DE102014009887A1

DE102014009887A1 - Filterelement, Filter mit einem Filterelement und Filtergehäuse eines Filters

Info

Publication number: DE102014009887A1
Application number: DE102014009887.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Hasenfratz; Fabian Wagner; André Rösgen; Christian Thalmann; Frank Pflüger
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2015-01-15
Also published as: US9759170B2; US20150013289A1

Abstract

Ein Filterelement (10) umfasst einen insbesondere offenen Filterbalg (16) aus einem Filtermedium (18), der eine Anströmseite (28) und eine Abströmseite (30) für das zu filtrierende Fluid aufweist. Das Filterelement (10) ist in dem Filtergehäuse (11) derart angeordnet, dass es den wenigstens einen Einlass (15) von dem wenigstens einen Auslass (17) trennt. Eine Elementachse (14) des Filterelements (10) und eine Gehäuseachse (25) des Filtergehäuses (11) können zum Einbau des Filterelements (10) parallel oder axial zu einer Einbaurichtung (12) in das Filtergehäuse (11) ausgerichtet werden. Das Filterelement (10) weist wenigstens einen äußeren Abstützabschnitt (38) auf, der den Filterbalg (16) an der Anströmseite (28) oder der Abströmseite (30) bezüglich der Elementachse (14) axial überragt und in eine bezüglich der Elementachse (14) axiale Projektion der Anströmseite (28) oder der Abströmseite (30) hinein ragt. Des Weiteren wird ein zugehöriges Filtergehäuse (11) bzw. ein zugehöriger Filter (13) beschrieben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere Flachfilterelement, zum Einbau in ein Filtergehäuse eines Filters für Fluid, insbesondere eines Luftfilters, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem, insbesondere offenen Filterbalg aus einem Filtermedium, der eine Anströmseite und eine Abströmseite für das zu filtrierende Fluid aufweist, und mit einer Elementachse, die zum Einbau des Filterelements in das Filtergehäuse parallel oder axial zu einer Einbaurichtung ausgerichtet werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung einen Filter für Fluid, insbesondere einen Luftfilter, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass und wenigstens einen Auslass für das Fluid aufweist, und mit wenigstens einem Filterelement, insbesondere einem Flachfilterelement, insbesondere einem erfindungsgemäßen Filterelement, mit einem, insbesondere offenen Filterbalg aus einem Filtermedium, der eine Anströmseite und eine Abströmseite für das zu filtrierende Fluid aufweist, wobei das Filterelement in dem Filtergehäuse derart angeordnet ist, dass es den wenigstens einen Einlass von dem wenigstens einen Auslass trennt, wobei eine Elementachse des Filterelements und eine Gehäuseachse des Filtergehäuses zum Einbau des Filterelements parallel oder axial zu einer Einbaurichtung in das Filtergehäuse ausgerichtet werden können.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Filtergehäuse eines Filters für Fluid, insbesondere eines erfindungsgemäßen Filters, insbesondere eines Luftfilters, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches wenigstens einen Einlass und wenigstens einen Auslass für Fluid aufweist, in dem wenigstens ein Filterelement, insbesondere ein erfindungsgemäßes Filterelement, insbesondere ein Flachfilterelement, derart angeordnet werden kann, dass es den wenigstens einen Einlass von dem wenigstens einen Auslass trennt, und welches eine Gehäuseachse aufweist, die zum Einbau des Filterelements parallel oder axial zu einer Einbaurichtung des Filterelements in das Filtergehäuse ausgerichtet werden kann.
Stand der Technik
Aus der WO 2012/175438 A1 ist eine Filtereinrichtung mit einem Plattenfilterelement zum Filtern von Frischluft einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs bekannt. Das Filterelement weist einen ebenen, flachen, plattenförmigen Filterkörper auf, der einen Rand besitzt, der umlaufend und seitlich sowie einen durchströmbaren Querschnitt des Filterkörpers einfassend angeordnet ist. Das Filterelement ist im Innenraum eines Filtergehäuses angeordnet. Die Filtereinrichtung ist vorzugsweise eine Luftfiltereinrichtung, und zwar insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement, einen Filter und ein Filtergehäuse der eingangs genannten Art zu gestalten, bei dem ein Halten und eine Positionierung des Filterelements im Filtergehäuse verbessert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Filterelement dadurch gelöst, dass das Filterelement wenigstens einen äußeren Abstützabschnitt aufweist, der den Filterbalg an der Anströmseite oder der Abströmseite bezüglich der Elementachse axial überragt und in eine bezüglich der Elementachse axiale Projektion der Anströmseite oder der Abströmseite hinein ragt. Es ergibt sich eine sichere und quer zur Elementachse bauraumsparende Abstützung.
Im Falle einer bevorzugten Ausführungsform weist das Filterelement zusätzlich zu dem äußeren Abstützabschnitt wenigstens einen weiteren äußeren Abstützabschnitt sowie einen zentralen Abstützabschnitt auf derart, dass das Filterelement wenigstens eine Dreieckabstützung mit drei Abstützabschnitten aufweist, die jeweils wenigstens abschnittsweise an den Ecken eines jeweiligen gedachten Dreiecks angeordnet sind, das sich an oder neben einer bezüglich der Elementachse umfangsmäßigen Seite des Filterbalges befindet, wobei die beiden äußeren Abstützabschnitte im Bereich einer von zwei bezüglich der Elementachse axial gegenüberliegenden Durchströmseiten des Filterbalges angeordnet sind und der zentrale Abstützabschnitt bezüglich der Elementachse axial rückversetzt gegenüber wenigstens einem Abschnitt der anderen Durchströmseite angeordnet ist.
Wird der einfacheren Beschreibung wegen in das Filterelement ein gedachtes X-Y-Z-Koordinatensystem gelegt, dessen z-Achse axial zur Elementachse ist, so kann das Filterelement mit der wenigstens einen Dreieckabstützung axial zu der z-Achse an entsprechenden gehäuseseitigen Gegenabstützabschnitten in dem Filtergehäuse abgestützt und gehalten werden.
Die äußeren Abstützabschnitte und der zentrale Abstützabschnitt sind bezüglich der Elementachse axial beabstandet. Die wenigstens eine Dreieckabstützung hat eine Ausdehnung axial zur Elementachse. So kann mit der wenigstens eine Dreieckabstützung ein Verkippen des Filterelements quer zur z-Achse, also in einer X-Z-Ebene und/oder einer Y-Z-Ebene, vermieden werden. Auf diese Weise können auch verhältnismäßig große, insbesondere voluminöse und/oder schwere und/oder in wenigstens einer Richtung, insbesondere in Richtung der Elementachse, ausgedehnte Filterelemente stabil und zuverlässig im Filtergehäuse abgestützt und positioniert werden. Insbesondere können so auch Filterelemente mit gefalteten Filtermedien, die tiefe Falten und/oder variable Faltenhöhen aufweisen, zuverlässig in dem Filtergehäuse positioniert und gehalten werden.
Eine der Durchströmseiten ist die Anströmseite des Filterbalges, die gegenüberliegende Durchströmseite ist die Abströmseite. Je nach Durchströmungsrichtung des Fluids durch den Filterbalg befinden sich die äußeren Abstützabschnitte im Bereich der Anströmseite oder der Abströmseite.
Die entsprechenden gehäuseseitigen Gegenstützabschnitte können durch entsprechende Stege, Rippen oder Absätze in entsprechenden Gehäuseteilen, insbesondere einem Gehäusedeckel und/oder einem Gehäusetopf, des Filtergehäuses realisiert sein. Auf diese Weise kann eine Positionierung des Filterelements im Filtergehäuse vereinfacht und verbessert werden. Etwaige Stege oder Rippen können vorteilhafterweise parallel oder axial zu einer Gehäuseachse des Filtergehäuses ausgerichtet sein.
Vorteilhafterweise kann elementseitig ein bezüglich der Elementachse axialer Abstand zwischen einem der Abstützabschnitte, insbesondere dem zentralen Abstützabschnitt, und einer Durchströmseite, insbesondere der Abströmseite, des Filterelements, die wenigstens einem Durchlasses, insbesondere einem Auslass, des Filtergehäuses zugewandt ist, kleiner sein als gehäuseseitig ein bezüglich der Gehäuseachse axialer Abstand zwischen dem entsprechenden Gegenstützabschnitt, insbesondere dem zentralen Gegenstützabschnitt, und dem wenigstens einen Durchlass. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das Filterelement den wenigstens einen Durchlass verdeckt und so eine Fluidströmung stört.
Vorteilhafterweise kann das Filtergehäuse wenigstens zweiteilig sein. Ein gehäuseseitiger zentraler Gegenstützabschnitt kann vorteilhafterweise in einem ersten der Gehäuseteile, insbesondere dem Gehäusetopf, angeordnet sein. Gehäuseseitige äußere Gegenstützabschnitte können vorteilhafterweise in einem zweiten der Gehäuseteile, insbesondere dem Gehäusedeckel, angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann sich wenigstens einer der Abstützabschnitte, insbesondere wenigstens einer der äußeren Abstützabschnitte, in der Nähe einer bezüglich der Einbaurichtung hinteren Seite des Filterelements befinden. Vorteilhafterweise kann die hintere Seite des Filterelements die Anströmseite sein.
Die Stützfunktion und Haltefunktion der wenigstens einen Dreieckabstützung kann vorteilhafterweise von einer etwaigen Dichtfunktion getrennt werden. Die Dichtfunktion kann von einem weiteren Bauteil, insbesondere einer Dichtung, übernommen werden. So können Stützfunktion und Dichtfunktion jeweils getrennt voneinander optimiert werden. Mit der wenigstens einen Dreieckabstützung kann die etwaige Dichtung mechanisch entlastet werden. So können etwaige Belastungen der Dichtung, insbesondere infolge von Vibrationen beim Betrieb des Filters, verringert werden. Außerdem kann die etwaige Dichtung so in Form, Größe und/oder Positionierung freier gestaltet sein. Auch die Art der Befestigung der Dichtung an dem Filterbalg kann freier gestaltet werden. So kann die Dichtung insbesondere mit dem Filterbalg direkt oder indirekt, insbesondere mittels eines Trägerkörpers, verbunden, insbesondere geklebt sein.
Vorteilhafterweise kann sich die wenigstens eine Dreieckabstützung lediglich über einen Teil der Höhe, insbesondere maximal die halbe Höhe, des Filterelements, insbesondere des Filterbalges und/oder gegebenenfalls eines entsprechenden Endkörpers, axial zur Elementachse erstrecken. Auf diese Weise können etwaige Einbautoleranzen beim Einbau des Filterelements einfacher kompensiert werden. So kann die Montage vereinfacht werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens einer der Abstützabschnitte und/oder wenigstens einer der gehäuseseitigen Gegenstützabschnitte aus Kunststoff sein oder Kunststoff aufweisen. Kunststoff kann einfach bearbeitet und verarbeitet werden. Aus Kunststoff können einfach auch komplexe Formen realisiert werden. Aus Kunststoff können auch flexible, insbesondere elastische, Bauteile realisiert werden.
Wenigstens einer der Abstützabschnitte kann vorteilhafterweise materialschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, insbesondere mittels Kleben, Schweißen und/oder Anspritzen, Angießen, Anformen, Stecken, Verrasten, Einknöpfen und/oder Klemmen oder dergleichen, mittelbar, insbesondere mittels eines Endkörpers, oder unmittelbar mit dem Filterbalg verbunden sein.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement zur Filtrierung von Luft geeignet sein. Es kann auch zur Filtrierung von andersartigen Fluiden, insbesondere Gasen oder Flüssigkeiten, vorgesehen sein. So kann ein entsprechendes Filterelement insbesondere auch zur Filtrierung von Kraftstoff, Öl, Wasser oder Harnstofflösung verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement in einem Luftfilter eines Nutzkraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, eines Busses, eines Baustellenfahrzeugs oder einer Landmaschine, angeordnet sein. Derartige Filterelemente können im Vergleich zu Filterelementen aus Personenkraftwagen größer dimensioniert sein. Das Filterelement kann aber auch bei Personenkraftwagen eingesetzt werden.
Die Erfindung kann auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere bei Industriemotoren, eingesetzt werden. Eine Verwendung der Erfindung außerhalb von Brennkraftmaschinen, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, ist auch möglich.
Bei einem offenen Filterbalg ist das Filtermedium nicht zu einem Hohlkörper geschlossen. Im Unterschied dazu ist bei einem Hohlfilterelement, insbesondere einem so genannten Rundfilterelement, das Filtermedium umfangsmäßig geschlossen und umgibt einen Innenraum.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement ein Flachfilterelement sein. Das Filterelement kann eben oder gebogen sein. Dabei kann die Anströmseite und/oder die Abströmseite des Filterbalges eben, gebogen oder abgestuft sein. Das Filterelement kann auch kastenförmig sein.
Der Filterbalg kann etwa die Form eines Polyeders aufweisen. Vorteilhafterweise kann der Filterbalg würfelförmig, quaderförmig, pyramidal, prismatisch, keilartig oder dergleichen sein. Dabei ist es nicht erforderlich, dass alle Seiten, insbesondere Umfangsseiten, des Filterbalges eben sind. Die Seiten des Filterbalges können auch zum Teil gebogen oder gestuft sein. Gegenüberliegende Seiten können parallel verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können sie auch schräg oder in anderer Weise nicht parallel zueinander verlaufen.
Vorteilhafterweise kann die Gehäuseachse des Filtergehäuses parallel oder axial zu der Elementachse und/oder der Einbaurichtung des Filterelements sein. Eine Ausbaurichtung ist in der Regel der Einbaurichtung entgegengesetzt. Bei der Elementachse des Filterelements kann es sich vorteilhafterweise um eine Mittelachse und/oder Symmetrieachse handeln. Vorteilhafterweise kann die Elementachse die Durchströmseiten, insbesondere die Anströmseite und die Abströmseite, des Filterelements kreuzen. Die Elementachse und/oder die Einbaurichtung kann vorteilhafterweise im Falle einer ebenen Durchströmseite, insbesondere einer ebenen Anströmseite und/oder einer ebenen Abströmseite, senkrecht zu dieser/diesen verlaufen. Eine Hauptströmungsrichtung des zu filtrierenden Fluids durch den Filterbalg kann vorteilhafterweise parallel oder axial zur Elementachse und/oder zur Einbaurichtung verlaufen.
Bei dem Filtermedium kann es sich um ein Filterpapier, ein Filtervlies, ein Meltblown, ein Gewebe oder ein andersartiges zur Filtrierung von Fluid, insbesondere Luft, geeignetes Filtermedium handeln. Vorteilhafterweise kann das Filtermedium faltbar sein.
Der Filterbalg kann alternativ auch einen fluiddurchlässigem, insbesondere luftdurchlässigen, Filterschaum aufweisen. Der Filterbalg kann als massiver Block eines derartigen Filterschaums realisiert sein.
Erfindungsgemäß überragt zumindest der äußere Abstützabschnitte den Filterbalg an der Anströmseite oder der Abströmseite bezüglich der Elementachse axial und ragt in eine bezüglich der Elementachse axiale Projektion der Anströmseite oder der Abströmseite hinein. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der wenigstens eine Abstützabschnitt quer zur Elementachse, also in Richtung der x-Achse und/oder der y-Achse, über den Filterbalg hinausragt. Es kann so erreicht werden, dass die seitliche Ausdehnung des Filterelements durch den wenigstens einen Abstützabschnitt nicht weiter vergrößert wird.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine äußere Abstützabschnitt hierzu nach radial innen gebogen sein.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine äußere Abstützabschnitte eine Art Lasche oder Arm sein oder aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens einer der Abstützabschnitte wenigstens einen elastischen Abschnitt aufweisen oder elastisch sein bzw. federnd sein.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Abstützabschnitt mit einem entsprechenden Gegenstützabschnitt des Filtergehäuses elastisch zusammenwirken. So kann eine Lagetoleranz des Filterelements im Filtergehäuse kompensiert werden. Außerdem kann so einfach eine Schwingungsdämpfung realisiert werden. In einer Endposition des Filterelements kann der wenigstens eine Abstützabschnitt unter einer mechanischen Spannung elastisch am Filtergehäuse, insbesondere dem entsprechenden Gegenstützabschnitt, anliegen.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Abstützabschnitt wenigstens mit einer Richtungskomponente axial zur Elementachse elastisch bewegbar und/oder formbar bzw. federnd sein. Auf diese Weise kann in axialer Richtung ein Ausgleich einer Lagetoleranz erfolgen.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Abstützabschnitt, insbesondere wenigstens einer der äußeren Abstützabschnitte, als Federelement, insbesondere Federarm, ausgestaltet sein. Das Federelement kann vorteilhafterweise entsprechend gebogen sein.
Vorteilhafterweise kann sich der elastische Abstützabschnitt in einem in Einbaurichtung betrachtet hinteren Bereich des Filterbalges befinden. Vorteilhafterweise kann sich der elastische Abstützabschnitt auf einer im Einbauzustand des Filterelements dem Gehäusedeckel zugewandten Seite befinden.
Der wenigstens eine elastische Abstützabschnitt kann vorteilhafterweise elastisches Material, insbesondere elastischen Kunststoff, insbesondere Elastomer, vorzugsweise Polyurethan, aufweisen oder aus solchem bestehen. Mit Kunststoff können einfach insbesondere elastisch federnde Eigenschaften und/oder Gestalten realisiert werden. Mit Elastomer, insbesondere Polyurethan, können elastische Eigenschaften realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Abstützabschnitt, insbesondere der zentrale Abstützabschnitt, ein elastisch komprimierbares Element aufweisen. Das elastisch komprimierbare Element kann vorteilhafterweise aus Elastomer sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können entsprechende äußere Abstützflächen der äußeren Abstützabschnitte wenigstens teilweise bezüglich der Elementachse axial entgegengesetzt gerichtet sein zu einer Abstützfläche eines weiteren, insbesondere des zentralen Abstützabschnitts. Auf diese Weise kann das Filterelement, insbesondere die Dreieckabstützung, im Filtergehäuse bezüglich der Elementachse axial zwischen entsprechenden gehäuseseitigen Gegenstützabschnitten gehalten werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das gedachte Dreieck der wenigstens einen Dreieckabstützung gleichschenklig sein, wobei sich die beiden äußeren Abstützabschnitte an den Ecken mit der Grundseite des gleichschenkligen Dreiecks befinden können. Auf diese Weise kann eine symmetrische Abstützung realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann eine Seitenhalbierende der Grundseite des gleichschenkligen Dreiecks parallel zur Elementachse verlaufen. Die Seitenhalbierende der Grundseite des gleichschenkligen Dreiecks kann vorteilhafterweise bezüglich der Elementachse umfangsmäßig betrachtet mittig auf der umfangsmäßigen Seite des Filterbalges angeordnet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Filterelement wenigstens zwei Dreieckabstützungen aufweisen. Auf diese Weise kann das Filterelement an unterschiedlichen Stellen gestützt und/oder positioniert werden. So kann das Filterelement gleichmäßiger in dem Filtergehäuse gestützt und/oder positioniert werden. Das Risiko, das Filterelement zu verkanten, kann so verringert werden. So können auch verhältnismäßig schwere und/oder große Filterelemente einfach und präzise in dem Filtergehäuse platziert und gehalten werden.
Vorteilhafterweise können die zwei Dreieckabstützungen auf bezüglich der Elementachse radial gegenüberliegenden Seiten, insbesondere Umfangsseiten, insbesondere Stirnkantenseiten, des Filterbalges angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Filterelement noch besser gestützt und/oder positioniert werden.
Vorteilhafterweise können wenigstens zwei Dreieckabstützungen bezüglich der Elementachse, insbesondere bezüglich einer Symmetrieachse des Filterelements, gegebenenfalls mit wenigstens einem Endkörper, im Sinne einer Achsensymmetrie symmetrisch sein. Auf diese Weise kann das Filterelement zumindest in zwei unterschiedlichen Positionen in das Filtergehäuse eingebaut werden. So kann insbesondere eine so genannte Blindmontage, bei der die Orientierung des Filterelements im Filtergehäuse bei der Montage nicht ohne weiteres erkannt werden kann, vereinfacht werden.
Alternativ können die wenigstens zwei Dreieckabstützungen bezüglich der Achsensymmetrie asymmetrisch sein. Auf diese Weise können die möglichen Einbaupositionen des Filterelements in das Filtergehäuse eingeschränkt werden. Vorteilhafterweise kann das Filterelement nur in einer eindeutigen Lage in das Filtergehäuse eingebaut werden.
Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Dreieckabstützungen unterschiedliche Formen, Ausdehnungen und/oder Verläufe aufweisen, um die Asymmetrie zu realisieren. Alternativ oder zusätzlich können die wenigstens zwei Dreieckabstützungen vorteilhafterweise bezüglich der Elementachse asymmetrisch angeordnet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Filtermedium gefaltet sein. Durch das Falten des Filtermediums kann das Verhältnis zwischen der aktiven Filterfläche und dem Bauvolumen des Filterbalges verbessert werden.
Das Filtermedium kann zickzackförmig zu dem Filterbalg gefaltet sein. Bei Filterelementen, insbesondere Flachfilterelementen, mit einem offenen Filterbalg sind die Filtermedien nicht geschlossen, das heißt, Stirnfalten sind ebenso wie Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Im Unterschied dazu sind bei Hohlfilterelementen, insbesondere Rundfilterelementen, die Filtermedien zu einem geschlossenen Filterbalg geformt, das heißt ihre Stirnfalten sind miteinander verbunden. Die Stirnfalten sind die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten, insbesondere Längsseiten, des Filterbalgs. Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalgs begrenzen. Die Stirnkanten des Filterbalgs sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalgs verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Bei einem zickzackförmig gefalteten, quaderförmigen Filterbalg sind die Stirnränder und die Faltkanten gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. Die Stirnkanten spannen jeweils eine Stirnkantenseite des Filterbalges auf. Bei dem gefalteten Filtermedium wird die Anströmseite des Filterbalges durch die anströmseitigen Faltkanten aufgespannt. Die Abströmseite wird durch die abströmseitigen Faltkanten des Filterbalges aufgespannt.
Vorteilhafterweise kann der Filterbalg tiefe Falten aufweisen. Bei einem etwa quaderförmigen Filterbalg spricht man insbesondere dann von tiefen Falten, wenn eine Faltenhöhe etwa wenigstens so groß ist wie die Ausdehnung in Richtung der Faltkanten und/oder in Richtung quer zu den Faltkanten.
Vorteilhafterweise kann sich das Dreieck der wenigstens einen Dreieckabstützung etwa parallel zu einer Faltenhöhe der Falten des Filtermediums erstrecken. Vorteilhafterweise kann sich das Dreieck der wenigstens einen Dreieckabstützung etwa senkrecht zu den Faltkanten erstrecken. Vorteilhafterweise können die Faltkanten des Filtermediums zumindest auf einer Durchströmseite des Filterbalges, insbesondere an der Anströmseite, senkrecht zur Elementachse verlaufen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine bezüglich der Elementachse axiale Höhe, insbesondere Faltenhöhe, des Filterbalges variieren.
Vorteilhafterweise können auch innerhalb des Filterbalges variierende Faltenverläufe vorgesehen sein. Die Faltenhöhen und/oder Faltenverläufe können dabei innerhalb wenigstens einer der Falten variieren. Die Faltenhöhen und/oder Faltenverläufe können alternativ oder zusätzlich auch zwischen den Falten, insbesondere benachbarten Falten, variieren. Auf diese Weise kann ein gebogener Verlauf der Durchströmseite, insbesondere der Anströmseite und/oder der Abströmseite, realisiert werden. Insbesondere können die Faltenhöhen im Zentrum des Filterbalges kleiner oder größer sein als im Bereich der Längsseiten, insbesondere der Stirnfalten. Alternativ kann der Filterbalg durch entsprechende Variation der Faltenhöhen auch abgestuft sein. So kann der Filterbalg im Bereich der Stirnseiten, insbesondere der Stirnfalten, unterschiedlich hoch sein.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement auf einer Durchströmseite, insbesondere der Abströmseite, eben, gebogen, insbesondere kreiszylindrisch oder oval zylindrisch oder dergleichen gebogen, und/oder abgestuft sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens einer der Abstützabschnitte an einem Endkörper, insbesondere einer Endscheibe, des Filterelements angeordnet sein.
Mit dem wenigstens einen Endkörper kann der Filterbalg und das gesamte Filterelement stabilisiert werden. Ferner kann der Filterbalg mit dem wenigstens einen Endkörper an der entsprechenden Seite insbesondere dicht verschlossen werden. Außerdem kann der wenigstens eine Endkörper als Verbindungselement und/oder Halteelement dienen, mit dem das Filterelement im Filtergehäuse stabiler geführt, positioniert und/oder gehalten werden kann.
Vorteilhafterweise können an mehreren Umfangsseiten des Filterbalgs entsprechende Endkörper angeordnet sein. So kann die Stabilität des Filterelements weiter verbessert werden. Der wenigstens eine Endkörper kann sich auch über mehrere Umfangsseiten, insbesondere den gesamten Umfang, des Filterbalges erstrecken.
Vorteilhafterweise können Endkörper an unterschiedlichen Umfangsseiten des Filterbalges mittels eines Rahmenabschnitts miteinander verbunden sein. Der Rahmenabschnitt kann sich vorteilhafterweise bezüglich der Elementachse umfangsmäßig erstrecken. Der Rahmenabschnitt kann vorteilhafterweise einstückig mit wenigstens einem der Endkörper verbunden sein.
Vorteilhafterweise kann an gegenüberliegenden Umfangsseiten des Filterbalgs jeweils ein Endkörper angeordnet sein. Die Endkörper können sich vorteilhafterweise auf bezüglich der Einbaurichtung des Filterelements und/oder der Elementachse gegenüberliegenden Seiten des Filterbalgs befinden.
Bei einem gefalteten Filtermedium kann sich der wenigstens eine Endkörper an einer Stirnkantenseite des Filterbalgs befinden. Der wenigstens eine Endkörper kann dicht mit der Stirnkantenseite verbunden sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Endkörper die Stirnkantenseite des Filterbalgs dicht abschließen.
Vorteilhafterweise können beide Stirnkantenseiten des Filterbalgs jeweils mit einem Endkörper verschlossen sein.
Der wenigstens eine Endkörper kann vorteilhafterweise eine Endscheibe sein. Eine Endscheibe ist in einer Ausdehnungsrichtung im Verhältnis zu den anderen Ausdehnungsrichtungen flach. Auf diese Weise kann der Bauraumbedarf des Endkörpers und damit auch des Filterelements insgesamt verringert werden.
Der wenigstens eine Endkörper kann mit einer Rippenstruktur versehen sein, mit der die Stabilität des Endkörpers vergrößert werden kann.
Der wenigstens eine Endkörper kann vorteilhafterweise aus Kunststoff sein oder Kunststoff aufweisen.
Der wenigstens eine Endkörper insbesondere aus Kunststoff kann eine insbesondere mechanisch dämpfende Wirkung aufweisen. Ferner kann Kunststoff einfach geformt, insbesondere gegossen oder gespritzt, werden. Mit einem Endkörper aus oder mit Kunststoff kann die Abstützung weiter verbessert werden.
Der wenigstens eine Endkörper, insbesondere der Endkörper aus Kunststoff, kann vorteilhafterweise materialschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig, insbesondere mittels Schweißen, Kleben, Formen, Gießen, Spritzen, einer Steckverbindung, einer Rastverbindung, einer Pressverbindung und/oder Klemmverbindung oder in anderer Weise, mit dem Filterbalg verbunden sein.
Vorteilhafterweise kann wenigstens einer der Abstützabschnitte mit dem wenigstens einen Endkörper verbunden sein.
Auf diese Weise kann der wenigstens eine Abstützabschnitt einfach gemeinsam mit dem entsprechenden Endkörper hergestellt, insbesondere vorgefertigt, werden. Der wenigstens eine Endkörper mit dem wenigstens einen Abstützabschnitt kann einfach mit dem Filtermedium, insbesondere dem Filterbalg, verbunden werden. Dies kann vorteilhafterweise in einem Arbeitsschritt geschehen.
Vorteilhafterweise können der wenigstens eine Abstützabschnitt und der wenigstens eine Endkörper einstückig miteinander verbunden sein. Mit einer einstückigen Verbindung kann die Stabilität erhöht werden. Auf zusätzliche Befestigungselemente und/oder zusätzliche Montageschritte zum Verbinden des wenigstens einen Abstützabschnitts mit dem wenigstens einen Endkörper kann verzichtet werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Endkörper mit dem wenigstens einen Abstützabschnitt einfach aus Kunststoff insbesondere gespritzt oder gegossen werden.
Statt einstückig kann der wenigstens eine Abstützabschnitt auch als separates Bauteil oder an einem separaten Bauteil direkt oder indirekt mit dem Endkörper verbunden sein. Das separate Bauteil kann vorteilhafterweise mit dem wenigstens einen Endkörper verbunden sein. Alternativ kann das separate Bauteil direkt mit dem Filterbalg verbunden sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Endkörper eine etwa V-förmige Aussparung aufweisen, deren Spitze zu der Durchströmseite, insbesondere der Anströmseite, des Filterbalges zeigt, in deren Bereich die äußeren Abstützabschnitte angeordnet sind, die auf dem dieser Durchströmseite axial bezüglich der Elementachse gegenüberliegenden, insbesondere anströmseitigen, Rand des Endkörpers offen ist und an deren Spitze der zentrale Abstützabschnitt angeordnet ist.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine der Seitenbereiche der Aussparung, die durch einen der Schenkel definiert ist, wenigstens eine Führungsfläche aufweisen. An der wenigstens einen Führungsfläche kann beim Einbau des Filterelements der zentrale Gegenstützabschnitt des Filtergehäuses geführt werden. Vorteilhafterweise können beide Seitenbereiche der Aussparung als Führungsflächen ausgestaltet sein. So kann die Aussparung als eine Art Trichter wirken, in dem der zentrale Gegenstützabschnitt einfach zu dem zentralen Abstützabschnitt des Filterelements geführt werden kann.
Bei einer bevorzugten Variante sind die V-förmige Aussparungen an den Endkörpern unterschiedlich tief, so dass die jeweiligen zentralen Abstützabschnitte an der jeweiligen Spitze der Aussparungen in axialer Richtung unterschiedlich angeordnet sind. Gehäuseseitige Abstützstege enden entsprechend in axialer Richtung unterschiedlich, so dass das Filterelement nur in einer eindeutigen Lage in das Filtergehäuse eingebaut werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine bezüglich der Elementachse umfangsmäßig verlaufende Dichtung an dem Filterelement angeordnet sein.
Die Dichtung kann vorteilhafterweise den Filterbalg an wenigstens einer bezüglich der Elementachse radial äußeren Umfangsseite überragen.
Vorteilhafterweise kann die Dichtung umfangsmäßig geschlossen sein.
Das Filtergehäuse kann vorteilhafterweise wenigstens einen Dichtabschnitt, insbesondere eine Dichtungsnut, zur Aufnahme der Dichtung aufweisen. Der gehäuseseitige Dichtabschnitt kann vorteilhafterweise in Verbindung mit entsprechenden Verbindungsflanschen des Gehäusetopfs und/oder des Gehäusedeckels realisiert sein.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Dichtung in der Nähe einer der Durchströmseiten, insbesondere der Anströmseite, des Filterbalges angeordnet sein. Die Dichtung einfach zwischen den Verbindungsflanschen des Gehäusetopfs und des Gehäusedeckels platziert werden und dort abdichten.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Dichtung bezüglich der Elementachse axial dichtend wirken. Das bedeutet, dass die Dichtung wenigstens eine axiale Dichtungsfläche aufweist, die zumindest mit einer Richtungskomponente parallel zur Elementachse gerichtet ist. Die axiale Dichtungsfläche kann vorteilhafterweise mit einer entsprechenden axialen Dichtfläche des Filtergehäuses zusammenwirken, die zumindest mit einer Richtungskomponente parallel zur Gehäuseachse gerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Dichtung auch radial dichtend wirken.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Dichtung bezüglich der Elementachse axial zwischen den äußeren Abstützabschnitten und dem zentralen Abstützabschnitt angeordnet sein. Auf diese Weise können die äußeren Abstützabschnitte und der zentraler Abstützabschnitt auf unterschiedlichen Seiten der wenigstens einen Dichtung angeordnet sein.
Vorteilhafterweise können die äußeren Abstützabschnitte auf der Rohseite des Filterelements und der zentrale Abstützabschnitt auf der Reinseite angeordnet sein oder umgekehrt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Dichtung wenigstens eine Ausbuchtung aufweisen. Die Ausbuchtung kann dabei hervorstehend oder zurückgesetzt sein.
Die wenigstens Ausbuchtung kann sich vorteilhafterweise auf der umfangsmäßigen Seite des Filterbalges befinden, auf der auch die wenigstens eine Dreieckabstützung angeordnet ist. Die wenigstens eine Ausbuchtung kann sich bezüglich der Elementachse von radial innen nach radial außen oder umgekehrt erheben. Zusätzlich oder alternativ kann sich die wenigstens eine Ausbuchtung bezüglich der Elementachse axial erheben.
Ein Verlauf des wenigstens einen Dichtabschnitts des Führungsgehäuses kann dem Verlauf der Dichtung entsprechen. Insbesondere kann der wenigstens eine Dichtabschnitt wenigstens eine Aussparung, Ausbuchtung und/oder Erhebung aufweisen zur Aufnahme der wenigstens einen Ausbuchtung der Dichtung.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit dem Filter mit einem erfindungsgemäßen Filterelement und mit einem Filtergehäuse, welches Gegenstützabschnitte jeweils zum Abstützen eines der Abstützabschnitte aufweist.
Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Filterelement und dessen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für den erfindungsgemäßen Filter entsprechend und umgekehrt.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Filtergehäuse gelöst, welches Gegenstützabschnitte jeweils zum Abstützen jeweils eines Abstützabschnitts des Filterelements aufweist.
Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Filterelement und dem erfindungsgemäßen Filter und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für das erfindungsgemäße Filtergehäuse entsprechend und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch in unterschiedlichen Darstellungen und Detailansichten
1 eine Explosionsdarstellung eines Luftfilters mit einem Luftfilterelement, welches an seinen Stirnkantenseiten jeweils eine Dreieckabstützung aufweist zum Abstützen des Luftfilterelements in einem Luftfiltergehäuse, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine isometrische Darstellung des zusammengebauten Luftfilters aus der 1;
3 eine Draufsicht auf den Luftfilter aus der 2;
4 einen ersten querseitigen Längsschnitt des Luftfilters entlang einer Schnittlinie IV-IV aus der 3;
5 einen zweiten querseitigen Längsschnitt des Luftfilters entlang einer Schnittlinie V-V aus der 3;
6 einen längsseitigen Längsschnitt des Luftfilters entlang einer Schnittlinie VI-VI aus der 3;
7 eine Explosionsdarstellung eines Luftfilters mit einem Luftfilterelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
8 eine querseitige Ansicht des Luftfilterelements aus der 7;
9 eine längsseitige Ansicht des Luftfilterelements aus der 7;
10 eine Draufsicht auf das Luftfilterelement aus der 7;
11 eine Explosionsdarstellung eines Luftfilters mit einem Luftfilterelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
12 einen längsseitigen Längsschnitt des zusammengebauten Luftfilters aus der 11;
13 eine isometrische Darstellung eines Luftfilterelements eines Luftfilters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
14 eine Unteransicht des Luftfilterelements aus der 13;
15 eine querseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 13;
16 eine isometrische Darstellung eines Luftfilterelements eines Luftfilters gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
17 eine längsseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 16;
18 eine querseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 16;
19 eine Unteransicht des Luftfilterelements aus der 16;
20 eine isometrische Darstellung eines Luftfilterelements eines Luftfilters gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
21 eine Unteransicht des Luftfilterelements aus der 20;
22 eine querseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 20;
23 eine isometrische Darstellung eines Luftfilterelements eines Luftfilters gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
24 eine längsseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 23;
25 eine querseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 23;
26 eine isometrische Darstellung eines Luftfilterelements eines Luftfilters gemäß einem achten Ausführungsbeispiel;
27 eine längsseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 26;
28 eine querseitige Seitenansicht des Luftfilterelements aus der 26.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den 1 bis 6 ist ein Luftfilter 13 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Darstellungen gezeigt. Der Luftfilter 13 umfasst ein Filterelement 10, das in einem offenbaren Filtergehäuse 11 austauschbar so angeordnet ist, dass es einen Lufteinlass 15 des Filtergehäuses 11 von einem Luftauslass 17 trennt. Das Filtergehäuse 11 ist aus einem Gehäusetopf 19 und einem Gehäusedeckel 21 zusammengesetzt. Der Gehäusetopf 19 weist den Luftauslass 17 auf. Der Gehäusedeckel 21 umfasst den Lufteinlass 15. Der Luftfilter 13 dient zur Filtrierung von Verbrennungsluft, welche zum Betrieb der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Eine Einbaurichtung 12 des Filterelements 10 in den Gehäusetopf 19 verläuft bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu einer Elementachse 14. Eine Gehäuseachse 25 des Filtergehäuses 11 verläuft bei zusammengebautem Luftfilter 13 koaxial zur Elementachse 14. Die Elementachse 14 verläuft beispielhaft parallel zu einer z-Achse eines X-Y-Z-Koordinatensystems, welches zur Vereinfachung der Beschreibung in der 1 gezeigt ist. Das Filterelement 10 kann durch eine Einbauöffnung 23 in den Gehäusetopf 19 eingesteckt werden.
Das Filterelement 10 ist als Flachfilterelement ausgelegt. Das Filterelement 10 umfasst einen außen etwa quaderförmigen Filterbalg 16 aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 18. Bei dem Filtermedium 18 kann es sich um Filterpapier, Filtervlies oder ein anderes faltbares, zur Filtrierung von Luft geeignetes Filtermedium handeln. Der Filterbalg 16 kann auch aus einem ungefalteten Filtermedium, beispielsweise einem Filterschaum, sein. Das Filtermedium 18 ist entlang von Faltkanten 20 gefaltet. Die Faltkanten 20 verlaufen parallel zueinander und senkrecht zur Elementachse 14. Die Faltkanten 20 verlaufen beispielhaft parallel zu einer x-Achse des X-Y-Z-Koordinatensystems.
In 1 ist beispielhaft oben eine der anströmseitigen Faltkanten 20 gezeigt. Faltenhöhen 22 des gefalteten Filtermediums 18 erstrecken sich parallel zur Elementachse 14, also in Richtung der z-Achse. Eine bezüglich der Elementachse 14 maximale axiale Höhe des Filterbalgs 16 in Richtung der z-Achse ist größer als die Breite des Filterbalgs 16 in Richtung der y-Achse. Die Falten können daher als tief bezeichnet werden.
Die Faltenhöhen 22 der innen gelegenen Falten variieren von Falte zu Falte in Richtung der y-Achse, also senkrecht zu den Faltkanten 20 und senkrecht zur Elementachse 18. Die Faltenhöhen 22 der Falten im Zentrum des Filterbalges 16 sind kleiner als die Faltenhöhen 22 der äußeren Falten an den Längsseiten 24 des Filterbalges 16. Die Längsseiten 24 werden durch die Stirnfalten des Filterbalges 16 gebildet. Der Verlauf einer Kurve in der Y-Z-Ebene durch die abströmseitigen Faltkanten 20, in 1 unten, der innen gelegenen Falten ist etwa V-förmig.
Stirnkantenseiten 26 des Filterbalges 16 werden durch, in den Figuren verdeckte, Stirnkanten des Filtermediums 18 aufgespannt. Die Stirnkanten des Filtermediums 18 haben einen etwa zickzackförmigen Verlauf. Die Stirnkantenseiten 26 befinden sich auf bezüglich der Elementachse 14 radial gegenüberliegenden Seiten. Die Stirnkantenseiten 26 verlaufen parallel zueinander und senkrecht zu einer Anströmseite 28 und einer Abströmseite 30. Die Anströmseite 28 und die Abströmseite 30 werden jeweils durch die die anströmseitigen beziehungsweise die abströmseitigen Faltkanten 20 aufgespannt. Die Stirnkantenseiten 26 verbinden die zwei gegenüberliegenden, zu der X-Z-Ebene parallelen Längsseiten 24 des Filterbalges 16 und bilden mit diesen den Umfang des Filterbalges 16.
Die Anströmseite 28, in der 1 oben, befindet sich bei eingebautem Filterelement 10 auf der dem Gehäusedeckel 21 zugewandten Seite.
Die Abströmseite 30, in der 1 unten, befindet sich auf der einem Topfboden des Gehäusetopfs 19 zugewandten Seite.
Beim Betrieb des Filterelements 10 wird der Filterbalg 16 gemäß vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Anströmseite 28 zur Abströmseite 30 mit Luft durchströmt. Eine Hauptströmungsrichtung der Luft durch den Filterbalg 16 verläuft bei dem vorliegenden Beispiel also parallel zur Einbaurichtung 12 und zur Elementachse 14. Der Filterbalg 16 kann auch in umgekehrter Richtung durchströmt werden. In diesem Fall ändern sich die Bezeichnungen ”Anströmseite” und ”Abströmseite” entsprechend.
An den Stirnkantenseiten 26 des Filterbalgs 16 ist jeweils eine Endscheibe 32 dicht mit den Stirnkanten des Filtermediums 18 verbunden. Die Endscheiben 32 bestehen jeweils aus Kunststoff. Die Endscheiben 32 sind außen etwa rechteckig. Die abströmseitigen Ränder der Endscheiben 32 und die Abströmseite 28 befinden sich bei eingebautem Filterelement 10 auf der dem Gehäusedeckel 21 zugewandten Seite oberhalb des Luftauslasses 17.
Die Endscheiben 32 sind mittels eines Rahmenabschnitts 34 einstückig miteinander verbunden. Der Rahmenabschnitt 34 umgibt den Filterbalg 16 an der Anströmseite 28 bezüglich der Elementachse 14 umfangsmäßig geschlossen.
Das Filterelement 10 weist an jeder Stirnkantenseite 26 eine Dreieckabstützung 36 auf, mit zwei äußeren Abstützabschnitten 38, in der 1 oben, und einem zentralen Abstützabschnitt 40, unten. Die Abstützabschnitte 38 und 40 sind jeweils an den Ecken eines gedachten, in der 1 gestrichelt angedeuteten Dreiecks angeordnet. Die Dreiecke befinden sich jeweils neben der entsprechenden Stirnkantenseite 26. Die Dreiecke sind gleichschenklig. Die beiden äußeren Abstützabschnitte 38 befinden sich an den Ecken des gleichschenkligen Dreiecks mit der Grundseite. Die Grundseiten der gleichschenkligen Dreiecke verlaufen parallel zur y-Achse.
Die beiden äußeren Abstützabschnitte 38 sind jeweils im Bereich der Anströmseite 28 angeordnet. Die zentralen Abstützabschnitte 40 sind jeweils bezüglich der Elementachse 14 axial betrachtet etwa mittig. Er ist axial rückversetzt gegenüber einen Großteil der Abströmseite 30 angeordnet.
Die äußeren Abstützabschnitte 38 sind jeweils als etwa L-förmige Arme realisiert, die mit einem Ende mit dem anströmseitigen Rand der entsprechenden Endscheibe 32 einstückig verbunden sind. Die äußeren Abstützabschnitte 38 erstrecken sich jeweils mit einem Schenkel parallel zur z-Achse. Sie überragen den Filterbalg 16 an der Anströmseite 28 bezüglich der Elementachse 14 jeweils axial. Der jeweils zweite Schenkel des ”L” ist parallel zur x-Achse gerichtet. Er zeigt mit seinem freien Ende zu der entsprechenden gegenüberliegenden Endscheibe 32. Dieser Schenkel ragt in eine bezüglich der Elementachse 14 axiale Projektion der Anströmseite 28 des Filterbalges 16 hinein.
Die Endkörper 32 weisen jeweils eine V-förmige Aussparung 42 auf, deren Spitzen zu der Anströmseite 28 zeigen. Die V-förmigen Aussparungen 42 fluchten in Richtung der x-Achse betrachtet mit dem V-förmigen Profil der Abströmseite 30. Die Aussparungen 42 sind zu dem abströmseitigen Rand der jeweiligen Endscheibe 32 offen. In den Spitzen der V-förmigen Aussparungen 42 sind die zentralen Abstützabschnitte 40 angeordnet.
Das Filterelement 10 ist bezüglich seiner Außenseite insgesamt achsensymmetrisch zu der Elementachse 14 und spiegelsymmetrisch zu der X-Z-Ebene.
Äußere Abstützflächen 44 der äußeren Abstützabschnitte 38 sind axial zur Elementachse 14 zum Gehäusedeckel 21 hin gerichtet. Zentrale Abstützflächen 46 der zentralen Abstützabschnitte 40 sind axial zur Elementachse 14 vom Gehäusedeckel 21 weg, zum Boden des Gehäusetopfs 19 hin gerichtet. Die äußeren Abstützflächen 44 und die zentralen Abstützflächen 46 sind demnach entgegengesetzt gerichtet.
Eine Dichtung 48, die als Profildichtung ausgelegt ist, umgibt den Filterbalg 16, die Endscheiben 32 und den Rahmenabschnitt 34 bezüglich der Elementachse 14 umfangsmäßig geschlossen. Sie befindet sich von der Anströmseite 28 aus betrachtet im Bereich eines hinteren Umfangsrandes des Rahmenabschnitts 34. Die Dichtung 48 ist bezüglich der Elementachse 14 axial zwischen den äußeren Abstützabschnitten 38 und den zentralen Abschnitten 40 angeordnet.
Die Dichtung 48 weist neben jeder Endscheibe 32 eine Ausbuchtung 50 auf. Die Ausbuchtungen 50 befinden sich in Richtung der y-Achse betrachtet jeweils etwa mittig zwischen den Längsseiten 24 des Filterbalges 16. Die Ausbuchtungen 50 sind jeweils in Richtung der z-Achse von der Abströmseite 30 weg zum Gehäusedeckel 21 hin erhoben.
Ferner sind die Endscheiben 32 an ihren dem Filterbalg 16 abgewandten Außenseiten jeweils mit Verstärkungsrippen versehen, welche gitterartig verlaufen.
Ein topfseitiger Verbindungsflansch 52 des Gehäusetopfs 19 umgibt die Einbauöffnung 23 bezüglich der Elementachse 14 umfangsmäßig. Der topfseitige Verbindungsflansch 52 weist eine bezüglich der Elementachse 40 umfangsmäßige Dichtungsnut 54 für die Dichtung 48 auf, die auf ihrer dem Gehäusedeckel 21 zugewandten Seite offen ist. Wände der Dichtungsnut 54 wirken bei eingebautem Filterelement 10 als Dichtflächen mit der Dichtung 48 zusammen. Der topfseitige Verbindungsflansch 52 weist in der Dichtungsnut 52 entsprechende Erhebungen 56 zur Aufnahme der Ausbuchtungen 50 der Dichtung 48 auf.
Der Gehäusetopf 19 weist zwei topfseitige Gegenstützstege 58 auf. Die topfseitigen Gegenstützstege 58 sind jeweils passend zu den entsprechenden zentralen Abstützabschnitten 40 bezüglich der Gehäuseachse 25 radial gegenüberliegend an der radial inneren Umfangsseite des Gehäusetopfs 19 angeordnet. Die topfseitigen Gegenstützstege 58 erstrecken sich jeweils in der X-Z-Ebene. Die topfseitigen Gegenstützstege 58 befinden sich in Richtung der y-Achse betrachtet jeweils etwa mittig an der entsprechenden Seitenwand des Gehäusetopfs 19. Ein jeweiliger Abstand in Richtung der z-Achse zwischen den dem topfseitigen Verbindungsflansch 52 zugewandten Enden der topfseitigen Gegenstützstege 58 und dem topfseitigen Verbindungsflansch 52 entspricht einem entsprechenden Abstand zwischen der Dichtung 48 und dem zentralen Abstützabschnitten 40 am Filterelement 10.
Der Luftauslass 17 befindet sich in einer der Seitenwände des Gehäusetopfs 19, der bei eingebautem Filterelement 10 neben einer der Längsseiten 24 des Filterelements 10 angeordnet ist.
Der Gehäusedeckel 21 weist einen deckelseitigen Verbindungsflansch 60 mit einer deckelseitigen Dichtungsnut 62 auf, die insbesondere in der 5 gezeigt ist. Die deckelseitige Dichtungsnut 62 ist auf ihrer dem Gehäusetopf 19 zugewandten Seite offen. Eine bezüglich der Gehäuseachse 25 radial innere Umfangswand des deckelseitigen Verbindungsflansches 60 weist entsprechende Ausbuchtungen 64 zur Aufnahme der entsprechenden Ausbuchtungen 50 der Dichtung 48 auf. Eine der Ausbuchtungen 64 ist insbesondere in der 4 gezeigt.
Der Gehäusedeckel 21 weist insgesamt vier deckelseitige Gegenstützstege 66 auf, von denen zwei insbesondere in der 5 gezeigt sind. Die deckelseitigen Gegenstützstege 66 sind jeweils passend zu den entsprechenden äußeren Abstützabschnitten 38 auf gegenüberliegenden Seiten der Gehäuseachse 25 an der radial inneren Umfangsseite des Gehäusedeckels 21 angeordnet. Die deckelseitigen Gegenstützstege 66 erstrecken sich jeweils parallel zu der X-Z-Ebene. Jeweils zwei der deckelseitigen Gegenstützstege 66 befinden sich in Richtung der y-Achse betrachtet auf gegenüberliegenden Seiten an der entsprechenden Seitenwand des Gehäusedeckels 21. Ein jeweiliger Abstand in Richtung der z-Achse zwischen den dem deckelseitigen Verbindungsflansch 60 zugewandten Enden der deckelseitigen Gegenstützstege 58 und dem deckelseitigen Verbindungsflansch 60 entspricht einem entsprechenden Abstand zwischen der Dichtung 48 und den äußeren Abstützflächen 44 der äußeren Abstützabschnitte 38 am Filterelement 10.
Der Lufteinlass 15 befindet sich in einer Deckwand des Gehäusedeckels 26, die bei eingebautem Filterelement 10 der Anströmseite 28 des Filterelements 10 gegenüberliegt.
Zum Einbau in das Filtergehäuse 11 wird das Filterelement 10 mit der Abströmseite 30 voran durch die Einbauöffnung 23 in den Gehäusetopf 19 eingeführt. Dabei werden die dem topfseitigen Verbindungsflansch 52 zugewandten Enden der topfseitigen Gegenstützstege 58 zwischen den Seitenwänden der Aussparungen 42 geführt. Die Seitenwände der Aussparungen 42 wirken so als Führungsflächen.
Sobald die zentralen Abstützflächen 46 der zentralen Abstützabschnitte 40 des Filterelements 10 an den Enden der topfseitigen Gegenstützstege 58 anstoßen, wird eine weitere Bewegung des Filterelements 10 in Einbaurichtung 12 gestoppt. In dieser Position greift die Dichtung 48 in die topfseitige Dichtungsnut 54 ein. Die topfseitigen Erhebungen 56 greifen dabei in die entsprechenden Ausbuchtungen 50 der Dichtung 48 ein.
Anschließend wird der Gehäusedeckel 21 auf den Gehäusetopf 19 gesetzt und das Filtergehäuse 11 verschlossen. Eine bezüglich der Gehäuseachse 25 radial äußere Umfangswand des deckelseitigen Verbindungsflansches 60 umgreift in der Endposition eine radial äußere Umfangswand des topfseitigen Verbindungsflansches 52 radial außen. Die radial innere Umfangswand des deckelseitigen Verbindungsflansches 60 drückt bezüglich der Elementachse 14 in axialer Richtung gegen die Dichtung 48, wobei die Ausbuchtungen 50 der Dichtung 48 in die deckelseitigen Ausbuchtungen 64 des deckelseitigen Verbindungsflansches 60 eingreifen. Die Dichtung 48 wird so zwischen den Verbindungsflanschen 52 und 60 dicht eingeklemmt.
In der Endposition des Filterelements 10 stoßen die dem deckelseitigen Verbindungsflansch 60 zugewandten Enden der deckelseitigen Gegenstützstege 66 gegen die äußeren Abstützflächen 44 der äußeren Abstützabschnitte 38.
Das Filterelement 10 wird zwischen den topfseitigen Gegenstützstegen 58 und den deckelseitigen Gegenstützstegen 66 axial bezüglich der z-Achse gehalten. Außerdem werden die zentralen Abstützabschnitte 40 wegen der V-Form der Aussparungen 42 auf den Enden der topfseitigen Gegenstützstegen 58 in Richtung der y-Achse fixiert. Auf diese Weise wird ein Pendeln oder Verkippen des Filterelements 10 im Filtergehäuse 11 verhindert.
In den 7 bis 10 ist ein Filterelement 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 6 sind beim zweiten Ausführungsbeispiel die Ausbuchtungen 50 der Dichtung 48 zusätzlich bezüglich der Elementachse 14 nach radial außen erhoben.
In den 11 und 12 ist ein Filterelement 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 6 sind beim dritten Ausführungsbeispiel die zentralen Abstützabschnitte 40 bezüglich der Elementachse 14 in Form eines kurzen Steges nach radial außen verlängert.
In den 13 bis 15 ist ein Filterelement 10 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 6 sind beim dritten Ausführungsbeispiel die äußeren Abstützabschnitte 38 weiter von den Längsseiten 24 des Filterelements 10 entfernt. Außerdem ist eine Höhe des Filterelements 10 in Richtung der Elementachse 14 im Vergleich zur Breite größer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Ferner wurde beim vierten Ausführungsbeispiel auf die Ausbuchtungen 50 der Dichtung 48 verzichtet.
In den 16 bis 19 ist ein Filterelement 10 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied insbesondere zu dem vierten Ausführungsbeispiel aus den 13 bis 15 wird beim fünften Ausführungsbeispiel auf den Rahmenabschnitt 34 verzichtet.
In den 20 bis 22 ist ein Filterelement 10 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 6 sind beim sechsten Ausführungsbeispiel an den zentralen Abstützabschnitten 40 jeweils ein elastisches Element 670 angeordnet. Die elastischen Elemente 670 sind aus einem Elastomer oder selbstklebenden Schaumstoffstreifen. Bei eingebautem Filterelement 10 befinden sich die elastischen Elemente 670 jeweils zwischen den zentralen Abstützflächen 46 und den Enden der entsprechenden topfseitigen Gegenstützstege. Auf diese Weise kann eine Lagetoleranz in Richtung der Elementachse 14 beziehungsweise der Gehäuseachse 25 ausgeglichen werden.
In den 23 bis 25 ist ein Filterelement 10 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zu dem sechsten Ausführungsbeispiel aus den 20 bis 22 sind beim siebten Ausführungsbeispiel die äußeren Abstützabschnitte 38 als elastische Federelemente ausgestaltet. Hierbei sind die quer zur Elementachse 14 gerichteten Schenkel 772 der äußeren Abstützabschnitte 38 axial zur Elementachse 14 elastisch federnd. Die äußeren Abstützabschnitte 38 können sich so elastisch federnd an den deckelseitigen Gegenstützstegen 66 abstützen.
In den 26 bis 28 ist ein Filterelement 10 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel gezeigt. Analog zu dem siebten Ausführungsbeispiel aus den 23 bis 25 sind beim achten Ausführungsbeispiel die äußeren Abstützabschnitte 38 als elastische Federelemente ausgestaltet. Im Unterschied zum siebten Ausführungsbeispiel sind beim achten Ausführungsbeispiel die quer zur Elementachse 14 gerichteten Schenkel der äußeren Abstützabschnitte 38 U-förmig gebogen. Die offene Seite des ”U” zeigt dabei bezüglich der Elementachse 14 nach radial außen. Das U-förmige-Profil der Schenkel 772 der äußeren Abstützabschnitte 38 ist axial zur Elementachse 14 elastisch federnd. Die äußeren Abstützabschnitte 38 können sich so elastisch federnd an den deckelseitigen Gegenstützstegen 66 abstützen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/175438 A1 [0004]

Claims

Filterelement (10), insbesondere Flachfilterelement, zum Einbau in ein Filtergehäuse (11) eines Filters (13) für Fluid, insbesondere eines Luftfilters, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem insbesonderen offenen Filterbalg (16) aus einem Filtermedium (18), der eine Anströmseite (28) und eine Abströmseite (30) für das zu filtrierende Fluid aufweist, und mit einer Elementachse (14), die zum Einbau des Filterelements (10) in das Filtergehäuse (11) parallel oder axial zu einer Einbaurichtung (12) ausgerichtet werden kann, wobei wenigstens ein äußerer Abstützabschnitt (38) vorgesehen ist, der den Filterbalg (16) an der Anströmseite (28) oder der Abströmseite (30) bezüglich der Elementachse (14) axial überragt und in eine bezüglich der Elementachse (14) axiale Projektion der Anströmseite (28) oder der Abströmseite (30) hinein ragt.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Abstützflächen (44) des äußeren Abstützabschnitte (38) wenigstens teilweise bezüglich der Elementachse (14) axial entgegengesetzt gerichtet ist zu einer Abstützfläche (46) eines weiteren, insbesondere zentralen Abstützabschnitts (40).
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine bezüglich der Elementachse (14) umfangsmäßig verlaufende Dichtung (48) an dem Filterelement (10) angeordnet ist, die insbesondere bezüglich der Elementachse (14) axial zwischen dem äußeren Abstützabschnitt (38) und einem weiteren, insbesondere zentralen Abstützabschnitt (40) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Abstützabschnitte (38, 40) wenigstens einen elastischen Abschnitt (670; 772) aufweist oder elastisch ist, insbesondere axial federnd ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (10) zusätzlich zu dem äußeren Abstützabschnitt (38) wenigstens einen weiteren äußeren Abstützabschnitt (38) sowie einem zentralen Abstützabschnitt (40) aufweist derart, dass das Filterelement (10) wenigstens eine Dreieckabstützung (36) mit drei Abstützabschnitten (38, 40) aufweist, die jeweils wenigstens abschnittsweise an den Ecken eines jeweiligen gedachten Dreiecks angeordnet sind, das sich an oder neben einer bezüglich der Elementachse (14) umfangsmäßigen Seite (26) des Filterbalges (16) befindet, wobei die beiden äußeren Abstützabschnitte (38) im Bereich einer von zwei bezüglich der Elementachse (14) axial gegenüberliegenden Durchströmseiten (28, 30) des Filterbalges (16) angeordnet sind und der zentrale Abstützabschnitt (40) bezüglich der Elementachse (14) axial rückversetzt gegenüber wenigstens einem Abschnitt der der anderen Durchströmseite (28, 30) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gedachte Dreieck der wenigstens einen Dreieckabstützung (36) gleichschenklig ist, wobei sich die beiden äußeren Abstützabschnitte (38) an den Ecken mit der Grundseite des gleichschenkligen Dreiecks befinden.
Filterelement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (10) wenigstens zwei Dreieckabstützungen (36) aufweist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (18) gefaltet ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezüglich der Elementachse (14) axiale Höhe, insbesondere Faltenhöhe (22), des Filterbalges (16) variiert.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Abstützabschnitte (38, 40) an einem Endkörper (32), insbesondere einer Endscheibe, des Filterelements (10) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Endkörper (32) eine etwa V-förmige Aussparung (42) aufweist, deren Spitze zu der Durchströmseite, insbesondere der Anströmseite (28), des Filterbalges (10) zeigt, in deren Bereich die äußeren Abstützabschnitte (38) angeordnet sind, die auf dem dieser Durchströmseite (28) axial bezüglich der Elementachse (14) gegenüberliegenden, insbesondere anströmseitigen, Rand des Endkörpers (32) offen ist und an deren Spitze der zentrale Abstützabschnitt (40) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dichtung (48) wenigstens eine Ausbuchtung (50) aufweist.
Filter (13) für Fluid, insbesondere einen Luftfilter, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filtergehäuse (11), welches wenigstens einen Einlass (15) und wenigstens einen Auslass (17) für das Fluid aufweist, und mit wenigstens einem Filterelement (10), insbesondere einem Flachfilterelement, gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Filterelement (10) in dem Filtergehäuse (11) derart angeordnet ist, dass es den wenigstens einen Einlass (15) von dem wenigstens einen Auslass (17) trennt, wobei eine Elementachse (14) des Filterelements (10) und eine Gehäuseachse (25) des Filtergehäuses (11) zum Einbau des Filterelements (10) parallel oder axial zu einer Einbaurichtung (12) in das Filtergehäuse (11) ausgerichtet werden können, wobei das Filtergehäuse (11) Gegenstützabschnitte (58, 66) jeweils zum Abstützen eines der Abstützabschnitte (38, 40) aufweist.
Filtergehäuse (11) eines Filters (13) für Fluid, insbesondere nach Anspruch 13, insbesondere eines Luftfilters, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches wenigstens einen Einlass (15) und wenigstens einen Auslass (17) für Fluid aufweist, in dem wenigstens ein Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere ein Flachfilterelement, derart angeordnet werden kann, dass es den wenigstens einen Einlass (15) von dem wenigstens einen Auslass (17) trennt, und welches eine Gehäuseachse (25) aufweist, die zum Einbau des Filterelements (10) parallel oder axial zu einer Einbaurichtung (12) des Filterelements (10) in das Filtergehäuse (11) ausgerichtet werden kann, wobei das Filtergehäuse (11) Gegenstützabschnitte (58, 66) jeweils zum Abstützen jeweils eines Abstützabschnitts (38, 40) des Filterelements (10) aufweist.