DE20108573U1 - Flüssigkeitsfilter mit einem Träger aus einem zweiten Werkstoff - Google Patents

Description

Firma Ing. Walter Hengst GmbH & Co. KG, Nienkamp 75, 48147 Münster

"Flüssigkeitsfilter mit einem Träger aus einem zweiten Werkstoff¹

Die Neuerung betrifft einen Flüssigkeitsfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Praxis sind Kraftstofffilter oder Ölfilter für Verbrennungsmotoren bekannt. Derartige Filter weisen ein auch als Becher bezeichnetes Filtergehäuse auf, welches aus Kunststoff bestehen kann und mit einem ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Deckel verschlossen werden kann, wobei der Deckel die Entnahme eines auswechselbaren Filtereinsatzes aus dem Filtergehäuse ermöglicht.

Je nach Einbausituation, beispielsweise im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, kann es vorkommen, dass das Filtergehäuse nicht unmittelbar an einem tragenden Bauteil befestigt werden kann. Im Falle eines Ölfilters, der beispielsweise an das Kurbelgehäuse eines Motors angeflanscht wird, kann je nach Einbausituation ein Distanzstück erforderlich sein, um das eigentliche Filtergehäuse, welches vergleichsweise voluminös ist und den Filtereinsatz aufweist, in den gewünschten Abstand vom Motorgehäuse anzuordnen.

Die Distanzstücke können als Fortsatz an das eigentliche Filtergehäuse ausgestaltet werden, wobei das Distanzstück zusammen mit dem Filtergehäuse als einteiliges Bauelement hergestellt wird. Zur ausreichenden strukturellen Festigkeit werden derartige Filtergehäuse samt Distanzstück aus Metall hergestellt, da ein derartiges Bauteil aus Kunststoff den betrieblichen Anforderungen nicht gewachsen wäre: Es treten nämlich

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1. Schwingungen durch den Motor selbst auf sowie Erschütterungen im Fahrbetrieb des Fahrzeugs, beispielsweise beim Durchfahren von Schlaglöchern, zudem werden

2. die Filter den im Ölkreislauf des Motors herrschenden

Temperaturen und Innendrücken ausgesetzt.

Die Herstellung der Filtergehäuse aus Metall ist, verglichen mit Filtergehäusen aus Kunststoff, vergleichsweise teuer und zwar sowohl hinsichtlich des verwendeten Materials selbst als auch

hinsichtlich der erforderlichen Nachbearbeitungsschritte, bis das üblicherweise in einem Gießverfahren hergestellte Gehäuse montagefertig ist.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsge

mäßen Flüssigkeitsfilter dahingehend zu verbessern, dass dieser, auch wenn eine von einem tragenden Bauteil distanzierte Montage vorgesehen ist, den Anforderungen an die Stabilität des Filters entspricht und möglichst preiswert herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Flüssigkeitsfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, den Filter aus zwei Bauteilen bzw. Baugruppen herzustellen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, nämlich einerseits dem eigentlichen Filtergehäuse, welches den mittlerweile gut beherrschbaren Anforderungen entsprechend aus einem strukturell weniger festen Material wie beispielsweise Kunststoff gefertigt werden kann und weiterhin aus einem Träger, der aus einem

demgegenüber stabileren Material gefertigt ist und beispielsweise aus einem teureren, ggf. faserverstärkten Kunststoff aus Metall, Keramik, Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen od. dgl. bestehen kann.
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Überraschend und entgegen den in der Fachwelt bestehenden Tendenzen, die Anzahl der für die Herstellung eines Filters erforderlichen Bauteile möglichst zu verringern, geht die Neuerung von der Überlegung aus, dass durch die Wahl unterschiedlicher Werkstoffe für zwei unterschiedliche Komponenten des Filters

trotz des Erfordernisses, zwei getrennte Komponenten herstellen und diese beiden Komponenten anschließend montieren zu müssen, der Filter insgesamt erheblich preisgünstiger erstellt werden kann:

Beispielsweise kann vorgesehen sein, das Filtergehäuse aus Kunststoff zu fertigen und mit verschiedenen Schraubanschlüssen zu versehen, wie beispielsweise für den Filtergehäusedeckel oder für einen Stützdom im Inneren des Filtergehäuses, welcher sich in den Filtereinsatz erstreckt, diesen stützt und ge

gen Kollabieren sichert. Derartige Gewinde können unmittelbar im Spritzguß gefertigt werden und erfordern keine Nachbearbeitung mehr, sondern in der Gießform wird das Bauteil bzw. ein Kern der Gießform durch Drehbewegungen „entspindelt". Gegenüber der Herstellung des gesamten Filtergehäuses aus Me

tall kann für die aus Kunststoff bestehende Komponente des Filters die vergleichsweise aufwendige Nachbearbeitung zum Entgraten, ggf. zum Sandstrahlen sowie zum Waschen der Gehäuse und ggf. zum Schneiden der Gewinde entfallen.

Hinzu kommt der Kosteneinfluß aufgrund der Werkzeuglebensdauer, die für Kunststoffspritzgießformen ein mehrfaches der Giessformen für Metalldruckguß beträgt. Wenn der Träger ebenso wie das Filtergehäuse als Gussstück hergestellt wird, verringern sich die Kosten dieser Giessform erheblich, wenn mit

der - häufiger zu erneuernden - Giessform lediglich eine Komponente für den Filter unter Verwendung einer dementsprechend kleineren Giessform hergestellt wird.

Lediglich der Träger ist aus dem höherfesten Material wie bei

spielsweise Metall gefertigt und hier kann eine Konstruktion vor-

gesehen werden, die einen möglichst geringen Nachbearbeitungsaufwand erfordert. Beispielsweise kann das Filtergehäuse einschließlich dem Distanzstück, also dem eingangs erwähnten Fortsatz, aus dem nicht ausreichend festen Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff, gefertigt sein und es kann eine zusätzli

che Stabilisierungsplatte aus Metall vorgesehen sein, die den Träger dieses Filters bildet.

Im einfachsten Fall kann es sich um einen aus plattenförmigem Vormaterial hergestellten Träger handeln, so dass für den Träger keine Gießform erforderlich ist. Der Träger muss lediglich Stanzlöcher aufweisen, um mit weiteren Bauteilen verschraubt zu werden, beispielsweise mit dem Filtergehäuse oder mit einem tragenden Bauteil wie dem Motorgehäuse. Ggf. kann eine derartige Trägerplatte zur Erhöhung ihrer Stabilität mit Abkantungen

oder eingepressten Sicken versehen sein, oder sie kann in Anpassung an die jeweilige Einbausituation verformt sein, um andere Bauteile zu umgehen, die in der Nähe des Filters vorgesehen sind.
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Alternativ kann eine gegossene Platte als Träger vorgesehen sein. Dabei können kostensparend keine Gewinde im Träger vorgesehen sein, sondern lediglich Bohrungen, die entweder als Durchgangsbohrungen für Schrauben dienen oder die mittels selbstschneidender Gewindeschrauben erst während der Mon

tage als Innengewinde ausgestaltet werden. Insbesondere wenn diese Platte Öffnungen aufweist, durch welche das Öl oder andere Fluide geleitet werden sollen, kann eine Gussplatte vorteilhaft sein und nachbearbeitungfreie, nutförmige Dichtflächen aufweisen, in welche Elastomerdichtungen eingelegt werden

können.

Es kann auch vorgesehen sein, das an das Filtergehäuse anschließende Distanzstück aus Metall herzustellen, sodass dieses Distanzstück den Träger des Filtergehäuses bildet. Im

Gegensatz zu dem zunächst erwähnten plattenartigen Träger kann bei dem als Distanzstück ausgestalteten Träger eine

bei dem als Distanzstück ausgestalteten Träger eine Flanschverbindung zum Kurbelgehäuse und / oder zum Filtergehäuse vorgesehen sein.

Insbesondere bei einem komplizierten Verlauf des Distanzstücks, wenn es aufgrund einer ungünstigen Einbausituation gewunden verlaufen muss, kann durch die neuerungsgemäß vorgesehene Zweiteilung eine kostengünstige Fertigung unterstützt werden, indem die Schnittstelle zwischen den beiden Komponenten so gelegt wird, dass jede Komponente mit einer

möglichst einfachen und demzufolge preisgünstigen Gussform herstellbar ist, beispielsweise was die Anordnung und Anzahl von Kernen betrifft.

Partien der beiden vorerwähnten Komponenten des Filters, die

einen höheren Nachbearbeitungsaufwand erfordern würden, wenn sie aus dem höherfesten Werkstoff gefertigt würden, wie die vorerwähnten Gewinde, können daher bei der Konstruktion des Filters vorteilhaft vom Träger in das Filtergehäuse verlegt bzw. nur im Filtergehäuse vorgesehen werden, so dass nicht nur

eine erste wirtschaftliche Verbesserung dadurch erzielt wird, dass ein Teil des Filters aus dem preisgünstigeren Werkstoff gefertigt wird, sondern eine zweite wirtschaftliche Verbesserung dadurch, dass die Nachbearbeitungskosten für die aus dem höherfesten Werkstoff gefertigte Komponente erheblich reduziert

werden können. Eine dritte wirtschaftliche Verbesserung kann dadurch erzielt werden, dass die Gießform für die metallische Komponente auf diese Weise einfacher und preisgünstiger gestaltet werden kann. Aufgrund ihrer geringeren Werkzeuglebensdauer beeinflusst die Vereinfachung dieses Werkzeugs die

Herstellungskosten des Filters stark.

Der Träger kann, insbesondere wenn er das eingangs erwähnte „Distanzstück" bzw. den „Fortsatz" des Filtergehäuses bildet, als Rohrleitungsabschnitt ausgestaltet sein und beispielsweise dazu

dienen, das zu filternde Rohöl zur Zuflussöffnung des Filters zu

führen bzw. das gefilterte Öl, welches zu den Schmierstellen gelangen soll, aus der Abflussöffnung des Filtergehäuses zu führen, bzw. im Filtergehäuse verbliebendes Restöl, welches bei einem Wechsel des Filtereinsatzes durch eine Ablassöffnung aus dem Filtergehäuse in den Ölsumpf des Motors entweicht, zu

führen.

Gegebenenfalls kann der Träger weitere Bauteile halten, also nicht nur das Filtergehäuse. So kann beispielsweise der Träger gleichzeitig auch als Halterung für einen Wärmetauscher o.dgl.

dienen. Auch in diesem Fall kann der Träger rohrleitungsartig als Verbindungsleitung ausgestaltet sein, und zwar entweder zum Filter, aber auch für das zu diesem weiteren Bauteil zu führende Fluid, beispielsweise Öl oder Wasser, welches zu oder von dem Wärmetauscher gelangen soll.

Ausführungsbeispiele der Neuerung, die jeweils einen Ölfilter für einen Verbrennungsmotor darstellen, werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt 20

Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel aus zwei un

terschiedlichen Blickrichtungen,

Fig. 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel aus zwei un-

terschiedlichen Blickrichtungen, und die

Fig. 5 bis 7 ein drittes Ausführungsbeispiel aus drei un

terschiedlichen Blickrichtungen.

In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 allgemein ein Filter bezeichnet, der ein Filtergehäuse 2 aufweist, welches becherartig ausgestaltet ist und mittels eines einschraubbaren Deckels 3 geschlossen

ist.

Die Einbausituation für diesen Ölfilter sieht vor, dass das Filtergehäuse 2 vergleichsweise weit von der Anschlussstelle entfernt ist, beispielsweise einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungs

motors, wo der Anschluss mit Hin- und Rücklaufleitungen des

Öls sowie einer Ablassleitung erfolgt. Der Filter 1 weist daher unterhalb des Filtergehäuses 2 ein Distanzstück 4 auf.

Das Filtergehäuse 2 und der Deckel 3 bestehen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff. Auch das Distanzstück 4 kann aus Kunststoff bestehen. Die erforderliche Betriebssicherheit erhält der Filter 1 durch einen zusätzlichen Träger 5 in Form einer Metallplatte, wobei die Kunststoffkomponente des Filters 1 mittels Schrauben 6 am Träger 5 befestigt ist. Gegebenenfalls kann der Träger 5 auch über die plattenartige

Ausgestaltung hinaus das Distanzstück 4 ausbilden, welches dann mit dem aus Kunststoff bestehenden Filtergehäuse 2 verbunden wird.

In den Figuren 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines

Filters 1 dargestellt, wobei hier die Distanz des Filtergehäuses 2 von der Anschlussstelle an ein Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors noch größer ist als beim ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2. Zudem ist der Verlauf des Distanzstückes notwendigerweise aufgrund weiterer filterfremder Bauteile

im Motorraum stark gekrümmt, nämlich um mehr als 90° abgewinkelt.

Daher ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Distanzstück 4 zweiteilig ausgestaltet: Ein erster Abschnitt des Distanzstückes

4 ist einteilig zusammen mit dem Filtergehäuse 2 aus Kunststoff gefertigt, ein zweiter Teil des Distanzstückes ist in Form des Trägers 5 aus Metall hergestellt.

Die Dichtflächen an einer Anschlussplatte 7 müssen nicht nach

bearbeitet werden, das Gleiche gilt für Bohrungen in Anschlussflanschen 8: Auch diese Bohrungen müssen nicht nachbearbeitet werden, sondern die Schrauben 6 zur Befestigung des Filtergehäuses 2 am Träger 5 werden durch diese Bohrungen hindurchgeführt; die zugehörigen Gewinde sind in der aus Kunst-

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stoff bestehenden Komponente des Filters 1 nachbearbeitungsfrei vorgesehen. Abgesehen von der Anschlussplatte 7, die ebenfalls derartige Bohrungen zur Befestigung des Filters 1 am Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors aufweist, ist am Träger 5 im Bereich der Anschlussstelle an die Kunststoffkomponente

des Filters 1 eine weitere Halterung 9 vorgesehen, die ebenfalls zur Befestigung des Trägers 5 an einen tragenden Bauteil, beispielsweise dem Motorgehäuse, dient.

Aus den Figuren 5 bis 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel er-

sichtlich, bei dem sich unten an das Filtergehäuse 2 ein Distanzstück 4 auf Kunststoff anschließt. Weiterhin ist an das Filtergehäuse 2 eine Verbindungsplatte 10 angeformt.

Der Träger 5 weist einerseits eine untere Anschlussplatte 7 zum

Anschluss an ein tragendes Bauteil, beispielsweise ein Motorgehäuse auf und weiterhin weist der Träger 5 Befestigungsstellen auf, an denen die Kunststoffkomponente des Filters 1 befestigt ist. Der Träger 5 dient darüber hinaus zum Anschluss und zur Halterung eines Wärmetauschers. Hierzu ist eine Tragplatte

11 im oberen Bereich des Trägers 5 vorgesehen, wobei für die Hin- und Rückführung des Wärmetauschermediums Ein- und Auslasskanäle, beide mit 12 bezeichnet, in der Tragplatte 1 vorgesehen sind.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind an der metallischen Komponente des Filters 1, also am Träger 5, nachbearbeitungsfreie Dichtflächen vorgesehen sowie nachbearbeitungsfreie Bohrungen, die zur Befestigung des Trägers 5 an dem Wärmetauscher an tragenden Bauteilen, wie dem Kurbelgehäuse, so

wie zur Befestigung an der Kunststoffkomponente des Filters 1, nämlich an dem Filtergehäuse 2 und dem Distanzstück 4, dienen. Die demgegenüber komplizierteren Partien des Filters 1, beispielsweise Gewinde, sind nachbearbeitungsfrei an der Kunststoffkomponente des Filters 1 vorgesehen und werden

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unmittelbar während des Spritzgusses dieser Kunststoffkomponente erzeugt.

Die aus Figur 7 ersichtlichen Mündungen der Ein- und Auslasskanäle 12 in der Tragplatte 11 sind durch die rohrleitungsartige

Ausgestaltung des Trägers 5 bis zu unteren Mündungen der Ein- und Auslasskanäle 12 geführt, wobei sich diese unteren Mündungen in der Anschlussplatte 7 befinden. Eine weitere Leitung wird durch einen rohrleitungsartigen Abschnitt 14 des Trägers 5 gebildet. Am Filtergehäuse 2 ist radial einmündend eine

Einlassöffnung 15 für Rohöl vorgesehen, wobei dieses Rohöl radial durch ein etwa zylinderisches Filtermedium tritt und gereinigt nach unten als Reinöl abfließt. Unterhalb des Filtergehäuses 2 sind daher innerhalb des Distanzstückes 4 Auslassöffnungen 16 vorgesehen, die einerseits während des üblichen Filter

betriebes als Auslassöffnung für das Reinöl dienen und die andererseits an eine Ablassleitung angeschlossen sind, sodass im Filtergehäuse 2 stehendes Restöl durch eine derartige Auslassöffnung in den Ölsumpf des Kurbelgehäuses zurückfließen kann, sobald der Deckel 3 losgeschraubt wird und der Filterein

satz aus dem Filter 1 entnommen werden soll.

Claims (9)

1. Flüssigkeitsfilter für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Filtergehäuse, gekennzeichnet durch einen Träger (5) aus einem Material, welches eine höhere Festigkeit aufweist als das Gehäusematerial,
wobei sich der Träger (5) vom Filtergehäuse (2) oder einem damit verbundenen Bauteil zu einem filterfremden Bauteil wie der Verbrennungskraftmaschine oder einer Fahrzeugkarosserie erstreckt.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (2) aus Kunststoff besteht.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) aus Metall besteht.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) eine Bohrung zur Schaffung eines Innengewindes mittels einer selbstschneidenden Gewindeschraube aufweist.

5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) als im wesentlichen plattenartiges Bauteil ausgestaltet ist.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) die strukturelle Festigkeit erhöhende und/oder filterfremden Bauteilen ausweichende Verformungen aufweist.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) einen Rohrabschnitt aufweist und als Verbindungsleitung an eine filtergehäuseseitige Zufluss-Rückfluss- und/oder Ablassöffnung anschließt.

8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) Anschlussmittel zur Halterung filterfremder Bauteile aufweist.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) einen Rohrabschnitt aufweist und als Verbindungsleitung an eine Anschlussöffnung des filterfremden Bauteils anschließt.