用於流體過濾、尤其是用於內燃機的進氣的過濾器元件的製作方法
2023-05-15 22:45:31 2
專利名稱：用於流體過濾、尤其是用於內燃機的進氣的過濾器元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用於流體過濾、尤其是用於內燃機的進氣的過濾器元件以及一種空氣過濾單元。
背景技術：
在公開文獻WO 2008/015100 Al中公開了一種在徑向分離的殼體中的過濾器元件，其中過濾器元件的端板設有用於將過濾器元件與殼體部件連接的連接元件，並且其中殼體部件藉助過濾器元件固定在其位置中。通過該結構形成在構件公差方面、尤其是在軸向長度公差方面的高要求。
發明內容
本發明的任務在於，提出一種過濾器元件，所述過濾器元件改善了公差條件並且保證了可靠的密封。該任務由具有權利要求1所述的特徵的過濾器元件來解決。根據本發明的過濾器元件包括空心圓柱形的、尤其是星形摺疊的過濾器介質以及出口側的端板和第二端板以及空心圓柱形的支承格柵(也稱作中心管)，所述支承格柵布置在過濾器介質的內腔中。支承格柵優選貼靠在空心圓柱形的過濾器介質的內壁上並且從出口側的端板延伸至第二端板。根據本發明，支承格柵在過濾器元件的出口側的端部上具有連接區域，在連接區域中支承格柵設有耦合元件，以將過濾器元件耦連到過濾器殼體、尤其是過濾器殼體的出口套管上，其中耦合元件優選徑向布置在內部並且尤其是構造為形狀配合連接部、例如構造為螺紋或插接連接件(Bajonettverschluss)。同樣,外螺紋或外置的插接連接件是可能的。替代地，可以設置搭扣連接部或夾持連接部。根據本發明，支承格柵在連接區域中具有徑向向外突出的凸緣，凸緣部分地伸出過濾器介質的出口側的端面。所述凸緣與過濾器介質的出口側的端面一起被出口側的端板包圍，其中可彈性變形的塑料尤其是聚氨酯(PUR)用作端板材料。出口側的端板具有環形的軸向密封部，以將過濾器殼體中的粗糙側與精細側分開。軸向密封部優選與出口側的端板一體地構造為環形的軸向突起，所述軸向突起在過濾器元件安裝在殼體中時可以被壓緊。過濾器介質的出口側的端側對於根據本發明的過濾器元件來說不必直接貼靠在凸緣上，而是在一種有利的實施方式中可以與凸緣略微間隔距離(例如大約0.5mm到5mm，尤其是0.5mm到2mm)地布置。這具有如下優點:過濾器介質的長度公差對整個過濾器元件的長度沒有影響。此外優點還在於，所述凸緣的完全包圍由端板材料提供。一種優選的實施方式規定，過濾器元件在支承格柵上、在端板的區域中或直接在端板上具有帶有尤其是錐形螺紋的螺紋凸肩作為耦合元件。由於螺紋凸肩的錐度和殼體上與此兼容的螺紋孔，當空氣過濾器元件推移到殼體元件上時實現了自對中。於是，轉動相對較小的角度就足以使多條螺紋線彼此嚙合並且如此實現螺紋連接部相對於軸向力的相應的高強度。在此已證明為有利的是，鋸齒螺紋良好地適合作為運動螺紋，所述運動螺紋對髒物不敏感並且此外還可以略微運動。例如，錐形的鋸齒螺紋是合適的，其在大約IOOmm的直徑的情況下優選具有二至五條、優選三條螺紋線。在一種實施方式中，螺紋線以大約3°到
12。、優選3+/-0.5°的錐角布置。在一種有利的實施方式中，連接區域在其端部上具有軸向的支承面，以支承在過濾器殼體上。以此方式在安裝過濾器元件時，過濾器元件的最終位置基本上通過支承管的尺寸來確定。密封部如連接區域的幾何結構所允許的那樣延長地變形。由此，過濾器元件的位置與軸向密封部的硬度公差和尺寸公差無關。在一種實施方式中，出口側的端板的材料與支承格柵的材料相比具有更小的肖氏硬度(Shore-Harte )。在一種有利的實施方式中，軸向密封部關於徑向位置布置在凸緣的區域中。以此方式通過張緊殼體中的過濾器元件而形成的力作用到凸緣上並且由凸緣支承。以此方式，可以避免在端板材料與過濾器材料或支承格柵材料之間的連接位置上的剪切力。在一種有利的改進方案中，在凸緣與過濾器介質的端面之間設置間隙，所述間隙通過端板材料填充。以此方式可以使在軸向密封部上形成的、傳遞到過濾器介質的力最小化。在一種實施方式中，凸緣實施為格柵。以此方式，端板材料可以穿透凸緣。這具有如下優點:在凸緣與端板材料之間的連接部的負荷能力得到了改善。在一種實施方式中，軸向密封部在未張緊的狀態中伸出軸向支承面。在安裝過濾器元件時，所述密封部與其高度無關地在未張緊的狀態中被壓緊直至支承面的高度。在一種實施方式中，殼體的密封面同時用作支承格柵的支承面的止擋。在一種有利的實施方式中，所述凸緣包括與中軸線平行延伸的第一區段和連接到所述第一區段上的、垂直於中軸線延伸的第二區段。所述區段在此形成一種角度，所述角度圍住過濾器介質的出口側的端面的內部邊緣。在一種有利的改進方案中，所述第一區段平行、並且與支承格柵的連接區域間隔距離地延伸。所述第一區段在此有利地藉助環形地環繞的接片或多個環繞地部置的接片與連接區域連接。以此方式，凸緣可以如此嵌入到出口側的端板中，從而使得端板的材料並不與支承格柵的主要部分連接或者說並不與連接區域連接。這尤其是對於端板來說是有利的，所述端板由原狀態中能夠流動的材料、例如聚氨酯(PUR)以澆注方法尤其是以澆注鑄型來製造，並且在此與過濾器介質和凸緣連接。。在一種實施方式中，所述第二端板封閉地實施。在一種有利的實施方式中，第二端板具有連接元件，以將過濾器與殼體部件連接。連接元件尤其是實施為插接連接件、螺紋連、搭扣連接部或卡鎖連接部。第二端板在此優選由與出口側的端板相比較硬的材料(例如PP、PE、PA)，優選以注塑方法來製造。也可能的是，設置搭扣連接部、尤其是環形搭扣連接部，當過濾器元件和殼體下部或者說蓋板作為不可脫開的單元在維護情況下被替換時，所述搭扣連接部尤其是有利的。過濾器元件於是適合於與殼體部件可脫開地或不可脫開地鎖緊。此外，本發明涉及一種空氣過濾單元，其具有可徑向分開的殼體和可裝入到其中的、根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其中所述殼體包括至少兩個殼體部件，所述殼體部件沿軸向方向通過系杆元件彼此連接，其中所述系杆元件通過過濾器元件並且尤其通過支承格柵形成。過濾器元件和空氣過濾單元的一種優選的實施方式規定，在殼體下部或者說蓋板上在連接元件的區域中設置有至少一種可徑向移動的鎖緊元件，該鎖緊元件嚙合到連接元件中，其中連接元件構造為空氣過濾器元件的端板上的凸肩上的溝槽、底切部或者其他的嚙合空隙，由此過濾器元件與殼體部件形狀配合地鎖緊。只要在空氣過濾器元件上的嚙合空隙構造為連續的溝槽，則可以使過濾器元件相對於殼體部件任意地定位。在一種優選的實施方式中，在殼體部件之間的埠上未設置固定元件或鎖緊元件。這樣，利用可移動的鎖緊元件在沒有裝入過濾器元件的情況下殼體不能保持在一起，並且由此在沒有空氣過濾器元件的情況下不能運行過濾器單元。在一種有利的改進方案中，第二端板牢固地、並且在其軸向位置中限定地與支承格柵連接，例如通過粘接連接、螺旋連接、搭扣連接或焊接連接，或者優選通過澆注材料、例如熔化粘接材料或聚氨酯(PU)泡沫來連接，所述材料在硬化時將第二端板與過濾器介質和支承格柵形狀配合地連接並且密封地包圍過濾器介質的第二端側。在此有利的是，端板的內側直接貼靠在支承格柵上。支承格柵與第二端板的牢固連接具有如下優點:過濾器元件的支承格柵可以用作在過濾器兀件中的系杆，過濾器殼體具有軸向分開的殼體部件。由此，可以省去殼體上的連接元件或者說系杆元件。以此方式有利地可以有效保證，殼體部件的連接在沒有置入根據本發明構造的過濾器元件的情況下是不可能的，因為殼體部件會簡單地相互散開。由此尤其是不能有意地或無意地在沒有置入空氣過濾器元件的情況下運行空氣過濾單元。另一個優點是，通過第二端板與支承格柵的限定的連接，過濾器元件的整個長度並且由此在軸向支承面與第二端板的連接元件之間的間距，可以以小的公差與出口側的端板的端板材料的材料品質波動無關地以及與過濾器介質的長度公差無關地確定。以此方式，只有支承管的軸向長度對於與第二端板連接的殼體部件的位置有影響。與此相反，出口側的第一端板的長度公差或者過濾器介質的長度公差保持沒有影響，因為首先過濾器元件的軸向位置通過在支承格柵上的連接區域或者說耦合元件限定，並且其次第二端板的連接元件的軸向位置通過支承格柵的長度來限定。
本發明的其他特徵從說明書和附圖中得出。圖1示出了過濾器元件的根據本發明的一種實施方式的剖面 圖2示出了空氣過濾器單元的根據本發明的一種實施方式的部分剖面 圖3示出了根據本發明的空氣過濾單元的剖面視圖的截取區段；
圖4以細節截取區段示出了根據本發明的空氣過濾單元的連接區域；
圖5示出了根據本發明的空氣過濾單元的等軸的剖面視圖。
具體實施方式
在圖1中示出的過濾器元件I包括空心圓柱形的、星形摺疊的過濾器介質2以及出口側的端板3和第二端板4和空心圓柱形的支承格柵5，所述支承格柵布置在過濾器介質2的內腔6中。支承格柵5優選貼靠在空心圓柱形的過濾器介質2的內壁上並且從出口側的端板3延伸至第二端板4。支承格柵5在過濾器元件I的出口側的端部上具有連接區域11，在所述連接區域中支承格柵以耦合元件終止，所述耦合元件構造為內螺紋。支承格柵以注塑方法由例如是PP、PE、PA的塑料製成並且在連接區域11中具有徑向向外突出的凸緣8，所述凸緣部分突出於過濾器介質2的出口側的端面9。該凸緣與過濾器介質的出口側的端面9 一起被出口側的端板3包圍，所述出口側的端板優選由可彈性變形的塑料、尤其是起泡的I3UR (聚氨酯)構成。出口側的端板3具有環形的軸向密封部10，用於將過濾器殼體中的粗糙側與精細側分開。軸向密封部10優選與出口側的端板3 —體式地構造為環形的軸向突起，所述軸向突起在安裝過濾器元件時可以壓緊在殼體中。過濾器介質的出口側的端面9並不直接貼靠在凸緣上。這具有如下優點:過濾器介質的長度公差在製造端板時可以被補償。有利地，在過濾器介質的端面9與凸緣8之間設有間隙，該間隙通過端板材料填充。以此方式可以使在軸向密封部上產生的力到過濾器介質的傳遞最小化。連接區域11在其端部上具有軸向的支承面12，以支承在過濾器殼體上。以此方式在安裝過濾器元件I時，過濾器元件的最終位置基本上通過支承管的尺寸來確定。密封部10如連接區域11的幾何結構所允許的那樣延長地變形。由此，過濾器元件I的位置與軸向密封部的硬度公差和尺寸公差無關。軸向密封部10關於徑向位置布置在凸緣8的區域中。以此方式通過張緊殼體中的過濾器元件而形成的力作用到凸緣8上並且由凸緣支承。以此方式，可以避免在端板材料3與過濾器材料或支承格柵材料之間的連接位置上的剪切力。所述凸緣包括與中軸線平行延伸的第一區段13和連接到所述第一區段上的、垂直於中軸線延伸的第二區段14。所述區段在此形成一種角度，所述角度圍住過濾器介質的出口側的端面9的內部邊緣。凸緣8實施為格柵。以此方式，端板材料可以穿透凸緣8。這具有如下優點:在凸緣與端板材料之間的連接部的負荷能力得到了改善。第一區段13平行、並且與支承格柵的連接區域11間隔距離地延伸。所述第一區段在此有利地藉助環形地環繞的接片或多個環繞地部置的接片與連接區域11連接。以此方式，凸緣可以如此嵌入到出口側的端板3中，從而使得端板的材料並不與支承格柵5的主要部分連接或者說並不與連接區域11連接。這尤其是對於端板來說是有利的，所述端板由原狀態中能夠流動的材料、例如聚氨酯(PUR)以澆注方法尤其是以澆注鑄型來製造，並且在此與過濾器介質和凸緣連接。第二凸緣區段14連接到第一區段13上並且徑向向外延伸。不僅第一凸緣區段13而且第二凸緣區段14嵌入到端板材料或者說端板3中，其中通過將第一凸緣區段13與支承管徑向間隔距離地布置而在端板與支承格柵之間不存在接觸。以此方式，端板可以以簡單的環形形狀澆注。徑向密封部10在未張緊的狀態中伸出軸向支承面12。在安裝過濾器元件時，所述密封部與其高度無關地在未張緊的狀態中被壓緊直至支承面的高度。殼體的密封面在此同時用作支承格柵的支承面12的止擋。
第二端板4封閉地實施並且具有連接元件15，以將過濾器元件與殼體部件連接，其中所述連接元件15構造在過濾器元件I的第二端板4上的凸肩上。連接元件尤其至少部分地實施為環繞的溝槽(Rille) 16，布置在殼體上的、可徑向推移的鎖緊元件能夠嚙合到該溝槽中。第二端板在此優選由與出口側的端板相比較硬的材料(例如聚丙烯(PP)、聚酯(PEs)、聚乙烯(PE)、聚醯胺(PA))，優選以注塑方法來製造。在一種有利的改進方案中，第二端板4牢固地、例如通過粘接連接或焊接連接或優選通過由與精細側的端板相同的材料製成的澆注材料與支承格柵連接，所述材料在硬化時使第二端板與過濾器介質和支承格柵形狀配合地連接並且密封地包圍過濾器介質的第
二端側。支承格柵與第二端板的連接具有如下優點:過濾器元件的支承格柵可以用作在過濾器元件中的系杆(Zuganker)，過濾器殼體具有軸向分開的殼體部件。由此，可以省去殼體上的連接元件或者說系杆元件。以此方式有利地可以有效保證，殼體部件的連接在沒有裝入根據本發明構造的過濾器元件的情況下是不可能的，因為殼體部件會簡單地相互散開。由此尤其是不能有意地或無意地在沒有裝入空氣過濾器元件的情況下運行空氣過濾單元。另一個優點是，通過第二端板與支承格柵的限定的連接，過濾器元件的整個長度並且由此在軸向支承面與第二端板的連接元件之間的間距，可以以小的公差與出口側的端板的端板材料的材料品質波動無關地以及與過濾器介質的長度公差無關地確定。圖2示出了過濾器元件I安裝在空氣過濾單元中的狀態。空氣過濾單元100包括過濾器元件I和次級空氣過濾器元件17以及還包括殼體101，在該殼體中容納元件。殼體101包括殼體底部元件103和殼體蓋板102。殼體蓋板102可以推移到殼體底部元件103上。殼體底部元件在一種有利的實施方式中由插座部分103a和出口部分103b組成，在出口部分上布置有出口套管105。插座部分103a和出口部分103b或者一體地構造為注塑件或者通過焊接連接、尤其是雷射焊接連接、摩擦焊接連接、旋轉焊接連接或振動焊接連接密封地連接為獨立的構件。次級空氣過濾器元件17優選包括中心管18並且插入出口套管105中並且利用徑向密封部20對其進行密封。在殼體蓋板102上在連接元件15的區域中設置兩個對置的、可徑向移動的鎖緊元件104,所述鎖緊元件嚙合到連接元件15的溝槽16中，由此過濾器元件與殼體蓋板102形狀配合地鎖緊。鎖緊元件104優選通過槓桿106運動和固定。只要溝槽16連續地構造，則過濾器元件可以相對於殼體蓋板102任意地定位。圖3以部分視圖示出了過濾器元件I與殼體蓋板102的連接區域。這兩個鎖緊元件104相互對置並且在所示的最終位置中嚙合到第二端板4的溝槽16中。殼體蓋板102為此分別具有用於鎖緊元件104的槽狀的開口 107，鎖緊元件104穿過所述開口伸到殼體內腔中。為了脫開連接，提升槓桿106並且由此將鎖緊元件104從溝槽16拉出。殼體蓋板102在內部具有朝向過濾器元件的、環形的空隙108，連接元件在安裝時可以浸沒到所述空隙中。在一種有利的實施方式中，在空隙108中布直有徑向延伸的接片，所述接片可以與在連接元件中相應的凹槽相嚙合。以此方式，過濾器元件I首先可以裝入到殼體蓋板102中並且鎖緊，並且接著旋入到殼體底部元件103中。圖4以細節截取區段示出了過濾器元件I與殼體底部元件103的連接區域以及次級空氣過濾器元件17。所述次級過濾器元件17推入到安裝套管109中，並且具有徑向密封部20以相對於安裝套管進行密封。在過濾器元件I的連接區域11中，支承格柵5構造為管狀的突起部(Fortsatz)，所述突起部在其內表面上具有比耦合元件7略微錐形的鋸齒螺紋。為了安裝過濾器元件，在殼體底部元件103上設置有同樣管狀的安裝套管109，其延伸到殼體的內腔中並且具有相應的、錐形構造的鋸齒螺紋。通過螺紋的錐度(Konizitat)並且將螺紋實施為鋸齒螺紋，過濾器元件的安裝和脫開尤其是就所需的力而言會變得容易，其中接觸面相對於端面9具有扁平的角(大約0到20° )。示出了處於安裝好的狀態中的過濾器元件1，在該狀態中支承格柵5貼靠在殼體底部元件103的內表面上，所述支承格柵終止在支承面12中，其中殼體底部元件103的內表面也表示為殼體的密封面，軸向密封部10貼靠在所述密封面上。與端板3 —起成型的軸向密封部10的壓緊程度僅僅通過支承面12的位置來確定。密封部的可能的高度公差關於支承格柵5並且關於第二凸緣區段14或者過濾器元件2的端面9由此對第二端板4和布置在所述第二端板上的連接元件15的位置沒有影響(在圖4中未示出)。針對過濾器介質在進水(Wassereintrag)之後的乾燥時沿縱向方向收縮的這種情況，通過該結構一方面保證了軸向密封部10的密封作用，並且另一方面通過第二端板4與支承管5的牢固的連接也固定了布置在第二端板上的連接元件15的位置，由此實現了將殼體蓋板102可靠地安裝在殼體底部元件103上。此外保證了鎖緊元件104在任何公差情況下都能嚙合到第二端板4的溝槽16中。圖5示出了根據本發明的、具有過濾器元件I和殼體101的空氣過濾單元100的等軸的剖面視圖。
權利要求
1.關於流體過濾的過濾器元件(I)、尤其是用於內燃機的進氣的空氣過濾器元件，其包括: a.空心圓柱形的、尤其是星形摺疊的過濾器介質(2)； b.出口側的端板(3)和第二端板(4); c.空心圓柱形的支承格柵(5)，其布置在所述過濾器介質的內腔(6)中， 其中所述支承格柵在過濾器元件的出口側的端部上具有連接區域(11)，在所述連接區域中所述支承格柵(5)設有耦合元件(7)，以將過濾器元件耦連到過濾器殼體上、尤其是耦連到所述過濾器殼體的出口套管上，其中所述支承格柵(5)在連接區域(7)中具有徑向向外突出的凸緣(8)，所述凸緣部分地伸出所述過濾器介質的出口側的端面(9)，其中出口側的端板(3)包圍所述過濾器介質(2)的出口側端面(9)和所述凸緣(8)並且具有環形的軸向密封部(10)。
2.根據權利要求1所述的過濾器元件，其特徵在於，所述軸向密封部(10)與出口側的端板(3 ) —體地構造。
3.根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其特徵在於，所述連接區域(11)在其端部上具有軸向的支承面(12)，以支承在過濾器殼體上。
4.根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其特徵在於，所述軸向密封部(10)關於徑向位置布置在所述凸緣(8)的區域中。
5.根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其特徵在於，所述軸向密封部(10)是能夠變形的(並且尤其在過濾器元件安裝時是能夠張緊的)，並且在未張緊的狀態中沿軸向方向伸出軸向的支承面(12)。
6.根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其特徵在於，所述凸緣(8)包括平行於中軸線延伸的第一區段(13)和連接到所述第一區段(13)上的、垂直於中軸線延伸的第二區段(14)。
7.根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其特徵在於，封閉地實施所述第二端板(4)。
8.根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其特徵在於，所述第二端板(4)具有用於將所述過濾器元件(I)與殼體部件、尤其是殼體蓋板(102 )連接的連接元件(15 )。
9.根據權利要求8所述的過濾元件，其特徵在於，連接元件構造為徑向的、至少部分地環繞的溝槽(16)，以與殼體側的、可徑向移動的鎖緊元件(104)嚙合。
10.氣過濾單元，其具有可徑向分開的殼體(101)和可裝入到其中的、根據上述權利要求中任一項所述的過濾器元件，其中所述殼體包括至少兩個殼體部件(102，103)，所述殼體部件能夠沿軸向方向通過系杆元件彼此連接，其中所述系杆元件通過所述過濾器元件(I )、尤其是通過所述支承格柵(5 )形成。
11.根據權利要求10所述的空氣過濾單元，其特徵在於，在所述過濾器元件(I)內部布置有次級空氣過濾器元件(17)。
全文摘要
用於流體過濾的過濾器元件(1)、尤其是用於內燃機的進氣的空氣過濾器元件，其包括空心圓柱形的、尤其是星形摺疊的過濾器介質(2)；出口側的端板(3)和第二端板(4)；空心圓柱形的支承格柵(5)，其布置在所述過濾器介質的內腔(6)中，其中所述支承格柵在過濾器元件的出口側的端部上具有連接區域(11)，在所述連接區域中所述支承格柵(5)設有耦合元件(7)，以將過濾器元件耦連到過濾器殼體上、尤其是耦連到所述過濾器殼體的出口套管上，其中所述支承格柵(5)在連接區域(7)中具有徑向向外突出的凸緣(8)，所述凸緣部分地伸出所述過濾器介質的出口側的端面(9)，其中出口側的端板(3)包圍所述過濾器介質(2)的出口側端面(9)和所述凸緣(8)並且具有環形的軸向密封部(10)。
文檔編號B01D46/24GK103096995SQ201180013250
公開日2013年5月8日 申請日期2011年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者S.阿克曼, M.考夫曼, K-D.魯蘭 申請人:曼 · 胡默爾有限公司