-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Filterelements, insbesondere eines Innenraumfilters zum Filtern
von Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs. Ferner
betrifft die Erfindung ein solches Filterelement.
-
Ein
entsprechendes Filterelement dient der Filterung von Fluidströmungen
oder gasförmigen Medien, beispielsweise zur Filterung einer
Luftströmung, die dem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs
zugeführt wird. Obwohl auf beliebige Filterelemente anwendbar,
wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik
nachfolgend für ein Filterelement zur Filterung von Luft
für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Solche
Filter werden nachfolgend auch kurz als Kfz-Innenraumluftfilter
oder auch Innenraumfilter bzw. Kabinenluftfilter bezeichnet.
-
Die
zunehmende Luftverunreinigung, insbesondere in Großstädten,
in Verbindung mit dem Einsatz moderner Klimaanlagen macht es wünschenswert
und auch erforderlich, die von außen in den Innenraum eines
Kraftfahrzeuges geleitete und aufbereitete bzw. klimatisierte Luft
mittels geeigneter Filter zu reinigen. Hierfür kommen beispielsweise
Partikelfilter, Geruchsfilter oder deren Kombination miteinander
in Betracht, die in der Luft enthaltene Schwebstoffe, Partikel und
Gerüche aus der Umgebungsluft möglichst gut herausfiltern
bzw. absorbieren sollen. Solche Filter zur Filterung von Luft für
den Innenraum eines Kraftfahrzeuges sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen
und Varianten allgemein bekannt, sodass auf deren Aufbau und Funktionsweise
nachfolgend nur kurz eingegangen wird.
-
Da
die Wirksamkeit von Filtern insbesondere von der Größe
der von der Luft durchströmten Oberfläche des
Filters abhängig ist, kommen für KFZ-Innenraumluftfilter überwiegend
zickzackförmig gefaltete Filtermedien, die auch als plissierte
Filtermedien bezeichnet werden, zum Einsatz. Durch die Faltung des
verwendeten Filtermediums kann abhängig von der Faltungshöhe,
dem Faltungsabstand und dem Grad des Zusammenstauchens dieser ziehharmonikaähnlichen
Faltenpacks der verschiedenen Faltabschnitte des Filtermediums eine
Vergrößerung der von dem Luftstrom durchströmten
Filterfläche ermöglicht werden. Da der Einbauraum
entsprechender Filter häufig schwer zugänglich
ist, ist es oft auch gewünscht, zumindest zum Ein- und
Ausbau das gesamte Filterelement biegen zu können, ohne
dass seine spätere Funktionstüchtigkeit im Betrieb
beeinträchtigt wird oder es beschädigt wird.
-
Stand der Technik
-
Ähnliche
Filterelemente sind z. B. in dem europäischen Patent
EP 0 713 421 B1 beschrieben.
Dabei ist ein aus Kunststoff gefertigter Rahmen um das Filterelement,
beziehungsweise ein Faltenpack, vorgesehen, der mit Stützteilen
ausgestattet ist, die Faltungen miteinander fixieren. Dadurch lässt
sich die zickzackförmige Faltung durch Verbiegen des Plastikrahmens
und der Faltungen das gesamte Filterelement verformen. Nachteilig
ist jedoch, dass die aus Kunststoffmaterial in der Regel im Spritzgussverfahren
gefertigten Stützteile und der Rahmen nur aufwändig
herzustellen sind. Bei der Herstellung müssen zur Verarbeitung
derartiger als Granulat vorliegende Kunststoffe, wie Polypropylen,
geeignete Werkzeuge eingesetzt werden. Das dichte, gespritzte Kunststoffmaterial
erhöht außerdem das Gewicht eines entsprechenden
Filterelementes.
-
Die
in der
EP 0713421 B1 dargestellten
Filterelemente bestehen ferner aus verschiedenen Materialien, nämlich
einerseits dem Filtervlies und andererseits dem Rahmenmaterial.
Bei der Herstellung müssen somit verschiedene Materialien
verarbeitet und auch gelagert werden. Dies ist zum einen ein Kunststoffgranulat
für den Rahmen und die Stützteile und andererseits
das Filtermaterial. Auch bei der Entsorgung benutzter Filter kann
durch dieses Materialmix nachteilig eine aufwändige Trennung
notwendig sein.
-
Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein verbessertes Herstellungsverfahren für ein
Filterelement zu schaffen, dass eine gewisse Flexibilität
aufweist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
-
Demgemäß ist
ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes vorgesehen, welches
zickzackförmig gefaltetes Filtermaterial aufweist und mit einem
Seitenband versehen ist. Das Seitenband ist zumindest teilweise
auf Faltenprofilen des Faltenpacks angebracht. Bei dem Verfahren
wird ein zickzackförmiger Rand des Seitenbandes in der
Form des Faltenprofils zum Beispiel durch Schneiden oder Stanzen
des Seitenbandmaterials gebildet.
-
Durch
den sich zickzackförmig ergebenden Rand des Seitenbandes
wird einerseits Seitenbandmaterial eingespart, was Gewicht und Kosten
des Filterelementes reduziert und andererseits wird erreicht, dass
beispielsweise die sich ergebenden und mit dem Faltenprofil verbundenen
Zacken das Faltenprofil stützen, aber auch gegeneinander
bewegbar werden und dadurch insgesamt eine Flexibilität des
Filterelementes hervorrufen.
-
Der
zickzackförmige Rand kann zum Beispiel durch zickzackförmiges
Stanzen oder Schneiden des Seitenbandes gebildet werden, wobei Teile des
zunächst streifenförmigen Seitenbandes entfernt werden.
Dies kann erfolgen, bevor das Seitenband auf einem Profil des Faltenpacks
aufgeklebt wird oder danach. In der letzteren Alternative ist dann
zum Beispiel möglich, zunächst ein streifenförmiges
Seitenband auf die Faltenprofile aufzukleben und dann im Wesentlichen
parallel zu den Faltenprofilen ei nen zickzackförmigen Rand
des Seitenbandes auszubilden. Durch Schneiden oder Stanzen ist es
schnell und effizient möglich, zum Beispiel in der Form
des Faltenprofils zackenförmige Abschnitte des Seitenbandes
zu entfernen, ohne weiter aufwändige Werkzeuge vorsehen
zu müssen. Es ist ferner ein Vorteil, dass Seitenband und
Faltenpack aus demselben Material gefertigt werden können.
Die ist vorzugsweise das Filtermaterial.
-
In
einer Variante des Verfahrens wird ein streifenförmiger
Bereich des Seitenbandes, welcher nicht mit dem Faltenprofil verbunden
wird, zum Ausbilden eines Führungsabschnitts seitlich von
dem Filterelement abstehend gebogen oder gefaltet. Der sich so ergebende
Führungsabschnitt kann zum Beispiel dazu dienen, das hergestellte
Filterelement auf Führungsschienen oder in Führungsschienen
einzusetzen, die wegen der insgesamt möglichen Flexibilität
des Filterelementes auch gebogen sein können.
-
In
einer weiteren Variante des Verfahrens werden zwei Filterelemente
hergestellt, indem zunächst zwei aufeinander liegende Faltenpacks
zwischen streifenförmige Seitenbänder angebracht
werden und dann das jeweilige Seitenband zwischen den beiden Faltenprofilen
geschnitten oder gestanzt wird. Anschließend können
die beiden Filterelemente voneinander entfernt werden. Dabei wird
das Seitenbandmaterial besonders effizient genutzt.
-
Die
Erfindung betrifft ferner ein Filterelement mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 10.
-
Das
Filterelement, welches insbesondere ein Innenraumfilter für
ein Kraftfahrzeug sein kann, ist mit einem Faltenpack ausgestattet,
das zickzackförmig gefaltetes Filtermaterial aufweist.
Ferner ist ein zumindest teilweise auf Faltenprofile des Faltenpacks angebrachtes
Seitenband vorgesehen, welches einen zickzackförmigen Rand
in der Form des Faltenprofils hat. Der zickzackförmige
Rand kann zum Beispiel im Wesentlichen parallel zu dem Faltenprofil verlaufen.
-
Bei
Ausführungsformen des Filterelements begrenzt der zickzackförmige
Rand Stützabschnitte des Seitenbandes, wobei ein jeweiliger,
mit dem Faltenprofil einer Faltung zweier Faltabschnitte des Faltenpacks
verklebter Stützabschnitt die Faltung zwischen den zwei
Faltabschnitten stützt. Der zickzackförmige Rand
kann zum Beispiel im Wesentlichen dreieckförmige Stützabschnitte
begrenzen.
-
Vorzugsweise
ist abwechselnd eine erste Faltung zwischen einem ersten und einem
zweiten Faltabschnitt durch Verklebung mit einem Stützabschnitt
gestützt, und eine zweite Faltung ist zwischen dem zweiten
und einem angrenzenden dritten Faltabschnitt ist nicht gestützt.
Die nicht gestützten oder fixierten Faltwinkel ermöglichen
somit eine Flexibilität und ein Scheren oder Verbiegen
des gesamten Filterelementes.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform des Filterelementes weist
das Seitenband durch den zickzackförmigen Rand begrenzte
Stützabschnitte und einen streifenförmigen Bereich
auf. Der streifenförmige Bereich ist dann nicht mit dem
Faltenprofil verbunden und zum Ausbilden eines Führungsabschnitts
seitlich von dem Filterelement abstehend gebogen oder gefaltet.
Der Führungsabschnitt dient beispielsweise dem Einschub
in Führungsschienen einer Aufnahmevorrichtung für
das Filterelement. Wegen der inhärenten Flexibilität
und der möglichen Faltung oder Biegung des Filterelementes
entlang der nicht fixierten Faltkanten des Faltenpacks kann eine
entsprechende Aufnahmeform oder Führungsschiene an die
Gegebenheiten des Einbauortes flexibel angepasst sein.
-
Zum
Beispiel können benachbarte Stützabschnitte derart
durch einen Biegeabschnitt des Seitenbandes verbunden sein, dass
das Filterelement durch Strecken oder Stauchen von Faltungen des Faltenpacks,
welche nicht durch die Stützabschnitte gestützt
sind, flexibel verformbar ist. Das zum Beispiel als Filtervliesmaterial
ausgeführte Seitenband hat somit zwischen den Stützabschnitten
eine ausreichende Flexibilität durch die Ausgestaltung
und Größe der Biegeabschnitte zwischen den Stützabschnitten
am Seitenband.
-
Die
Stützabschnitte können im Wesentlichen gleichschenklige
Dreiecke mit jeweils einer Grundseite und zwei Schenkeln bilden.
Zwischen Grundseiten benachbarter Stützabschnitte sind
Biegeabschnitte aus Seitenband beispielsweise derart flexibel vorgesehen,
dass sich Schenkel benachbarter Stützabschnitte gegen oder
voneinander bewegen lassen.
-
Der
Führungsabschnitt kann dann entlang der Grundseiten der
Stützabschnitte gebogen oder gefaltet werden. Eine Ausführungsform
eines Filterelementes sieht dabei zwei Seitenbandteile vor, zwischen
denen das Faltenpack fixiert ist.
-
Vorzugsweise
ist das Seitenbandmaterial und das Filtermaterial ausschließlich
aus einem Vliesmaterial, insbesondere aus verfilztem PET gefertigt.
-
Die
Erfindung betrifft ferner ein Filterelement, welches nach einem
entsprechenden Herstellungsverfahren hergestellt ist.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispiele.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nachfolgend ferner anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Es
zeigt dabei:
-
1:
eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Filterelementes;
-
2: perspektivische Ansichten von Filterelementteilen
zur Erläuterung einer Variante eines Herstellungsverfahrens
für ein Filterelement;
-
3:
eine Querschnittsansicht eines Seitenbands während einer
weiteren Variante des Herstellungsverfahrens; und
-
4: alternative Formen von geschnittenen Seitenbändern
für Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Filterelementen.
-
In
den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern
nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen
worden.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
Die 1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
für ein erfindungsgemäßes Filterelement.
Das Filterelement 1 weist ein Faltenpack 2 auf,
das seitlich zwischen zwei Seitenbändern 3A, 3B vorgesehen
ist. Die Seitenbänder 3A, 3B, sind zum
Beispiel mit dem Faltenpack 2 verklebt. Das Faltenpack
weist dabei mehrere Faltabschnitte 4 auf, von denen in
der 1 nur einige mit Bezugszeichen versehen sind.
Die Faltabschnitte 4 grenzen jeweils an Faltkanten 5, 6 aneinander.
In der Darstellung der 1 sind obere Faltkanten 5 und
untere Faltkanten 6 dargestellt.
-
Das
Seitenband 3A weist dabei Stützabschnitte 7 auf,
von denen der Übersichtlichkeit halber nur einige mit dem
Bezugszeichen 7 versehen sind. Das Seitenband 3A weist
somit einen zickzackförmigen Rand auf, der im Wesentlichen
dem Faltenprofil des Faltenpacks entspricht. Das Seitenband ist
ferner teilweise mit Führungsabschnitten 8A, 8B ausgestattet,
die seitlich von dem Filterelement 1 weg gebogen sind.
Der Führungsab schnitt 8A, 8B ist dabei streifenförmig
ausgeführt. Der jeweilige streifenförmige Führungsabschnitt 8A, 8B ist
nicht mit den Faltenprofilen des Faltenpacks 2 verklebt.
Dadurch wird erreicht, dass der Führungsabschnitt 8A, 8B umgefaltet
werden kann, wobei die Faltkante beispielsweise die Grundfläche
eines jeweiligen gleichschenkligen Dreiecks der dort vorliegenden
Stützabschnitte 7 bildet.
-
Ferner
ist es möglich, den Führungsabschnitt 8A, 8B an
den Stellen 9 zu biegen, wo die oberen Faltkanten 5 des
Faltenpacks 2 an die Seitenbänder 3A, 3B grenzen.
Dies ist in der 1 durch die gepunkteten Linien 9 angedeutet.
Da die Seitenbänder 3A, 3B durch den
zickzackförmigen Rand im Wesentlichen dreieckige Stützabschnitte 7 ausbilden,
können diese wie in der 1 durch
die Pfeile 10 angedeutet ist, gegeneinander bewegt werden, wodurch
insgesamt das Filterelement 1 eine flexible Form erhält.
Es ist nun zum Beispiel möglich, die Führungsabschnitte 8A, 8B beispielsweise
in eine geschwungene Führungsschiene einzuführen.
-
Es
ist dabei von großem Vorteil, dass sowohl Seitenband 3A, 3B wie
auch das Faltenpack 2 aus demselben Material gefertigt
werden können und dennoch das Filterelement 1 insgesamt
flexibel verformbar bleibt. Dadurch wird ein Einbau und Austausch
des Filterelementes 1 erleichtert.
-
In
der 2 sind die Verfahrensschritte
einer Variante eines Herstellungsverfahrens für ein derartiges
Filterelement näher erläutert.
-
Es
wird zunächst, wie in der 2A dargestellt
ist, ein Filtervliesmaterial bereitgestellt, das in der Form eines
Bogens 11 vorliegt.
-
In
einem weiteren Verfahrensschritt, der in der 2B erläutert
ist, wird der Bogen 11 gefaltet. Dadurch entstehen Faltkanten 5, 6 zwischen
Faltabschnitten 4 des Faltenpacks 2. In der 2B ist
somit ein zickzackförmiges Faltenprofil 12 gebildet. Durch
Stauchen oder Strecken der Faltungen 5, 6 lässt
sich eine gewünschte Faltungsdichte für das Faltenpack 2 einstellen.
-
In
einem weiteren Verfahrensschritt, wie er in der 2C erläutert
ist, werden streifenförmige Seitenbänder 3A, 3B auf
die Faltenprofile 12 aufgeklebt. In der 2C ist
das durch das vordere Seitenband 3a verdeckte Faltenprofil
durch eine gepunktete Linie 12 angedeutet. Grundsätzlich
sind durch die zunächst streifenförmigen Seitenbänder 3A, 3b die
Faltungen des Faltenpacks 2 zueinander fixiert. Um ferner
dem zu erstellenden Filterelement eine Flexibilität zu
verleihen, wird das Seitenband 3A, 3B entlang der
gestrichpunkteten Linien 13 eingeschnitten oder gestanzt.
Es ergibt sich dadurch ein entlang der gestrichpunkteten Linien 13 zickzackförmiger
Rand des Seitenbandes 3A. Dasselbe gilt für das
in der 2C perspektivisch verdeckte
zweite Seitenband 3B. Das Schneiden beziehungsweise Ausbilden
des zickzackförmigen Randes 13 kann dabei an übliche
Herstellungsverfahrensschritte angeschlossen werden und ist damit
leicht werkzeugtechnisch implementierbar.
-
Die 2D zeigt
ein Filterelement 1, nachdem der zickzackförmige
Rand 13 ausgebildet ist. Dabei verläuft der zickzackförmige
Rand 13 im Wesentlichen parallel zu dem Faltenprofil 12 des
Faltenpacks 2. Es ergeben sich somit im Wesentlichen dreieckförmige
Stützabschnitte 7, die aneinander grenzen. Die
Stützabschnitte 13 sind dabei untereinander an
Biegeabschnitten 14 verbunden. Es sind einige der Biegeabschnitte
mit dem Bezugszeichen 14 versehen. Die Biegeabschnitte 14,
die im Wesentlichen im Bereich der oberen Faltkanten 5 des
Faltenpacks 2 vorliegen, sind dabei derart dimensioniert,
dass das Seitenbandmaterial beim Bewegen der Stützabschnitte 7 zu-
oder voneinander nicht reißt, aber ausreichend flexibel
ist. Somit wird, wie in der 2D dargestellt
ist, ein Filterelement gemäß der 1 hergestellt.
-
Abweichend
von der Verfahrensschrittfolge der 2B–2D ist
es auch möglich, bereits vor dem Verkleben des Seitenbandes
mit dem Faltenpack beziehungsweise dem Faltenprofil den zickzackförmigen
Rand auszubilden.
-
Die 3 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Seitenbandes, wie es in einer Variante
des Herstellungsverfahrens ausgebildet werden kann. In der 3 ist
jeweils ein streifenförmiger Abschnitt eines Seitenbandes 3A, 3A' dargestellt.
Ferner werden zwei aufeinander liegende Faltenpacks, die in der 3 nicht
näher dargestellt sind, auf den streifenförmigen
Abschnitt 3A, 3A' geklebt. Es liegen somit zwei
Faltenprofile 12, 12' aufein ander, die in der 3 durch
die gepunkteten Linien angedeutet sind. Die beiden Faltenprofile 12, 12' sind
dabei auf dem streifenförmigen Abschnitt 3 aufgeklebt.
-
Nun
wird entlang der gestrichpunkteten Linie 13 der Seitenbandstreifen 3 zerschnitten
oder zerstanzt. Dadurch ergibt sich ein erstes Seitenband 3A und
ein zweites Seitenband 3A', die jeweils entlang der gestrichpunkteten
Linie 13 einen zickzackförmigen Rand aufweisen.
Somit ergibt sich ein erstes Filterelement mit einem Seitenband 3A und
ein zweites Filterelement mit einem Seitenband 3A'. Die
beiden Filterelemente können zum Beispiel entlang der Pfeile 15, 15' voneinander
getrennt werden. Durch das Aufeinanderlegen und der zwei Faltenpacks
mit ihren Faltenprofilen 12, 12' und Verkleben
mit einem Seitenbandstreifen 3 lassen sich somit gleichzeitig
mehrere Filterelemente herstellen.
-
In
der 3 hat das untere Seitenband 3A' einen
streifenförmigen Abschnitt 8A', der als Führungsabschnitt
verwendet wird. Dieser kann entlang der gestrichelten Linie 17 gefaltet
oder gebogen werden, so dass dieser von dem Filterelement seitlich absteht.
Der streifenförmige Führungsabschnitt 8A ist
dabei nicht mit dem Faltenprofil 12' verbunden. Durch Falten
oder Biegen des Führungsabschnitts 8A in seitlich
abgebogenem Zustand von dem Filterelement entlang der gestrichelten
Linie 9 können die Faltungen des Faltenpacks,
welche nicht durch die dreieckförmigen Stützelemente 7' fixiert
sind, verbogen werden.
-
Das
obere, in der 3 dargestellte Filterelement
hingegen verfügt zwischen den, zum Beispiel als gleichschenklige
Dreiecke ausgebildeten Stützabschnitten 7, über
Biegeabschnitte 14, wie sie bereits in der 2D dargestellt
sind.
-
Die
jeweiligen Stützabschnitte müssen nicht notwendigerweise
exakt parallel zu den Faltprofilen 12 verlaufen. In der 4 sind weitere beispielhafte Geometrien
für die Seitenbänder beziehungsweise Stützabschnitte
dargestellt. In der 4A ist zum Beispiel ein Seitenband
dargestellt, das Stützabschnitte 7 aufweist, die
Dreiecke mit abgerundeten Spitzen entsprechen. Wiederum sind die
verdeckten Faltenprofile 12 durch gepunktete Linien angedeutet. Zwischen
den Stützabschnitten 7 sind Biegeabschnitte 14 vorgesehen
die ermöglichen, dass sich die Schenkel der Stützabschnitte 7 gegeneinander bewegen
lassen.
-
In
der 4B ist eine weitere Möglichkeit für Stützabschnitte
dargestellt, die leicht aus Seitenbandmaterial gestanzt oder geschnitten
werden können. Dabei sind trapezförmige Stützabschnitte 7 dargestellt,
wobei die Grundseiten über Biegeabschnitte 14 miteinander
verbunden sind. Selbstverständlich sind weitere Geometrien
für die Seitenbänder denkbar.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert wurde ist sie nicht darauf beschränkt,
sondern vielfältig modifizierbar. Es können andere
als die dargestellten Geometrien für Filterelemente gewählt
werden. Dabei können die Gegebenheiten am Einbauort des
Filters berücksichtigt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0713421
B1 [0005, 0006]