DE69920083T2

DE69920083T2 - Luftfilter mit ausfallsicherem Unterdruckanschluss

Info

Publication number: DE69920083T2
Application number: DE69920083T
Authority: DE
Inventors: Mark V Stoughton Holzmann; Jeffrey S. Stoughton Morgan; Andrew J. Stoughton Harris
Original assignee: Nelson Industries Inc
Current assignee: Nelson Industries Inc
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: AU1730999A; EP0942167A3; AU738442B2; US5980618A; EP0942167A2; DE69920083D1; EP0942167B1

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung betrifft Luftfilter, unter anderem für Verbrennungsmotoren, und insbesondere einen Luftfilter mit einem ausfallsicheren Unterdruck.
Luftfilter sind einschlägig bekannt und enthalten in der Regel ein zylindrisches Gehäuse mit distal einander gegenüberliegenden Enden sowie ein zylindrisches Hauptfilterelement in dem Gehäuse, wobei das Hauptfilterelement eine ringförmige Seitenwand mit einem hohlen Innenraum aufweist und sich zwischen distal einander gegenüberliegenden axialen Enden erstreckt. Luft strömt radial einwärts durch die ringförmige Seitenwand des Filterelements in den hohlen Innenraum, dann axial durch den hohlen Innenraum und verlässt anschließend das Gehäuse. Ein Auslassrohr erstreckt sich vom Luftauslass des Gehäuses und leitet Luft von dort. Das Auslassrohr hat eine Seitenwand mit einer durch sie hindurch verlaufenden Druckanschlussöffnung, die zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Auslassrohres zum Fühlen von Druck im Auslassrohr kommuniziert. In der Druckanschlussöffnung befindet sich ein Anschlussstück zum Aufnehmen eines Drucksensorverbinders. Das Anschlussstück enthält in der Regel ein daran befestigtes zusätzliches Filterelement, das dazu dient, ein Verschmutzen des Inneren des Auslassrohres und der sauberen Seite des Hauptfilterelements zu verhindern.
Im Rahmen einer kontinuierlichen, auf Gewichts- und/oder Kostensenkung abzielenden Entwicklungsarbeit werden Metallkomponenten zunehmend durch Kunststoffkomponenten ersetzt, unter anderem die Gehäuse und/oder Auslassrohre. Im Fall eines Kunststoff-Auslassrohres gibt es Problem, das dazu führt, dass das Innere des Auslassrohres und die saubere Seite des Hauptfilterelements möglicherweise von der Druckanschlussöffnung her verschmutzt werden. Das Anschlussstück in der Druckanschlussöffnung besteht in der Regel aus Metall und weist in der Regel ein Innengewinde zum Aufnehmen eines Drucksensorverbinders auf. Während des Nichtgebrauchs wird der Verbinder herausgenommen, und die Druckanschlussöffnung wird durch einen Stopfen oder eine Schraube verschlossen, der bzw. die in den Anschluss hineingedreht wird. Das Anschlussstück aus Metall ist in der Regel außen gerändelt und ist mittels Presspassung oder Ultraschallschweißung an dem Kunststoff-Auslassrohr angebracht. Wenn der Drucksensorverbinder oder der Stopfen fest in das Anschlussstück aus Metall hineingedreht wird, so kann es passieren, dass es aufgrund der geringeren Zugfestigkeit des Kunststoffs überdreht wird und aus der Öffnung in dem Kunststoff-Auslassrohr herausgedreht oder zumindest gelockert wird. Dadurch kann das Anschlussstück aus Metall aus dem Kunststoff-Auslassrohr herausfallen oder sich auf andere Weise von dem Kunststoff-Auslassrohr lösen, wodurch wiederum eine kontaminierende Umgehung durch die Druckanschlussöffnung in das Innere des Kunststoff-Auslassrohres und zur sauberen Seite des Hauptfilterelements entsteht.
US-A-3,556,043 offenbart eine Messvorrichtung zum Erfassen der Verstopfung eines Luftfilters. Die Messvorrichtung wird am einem Filtergehäuse oder einem Lufteinlass eines Verbrennungsmotors befestigt und enthält ein zweites Filterelement.
US-A-3,422,679 stellt eine Unterdruckmessbaugruppe zur Verwendung in Kombination mit einer Gasdruckmessvorrichtung bereit. Die Baugruppe enthält eine Filterbefestigung, die mit einem Messgerät, das einen Gewindeschaft aufweist, in Eingriff gebracht wird.
US-A-4,995,891 betrifft eine Kurbelgehäusefilterbaugruppe. Eine Filterpatrone verbindet einen ersten und zweiten Filter miteinander und gestattet das Herausnehmen und Einsetzen der Filter als eine integrale Baugruppe.
Aspekte der Erfindung sind in den begleitenden Ansprüchen dargelegt.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen und lösen das oben erwähnte Problem und beseitigen die mögliche kontaminierende Umgehung durch die Druckanschlussöffnung in das Innere des Kunststoff-Auslassrohres und zur sauberen Seite des Hauptfilterelements. Anstatt das zusätzliche Filterelement an dem Anschlussstück aus Metall zu befestigen oder das zusätzliche Filterelement auf sonstige Weise zu einem Bestandteil des Anschlussstücks zu machen, wird das zusätzliche Filterelement vielmehr an dem Kunststoff-Auslassrohr in der Druckanschlussöffnung befestigt. Das zusätzliche Filterelement verbleibt in der Druckanschlussöffnung, wenn das Anschlussstück aus Metall sich von dem Kunststoff-Auslassrohr ablöst und aus der Druckanschlussöffnung herausfällt, dergestalt, dass das zusätzliche Filterelement die saubere Seite des Hauptfilterelements weiterhin schützt und eine durch die Druckanschlussöffnung verlaufende kontaminierende Umgehung zu der sauberen Seite des Hauptfilterelements beseitigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Luftfilters, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
3 ist eine Ansicht wie in 2 und zeigt eine alternative Ausführungsform.
4 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Konstruktion von 2 und 3.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt einen Luftfilter 10, der ein allgemein zylindrisches Kunststoffgehäuse 12 mit distal einander gegenüberliegenden Enden 14 und 16 enthält. Das Gehäuse wird von einem ersten und einem zweiten Abschnitt 18 bzw. 20 gebildet, die einander an der Spundungsschnittstelle 22 in Eingriff nehmen und mit einem Paar sich diametral gegenüberliegender Klammern, von denen eine bei 24 gezeigt ist, aneinander befestigt sind. Das Gehäuse hat einen Lufteinlass, der mit einer Strichlinie bei 26 angedeutet ist, in die Seitenwand des Gehäuses hinein sowie einen Luftauslass 28 am axialen Ende 14 des Gehäuses. Ein zylindrisches Hauptfilterelement 30 in dem Gehäuse leitet Luft vom Lufteinlass 26 zum Luftauslass 28. Luft strömt vom Einlass 26 zu dem ringförmigen Raum 32 zwischen der Gehäuseseitenwand und dem Hauptfilterelement 30, dann radial einwärts durch den Ringraum von Filterelement 30 in den hohlen Innenraum 34 des Filterelements 30, dann axial nach rechts zum Auslass 28. Das Hauptfilterelement 30 hat eine verschmutzte Seite 36, die Luft vom Einlass 26 durch den Ringraum 32 erhält, und hat eine saubere Seite 38, die Luft in den hohlen Innenraum 34 zum Auslass 28 leitet. Das Gehäuse hat einen Ablass 40, der in bekannter Weise durch das Staubauswurfventil 42 verschlossen ist.
Ein Kunststoff-Auslassrohr 44, das vorzugsweise die Form eines 90°-Knies aufweist (obgleich auch andere Konfigurationen verwendet werden können), ist an dem rechten axialen Ende 14 des Gehäuses an der Luftauslassöffnung 28 in drehbarer Einrastbeziehung angebracht, wie es einschlägig bekannt ist, beispielsweise aus der in gemeinsamem Besitz befindlichen, gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 08/883,047, eingereicht am 26. Juni 1997. Wie in jener Anmeldung gezeigt, wird das Element 44 axial linkswärts in das Gehäuse 12 eingeführt, bis die äußere keilförmige Lippe 46 an dem inneren röhrenförmigen Abschnitt 48 des Elements 44 sich an der inneren ringförmigen Lippe 50 des Gehäuses vorbeibewegt, woraufhin diese ein wenig radial einwärts zurückschnappt, dergestalt, dass das äußere Rohr 44 festgehalten wird, wobei dazwischen ein Runddichtring 52 eine Abdichtung herstellt. Das Auslassrohr 44 erstreckt sich vom Luftauslass 28 des Gehäuses und leitet Luft von dort zu einem Verbrennungsmotor eines Lkw oder dergleichen.
Das Kunststoff-Auslassrohr 44 hat eine Seitenwand 60 (siehe 2), durch die hindurch eine Druckanschlussöffnung 62 verläuft, die zwischen dem Inneren 64 und dem Äußeren 66 des Auslassrohres 44 zum Fühlen von Druck in dem Auslassrohr kommuniziert. Die Öffnung 62 kann auch eine Entlüftungsauslassöffnung bilden. Ein Anschlussstück 68 ist in der Druckanschlussöffnung 62 angeordnet und ist an dem Kunststoff-Auslassrohr 44 befestigt, um einen Drucksensorverbinder 70 aufzunehmen, der über einen Schlauch 72 mit einem (nicht gezeigten) Drucksensor verbunden ist. Ein zusätzliches Filterelement 74 ist in der Druckanschlussöffnung 62 angeordnet und ist an dem Kunststoff-Auslassrohr 44, aber nicht an dem Anschlussstück 68 angebracht, dergestalt, dass das zusätzliche Filterelement 74 in der Druckanschlussöffnung 62 verbleibt, wenn sich das Anschlussstück 68 von dem Kunststoff-Auslassrohr 44 löst und aus der Druckanschlussöffnung 62 herausfällt, dergestalt, dass das zusätzliche Filterelement 74 weiterhin das Innere 64 des Auslassrohres 44 und die saubere Seite 38 des Hauptfilterelements 30 schützt und eine mögliche kontaminierende Umgehung zu der sauberen Seite 38 des Hauptfilterelements 30 durch die Druckanschlussöffnung 62 hindurch ausschließt.
Das Anschlussstück 68 besteht vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Messing, und ist mit dem Kunststoff-Auslassrohr 44 verbunden, vorzugsweise durch Ultraschallschweißen und/oder eine äußere Rändelung des Anschlussstücks 68, wie bei 74 gezeigt (siehe 4), und mittels Presspassung in das Kunststoff-Auslassrohr eingefügt, obgleich auch andere Materialien und Verbindungstechniken verwendet werden können. Das metallische Anschlussstück 68 ist mit einem Innengewinde versehen, wie bei 76 gezeigt (siehe 4), um einen mit Gewinde versehenen Drucksensorverbinder 70 in einer Drehmomentbeziehung aufzunehmen. Wenn der Drucksensor 70 nicht in Gebrauch ist, so kann er durch eine Kappe verschlossen werden, oder er kann von dem Anschlussstück 68 heruntergenommen werden und durch einen Gewindestopfen oder eine Schraube 78 (siehe 1) verschlossen werden, der bzw. die fest in das Anschlussstück 68 hineingedreht wird. Es kann passieren, dass das metallische Anschlussstück 68 durch den Verbinder 70 oder den Stopfen 78 überdreht wird, wodurch die Verbindung zwischen dem Kunststoff-Auslassrohr 44 und dem metallischen Anschlussstück 68 infolge der geringeren Zugfestigkeit des Kunststoffs brechen kann. Selbst wenn das Anschlussstück 68 sich löst und aus der Öffnung 62 herausfällt, bleibt der zusätzliche Filter 74 an seinem Ort, weil er an dem Kunststoff-Auslassrohr befestigt ist und keinen Teil des Anschlussstückes 68 bildet oder auf sonstige Weise daran befestigt ist. Das zusätzliche Filterelement 74 ist vorzugsweise mittels Presssitz am dem Kunststoff-Auslassrohr 44 befestigt. In einer anderen Ausführungsform ist das zusätzliche Filterelement 74 ein Sintermetallfilter, der mittels Ultraschall an dem Kunststoff-Auslassrohr 44 in der Öffnung 62 angeschweißt ist. Es kommen auch andere Befestigungstechniken in Frage, wie beispielsweise mechanisches Kerben, Verkleben usw.
Das zusätzliche Filterelement 74 ist in der Druckanschlussöffnung 62 zwischen dem Anschlussstück 68 und dem Inneren 64 des Kunststoff-Auslassrohres 44 angeordnet. Die Druckanschlussöffnung 62 weist einen ersten Abschnitt 80 (siehe 2) auf, der einen ersten Durchmesser hat und sich einwärts durch die Seitenwand von dem Äußeren des Kunststoff-Auslassrohres 44 erstreckt. Die Druckanschlussöffnung 62 weist einen zweiten Abschnitt 82 auf, der einen zweiten Durchmesser hat und sich auswärts durch die Seitenwand von dem Inneren 64 des Kunststoff-Auslassrohres 44 erstreckt. Dabei ist der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser. Das Anschlussstück 68 ist in dem ersten Abschnitt 80 angeordnet. Das zusätzliche Filterelement 74 ist in dem zweiten Abschnitt 82 angeordnet. Die Druckanschlussöffnung 62 weist einen dritten Abschnitt 84 auf, der einen dritten Durchmesser hat und sich durch die Seitenwand zwischen dem zweiten Abschnitt 82 und dem Inneren 64 des Kunststoff-Auslassrohres 44 erstreckt. Der zweite Durchmesser ist größer als der dritte Durchmesser. Der zweite und der dritte Abschnitt 82 bzw. 84 treffen sich an einer ringförmigen Schulter 86, dergestalt, dass die Schulter 86 einen Anschlag bildet, der verhindert, dass das zusätzliche Filterelement 74 in das Innere 64 des Kunststoff-Auslassrohres 44 und auf die saubere Seite 38 des Hauptfilterelements 30 dringt. Die Druckanschlussöffnung 62 weist einen vierten Abschnitt 88 auf, der sich durch die Seitenwand zwischen dem Abschnitt 80 und dem Abschnitt 82 hindurch erstreckt und durch eine kegelstumpfartige Verjüngung definiert wird. Das zusätzliche Filterelement 74 ist ebenfalls in dem Abschnitt 88 angeordnet.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei die gleichen Bezugszahlen wie oben verwendet wurden, wenn es das Verständnis unterstützt. Das zusätzliche Filterelement 90 ist kürzer und breiter und scheibenförmiger als das zusätzliche Filterelement 74 (siehe 4). Das zusätzliche Filterelement 90 befindet sich im Abschnitt 80. Die Druckanschlussöffnung 62 weist zwischen dem Abschnitt 80 und dem Abschnitt 82 eine ringförmige Schulter 92 auf. Das zusätzliche Filterelement 90 schlägt an der ringförmigen Schulter 92 dergestalt an, dass die Schulter 92 einen Anschlag bildet, der verhindert, dass das zusätzliche Filterelement 90 in das Innere 64 des Kunststoff-Auslassrohres 44 und auf die saubere Seite 38 des Hauptfilter elements 30 dringt. Das zusätzliche Filterelement 90 ist zwischen dem Anschlussstück 68 und der ringförmigen Schulter 92 eingeschlossen. Der Abschnitt 88 ist durch die kegelstumpfartige Verjüngung definiert, die einen kleinsten Durchmesser aufweist, der so groß ist wie der Durchmesser des Abschnitts 82 und der mit dem Abschnitt 82 verschmilzt, und die einen größten Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des Abschnitts 80 und der mit der Schulter 92 an dem Abschnitt 80 verschmilzt.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Elemente 68 und 70 ein einziges integral ausgebildetes Stück mit einem sich auswärts erstreckenden Rohr bei 94 (siehe 4), das eine ringförmige Wulst 96, Widerhaken oder dergleichen aufweist, um einen durch den Schlauch 72 gebildeten Drucksensorverbinder aufzunehmen und festzuhalten.

Claims

Luftfilter, umfassend: ein Gehäuse (18, 20) mit einem Lufteinlass (26) und einem Luftauslass (28); ein in dem Gehäuse befindliches Hauptfilterelement (30), das Luft filtert, die von dem Lufteinlass (26) zu dem Luftauslass (28) strömt, wobei das Hauptfilterelement (30) eine verschmutzte Seite (36) aufweist, die Luft von dem Lufteinlass (26) erhält, und eine saubere Seite (38) aufweist, die gefilterte Luft zu dem Luftauslass (28) leitet; ein Auslassrohr (44), das sich von dem Luftauslass (28) aus erstreckt und Luft von dort leitet, wobei das Auslassrohr (44) eine Seitenwand (60) mit einer durch sie hindurch verlaufenden Druckanschlussöffnung (62) aufweist, die zwischen dem Inneren (64) und dem Äußeren (66) des Auslassrohres (44) kommuniziert zum Fühlen von Druck in dem Auslassrohr; ein in der Druckanschlussöffnung (62) befindliches Anschlussstück (68), das an dem Auslassrohr (44) befestigt ist, zum Aufnehmen eines Drucksensorverbinders (70); ein zusätzliches Filterelement (74) in der Druckanschlussöffnung (62); dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassrohr (44) aus Kunststoff ist und dass das zusätzliche Filterelement (74) an dem Kunststoff-Auslassrohr (44) angebracht ist und nicht an dem Anschlussstück (68) angebracht ist, dergestalt, dass das zusätzliche Filterelement (74) in der Druckanschlussöffnung (62) verbleibt, wenn sich das Anschlussstück (68) von dem Kunststoff-Auslassrohr (44) löst und aus der Druckanschlussöffnung (62) herausfällt, dergestalt, dass das zusätzliche Filterelement (74) weiterhin die saubere Seite (38) des Hauptfilterelements (30) schützt und eine mögliche kontaminierende Umgehung zu der sauberen Seite (38) des Hauptfilterelements (30) durch die Druckanschlussöffnung (62) hindurch ausschließt.
Luftfilter nach Anspruch 1, wobei das Anschlussstück (68) aus Metall besteht und mit dem Kunststoff-Auslassrohr (44) verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen dem metallischen Anschlussstück (68) und dem Kunststoff-Auslassrohr (44) infolge der geringeren Zugfestigkeit des Kunststoff-Auslassrohres (44) brechen kann.
Luftfilter nach Anspruch 2, wobei das metallische Anschlussstück (68) den Drucksensorverbinder (70) in einer Drehmomentbeziehung aufnimmt und wobei es bei dem metallischen Anschlussstück (68) zu einem von dem Verbinder (70) ausgehenden Überdrehmoment kommen kann, wodurch die Verbindung zwischen dem Kunststoff-Auslassrohr (44) und dem metallischen Anschlussstück (68) infolge der geringeren Zugfestigkeit des Kunststoff-Auslassrohres (44) bricht.
Luftfilter nach Anspruch 2 oder 3, wobei das metallische Anschlussstück (68) mittels Ultraschallschweißen mit dem Kunststoff-Auslassrohr (44) verbunden ist.
Luftfilter nach Anspruch 2 oder 3, wobei das metallische Anschlussstück (68) mit einem Presssitz mit dem Kunststoff-Auslassrohr (44) verbunden ist.
Luftfilter nach Anspruch 5, wobei das metallische Anschlussstück (68) außen gerändelt ist.
Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zusätzliche Filterelement (74) in der Druckanschlussöffnung (62) zwischen dem Anschlussstück (68) und dem Inneren (64) des Kunststoff-Auslassrohres (44) angeordnet ist.
Luftfilter nach Anspruch 7, wobei die Druckanschlussöffnung (62) einen ersten Abschnitt (80) aufweist, der einen ersten Durchmesser hat und sich einwärts durch die Seitenwand (60) von dem Äußeren des Kunststoff-Auslassrohres (44) erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (82) aufweist, der einen zweiten Durchmesser hat und sich auswärts durch die Seitenwand (60) von dem Inneren des Kunststoff-Auslassrohres (44) erstreckt, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser und wobei das Anschlussstück in dem ersten Abschnitt (80) angeordnet ist.
Luftfilter nach Anspruch 8, wobei das Zusätzliche Filterelement (74) in dem zweiten Abschnitt (82) angeordnet ist.
Luftfilter nach Anspruch 9, wobei die Druckanschlussöffnung (62) einen dritten Abschnitt (84) aufweist, der einen dritten Durchmesser hat und sich durch die Seitenwand (60) zwischen dem zweiten Abschnitt (82) und dem Inneren des Kunststoff-Auslassrohres (44) erstreckt, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der dritte Durchmesser, und wobei der zweite und der dritte Abschnitt sich an einer ringförmigen Schulter (86) treffen, und wobei das zusätzliche Filterelement (74) so an der ringförmigen Schulter (86) anschlägt, dass die ringförmige Schulter einen Anschlag bildet, der verhindert, dass das zusätzliche Filterelement (74) in das Innere des Kunststoff-Auslassrohres und auf die saubere Seite (38) des Hauptfilterelements (30) dringt.
Luftfilter nach Anspruch 10, wobei das zusätzliche Filterelement (74) im Presssitz in dem zweiten Abschnitt (82) sitzt.
Luftfilter nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Druckanschlussöffnung (62) einen vierten Abschnitt (88) aufweist, der sich durch die Seitenwand zwischen dem ersten (80) und dem zweiten (82) Abschnitt hindurch erstreckt und durch eine kegelstumpfartige Verjüngung definiert wird, wobei das zusätzliche Filterelement (74) ebenfalls in dem vierten Abschnitt (88) angeordnet ist.
Luftfilter nach Anspruch 8, wobei das zusätzliche Filterelement (90) in dem ersten Abschnitt (80) angeordnet ist.
Luftfilter nach Anspruch 13, wobei die Druckanschlussöffnung (62) eine ringförmige Schulter (86) zwischen dem ersten (80) und dem zweiten (82) Abschnitt aufweist, wobei das zusätzliche Filterelement (90) so an der ringförmigen Schulter (86) anschlägt, dass die ringförmige Schulter einen Anschlag bildet, der verhindert, dass das zusätzliche Filterelement (90) in das Innere des Kunststoff-Auslassrohres und auf die saubere Seite (38) des Hauptfilterelements (30) dringt.
Luftfilter nach Anspruch 13 oder 14, wobei das zusätzliche Filterelement (90) zwischen dem Anschlussstück (68) und der ringförmigen Schulter (86) eingeschlossen ist.
Luftfilter nach Anspruch 8, wobei die Druckanschlussöffnung (62) einen dritten Abschnitt (84) aufweist, der einen dritten Durchmesser hat und sich durch die Seitenwand (60) zwischen dem zweiten Abschnitt (82) und dem Inneren (64) des Kunststoff-Auslassrohres (44) erstreckt, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der dritte Durchmesser, und wobei der zweite (82) und der dritte (84) Abschnitt sich an einer ersten ringförmigen Schulter (86) treffen, und wobei die Druckanschlussöffnung (62) einen vierten Abschnitt (88) aufweist, der sich durch die Seitenwand (60) zwischen dem ersten (80) und dem zweiten (82) Abschnitt hindurch erstreckt und durch eine kegelstumpfartige Verjüngung definiert wird, die einen kleinsten Durchmesser aufweist, der so groß ist wie der zweite Durchmesser, und mit dem zweiten Abschnitt (82) verschmilzt, wobei die kegelstumpfartige Verjüngung einen größten Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der erste Durchmesser, und mit einer zweiten ringförmigen Schulter (92) an dem ersten Abschnitt verschmilzt.