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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Filter mit einer ersten Bajonettverbindung, wobei die erste Bajonettverbindung einen ersten Bajonettvorsprung und eine erste Bajonettkulisse zur Führung des ersten Bajonettvorsprungs aufweist und ein Filterelement für einen solchen Filter.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, Filterteile mit einer Bajonettverbindung reversibel lösbar zu verbinden. Die Bajonettverbindung ermöglicht einen einfachen werkzeugfreien Austausch der Filterteile.
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Aus der
DE 10 2007 038 018 A1 ist es bekannt geworden, ein Filterelement eines Wasserfilters über eine Bajonettverbindung zu installieren. Die Bajonettverbindung verhindert dabei nach dem „Schlüssel-Schloss-Prinzip” die Montage eines falschen Filterelements.
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Die
DE 10 2010 035 465 A1 offenbart einen Filter mit einem Filterkopf und einem Filtertopf. Der Filtertopf ist mittels einer Bajonettverbindung am Filterkopf montierbar. Die Bajonettverbindung weist dabei einen Rastabsatz auf, der zum Halten des Filtertopfs in einer Endlage ausgebildet ist.
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Aus der
US 2011/0147297 A1 ist ein Filter mit einem Filterelement und einem Filtertopf bekannt geworden. Das Filterelement ist in den Filtertopf einsetzbar. Filterelement und Filtertopf weisen einander ergänzende Bajonettvorsprünge auf. Die sich gegenseitig ergänzten Bajonettvorsprünge dienen der Verbindung des Filterelements im Filtertopf zu einem Filterkopf des Filters.
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Weiterhin offenbart die
DE 197 07 132 A1 einen Filter mit einem Filterelement und einem Filtergehäuse. Das Filterelement ist im Filtergehäuse verrastbar. Die Rastverbindung weist eine Rastausnehmung mit verschiedenen Rastbereichen auf.
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Schließlich ist aus der
WO 2011/144582 A1 ein Ölfilter bekannt geworden. Der Ölfilter umfasst eine Bajonettverbindung mit einer Bajonettkulisse und einem Bajonettvorsprung. Der Bajonettvorsprung ist in der Bajonettkulisse nacheinander in einer ersten Einführrichtung, einer ersten Querrichtung, die quer zur Einführrichtung verläuft und einer zweiten Querrichtung, die sowohl quer zur Einführrichtung als auch quer zur ersten Querrichtung bis zu einer ersten Rastposition in Form eines Schließbereichs führbar.
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Bei den bekannten Filtern kann es beim Austausch von Filterteilen zu einem Auslaufen von Medium kommen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kompakten und stabilen Filter mit zumindest einem austauschbaren Filterteil zu schaffen, wobei ein Auslaufen von Medium aus dem Filter bei einem Filterteilwechsel zuverlässig vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Weiterhin wird die Aufgabe von einem Filterelement gemäß Anspruch 12 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch einen Filter mit einer ersten Bajonettverbindung zum Verbinden eines Filtertopfes des Filters mit einem ein Filtermedium aufweisenden Filterelement des Filters, wobei die erste Bajonettverbindung einen ersten Bajonettvorsprung und eine erste Bajonettkulisse zur Führung des ersten Bajonettvorsprungs aufweist, wobei der erste Bajonettvorsprung insgesamt widerhakenförmig nacheinander in folgenden Richtungen in der ersten Bajonettkulisse führbar ist:
- a) In einer ersten Einführrichtung;
- b) In einer ersten Querrichtung, die quer zur ersten Einführrichtung bis zu einer ersten Rastposition verläuft;
- c) In einer zweiten Querrichtung, die quer zur ersten Einführrichtung und quer zur ersten Querrichtung verläuft;
- d) In einer dritten Querrichtung, die quer zur zweiten Querrichtung bis zu einer zweiten Rastposition verläuft.
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Durch die im Wesentlichen widerhakenförmige Führungsstrecke des Bajonettvorsprungs wird das Volumen des Filters beim Lösen der ersten Bajonettverbindung zwischen den beiden Rastpositionen effektiv vergrößert, bevor die mit der ersten Bajonettverbindung verbundenen Filterteile vollständig außer Eingriff kommen. In dem effektiv vergrößerten Volumen des Filters wird überschüssiges Medium aufgenommen, sodass ein Auslaufen des Mediums verhindert wird.
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Im Betriebszustand des Filters ist der Filter vorzugsweise entlang seiner mittigen Filterlängsachse vertikal ausgerichtet. Der zweite Rastpunkt ist dabei vorzugsweise vertikal versetzt zum ersten Rastpunkt und der erste Rastpunkt vertikal versetzt zu einer Einführöffnung der ersten Bajonettkulisse ausgebildet.
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Weiter bevorzugt weist die erste Bajonettkulisse lediglich eine einzige Einführöffnung für den ersten Bajonettvorsprung auf.
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In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung verläuft die erste Einführrichtung parallel zur mittigen Filterlängsachse. Hierdurch vereinfacht sich die Montage der ersten Bajonettverbindung.
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Um eine sehr sichere und kompakt ausgebildete Bajonettverbindung zu erzielen, kann die dritte Querrichtung parallel oder antiparallel zur ersten Querrichtung verlaufen.
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Die Drehachse der ersten Bajonettverbindung deckt sich vorzugsweise mit der mittigen Filterlängsachse. Hierdurch kann der Filter konstruktiv besonders einfach ausgebildet werden.
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Das Filterelement kann den ersten Bajonettvorsprung und der Filtertopf die erste Bajonettkulisse oder der Filtertopf den ersten Bajonettvorsprung und das Filterelement die erste Bajonettkulisse aufweisen. Der Filtertopf ist dabei vorzugsweise zur Aufnahme von Medium bei der Öffnung der ersten Bajonettverbindung zwischen Filterelement und Filtertopf ausgebildet.
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Das Filterelement kann in Form eines wasserabscheidenden Filterelements ausgebildet sein, wobei der Filtertopf einen Wassersammelraum für im Filterelement abgeschiedenes Wasser aufweist. Das Filterelement ist besonders bevorzugt in Form eines wasserabscheidenden Kraftstofffilters, insbesondere in Form eines Vorfilters, ausgebildet.
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Bevorzugt weist der Filter eine zweite Verbindungeinrichtung auf. Die zweite Verbindungseinrichtung ist zur Verbindung des Filterelements mit einem Filterkopf des Filters ausgebildet, wobei der Filterkopf eine fluidisch mit dem Filterelement verbundene Mediumsleitung aufweist. Der Filterkopf kann dabei eine Mediumszu- und/oder eine Mediumsableitung für zu filterndes bzw. gefiltertes Medium aufweisen. Dabei kann der Filterkopf fest mit einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges verbunden sein.
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Die zweite Verbindungseinrichtung ist dabei vorzugsweise derart auf die erste Bajonettverbindung abgestimmt, dass ein Drehen zum Lösen der ersten Bajonettverbindung auch ein Lösen der zweiten Verbindungseinrichtung zur Folge hat. Die zweite Rastposition ermöglicht dabei einen Halt des ersten Bajonettvorsprungs in der zweiten Rastposition, sodass ein weiteres Drehen der ersten Bajonettverbindung die zweite Verbindungseinrichtung löst. Das Filterelementgehäuse überträgt das Drehmoment von der ersten Bajonettverbindung auf die zweite Verbindungseinrichtung. Somit ist kein zusätzliches Werkzeug zum Lösen der zweiten Verbindungseinrichtung bzw. zum Lösen des Filterelements vom Filterkopf erforderlich.
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Die erste Bajonettverbindung und die zweite Verbindungseinrichtung weisen vorzugsweise die gleiche Drehachse auf.
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Die zweite Verbindungseinrichtung kann zur Herstellung einer Schraubverbindung erste und zweite Gewindeabschnitte an Filterkopf und Filterelement aufweisen.
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Alternativ kann die zweite Verbindungseinrichtung als zweite Bajonettverbindung ausgestaltet sein, wobei die zweite Bajonettverbindung einen zweiten Bajonettvorsprung und eine zweite Bajonettkulisse zur Führung des zweiten Bajonettvorsprungs aufweist.
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Besonders bevorzugt ist der zweite Bajonettvorsprung insgesamt bogenförmig nacheinander in folgenden Richtungen in der zweiten Bajonettkulisse führbar:
- a) In einer zweiten Einführrichtung;
- b) In einer vierten Querrichtung, die quer zur zweiten Einführrichtung verläuft;
- c) In einer fünften Querrichtung, die quer zur vierten Querrichtung bis zu einer dritten Rastposition verläuft.
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Die zweite Einführrichtung kann dabei parallel zur mittigen Filterlängsachse verlaufen. Hierdurch vereinfacht sich die Montage der zweiten Bajonettverbindung.
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Der zweite Bajonettvorsprung kann entsprechend dem ersten Bajonettvorsprung zwei benachbarte Anlageflächen aufweisen, mit welchen er in einer Betriebsposition an entsprechenden Gegenanlageflächen der zweiten Bajonettkulisse anliegt und über welche er im Betrieb gehalten wird.
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In einer insbesondere für den Fall großer einwirkender Kräfte vorteilhaften alternativen Ausgestaltung weist der zweite Bajonettvorsprung zwei gegenüberliegende Anlageflächen auf, welche in einer Betriebsposition an entsprechenden Gegenanlageflächen der zweiten Bajonettkulisse anliegen, sodass der zweite Bajonettvorsprung zwischen diesen geklemmt wird. Die beiden Anlageflächen verlaufen vorzugsweise nicht parallel zueinander, sondern schließen einen spitzen Winkel ein. Die zweite Bajonettkulisse verjüngt sich entsprechend in einer der fünften Querrichtung entsprechenden Richtung.
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Um die zweite Bajonettverbindung auf die erste Bajonettverbindung abzustimmen verläuft die vierte Querrichtung bevorzugt antiparallel zur zweiten Querrichtung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt sowie aus den Ansprüchen.
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Die in der Zeichnung dargestellten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
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Es zeigen:
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1 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Filters mit einem Filterkopf (in perspektivischer Ansicht), einem Filterelement (in Schnittansicht) und einem Filtertopf (in perspektivischer Ansicht);
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2 eine vergrößerte Ansicht des Filtertopfs aus 1;
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3 eine vergrößerte Ansicht des Filterkopfs aus 1; und
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4 eine Darstellung eines Filterkopfs und eines Filterelements mit einer als Schraubverbindung ausgestalteten zweiten Verbindungseinrichtung.
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1 zeigt einen Filter 10 mit einem Filterkopf 12, einem Filterelement 14 und einem Filtertopf 16. Der Filter 10 ist in Form eines Kraftstofffilters, insbesondere in Form eines wasserabscheidenden Kraftstofffilters, ausgebildet.
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Der Filterkopf 12 ist fest mit einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden. Er weist eine Mediumszuleitung 18 für zu filterndes Medium, insbesondere für Kraftstoff, und eine Mediumsableitung 20 für gefiltertes Medium, insbesondere für gefilterten Kraftstoff, auf. Das über den Filterkopf 12 zu- und abgeleitete Medium wird im Filterelement 14 gereinigt. Hierzu weist das Filterelement 14 ein Filtermedium zum Ausfiltern von Partikeln und einen Wasserabscheider (beide nicht gezeigt) auf. Das im Filterelement 14 abgeschiedene Wasser wird im Filtertopf 16 gesammelt.
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Das Filterelement 14 ist über eine erste Bajonettverbindung 22 mit dem Filtertopf 16 verbindbar. Die erste Bajonettverbindung 22 weist einen ersten Bajonettvorsprung 24 und eine erste Bajonettkulisse 26 auf. Der erste Bajonettvorsprung 24 ist in der ersten Bajonettkulisse 26 führbar.
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Zur Verbindung des Filterkopfs 12 mit dem Filterelement 14 ist eine zweite Bajonettverbindung 28 vorgesehen. Die zweite Bajonettverbindung 28 weist einen zweiten Bajonettvorsprung 30 am Filterelement 14 und eine zweite Bajonettkulisse 32 am Filterkopf 12 auf. Der zweite Bajonettvorsprung 30 ist in der zweiten Bajonettkulisse 32 führbar.
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Zum Austausch des Filterelements 14 werden die Bajonettverbindungen 22, 28 gelöst und nach dem Einsetzen eines neuen Filterelements wieder geschlossen. Das Öffnen und Schließen der Bajonettverbindungen 22, 28 erfolgt über eine Drehung des Filtertopfs 16 um die mittige Filterlängsachse 34.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Filtertopfs 16. Aus 2 ist ersichtlich, dass der erste Bajonettvorsprung 24 (siehe 1) in einer ersten Einführrichtung 36 in die erste Bajonettkulisse 26 einführbar ist. Die erste Einführrichtung 36 verläuft parallel zur mittigen Filterlängsachse 34 (siehe 1). Anschließend ist der erste Bajonettvorsprung 24 (siehe 1) in einer ersten Querrichtung 38, die quer zur ersten Einführrichtung 36 verläuft, in der ersten Bajonettkulisse 26 führbar. Der erste Bajonettvorsprung 24 (siehe 1) ist dabei in der ersten Querrichtung 38 bis zu einer ersten Rastposition 40 führbar. Anschließend ist der erste Bajonettvorsprung 24 (siehe 1) in einer zweiten Querrichtung 42 führbar, die sowohl quer zur ersten Einführrichtung 36 als auch quer zur ersten Querrichtung 38 verläuft. Schließlich ist der erste Bajonettvorsprung 24 (siehe 1) in einer dritten Querrichtung 44 bis zu einer zweiten Rastposition 46 führbar. Die erste Bajonettkulisse 26 ist somit im Wesentlichen widerhakenförmig ausgebildet.
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Filterkopfs 12. Aus 3 ist ersichtlich, dass der zweite Bajonettvorsprung 30 (siehe 1) in einer zweiten Einführrichtung 48 in die zweite Bajonettkulisse 32 einführbar ist. Die zweite Einführrichtung 48 verläuft parallel zur mittigen Filterlängsachse 34 (siehe 1). Anschließend ist der zweite Bajonettvorsprung 30 (siehe 1) in einer vierten Querrichtung 50, die quer zur zweiten Einführrichtung 48 verläuft, in der zweiten Bajonettkulisse 32 führbar. Danach ist der zweite Bajonettvorsprung 30 (siehe 1) in einer fünften Querrichtung 52 bis zu einer dritten Rastposition 54 führbar, die sowohl quer zur zweiten Einführrichtung 48 als auch quer zur vierten Querrichtung 50 verläuft. Die zweite Bajonettkulisse 32 ist somit im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet.
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Nachfolgend wird die Demontage des Filterelements 14 des Filters 10 unter Bezugnahme auf alle drei 1, 2 und 3 geschildert:
Wenn sich der erste Bajonettvorsprung 24 in der zweiten Rastposition 46 befindet, ist der Filtertopf 16 vollständig am Filterelement 14 montiert und verriegelt. Um die erste Bajonettverbindung 22 zu lösen, wird der Filtertopf 16 um die Filterlängsachse 34 gedreht, bis sich der erste Bajonettvorsprung 24 an der ersten Rastposition 40 befindet. Ein weiteres Drehen des Filtertopfs 16 bewirkt aufgrund des Anschlags des ersten Bajonettvorsprungs 24 in der ersten Rastposition 40 eine Drehung des Filterelements 14. Dadurch wird der zweite Bajonettvorsprung 30 aus der zweiten Bajonettkulisse 32 herausgedreht, sodass das Filterelement 14 vom Filterkopf 12 gelöst wird, während das Filterelement 14 am Filtertopf 16 verbleibt. Anschließend kann der Filtertopf 16 durch Drehen in die Gegenrichtung vom Filterelement 14 getrennt werden, wobei der erste Bajonettvorsprung 24 entgegen der ersten Querrichtung 38 und anschließend entgegen der ersten Einführrichtung 36 bewegt wird.
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Bei der Bewegung des ersten Bajonettvorsprungs 24 von der zweiten Rastposition 46 in die erste Rastposition 40 wird der Filtertopf 16 relativ zum Filterelement 14 vom Filterelement 14 weg bewegt. Hierdurch entsteht ein zusätzliches Volumen zwischen dem Filterelement 14 und dem Filtertopf 16, da die Rastpositionen 40, 46 axial, d. h. parallel zur mittigen Filterlängsachse 34, um die Höhe h zueinander beabstandet ausgebildet sind. In dem zusätzlichen Volumen wird Medium aus dem Filterelement 14 aufgenommen, sodass ein Auslaufen von Medium beim Wechsel des Filterelements 14 effektiv verhindert wird.
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In einer nicht dargestellten vorteilhaften Ausgestaltung der zweiten Bajonettverbindung 28 verjüngen sich die Bajonettkulisse 32 und der entsprechende Bajonettvorsprung 30.
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Der Bajonettvorsprung 30 weist zwei gegenüberliegende Anlageflächen auf, welche winklig zueinander angeordnet sind. Die Anlageflächen 141, 142 schließen einen spitzen Winkel ein, beispielsweise zwischen 10 und 50 Grad. Die entsprechenden Gegenanlageflächen der zweiten Bajonettkulisse 32 verlaufen ebenfalls winklig zueinander, sodass sich der Querschnitt in der fünften Querrichtung, welche der Schließrichtung der zweiten Bajonettverbindung entspricht, verjüngt. Hierdurch ist ein Anliegen der Anlageflächen an den entsprechenden Gegenanlageflächen während des Betriebs stets gewährleistet. Der Bajonettvorsprung kann aus demselben harten Kunststoff wie das übrige Gehäuse gefertigt sein. Alternativ kann der Bajonettvorsprung abschnittsweise aus einem Material mit einer geringeren Härte, insbesondere aus einem federnden Kunststoff, beispielsweise aus PA12 Vistamid, ausgebildet sein. Der weichere Kunststoff kann an den härteren Kunststoff angespritzt sein. Der mindestens eine Abschnitt aus dem weicheren Kunststoff bildet mindestens eine der Anlageflächen. Das Filterelement 14, insbesondere das Gehäuse des Filterelements 14, übertragt auch bei dieser Ausgestaltung der zweiten Bajonettverbindung die Kraft der ersten Bajonettverbindung 22 am unteren Endbereich auf die zweite Bajonettverbindung 28 am oberen Endbereich des Filterelements 14, sodass beim Lösen der ersten Bajonettverbindung 22 durch weiteres Drehen des Gehäusetopfs 16 nach Anlage des ersten Bajonettvorsprungs 24 in der ersten Rastposition 40 die zweite Bajonettverbindung 28 zwischen Filterelement 14 und Filterkopf 12 gelöst wird.
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In 4 ist ein Filterkopf 12 mit einem ersten Gewindeabschnitt 51 und ein Filterelement 14 mit einem zweiten Gewindeabschnitt 52 einer Schraubverbindung 50 dargestellt. Der zweite Gewindeabschnitt 52 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus mehreren Segmenten, kann jedoch alternativ durchgängige Gewindegänge aufweisen. Das untere Ende des Filterelements 14 und der Filtertopf 12 mit der ersten Bajonettverbindung 22 sind nicht dargestellt, aber analog zu 1 ausgebildet. Das Filterelement 14, insbesondere das Gehäuse des Filterelements 14, übertragt die Kraft der ersten Bajonettverbindung 22 auf die Gewindeverbindung 50, sodass beim Lösen der ersten Bajonettverbindung 22 durch weiteres Drehen des Gehäusetopfs 16 nach Anlage des ersten Bajonettvorsprungs 24 in der ersten Rastposition 40 die Gewindeverbindung 50 zwischen Filterelement 14 und Filterkopf 12 gelöst wird.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Filter mit zumindest einer ersten Bajonettverbindung. Die erste Bajonettverbindung weist eine erste Bajonettkulisse mit zwei axial zueinander beabstandeten Rastpositionen für einen ersten Bajonettvorsprung der ersten Bajonettverbindung auf. Der erste Bajonettvorsprung ist durch Drehen eines Filterteils zum Lösen der ersten Bajonettverbindung von der zweiten Rastposition in die erste Rastposition bewegbar. Bevorzugt weist der Filter eine zweite Verbindungseinrichtung, beispielsweise eine zweite Bajonettverbindung oder eine Gewindeverbindung auf. Die zweite Verbindungseinrichtung ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass sie durch weiteres Drehen in die gleiche Drehrichtung gelöst wird. Im Falle einer zweiten Bajonettverbindung wird hierbei ein zweiter Bajonettvorsprung aus einer dritten Rastposition einer zweiten Bajonettkulisse der zweiten Bajonettverbindung bewegt, nachdem der erste Bajonettvorsprung an der ersten Rastposition angeschlagen hat. Die zweite Rastposition ist vorzugsweise derart axial versetzt zur ersten Rastposition ausgebildet, dass sich bei der Bewegung des ersten Bajonettvorsprungs von der zweiten Rastposition in die erste Rastposition eine Volumenvergrößerung des Filters ergibt, in der Medium des Filters aufnehmbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007038018 A1 [0003]
- DE 102010035465 A1 [0004]
- US 2011/0147297 A1 [0005]
- DE 19707132 A1 [0006]
- WO 2011/144582 A1 [0007]