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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Luftfiltereinrichtung für einen Luftansaugtrakt eines Verbrennungsmotors, umfassend: einen Filtereinsatz mit einem Filterelement zum Filtern von Rohluft, eine Rohluftleitung zum Zuführen der Rohluft zu dem Filterelement und eine Reinluftleitung zum Abführen der aus dem Filterelement austretenden Reinluft.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2005 010 443 A1 ist eine Luftfiltereinrichtung bekannt geworden, die ein Filterelement aufweist, dessen Filtermedium sich über eine axiale Länge zwischen einer stirnseitigen Reinluftseite und einer stirnseitigen Rohluftseite erstreckt. Das Filterelement wird von einem Mantelelement umfangseitig umschlossen, wobei das Filterelement im Mantelelement dichtend befestigt ist, wobei das Filtermedium die Rohluftseite von der Reinluftseite trennt. Das Mantelelement wird mittels Konturen zur Befestigung des Filterelements in einem Filtergehäuse befestigt. Eine Reinluftleitung wird in das Mantelelement eingesteckt und mittels Clip-Verschlüssen mit diesem verbunden.
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Bei der vorbekannten Luftfiltereinrichtung ist das Filtergehäuse von der Reinluftleitung getrennt ausgebildet. Somit sind Abdichtungen zwischen dem Filtergehäuse und dem Mantelelement und zwischen dem Mantelelement und dem Reinluftleitung erforderlich. Dies führt zu einem erhöhten Montageaufwand.
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US 2007/0193554 A1 offenbart eine Luftfiltereinrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem Filterelement, mit einem Filtertopf und einem Filterdeckel, wobei der Filtertopf und der Filterdeckel lösbar miteinander verbunden sind und das Filterelement aufnehmen, mit einer Rohluftleitung, die Rohluft zu dem Filterelement führt, und einer Reinluftleitung, die sich vom Filterelement bis zu einem Ansaugkrümmer erstreckt. Bei der vorbekannten Luftfiltereinrichtung verlaufen die Roh- und Reinluftleitung sowohl in dem Filtertopf als auch in dem Filterdeckel. Somit ergibt sich eine komplexe Geometrie des Filtergehäuses, was hohe Produktionskosten zur Folge hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine kostengünstige Luftfiltereinrichtung bereitzustellen, die einen geringen Montageaufwand erfordert.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass die Rohluftleitung und die Reinluftleitung zwei Rohrabschnitte einer einzigen, gemeinsamen Rohrleitung bilden, die einen zwischen den Rohrabschnitten befindlichen Filtertopf mit einer Aufnahmeöffnung aufweist, in die der Filtereinsatz eingesetzt ist. Der Filtereinsatz bildet hierbei den Filterdeckel eines Filtergehäuses, dessen Filtertopf an der Rohrleitung gebildet ist, so dass keine Schlauchschellen oder sonstige Verbindungsmittel notwendig sind, um die Rohluft- und die Reinluftleitung mit dem Filtergehäuse zu verbinden. Mögliche Undichtigkeiten an Verbindungsstellen werden durch eine einteilige Ausbildung von Roh-, Reinluftleitung und Filtertopf vermieden, d. h. Dichtungselemente zwischen Rohluftleitung, Filtertopf und Reinluftleitung sind nicht erforderlich.
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Bei einer Ausführungsform ist die Rohrleitung als Blasformteil ausgebildet. Blasformen stellt eine kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung der einteiligen Rohrleitung dar, da hierbei sowohl die Abschnitte, welche die Roh- und Reinluftleitung bilden, als auch der Filtertopf in einem einzigen Arbeitsschritt ausgeformt werden können. Im Bereich des Filtertopfs kann die Kontur der Rohrleitung so gewählt werden, dass der Teilbereich der Rohrleitung, an welcher die Aufnahmeöffnung gebildet werden soll, sich leicht aus dem blasgeformten Rohrteil entfernen (z. B. herausschneiden) lässt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz mit der Rohrleitung dichtend und fest verbunden, insbesondere verschweißt ist. Durch das Verschweißen von Filtereinsatz und Rohrleitung entlang des Außenrands der Aufnahmeöffnung und durch Schweißen an einer entsprechenden Außenkontur des Filtereinsatzes werden zwischen diesen Teilen keine Dichtungsmittel benötigt. Filtertopf und verschweißter Filtereinsatz bilden eine mechanisch stabile Einheit. Es versteht sich, dass die dauerhafte Verbindung auch auf andere Weise als durch Verschweißen gebildet werden kann. Gegebenenfalls kann auch alternativ eine lösbare Verbindung (z. B. Schnappverschluss) zwischen den beiden Teilen vorgesehen werden.
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Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Filtereinsatz ein Kunststoff-Formteil als Filterdeckel zum Verschließen der Aufnahmeöffnung aufweist. Kunststoff-Formteile sind im Spritzgussverfahren kostengünstig herzustellen. Das Filterelement, das im Wesentlichen aus dem Filtermedium (ggf. inklusive Stützelementen) besteht, wird hierbei in der Regel mit dem Kunststoff-Formteil dauerhaft verbunden. Dies kann z. B. durch Kleben geschehen oder durch Einschmelzen eines Randbereichs des Filterelements bzw. Filtermediums in das Kunststoff-Formteil. Bei Verwendung eines z. B. quaderförmigen Filterelements bzw. Filtermediums kann dieses unter einem vorzugsweise von 90° verschiedenen Winkel zur Achse der Rohrleitung ausgerichtet sein, da dies die Fixierung erleichtert und insbesondere die zur Filterung zur Verfügung stehende Oberfläche gegenüber einem 90° zur Rohrachse ausgerichteten Filterelement erhöht.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der eben genannten Ausführungsform ist das Kunststoff-Formteil an das Filterelement angeformt. Zum Anformen kann ein Spritzgusswerkzeug verwendet werden, in das das Filterelement eingelegt und umspritzt wird. Zusätzliche Verbindungsmittel zwischen Filterelement und Kunststoff-Formteil entfallen dadurch.
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Bei einer Weiterbildung der eben beschriebenen Ausführungsform weist das Kunststoff-Formteil eine Trenneinrichtung zum Herauslösen des Filterelements aus dem Filtereinsatz auf. Da der Filtereinsatz in der Regel dauerhaft mit dem an der Rohrleitung gebildeten Filtertopf verbunden ist, ist ein verbrauchtes Filterelement nicht ohne weiteres von außen zugänglich und kann ausgetauscht werden. Durch die Trenneinrichtung wird es möglich, das verbrauchte Filterelement aus dem Filtereinsatz herauszulösen und gegen ein Ersatzfilterelement auszutauschen. Hierzu wird mittels der Trenneirichtung die Verbindung zwischen dem Original-Filterelement und dem Kunststoff-Formteil getrennt.
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Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung, bei der die Trenneinrichtung eine an dem Kunststoff-Formteil ausgebildete Sollbruchstelle umfasst. Mit der Sollbruchstelle ist die Trennung vom Luftfiltereinsatz und Filterelement entlang einer definierten, in der Regel umlaufenden Bruchlinie möglich, welche den Bereich umschließt, in dem das Filterelement an das Kunststoff-Formteil angebunden ist.
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Bei einer anderen Weiterbildung umfasst die Trenneinrichtung einen in das Kunststoff-Formteil eingelegten Draht. Der Draht wirkt als Sollbruchstelle und umschließt den Bereich des Kunststoff-Formteils, an dem das Filterelement angebunden ist. Durch Ziehen an einem Ende des Drahts, das typischer Weise aus dem Kunstsoff-Formteil herausragt, kann eine einfache und schnelle Trennung des Filterelementes von dem Kunststoff-Formteil erfolgen.
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Eine Weiterbildung der oben beschriebenen Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Formteil mindestens ein Fixierungselement zur Fixierung eines neuen Filterelements in einer durch das Heraustrennen des Filterelements an dem Kunststoff-Formteil gebildeten Öffnung aufweist. Mittels des bzw. der Fixierungselemente ist eine einfache und schnelle Montage des Ersatzfilterelementes möglich. Die Fixierungselemente können z. B. als Rastelemente, insbesondere als Clip-Verbindungen, ausgebildet sein und mit entsprechenden Rastelementen an dem Ersatz-Filterelement verrasten, wobei in der Regel Dichtungen erforderlich sind, um das Ersatz-Filterelement an der in dem Kunstsoff-Formteil gebildeten Öffnung abzudichten.
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Die Erfindung ist auch verwirklicht in einem Filtereinsatz insbesondere für eine Luftfiltereinrichtung wie oben beschrieben, umfassend: ein Filterelement und ein Kunststoff-Formteil, das mit dem Filterelement dauerhaft verbunden, insbesondere an das Filterelement angeformt ist, wobei der Filtereinsatz eine Trenneinrichtung zum Heraustrennen des Filterelements aus dem Kunststoff-Formteil aufweist. Die dauerhafte Verbindung kann insbesondere durch Verkleben erfolgen, günstiger ist es jedoch, wenn die Verbindung durch Umspritzen oder Anschmelzen des Filterelements bei der Herstellung des Kunststoff-Formteils erfolgt. In allen oben beschriebenen Fällen wird eine Verbindung zwischen Kunststoff-Formteil und Filterelement ohne zusätzliche Verbindungselemente geschaffen. Mittels der Trenneinrichtung können beide Bauteile wieder voneinander getrennt werden, um beispielsweise das Filterelement gegen ein Ersatzfilterelement zu tauschen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Trenneinrichtung eine an dem Kunststoff-Formteil gebildete Sollbruchstelle. Eine Sollbruchstelle ist konstruktiv einfach und kostengünstig umzusetzen, z. B. indem das Material des Kunststoff-Formteils in dem Bereich der Sollbruchstelle geschwächt wird.
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Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung einen in das Kunststoff-Formteil eingelegten Draht umfasst. Der Draht ist eine kostengünstige Lösung für eine Trenneinrichtung. Durch Ziehen des Drahtes entsteht eine vorher definierte Bruchlinie entlang des in Kunststoff eingebetteten Drahtes. Somit können Beschädigungen am Kunststoff-Formteil durch unsachgemäßes Heraustrennen des Filterelements vermieden werden.
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Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der das Kunststoff-Formteil mindestens ein Fixierungselement zur Fixierung eines Ersatzfilterelements in einer durch das Heraustrennen des Filterelements an dem Kunststoff-Formteil entstandenen Öffnung aufweist. Durch das bereits an dem Kunststoff-Formteil bereitgestellte Fixierungselement kann eine einfache Fixierung des Ersatzfilterelements erfolgen.
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Eine Weiterbildung der eben beschriebenen Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungselement ein Rastelement ist. Bei einem Rastelement kann das Ersatzfilterelement durch einfaches Einrasten montiert werden. Montagezeiten werden so minimiert.
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Die Erfindung ist auch verwirklicht in einem Verfahren zum Herstellen einer Luftfiltereinrichtung wie oben beschrieben, umfassend: Herstellen der Rohrleitung durch Blasformen, Ausbilden der Aufnahmeöffnung im Bereich des Filtertopfs durch trennendes, insbesondere schneidendes Bearbeiten der Rohrleitung, Einsetzen des Luftfiltereinsatzes in die Aufnahmeöffnung, sowie dichtendes Verbinden des Luftfiltereinsatzes mit der Rohrleitung im Bereich des Filtertopfs. Durch das Herstellen der Rohrleitung im Blasformverfahren wird eine Kostenreduktion erzielt und der Montageaufwand der Luftfiltereinrichtung minimiert. Die einzige notwendige Nachbearbeitung der Rohrleitung besteht in dem Ausbilden der Aufnahmeöffnung. Hier wird die durch das Blasformen entstandene Außenwand im Bereich der Aufnahmeöffnung durch trennende, typischer Weise schneidende Bearbeitung herausgetrennt. Der Luftfiltereinsatz wird mit der Rohrleitung bevorzugt mittels Spiegel-Schweißens verschweißt, wodurch die Stabilität der Rohrleitung erhöht wird. Dichtelemente zum Abdichten zwischen dem Filtereinsatz und der Rohrleitung werden daher nicht benötigt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:
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1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung,
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2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung entlang der Längsachse der Luftfiltereinrichtung aus 1,
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3 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes,
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4a eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung mit herausgetrenntem Filterelement,
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4b eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung mit Ersatzfilterelement,
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5a eine Darstellung einer Rohrleitung als Blasformbauteil, sowie
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5b eine Darstellung einer trennend bearbeiteten Rohrleitung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt eine Luftfiltereinrichtung 1 zum Filtern von Rohluft für einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt). Die Luftfiltereinrichtung 1 ist mit eifern Reinluftanschluss eines Verdichters (nicht dargestellt) oder einem Reinluftanschluss eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verbunden und versorgt den Verdichter bzw. Verbrennungsmotor mit gefilterter Luft.
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Die Luftfiltereinrichtung 1 umfasst eine Rohluftleitung 2, einen Filtereinsatz 3 und eine Reinluftleitung 4. Der Filtereinsatz 3 wird in einen Filtertopf 5 eingesetzt und mit diesem verschweißt, so dass eine luftdichte Verbindung zwischen Filtereinsatz 3 und dem Filtertopf 5 entsteht. Die Rohluftleitung 2, der Filtertopf 5 und die Reinluftleitung 4 bilden eine durchgehende, einstückige Rohrleitung 6. Dabei geht die Rohluftleitung 2 direkt in den Filtertopf 5 und dieser direkt in die Reinluftleitung 4 über, ohne dass Schnittstellen oder Dichtungen benötigt werden d. h. die Rohluftleitung 2, der Filtertopf 5 und die Reinluftleitung 4 sind als ein gemeinsames Bauteil ausgeführt.
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Die Rohluftleitung 2 weist eine trichterförmige Lufteintrittsöffnung 7 auf, durch die die Rohluft einströmt und mittels des Abschnitts der Rohrleitung 6, welche die Rohluftleitung 2 bildet in Richtung des Filtertopfes 5 geführt wird. Dabei ist an der Rohluftleitung 2 ein flexibler Bereich 8 vorgesehen, der beispielsweise als mäanderförmige Wandung der Rohluftleitung ausgebildet ist. An der Reinluftleitung 4 ist ebenfalls ein flexibler Bereich 9 vorgesehen, dessen Aufbau dem flexiblen Bereich 8 der Rohluftleitung 4 entspricht, d. h. in mäanderförmigen Bahnen verläuft und so beispielsweise ein zerstörungsfreies Knicken, Stauchen oder Längen der Roh- und Reinluftleitung 2, 4 ermöglicht.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Filtereinsatz 3 in eine Aufnahmeöffnung 10 des Filtertopfes 5 angeordnet. Der Filtereinsatz 3 ist in die Aufnahmeöffnung 10 eingesetzt und mit dem Filtertopf 5 verschweißt. Der Filtereinsatz 3 besteht aus einem als Filterdeckel 11 ausgebildetem Kunststoff-Formteil und einem Filterelement 12, die beide dauerhaft miteinander verbunden sind. Das Filterelement 12 überdeckt den Rohr-Querschnitt im Bereich zwischen Filterdeckel 11 und Filtertopf 5, so dass sämtliche durch die Rohluftleitung 2 in den Filtertopf 5 einströmende Luft das Filterelement 12 durchdringt und dadurch gefiltert wird. Um den im Wesentlichen dichtenden Sitz des Filterelementes 12 zu gewährleisten, weisen der Filtertopf 5 und der Filtereckel 11 Ausbuchtungen 12a (vgl. 1) auf, in die das Filterelement 12 eingesteckt ist.
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3 zeigt den Filtereinsatz 3 mit dem als Kunststoff-Formteil ausgebildeten Filtereckel 11 und dem Filterelement 12. Der Filtereckel 11 wird im vorliegenden Beispiel im Spritzgussverfahren hergestellt. Dabei wird das Filterelement 12 in die Spritzgussform des Filtereckels 11 eingelegt, so dass es beim Ausfüllen der Spritzgussform mit Kunststoff von diesem umspritzt wird. Somit ist das Filterelement 12 mit dem Filtereckel 11 in einem stirnseitigen Randbereich fest verbunden. Es versteht sich, dass das Filterelement 12 mit dem Filterdeckel 11 ggf. auch auf andere Weise, z. B. durch Einschmelzen an einer Stirnseite oder durch insbesondere stirnseitiges Verkleben dauerhaft verbunden werden kann.
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Das Filterelement 11 besteht im Wesentlichen aus einem Filtermedium, z. B. einem Vlies- oder Papiermaterial, das typischer Weise als Faltenbalg ausgebildet ist und in 3 nur zur Vereinfachung als quaderförmiger Block dargestellt ist. Das Filterelement 11 ist hierbei so in den Filterdeckel 11 eingepasst, dass dieses beim Einsetzen in den Filtertopf 5 vorzugsweise unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Längsachse der Rohrleitung 6 ausgerichtet ist.
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An der dem Filterelement 12 abgewandten Seite des Filterdeckels 11 des Filtereinsatzes 3 ist eine Trenneinrichtung vorgesehen (nicht dargestellt). Diese Trenneinrichtung ist beispielsweise als Sollbruchstelle ausgeführt, an der das Filterelement 12 von dem Filtereckel 11 getrennt werden kann. Die Sollbruchstelle kann als Materialverdünnung entlang einer Bruchlinie ausgebildet sein, welche typischer Weise den Bereich umgibt, in dem das Filterelement 12 an den Filterdeckel 11 angeformt ist. Will der Anwender ein verbrauchtes Filterelement 12 auswechseln, so trennt er beispielsweise durch Schneiden das Filterelement 12 entlang der Bruchlinie aus dem Filterdeckel 11 heraus. Die Sollbruchstelle kann beispielsweise auch mittels eines Drahtes realisiert sein, der beim Spritzgießen des Filterdeckels 11 entlang der gewünschten Bruchlinie in den Kunststoff eingebettet wird. Dabei ist ein Ende des Drahtes für den Anwender an der dem Filtertopf 5 abgewandten Seite des Filterdeckels 11 greifbar angeordnet. Somit kann der Anwender den Draht ergreifen und durch Ziehen des Drahtes das Filterelement 12 von dem Filterdeckel 11 trennen.
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Der Filterdeckel 11 weist an der dem Filterelement 12 zugewandten Seite einen Rand 13 auf, an dem der Filterdeckel 11 mit dem Filtertopf 5 verschweißt wird. Der Rand 13 dient auch zum Vereinfachten Aufsetzen der Filterdeckels 11 auf den Filtertopf 5. In 3 ebenfalls zu erkennen ist ein an der dem Filterelement 12 zugewandten Seite des Filterdeckels 11 gebildeter Rohrabschnitt 14, welcher den oberen Rand der Reinluftleitung 4 in den Bereich des Filtertopfs 5 hinein verlängert.
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Im montierten Zustand (1) ist das Filterelement 12 in den Filtereinsatz 3 und damit in die Luftfiltereinrichtung 1 integriert. Ist das Filterelement 12 bzw. dessen Filtermedium verbraucht, kann dieses mittels der Trenneinrichtung aus dem Filterdeckel 11 herausgetrennt werden.
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In 4a ist die durch das herausgetrennte Filterelement 12 entstehende Öffnung 17 im Filterdeckel 11 gezeigt. Gemäß 4b wird ein Ersatz-Filterelement 18 durch die Öffnung 17 in dem Filterdeckel 11 in die Ausbuchtungen 12a eingeschoben. Um eine Verbindung zwischen dem Ersatz-Filterelement 18 und dem Filterdeckel 11 herzustellen, weist dieser (nicht dargestellte) Fixierungselemente auf. Die Fixierungselemente können beispielsweise als Rastelemente ausgeführt sein, so dass das Ersatz-Filterelement 18 in der Öffnung 17 des Filterdeckels 11 verrastet. Ebenso können in den Kunststoff-Filterdeckel 11 beispielsweise Gewindebauteile eingebettet sein, an denen das Ersatz-Filterelement 18 mit Hilfe von Verbindungsschrauben eingeschraubt wird.
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Im Folgenden soll das Verfahren zur Herstellung der in den 1 bis 4 dargestellten Luftfiltereinrichtung 1 näher erläutert werden.
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In 5a ist die Rohrleitung 6 als Blasformbauteil 15 dargestellt, welches die Rohluftleitung 2, die Reinluftleitung 4 und den Filtertopf 5 umfasst. Bei dem Blasformbauteil 15 ist die Aufnahmeöffnung durch einen Materialabschnitt 16 verdeckt, der zunächst muss entlang eines Randbereichs 19 herausgetrennt werden muss, der den Rand der Aufnahmeöffnung bildet. Dies erfolgt durch trennende manuelle oder maschinelle Bearbeitung, z. B. durch Schneiden.
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Die trennend bearbeitete Rohrleitung 6 ist in 5b gezeigt. Der Filtertopf 5 weist nun die Aufnahmeöffnung 10 auf, in die der Filtereinsatz 3 (3) eingesetzt und mit dem Filtertopf 5 mittels Ultraschallschweißen verbunden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005010443 A1 [0002]
- US 2007/0193554 A1 [0004]
