außendurchmesser aufweist und die Verbindung zu dem Bauteil 10 herstellt. Das Anschlusselement 11 ist hohlzylindrisch ausgebildet, das Innere des Anschlusselementes 11 erlaubt eine Strömungsableitung des im Filterelement gereinigten Fluids.
