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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Flüssigkeitswechselfilter,
insbesondere für
das Schmieröl
einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches
1.
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Im
Stand der Technik bekannte Flüssigkeitswechselfilter,
auch Spin-on Filter genannt, weisen im Allgemeinen ein topfförmiges Gehäuse mit
einer Abschlussplatte und einer die Abschlussplatte haltenden Deckelplatte
auf. Die Flüssigkeitszufuhr
erfolgt durch Öffnungen
in der Abschlussplatte, welche um eine konzentrisch angeordnete
Abflussöffnung
angeordnet sind. Zwischen Zufluss und Abfluss ist dichtend ein hohlzylindrisches
Filterelement angeordnet und Zufluss und Abfluss weisen jeweils
eine Rücklaufsperre
auf. An den Zuflussöffnungen
ist dabei eine Rücklaufsperrmembran
angeordnet und im Inneren des hohlzylindrischen Filterelementes
ist ein Rücklaufsperrventil
angeordnet. Dadurch wird ein Leerlaufen des Filterelementes bei
stehender Brennkraftmaschine verhindert.
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Nachteilig
bei dem bekannten Stand der Technik ist, dass bei Flüssigkeitswechselfiltern,
welche nicht hängend
angeordnet sind, bei der Montage des Flüssigkeitswechselfilters zu
Wartungszwecken die Flüssigkeit,
welche sich oberhalb des Rücklaufsperrventils
befindet, sowie die Flüssigkeit,
welche sich in der nutförmigen
Zuführung
des Zylinderkopfes befindet, herausläuft und so den Motorraum bzw.
die Umwelt verschmutzt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben stehenden Nachteile zu vermeiden
und einen Flüssigkeitswechselfilter
zu schaffen, der kostengünstig und
einfach in der Herstellung ist.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs,
durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Flüssigkeitswechselfilter,
insbesondere für
das Schmieröl
einer Brennkraftmaschine, welcher ein im Wesentlichen topfförmiges Gehäuse mit
einer konzentrisch angeordneten Abflussöffnung für die gereinigte Flüssigkeit und
wenigstens eine Zuflussöffnung
für die
zu reinigende Flüssigkeit
aufweist. Zwischen Zuflussöffnung und
Abflussöffnung
ist dichtend ein bevorzugt hohlzylindrisches, zick-zack-förmig gefaltetes
Filterelement angeordnet. Das Gehäuse wird abschließend mit
einer Deckelplatte geschlossen und die Deckelplatte ist dabei mit
einer Abschlussplatte verbunden. Bevorzugt werden Gehäuse und
Deckelplatte über
eine Bördelung
im Außenbereich
der Deckelplatte miteinander verbunden und die Abschlussplatte ist
ebenfalls über
ein formschlüssiges
Verbindungsverfahren mit der Deckelplatte verbunden. Weiterhin umschließt die Deckelplatte
einen Verdrängungsraum, welcher
in einem Zuflussraum im Gegenpart angeordnet ist. Dieser Zuflussraum
im Gegenpart ist beispielsweise die umlaufende Zuflussnut innerhalb
des Zylinderkopfes. Die Umschließung des Verdrängungsraumes
durch die Deckelplatte folgt im Wesentlichen der Kontur des Zuflussraumes,
wodurch der Verdrängungsraum
im verbundenen Zustand zwischen Flüssigkeitswechselfilter und
Gegenpart innerhalb des Gegenparts angeordnet ist. Im Bereich der
Umschließung
des Gegenparts durch einen Teil der Deckelplatte ist dann auch die
Zuflussöffnung
in den Flüssigkeitswechselfilter
angeordnet. Bevorzugt sind dabei mehrere Zuflussöffnungen umlaufend im Verdrängungsraum
angeordnet. Alternativ oder zusätzlich
dazu ist im Bereich der Abflussöffnung
ein Rücklaufsperrventil
angeordnet, wobei das Rücklaufsperrventil
axial außerhalb
der wirksamen Filterelementfläche
angeordnet ist. Bevorzugt ist das Rücklaufsperrventil dabei so
weit wie möglich
am Ende der Abflussöffnung
angeordnet. Durch die Verwirklichung des Verdrängungsraumes und/oder des Rücklaufsperrventils
im Bereich der Abflussöffnung
ergibt sich vorteilhaft, dass bei einem Wechsel des Flüssigkeitswechselfilters
die Flüssigkeit
im Wechselfilter verbleibt und nicht an die Umgebung abgegeben wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Rücklaufsperrventil
ein Federmittel zur Herstellung eines Presssitzes auf einer Dichtfläche auf,
wobei das Federmittel druckbelastet ist. Das Federmittel übt also
eine Druckkraft auf einen Ventilteller aus, welcher dadurch auf
eine Dichtfläche gepresst
wird und somit eine dichtende Verbindung herstellt. Das Federmittel
kann hierbei beispielsweise eine Schraubenfeder oder ein kompressibles
Medium sein, welches beim Dekomprimieren eine Druckkraft ausübt.
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Alternativ
hierzu kann das Federmittel zur Herstellung eines Presssitzes auf
der Dichtfläche auch
zugbelastet sein. Das Federmittel ist dabei korrespondierend mit
einer vorgegebenen Kontur innerhalb des Flüssigkeitswechselfilters verbunden
und zieht einen Ventilteller auf eine Dichtfläche, wodurch der dichte Presssitz
erzielt wird. Das Federmittel kann hier beispielsweise wiederum
eine Schraubfeder oder ein unter Unterdruck stehen des Medium sein,
welches das Bestreben hat, sich zusammenzuziehen. In beiden Fällen ist
durch die Wahl des Federmittels eine Einstellung der Ventilkennlinie
möglich,
so dass das Rücklaufsperrventil
in Abhängigkeit der
Druckverhältnisse
zum Öffnen
oder Schließen einstellbar
ist.
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Es
ist vorteilhaft, im Bereich des Verdrängungsraumes eine Rücklaufsperrmembran
anzuordnen, wobei die Rücklaufsperrmembran
verhindert, dass die Flüssigkeit
aus dem ausgebauten Flüssigkeitswechselfilter
herauslaufen kann. Die Rücklaufsperrmembran
ist hierbei bevorzugt aus einem Kunststoff oder Gummi gebildet und
verschließt
bei stehender Brennkraftmaschine den Flüssigkeitszulauf. Bei laufender
Brennkraftmaschine gibt die Rücklaufsperrmembran
den Flüssigkeitszulauf
augrund ihrer Elastizität
durch den am Zulauf herrschenden Öldruck frei.
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Bevorzugt
ist die Rücklaufsperrmembran hierbei
unlösbar
mit der Deckelplatte verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über Kleb-
oder Schweißverfahren
realisiert werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Deckelplatte am äußeren axialen Ende
ein Dichtmittel zur Abdichtung der Verbindung zwischen Flüssigkeitswechselfilter
und Gegenpart, insbesondere Zylinderkopf, auf. Bevorzugt ist dabei in
der Deckelplatte eine umlaufende Nut angeordnet, welche beispielsweise
einen O-Ring oder eine abgestochene Vierkantdichtung zur axialen
Abdichtung der Verbindung aufnimmt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist konzentrisch im Bereich
der Abdeckplatte ein Mittel zur lösbaren Verbindung des Flüssigkeitswechselfilters
mit einem Gegenpart angeordnet. Dabei erstreckt sich das Mittel
zur Verbindung axial über
die Kontur des Flüssigkeitswechselfilters
hinaus. Dadurch wird das Anschlussstück zwischen Flüssigkeitswechselfilter
und Gegenpart aus dem Flüssigkeitswechselfilter
heraus in den Gegenpart hineinverlegt. So wird ein Gewindenippel,
der im Stand der Technik zur Verbindung eines Standardflüssigkeitswechselfilters
mit dem Zylinderkopf notwendig ist, überflüssig und auf diese Art und
Weise kann einerseits ein teurer Gewindenippel eingespart werden und
andererseits lässt
sich so der Abflussdurchmesser um den Anteil des Gewindenippels
vergrößern.
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Es
ist vorteilhaft, wenn das Mittel zur lösbaren Verbindung ein konzentrischer
Ringkragen mit einem Außengewinde
ist. Der konzentrische Ringkragen mit dem Außengewinde wird somit direkt
in den Gegenpart, hier beispielsweise den Zylinderkopf, hineingeschraubt.
In Kombination mit dem vorher angesprochenen Rücklaufsperrventil, welches
nun im kon zentrischen Ringkragen anzuordnen ist, ergibt sich der
weitere große
Vorteil, dass eine große
Menge Flüssigkeit
durch das Rücklaufsperrventil
im Flüssigkeitswechselfilter
zurückgehalten
wird, die bei den bekannten Systemen beim Wechsel hinauslaufen würde.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Mittel zur lösbaren Verbindung
einstückig
aus der Abschlussplatte herausgebildet. Die bevorzugt aus Metall
gebildete Abschlussplatte wird dabei bevorzugt in einem Tiefziehprozess
hergestellt und weist weiterhin wenigstens eine Öffnung, die mit der wenigstens
einen Zuflussöffnung
korrespondiert, auf. Dabei kann die Öffnung die Zuflussöffnung selbst
sein oder, im Falle der Anordnung des Verdrängungsraums in der Deckelplatte,
fließt
die Flüssigkeit
durch die Zuflussöffnung
in der Deckelplatte und dann weiterhin durch die Öffnung in
der Abschlussplatte in das Innere des Flüssigkeitswechselfilters.
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Alternativ
hierzu kann das Mittel zur lösbaren Verbindung
lösbar
oder unlösbar
dichtend mit der Abschlussplatte verbunden sein. Die Verbindung
kann unter anderem über
eine Kleb-, Schweiß-
oder auch feste Schraubverbindung realisiert werden. Auch hier weist
die Abschlussplatte weiterhin wenigstens eine Öffnung auf, die mit der wenigstens
einen Zuflussöffnung
korrespondiert.
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Diese
und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung
gehen außer
aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
der Ausführungsform
der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für
sich schutzfähige
Ausführungen
darstellen können,
für die
hier Schutz beansprucht wird.
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Zeichnung
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen
Ausführungsbeispielen
beschrieben. Hierbei zeigt
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1 einen
Halbschnitt durch ein erfindungsgemäßes Flüssigkeitswechselfilterelement und
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2–10 Ausgestaltungen
des mit dem Buchstaben Z bezeichneten Bereichs des Flüssigkeitswechselfilters
aus 1.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt
einen Flüssigkeitswechselfilter 10,
welcher an einen Zylinderkopf 11 angeflanscht ist. Der
Flüssigkeitswechselfilter 10 weist
ein topfförmiges
Gehäuse 12,
bevorzugt aus Metall, es ist jedoch auch ein Gehäuse aus Kunststoff möglich, auf. Im
Bereich der Verbindung zwischen Zylinderkopf 11 und Flüssigkeitswechselfilter 10 weist
der Flüssigkeitswechselfilter 10 eine
Abdeckplatte 13 auf, welche von einer Deckelplatte 14 gehalten
wird: Das topfförmige
Gehäuse 12 ist über eine
Bördelung
mit der Deckelplatte 14 verbunden und die Abdeckplatte 13 ist über eine
Art Clinchen mit der Deckelplatte 14 verbunden. Zur Abdichtung
der Verbindung zwischen Flüssigkeitswechselfilter 10 und
Zylinderkopf 11 ist in der Deckelplatte 14 eine
Vierkantdichtung 15 in eine Nut der Deckelplatte 14 eingelegt.
Die Vierkantdichtung 15 dichtet den Flüssigkeitswechselfilter 10 axial gegenüber dem
Zylinderkopf 11 ab. Weiterhin weist der Flüssigkeitswechselfilter 10 eine
Zulauföffnung 16 und
eine Ablauföffnung 17 auf,
welche dichtend durch ein Filterelement 18 voneinander
getrennt sind. Das Filterelement 18 ist bevorzugt ein hohlzylindrisches,
zick-zack-förmig
gefaltetes Filterelement und weist eine untere Endscheibe 19 und
eine obere Endscheibe 20 auf. In die untere Endscheibe 19 ist ein
Druckregulierventil integriert. Das Druckregulierventil sorgt bei
einer Verblockung oder Verstopfung des Filterelements 18 für eine Umgehung
des Filterelements 18 und einen direkten Durchlass von
der Roh- in die Reinseite. Dadurch ist es einfach möglich, Schäden von
der Brennkraftmaschine abzuwenden. Im Inneren des Filterelements 18 ist
ein Stützrohr 22 zur
Stabilisierung des Filtermediums gegen Druckpulsation angeordnet,
welches Öffnungen 23 aufweist.
Mit der Abdeckplatte 13 und der Deckelplatte 14 ist
weiterhin eine Volumenkontur 35 bevorzugt aus Metall verbunden,
welche einerseits die Zulauföffnung 16 beinhaltet
und sich andererseits in den Zylinderkopf 11 erstreckt.
Dadurch wird ein Verdrängungsraum 24 gebildet.
Die zu filtrierende Flüssigkeit,
insbesondere das Schmieröl
der Brennkraftmaschine, durchströmt
die Zulauföffnung 16 in
den Verdrängungsraum 24 und
von dort über
eine Durchlassöffnung 25 in
den rohseitigen Raum des Flüssigkeitswechselfilters 10.
Im Verdrängungsraum 24 ist eine
Rücklaufsperrmembran 26 mittels
eines Halters 33 befestigt. Die Rücklaufsperrmembran 26 ist
dabei bevorzugt aus einem flexiblen, elastischen Kunststoff oder
einem Gummimaterial gebildet und sorgt für ein Verschließen der Öffnung 16 im
Stillstand der Brennkraftmaschine. Konzentrisch im Flüssigkeitswechselfilter 10 ist
im Bereich der Verbindung zwischen Flüssigkeitswechselfilter 10 und
Zylinderkopf 11 ein Verbindungskragen 27 angeordnet.
Dieser ist fest mit der Abdeckplatte 13 und der Volumenkontur 35 verbunden,
und weist in dem Bereich, welcher über den Flüssigkeitswechselfilter 10 hinausragt,
ein Außengewinde
zur Herstellung einer Gewindeverbindung 34 mit dem Zylinderkopf 11 auf.
Im Inneren des Verbindungskragens 27 im Bereich der Verbindung
mit dem Zylinderkopf 11 ist ein Rücklaufsperrventil 28 angeordnet.
Das Rücklaufsperrventil 28 weist
einen Ventilsitz 29, eine Druckfeder 30, welche über Halterungen 31 als
Gegenlager gehalten werden, und einen Ventilteller 32 auf,
wobei der Ventilteller 32 durch die Kraft der Druckfeder 30 zur
Herstellung einer dichten Verbindung im stehenden Zustand der Brennkraftmaschine
auf den Ventilsitz 29 gepresst wird. Das Rücklaufsperrventil 28 ist
direkt in der Ablauföffnung 17 des
Flüssigkeitswechselfilters 10 integriert
und hat ebenfalls den Sinn, ein Leerlaufen des Filters bei stehender
Brennkraftmaschine zu verhindern. Dadurch, dass das Rücklaufsperrventil 28 in der
Ablauföffnung 17 und
die Rücklaufsperrmembran 26 innerhalb
des Verdrängungsraums 24 angeordnet sind,
ergibt sich der Vorteil, dass bei einem stehend angeordneten Flüssigkeitswechselfilter 10 im
Wartungs- und Demontagefall kein Öl aus dem Flüssigkeitswechselfilter
hinauslaufen kann und somit eine Verschmutzung der Umgebung und
der Umwelt vermieden wird.
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Die 2 zeigt
noch einmal eine Vergrößerung des
in der 1 als Bereich Z angegebenen Bereichs. Hier ist
beispielsweise besser zu erkennen, wie die Druckfeder 30 über die
Halterungen 31, welche mittels des Verbindungskragens 27 gebildet
werden, als Gegenlager gehalten wird und dann den Ventilteller 32 auf
den Ventilsitz 29 presst.
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Die 3 bis 10 zeigen
weitere Ausgestaltungen im Bereich Z der 1, wobei
gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Die 3 zeigt
eine Variante, in der die Zulauföffnung 16 nicht
parallel zum Filterelement 18 gehalten ist, sondern ungefähr im Winkel
von 45° dazu angeordnet
ist. Die übrigen
Elemente sind denen der 1 und 2 gleichzusetzen.
Diese schräg
gestellte Lösung
der Zulauföffnung 16 hat
den Vorteil, den Halter 33 der Rücklaufsperrmembran 26 als Klemmring
ausführen
zu können,
oder sogar diesen alternativ an der Sperrmembran anzuspritzen. Desweiteren
ergibt sich so ein Schutz der Rücklaufsperrmembran 26,
wenn die durch den Zylinderkopf 11 einströmende Flüssigkeit
nicht direkt auf die Rücklaufsperrmembran 26 trifft,
sondern nur in einem Winkel.
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Die 4 zeigt
eine alternative Anordnung des Rücklaufsperrventils 28.
Hierbei ist der Ventilsitz 29 durch den Verbindungskragen 27 gebildet
und der Ventilteller 32 wird durch eine entgegen gesetzte
Anordnung der Druckfeder 30 auf den Ventilsitz 29 gezogen
anstatt gedrückt
zu werden.
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Die 5 zeigt
eine weitere Möglichkeit
der Ausführung
des Rücklaufsperrventils 28.
Hier wird der Ventilteller 32 über eine Zugfeder 36 auf
den Ventilsitz 29 gezogen. Der Ventilsitz 29 liegt
wiederum im Verbindungskragen 27, wobei auch die Verankerung der
Zugfeder durch den Verbindungskragen 27 realisiert wird.
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Der
Ventilsitz 32 der 6 wird durch
eine konische Druckfeder 30 auf den Ventilsitz 29 gepresst
und gleichzeitig zentriert. Der Ventilsitz 29 ist wiederum
durch den Verbindungskragen 27 realisiert.
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Die 7 zeigt
eine Variation, bei der der Verbindungskragen 27 durch
eine spezielle Ausgestaltung der Abdeckplatte 13 realisiert
ist. Da hier der Verdrängungsraum 24 nicht
genutzt ist, ist die Zulauföffnung 16 in
der Abdeckplatte 13 realisiert. Die Abdeckplatte 13 wird
dabei bevorzugt im Tiefziehverfahren derart gestaltet, dass sich
im Inneren ein konzentrischer Ringkragen bildet, welcher dann eine Schraubverbindung 34 mit
dem Zylinderkopf 11 eingehen kann.
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In
der 8 bildet die Deckelplatte 14 den Verdrängungsraum 24.
In der Deckelplatte 14 ist dann die Zulauföffnung 16 realisiert,
wobei an der Deckelplatte 14 über die Halterung 33 wiederum
eine Rücklaufsperrmembran 26 angeordnet
ist. Die aus dem Zylinderkopf 11 kommende Flüssigkeit
läuft also durch
die Zulauföffnung 16 in
den Verdrängungsraum 24 und
von dort über
die Durchlassöffnung 25 innerhalb
der Abdeckplatte 13 in den rohseitigen Raum des Flüssigkeitswechselfilters 10.
Das Gegenlager für
die Druckfeder 30 des Rücklaufsperrventils 28 wird
hier durch die obere Endscheibe 20 des Filterelementes 18 gebildet.
Gleichzeitig bildet die Endscheibe 20 auch den Ventilsitz 29 für den Ventilteller 32.
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Alternativ
kann dabei auch, wie in 9 gezeigt, der Ventilsitz 29 durch
eine geeignete Ausformung der Abdeckplatte 13 gebildet
werden, wobei die obere Endscheibe 20 nur als Gegenlager
für die Druckfeder 30 wirkt.
Der Dichtsitz des Rücklaufsperrventils 28 wird
durch den Ventilsitz 29 der Abdeckplatte und den Ventilteller 32 ausgebildet.
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Zum
Schutz der Rücklaufsperrmembran 26 kann
gemäß 10 auch
ein Prallblech 27 mit aus der Deckelplatte 14 ausgeformt
sein, welches die Rücklaufsperrmembran 26 über einen
gewissen Bereich überdeckt,
und dadurch einen direkten Kontakt der einströmenden Flüssigkeit mit der Rücklaufsperrmembran 26 verhindert.
Hier ist zu erkennen, dass die Flüssigkeit durch eine Zuführöffnung 38 gebildet im
Zylinderkopf 11 direkt auf die Rücklaufsperrmembran 26 auftreffen
würde.