DE10131384A1 - Luftfilter zur Fahrzeugbelüftung - Google Patents

Abstract

Eine Luftfilteranordnung für ein Kraftfahrzeug verfügt über ein Filtergehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten Luftfilter. Das Gehäuse ist ausgebildet mit einem Flüssigkeitsauslaß, flußabwärtsliegend des Filters, wobei ein Filterbypassdurchtritt vorgesehen ist, um es Flüssigkeit, die bei einem Lufteintritt eindringt, zu ermöglichen, an dem Filter vorbeizufließen und durch den Auslaß auszutreten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftfilter für eine Fahrzeugbelüftungs- oder -klimaanlage.

Es ist nunmehr üblich, Personenkraftwagen, wie z. B. Autos, mit Klimaanlagen auszustatten. Solche Anlagen umfassen üblicherweise ein Gehäuse mit einem ersten Einlaß, der im Betrieb in Verbindung bzw. kommunizierend mit dem Innenraum des Fahrzeug-Insassen-Abteiles steht, sowie einen zweiten Lufteinlaß zum Einführen von Umgebungsluft. Das Gehäuse um­ faßt einen Verdampfer, dessen Funktion darin besteht, die Luft zu kühlen, die von dem einen oder dem anderen der Einlässe herrührt, wobei das Gehäuse auch über einen Luftauslaß für gekühlte Luft verfügt. Wie es dem Fachmann bekannt ist, wird die gekühlte Luft üblicherweise zu einer Erwärmungs- und Verteilereinheit geführt, um zu unterschiedlichen Öffnungen in dem Insassenabteil geführt zu werden.

Wenn Luft mit hoher Feuchte durch den kühlenden Verdampfer geführt wird, wird die Feuchte in der Luft kondensiert, und es ist daher nötig, einen Flüssigkeitsauslaß flußabwärts­ liegend des Verdampfers vorzusehen, und zwar normalerweise nahe zu oder in der Boden­ wandung des Gehäuses, so daß das Kondensat in geeigneter Weise abgeführt werden kann. Klimaanlagen sind insbesondere nützlich in Teilen der Welt mit hoher Temperatur und hoher Feuchte, z. B. in tropischen Regionen. Ein Problem kann entstehen, wenn starke Regenfälle dazu führen, daß Wasser über den Außenlufteinlaß eintreten kann. Solange nicht eine Technik vorgesehen ist, um solch eintretendes Wasser aus der Klimaanlage herauszuführen, wird das Wasser in dem Gehäuse gesammelt und darin verbleiben, was zur Geruchsbildung führen kann und einen Filter davon abhalten wird, in geeigneter Weise zu funktionieren, bis hin zu der Möglichkeit, daß eine Leckage in dem Fahrzeuginnenraum auftritt.

Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klimaanlage bereitzustellen, welche in der Lage ist, eindringendes Regenwasser handzuhaben.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Luftfilteranordnung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend ein Filtergehäuse und einen Luftfilter, wobei das Filtergehäuse über einen Lufteinlaß und einen Luftauslaß verfügt, wobei der Luftfilter in dem Filtergehäuse angeordnet ist, und wobei das Gehäuse über zumindest einen Flüssigkeits­ auslaß, flußabwärtsliegend des Filters, verfügt, wobei die Anordnung über einen Filterbypass-Durch­ tritt verfügt, um es an dem Lufteinlaß eintretender Flüssigkeit zu ermöglichen, hinter den Filter bzw. an dem Filter vorbei zu dem Flüssigkeitsauslaß zu fließen.

Vorteilhafterweise umfaßt das Filtergehäuse ferner einen flußabwärtsliegend des Filters ange­ ordneten Verdampfer.

Vorteilhafterweise verfügt das Gehäuse über eine untere Wand, wobei der Luftfilter über einen unteren Abschnitt verfügt, der von der unteren Wandung beabstandet ist, um den Durch­ tritt dazwischen zu definieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verfügt der Luftfilter über eine Gesamtfläche von mehr als zehnmal der Fläche des Durchtrittes.

Die Filteranordnung kann verfügen über eine obere Wandung, gegenüberstehende Seitenwände und eine untere Wandung, wobei die untere Wandung eine Öffnung darin definiert, ein Filtermodul mit einem Abschnitt, der sich durch die Öffnung erstreckt, wobei das Filtermodul ferner eine Frontplatte aufweist, die dichtend an einer äußeren Fläche der unteren Wandung anliegt bzw. anschlägt, wobei das Filtermodul einen Rahmen umfaßt, der einen äußeren Peri­ meterabschnitt aufweist, der die Seitenwandungen und die obere Wand eingreift, wobei der Rahmen ein Filterelement, beabstandet von der unteren Wandung, stützt, um den Durchtritt zu definieren.

Vorteilhafterweise umfaßt der Rahmen eine Querbahn bzw. ein Querband, beabstandet von der Frontplatte, und definiert dazwischen eine Durchtrittsöffnung. Die Klimaanlage kann fer­ ner mehrere Stützbahn- oder -bandabschnitte bzw. Bahn- bzw. -bandstützabschnitte umfassen, angeordnet zwischen der Frontplatte und der Querbahn.

Vorteilhafterweise verfügt das Filterelement über eine Gesamtfläche von mehr als 30 mal der Fläche des Durchtritts.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verfügt der äußere Perimeterabschnitt über einen nach außen gerichteten Flanschabschnitt, wobei das Gehäuse einen als Gegenstück ausgebil­ deten Schlitz umfaßt.

Vorteilhafterweise verfügt die untere Wandung über einen rückspringenden bzw. niederge­ drückten Bereich bzw. eine Sicke, welcher bzw. welche eine Wanne ausbildet.

Die Wanne kann im wesentlichen mit einem geschlossenem Schaummaterial gefüllt sein.

Vorteilhafterweise umfaßt das geschlossene Schaummaterial bzw. Verschlußschaummaterial einen Flüssigkeitsführungsdurchtritt zum Richten der Flüssigkeit hin zu dem Flüssigkeitsaus­ laß.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun lediglich beispielhaft beschrie­ ben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen gilt:

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftfilteranordnung.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Luftfilteranordnung.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Filterelementes bzw. -moduls zur Verwendung mit der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Filterele­ mentes oder -Moduls zur Verwendung mit der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform.

In den verschiedenen Figuren beziffern ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile.

Unter anfänglicher Bezugnahme auf Fig. 1 besteht die erste Ausführungsform 100 einer Luft­ filteranordnung bzw. -vorrichtung aus einem Gehäuse 101, im folgenden "Filtergehäuse" genannt, und einem Verdampfer 102, der angeordnet ist, um obere und untere Wandungen 120, 121 des Verdampfergehäuses 101 einzugreifen. Es ist zu verstehen, daß sich der Ver­ dampfer 102 auch lateralwärts erstreckt, um mit Seitenwänden (nicht gezeigt) des Filterge­ häuses 101 in Eingriff zu treten. Somit ist die Filteranordnung hierin Teil einer Klimaanlage.

Das Filtergehäuse 101 definiert auch erste und zweite Lufteinlässe 103, 104 und einen Luft­ auslaß 109. Im Betrieb empfängt der erste Lufteinlaß 103, welcher generell nach oben hin mündet, Luft von außerhalb des Fahrzeugs, in dem die Klimaanlage montiert ist, während der zweite Lufteinlaß 104 mit dem Innenraum des Fahrzeugabteiles des Fahrzeuges verbunden ist. Zum Auswählen des Betriebsmodus der Klimaanlage, insbesondere, ob Luft zuzuführen ist von außerhalb oder als umgewälzte bzw. rezirkulierte Luft von innerhalb des Insassenab­ teils, ist eine Modusklappe 105 vorgesehen, schwenkbar an einer Seite und in der Lage, sich zwischen einer ersten Position, die in Fig. 1 gezeigt ist, wo sie dichtend den zweiten Luftein­ laß 104 schließt, und einer zweiten Position zu bewegen, die in gepunkteten Linien beim Be­ zugszeichen 106 angedeutet ist, wo sie dichtend den ersten Lufteinlaß 103 schließt.

Der Luftauslaß 109 ist, wie es dem Fachmann bekannt ist, mit einem Gebläse verbunden, ent­ halten in einer Lufterwärmungs- und -Verteilereinheit, die nicht dargestellt ist.

An der flußaufwärtsliegenden Seite des Verdampfers 102 ist ein Luftfilter 107 angeordnet, welcher Partikelmaterial von der in die Klimaanlage tretenden Luft entfernt. Flußabwärtslie­ gend des Verdampfers 102 ist die untere Wandung 121 des Verdampfergehäuses 101 rück­ springend nach unten bzw. nach unten niedergedrückt ausgebildet, um einen Wannenabschnitt 110 auszubilden, der über einen Fluid- bzw. Flüssigkeitsauslaß 108 verfugt.

Bei normaler Verwendung wird der oben angesprochene Lüfter bzw. das oben angesprochene Gebläse betätigt, um Luft zu veranlassen, über einen ausgewählten der zwei Lufteinlässe 103, 104 zu treten, wobei die Luft durch den Filter 107 und anschließend durch den Verdampfer 102 tritt. Ein Kältemittel wird dem Verdampfer 102 zugeführt, um die hindurchtretende Luft zu veranlassen, abgekühlt zu werden, wobei die Kühlung, wie dem Fachmann bekannt, zu einem Kondensieren von Feuchtigkeit führt. Das Kondensat wird in der Wanne 110 gesam­ melt und tritt aus der Klimaanlage durch den Flüssigkeitsauslaß 108. Die gekühlte Luft tritt aus dem Auslaß 109 aus, um in dem Fahrzeug-Insassen-Abteil verteilt zu werden.

Ein Problem kann in solchen Fällen entstehen, in denen starker Regenfall vorliegt oder wenn das in Frage stehende Fahrzeug durch Wasser fährt. In diesem Fall kann, insoweit nicht spezi­ elle Maßnahmen getroffen werden, um einen Wassereintritt in den ersten Lufteinlaß 103 zu verhindern, solches Wasser durch den ersten Lufteinlaß 103 eintreten. Unter weiterer Bezug­ nahme auf Fig. 1 ist gezeigt, daß der Filter 107 sich nicht über die volle Höhe des Verdamp­ fergehäuses 101 erstreckt, sondern vielmehr über eine untere Wandung 111 verfügt, welche von der unteren Wandung 121 des Verdampfergehäuses 101 beabstandet ist, so daß ein Durchtritt bereitgestellt ist, der es Flüssigkeit ermöglicht, unter dem Luftfilter hindurch zu treten. Somit kann Wasser durch den Verdampfer in die Wanne 110 und heraus aus dem Flüs­ sigkeitsauslaß 108 gelangen. Um eine adäquate Drainage bereitstellen zu können, ermöglicht der Auslaß in der gezeigten Ausführungsform einen Durchsatz von etwa 8 l/min.

Wenn man solch einen Durchtritt nicht vorsieht, kann dies dazu führen, daß flußaufwärtslie­ gend des Filters ein Wasserpegel ausreichend ansteigt, um aus dem zweiten Lufteinlaß 104 herauszufließen, wenn die Modusklappe 105 umgelegt bzw. umgeschaltet wird. Alternativ kann das Wasser stagnieren, was zu Geruchsbildung in dem System führen kann.

Man kann in Fig. 1 sehen, daß der Filter 107 von der oberen Wand 120 des Verdampferge­ häuses 101 hängend ausgebildet ist.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform 200 dargestellt. Diese zweite Ausführungsform verfügt über ein Filtermodul 210, welches durch eine Öffnung in der unteren Wandung 121 eingeführt ist. Das Filtermodul ist deutlicher in Fig. 3 gezeigt.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 3 besteht das Filtermodul 210 aus einem Rahmen mit einem äußeren Perimeterabschnitt 220, welcher sich von einem Frontflächenabschnitt 221 erstreckt, um eine erste generell rechteckförmige Öffnung 222 zu definieren, welche ein Fil­ terglied bzw. Filterelement 223 stützt. Das Filterglied ist in dieser Ausführungsform vernetz­ tes bzw. netzartig ausgebildetes Polypropylen. Der Rahmen mit der Frontplatte umfaßt ferner einen Querbahn- oder -bandabschnitt 224, generell parallel vorgesehen zu der Frontplatte und diesbezüglich beabstandet, um einen Durchtritt 230 zwischen der Frontplatte 221 und dem Bahnabschnitt 224 zu definieren. Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 ist gezeigt, daß drei Stützbahnabschnitte bzw. -bandabschnitte 231 sich von der Frontplatte 221 zu dem Bahnab­ schnitt 224 erstrecken, um vier Durchtrittslöcher auszubilden, die sich an den Durchtritt 230 anschließen bzw. diesem folgen.

An einer Seite des Perimeterabschnittes 220 befindet sich ein lippenartiger Flanschabschnitt 226, welcher mit einem entsprechenden Schlitz in dem Verdampfergehäuse in Eingriff steht. Der Schlitz verläuft entlang der Seitenwandungen des Gehäuses 200 und ebenfalls entlang der oberen Wandung 120. Rastmittel bzw. Clips werden verwendet, um das Filtermodul 210 in dichtendem Eingriff mit der unteren Wandung 121 des Verdampfergehäuses 201 zu halten. Alternativ können Schrauben oder beliebige andere geeignete Befestigungsmittel verwendet werden.

Der Fachmann wird erkennen, daß die relative Abmessung des Durchtrittes 230 mit Bezug auf die Fläche des Filterteiles wichtig ist. In exakt derselben Weise ist die Abmessung der Beabstandung zwischen der unteren Wandung 111 zu der unteren Wandung 121 mit Bezug auf die Größe des Filters in der Ausführungsform von Fig. 1 wichtig. Wenn die Fläche des Durchtrittes zu groß ist, so wird Luft eher durch den Durchtritt gesaugt, als daß diese durch den Filter treten würde. Es ist offensichtlich wünschenswert, daß Luft prädominant durch den Filter gesaugt wird. Um dies zu erzielen, wurde herausgefunden, daß ein Verhältnis von 1 : 32 vorteilhaft ist.

Der Fachmann wird ferner erkennen, daß der Wannenabschnitt 110 der Klimaanlage einen vergrößerten Flächenabschnitt bereitstellt, welcher dadurch bedingt, daß er kalt ist, dazu füh­ ren kann, daß ein Kondensat sich an der Außenseite bildet, insbesondere bei feuchter Umge­ bung, z. B. tropischen Bedingungen. Um dies zu vermeiden, kann die Wanne mit einem isolie­ renden Material gefüllt sein, vorteilhafterweise einem Schaum aus geschlossenen Zellen, wel­ cher selbst keine Flüssigkeit absorbiert. Materialien, welche Flüssigkeit absorbieren, können selbst zur Geruchsbildung in dem System führen und sind daher nicht bevorzugt.

Eine zweite Ausführungsform 310 des Luftfiltermoduls wird nun beschrieben unter Bezug­ nahme auf Fig. 4.

Ein Vergleich zwischen Fig. 4 und Fig. 3 zeigt, daß das zweite Luftfiltermodul 310 ähnlich zu dem ersten Modul 210 mit Ausnahme der gegenüberstehenden Seitenwandungen des äußeren Perimeterabschnittes des Rahmens sind. In dem zweiten Filtermodul sind die Seitenwandun­ gen ausgebildet um generell den Zickzack-Konturen des Filterelementes bzw. -gliedes 223 zu folgen, so daß die Seitenwand aus einer Serie von V-förmigen Streben 311 mit zwischen­ gelagerten V-förmigen Ausschnittsabschnitten 312 besteht.

Die Wirkung der Ausschnittsabschnitte bzw. Aussparungsabschnitte ist es, dem Filterelement Flexibilität zu verleihen, während trotzdem eine strukturelle Integrität bereitgestellt wird. So­ mit wird eine auf die Frontplatte 221 bewirkte Kraft, entweder zum Einführen oder Heraus­ ziehen des Filtermoduls, auf das gesamte Filtermodul übertragen.

Die Perimeterabschnitte des Rahmens sind gebildet aus einem Kunststoffmaterial, typischer­ weise aus Polypropylen, wobei die Ausschnittsabschnitte 312 es dem Filtermodul ermögli­ chen, einfacher eingeführt zu werden, wenn der Zugriffsraum beschränkt ist. Insbesondere kann die Frontplatte um eine Querachse gedreht werden, so daß das Filtermodul während des Einführens und des Herausnehmens eine generell L-artige Form annimmt.

Die Stützbahnabschnitte bzw. Bahnstützabschnitte 231, die sich von den Seitenwänden des äußeren Perimeterabschnitts des Rahmens erstrecken, und der Querbahn- bzw. -Bandabschnitt 224 erzeugen einen steifen Fortsatz des Filterglieds. Beim Entfernen eines Filters aus dem Gehäuse werden die maximalen Beaufschlagungen während des anfänglichen Teils des Her­ ausziehens angetroffen. Dies ist bedingt durch eine maximale Lateralreibungseinschränkung und bedeutet, daß die größte Kraft zu diesem Zeitpunkt erforderlich ist. Wie es der Fachmann erkennen wird, fällt nach dem Bereich, der den maximalen Kraftaufwand erfordert, der Rei­ bungswert schnell ab, und die Extraktionsbewegung bzw. die Bewegung des Herausziehens kann schneller erfolgen. Wenn das Filterelement direkt an der Frontplatte befestigt ist, kann die Bewegung des Herausnehmens des Filters aus dem Gehäuse und gleichzeitig das Drehen davon ein beachtliches Beschädigungsrisiko darstellen. Durch das Vorsehen der Stützbahnab­ schnitte 231, die einen steifen Fortsatz ausbilden, muß der erste Teil des Herausnehmens aus­ gerichtet erfolgen mit Bezug auf die Stützschlitze in dem Gehäuse, wodurch eine Filterbe­ schädigung verhindert wird.

Claims (14)

1. Luftfilteranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Filtergehäuse und einen Luft­ filter, wobei das Filtergehäuse einen Lufteinlaß und einen Luftauslaß aufweist, wobei der Luftfilter in dem Filtergehäuse angeordnet ist, und wobei das Gehäuse über zumindest ei­ nen Flüssigkeitsauslaß flußabwärtsliegend des Filters verfügt, wobei die Anordnung einen Filterbypaßdurchtritt aufweist, um es Flüssigkeit zu ermöglichen, die an dem Lufteinlaß eintritt, an dem Filter vorbei hin zu dem Flüssigkeitsauslaß zu fließen.

2. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen flußabwärtsliegend des Filters angeordneten Verdampfer.

3. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Gehäuse über eine untere Wandung und der Luftfilter über einen unteren Abschnitt, beabstandet von der unteren Wandung, vertilgen, um den Durchtritt dazwischen auszubilden.

4. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Luftfilter über eine Ge­ samtfläche von mehr als 10 mal der Fläche des Durchtritts verfügt.

5. Luftfilteranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer oberen Wan­ dung, gegenüberstehenden Seitenwänden und einer unteren Wandung, wobei die untere Wandung eine Öffnung darin definiert, mit einem Filtermodul, welches einen Abschnitt sich durch die Öffnung erstreckend aufweist, wobei das Filtermodul ferner eine Front­ platte aufweist, die dichtend an einer Außenfläche der unteren Wandung anliegt, wobei das Filtermodul einen Rahmen umfaßt mit einem äußeren Perimeterabschnitt, der mit den Seitenwänden und der oberen Wand in Eingriff bringbar ist, wobei der Rahmen ein Fil­ terelement, beabstandet von der unteren Wandung, stützt, um den Durchtritt zu definieren.

6. Luftfilteranordnung nach Anspruch 5, bei welcher der Rahmen eine Querbahn umfaßt, beabstandet von der Frontfläche und dazwischen eine Durchtrittsöffnung definierend.

7. Luftfilteranordnung nach Anspruch 6, ferner umfassend mehrere Stützbahnabschnitte, angeordnet zwischen der Frontplatte und der Querbahn.

8. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welcher der äußere Perime­ terabschnitt gegenüberstehende Wandungsabschnitte umfaßt, die die Seitenwände eingrei­ fen, sowie einen Endwandungsabschnitt, der an der oberen Wandung anliegt oder an­ schlägt, wobei die einander gegenüberstehenden Wandungsabschnitte erste im wesentli­ chen steife Abschnitte aufweisen, angeordnet zwischen der Frontplatte und der Querbahn, sowie zweite flexible Abschnitte, angeordnet zwischen der Querbahn und dem Endwan­ dungsabschnitt.

9. Luftfilteranordnung nach Anspruch 8, bei welcher die flexiblen Abschnitte eine lineare Serie von V-förmigen Ausschnittsabschnitten bzw. ausgesparten Abschnitten umfassen.

10. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei welcher das Filterelement über eine Gesamtfläche von mehr als 30 mal der Fläche des Durchtritts verfügt.

11. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei welcher der äußere Perime­ terabschnitt einen nach außen gerichteten Flanschabschnitt aufweist und bei welcher das Gehäuse über einen entsprechenden Schlitz verfügt.

12. Luftfilteranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei welcher die untere Wandung über einen rückspringenden Abschnitt vertilgt, welcher eine Wanne ausbildet.

13. Luftfilteranordnung nach Anspruch 12, bei welcher die Wanne im wesentlichen gefüllt ist mit einem geschlossenen Schaummaterial.

14. Luftfilteranordnung nach Anspruch 13, bei welcher das geschlossene Schaummaterial einen Flüssigkeitsführungsdurchtritt zum Richten der Flüssigkeit hin zu dem Flüssigkeits­ auslaß umfaßt.