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Technisches Gebiet
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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.
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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.
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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.
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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.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Herstellungsverfahren für ein Filterelement zu schaffen, dass eine gewisse Flexibilität aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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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.
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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.
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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 einen 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.
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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.
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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.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Filterelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise ist das Seitenbandmaterial und das Filtermaterial ausschließlich aus einem Vliesmaterial, insbesondere aus verfilztem PET gefertigt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Filterelement, welches nach einem entsprechenden Herstellungsverfahren hergestellt ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend ferner anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei:
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1: eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Filterelementes;
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2: perspektivische Ansichten von Filterelementteilen zur Erläuterung einer Variante eines Herstellungsverfahrens für ein Filterelement;
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3: eine Querschnittsansicht eines Seitenbands während einer weiteren Variante des Herstellungsverfahrens; und
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4: alternative Formen von geschnittenen Seitenbändern für Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Filterelementen.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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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.
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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 Führungsabschnitt 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.
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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.
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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.
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In der 2 sind die Verfahrensschritte einer Variante eines Herstellungsverfahrens für ein derartiges Filterelement näher erläutert.
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Es wird zunächst, wie in der 2A dargestellt ist, ein Filtervliesmaterial bereitgestellt, das in der Form eines Bogens 11 vorliegt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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' aufeinander, die in der 3 durch die gepunkteten Linien angedeutet sind. Die beiden Faltenprofile 12, 12' sind dabei auf dem streifenförmigen Abschnitt 3 aufgeklebt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
