DE19842889A1 - Geschweißter Filter mit orbitaler Vibration - Google Patents
Geschweißter Filter mit orbitaler VibrationInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich generell auf Fluidfilter und
insbesondere auf hermetisch abgedichtete Flüssigkeitsfilter
sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Filter werden dazu benutzt, sich absetzende Materie
("Sediment") aus der Flüssigkeit zu entfernen, die durch ein
automatisches Getriebe eines Fahrzeugs umläuft. Für diesen
Zweck verwendete Filter weisen ein Gehäuse mit einem Einlaß
auf, um die Flüssigkeit von einer Ölwanne aufzunehmen, und
einen Auslaß, durch welchen die Flüssigkeit zu einer Pumpe
geleitet wird, welche die Getriebeflüssigkeit umpumpt. Wenn
das Fluid in das Gehäuse eintritt, fließt es durch ein
Filtermedium, welches dieses Sediment entfernt.
Eine der Probleme, auf die sich eine Saugfilterkonstruktion
für Getriebe richten muß, ist sicherzustellen, daß nichts
von der Flüssigkeit, die durch das Gehäuse strömt, an dem
Filtrationsmedium vorbei kommt, mit anderen Worten, daß das
gesamte Fluid durch das Filtermedium hindurchgelangt, bevor
es den Auslaß erreicht.
Das Gehäuse wird typischerweise aus zwei Deckel hergestellt,
die am Rand miteinander verbunden sind. Ein weiteres
Problem, an das sich eine Saugfilterkonstruktion für
Getriebe wenden muß, ist die Schaffung einer hermetischen
Abdichtung zwischen den Deckeln, so daß keine Luft in das
Filtergehäuse eindringen kann.
Gemäß der Erfindung ist ein Fluidfilter vorgesehen, welches
ein Gehäuse mit zwei Deckeln umfaßt, die am Rand miteinander
verbunden sind, um eine Gehäusekammer mit einem Einlaß und
einem Auslaß zu bestimmen. Das Filtermedium ist innerhalb
des Gehäuses zwischen dem Einlaß und dem Auslaß vorgesehen.
Der Flansch des einen Deckels weist eine Rippe auf, die sich
zu dem Flansch des anderen Deckels hin erstreckt. Der andere
Deckel weist eine Rinne oder Nut gegenüber der Rippe auf.
Das Filtrationsmedium weist einen Randbereich auf, der
zwischen der Rippe und der Rinne eingeklemmt ist, um eine
Dichtung zu bilden, welches das Eintreten des Fluids daran
hindert, den Auslaß zu erreichen, ohne durch das
Filtermedium zu gelangen. Um den Randteil des Filtermediums
effektiver zwischen Rippe und Rinne zu sichern, weist einer
der Deckel eine Reihe von Spitzen auf, die in den Endteil
des Filtermediums eingreifen. Vorzugsweise stehen die
Spitzen von der Rippe ab und reichen in die Rinne hinein.
Vorzugsweise sind die Deckel aus Kunststoff hergestellt und
ein Deckel weist eine periphere Schweißrippe auf, die von
der Rippe und der Rinnenformation Abstand einhält und an dem
anderen Deckelglied durch ein Verfahren der Reibschweißung
mit orbitaler Vibration angeschweißt ist. Die Schweißung mit
diesem Verfahren bildet eine effektive hermetische
Abdichtung zwischen den Deckeln.
Eine Zielrichtung der Erfindung liegt in der Schaffung eines
Fluidfilters und eines Verfahrens mit den vorhergehenden
Merkmalen und Fähigkeiten.
Eine weitere Zielrichtung ist die Schaffung eines
Fluidfilters, der aus relativ wenigen einfachen Teilen
zusammengesetzt ist, robust und dauerhaft im Gebrauch ist
und in der Lage ist, kostengünstig hergestellt und
zusammengebaut zu werden.
Andere Zielrichtungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang
mit der Zeichnung ersichtlich.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung des gemäß
Erfindung ausgebildeten Fluidfilters;
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Darstellung des oberen
Deckels, des unteren Deckels und des Filtermediums,
die Teile des Fluidfilters sind;
Fig. 3 ist eine Ansicht von oben auf das Fluidfilter;
Fig. 4 ist eine Einzelheit gemäß Schnitt 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Einzelheit gemäß Schnitt 5-5 in Fig. 3; und
Fig. 6 ist eine Einzelheit gemäß Schnitt 6-6 in Fig. 3.
Unter Bezug auf die Zeichnungen ist das Filter 10 zur
Anwendung in einem automatischen Getriebe eines Fahrzeugs
gedacht und weist ein Gehäuse 12 mit oberen und unteren aus
Kunststoff bestehenden Deckeln 14 und 16 auf, die eine
Gehäusekammer 18 bestimmen und ein Filtermedium 20
aufnehmen.
Der obere Deckel 14 ist schüssel- oder napfartig gestaltet,
und weist eine obere Wandung 22 sowie einen peripheren
Flansch 24 auf. Strömungslenkeinrichtungen 26 (Fig. 2) sind
integral auf der Innenseite der oberen Wandung 22
angebracht. Ein Auslaß 28 in der oberen Wandung führt zu
einer nicht gezeigten Pumpe zum Umpumpen der
Getriebeflüssigkeit.
Der untere Deckel 16 ist ebenfalls napf- oder schüsselartig
gestaltet und weist eine Bodenwand 30 und einen peripheren
Flansch 32 auf. Die peripheren Flansche 24 und 32 der oberen
und unteren Deckel 14 und 16 werden aneinander befestigt,
wie noch zu beschreiben ist. Strömungslenkeinrichtungen 34
sind integral auf der Innenseite der Bodenwand 30
angebracht. Ein Getriebeflüssigkeitseinlaß 36 ist in der
Bodenwand gebildet.
Das Filtermedium 20 besteht vorzugsweise aus einer Lage aus
Polyesterfasermaterial mit Phenolharz impregniert, das in
diesem Fall doppellagig in Folge der Faltungslinie 38 ist,
um obere und untere Filtrationsschichten 40 und 42 zu
bilden. Der Randbereich 44 des doppellagigen Filtermediums
erstreckt sich zwischen den Flanschen 24 und 32 der beiden
Deckelglieder. Andere Filterausbildungen sind möglich, bei
der nur eine einzige Lage aus Filtermedium verwendet wird.
Der Randflansch 32 des unteren Deckels 16 weist auf seiner
Innenseite eine längliche Rippe 52 (Fig. 4 und 5) auf, die
seitlich von dem äußeren Umfang des unteren Deckels nach
innen beabstandet ist. Die Rippe 52 erstreckt sich zu dem
Randflansch 24 des oberen Deckels 14 und kann sich
vollständig um den Randflansch 32 oder zumindestens entlang
des vollen Ausmaßes des Randteils 44 des Filtermediums 20
erstrecken.
Der Randflansch 24 des oberen Deckels 14 weist eine
längliche Rinne oder Nut 54 auf der Innenseite auf, die
seitlich nach innen vom äußeren Umfang des oberen Deckels
beabstandet ist. Die Rinne 54 öffnet sich zum peripheren
Flansch 32 des unteren Deckels und steht der Rippe 52 direkt
gegenüber. Die Rinne 54 kann sich vollständig um den
Randflansch 24 oder zumindestens entlang des vollen Ausmaßes
des Randbereichs 44 des Filtermediums erstrecken.
Eine Reihe von Spitzen 56, die integral mit der Rippe 52
ausgebildet sind, sind entlang der Länge der Rippe in
gleichem Abstand voneinander angeordnet. Die Spitzen 56
stehen zu dem Randflansch 24 des oberen Deckels 14 vor und
können sich in die Rinne 54 hinein erstrecken und berühren
tatsächlich den Boden der Rinne in zusammengebautem Zustand
der Deckel, siehe Fig. 4. Der Randteil 44 des Filtermediums
erstreckt sich zwischen den Randflanschen 24 und 32 und über
die Rippe 52 und die Rinne 54. Nach Zusammenbau des Filters
wird der Randteil 44 des Filtermediums zwischen der Rippe 52
und der Rinne 54 eingepreßt, um eine Abdichtung zu bilden,
welche das in den Einlaß 36 eintretende Fluid daran hindert,
den Auslaß 28 zu erreichen, ohne durch das Filtermedium
gelangt zu sein. Der Randteil 44 des Filtermediums wird von
den Spitzen 56 durchbohrt und verankert und rückgehalten.
Der Randflansch 32 des unteren Deckels 16 weist eine
integrale ringförmige Schweißrippe 60 auf der Innenseite
auf, die sich zu dem Randflansch 24 des oberen Deckels 14
hin erstreckt. Bei dieser speziellen Konstruktion ist die
Schweißrippe 60 von der Rinne 54 seitlich nach außen
angeordnet. Die Innenoberfläche 52 des Randflansches 24 des
oberen Deckels 14 ist glatt und steht der Schweißrippe 60
gegenüber. Wenn die Deckel zusammengebaut werden, umgibt die
Schweißrippe 60 den Randbereich 44 des Filtermediums 20, um
diesen festzulegen.
Der Fluideinlaß 36 in der Bodenwandung des unteren Deckels
16 weist einen ringförmigen Rand 64 (Fig. 6) auf, der in die
Gehäusekammer 18 vorsteht. Eine Mehrzahl von ringförmigen,
als Grate ausgebildete Leisten 66 mit umgekehrt V-förmigem
Querschnitt umgeben den Rand 64 und erstrecken sich nach
oben von der Bodenwand 30. Die untere Schicht 42 des
Filtermediums weist eine Öffnung 68 auf, die den Rand 64
umgibt. Die Gratleisten 66 berühren die untere Schicht 42
des gefalteten Filtermediums und bilden eine hermetische
Abdichtung rund um den Einlaß 36, nachdem Schallschweißung
zur Bildung der Abdichtung rund um den Einlaß angewendet
worden ist. Das Schweißen mit Schalltechnik umfaßt die
Anlage einer raschen wiederholten Kraft, die durch ein
Sonarschmelzhorn erzeugt und an das Filtermedium angelegt
wird.
Nach dem Schweißen gemäß Schalltechnik des Filtermediums 20
an die Bodenwand 30 des unteren Deckels 16 wird der obere
Deckel 14 über den unteren Deckel 16 zusammengebaut, wie in
Fig. 1 und 3 bis 6 ersichtlich, wobei die Randflansche 24
und 32 dabei den Deckel einander gegenüberstehen und den
Randbereich 44 des Filtermediums zwischen die Rippe 52 und
die Rinne 54 klemmen. Ein Verfahren des Schweißens mit
orbitaler Reibvibration wird dann angewendet, um den oberen
und unteren Deckel aneinander zu befestigen.
Der Schweißprozeß wird durch Anlage einer Klemmkraft an die
oberen und unteren Deckel ausgeführt, so daß der Randbereich
44 des Filtermediums 20 zwischen den Rippe 52 und der Rinne
54 eingepreßt wird, wobei die Spitzen 56 durch den
Randbereich 44 vorstehen und den Boden der Rinne
kontaktieren; die Schweißrippe 60 kontaktiert ebenfalls die
glatte innere Oberfläche 62 des Randflansches 24 des oberen
Deckels 14. Das Vibrationsgerät veranlaßt dann einen der
Deckel sich in einer Ebene generell parallel zur
Verbindungslinie zwischen den Deckel zu drehen, während der
andere Deckel stationär gehalten wird. Diese orbitale
Bewegung (in Umfangsrichtung) führt zu Reibung zwischen der
Schweißrippe 60 und der glatten Oberfläche 62 des peripheren
Flansches 24 des oberen Deckels 14 und die Reibung erzeugt
Aufschmelzen und Verschweißen des thermoplastischen
Materials der Schweißrippe 60 und des Randflansches 24. Die
Zusammenschweißung erfolgt komplett um den gesamten Umfang
der Schweißrippe, um eine hermetische Abdichtung zu
schaffen, welche den Eintritt von Luft in die Gehäusekammer
ausschließt. Auch die Spitzen 56 werden am Boden der Rinne
54 bei diesem Verfahren angeschweißt.
Nach Schmelzen und Zusammenschweißen der Teile wird die
orbitale Bewegung ausgesetzt, obzwar die Klemmkraft weiter
für eine genügende Zeit anhält, damit die geschmolzenen
Teile erhärten können und die hermetische Abdichtung
vervollständigen können. Der Randteil 44 des Filtermediums
wird zwischen die Rippe 52 und die Rinne 54 gepreßt, um eine
Abdichtung zu bilden, welche sicherstellt, daß nichts von
der strömenden Flüssigkeit durch das Gehäuse an dem
Filtermedium vorbeigelangt. Die gesamte, in den
Gehäuseeinlaß 6 eintretende Flüssigkeit fließt durch den
Raum zwischen den Filterschichten 40 und 42 des
Filtermediums 20, gelangt durch das Filtermedium und tritt
über den Auslaß 28 aus.
Claims (11)
1. Filtermedium mit folgenden Merkmalen:
Ein Gehäuse (12) mit ersten und zweiten Deckel (14, 16), die jeweils einen Randflansch (24, 32) aufweisen;
die Randflansche (24, 32) der Deckel sind miteinander vereinigt, um eine Gehäusekammer (18) mit Einlaß (36) und Auslaß (28) zu bilden;
ein Filtermedium (20) ist in der Gehäusekammer (18) zwischen Einlaß und Auslaß angeordnet;
der Flansch (32) des ersten Deckels (16) weist eine Rippenformation (60) auf, die sich zum Flansch (24) des zweiten Deckels (14) erstreckt;
der Flansch (24) des zweiten Deckels (14) weist eine Rinnenformation (54) auf, die der Rippenformation (52) gegenübersteht;
das Filtermedium (20) weist einen Randbereich (44) auf, der zwischen der Rippe und der Rinnenformation eingepreßt wird, um eine Abdichtung zu bilden, die in den Einlaß eintretende Flüssigkeit daran hindert, den Auslaß zu erreichen, ohne durch das Filtermedium getreten zu sein.
Ein Gehäuse (12) mit ersten und zweiten Deckel (14, 16), die jeweils einen Randflansch (24, 32) aufweisen;
die Randflansche (24, 32) der Deckel sind miteinander vereinigt, um eine Gehäusekammer (18) mit Einlaß (36) und Auslaß (28) zu bilden;
ein Filtermedium (20) ist in der Gehäusekammer (18) zwischen Einlaß und Auslaß angeordnet;
der Flansch (32) des ersten Deckels (16) weist eine Rippenformation (60) auf, die sich zum Flansch (24) des zweiten Deckels (14) erstreckt;
der Flansch (24) des zweiten Deckels (14) weist eine Rinnenformation (54) auf, die der Rippenformation (52) gegenübersteht;
das Filtermedium (20) weist einen Randbereich (44) auf, der zwischen der Rippe und der Rinnenformation eingepreßt wird, um eine Abdichtung zu bilden, die in den Einlaß eintretende Flüssigkeit daran hindert, den Auslaß zu erreichen, ohne durch das Filtermedium getreten zu sein.
2. Fluidfilter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Randflansch einer der Deckel (14, 16) eine Reihe
von Filtermedium-Rückhaltespitzen (56) aufweist, die in
dem Randbereich (44) des Filtermediums (20) eingreifen.
3. Fluidfilter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spitzen (56) von der Rippe (52) oder der
Rinnenformation (54) vorstehen.
4. Fluidfilter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spitzen (56) von der Rippenformation (52) in die
Rinnenformation (56) vorstehen.
5. Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckel (14, 16) aus Kunststoff bestehen und
einer der Deckel eine periphere Schweißrippe (60)
aufweist, die im Abstand von der Rippen- und
Rinnenformation (52, 54) angeordnet ist, um mit dem
jeweils anderen Deckel durch ein Schweißverfahren der
orbitalen Reibvibration verschweißt ist.
6. Fluidfilter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Reihe von Filtermedium-Rückhaltespitzen (56)
vorgesehen sind, die von der Rippe (52) oder der
Rinnenformation (54) vorsteht und in den Randbereich
(44) des Filtermediums eingreift sowie mit anderen
Rinnen oder Rippenformation durch das Schweißverfahren
der orbitalen Reibvibration verschweißt ist.
7. Fluidfilter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spitzen (56) von der Rippenformation (52) in die
Rinnenformation (54) vorstehen.
8. Verfahren der Bildung eines Fluidfilters mit folgenden
Schritten:
- (a) erste und zweite Kunststoffdeckel (14, 16) werden vorgesehen, die jeweils einen Randflansch (24, 32) aufweisen, welche nach Verbindung miteinander ein Gehäuse (12) bilden, wobei der Randflansch (32) des ersten Deckels (16) eine Rippenformation (52) und der Flansch (24) des zweiten Deckels (14) eine Rinnenformation (54) gegenüber der Rippenformation aufweist und der Randflansch des einen Deckels eine Schweißrippe (60) aufweist, die sich zu dem Randflansch des anderen Deckels erstreckt;
- (b) es wird ein Filtermedium (20) mit einem Randbereich (44) vorgesehen;
- (c) das Filtermedium (20) und die Deckel (14, 16) werden durch Anordnung des Filtermediums zwischen dem Deckel zusammengebaut, so daß der Randbereich (44) des Filtermediums (20) gefaßt und zwischen Rippe und Rinnenformation (52, 54) zusammengepreßt und die Schweißrippe (60) den peripheren Flansch (24) des anderen Deckels berührt;
- (d) die zusammengebauten Deckel (14, 16) werden einem Schweißverfahren der orbitalen Reibvibration unterworfen, um eine Abdichtung zwischen der Schweißrippe und dem anderen Deckel zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Reihe von Filtermedium-Rückhaltespitzen (56)
vorgesehen sind, die von der Rippe oder der
Rinnenformation vorstehen und in den Randbereich (44)
des Filtermediums (20) eingreifen.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spitzen (56) von der Rippenformation (52) in die
Rinnenformation (54) vorstehen.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spitzen (56) mit der Rinnenformation (54) durch
das Schweißverfahren der orbitalen Reibvibration
verschweißt sind.
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