-
Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftfilter für das Luft-Zufuhrsystem eines Verbrennungsmotors, beinhaltend ein Gehäuse für einen mit einem Filterelement bestückten Einschub, bestehend aus einem Hauptfilter und einem Vorfilter auf der Fläche, die der durch die den Einlassraum begrenzenden Wanne eintretende Luft ausgesetzt ist, die dann filtriert durch die Auslasskammer in den Deckel strömt, wobei das Filterelement auf seiner dem Deckel zugewandten Fläche eine Umfangsdichtung hat, welche die Dichtigkeit zwischen dem Einlass und dem Auslass über das Filterelement hinaus gewährleistet.
-
Stand der Technik
-
Ein Luftfilter mit einem Einschub ist schon bekannt. Vorteil eines derartigen Filters ist es, den Austausch des Filterelementes zu vereinfachen: bei den bisherigen Filtern muss der Deckel entfernt werden, um das Filterelement herauszuziehen, auszutauschen und danach den Deckel wieder aufzusetzen; dieser Vorgang wird mit einem Filtereinschub vereinfacht, weil der Einschub nur herausgezogen werden muss, danach wird das Filterelement aus dem Einschub entnommen, ausgetauscht und der Einschub wieder zurückgeschoben, wobei das Filterelement in die richtige Position gebracht wird.
-
Ein Filtereinschub verwendet ein Filterelement, welches identisch ist mit denen bisheriger bereits bekannter Filter wie zum Beispiel in dem Dokument
DE 43 40 094 , das einen Filter beschreibt, der ein Filterelement beinhaltet, das aus einem Hauptfilter und einem Vorfilter besteht.
-
Aus der
DE 39 11 153 A1 ist ein Ansaugluftfilter für Brennkraftmaschinen bekannt, der einen flachen, auswechselbaren, im Betrieb quer durchströmten Filtereinsatz aufweist, der eine am Umfang angeordnete Dichtleiste zur stirnseitigen Abdichtung an einem Ansatz des Filtergehäuses aufweist und über eine Schmalseite in das Filtergehäuse einschiebbar ist.
-
Dem Dokument
DE 10 2004 036 083 A1 ist eine Ansaugvorrichtung zu entnehmen mit einem Luftfilterelement, das einen Rohluftkanal und einen Reinluftkanal trennt, wobei der Rohluftkanal mit einer Rohluftquelle und der Reinluftkanal mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, wobei das Luftfilterelement in seinem durchströmbaren Querschnitt wenigstens zwei Filterteilbereiche mit unterschiedlichem Strömungswiderstand aufweist.
-
Ein Filterelement ist ebenfalls aus dem Dokument
DE 195 09 825 A1 bekannt. Dieses zeigt einen Luftfilter zur Filterung von Luft, die in den Motor eines Automobilfahrzeuges eingeleitet wird. Der Luftfilter umfasst ein Filterelement eines gefalteten Filtermaterials, eine abgeformte Urethanschaumdichtung für die Abdichtung des Filters innerhalb des Gehäuses des Lufteinlasssystems und einen Vorfilter, der an dem Filterelement befestigt ist.
-
Ein derartiges bekanntes Filterelement hat einen Vorfilter, der die dem Lufteintritt des Hauptfilters ausgesetzte Fläche des Filterelementes bedeckt. Wenn dieses Filterelement in die Wanne eines heutigen Luftfilters gelegt wird, wird es vom Deckel in der Wanne zusammengepresst, indem der Vorfilter gegen eine Rippe gedrückt wird, welche die Wanne an ihrem unteren Teil umrandet. Die Kompression geschieht automatisch, da diese Kompression in die gleiche Richtung wie das Verschließen des Deckels vor sich geht.
-
Allerdings ist die Schließbewegung eines Filtereinschubes nicht die gleiche: der Deckel ist mit der Wanne fest verbunden, und wenn der Einschub geschlossen wird, drückt er das Filterelement gegen den oberen Rand, was bei einem heutigen Filter der Deckel wäre; deswegen wird der Vorfilter nicht gegen die Rippe gepresst, so dass das auf und im Vorfilter abgesetzte Wasser nicht abgeleitet wird.
-
Obwohl ihre Handhabung praktisch ist, haben diese Filtereinschübe den Nachteil, dass sie keine wirksame Abscheidung des Wassers erlauben, welches die in den Filter strömende Luft belastet; dieses Wasser wird vom Hauptfilter aufgesaugt und verursacht einen nicht unerheblichen Verlust der Luftversorgung, was sich in einer verringerten Motorleistung und einem schnelleren Verschleiß des Filterelementes niederschlägt.
-
Ziel der Erfindung
-
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftfilter, aufweisend einen Einschub des oben genannten Typs zu entwickeln, mit dem die Ansammlung von Wasser in der zu filternden Luft, im Hauptteil des Filterelementes vermieden wird und der eine wirksame und störungsfreie Ableitung des aus der Luft abgeschiedenen Wassers im Bereich des Vorfilters ermöglicht.
-
Offenbarung und Vorteile der Erfindung
-
Zu diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung einen Luftfilter des oben genannten Typs und ist dadurch gekennzeichnet, dass
- – das Filterelement aus einem Hauptfilter gebildet ist, dessen untere Fläche des Lufteinlasses mit dem Vorfilter bedeckt ist, der zumindest auf seiner Seite über den Rand hinausragt,
- – das Filterelement im Verhältnis zur Horizontalen in eingebautem Zustand nach unten geneigt ist, wobei die Seite des Elementes, auf welche der Vorfilter hinausragt, sich vorne in unterer Position in Einschubrichtung des Einschubs befindet,
- – die Einbaustelle für den Einschub und für sein Filterelement im Gehäuse vorne in unterer Position durch eine Rippe begrenzt ist, welche eine Stützkante bildet, um die untere Vorderkante des Vorfilters lokal zu komprimieren, wenn der Einschub in das Gehäuse eingeschoben wird, um das auf der Außenfläche des Vorfilters herabrinnende Wasser abzuscheiden und ableiten zu lassen.
-
Somit wird durch die Einschubbewegung des Filters in das Gehäuse ein zweifacher Effekt erreicht: zum einen die obere Dichtung des Filterelements gegen das Gehäuse zu drücken, und zwar quer zur Bewegung des Einschubs, und zum anderen die Vorderkante des Vorfilters gegen die Rippe zu drücken, wenn die Einschubbewegung des Einschubs beendet ist. Somit erlaubt diese Filterstruktur, d. h. des Gehäuses und des Filterelementes, das Kondenswasser oder das in der zu filternden Luft befindliche Wasser wirksam abzuscheiden, wodurch vermieden wird, dass dieses Wasser den Hauptteil des Filters erreicht und ihn verstopft. Hierdurch wird eine wirksamere Funktionsfähigkeit des Filters erreicht, einhergehend mit weniger Leistungsverlust bei mit Feuchtigkeit beladener Luft. Insgesamt wird die Leistung des Motors, der durch diesen Filter mit Luft versorgt wird, optimiert.
-
Die Lebensdauer des Filters wird ebenfalls verbessert, denn weil der Hauptteil des Filters nicht feucht wird, bleibt er länger wirksam, da die von diesem Hauptteil zurückgehaltenen Staubteile sich nicht als Schlamm im Hauptteil ansammeln.
-
Gemäß eines weiteren bevorzugten Merkmals beinhaltet das Gehäuse einen Wassersammelraum, in dem sich das vom Vorfilter kommende Wasser sammelt, wobei dieser mit einem Wasserauslass versehene Wassersammelraum vom Einlassraum getrennt ist.
-
Die Trennwand, welche den Einlassraum für die zu filternde Luft von dem Bereich trennt, in dem die entlang den Wänden oder der unteren Fläche des Vorfilters fließenden Wassertropfen ankommen, bildet einen vom Einlassraum unterschiedlichen Wassersammelraum, so dass die Luftzirkulation im Einlassraum nicht das Ansammeln des Wassers stört, welches in einer ruhigen Umgebung geschieht, was die Abscheidung des Wassers noch effizienter macht.
-
Gemäß eines weiteren bevorzugten Merkmals besteht der Wassersammelraum im unteren Teil aus der Wanne, die vom Einlassraum durch eine Trennwand getrennt ist, auf der sich die Rippe befindet, gegen die sich die untere Vorderkante des Vorfilters abstützt.
-
Es ist insbesondere interessant, dass der Hauptfilter auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten durch den Vorfilter begrenzt ist, so dass das Filterelement in beliebiger Ausrichtung in den Rahmen eingesetzt werden kann.
-
Gemäß eines weiteren Merkmals ist das Filterelement in einen Rahmen eingesetzt, der in den Einschub kommt, und der Hauptfilter wird an seiner Oberkante durch eine Umfangsdichtung begrenzt, die teilweise über die Kontur des Hauptfilters hinausragt, um sich auf einem umlaufenden Absatz abzustützen, der dem des Rahmens entspricht, und in eingebautem Zustand gegen eine Auflageoberfläche, welche die Luftausströmkammer im Deckel begrenzt, anliegt.
-
Gemäß eines weiteren bevorzugten Merkmals hat der Rahmen mindestens drei Seiten, zwei Längsseiten und eine hintere Seite, die mit dem kurzen L-Stück gebildet sind, um das Filterelement zu stützen, und seine vordere Seite ist verkürzt, um den Zugang zum Vorfilter frei zu halten und den Kontakt mit der Rippe zu ermöglichen.
-
Zeichnungen
-
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detaillierter beschrieben und zwar mit Hilfe einer Ausführungsform eines Luftfilters mit einem Luftfiltereinschub für einen Verbrennungsmotor, der schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt:
-
eine Schnittansicht in Vertikalebene des Luftfilters, des Filtereinschubs und des Filterelementes in funktionsbereiter Position,
-
eine Detailansicht des vorderen Teils des Einschubs mit dem Filter und dem Vorfilter, aufliegend auf der Rippe der Gehäusewanne,
-
eine Explosionszeichnung des Einschubs und des Filterelementes,
-
eine Detailansicht der Stirnseite des Filters gemäß ,
-
eine perspektivische Ansicht des Filterelementes,
-
eine schematische Schnittansicht des Gehäuses,
-
eine schematische Schnittansicht des Filters und des Einschubs.
-
Beschreibung einer Ausführungsform
-
Gemäß betrifft die Erfindung einen Luftfilter eines Verbrennungsmotors, bestehend aus einem Gehäuse 1, in welches ein Einschub 2 mit einem Filterelement 3 eingeschoben wird. In eingebautem Zustand, das heißt in funktionsbereiter Position, wie in dargestellt, sind der Einschub 2 und das Filterelement 3 im Verhältnis zur Horizontalen HH geneigt.
-
Standardmäßig ist die Stirnseite des Einschubs 2 dessen im Gehäuse 1 eingesetztes Endstück links in .
-
Das Gehäuse 1 besteht aus einem Unterteil, der Wanne 11, und aus einem Oberteil, dem Deckel 12; das Gehäuse 1 begrenzt eine Einlasskammer 13 für die zu filternde Luft in der Wanne 11 und eine Auslasskammer 14 für die gefilterte Luft im Deckel 12. Die Einlasskammer 13 ist mit einem nicht dargestellten Anschlussstück verbunden, an das eine Lufteinlassleitung angeschlossen ist, und die Auslasskammer 14 ist mit einem nicht dargestellten Anschlussstück verbunden, das an den Luftansaugkrümmer des Motors angeschlossen ist.
-
Die Wanne 11 beinhaltet eine Trennwand 111, welche die Einlasskammer 13 für die Luft begrenzt und mit dem unterhalb der Einbaustelle des Filterelementes 3 befindlichen Raumvolumen übereinstimmt. Oberhalb der Einlasskammer 13 für die Luft bildet die Wanne 11 einen Wassersammelraum 15.
-
Die Trennwand 111 setzt sich im Oberteil mit einer Stützkante für das Filterelement 3 durch eine Rippe 112 fort.
-
Das untere Endstück des Wassersammelraums 15 endet in einem Anschlussstück 16, welches den Auslass für das im Filterelement 3 abgeschiedene Wasser bildet. Das Kondensat und die Wassertröpfchen, welche die eintretende Luft belasten, lagern sich an den Wänden der Wanne 11 und an der unteren Fläche des Filterelements 3 ab, gleiten entlang den Wänden und dieser Fläche und sammeln sich schließlich in dem Sammelraum 13 der Wanne 11, um dann abgeleitet zu werden.
-
Die Aufnahme des Filterelementes 3 im Gehäuse 1 mündet im oberen Teil in eine Öffnung; sie ist auf ihren beiden Seiten von einer Schiene 113 für den Einschub 2 umgeben; an der Einbaustelle des Filterelementes 3 hat der Deckel 12 eine Stützkante 121, um eine dichte Trennung im Zusammenwirken mit der Dichtung 33 des Filterelementes 3 zu realisieren, welche die Einlasskammer 13 von der Auslasskammer 14 trennt. Die Strömungsrichtung der Luft durch das Filterelement 3 wird durch den Pfeil A angezeigt. Die mit Staub und Feuchtigkeit belastete eintretende Luft gelangt von unten gegen die untere Fläche des Filters, um nach dem Durchqueren des Filters 3 oben wieder auszutreten.
-
In eingebautem Zustand und mit der in gezeigten Ausrichtung ist der Einschub 2 nach vorne geneigt; die Vorderkante des Filterelementes 3, die derjenigen gegenüberliegt, die sich neben dem Griff 23 des Einschubs 2 befindet, ist in unterster Position und bildet die Unterkante 321, die sich gegen die Rippe 112 abstützt, welche den Vorfilter 32 lokal zusammendrückt, wenn der Einschub 2 eingeführt ist, um das Abscheiden des Oberflächenwassers zu begünstigen.
-
Das Ziel der Rippe 112 und der Trennwand 111 der Wanne 11 ist es, zwei separate Raumvolumen zu bilden:
- – das erste Raumvolumen ist die Einlasskammer 13, in der die zu filternde Luft zirkuliert; der Luftstrom drückt das Wasser gegen den Vorfilter 12, so dass die Wassertropfen wegen der Schwerkraft zum untersten Punkt des Filterelementes fließen (Pfeil E),
- – das zweite Raumvolumen ist der Wassersammelraum 15, welches es dem Wasser erlaubt, aus dem Vorfilter 32 herauszutreten und in dieses Raumvolumen 15 hereinzuströmen ohne durch den eintretenden Luftstrom gestört zu werden.
-
In geschlossener Position ist der Einschub 2 komplett in das Gehäuse 1 eingefügt; der Griff 23 des Einschubs 2 ist mit seiner Kante 231 an der Kante 114 der Gehäuseöffnung 1 so befestigt, dass er sich bei Vibrationen nicht lösen kann.
-
Das Gehäuse 1 wird aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt und zur Vereinfachung der Herstellung und insbesondere der Gießform aus mehreren Teilen gebildet und später zusammengebaut.
-
zeigt den Einschub 2 mit dem Filterelement 3, versehen mit seinem Rahmen 4, wobei das Filterelement 3 sich noch nicht vollständig in dem Einschub 2 befindet.
-
Der Einschub 2 ist mit zwei Seiten 21 ausgestattet, um damit auf den Schienen 113 des Gehäuses 1 zu gleiten sowie mit einem hinteren Griff 23. Das vordere Endstück des Einschubs 2, welches in eingebautem Zustand das untere Endstück bildet, ist geöffnet.
-
Das Filterelement 3 ist in einem Rahmen 4 untergebracht, der den Umfang unterhalb der Umfangsdichtung 33 umschließt, welche die Oberseite des Filterelementes 3 begrenzt.
-
Die beiden Längsseiten 21 des Einschubs 2 haben einen L-förmigen Abschnitt, dessen kurze Länge dem Einschub 2 als Stütze auf den Schienen 113 des Gehäuses 1 dient. Die Stirnseite des Einschubs 2 hat keine Seite; die Rückseite ist mit einer Seite 22 versehen, an welcher der Griff 23 zum Herausziehen oder zum Einbau des Einschubs 2 angebracht ist, sowie eine Umfangsdichtung und die Kante, die als Befestigungsmittel des Einschubs 2 am Gehäuse 1 dient.
-
Das Filterelement 3 wird in den Einschub 2 mittels seines Rahmens 4 eingesetzt; der Rahmen 4 des Filterelementes 3 wird nur seitlich durch die Seiten 21 des Einschubs 2 gehalten und erlaubt eine translatorische Bewegung zwischen dem Rahmen 4 und dem Einschub 2, zum Beispiel ab der in gezeigten Position bis zu der in gezeigten Position für den Einbau des Filters 3 in das Gehäuse.
-
Der Rahmen 4 wird aus vier Seitenteilen 41, 42 gebildet, deren Oberteil einen umlaufenden Absatz 43 bildet ( ), um die Kante des Filterelementes 3 mittels des Absatzes der Dichtung 33 zu stützen. Außer der Vorderseite 42 sind die drei Seiten 41 des Rahmens im unteren Teil mit dem kurzen L-Stück 411 versehen, um am Umfang das Filterelement 3 zu stützen. Aber die Vorderseite 42 des Rahmens, die mit dem unteren Teil des Rahmens in eingebautem Zustand übereinstimmt, ist ungestützt ohne kurzes L-Stück, um die Unterkante 321 des Vorfilters 32 frei zu lassen, der mit der Rippe 112 der Trennwand 111 in Kontakt kommt ( ).
-
In ist die Unterkante 321 des Filterelementes 3 zu sehen, die unterhalb der Seite 42 des Rahmens 4 hervorragt; dieser umgibt das Filterelement 3, um es zu halten, aber es lässt die Kante 321 frei.
-
Gemäß ist das Filterelement 3, dargestellt ohne seinen Rahmen 4, aus einem Hauptfilter 31 und einem Vorfilter 32 gebildet.
-
Die untere Fläche 311 des Hauptfilters 31 wird vom Vorfilter 32 bedeckt, der dazu dient, grobe Staubteilchen oder Wasser zurückzuhalten und das in der Luft befindliche Wasser oder das die feuchte Luft belastende Wasser beim Eintritt in den Vorfilter zu kondensieren, so dass das Wasser weder das Innere des Vorfilters 32 und vor allem nicht den Hauptfilter 31 verstopft.
-
Der Vorfilter 32 besteht aus einer Gewebelage, welche die gesamte untere Fläche 311 des Hauptfilters 31 bedeckt, das heißt die gesamte von Luft durchströmte Oberfläche. Der Vorfilter 32 bedeckt ebenfalls die Seite 312 des Hauptfilters 31, der sich in unterster Position befindet, wenn der Einschub 2 installiert ist. Der Symmetrie halber und um die Möglichkeit zu haben, das Filterelement 3 zu verwenden ohne sich ausdrücklich um dessen Ausrichtung kümmern zu müssen, sind die beiden sich gegenüberliegenden Seiten 312, 313 des Vorfilters 32 außerdem noch mit der unteren Fläche 311 bedeckt, so dass das Filterelement 3 in den Rahmen 4 und den Einschub 2 mit einer Ausrichtung sowohl in die eine als auch in die andere Richtung platziert werden kann, wohlwissend, dass seine rechteckige Form es nicht erlaubt, es in dem Einschub 2 mit einer anderen Ausrichtung als in Richtung D zu platzieren. Diese Ausrichtung entspricht der Richtung parallel zum Grundriss von (der Pfeil D stellt die Längsrichtung in den bis dar).
-
Der obere Teil 314 des Hauptfilters 31 ist von der deutlich dreiecksförmigen Umfangsdichtung 33 umgeben, die vorzugsweise aus Polyurethanschaum besteht, und die an ihrer Basis 331 über die Kontur des Hauptfilters 31, an dem sie befestigt ist, hinausragt, um sich dann auf dem umlaufenden Absatz 43 des Rahmens 4 abzustützen Durch dieses Abstützen wird die Umfangsdichtung 33 zusammengedrückt, wenn das Filterelement 3 und der Einschub 2 in dem Gehäuse 1 eingebaut werden ( ).
-
In den und ist die Dichtung 33 nicht zusammengedrückt, allerdings ist sie es in . Diese Kompression der Dichtung 33 geschieht durch den Einschub 2: das Filterelement 3 wird in dem Gehäuse 1 eingebaut, wobei es gegebenenfalls teilweise durch den Einschub 2 in einer Position relativ im Verhältnis zum Einschub 2 gehalten wird, wie dies in dargestellt ist; dann schiebt man den Einschub 2 zwischen den Schienen 113 und dem Filterelement 3 schon in seine in dargestellte Position. Der Einschub 2 hat die Funktion eines Keils, welcher den Rahmen 4 anhebt, um ihn an die Umfangsdichtung 33 anzulegen und teilweise gegen die Stützkante 121 des Deckels 12 zu pressen, wobei die Dichtigkeit im Verhältnis zum Deckel 12 des Gehäuses 1 realisiert wird. Dieses Anheben des Rahmens 4 hat weder auf den Hauptfilter 31 noch auf den Vorfilter 32 Auswirkungen. Bei letzterem wird nur die Unterkante gegen die Rippe 112 durch das Einschieben des Einschubs 2 gedrückt.
-
Um das Filterelement 3 auszubauen und auszutauschen, wird zunächst zumindest teilweise der Einschub 2 ausgezogen, um das Filterelement 3 zu entriegeln, danach wird das Filterelement 3 herausgezogen und ausgetauscht.
-
Die schematische Ansicht von zeigt das aus seinen beiden Teilen bestehende Gehäuse, der Wanne 11 und dem Deckel 12, die mit nicht dargestellten Verbindungsmitteln zusammengebaut werden. In dieser Abbildung erkennt man die Schiene 113 der Wanne sowie die Öffnung 114, durch die der Einschub eingeführt wird. Alle anderen Elemente wurden schon oben beschrieben.
-
zeigt eine schematische Ansicht des Einschubs 2 mit dem Filter 3, wobei der Rahmen 4 gezeigt wird, der den Filter 3 umgibt und ihn mittels der Dichtung 33 stützt. Diese Schnittansicht zeigt ebenfalls die Vorderkante 321 des Vorfilters 32.
