Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Luftfilter, für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Filtereinrichtung.

Moderne Luftfilter für Frischluftanlagen von Brennkraftmaschinen besitzen typischerweise ein Filtergehäuse, in welchem eine Innenzarge montiert ist. Die Innenzarge dient zur Aufnahme des austauschbaren Filterelements, an welchem das Filtermaterial zum Filtern der durch die Filtereinrichtung strömenden Luft befestigt wird. Im Zuge des Zusammenbaus der Filtereinrichtung wird typischerweise zunächst die Innenzarge lösbar- etwa mittels einer Schraub-, Clip- oder Rastverbindung - am Filtergehäuse befestigt. Anschließend wird das Filterelement in das Filtergehäuse eingebracht, auf die Innenzarge aufgeschoben und zusätzlich - ebenso wie die Innenzarge - im Filtergehäuse oder auf der Innenzarge oder einem Stutzen fixiert. Die Innenzarge stützt das Filterelement in Durchströmungsrichtung ab. Somit können Differenzdrücke im Filtrationsbetrieb das Filterelement nicht derart stark verformen, dass es zu Beschädigungen des Filtermediums kommt.

Wird das Filterelement in ein Filtergehäuse eingebracht, in welchem vorher keine Innenzarge angebracht wurde, so besteht die Gefahr einer erheblichen Beschädigung oder gar Zerstörung des Filterelements einschließlich des am Filterelement vorgesehenen Filtermaterials. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausfüh- rungsform einer Filtereinrichtung zu schaffen, bei welcher die Gefahr einer Beschädigung oder gar Zerstörung des Filterelements durch große Differenzdrücke im Filtergehäuse zumindest verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentsprüche.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Filtereinrichtung mit einer Sperrvorrichtung auszustatten, welche bei nicht in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge ein Einsetzen des austauschbaren Filterelements in den Gehäuseinnenraum verhindert. Umgekehrt erlaubt eine solche Sperrvorrichtung ein Einsetzten des Filterelements in den Gehäuseinnenraum und ein Befestigen des Filterelements am Filtergehäuse bei in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge.

Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine Montage des Filterelements im Filtergehäuse nur möglich ist, wenn die Innenzarge vorhanden ist. Dann kann das Filterelement wie eingangs beschrieben in der üblichen Weise auf die Innenzarge aufgeschoben und anschließend am Filtergehäuse, durch beispielsweise eine Bajonettverbindung oder ein Gewinde, fixiert werden. Zur Bildung der Bajonettverbindung weist das Filterelement entsprechende Geometrien auf, die mit Gegengeometrien an dem Filtergehäuse zusammenwirken. Fehlt hingegen die Innenzarge als Tragteil bzw. als Führung für das Filterelement, so ist eine Fixierung des Filterelements am Filtergehäuse ausgeschlossen. Auf diese Weise kann eine Montage des Filterelements bei nicht im Gehäuseinnenraum vorhandener und zur Aufnahme des Filterelements zur Verfügung stehender Innenzarge ausgeschlos- sen werden. Somit ist im Ergebnis stets eine ordnungsgemäße Montage der Filtereinrichtung sichergestellt.

Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung, insbesondere ein Luftfilter, für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine umfasst ein Filtergehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum begrenzt. In den Gehäuseinnenraum ist ein austauschbares Filterelement einsetzbar. Das Filterelement kann lösbar am Filtergehäuse befestigt werden. In einem in den Gehäuseinnenraum eingesetzten Zustand unterteilt das Filterelement diesen in eine Rohseite und eine Reinseite. Die Filtereinrichtung umfasst außerdem eine in den Gehäuseinnenraum einsetzbare Innenzarge zum Anbringen des Filterelements. Erfindungsgemäß ist am Filtergehäuse eine Sperrvorrichtung angebracht. Die erfindungswesentliche Sperrvorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie bei in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge ein Befestigen des Filterelements am Filtergehäuse erlaubt. Bei nicht in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge blockiert die Sperrvorrichtung hingegen eine Befestigung des Filterelements am Filtergehäuse.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sperrvorrichtung einen am Filtergehäuse angeordneten Sperrhebel. Dieser Sperrhebel ist zwischen einer Sperrstellung, in welcher er das Befestigen des Filterelements am Filtergehäuse blockiert, und einer Freigabe-Stellung, in welcher er das Befestigen des Filterelements am Filtergehäuse erlaubt, verstellbar. Ein solcher, zwischen zwei Stellungen verstellbarer Sperrhebel ist technisch besonders einfach zu realisieren, so dass sich das erfindungswesentliche Funktionsprinzip der Sperrvorrichtung technisch besonders einfach und somit kostengünstig umsetzen lässt.

Zweckmäßig ist der Sperrhebel derart ausgebildet, dass er bei nicht in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge in die Sperrstellung verstellt ist. Bei in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge ist der Sperrhebel in die Freigabe-Stellung verstellt.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Filterelement zum Befestigen am Filtergehäuse mittels einer Drehbewegung mit dem Filtergehäuse lösbar verrastbar. In der Sperrstellung blockiert der Sperrhebel das Verrasten des Filterelements mit dem Filtergehäuse. Auf diese Weise wird eine Befestigung des Filterelements am Filtergehäuse und eine damit etwaig einhergehende Beschädigung des Filterelements vermieden, wenn die Innenzarge nicht am Filtergehäuse montiert und im Gehäuseinnenraum angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ragt der Sperrhebel in der Sperrstellung in den Gehäuseinnenraum hinein, so dass eine Drehbewegung des Filterelements zum Verrasten mit dem Filtergehäuse blockiert. Auch diese Variante ist technisch besonders einfach zu realisieren und somit preisgünstig.

Als technisch besonders einfach zu realisieren und somit kostengünstig erweist sich eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher die Sperrvorrichtung, insbesondere der Sperrhebel, in einem Gehäusetopf des Filtergehäuses angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Sperrhebel von der in den Gehäuseinnenraum eingesetzten Innenzarge nach unten, vorzugsweise zum Gehäusetopf hin, gedrückt.

Bevorzugt ist der Sperrhebel zumindest abschnittsweise als Haken ausgebildet, oder er umfasst einen solchen Haken, welcher zumindest in der Sperrstellung in den Gehäuseinnenraum hineinragt. Bei dieser Variante benötigt die Sperrvorrichtung im Gehäuseinnenraum nur wenig Bauraum. Besonders einfach herzustellen und somit besonders preisgünstig ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher der Sperrhebel integral am Filtergehäuse, insbesondere am Gehäusetopf des Filtergehäuses, ausgeformt ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sperrhebel zur Sperrstellung hin vorgespannt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich der Sperrhebel bei nicht in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge automatisch in der Sperrstellung befindet.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist am Filterelement ein Stopper ausgebildet, welcher mittels einer Drehbewegung zum Verrasten des Filterelements mit dem Filtergehäuse an dem in die Sperrstellung verstellten Sperrhebel anschlägt, so dass der am Stopper anliegende Sperrhebel eine Fortsetzung der Drehbewegung des Filterelements blockiert.

Besonders zweckmäßig ist das Filterelement als Ringfilter mit einer Endscheibe ausgebildet, von welcher der als Vorsprung ausgebildete Stopper axial absteht. Diese Ausführungsform ist konstruktiv besonders einfach zu realisieren, indem der Vorsprung im Zuge eines Kunststoff-Spritzverfahrens integral an der Endscheibe ausgeformt wird. Alternativ kann der Stopper auch nachträglich, insbesondere angeklebt, angeschraubt oder angenietet sein. Hierbei können auch unterschiedliche Materialien wie beispielsweise Blech für die Endscheibe gewählt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Innenzarge, vorzugsweise eine Innenzarge-Endscheibe der Innenzarge, einen mit der Sperrvorrichtung zusammenwirkenden Vorsprung auf. Besagter Vorsprung drückt den Sperrhebel bei in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge in die Freigabe-Stellung. Auch diese Ausführungsform ist konstruktiv besonders einfach zu realisieren, wenn der Vorsprung im Zuge eines Kunststoff-Spritzverfahrens integral an der Innenzarge- Endscheibe ausgeformt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin Brennkraftmaschine mit einer Frischluftanlage zum Einbringen von Frischluft in die Brennkammern der Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst ferner eine in der Frischluftanlage vorhandene, vorangehend vorgestellte Filtereinrichtung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der Filtereinrichtung übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 a ein Filtergehäuse einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung,

Fig. 1 b eine Detaildarstellung der Figur 1 a im Bereich der Sperrvorrichtung, ein als Ringfilter ausgebildetes Filterelement der erfindungsgemä- ßen Filtereinrichtung, eine Detaildarstellung der Figur 2a im Bereich einer axialen Endscheibe des Ringfilters, eine Innenzarge der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung, eine Detaildarstellung der Figur 3a im Bereich einer Innenzarge- Endscheibe der Innenzarge, die erfindungsgemäße Filtereinrichtung im Bereich des Gehäusetopfs ohne in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge, so dass sich der Sperrhebel in der Sperrstellung befindet, die erfindungsgemäße Filtereinrichtung im Bereich des Gehäusetopfs mit in den Gehäuseinnenraum eingesetzter Innenzarge, so dass sich der Sperrhebel in der Freigabe-Stellung befindet eine Außenansicht der Filtereinrichtung.

Die Figuren 1 a, 2a und 3a zeigen die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 , die als Luftfilter, für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine ausgeführt sein kann.

Zunächst sei jedoch das Augenmerk auf die Darstellung der Figur 6 gerichtet, welche die Filtereinrichtung 1 in einer perspektivischen Außenansicht zeigt. Entsprechend Figur 1 umfasst die Filtereinrichtung 1 ein Filtergehäuse 2, das einen Gehäusetopf 4, einen Gehäusedeckel 21 , einen Rohlufteinlass 22 sowie einen Reinluftauslass 23 aufweist. Das Gehäuse 2 kann durch Abnehmen des Gehäusedeckels 21 geöffnet werden. Der Gehäusetopf 4 besitzt axial gegenüber des Gehäusedeckels 21 einen Topfboden 24. Der Reinluftauslass 23 befindet sich an diesem Topfboden 24 und ist in Figur 6 vom Betrachter abgewandt und dementsprechend nicht erkennbar. Das Filtergehäuse 2 kann außerdem mit einer Konsole 25 sowie mit einem Austragstutzen 26 ausgestattet sein, an dem im gezeigten Beispiel ein Austragventil 27 angeordnet ist. Das Filtergehäuse 2 besitzt eine Längsmittelachse , die durch eine zylindrische Topfwand 28 des Gehäusetopfs 4 definiert ist. Die Längsmittelachse M definiert ihrerseits eine axiale Richtung A der Filtereinrichtung 1. Die axiale Richtung A verläuft parallel zur Längsmittelachse M. Eine Radialrichtung der Filtereinrichtung 1 verläuft quer zur axialen Richtung A. Eine Umfangsrichtung U der Filtereinrichtung 1 rotiert um die Längsmittelachse M um.

Die Figur 1a zeigt in separater Darstellung ein Filtergehäuse 2 der Filtereinrichtung 1. Das Filtergehäuse 2 der Filtereinrichtung 1 begrenzt einen Gehäuseinnenraum 3. Das Filtergehäuse 2 kann mehrteilig ausgebildet sein. Die Figur 1a zeigt dabei der Übersichtlichkeit halber lediglich einen Gehäusetopf 4 des Filtergehäuses 2. Hierbei sind am Gehäusetopf 4 Winkelelemente 20 angeordnet, an welchen Bauteile der Filtereinrichtung 1 befestigt werden können.

Die Figur 2a zeigt in separater Darstellung ein Filterelement 5 der Filtereinrichtung 1. Das Filterelement 5 kann austauschbar in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzt und dort lösbar am Filtergehäuse befestigt werden. Besagte lösbare Verbindung erfolgt etwa mittels einer Rastverbindung (nicht gezeigt) oder eines Segmentkragens 29. Das Filterelement 5 unterteilt in einem in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzten Zustand diesen in eine Rohseite und eine Reinseite (nicht gezeigt). Hierzu weist das Filterelement 5 ein Filtermaterial 12 auf, welches vorzugsweise als plissiertes ringförmig geschlossenes Filtermedium ausgeführt ist. Stirnseitig weist das Filterelement axiale Endscheiben 19 auf, welche mit dem Filtermaterial dichtend verbunden sind. Vorzugsweise ist eine der axialen Endscheiben 19 als geschlossene und die gegenüberliegende Endscheibe als offene Endscheibe ausgeführt. Hierbei korrespondiert die offene Endscheibe mit dem Reinluftauslass 23.

Die Figur 3a zeigt in separater Darstellung eine Innenzarge 6 der Filtereinrichtung 1. In einem in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzten Zustand des Filterelements 5 ist dieses über die Innenzarge 6 geschoben Die Innenzarge 6 kann wie in Figur 3a gezeigt die geometrische Formgebung eines Holzylinders aufweisen, der axial endseitig von einer ringförmigen Innenzarge-Endscheibe 7 begrenzt wird. Die Innenzarge 6 kann mittels einer an der Innenzarge-Endscheibe 7 ausgebildeten Rast- oder Clipverbindung 31 lösbar am Winkelelement 20 des Gehäusetopfs 4 des Filtergehäuses 2 befestigt werden. Weiterhin weist die Innenzarge- Endscheibe 7 eine Verbindungsgeometrie 30 auf, mittels welcher der Segmentkragen 29 das Filterelements 5 an der Innenzarge 6 fixiert. Das Filterelement 5 ist bevorzugt als Ringfilter 9 ausgebildet, welches ebenfalls die Geometrie eines Hohlzylinders 8 besitzt.

Das Filterelement 5 kann einen hohlzylindrischen Träger 10 besitzen, auf dessen Umfangswand 11 ein Filtermaterial 12 zum Reinigen der durch die Filtereinrichtung 1 strömenden Luft angeordnet ist. Auf den Träger 10 kann aber auch verzichtet werden. In beiden Fällen kann sich das Filtermaterial 12 im Betrieb der Filtereinrichtung 1 radial an der Innenzarge 6 abstützen, wenn der Luftdruck der in die Rohseite eingebrachten Luft das Filtermaterial 12 radial nach innen drückt.

Soll das Filterelement 5 im Gehäuseinnenraum 3 montiert werden, so wird es auf die bereits im Gehäuseinnenraum 3 angeordnete Innenzarge 6 in axialer Rich- tung A der Innenzarge 6 bzw. des Filtergehäuses 2 aufgeschoben. Anschließend kann das Filterelement 5 mittels einer Drehbewegung in Umfangsrichtung des Filtergehäuses 2 zum Befestigen am Filtergehäuse 2 mit diesem verrastet werden.

Am Filtergehäuse 2 ist außerdem eine Sperrvorrichtung 15 vorhanden. Die Sperrvorrichtung 15 ist derart ausgebildet, dass sie bei in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzter Innenzarge ein Befestigen des Filterelements 5 am Filtergehäuse 2 zulässt. Bei nicht in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzter Innenzarge 6 blockiert die Sperrvorrichtung 15 hingegen das Befestigen des Filterelements 5 am Filtergehäuse 2. Auf diese Weise kann eine Beschädigung oder gar Zerstörung des Filterelements 5, insbesondere des Filtermaterials 12, bei nicht im Gehäuseinnenraum 3 vorhandener Innenzarge 6 verhindert werden.

Die Figur 1 b ist eine Detaildarstellung der Figur 1 a in dem in Figur 1 a mit„X" bezeichneten Bereich. Wie Figur 1 b anschaulich belegt, umfasst die Sperrvorrichtung 15 einen am Filtergehäuse 2 ausgeformten Sperrhebel 16, der im Gehäusetopf 4 des Filtergehäuses 2 angeordnet ist. Der Sperrhebel 16 ist zwischen einer Sperrstellung, in welcher er das Befestigen des Filterelements 5 am Filtergehäuse blockiert, und einer Freigabe-Stellung, in welcher er ein solches Befestigen erlaubt, verstellbar. Der Sperrhebel 16 ist vorzugsweise integral am Gehäusetopf 4 des Filtergehäuses 2 ausgeformt. In der Sperrstellung ragt der Sperrhebel 16 in den Gehäuseinnenraum 3 hinein, so dass er eine Drehbewegung des Filterelements 5 zum Verrasten mit dem Filtergehäuse 2 verhindert. Hierfür ist der Sperrhebel 16 derart ausgebildet, dass er bei nicht in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzter Innenzarge 6 in die Sperrstellung verstellt ist. Bei in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzter Innenzarge 6 ist der Sperrhebel 16 von der Innenzarge 6 hingegen in die Freigabe-Stellung verstellt. Der Sperrhebel 16 blockiert also in seiner Sperrstellung ein Verrasten des Filterelements 5 mit dem Filtergehäuse 2. Diese Wirkverbindung zwischen Sperrhebel 16 und Innenzarge 6 wird erreicht, indem am Filterelement 5 ein Stopper 13 vorgesehen wird. Im Beispielszenario ist ein solcher Stopper 13 als von der Endscheibe 19 des Ringfilters 9 entlang der axialen Richtung A abstehender Vorsprung 14 ausgebildet. Dies zeigt die Darstellung der Figur 2b. Die Figur 2b ist eine Detaildarstellung der Figur 2a in dem in Figur 2a mit„X" bezeichneten Bereich. Befindet sich der Sperrhebel 16 in der Sperrposition, so trifft der Stopper 13 bzw. Vorsprung 14 im Zuge der Drehbewegung zum Verrasten des Filterelements 5 mit dem Filtergehäuse 2 auf den Sperrhebel 16, der dem Wirkprinzip eines Anschlags folgt. Eine weitere Drehbewegung des Filterelements 5 wird daher vom Sperrhebel 16 blockiert, so dass die Drehbewegung nicht fortgesetzt werden kann. Ein Verrasten des Filterelements 5 mit dem Filtergehäuse 2 wird auf diese Weise verhindert.

Ist hingegen die Innenzarge 6 in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzt, so wird der Sperrhebel 16 der Sperrvorrichtung 15 von der Innenzarge 6 nach unten weggedrückt. Hierfür weist eine die Innenzarge 6 axial begrenzende Innenzarge- Endscheibe 7 einen mit der Sperrvorrichtung 15 zusammenwirkenden Vorsprung 18 auf. Dies illustriert die Darstellung der Figur 3b. Die Figur 3b ist eine Detaildarstellung der Figur 3a in dem in Figur 3a mit„X" bezeichneten Bereich. Der Vorsprung 18 drückt den Sperrhebel 16 bei in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzter Innenzarge 6 in seine Freigabe-Stellung. In der Freigabe-Stellung blockiert der Sperrhebel 16 die Drehbewegung des Filterelements 5 nicht, so dass dieses relativ zum Filtergehäuse 2 solange in Umfangsrichtung des Filtergehäuses 2 gedreht werden kann, bis es mit dem Filtergehäuse 2 verrastet ist.

Besonders zweckmäßig ist der Sperrhebel 16 in die Sperrstellung vorgespannt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich der Sperrhebel 16 ohne Wirkverbindung mit der Innenzarge 6 immer in der Sperrstellung befindet. Wie Figur 1 b erkennen lässt, umfasst der Sperrhebel 16 einen Haken 17, welcher in der Sperrstellung in den Gehäuseinnenraum 3 hineinragt.

Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der Sperrvorrichtung 15 zeigen die Figuren 4 und 5 die Filtereinrichtung 1 in einem zusammengebauten Zustand jeweils im Bereich des Gehäusetopfs 4. Die Figur 4 zeigt die Filtereinrichtung ohne in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzte Innenzarge 6, die Figur 5 mit in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzter Innenzarge 6.

Der Darstellung der Figur 5 lässt sich entnehmen, dass der von der Innenzarge- Endscheibe 7 der Innenzarge 6 abstehende Vorsprung 18 den Sperrhebel 16 nach unten, zum Gehäusetopf 4 hin wegdrückt, so dass dieser nicht mit dem an der Endscheibe 19 des Ringfilters 9 bzw. des Filterelements 5 vorhandenen Stopper 13 zusammenwirken und eine Drehbewegung des Filterelements 5 blockieren kann. Demgegenüber ragt der Sperrhebel 16 bei nicht in den Gehäuseinnenraum 3 eingesetzter Innenzarge 6 in den Gehäuseinnenraum 3 hinein. In diesem Fall wirkt der am Sperrhebel 16 ausgebildete Haken 17 in der Art eines Anschlags mit dem am Filterelement 5 ausgebildeten Vorsprung 14 zusammen, so dass eine Drehbewegung des Filterelements 5 in eine Drehposition, in welcher es mit dem Filtergehäuse 2 verrastet werden kann, blockiert wird.

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