DE102010042006A1

DE102010042006A1 - Filterbauteil, Kraftfahrzeug-Filter und Verfahren zur Herstellung eines Filterbauteils

Info

Publication number: DE102010042006A1
Application number: DE102010042006A
Authority: DE
Inventors: Ivan de Metri; Ferdinand di Pauli
Original assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Current assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2012-04-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterbauteil (10) zum Einbau in ein Filtergehäuse (50) eines Kraftfahrzeug-Filters (60) für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Filterelement (12), welches ein Filtermedium, bevorzugt Papier oder Vlies, umfasst; und eine Einbauhalterung (22), die mit dem Filterelement (12) fest verbunden ist, wobei die Einbauhalterung (22) einen Befestigungsabschnitt (23c) aufweist, der dazu ausgebildet ist, in dem Zustand, in dem das Filterbauteil (10) in das Filtergehäuse (50) eingebaut ist, in Befestigungseingriff mit dem Filtergehäuse (50) zu stehen, wobei die Einbauhalterung (22) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Filtermedium oder/und aus Papier besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterbauteil zum Einbau in ein Filtergehäuse eines Kraftfahrzeug-Filters für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Filterelement, welches ein Filtermedium, bevorzugt Papier oder Vlies, aufweist; und eine Einbauhalterung, die mit dem Filterelement fest verbunden ist, wobei die Einbauhalterung einen Befestigungsabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, in dem Zustand, in dem das Filterbauteil in das Filtergehäuse eingebaut ist, in Befestigungseingriff mit dem Filtergehäuse zu stehen.
Derartige gattungsgemäße Filterbauteile sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 36 42 135 C1 und DE 21 66 433 A bekannt.
Der vorstehend erwähnte Befestigungseingriff ist im Stand der Technik häufig dadurch realisiert, dass das Filterbauteil zwischen zwei Halbschalen des Filtergehäuses eingeklemmt bzw. eingespannt und auf diese Weise fixiert ist.
Bei den gattungsgemäßen Filterbauteilen wird eine Einbauhalterung in Form eines Kunststoffrahmens an das häufig flächig ausgebildete Filterelement angegossen, wobei der flüssige Kunststoff das Filtermedium teilweise durchdringt. Neben der Befestigung dient der bekannte Kunststoffrahmen im eingebauten Zustand auch zur Abdichtung zwischen Filterbauteil und Filtergehäuse.
Die Einbauhalterung besteht bei den bekannten Filterbauteilen also aus Kunststoff, insbesondere aus geschäumtem Polyurethan, während das Filtermedium des Filterelements bevorzugt Papier oder ein Vlies umfasst.
Da Einbauhalterung und Filterelement fest miteinander verbunden sind, ergibt sich aufgrund der Kunststoff-Einbauhalterung das Problem, dass das bekannte Filterbauteil nicht auf einfache Weise wiederverwertet oder in ökologisch sinnvoller Weise entsorgt werden kann.
Insbesondere Polyurethan, das aus ökologisch bedenklichen Materialien wie Polyol und Isozyanat besteht, lässt sich im Gegensatz zu dem Papier- bzw. Vliesmaterial des Filterelements nur schwer entsorgen oder wiederverwerten.
Weiterhin wird die Lebensdauer des Filterbauteils im Wesentlichen durch den Verschmutzungsgrad des Filtermediums bestimmt, so dass die bei dem gattungsgemäßen Filterbauteil fest mit dem Filterelement verbundene Ein bauhalterung aus Kunststoff gemeinsam mit dem Filterelement entsorgt werden muss, obwohl dies aufgrund des Zustands der Einbauhalterung noch nicht notwendig wäre.
Vor dem Hintergrund des nächstliegenden Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung daher darin, das bekannte Filterbauteil so zu verbessern, dass dessen umweltverträgliche Entsorgung bzw. Wiederverwertung erleichtert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Filterbauteil die Einbauhalterung wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Filtermedium oder/und aus Papier besteht.
Unter Papier im Sinne der Erfindung wird dabei jeder Werkstoff auf der Basis von Pflanzenfasern verstanden, insbesondere auch Karton geeigneter Stärke.
Auf diese Weise kann ein Filterbauteil erhalten werden, dessen Kunststoffanteil im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Filterbauteilen deutlich reduziert ist, bzw. für das die Anzahl im Filterbauteil enthaltener, verschiedener Kunststoffe im Vergleich zu den bekannten Filterbauteilen verringert ist, und das daher einfacher entsorgt oder wiederverwertet werden kann, als es bei den gattungsgemäßen Filterbauteilen möglich ist.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass das Filtermedium ein beliebiges Medium, wie etwa ein Vlies, umfasst, während die Einbauhalterung aus Papier besteht, was leicht, preiswert und in der Entsorgung unproblematisch ist. Besonders bevorzugt sind jedoch Filterelement und Einbauhalterung aus dem gleichen. Material hergestellt, insbesondere beide aus Papier. In diesem Fall lässt sich das erfindungsgemäße Filterbauteil verhältnismäßig einfach recyceln oder auf andere Weise entsorgen, etwa verbrennen.
Hierbei ist bei der Entsorgung zu beachten, dass ein Filterelement aus imprägniertem Papier gefertigt sein kann und dann üblicherweise bis zu 30% Gewichtsanteile Harz, z. B. Phenol, Acryl oder Epoxid, sowie nach Inbetriebnahme des Filterbauteils natürlich den gefilterten Schmutz enthält. Es soll aber grundsätzlich nicht ausgeschlossen sein, dass Filterelement und Einbauhalterung zumindest in einem Referenzzustand des unbenutzten Filterbauteils vor der Inbetriebnahme vollständig aus Papier, also auch aus unimprägniertem Papier bestehen, d. h. insbesondere keinen (Kunst-)Harz-Anteil aufweisen. In diesem Fall könnte die erwünschte Filterwirkung z. B. durch geeignete Verdichtung oder andere Bearbeitung des Filtermediums erzielt werden.
In dem Fall, dass das Filtermedium selbst ein Kunststoff-Material umfasst, z. B. ein Vlies aus Polyester-Fasern, kann durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einbauhalterung aus dem Material des Filtermediums die Anzahl unterschiedlicher Kunststoffe, die in dem Filterbauteil enthalten sind, im Gegensatz zu einem Filterbauteil mit angegossener PUR-Einbauhalterung reduziert werden, was ebenfalls die Entsorgung bzw. Wiederverwertung erleichtert. Insbesondere ist auf diese Weise möglich, ein Filterbauteil zu erhalten, das nur einen Kunststoff in sortenreiner Form enthält.
Der umgekehrte Weg, PUR als Filtermedium zu nutzen, ist aufgrund der Materialeigenschaften ausgeschlossen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Filterbauteil über einen ggf. im Filtermedium, insbesondere durch Imprägnierung oder die Verwendung von Kunststofffasern, vorhandenen Kunststoffanteil hinaus keine fest mit dem Filterelement verbundenen Kunststoffbauteile aufweist, insbesondere nicht solche Kunststoffbauteile, die im eingebauten Zustand zur Fixierung des Filterbauteils am Filtergehäuse oder/und zur Abdichtung beitragen. Insbesondere kann auf die aus dem Stand der Technik bekannte, angegossene Kunststoff-Einbauhalterung verzichtet werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Filterbauteilen besteht darin, dass die Herstellung der Filterbauteile erheblich schneller und ökonomisch vorteilhafter möglich ist.
Wie vorstehend erläutert, wird im Stand der Technik die Einbauhalterung aus einem Kunststoffmaterial wie Polyurethan (PUR) hergestellt und an das Filterelement angegossen. Neben dem Problem der Wiederverwertbarkeit ist eine derartige Herstellung, insbesondere einer geschäumten PUR-Einbauhalterung, zeitlich aufwendig und erzeugt eine große Menge Ausschuss.
Aufgrund der verhältnismäßig langen Dauer der Herstellung der Einbauhalterung im Vergleich zu der Herstellung des Filterelements erfolgt die Fertigung bei den aus dem Stand der Technik bekannten Filterbauteilen daher meist in zwei voneinander getrennten Fertigungsschritten, die unabhängig voneinander durchgeführt werden. Dies erhöht den erforderlichen Aufwand durch die Notwendigkeit, Platz im Lager für Halbfertigteile und Verpackungen vorzuhalten und führt zu logistischen Problemen aufgrund des notwendigen Transports und der Verwaltung der einzelnen Halbfertigteile.
Die Fertigung einer Einbauhalterung aus dem Filtermedium oder aus Papier, die, wie nachfolgend genauer erläutert, beispielsweise durch Zuschneiden, sowie ggf. Falten und Kleben eines geeigneten Materialbogens erfolgen kann, benötigt daher deutlich weniger Zeit, so dass sie im Anschluss an die oder auch überlappend bzw. gleichzeitig mit der Fertigung des Filterelements erfolgen kann.
Die erfindungsgemäßen Filterbauteile sind also in deutlich kürzerer Zeit herstellbar als die bekannten Filterbauteile, wodurch auch die vorstehend erläuterten Probleme im Zusammenhang mit der Lagerung und Verwaltung von Halbfertigteilen entfallen.
Der eingangs genannte Befestigungseingriff kann, wie im Stand der Technik, durch Klemmung der Einbauhalterung zwischen zwei oder mehr Filtergehäuse-Schalen erfolgen.
Grundsätzlich kann der Befestigungseingriff jedoch auch ein einfacher Anlageeingriff zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Filtergehäuse sein, bei welchem eine Fixierung über Reibungs- oder Klebekräfte realisiert ist, wobei im letzteren Fall eine Verklebung zwischen Befestigungsabschnitt und dem Filtergehäuse vorzugsweise lösbar gestaltet ist, damit das Filterbauteil bei Bedarf ausgewechselt werden kann.
Weiterhin ist zur Realisierung des Befestigungseingriffs alternativ oder zusätzlich möglich, dass der Befestigungsabschnitt im eingebauten Zustand in Formschlusseingriff mit dem Filtergehäuse steht.
Schließlich kann der Befestigungseingriff zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Filtergehäuse direkt oder auch mittelbar erfolgen, zum Beispiel vermittels eines oder mehrerer gesondert vom Filtergehäuse und vom Filterbauteil ausgebildeter Halterungsbauteile, beispielsweise eines Halterungsrahmens.
Für eine sichere Befestigung des Filterbauteils an dem Filtergehäuse ist es vorteilhaft, wenn die Einbauhalterung um das Filterelement wenigstens abschnittsweise umlaufend angeordnet ist.
Besonders bevorzugt kann die Einbauhalterung als Einbaurahmen vollständig umlaufend um das Filterelement angeordnet sein. Insbesondere lässt sich auf diese Weise eine Abdichtung zwischen Filterbauteil und Filtergehäuse leicht realisieren.
Zur Stabilisierung des Befestigungsabschnitts kann vorgesehen sein, dass dieser wenigstens abschnittsweise zwei oder mehr übereinander angeordnete Material-Lagen aufweist, vorzugsweise, um die Anzahl der Komponenten gering zu halten, aus zwei oder mehr übereinander geschichteten Material-Lagen besteht. Bei einer Einbauhalterung aus Papier können diese Material-Lagen auf einfache Weise durch Falten eines Papierbogens erzeugt werden.
Um die Fertigung der Einbauhalterung zu vereinfachen, insbesondere um auf unnötige Montageschritte verzichten zu können, kann vorgesehen sein, dass die Einbauhalterung einstückig und dazu vorzugsweise aus einem zusammenhängenden Material-Bogen hergestellt ist.
Alternativ kann die Einbauhalterung jedoch auch aus mehreren, beispielsweise durch Verkleben oder geeignetes gemeinsames Falten bzw. Verpressen zusammengesetzten Einzelteilen gefertigt sein.
In dem Fall, dass Einbaurahmen und Filterelement aus dem gleichen Material gefertigt sind, kann die Herstellung noch weiter vereinfacht werden, wenn Einbaurahmen und Filterelement einstückig sind, etwa weil sie aus einem zusammenhängenden Material-Bogen hergestellt sind.
Weiterhin wird Schutz beantragt für einen Kraftfahrzeug-Filter für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Filterbauteil insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ein Filtergehäuse mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass sowie eine Dichtung, wobei die Dichtung gesondert von dem Filterbauteil ausgebildet ist.
Die vorstehend erwähnte Dichtung ist dazu ausgebildet, in dem Zustand, in dem das Filterbauteil in das Filtergehäuse eingebaut ist, im Betrieb des Kraftfahrzeug-Filters eine unbeabsichtigte Umgehung des Filterbauteils, etwa durch Eintritt bzw. Austritt von Luft in das bzw. aus dem Filtergehäuse durch einen Zwischenraum zwischen dem Filterbauteil und dem Filtergehäuse, zu vermindern oder ganz zu verhindern, und damit die Filterwirkung zu verbessern.
Wichtig ist hier vor allem eine Abdichtung auf der Reinluft-Seite des Filters, d. h. auf der Seite des Luftauslasses, da diese verhindert, dass ungefilterte Luft in den Reinluft-Bereich des Filters eindringt. Auf der Rohluft-Seite, also auf der Seite des Lufteinlasses, ist eine Abdichtung nicht zwingend notwendig, wenngleich zur Erzielung definierter Strömungsverhältnisse vorteilhaft.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeug-Filtern, bei welchen diese Dichtung wenigstens teilweise durch die Kunststoff-Einbauhalterung gebildet und damit in das Filterbauteil integriert, ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Filter die Dichtung gesondert von dem Filterbauteil ausgebildet.
Dies ermöglicht zum einen, wie vorstehend erläutert, den Kunststoffanteil bzw. die Anzahl verschiedener Kunststoffe des Filterbauteils zu senken und so dessen Wiederverwertbarkeit zu verbessern. Zum anderen erhöht es die Verwendungsdauer der Dichtung, die im Gegensatz zu den bekannten Filtern nun nicht mehr gemeinsam mit dem Filterbauteil ausgewechselt werden muss, wenn das Filtermedium verschmutzt ist. Die Dichtung kann dabei z. B. die gleiche Verwendungsdauer aufweisen, wie das Filtergehäuse.
Beispielsweise kann die Dichtung in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Filter gesondert von dem Filterbauteil und dem Filtergehäuse ausgebildet sein, oder aber sie kann in das Filtergehäuse integriert sein.
Um die Dichtigkeit zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass das Filtergehäuse wenigstens eine Halterungskomponente zur Festlegung des Filterbauteils im Filtergehäuse umfasst und die Dichtung wenigstens ein Dichtelement umfasst, das der Halterungskomponente zugeordnet ist und in dem Zustand, in dem das Filterbauteil in das Filtergehäuse eingebaut ist, in Kontakt mit der Halterungskomponente und dem Befestigungsabschnitt des Filterbauteils steht.
Grundsätzlich kann die Halterungskomponente gesondert von dem Filtergehäuse ausgebildet sein. Zur vorteilhaften Reduktion der Bauteilanzahl und Verbesserung der Abdichtung ist es jedoch bevorzugt, dass die wenigstens eine Halterungskomponente ein Gehäusebauteil des Filtergehäuses ist, beispielsweise ein Abschnitt einer Gehäuse-Schale.
Dabei kann die Dichtung auch mehrteilig ausgebildet sein, mit mehreren Dichtelementen, die jeweils einer Halterungskomponente zugeordnet sind.
Zur Vereinfachung der Montage kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Halterungskomponente fest mit dem zugeordneten Dichtelement verbunden ist.
Bei mehrteilig ausgebildeten Dichtungen ist die Halterungskomponente bzw. sind die Halterungskomponenten bevorzugt jeweils fest mit mehreren, bevorzugt mit allen der zugeordneten Dichtelemente verbunden.
Zur Erzielung der erwünschten Dichtungswirkung kann vorgesehen sein, dass das Material des zugeordneten Dichtelements weicher ist als das Material der wenigstens einen Halterungskomponente.
Alternativ oder zusätzlich kann zu dem gleichen Zweck vorgesehen sein, dass die Außengeometrie des Dichtelements dazu ausgebildet ist, in dem Zustand, in dem das Filterbauteil in das Filtergehäuse eingebaut ist, einen Durchgang von Gas, insbesondere von Luft, zwischen Dichtelement und Befestigungsabschnitt zu behindern, beispielsweise nach Art einer Labyrinthdichtung.
Insbesondere bietet eine derartige Gestaltung des Dichtelements die Möglichkeit, die Halterungskomponente und das zugeordnete Dichtelement und somit auch das Filtergehäuse bzw. Gehäusebauteil und die Dichtung aus dem gleichen Material und vorzugsweise einstückig herzustellen.
Grundsätzlich soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, die vorstehend beschriebene Abdichtung nach Art einer Labyrinthdichtung auch zwischen der Halterungskomponente und einem dieser zugeordneten, gesondert von dieser ausgebildeten Dichtelement vorzusehen, indem die Außengeometrie des Dichtelements oder/und der Halterungskomponente dazu ausgebildet ist bzw. sind, in dem Zustand, in dem das Filterbauteil in das Filtergehäuse eingebaut ist, einen Durchgang von Gas, insbesondere von Luft, zwischen Dichtelement und Halterungskomponente zu behindern Aus Gründen der Wiederverwertbarkeit ist es vorteilhaft, dass die Dichtung ein thermoplastisches Material umfasst, z. B. ein thermoplastisches Elastomer. Vorzugsweise ist die Dichtung vollständig aus einem thermoplastischen Material, insbesondere einem vollständig wiederverwertbaren thermoplastischen Material hergestellt.
Die vorstehend angesprochene feste Verbindung zwischen dem Dichtelement und der zugeordneten Halterungskomponente kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das Dichtelement auf die Halterungskomponente aufvulkanisiert oder mit dieser verklebt ist.
Auf besonders einfache und schnelle Weise kann der Kraftfahrzeug-Filter jedoch dadurch hergestellt werden, dass die Halterungskomponente und das zugeordnete Dichtelement gemeinsam durch ein Spritzgussverfahren hergestellt sind. Insbesondere können so ein Gehäusebauteil wie eine Halbschale und die Dichtung in einem einzigen Arbeitsschritt durch Spritzgießen gefertigt werden.
Durch Spritzgießen können z. B., wie vorstehend erläutert, die Halterungskomponente und das zugeordnete Dichtelement, bzw. ein Gehäusebauteil und die Dichtung einstückig aus dem gleichen Material hergestellt werden.
Im Falle verschiedener Materialien für die Halterungskomponente und das Dichtelement kann ein Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahren, vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren zum Einsatz kommen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Filterbauteils, insbesondere eines Filterbauteils nach einem der vorstehend erläuterten Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Filtermedium-Bogens, Herstellen des Filterelements aus dem Filtermedium-Bogen, umfassend ein Falten des Filtermedium-Bogens, insbesondere in Zick-zack-Form, und Herstellen des Einbaurahmens.
Die Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren so weiter zu entwickeln, dass es die Herstellung eines leichter auf umweltverträgliche Weise zu entsorgenden bzw. wiederverwertbaren Filterbauteils ermöglicht, wird gelöst, indem bei dem gattungsgemäßen Verfahren der Schritt des Herstellens der Einbauhalterung die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen wenigstens eines Material-Bogens und Zuschneiden oder/und Stanzen des Material-Bogens, wobei der Material-Bogen wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Filtermedium oder/und aus Papier besteht.
Auf diese Weise wird ein Filterbauteil erhalten, welches leichter wiederverwertbar bzw. entsorgbar ist, und das zudem in deutlich kürzerer Zeit und auf ökonomischere Weise hergestellt werden kann, als die bekannten Filterbauteile.
Die vorstehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Filterbauteils enthält auch Verfahrensaspekte, so dass zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ausdrücklich auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Ein besonders leicht wiederzuverwertendes Filterbauteil kann erhalten werden, indem der Material-Bogen der Filtermedium-Bogen ist.
Auch bei der Verwendung verschiedener Materialien für Filterelement und Einbauhalterung kann vorgesehen sein, dass das Verfahren weiterhin den Schritt umfasst, die Einbauhalterung am Filterelement zu befestigen, vorzugsweise durch Verkleben.
Um komplexere Formen der Einbauhalterung herstellen zu können oder/und deren Stabilität zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass der Schritt des Herstellens der Einbauhalterung weiterhin den Schritt umfasst, den Material-Bogen zu falten.
Der Schritt der Herstellung der Einbauhalterung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Filterbauteils ist so schnell, dass er zeitlich überlappend mit dem Schritt des Herstellens des Filterelements oder auch gleichzeitig mit diesem durchgeführt werden kann.
Beispielsweise kann eine geeignete Vorrichtung benutzt werden, um eine Einbauhalterung aus Papier oder dem Filtermedium zu falten und zu kleben, die am Ende der Fertigungsstraße für die Herstellung des Filtermediums aufgestellt werden kann. So wird der Aufwand für die Lagerung und den Transport von Halbfertigteilen vermieden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. Dabei zeigt
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterbauteils, wobei die Teilabbildungen 1a bis 1c jeweils eine Draufsicht bzw. zwei Seitenansichten des Filterbauteils darstellen, während Teilabbildung 1d einen Teil der Einbauhalterung in einer Seitenansicht zeigt.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterbauteils, wobei die Teilabbildungen 2a bis 2c jeweils eine Draufsicht bzw. zwei Seitenansichten des Filterbauteils darstellen, während Teilabbildung 2d eine Draufsicht auf die Einbauhalterung zeigt.
3 illustriert in den Teilabbildungen 3a bis 3f einzelne Herstellungsschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens, um das in 2 dargestellte Filterbauteil herzustellen.
4 zeigt schließlich einen wesentlichen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Filters.
Bei allen Figuren handelt es sich um stark vereinfachte und schematisierte Zeichnungen, die insbesondere nicht maßstabsgetreu und nicht alle im gleichen Maßstab dargestellt sind.
1a zeigt eine Draufsicht auf ein Filterbauteil 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Filterbauteil 10 umfasst ein Filterelement 12, welches aus einem in Zickzack-Form gefalteten, rechteckigen Streifen aus Filterpapier als Filtermedium besteht. In der Draufsicht der 1a sind Faltlinien der Zickzack-Spitzen dabei als zueinander parallele Linien 14 zu erkennen.
An den beiden Längsenden des Filterelements 12 in einer Richtung F senkrecht zu den Faltlinien 14 weist das Filterelement 12 im Wesentlichen rechteckige Endstücke 16 auf, die im Wesentlichen parallel zur Zeichnungsebene angeordnet sind.
In der dargestellten Draufsicht weist das Filterelement 12 eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, mit zwei Schmalseiten 18 und zwei Längsseiten 20.
Weiterhin umfasst das Filterbauteil 10 eine Einbauhalterung 22, die im vorliegenden Fall aus zwei im Wesentlichen gleichartigen Halterungsteilen 22a, besteht, die jeweils an den Längsseiten 20 des Filterelements 12 angebracht sind.
1b und 1c zeigen jeweils eine Seitenansicht des Gegenstands von 1a, betrachtet in der in 1a mit B bzw. C gekennzeichneten Blickrichtung.
Wie die 1b und 1c zeigen, wird das Filterelement 12 an seinen beiden Längsseiten 20 über die gesamte Höhe H von den beiden Teilhalterungen 22a, bedeckt, so dass im Betrieb keine Luft von der einen Seite des Filterbauteils 11a (der Rohluft-Seite des Filters) zur anderen Seite 11b (der Reinluft-Seite) passieren kann, ohne durch das Filtermedium hindurch zu dringen.
Alternativ ist es möglich, dass die Teilhalterungen 22a jeweils nur einen Teil der Längsseiten 20 des Filterelements 12 abdecken, wobei die durch die zickzackförmige Faltung an den Längsseiten 20 des Filterelements 12 entstanden Öffnungen (entsprechend den Öffnungen 112o in 2c), z. B. durch Kleberaupen, verschlossen sein können, um einen Durchtritt von ungefilterter Luft auf die Reinluftseite des Filters zu verhindern.
Wie insbesondere die vergrößerte Darstellung der 1d zeigt, besteht jedes der Halterungsteile 22a aus einem Papierstreifen, der an den mit F gekennzeichneten Stellen gefaltet worden ist, so dass er in der gefalteten Form einen Seitenwandabschnitt 23a, einen Befestigungsabschnitt 23b und einen Filterbefestigungsabschnitt 23c aufweist. An den mit K bezeichneten Stellen ist Klebstoff aufgetragen, um das Halterungsteil 22a an dem Filterelement 12 zu fixieren bzw. um zwei übereinander geschichtete Papierlagen aneinander zu befestigen, die den Befestigungsabschnitt 23b bilden.
Der Befestigungsabschnitt 23b der Einbauhalterung 22 dient zur Fixierung des Filterbauteils 10 an einem Filtergehäuse, wie es beispielsweise in 4 dargestellt ist. Dabei steht im eingebauten Zustand der Befestigungsabschnitt 23b in Befestigungsseingriff mit dem Filtergehäuse.
Der Seitenwandabschnitt 23a dient, wie oben beschrieben, dazu, das Filterelement 12 an seinen Längsseiten 20 abzudecken.
Das in 1 dargestellte Filterbauteil 10 besteht im vorliegenden Fall vollständig aus Papier und ist daher leicht, preiswert und auf umweltverträglichere Weise wiederverwertbar bzw. entsorgbar als ein aus dem Stand der Technik bekanntes Filterbauteil mit angegossenem PUR-Rahmen als Einbauhalterung.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form eines Filterbauteils 110.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden Merkmale, die Merkmalen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, durch Bezugszeichen gekennzeichnet, die durch Addition der Zahl 100 aus den Bezugszeichen für die entsprechenden Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels hervorgehen. Sofern in den Figuren Buchstaben zur Kennzeichnung verwendet werden, werden für entsprechende Merkmale in allen Figuren die gleichen Buchstaben verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel wird nur insofern beschrieben, als es sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, auf dessen vorstehende Beschreibung ansonsten ausdrücklich verwiesen wird.
Im Gegensatz zu dem Filterbauteil 10 ist bei dem in 2 dargestellten Filterbauteil 110 die Einbauhalterung 122 als Einbaurahmen 121 vollständig umlaufend um das Filterelement 112 angeordnet, wobei der Einbaurahmen 121 sowohl an den Längsseiten 120 als auch an den Schmalseiten 118 des Filterelements 112 angebracht ist.
2b bzw. 2c stellt eine Seitenansicht des Gegenstands von 2a dar, betrachtet in der in 2a mit B bzw C gekennzeichneten Blickrichtung.
2b zeigt, dass auch der Befestigungsabschnitt 123b der Einbauhalterung 122 zur Versteifung wenigstens abschnittsweise aus zwei übereinander geschichteten Papierlagen besteht, die an den mit K bezeichneten Klebestellen aneinander fixiert sind.
Das Filterelement 112 ist so an der Einbauhalterung 122 angebracht, dass eine der Deckflächen 113 in Kontakt mit der Einbauhalterung 122 steht und an den Klebestellen K mit dieser verbunden ist. Insbesondere liegen die flachen Endstücke 116 plan auf der Einbauhalterung 122 auf und sind mit dieser verklebt.
Wie 2c zeigt, ist bei dem Filterbauteil 110 die Seitenfläche 112s des zickzackförmig gefalteten Filterelements 112 nicht von der Einbauhalterung 122 verdeckt. Auch an dieser Stelle ist es jedoch möglich, diese Seiten durch geeignete aufgeklebte Streifen aus Papier oder Filtermedium zu verdecken oder durch Kleberaupen zu verschließen, um ein Durchtreten von Luft durch die dreieckigen Öffnungen 112o zu verhindern, die durch die zickzackförmige Faltung entstanden sind.
3 zeigt in den Teilfiguren 3a bis 3f schematisch Teilschritte der Herstellung des Filterbauteils 110.
Zunächst wird ein Material-Bogen 192, beispielsweise ein Papierbogen 193, von einer Papierrolle 190 bereitgestellt (3a).
Anschließend wird, wie in 3b illustriert, aus dem Papierbogen 193 die Grundform 122' der Einbauhalterung 122 ausgestanzt oder ausgeschnitten.
Diese Grundform 122' besteht aus einem rechteckigen Streifen mit zwei Schmalseiten 122'q und zwei Längsseiten 122'l mit einer zentralen, ebenfalls rechteckigen Ausstanzung bzw. Öffnung 122'o und zwei parallel zu den Schmalseiten 122'q der Grundform verlaufenden Schnittlinien 122's, durch die zwei rechteckige Flügelteile 122'f gebildet werden.
Wie 3c zeigt, wird im nächsten Schritt Klebstoff auf die mit K bezeichneten Linien als Klebestellen aufgetragen und anschließend werden die Flügel 122'f längs in 3c mit gestrichelten Linien dargestellten Falzlinien F nach außen gefaltet, so dass die Flügel 122'f auf eine weitere Papierlage entlang der Klebelinien K geklebt werden.
Somit wird die in 3d gezeigte Einbauhalterung 122 als ein rechteckiger Einbaurahmen 121 erzeugt, dessen Längsseiten 122l aus zwei übereinander angeordneten Lagen Papier bestehen und damit versteift sind. Durch das Falten der Flügelteile 122f wird die Öffnung 122'o der Grundform 122' zu der zentralen Öffnung 122o der Einbauhalterung 122 vergrößert.
Im nächsten Schritt, der in 3e dargestellt ist, wird Klebstoff entlang den Klebestellen K rund um die zentrale Öffnung 122o auf die Einbauhalterung 122 aufgetragen und das zuvor gefaltete Filterelement 112 (dessen Herstellung durch Falten eines geeigneten Filtermedium-Bogens in 3 nicht dargestellt ist) wird im nächsten Schritt (3f) auf die Einbauhalterung 122 aufgesetzt und durch den Klebstoff mit dieser verbunden. Im Gegensatz zu 2a zeigt 3f dabei einen Blick von unten auf das fertige Filterbauteil 110, so dass die Endstücke 116 des Filterelements 112, die zur Befestigung des Filterelements 112 an der Einbauhalterung 122 dienen, verdeckt sind Schließlich zeigt 4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Filters 60 mit einem Filtergehäuse 50, welches zwei, in der Figur nur ausschnittsweise dargestellte Halbschalen 50a umfasst, wobei das in
1 dargestellte Filterbauteil 10, genauer gesagt dessen Befestigungsabschnitt 23b, zwischen den beiden Halbschalen 50a fixiert ist.
Im Betrieb strömt zu filternde Luft durch einen hier nicht dargestellten Lufteinlass in das Filtergehäuse 50 und dringt von der Rohluft-Seite 11a zur Reinluft-Seite 11b des Kraftfahrzeug-Filters 60 durch das Filtermedium hindurch, wonach die gefilterte Luft das Filtergehäuse 50 durch einen hier ebenfalls nicht dargestellten Luftauslass verläßt.
Die beiden Halbschalen 50a weisen jeweils einen Flansch 52 als Halterungskomponente 53 und ein fest mit dem Flansch 52 verbundenes Dichtelement 56 auf. Dabei steht in dem in 4 dargestellten Zustand, in dem das Filterbauteil 10 in das Filtergehäuse 50 eingebaut ist, der Befestigungsabschnitt 23b des Filterbauteils 10 in direktem Kontakt mit jedem der Dichtelemente 56 und wird im vorliegenden Fall in bekannter Weise durch mehrere, durch Öffnungen 52o in den Flanschen 52 der beiden Gehäusehälften 50a gesteckte Schrauben 58 sowie Schraubmuttern 57 und Unterlegscheiben 55 gegen die Dichtelemente 56 gedrückt und fixiert.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Filtern ist hier also die Dichtung 54, die aus den beiden Dichtelementen 56 gebildet ist, nicht in das Filterbauteil 10 integriert, so dass dessen Befestigungsabschnitt 23b und die gesamte Einbauhalterung 22 aus Papier bzw. aus dem gleichen Material bestehen kann wie das Filtermedium.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein Dichtelemente nur auf der Reinluft-Seite anzuordnen. Weiterhin können die Dichtelemente auch eine andere Form aufweisen, als in 4 dargestellt, beispielsweise die Form von Dichtlippen.
Insbesondere können, wie in 4 dargestellt, die Dichtelemente 56 jeweils fest mit den zugeordneten Flanschen 52 bzw. den Halbschalen 50a des Gehäuses 50 verbunden sein, beispielsweise durch Aufvulkanisieren oder auch durch die Herstellung von Gehäusehalbschale 50a und Dichtung 54 in einem gemeinsamen Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, wobei zur Herstellung der Dichtwirkung die Dichtung 54 ein weicheres Material umfassen kann als das Material der Gehäusehälften 50a.
Das Material der Dichtung 54 muss jedoch nicht zwingend weicher sein, als das Material der Filtergehäuses 50. Die gewünschte Dichtwirkung kann auch durch eine geeignete geometrische Ausgestaltung von Dichtelement(en) oder/und Befestigungsabschnitt bzw. Halterungskomponente(n) erzielt werden, beispielsweise nach Art einer Labyrinthdichtung. In diesem Fall können das Filtergehäuse und die Dichtung auch aus dem gleichen Material gefertigt sein, wobei eine Gehäuse-Halbschale und das zugeordnete Dichtelement einstückig ausgebildet sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3642135 C1 [0002]
DE 2166433 A [0002]

Claims

Filterbauteil (10; 110) zum Einbau in ein Filtergehäuse (50) eines Kraftfahrzeug-Filters (60) für einen Verbrennungsmotor, umfassend: – ein Filterelement (12; 112), welches ein Filtermedium, bevorzugt Papier oder Vlies, umfasst, und – eine Einbauhalterung (22; 122), die mit dem Filterelement (12; 112) fest verbunden ist, wobei die Einbauhalterung (22; 122) einen Befestigungsabschnitt (23c; 123c) aufweist, der dazu ausgebildet ist, in dem Zustand, in dem das Filterbauteil (10; 110) in das Filtergehäuse (50) eingebaut ist, in Befestigungseingriff mit dem Filtergehäuse (50) zu stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauhalterung (22; 122) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Filtermedium oder/und aus Papier besteht.
Filterbauteil (10; 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauhalterung (22; 122) um das Filterelement (12; 112) wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, umlaufend angeordnet ist.
Filterbauteil (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (23c; 123c) der Einbauhalterung (22; 122) wenigstens abschnittsweise zwei oder mehr übereinander geschichtete Material-Lagen aufweist, vorzugsweise aus zwei oder mehr übereinander geschichteten Material-Lagen besteht.
Filterbauteil (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauhalterung (22; 122) einstückig ist.
Filterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauhalterung und das Filterelement einstückig sind, insbesondere aus einem zusammenhängenden Material-Bogen hergestellt sind.
Kraftfahrzeug-Filter (60) für einen Verbrennungsmotor, umfassend – ein Filterbauteil (10; 110), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – ein Filtergehäuse (50) mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass – sowie eine Dichtung (54), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (54) gesondert von dem Filterbauteil (10; 110) ausgebildet ist
Kraftfahrzeug-Filter (60) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (50) wenigstens eine Halterungskomponente (53) zur Festlegung des Filterbauteils (10; 110) in dem Filtergehäuse (50) umfasst und die Dichtung (54) wenigstens ein Dichtelement (56) umfasst, das der Halterungskomponente (53) zugeordnet ist und in dem Zustand, in dem das Filterbauteil (10; 110) in das Filtergehäuse (50) eingebaut ist, in Kontakt mit der Halterungskomponente (53) und dem Befestigungsabschnitt (23c; 123c) des Filterbauteils (10; 110) steht.
Kraftfahrzeug-Filter (60) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Halterungskomponente (53) ein Gehäusebauteil des Filtergehäuses (50) ist, beispielsweise ein Abschnitt einer Gehäuse-Schale (50a).
Kraftfahrzeug-Filter (60) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Halterungskomponente (53) fest mit dem zugeordneten Dichtelement (56) verbunden ist.
Kraftfahrzeug-Filter (60) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des zugeordneten Dichtelements (56) weicher ist als das Material der wenigstens einen Halterungskomponente (53).
Kraftfahrzeug-Filter (60) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Außengeometrie des Dichtelements dazu ausgebildet ist, in dem Zustand, in dem das Filterbauteil (10; 110) in das Filtergehäuse (50) eingebaut ist, einen Durchgang von Gas, insbesondere von Luft, zwischen Dichtelement und Befestigungsabschnitt zu behindern, insbesondere nach Art einer Labyrinthdichtung.
Kraftfahrzeug-Filter (60) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (54) ein thermoplastisches Material umfasst und vorzugsweise vollständig aus dem thermoplastischen Material hergestellt ist.
Kraftfahrzeug-Filter (60) nach Anspruch 9, vorzugsweise in Kombination mit wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8 oder 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Halterungskomponente (53) und das zugeordnete Dichtelement (56) gemeinsam durch ein Spritzguss-Verfahren hergestellt sind, vorzugsweise durch ein Mehr-Komponenten-Spritzguss-Verfahren.
Verfahren zur Herstellung eines Filterbauteils (10; 110), insbesondere eines Filterbauteils (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Filtermedium-Bogens, – Herstellen des Filterelements (12; 112) aus dem Filtermedium-Bogen, umfassend: – Falten des Filtermedium-Bogens, insbesondere in Zickzack-Form; – Herstellen der Einbauhalterung (22; 122) dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Herstellens der Einbauhalterung (22; 122) die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen wenigstens eines Material-Bogens (192), – Zuschneiden oder/und Stanzen des Material-Bogens (192), wobei der Materialbogen (192) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Filtermedium oder/und aus Papier besteht.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Material-Bogen (192) der Filtermedium-Bogen ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt umfasst, die Einbauhalterung (22; 122) am Filterelement (12; 112) zu befestigen, vorzugsweise durch Kleben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Herstellens der Einbauhalterung (22; 122) weiterhin den Schritt umfasst, den Material-Bogen (192) zu falten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Herstellens des Filterelements (12; 112) und der Schritt des Herstellens der Einbauhalterung (22; 122) zeitlich überlappen.