过滤单元、过滤系统以及具有过滤系统的机动车的制作方法

本发明涉及一种过滤单元和过滤系统以及具有过滤系统的机动车。

现有技术

在机动车中使用过滤元件以便，例如，从流体（诸如燃料或油）中清除杂质。通常，为待过滤流体设置恰好一个过滤元件。该过滤元件的安装尺寸限定了待过滤流体的最大可能体积流量。然而，可用的安装空间并不总是足够大或具有所需要的形状。

us2005/0045552a1描述了一种具有多个顶部开口的空心圆柱形过滤器壳体的过滤系统。每个过滤器壳体在顶部被过滤器头封闭，其中过滤器头构造用于将彼此相邻布置的过滤器壳体互相连接。为此，过滤器头被安装在导轨中并且通过短的连接件连接，该短的连接件插入过滤器头中的相应开口中。过滤系统因此适用于过滤器壳体彼此直接相邻的并且沿着假想直线的布置。过滤器头并且连接件制造复杂。

从ep0991457b1得知一种过滤系统，在该过滤系统中，多个单独的过滤器壳体各自通过特殊的过滤器头与过滤元件连接，过滤器壳体旋拧到过滤器头上。每个过滤器壳体在顶部具有跨过其整个横截面的开口，并且该开口被过滤器头覆盖，过滤器头的入口管线和出口管线在开口中开放。过滤器头因此设计复杂并且增加了过滤系统的结构高度。

相反，本发明的目的在于，提供一种简单并且可以成本效益高地制造的过滤单元，过滤单元可以灵活的方式集成到过滤系统中。本发明的目的还在于，提供一种过滤系统，该过滤系统甚至可以布置在狭小的、形状复杂的特别是形状不连续的安装空间中。此外本发明的目的是，提供一种具有过滤系统的机动车，其中该过滤系统可以尽可能节约空间的方式集成。

关于过滤单元的目的通过具有独立权利要求1的特征的过滤单元实现。关于过滤系统的目的通过根据关联权利要求5所述的过滤系统实现。关于机动车的目的通过具有关联权利要求12的特征的机动车实现。优选的实施例可以由从属权利要求以及说明书中得到。

技术实现要素：

根据本发明的过滤单元

根据本发明，提供了用于机动车的待过滤流体（特别是燃料或油）的过滤单元，其中该过滤单元具有过滤钵，在过滤钵中布置有过滤元件，过滤元件将过滤钵分为第一腔和第二腔。待过滤流体可以在未过滤侧引入第一腔或第二腔的未过滤侧。在通过过滤介质进行过滤后，可以从形成清洁腔的相应的第二腔或第一腔中移除清洁侧已过滤流体。过滤钵由基部和盖形成，其中基部具有底部元件以及在底部元件和盖之间的侧壁。过滤钵原则上可以具有任意横截面形状。因此，横截面例如可以是三角形、四边形、椭圆形或优选的圆形。基部有利地构造为一件。这简化了制造并且提供了成本优势。替代性地，基部可以构造为多个部分。盖有利地以流体密封的方式与基部连接。也就是说，在盖和基部之间的分隔线被密封。盖具有管线部段。优选地，管线部段与盖一体地构造。管线部段朝向第二腔开放，该第二腔根据流动方向形成清洁腔或未过滤侧的前腔。已过滤流体因此可以从清洁腔流出到管线部段中，以经由管线部段从过滤单元中移除，或者可供应到过滤单元的未过滤侧的前腔。管线部段具有至少两个开放端部。该开放端部可连接额外的过滤单元的额外的管线部段或可连接其他管线部段。在基部的侧壁中构造至少两个通到第一腔的接近开口，第一腔根据流动方向形成未过滤侧前腔或清洁腔。接近开口通常不被盖覆盖。接近开口优选也不被盖限定。当过滤钵构造为基本圆柱形时，接近开口优选使过滤钵径向地开放。通过接近开口，待过滤流体可以流入第一腔中并且由第一腔中流出。由于集成到过滤钵的盖中的管线部段，过滤单元可以配置为特别紧凑的方式，例如特别是扁平的。更进一步地，经由管线部段的至少两个开放端部以及基部上的至少两个接近开口，本发明的过滤单元可以灵活地与额外的过滤单元组合以形成过滤系统。对此，过滤单元的管线部段的一个开放端部以及一个接近开口可以与另一过滤单元的管线部段的一个开放端部以及一个接近开口连接。特别是，通过利用两个接近开口和收集管线部段的两个开放端部，可以将两个或更多的过滤单元布置在一个并联组合的结构中，使得流体平行流动通过过滤单元。不需要的接近开口和管线部段的开放端部可以由盲塞封闭。由此，每个过滤单元均可以被与其在使用中的位置无关地相同地构造，这简化了制造。

可能的实施例的特征在于，过滤钵的内部宽度大于过滤钵的结构高度。特别优选地，过滤钵的内部宽度是结构高度的至少两倍。这使得可以将过滤单元构造得非常扁平。但是通过相对大的内部宽度可以过滤流体的足够大的体积流量。过滤钵的结构高度优选小于8cm，特别优选小于6cm。

在替代性的实施例中，过滤钵的结构高度大于过滤钵的内部宽度，并且特别是过滤钵的内部宽度的至少两倍。由此，特别是较深然而较窄的安装空间可以用作过滤单元的使用位置。然而在适当的结构空间中也可以使高度和内部宽度基本一致。

在特别有利的实施例中，设置为基部和盖彼此接合，特别是彼此焊接或粘接。以这种方式，可以可靠地获得流体密封连接。这种连接还可以高效地产生。过滤元件然后固定地集成到过滤钵中，也就是说过滤元件可以是不可替换的。

还优选的实施例是在基部上构造至少两个接头，在每个接头上构造到第一腔的接近开口中的一个。接头可以特别地构造为基部上的短的管状突起。接头在接近开口中开放。利用该接头，管线元件（例如管子元件或管道元件）可以特别简单的方式连接到基部。

根据本发明，过滤元件可以构造为圆形过滤元件，特别是具有星形折叠的过滤介质。这使得能够在过滤元件中提供过滤介质尽可能大的过滤面积。过滤钵通常构造为基本上圆柱形的形状。替代性地，特别是就扁平地构造的过滤钵，过滤元件也可以构造为由折叠的过滤介质形成的所谓的扁平元件。在这种情况下，过滤钵通常构造为矩形。

在过滤特性之外，过滤元件还可以具有水分离功能，或者可以具有与过滤单元共同布置在过滤元件的过滤钵中的水分离元件。更进一步地，加热装置和/或一个或多个传感器可以作为单独部件或作为过滤元件的部件而与过滤元件一起在过滤钵中。

基部和/或盖可以特别是由聚酰胺，特别是pa66，制成。聚酰胺便于加工并且耐油或燃料。

根据本发明的过滤系统

此外，在本发明范围内还包括用于机动车的过滤系统，该过滤系统包括至少两个本发明的过滤单元，并且特征在于，过滤单元的第一腔互相连接形成第一腔系统，并且管线部段互相连接形成总管线，由此使得流体能够平行流动通过该过滤元件。

过滤元件因此并联布置。由此，可以从小的单独的过滤单元获得大的有效的过滤系统。通过使用互相独立的过滤单元，过滤系统可以灵活地适应不同的安装情况。特别是，不需要用于常规的大过滤元件的连贯紧凑的安装空间。相反，本发明的过滤系统的过滤单元可以设置在多个分开的、互相间隔的、小的安装空间中。例如可以利用在机动车的发动机舱中或者底盘区域中现有的间隙以安装本发明的过滤系统。

在优选的实施例中，第一腔和/或管线部段的连接包括管子元件和/或管道元件。管子元件特别容易地适应于至少两个过滤单元的安装配置。管子元件特别适用于当过滤单元互相之间的相对位置在过滤系统操作期间改变的情况。

一个有利的实施例的特征在于，至少两个过滤单元的过滤钵中的至少两个在其各自的结构高度和/或横截面面积和/或横截面形状方面彼此不同。通常在不同结构高度的过滤钵中的一个中的过滤元件中的一个的高度则也大于在其他过滤钵中的其他过滤元件的高度。相应地，过滤元件可以具有横向于高度的不同尺寸或具有不同直径。由此，过滤系统可以特别好地适应于分离的或不连续的安装空间。然而，原则上，具有相同过滤钵过的滤单元也可以组合到一个过滤系统中。

优选提供的是，到前腔系统的接近开口用第一盲塞封闭。由此，可以使用多个具有至少两个到特定第一腔的接近开口的过滤单元以构造过滤系统；特别是，可以使用结构上相同的过滤单元。因此，在过滤单元中的一个上接近开口中的一个用第一盲塞封闭。在另一个过滤单元上，可以使用自由的接近开口（接近开口不与另一过滤单元的另一接近开口连接），以便将待过滤流体导向由第一腔形成的前腔系统中，或将已过滤流体导出由第一腔形成的清洁腔。

优选提供的是，总管线在一侧用第二盲塞封闭。由此，可以使用多个在特定管线部段上具有至少两个开放端部的过滤单元以构造过滤系统；特别是，可以使用结构上相同的过滤单元。此时，总管线的自由端部可被第二盲塞封闭。在另一端，已过滤流体则可以被从总收集管线中获取，或者待过滤流体可以被供应到总供应管线。

在有利的改进方案中提供的是，第一盲塞和第二盲塞构造为一体的双塞。这将前述两个实施例的优点结合了起来。额外地，由于第一盲塞和第二盲塞组合为一体的双塞，第一盲塞和第二盲塞的组装和处理复杂性可降低。

同样优选的实施例的特征在于，过滤系统包括流体能够流动通过的与过滤钵串联的额外的钵。在额外的钵中可以设置用于流体处理的额外装置。特别是，可以在额外的钵中布置加热模块和/或水分离器和/或一个或多个用于确定过程变量的传感器。过程变量例如是填充水平、特别是水位或表征流体质量的变量。串联连接可以使得不必在过滤钵中的每一个中单独地提供这些装置。额外的钵可以有利地在流动方向上布置在过滤钵的上游（在未过滤侧，也就是说在总前腔上游）。预处理的流体然后被相应地供应至过滤钵。如果已过滤流体比未过滤流体更适于在额外的钵中进行处理，额外的钵可以有利地置于过滤钵的下游。

根据本发明的机动车

本发明更进一步地涉及具有本发明的过滤系统的机动车。过去，在机动车中必须为常规的具有单个大的中央过滤器的过滤系统提供足够大的连贯的安装空间。根据本发明，认识到可以改进空间的利用，这是由于为机动车装备本发明的过滤系统。在根据本发明的机动车中过滤系统可以设置在更小的并且分散布置的间隙中，例如在发动机舱中的其他装置之间和/或在底盘的区域中。

本发明的其他优点由说明书和附图中产生。前面所述的以及甚至进一步改进的特征可以按其自身单独使用或与其他特征一起以任意组合地使用。

附图说明

在附图中：

图1a示出了本发明的过滤单元的示意性侧视图；

图1b示出了根据图1a所示的过滤单元的示意性俯视图；

图1c示出了根据图1a、1b所示的过滤单元的示意性剖视图；

图2示出了本发明的过滤系统的第一实施例的示意图，该过滤系统具有三个本发明的过滤单元；

图3a示出了本发明的过滤系统的第二实施例的示意性侧视图，该过滤系统具有两个本发明的过滤单元；

图3b示出了图3a的过滤系统的示意性剖视图；

图4示出了本发明的机动车的原理图，该机动车具有本发明的过滤系统，该过滤系统包括两个本发明的过滤单元并且具有与过滤单元串联连接的额外的钵。

具体实施方式

图1a示出了本发明的过滤单元10的侧视图。过滤单元10具有过滤钵12。过滤钵12由基部14和盖16形成。基部14和盖16在周向分隔线18上以流体密封的方式互相连接。在本例中，该流体密封的连接通过焊接产生的接合实现。

基部具有底部元件20和侧壁22。侧壁22将底部元件20与盖16连接。两个接头40a、40b在此构造在基部14的侧壁22上。

收集管线部段26与盖16一体地构造。收集管线部段26在此直径地沿（假想的）直线跨过盖16。收集管线部段26具有两个开放端部28a、28b。收集管线部段的开放端部28a、28b布置在基部14的接头40a、40b上方。也就是说，在示出的实施例中，接头40a、40b和开放端部28a、28b均在共同的平面中。

在对附图进行说明的范围内，假设流体从基部流动通过过滤单元10到盖，也就是说，流体通过基部14的接头40a、40b流入基部的腔中，并且通过收集管线部段26流出。然而，与上述流动相反的流动也同样是可能的。在该情况下，流体穿过管线部段26在盖16流入，并且通过基部14上的接头40a、40b流回。这种腔，以下称为清洁腔和前腔，则是以相反的方式相应布置的。

图1b示出了图1a中的过滤单元10的示意性俯视图。过滤单元10的过滤钵12在此构造为具有圆形的横截面。

图1c示出了图1a、1b中的过滤单元10的沿着平面a-a（参见图1b）的示意性剖面图。在过滤钵12中布置有过滤元件30。过滤元件30例如可以是圆形元件，优选具有星形折叠的过滤介质（仅示意性示出）。利用中心向内定向的突起32，过滤元件30的底部在此以密封的方式在基部14的底部元件20上封闭。在过滤元件30的顶部，过滤元件30例如可以密封的方式定位为靠在盖16上。过滤元件30因此将过滤钵分为前腔34和清洁腔36。

在基部14的侧壁22中构造两个通到前腔34的接近开口38a、38b。例如，可在每个接头40a、40b上构造一个接近开口38a、38b。管线元件，例如管道元件（rohrelemente）或管子元件（schlauchelemente）（未示出），可以通过接头40a、40b以简单的方式连接到基部14并且连接到前腔34。在操作过滤单元10时，待过滤流体可以经由接头40a、40b上的接近开口38a、38b流入前腔34中或流出前腔34。

与盖16一体构造的收集管线部段26可以布置在过滤钵12上方。收集管线部段26朝向清洁腔36开放（例如通过切口42）。在操作过滤单元10时，通过切口42，已过滤流体可以从清洁腔36流出到收集管线部段26中。流体可流动通过的收集管线部段26的横截面可从切口42向开放端部28a、28b扩大。在开放端部28a、28b，已过滤的流体可以从过滤单元10抽吸出。

过滤单元10可以设计得非常扁平。过滤钵12的结构高度h在此明显小于过滤钵12的内部宽度w。在所示的实施例中，过滤钵12的结构高度h也相当于过滤元件30的高度。内部宽度w例如可以是结构高度h的两倍。结构高度h特别是可以小于4.5cm。

图2示出了本发明的过滤系统44a的第一实施例的示意图，该过滤系统44a具有三个本发明的过滤单元10a-c。过滤单元10a-c的过滤钵12a-c在此设计为尺寸不同。例如，过滤钵12b可以比过滤钵12a和12c更高。

过滤钵12a-c中的每个在此均设计有两个接头40c-h。在这种情况下，接头40a和40e以及40f和40g分别被管线元件46连接。管线元件46可以是管子元件，例如，添加到接头40d-40g上的管子元件（未详细示出）。接头40h在此被第一盲塞48封闭。待过滤流体可以首先流动通过接头40c流入过滤钵12a中的前腔（被覆盖），并且然后流入过滤钵12b和12c的其他前腔（被覆盖）中。通过第一盲塞48可以防止未过滤流体流出过滤系统44。

在过滤钵12a-c中的每个上构造收集管线部段26a-c，每个收集管线部段各自具有两个开放端部28c-h。开放端部28d和28e以及28f和28g各自被管线部段46连接。管线部段46可以是管子元件，例如，添加到开放端部28d-g上的管子元件（未详细示出）。收集管线部段26a-c因此连接形成总收集管线50。收集管线部段26a或总收集管线50的开放端部28c被第二盲塞52封闭。已过滤流体因此可以在开放端部28h上从总收集管线50流出。此外，在示出的实施例中，在不同的过滤单元10a及10c上，用于待过滤流体的未过滤侧入口构造为接头40c，并且用于已过滤流体的清洁侧出口构造为开放端部28h。

图3a示出了本发明的过滤系统44b的第二实施例的示意图，该过滤系统44b具有两个本发明的过滤单元10d、10e。在该情形中，过滤单元10d、10e的过滤钵12d、12e各自构造有两个接头40i-l。接头40j和40k在此连接使得流体可以从其中流动通过。例如，可以通过添加到接头40j、40k上的管子元件54a形成流体可以流动通过的连接部。过滤单元10d、10e中的每个均在顶部具有收集管线部段26d、26e。每个收集管线部段26d、26e自身具有两个开放端部28i-l。开放端部28j和28k可连接使得流体可以从其中流动通过。例如，可以通过添加到开放端部28j、28k上的管子元件54b形成流体可以流动通过的连接部。为了图示的目的，非常简略地示出了管子元件54a、54b。在实际中，管子元件54a、54b可以设计得明显更长，并且特别是设计为弯曲的（甚至弯曲多次的）或成角度的。过滤单元10d上的接头40i和开放端部28i在此被一体的双塞56封闭。此外，在图3a的实施例中，在相同的过滤单元10e上，用于待过滤流体的未过滤侧入口构造为接头40l，并且用于已过滤流体的清洁侧出口构造为开放端部28l。

在图3b中，示出了图3a的过滤系统44b的示意性剖面图。收集管线部段26d、26e通过管子元件54b连接以形成总收集管线50。过滤钵12d、12e中的前腔34a、34b通过管子元件54a连接以形成前腔系统58。

一体的双塞56具有第二盲塞52，利用该第二盲塞52总收集管线50在一侧封闭。一体的双塞56还具有第一盲塞48，利用该第一盲塞48封闭接头40i。待过滤流体因此可以流动通过接头40l流入前腔系统58中。在通过布置在过滤钵12d、12e中的过滤元件30a、30b进行过滤后，已过滤流体可以在总收集管线50的开放端部28l流出。过滤元件30a和30b流体地并联布置。也就是说，流体可以要么流过过滤元件30a或者流过过滤元件30b。已过滤流体一起在总收集管线50中流动。

图4示出了本发明的机动车60的原理，该机动车60具有本发明的过滤系统44c。过滤系统44c包括两个本发明的过滤单元10f、10g，并且具有与过滤单元10f、10g串联连接的额外的钵62。机动车还具有驱动发动机64和燃料箱66。过滤系统44c或其部件（特别是过滤单元10f、10g中的一个或多个）例如可布置在机动车60的底盘68附近或在机动车60的发动机舱70中的间隙中。

待过滤流体（在此是燃料）可以从燃料箱66流出到过滤系统44c中。燃料首先流到过滤系统44c的额外的钵62中。例如，在额外的钵62中可以布置水分离器和/或加热模块和/或传感器（未示出）。因此可以通过额外的钵中的装置对流体进行预处理。在未示出的替代性的实施例中，额外的钵也可以置于过滤单元的下游。此外，可以将额外的功能整合到具有过滤单元的过滤钵中，使得不再需要额外的钵。

在所示出的实施例中，流体则由额外的钵62流出到过滤系统44c的未过滤侧的前腔系统58中。在此，在过滤单元10f、10g的过滤钵12f、12g的每个中各自布置有一个过滤元件30c、30d。过滤元件30c、30d例如可以构造为流体可从下向上流动穿过的扁平元件，优选具有之字形折叠的过滤介质（未详细示出）。然而，同样可以使用具有环形封闭的折叠过滤介质的所谓的空心元件，流体可径向地由内到外或由外到内流动通过该空心元件。在流体经过布置连接的过滤元件30c、30d后，流体在清洁侧流动进入总收集管线50中。已过滤流体可以从总收集管线50供应到驱动发动机64中。

总体来说，本发明涉及过滤单元10、10a-g，具有至少两个本发明的过滤单元10、10a-g的过滤系统44a-c，以及具有本发明的过滤系统44a-c的机动车60。过滤单元10、10a-g的过滤钵12、12a-g由基部14和盖16形成。在基部14的侧壁22中，构造至少两个通到过滤钵12、12a-g中的前腔34、34a-b的接近开口38a-b。收集管线部段26与盖16一体地构造，收集管线部段从过滤钵12、12a-g中的清洁腔36到至少两个开放端部28a-l。本发明的过滤系统44a-c具有至少两个本发明的过滤单元10a、10a-g，并且流体可流动通过滤单元的并联布置的过滤元件30、30a-d。本发明有利于在狭小的和/或形状复杂的安装空间中，特别是在机动车60中，以节约空间的方式布置过滤单元10、10a-g或过滤系统44a-c。