专利名称：过滤器元件及空气过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过滤器元件，特别是用于内燃机新鲜空气系统的空气过滤器。本发明进一步涉及一种空气过滤器，其用于特别是公路车辆中的内燃机新鲜空气系统的空气过滤器。
背景技术：
空气过滤器通常可以具有过滤器壳体，过滤器元件被布置在其中并由此在过滤器壳体中将未处理侧与清洁侧分离。本文中，过滤器元件可以具有由折叠过滤器材料构成的环状过滤器主体。折叠或褶状过滤材料在此具有两个端部折叠部(end folds)或端部分，其沿环状过滤器主体的圆周方向彼此邻近并紧固到彼此。为了将两个端部折叠部彼此紧 固，基本能够将该端部折叠部彼此粘结或将它们彼此焊接或借助至少一个夹具将它们彼此紧固。归因于端部折叠部的彼此紧固，过滤器主体在端部折叠部的彼此紧固的区域中与其它区域相比，具有不同的、也就是增加的通流阻力，这是因为彼此紧固的端部折叠部导致过滤材料的必然密封。考虑这方面，由此会在过滤器主体的圆周方向产生通流阻力的非均匀分配。在特定应用中，过滤器元件下游的对称流模式非常显著。例如，在过滤器元件下游的新鲜空气系统中，可以布置空气流传感器，特别是以热膜传感器形式，以便检测例如用于引擎控制的当前流动的空气量。如果无论为了如何原因，需要将该空气流传感器定位为相对靠近过滤器元件，则过滤器元件在过滤器壳体中的相对旋转位置能够对于空气流传感器的测量产生影响。为了减少过滤器元件的旋转位置对空气流测量的影响，仅能够利用安装的过滤器元件来校准空气流传感器。这还要能够在初始装备车辆时通过正当支出实现，而不能通过在检查时替换过滤器元件的情况下实现。于是，新插入的过滤器元件通常具有关于过滤器壳体的不同的相对旋转位置，且因此还具有关于空气流传感器的不同的相对旋转位置，这使得重新校准空气流传感器是必须的。为此的支出相对较高同时，具体而言，能超过用于新过滤器元件的材料费用以及用于更换过滤器元件的劳动费用。
发明内容
本发明致力于给出一种空气过滤器或单独对相关过滤器元件的改进的实施例，其不同之处特别在于分别降低用于安装或用于维护的支出。特别地，将消除上面提及的不利点。此问题由本发明的独立权利要求的主题内容解决。有利的实施例为从属权利要求的主题内容。本发明基于以下基本构思，即至少在过滤器元件的轴向端盘上提供至少一个对齐轮廓，该对齐轮廓从各自端盘径向和/或轴向突出。与此互补的形式为，过滤器壳体具有至少一个对齐反轮廓，其与过滤器元件的对齐轮廓协作，从而过滤器元件能被正确地插入到过滤器壳体的，关于其纵向中心轴线专有的预定旋转位置中。采用这种方式，能够保证过滤器元件总是被定位在过滤器壳体中的相同的旋转位置中。由此，即使在替换过滤器元件的情况下，总是产生与过滤器壳体的相同的相对位置。对齐轮廓优选偏心地布置在端盘上，因此，在装配状态的过滤器壳体中，过滤器元件的必须的朝向或定位能够通过裸眼探测或对齐。在其他构造中，提供了两个对齐轮廓和对齐反轮廓，其以非旋转对称的方式被分配布置在端盘上的圆周方向，例如，Y形。因此，如果对齐轮廓中的一个被损坏，过滤器元件也能插入期望位置中。特别地，对齐轮廓能具有不同的尺寸和/或形状，使得仅“正确的”对齐轮廓能插入至为此提供的对齐反轮廓中 。对齐反轮廓可被专有地构造在一个壳体部件中。在其他构造中，对齐反轮廓也能被提供在两个壳体部件中。在此，每个壳体部件于是具有对齐反轮廓的部分形状，并且然后两个壳体部件仪器形成对齐反轮廓。如果对齐反轮廓在此位于模制部件平面中，则是有利的。因此，不需要底切而能实现需要的形状。专门规定，在生产过滤器元件时，对齐轮廓和端部折叠部进行定位，使得对齐轮廓和端部折叠部形成圆周方向上处于预定角度范围的角度，其中该端部折叠彼此紧固。该预定角度范围相对较窄。具体地，该角度范围的极限为能为彼此相差最大20度或最大15度或最大10度。同样，对齐轮廓和端部折叠部之间的角度能具有预定角度，然而，该预定角度能承受由于容差引起的某些波动并因此同样位于一角度范围内。该预定角度特别地同样能具有0度值，从而对齐轮廓和端部折叠部被彼此齐平对齐。而且，0度到360度之间的任意值可用于该角度，优选90度或135度或180度。通过该过程，对于所需的每个过滤器元件，对齐轮廓和在过滤器材料的彼此紧固的端部折叠部之间产生相同或至少非常接近的角度对齐。由此，在替换过滤器元件的情况下，也能实现其下游总是产生相同或非常相似的流动条件。特别地，在空气流传感器被布置为相对靠近过滤器元件的情况下，在替换过滤器元件的情况下能免除重新校准。同样，还能够在初始安装时并入已经校准的空气流传感器，因为通过端部折叠部的位置与对齐轮廓的位置之间的相互关系，过滤器元件被布置在空气过滤器壳体中的旋转位置能以对称方式被选择，从而过滤器主体在空气流传感器上的非均匀通流的影响被减小或达到最小，或已经提前通过对过滤器元件的已知安装位置的校准调节而被考虑到。根据另一有利实施例,对齐轮廓能通过从各自端盘板径向和轴向向外突出的对齐突起而形成。在此，对齐轮廓能特别地被整体形成在相应的端盘上或能坚固地应用到其上。在相应端盘的生产期间，能以特别简单的方式考虑对齐突起的形成。根据另一特别有利的实施例，端部折叠部能通过至少一个夹具彼此紧固，其中可以专门规定用金属生产夹具，特别由可磁探测的金属生产夹具。夹具可相对简单地布置在端部折叠部上。在过滤器元件的再循环期间，金属夹具可简单地从塑料过滤器材料和塑料端盘分离。特别地，金属夹具保持在过滤器元件的耐热端(incineration)。可磁探测金属，特别是铁磁金属，简化了在过滤器元件的生产中被夹的端部折叠部关于相应的端盘的对齐轮廓的自动对齐。特别地，能够由此简化自动制造工艺。过滤器壳体能被构造为使得它完全围绕过滤器元件。对齐反轮廓然后形成在壳体中的相应的过滤器元件安装部中。在可替换实施例中，过滤器元件可具有关闭的端盘或能提供有打开的端盘，端盘的开口被盖(牢固地)关闭。过滤器壳体由此能装备有与该关闭或封闭的端盘互补的壳体开口，该端盘被关闭(牢固地)，当过滤器元件被正确插入到过滤器壳体中时。由此，能够确保仅当过滤器元件被精确安装时，新鲜空气系统能正确工作，这种设计用于该新鲜空气系统或用于该空气过滤器。因此，关闭或各自封闭的端盘形成过滤器壳体围绕过滤介质的部件。这里，整个端盘或端盘的局部部分或数个局部部分被提供用于完成过滤器壳体。各自的端盘或盖能通过形式配合被保持在过滤器壳体或形成过滤器壳体的壳主体上。例如，围绕壳体开口的打开边缘，该打开边缘至少局部为接收槽，该接收槽为U形状，端盘或盖的外部边缘径向突出至该接收槽中。根据有利构造，具有插入的过滤器元件的对齐轮廓从外部可见。特别地，对齐轮廓被布置在端盘的区域中，该端盘被提供用于完成过滤器壳体。通过将端盘用作壳体部件，从外部用裸眼能见到对齐轮廓。因此，不需要另外的工具，能确保正确的过滤器元件的正确安装。
端盘优选具有密封表面，在过滤器元件与过滤器壳体之间在密封表面上产生密封件。该密封表面能形成在端盘的轴向端面上并能以密封方式位于两个壳体部件的至少一个上。在此，塑料/塑料密封件是够用的，因为如果未过滤空气的细微泄露渗透到过滤元件周围的未处理区域，它对于空气过滤器的功能无关紧要。在其他构造中，还能提供单独的密封件，其防止这些泄露流。当围绕过滤器元件的区域为清洁侧时，特别需要这种密封件。在壳体部件上或各自地在壳体部件上的相应密封表面能提供在接收槽中，过滤器元件的端盘被插入到该接收槽中。根据本发明的另一种构造，对齐轮廓被构造为辅助安装件，特别被构造为柄或环，并由此便于在安装/拆卸时操作过滤器元件。本发明另外的重要特征和优点根据从属权利要求、图和借助图的相关具体实施方式
是显而易见的。应该理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，上面提到的和在下文中将进一步详细解释的特征不仅能够在分别指出的组合中使用，而且能够在其他组合中使用或单独使用。
本发明的优选示例实施例被图解在图中并在下面描述中被进一步详细地解释，其中相同的附图标记指示相同或相似或功能相同的部件。分别概略地显示图I :空气过滤器的侧视图；图2 :过滤器元件的侧视图；图3 :根据图2的观察方向III的过滤器元件的局部轴视图；图4 :图2的放大细节IV。
具体实施例方式根据图1，用于内燃机(未另外示例)新鲜空气系统的空气过滤器1，其能特别用于公路车辆中，包括过滤器壳体2。该过滤器壳体2用于接受过滤器元件3，其中过滤器元件3在过滤器壳体2中以传统方式将未处理侧与清洁侧分离。在示例中，过滤器壳体2被构造为具有数个部件并包括被彼此紧固的至少两个壳主体26、27。根据图2至图4，能被用于空气过滤器I中的过滤器元件3具有过滤器主体4，其被构造为环状形状并由折叠过滤器材料5组成。过滤器主体4被特别构造为柱状并优选为圆柱形。其具有纵向中心轴线6，该纵向中心轴线6同样为过滤器元件3的纵向中心轴线。折叠过滤器材料5具有多个折叠部7，其中关于纵向中心轴线6位于内部的折叠部7和位于外部的折叠部7彼此交替。过滤器材料5的平坦部分8在折叠部7之间延伸。折叠部7基本平行于纵向中心轴线6延伸，即轴向地延伸。在过滤器主体4的圆周方向，在图3中由双箭头指示并由9标记，过滤器材料5的两个端部折叠部10或周向端部10或端部分10彼此会合。这些端部折叠部10沿圆周方向9相邻。另外，它们彼此紧固。在图3的示例中，两个端部折叠部10借助至少一个夹具11彼此紧固。夹具11能够延伸越过端部折叠部10的整个长度。同样，能够提供轴向彼此间隔开且沿端部折叠部10分布布置的数个 夹具11。除了所述至少一个夹具11以外或可替换地，可将端部折叠部10彼此焊接和/或将它们彼此粘结。过滤器元件3在端盘14或各自15的情况下具有其轴向端面12、13。端盘14、15被紧固到过滤器材料5。在此优选塑化，其中过滤器材料5分别进入端盘14、15的塑料中并嵌入其中。可替换地，能提供端盘14、15与过滤器材料5的粘结或焊接。端盘14、15中的至少一个，在此为图2的右边所示的端盘15，被装备有至少一个对齐轮廓16。该对齐轮廓16从各自端盘15关于纵向中心轴线6径向地或轴向地或径向和轴向地突出。装备有对齐轮廓16的端盘15方便地布置在过滤器材料5上，使得对齐轮廓16与端部折叠部10之间产生预定的旋转位置关系。根据图2，在对齐轮廓16与端部折叠部10之间形成角度17，该端部折叠部彼此紧固。该角度17在此对应于预定角度，其必须符合端盘15的布置。归因于制造容差，使得难于精确符合预定角度，实际存在的角度17能在制造容差的框架内偏离期望目标角度。因此实际存在的角度17，即实际角度17方便地位于预定角度范围内，其将先前提及的预定目标角度包含在中心，并且其极限为彼此相差最大20度。在优选实施例中，预定角度的极限范围能为最大15度或特别地为彼此相差最大10度。预定目标角度能基本假定为0度与360度之间的任意值。一个实施例优选，其中，在对齐轮廓16与端部折叠部10之间的目标角度具有0度值，该端部折叠部彼此紧固。换言之，在这种情况下，彼此紧固的端部折叠部10与对齐轮廓16径向对齐和/或轴线对齐。在图3的示例中，大约为135度的角度17被例示，用于仅通过示例方式表示。在这里所示的示例实施例中,对齐轮廓16通过单个对齐突起18形成。后者在示例中从各自端盘15径向且轴向向外突出。在另一实施例中，对齐突起18还能被提供为仅从端盘15径向突出。同样，下述实施例也是可能的，即对齐突起18还能被提供为仅从端盘15轴向突出。另外，还能想到一种实施例，其中对齐轮廓16具有多于一个对齐突起18。作为一个对齐突起18的替代方案，对齐轮廓16也能装备有至少一个凹部，其反向对应于轴向或径向突出的轮廓。在此给出的实施例，其中优选地对齐突起18从端盘15径向且轴向突出。对齐轮廓16能被添加到各自的端盘15。一个实施例是特别有利的，其中对齐轮廓16被整体形成在各自的端盘15上。与此类似，在这个范围内，端部折叠部10借助至少一个夹具11彼此紧固，能方便地由金属来制造夹具11或为它提供金属主体。金属夹具的区别在于特别高的形状稳定性，由此能够专门通过夹具11的挤压将端部折叠部10彼此足够坚固地紧固。对于本文给出的过滤器元件3的生产，选择金属的夹具11或分别地将金属主体布置在例如由塑料制成的夹具11上是有利的，从而夹具11或分别地所述金属主体可磁探测。采用这种方式，借助相应的传感器系统，例如借助Hall传感器，能确定夹具11或端部折叠部10的精确位置，由此在过滤器元件3的生产期间，在布置装备有对齐轮廓16的端盘15时能够满足端部折叠部10与对齐轮廓16之间的预定角度。特别地，端部折叠部10的位置然后能借助相应的机器而自动检测，从而过滤器主体4与端盘15之间的对齐能自动执行。根据图I，过滤器壳体2装备有至少一个对齐反轮廓19，其被构造为与过滤器元件3的对齐轮廓16互补。在插入过滤器元件3时，过滤器元件3的对齐轮廓16与过滤器壳体2的对齐反轮廓19协作，从而过滤器元件3仅能被正确地插入过滤器壳体2的相对于其纵向中心轴线6的预定旋转位置中。在这个范围内，对齐轮廓16装备有对齐突起18，对齐反轮廓19具有形状与对齐突起18互补的突起安装部20，一旦过滤器元件3具有期望的旋转位置，对齐突起18能以形式配合的方式接合到突起安装部20中。在其它实施例中，也可以提供两个或多个对齐轮廓16和与之互补的对齐反轮廓19。在图I的示例中，过滤器元件3的面向观察者的端盘15，被配置为打开的端盘15，其围绕中心开口孔21以环状方式延伸。在图I的示例中，该中心开口 21借助盖22关闭，该盖22例如从外部轴向放置到端盘15上并特别地被夹在端盘15上。在此特别建议在盖22与端盘15之间提供密封件，以便避免通过开口 21吸入过量空气。取代打开的端盘15，端盘15的开口 21由盖22关闭，不具有中心开口 21的关闭的端盘15也能使用。在图I中所示的示例中，过滤器壳体2在其外壳23中装备有壳体开口 24，其以与端盘15互补的方式成形。壳体开口 24的形状在此适于端盘15的形状，从而当过滤器元件3被正确插入到过滤器壳体2中时，端盘15以足够紧固的方式关闭壳体开口 24。特别地，在壳体2与端盘15之间能特别提供与此对应的密封件。在这个范围内，装备有对齐轮廓16的端盘15关闭了壳体开口 24，对齐反轮廓19被布置在壳体开口 24的区域中。特别地，对齐反轮廓19能整体形成在过滤器壳体2上。例如，过滤器壳体2能由单件及多件注射模制部件形成。在这个范围内，提供了数个壳体部件26、27或各自地壳主体26、27，以关闭方式沿圆周方向围绕壳体开口 24的开口边缘28能具有U形外形，其径向开口，同时端盘15或盖22的外部边缘29能径向与该开口边缘28接合，如果盖22径向突出越过端盘15。在示例中，提供两个圆周部分30、31，其分别延伸超过接近180度，其分别承载U形外形并被分别构造在壳主体26、27的一个上。在替代实施例中，过滤器壳体2能被设计为使得它完全围绕过滤器元件3。对齐反 轮廓19然后被构造在壳体2的内部，其中还能在过滤器壳体2上整体形成对齐反轮廓19。在过滤器壳体2的清洁侧，能布置空气流传感器25，借助该空气流传感器25，在新鲜空气系统的操作中，能确定在新鲜空气系统中流动的新鲜空气的量。特别地，这种空气流传感器25为热膜传感器。空气流传感器25在此能布置在新鲜空气系统中的过滤器壳体2的下游。然而，下述实施例特别方便，其中空气流传感器25被直接布置在过滤器壳体2上并同时特别地紧固到过滤器壳体2。由此，空气流传感器25被定位为相对靠近过滤器元件3，从而过滤器元件3关于壳体2的相对旋转位置以及由此关于空气流传感器25的位置非常重要。通过对齐轮廓16与端部折叠部10之间的预定关联，结合对齐反轮廓19的预定位置并结合空气流传感器25关于过滤器壳体2的定位，从而在端部折叠部10与空气流传感器25之间总是产生相同的关系。由此，一方面能够选择端部折叠部10在过滤器壳体2中的位置，使得它们对于到达空气流传感器25的流动的影响减小或可忽略。另一方面，同样能够预先将空气流传感器调整到端部折叠部10的预定安装位置。举例来说，在已经将空气 流传感器25安装在参考结构上之前，就能够进行这种调整，其中端部折叠部10具有关于壳体2的期望的目标位置，并因此具有关于空气流传感器25的期望的目标位置。
权利要求
1.过滤器元件，其特别用于内燃机新鮮空气系统的空气过滤器(1)， -具有折叠过滤器材料(5)的环状过滤器主体(4)， -具有至少ー个端盘(14，15)，其被紧固到所述过滤器主体(4)的轴向端面(12，13)上，其中所述过滤器主体位于过滤器材料(5)上， -其中所述过滤器材料(5)的沿圆周方向(9)邻近的两个端部折叠部(10)彼此紧固，-其中至少ー个这种端盘(15)具有从各自所述端盘(15)径向突出和/或轴向突出的至少ー个对齐轮廓(16)。
2.如权利要求I所述的过滤器元件， 其特征在干， 所述对齐轮廓(16)和彼此紧固的所述端部折叠部(10)，在所述圆周方向(9)上形成角度(17)，所述角度(17)对应于预定角度或处于预定角度范围内，所述角度(17)的极限为彼此相差最大20度或15度或10度。
3.如权利要求I或2所述的过滤器元件， 其特征在干， 所述对齐轮廓(16)由从各自所述端盘(15)径向和/或轴向向外突出的对齐突起(18)形成。
4.如权利要求I至3中任一项所述的过滤器元件， 其特征在干， 所述对齐轮廓(16)被整体形成在各自所述端盘(15)上。
5.如权利要求I至4中任一项所述的过滤器元件， 其特征在干， -所述端部折叠部(10)被至少ー个夹具(11)彼此紧固， -其中特别规定所述夹具(11)由金属制成，特别是可磁探测的金属，或者具有金属体，特别是可磁探测的金属体。
6.用于特别是公路车辆中的，内燃机新鮮空气系统的空气过滤器， -具有过滤器壳体(2)，根据权利要求I至5任一项所述的过滤器元件(3)被布置在其中并将未处理侧与清洁侧分离， -其中所述过滤器壳体(2)具有至少ー个对齐反轮廓(19)，该对齐反轮廓(19)以与所述过滤器元件(3)的所述对齐轮廓(16)互补的方式被构造并与其协作，从而所述过滤器元件(3)仅能被正确插入所述过滤器壳体(2)中关于其纵向中心轴线(6)的预定旋转位置中。
7.如权利要求6所述的空气过滤器， 其特征在干， -空气流传感器(25)被布置在所述过滤器壳体(2)的所述清洁侧， -其中特别规定所述空气流传感器(25)被布置在所述过滤器壳体(2)上或其中，并特别被紧固到所述过滤器壳体(2)。
8.如权利要求6或7所述的空气过滤器， 其特征在干， 所述过滤器壳体(2)完全围绕所述过滤器元件(3)。
9.如权利要求6或7所述的空气过滤器， 其特征在干， 所述过滤器元件(3)为关闭的端盘(15)或为打开的端盘(15)，所述过滤器元件(3)的开ロ被盖(22)关闭，当所述过滤器元件(3)被正确插入至所述过滤器壳体(2)中时，所述盖(22)关闭了与其互补的所述过滤器壳体(2)的壳体开ロ(24)。
10.如权利要求9所述的空气过滤器， 其特征在干， -所述对齐反轮廓(19)被布置在所述壳体开ロ(24)的区域中， -其中特别规定所述对齐反轮廓(19)被整体形成在所述过滤器壳体(2)上。
全文摘要
本发明涉及一种过滤器元件，其特别用于内燃机新鲜空气系统的空气过滤器(1)，具有折叠过滤器材料(5)的环状过滤器主体(4)，具有至少一个端盘(14，15)，其被紧固到所述过滤器材料(5)上的所述过滤器主体(4)的轴向端面(12，13)，其中所述过滤器材料(5)的沿圆周方向(9)邻近的两个端部折叠部(10)彼此紧固。如果至少一个这种端盘(15)具有从所述端盘(15)径向突出和/或轴向突出的至少一个对齐轮廓(16)，则能可靠地实现所述新鲜空气系统的功能。
文档编号B01D46/24GK102711953SQ201080055456
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年12月7日
发明者亨德里克·凡默克茨, 保罗·乔利夫 申请人:马勒国际有限公司