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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung wie zum Beispiel einen Luftfilter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Luftfilter für Brennkraftmaschinen, die im Ansaugtrakt angeordnet sind und in denen die aus der Umgebung angesaugte Frischluft einer Filtration unterzogen wird. Der Luftfilter weist in einem Filtergehäuse ein Filterelement auf, an das Filtergehäuse ist ein Luftführungsteil angeschlossen, über das die Rohluft zugeführt wird. Um einen Toleranzausgleich in der Verbindung des Luftführungsteils mit dem Filtergehäuse sicherzustellen, erfolgt der Anschluss des Luftführungsteils an das Filtergehäuse beispielsweise über ein Balgelement.
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Aus der
DE 20 2008 005 603 U1 ist eine Verbindungsanordnung für luftführende Bauteile bekannt, mit einer Luftleitung und einem Luftkanalstück, die mit einem elastomeren Bauteil in einem Verbindungsbereich verbunden sind in der Weise, dass ein Zusammenfügen der Luftleitung des Luftkanalstücks quer zur Längsrichtung der Luftleitung und somit parallel zur Fügeebene möglich ist.
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Die
DE 10 2011 015 238 A1 zeigt einen mehrteiligen Luftführungskanal für die Anordnung im Motorraum eines Fahrzeuges mit einem ersten und einem zweiten Kanalteil, die sowohl axial als auch radial relativ zueinander beweglich, dicht miteinander verbunden sind.
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Der
EP 0 225 448 A1 ist eine lösbare Steckverbindung zwischen Bauteilen zu entnehmen, umfassend einen Bund an einem der Teile und einen den Bund aufnehmenden Anschlussstutzen an dem anderen Teil, wobei Rastmittel beim Zusammenstecken der Teile selbsttätig in Eingriff treten.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung in konstruktiv einfacher Weise so auszubilden, dass ein medienführendes Bauteil sicher und mit Toleranzausgleich an einem Filtergehäusebauteil gehalten ist.
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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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Bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Gasfilter, insbesondere um einen Luftfilter, welcher in Kraftfahrzeugen zum Reinigen der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft eingesetzt wird. Möglich ist auch beispielsweise eine Filtration der einer Fahrzeugkabine zuzuführenden Luft. Des Weiteren kommen grundsätzlich auch Anwendungen auf Flüssigkeitsfilter wie zum Beispiel Öl- oder Kraftstofffilter in Betracht.
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Die Filtereinrichtung weist ein Filtergehäuse zur Aufnahme eines Filterelementes auf sowie ein oder mehrere Mediumführungsteile, welche separat vom Filtergehäuse ausgebildet sind, jedoch mit dem Filtergehäuse zu verbinden sind. Über das Mediumführungsteil erfolgt die Zufuhr oder Ableitung des zu reinigenden bzw. bereits gereinigten Mediums. Dementsprechend ist das Mediumführungsteil, über das das Medium geleitet wird, am Filtergehäuse an die Rohseite des Filterelementes oder die Reinseite anzuschließen.
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Der Anschluss erfolgt in formschlüssiger Weise zwischen dem Mediumführungsteil und einem Filtergehäuseteil, welches Bestandteil des Filtergehäuses ist. Der Formschluss wird so durchgeführt, dass im verbundenen Zustand das Mediumführungsteil relativbeweglich am Filtergehäuse teilgehalten ist. Die Relativbewegung zwischen dem Mediumführungsteil und dem Filtergehäuseteil beeinträchtigt nicht den Formschluss; der Formschluss bleibt auch bei einer Relativbewegung zwischen dem Mediumführungsteil und dem Filtergehäuseteil bestehen.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass verformbare Verbindungselemente wie zum Beispiel ein Balg für den Anschluss des Mediumführungsteils an das Luftfiltergehäuseteil nicht erforderlich sind. Vielmehr kann das Mediumführungsteil, das zweckmäßigerweise ebenso wie das Luftfiltergehäuseteil als starres Kunststoffbauteil ausgeführt ist, unmittelbar an das Filtergehäuseteil formschlüssig angeschlossen werden und dennoch im Rahmen der Relativbewegung einen Toleranzausgleich durchführen. Dies erlaubt eine Montage und einen Einbau der Filtereinrichtung auch unter erschwerten Bedingungen wie zum Beispiel im Motorraum eines Kraftfahrzeugs.
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Es kommen grundsätzlich verschiedene Relativbewegungen zwischen dem Mediumführungsteil und dem Filtergehäuseteil in Betracht. Möglich sind sowohl lineare bzw. translatorische Bewegungen als auch rotatorische bzw. Schwenkbewegungen oder gemischt translatorisch-rotatorische Bewegungen. Erfindungsgemäß ist die Relativbewegung eine Schwenkbewegung des Mediumführungsteils gegenüber dem Filtergehäuseteil.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung weisen das Mediumführungsteil und das Filtergehäuseteil korrespondierende Auflageabschnitte auf, die im montierten Zustand aufeinanderliegen und bei der Relativbewegung aneinander entlanggleiten. Über die Auflageabschnitte können Halte- und Gewichtskräfte vom Mediumführungsteil auf das Filtergehäuseteil übertragen werden. Grundsätzlich ermöglicht die Ausführung mit Auflageabschnitten sowohl translatorische als auch rotatorische oder gemischte Bewegungen. Um die erfindungsgemäße Schwenkbewegung des Mediumführungsteils gegenüber dem Filtergehäuseteil zu ermöglichen, sind die Auflageabschnitte erfindungsgemäß gebogen bzw. gekrümmt ausgebildet und können entlang der Krümmung zueinander verstellt werden, um die gewünschte Relativbewegung auszuführen.
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Der Formschluss wird über Formschlusselemente am Mediumführungsteil und am Filtergehäuseteil hergestellt, die im montierten Zustand formschlüssig ineinandergreifen. Es können sowohl am Mediumführungsteil als auch am Filtergehäuseteil jeweils mehrere Formschlusselemente angeordnet sein, die vorteilhafterweise einen Formschluss in unterschiedliche Richtungen ermöglichen. Beispielsweise können erste Formschlusselemente einen Formschluss in eine erste Richtung und zweite Formschlusselemente einen Formschluss in eine zweite, hierzu orthogonale Richtung erlauben. So ist es zum Beispiel möglich, dass bei der Montage das Mediumführungsteil orthogonal zur Strömungsrichtung des Mediums an das Filtergehäuseteil angenähert und in Formschlussposition zu diesem gebracht wird. Mit dem Erreichen der endgültigen Montageposition gelangen Formschlusselemente am Mediumführungsteil und am Filtergehäuseteil in Formschluss, so dass ein Lösen entgegen der Montagerichtung ausgeschlossen ist. Zugleich gelangen weitere Formschlusselemente in Formschluss miteinander, was auch ein Lösen beispielsweise quer zur Montagerichtung und/oder in Richtung des Strömungsflusses durch das Mediumführungsteil verhindert.
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Als Formschlusselement kann am Mediumführungsteil beispielsweise eine Klemmlasche und am Filtergehäuseteil eine elastisch federnde Klemmzunge angeordnet sein, wobei im montierten Zustand die Klemmzunge die Klemmlasche hintergreift. Bei der Montagebewegung kann die Klemmzunge elastisch zurückweichen und mit dem Erreichen der endgültigen Position wieder vorschnellen, wodurch der Formschluss hergestellt wird.
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Zusätzlich zur Klemmlasche bzw. Klemmzunge können weitere Formschlusselemente am Mediumführungsteil und am Filtergehäuseteil vorgesehen sein, beispielsweise ein Formschlusselement am stirnseitigen Ende des Auflageabschnittes am Mediumführungsteil, mit dem das Mediumführungsteil auf dem zugeordneten Auflageabschnitt am Filtergehäuseteil aufliegt, wobei während der Relativbewegung die beiden Auflageabschnitte aneinander entlanggleiten. Das Formschlusselement am Mediumführungsteil im Bereich des stirnseitigen Endes des Auflageabschnittes greift in ein zugeordnetes Element ein, das am Filtergehäuseteil angeordnet ist.
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Es kann zweckmäßig sein, entweder am Mediumführungsteil und/oder am Filtergehäuseteil einen oder mehrere Anschläge zur Begrenzung der Relativbewegung dieser Bauteile anzuordnen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Relativbewegung nur so weit ausgeführt wird, dass ein durchgehender, nach außen strömungsdichter Strömungsweg zwischen Mediumführungsteil und Filtergehäuseteil gegeben ist. Um sicherzustellen, dass bei der Relativbewegung nicht versehentlich ein Leck im Strömungsweg im Übergang vom Mediumführungsteil zum Filtergehäuseteil entsteht, kann es zweckmäßig sein, insbesondere die Wandung des Mediumführungsteils verstärkt auszubilden, so dass eine Querbewegung quer zum Strömungsweg nicht größer ist als die Wandstärke, so dass in jeder Relativlage ein Kontakt zwischen der Stirnseite der Wandung am Mediumführungsteil und einer zugeordneten Wandung am Filtergehäuseteil gewährleistet ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist am Mediumführungsteil und/oder am Filtergehäuseteil mindestens ein Befestigungselement zur Befestigung der Filtereinrichtung an der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Das Befestigungselement ist verstellbar am Mediumführungsteil bzw. Filtergehäuseteil gehalten und kann somit gegenüber dem Mediumführungsteil bzw. dem Filtergehäuseteil eine Relativbewegung ausführen. Hierdurch kann die Relativbewegung zwischen dem Mediumführungsteil und dem Filtergehäuseteil zumindest teilweise wieder kompensiert werden, so dass die Befestigungselemente trotz einer Relativbewegung als Fixpunkte ausgeführt sind und beispielsweise an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden können.
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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 in perspektivischer Ansicht ein Filtergehäuseteil, welches Bestandteil eines Luftfilters für eine Brennkraftmaschine ist,
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2 in einer ersten Perspektive ein Luftführungsteil, welche mit dem Filtergehäuseteil gemäß 1 zu verbinden ist,
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3 das Luftführungsteil in einer weiteren Perspektive,
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4 Filtergehäuseteil und Luftführungsteil im verbundenen Zustand,
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5 einen Schnitt durch die Verbindung zwischen Filtergehäuseteil und Luftführungsteil,
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6 das Filtergehäuseteil und das Luftführungsteil im verbundenen Zustand aus einer weiteren Perspektive.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist eine als Luftfilter 1 ausgeführte Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuseteil 2 dargestellt, welches Teil eines Filtergehäuses zur Aufnahme eines Filterelementes ist. Das Filtergehäuseteil 2 weist eine Einströmöffnung 3 auf, über die die zu filtrierende Frischluft zur Rohseite des Filterelementes in das Innere des Filtergehäuses geleitet wird. An die Einströmöffnung 3 wird ein in den weiteren Figuren dargestelltes Medium- bzw. Luftführungsteil 4 angeschlossen. Sowohl das Filtergehäuse 2 als auch das Luftführungsteil 4 sind als Kunststoffbauteile ausgeführt und werden vorzugsweise im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt.
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Im montierten Zustand des Luftführungsteils 4 am Filtergehäuseteil 2 liegt ein oberer Auflageabschnitt 6 des Luftführungsteils 4 auf einem zugeordneten Auflageabschnitt 5 auf, der am Filtergehäuseteil 2 die obere Kante der Einströmöffnung 3 bildet. Am Luftführungsteil 4 begrenzt der oben liegende Auflageabschnitt 6 eine Strömungsöffnung 7 nach oben, wobei im montierten Zustand die Strömungsöffnung 7 an der Einströmöffnung 3 des Filtergehäuseteils 2 liegt.
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Am Auflageabschnitt 6 des Luftführungsteils 4 befindet sich ein nach vorne ragender Vorsprung 8, an dessen Vorderseite eine Klemmlasche 9 angeformt ist. Dem Vorsprung 8 entspricht am Filtergehäuseteil 2 eine Vertiefung 10, welche unmittelbar oberhalb des dortigen Auflageabschnittes 5 angeordnet ist und in der eine elastisch federnde Klemmzunge 11 angeordnet ist. Beim Montagevorgang wird das Luftführungsteil 4 mit dem Vorsprung 8 von oben in die Vertiefung 10 am Filtergehäuseteil 2 eingeführt, wobei die Klemmzunge 11 elastisch zurückfedern kann, bis die Klemmlasche 9 am Vorsprung 8 die Klemmzunge 11 untergreift; daraufhin kann die Klemmzunge 11 elastisch wieder zurückschnappen, so dass die Klemmlasche 9 unter der Klemmzunge 11 liegt und das Luftführungsteil 4 in Montagerichtung formschlüssig am Filtergehäuseteil 2 gesichert ist.
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Am Luftführungsteil 4 sind im Bereich beider Stirnseiten des Auflageabschnittes 6 Formschlusselemente 12 angeformt, die im montierten Zustand in zugeordnete, als Aufnahmen ausgeführte Formschlusselemente 13 am Filtergehäuseteil 2 einragen und sowohl quer bzw. lateral zur Strömungsrichtung durch das Luftführungsteil 4 als auch parallel zur Strömungsrichtung das Luftführungsteil 4 formschlüssig am Filtergehäuseteil 2 sichern. Auch die unteren Wandabschnitte 19, 20 am Filtergehäuseteil 2 bzw. am Luftführungsteil 4, die die Einströmöffnung 3 auf der den Auflageabschnitten 5, 6 gegenüberliegenden Seite begrenzen, greifen im montierten Zustand formschlüssig ineinander.
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Wie 5 zu entnehmen, sind die Dimensionen der Formschlusselemente 12 einerseits und der als Aufnahmen ausgebildeten Formschlusselemente 13 andererseits so aufeinander abgestimmt, dass im montierten Zustand die Formschlusselemente 12 mit einem seitlichen Spalt 14 in den Formschlusselementen 13 liegen. Dieser Spalt 14 ermöglicht eine Relativbewegung des Luftführungsteils 4 gemäß Pfeil 15 (4) quer zur Durchströmungsrichtung durch das Luftführungsteil 4. Die Auflageabschnitte 5 und 6 am Filtergehäuseteil 2 bzw. dem Luftführungsteil 4 sind gekrümmt ausgebildet, die Bewegung gemäß Doppelpfeil 15 des Luftführungsteils 4 gegenüber dem Filtergehäuseteil 2 ist eine Rotations- bzw. Schwenkbewegung; ggf. kommt auch eine lineare bzw. translatorische Bewegung in Betracht. Die Schwenkbewegung ist jedoch auf das Maß des Spaltes 14 zwischen den Formschlusselementen 12 und 13 beschränkt.
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Wie 3 zu entnehmen, ist an den Formschlusselementen 12, die stirnseitig am Auflageabschnitt am Luftführungsteil 4 angeformt sind, eine zumindest annähernd vertikal verlaufende Quetschrippe 16 angeordnet, die im montierten Zustand an der Wandung des als Aufnahme ausgeführten Formschlusselementes 13 am Filtergehäuseteil 2 anliegt und die Funktion eines Toleranzausgleiches übernimmt.
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Auch die Dimensionierung des Vorsprunges 8 am Luftführungsteil 4 in Querrichtung, also in Richtung des Pfeils 15, ist gegenüber der Vertiefung 10 am Filtergehäuseteil 2 so ausgeführt, dass eine Relativbewegung gemäß Pfeil 15 möglich ist. Die Relativbewegung des Luftführungsteils 4 gegenüber dem Filtergehäuseteil 2 ermöglicht eine Ausgleichsbewegung des Luftführungsteils 4 im Einbauraum des Luftfilters 1, also im Motorraum des Kraftfahrzeugs.
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Um sicherzustellen, dass bei einer Relativbewegung gemäß Pfeil 15 der Strömungsweg durch das Luftführungsteil 4 in das Filtergehäuseteil 2 hinein strömungsdicht nach außen abgeschlossen ist, ist die Wandung 17 am Luftführungsteil 4 (2) im Bereich der Strömungsöffnung 7 verbreitert ausgeführt, so dass auch bei einer Relativbewegung ein Kontakt zwischen der Stirnseite der Wandung 17 und der zugeordneten Kontaktfläche am Filtergehäuseteil 2 gewährleistet ist.
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Wie 6 zu entnehmen, sind am Luftführungsteil 4 mit Abstand zur Verbindung zum Filtergehäuseteil 2 Befestigungselemente 18 in Form von Gummipuffern angeordnet, über die das Luftführungsteil 4 im Motorraum befestigt werden kann. Die Befestigungselemente 18 sind verstellbar in Aufnahmen am Luftführungsteil 4 gehalten und können gegenüber dem Luftführungsteil 4 eine Verstellbewegung ausführen, so dass auch im befestigten Zustand der Befestigungselemente 18 das Luftführungsteil 4 die gewünschte Relativbewegung gemäß Pfeil 15 gegenüber dem Filtergehäuseteil 2 ausführen kann.
