DE102016002570A1

DE102016002570A1 - Filterelement, Filterelementset, Filterelementanordnung und Verfahren zum Zusammenbau einer derartigen Filterelementanordnung

Info

Publication number: DE102016002570A1
Application number: DE102016002570.0A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schwimmbeck; Dominik Haider; Bernd Bauer; Stephan Keßler
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Ein Innenraumfilter (7) mit einem gefalteten Filtermedium (9) und einem Führungselement (21), das fest mit dem Innenraumfilter (7) verbunden ist, wobei das gefaltete Filtermedium (9) Filterfalten (10) mit Faltkanten (11, 12) aufweist, wobei das Führungselement (21) parallel oder senkrecht zu den Faltkanten (11, 12) angeordnet ist und wobei das Führungselement (21) in einer parallel oder senkrecht zu den Faltkanten (11, 12) orientierten Richtung (BR, LR) des Innenraumfilters (7) zumindest einseitig über das gefaltete Filtermedium (9) herausragt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, ein Filterelementset mit einem derartigen Filterelement, eine Filterelementanordnung mit einem derartigen Filterelementset und ein Verfahren zum Zusammenbau einer derartigen Filterelementanordnung.
Obwohl auf beliebige Filterelemente und Filterelementanordnungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend für einen Innenraumfilter eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
Die zunehmende Luftverunreinigung, insbesondere in Großstädten, in Verbindung mit dem Einsatz moderner Klimaanlagen, macht es erforderlich, die von außen in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs geleitete und aufbereitete beziehungsweise klimatisierte Luft mit Hilfe geeigneter Filter zu reinigen. Hierfür kommen beispielsweise Partikelfilter, Geruchsfilter oder deren Kombination miteinander in Betracht, die in der Umgebungsluft enthaltene Schwebstoffe, Partikel und Gerüche möglichst gut herausfiltern beziehungsweise adsorbieren sollen.
Zur Filterung von Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden häufig gefaltete beziehungsweise plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zick-zack-förmig zu einem Faltenbalg oder Faltenpack gefaltet. Das Faltenpack wird beispielsweise von Seitenbändern und Kopfbändern oder einem sonstigen Rahmen gehalten. Derartige Filterelemente können in einem Filtergehäuse oder einer Filteraufnahme austauschbar fixiert sein. Die somit gebildete Filteranordnung kann in einer Klimaanlage eines entsprechenden Kraftfahrzeugs installiert sein.
Stand der Technik
Die EP 2 072 106 A1 beschreibt eine Innenraumfilteranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Innenraumfilter, einem zweiten Innenraumfilter und einem zwischen dem ersten Innenraumfilter und dem zweiten Innenraumfilter angeordneten Führungselement, das mit keinem der beiden Innenraumfilter fest verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement zu schaffen.
Demgemäß wird ein Filterelement vorgeschlagen. Das Filterelement umfasst ein gefaltetes Filtermedium und ein Führungselement, das fest mit dem Filterelement verbunden ist, wobei das gefaltete Filtermedium Filterfalten mit Faltkanten aufweist, wobei das Führungselement parallel oder senkrecht zu den Faltkanten angeordnet ist und wobei das Führungselement in einer parallel oder senkrecht zu den Faltkanten orientierten Richtung des Innenraumfilters zumindest einseitig über das gefaltete Filtermedium herausragt.
Die Richtung kann eine Breitenrichtung oder eine Längsrichtung des Filterelements sein. Die Breitenrichtung ist insbesondere senkrecht zu der Längsrichtung positioniert. Insbesondere umfasst das Filterelement ein gefaltetes Filtermedium und ein Führungselement, das fest mit dem gefalteten Filtermedium und insbesondere fest mit einem an dem gefalteten Filtermedium befestigten Seitenband verbunden ist, wobei das gefaltete Filtermedium Filterfalten mit stirnseitigen Faltenprofilen aufweist, wobei das Führungselement auf den Faltenprofilen angeordnet ist und wobei das Führungselement in einer senkrecht zu Faltkanten der Filterfalten orientierten Längsrichtung des Filterelements zumindest einseitig über das gefaltete Filtermedium herausragt.
Das Filterelement ist insbesondere dazu eingerichtet, einer Kabine eines Kraftfahrzeugs zugeführte Außenluft zu filtern. Insbesondere ist das Filterelement ein Innenraumfilter. Das gefaltete Filtermedium kann auch als Faltenpack oder Faltenbalg bezeichnet werden. Das Führungselement kann auch als Führungssteg, Führungsschiene, Kopplungssteg, Kopplungselement oder Kopplungsschiene bezeichnet werden. Das Führungselement ist vorzugsweise dazu eingerichtet, zwei Filterelemente miteinander zu koppeln beziehungsweise aneinander zu führen. Die Faltkanten können auch als Faltenspitzen bezeichnet werden. Das Filtermedium umfasst vorzugsweise eine Vielzahl an Filterfalten, wobei jede Filterfalte zwei Faltabschnitte aufweist, die durch Faltkanten voneinander getrennt sind. An jeder Faltkante verändert sich eine Faltrichtung des gefalteten Filtermediums. Mit ”Faltenprofil” ist eine stirnseitige Faltenfläche gemeint, welche sich zwischen benachbarten Faltkanten einer jeweiligen Filterfalte erstreckt.
Darunter, dass das Führungselement über das Filtermedium übersteht, ist zu verstehen, dass eine Längenausdehnung des Führungselements in der Breitenrichtung oder in der Längsrichtung größer ist als eine Längenausdehnung des Filtermediums in der Breitenrichtung oder in der Längsrichtung.
Darunter, dass das Führungselement fest mit dem Filtermedium verbunden ist, ist zu verstehen, dass eine zerstörungsfreie Trennung des Führungselements und des Filtermediums nicht möglich ist. Das heißt, bei einem Trennen des Führungselements von dem Filtermedium wird das Führungselement und/oder das Filtermedium zerstört. Das Führungselement kann direkt mit den stirnseitigen Faltenprofilen verbunden, beispielsweise verklebt, sein. Alternativ kann zwischen dem Führungselement und dem Filtermedium auch ein das Filtermedium seitlich stabilisierendes Stabilisierungselement, insbesondere ein Seitenband, vorgesehen sein.
Das heißt, unter einer festen Verbindung des Führungselements mit dem Filtermedium ist sowohl zu verstehen, dass das Führungselement direkt, das heißt, unmittelbar, mit dem Filtermedium verbunden ist, als auch, dass das Führungselement indirekt, das heißt, mittelbar mit dem Filtermedium verbunden ist. Bei der indirekten Verbindung ist demnach zwischen dem Führungselement und dem Filtermedium auch noch das Seitenband angeordnet. Das Seitenband kann dem Filtermedium zugeordnet sein. Das heißt, das Filtermedium kann das Seitenband aufweisen.
Das Führungselement ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Insbesondere kann das Führungselement ein Kunststoffspritzgussbauteil sein. Das Führungselement kann in einem Kunststoffspritzgussprozess direkt an das Filtermedium oder an das Seitenband angespritzt sein. Das Führungselement ist vorzugsweise steifer als das Seitenband.
Dadurch, dass das Führungselement fest mit dem Filterelement beziehungsweise fest mit dem Filtermedium verbunden ist, kann im Vergleich zu bekannten Anordnungen auf ein Bauteil, nämlich auf das lose Führungselement, verzichtet werden. Dies vereinfacht die Montage und das Führungselement ist unverlierbar. Weiterhin kann ein Kopierschutz und eine Montageerleichterung (Poka Yoke) erreicht werden, da das Filterelement mit Hilfe des Führungselements nur in einer vorgesehenen Position in einem Filtergehäuse positioniert werden kann.
Das Filterelement umfasst neben dem Filtermedium ein oder mehrere Stabilisierungselemente, insbesondere, wie zuvor schon erwähnt, Seitenbänder und/oder Kopfbänder, die auch als Stirnbänder bezeichnet werden können, welche das Filtermedium zumindest abschnittsweise stabilisieren, um dessen Form, insbesondere im Filterbetrieb, aufrechtzuerhalten. Die Stabilisierungselemente können insbesondere einen geschlossenen oder offenen Rahmen – auch materialeinstückig – ausbilden, welcher das Filtermedium umlaufend umgibt.
Die Stabilisierungselemente können mit dem Filtermedium randseitig stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, sein. Dazu können die Stabilisierungselemente erhitzt und das Filtermedium in das erhitzte Material eingedrückt werden. Alternativ können die Stabilisierungselemente an das Filtermedium angespritzt sein. Weiterhin kann ein Klebstoff als Zusatzwerkstoff zum Einsatz kommen. Die Stabilisierungselemente können selbst aus demselben Material wie das Filtermedium hergestellt sein. Alternativ können die Stabilisierungselemente als Kunststoffspritzgussbauteile ausgebildet sein. Die Stabilisierungselemente können steif oder flexibel sein.
Das Filtermedium kann nicht nur gefaltet, sondern auch wellenförmig ausgebildet sein. Als Faltungen sind beispielsweise Zick-Zack-Faltungen oder W-Faltungen bekannt. Das Filtermedium kann geprägt und anschließend an Prägekanten unter Ausbildung von Faltkanten scharfkantig gefaltet sein. Als Ausgangsmaterial kann ein flächiger Filtermaterialbogen dienen, welcher entsprechend umgeformt wird.
Das Filtermedium ist beispielsweise ein Filtergewebe, ein Filtergelege oder ein Filtervlies. Insbesondere kann das Filtermedium in einem Spinnvlies- oder Meltblown-Verfahren hergestellt sein. Weiter kann das Filtermedium verfilzt oder genadelt sein. Das Filtermedium kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyphenylsulfid oder Polytetrafluorethylen, aufweisen. Die Fasern können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zu einer Maschinenrichtung orientiert sein. Die Maschinenrichtung kann identisch mit der Längsrichtung des Filterelements sein.
Das Filtermedium kann ein- oder mehrlagig sein. Es kann ferner ein Absorptionsmittel, wie etwa Aktivkohle, aufweisen. Weiterhin kann das Filtermedium eine antimikrobielle und/oder antiallergene Wirkung aufweisen. Als antimikrobieller Stoff kommt beispielsweise Zink-Pyrithion oder Nanosilber, als antiallergener Stoff beispielsweise Polyphenol in Betracht.
Ein entsprechendes Filterelement dient der Filterung von Fluiden, also gasförmigen und/oder flüssigen Medien, beispielsweise Luft. Ein gasförmiges Medium beziehungsweise Luft umfasst hier auch Gas- beziehungsweise Luft-Feststoffgemische und/oder Gas- beziehungsweise Luft-Flüssigkeitsgemische. Beispielsweise kann eine Klimaanlage das Filterelement aufweisen.
Ein insbesondere offenes Filtermedium kann dazu eingerichtet sein, Partikel des Teststaubs A4 nach ISO 12103-1 aus einem Luftstrom mit einer Filtrationsgeschwindigkeit von 0,10 bis 0,30 m/s, bezogen auf die Filtermedienfläche, bei einer Luftdurchlässigkeit von größer 3000 l/m²s (bestimmt gemäß ISO 9237 bei 200 Pa) zu entfernen. Die Ermittlung der Filtrationskennwerte kann beispielsweise gemäß DIN 71460-1 erfolgen.
Ein insbesondere hochabscheidendes Filtermedium kann dazu eingerichtet sein, Partikel des Teststaubs A2 nach ISO 12103-1 sowie NaCl-Aerosolpartikel gemäß DIN 71460-1 aus einem Luftstrom mit einer Filtrationsgeschwindigkeit von 0,10 bis 0,30 m/s, bezogen auf die Filtermedienfläche, bei einer Luftdurchlässigkeit von größer 600 l/m²s (bestimmt gemäß ISO 9237 bei 200 Pa) zu entfernen. Die Ermittlung der Filtrationskennwerte kann beispielsweise gemäß DIN 71460-1 erfolgen.
Das Filterelement kann eine Dichtung aufweisen, welche eine dem Filterelement zugeordnete Rohseite gegenüber einer Reinseite desselben abdichtet. Die Dichtung kann bauteilidentisch mit ein oder mehreren Stabilisierungselementen des Filterelements ausgeführt sein. Alternativ kann die Dichtung als Zusatzbauteil ausgebildet sein. So kann die Dichtung beispielsweise an dem Filtermedium, den ein oder mehreren Stabilisierungselementen, dem Filterelement oder einem Filtergehäuse angebracht sein. Das Filterelement kann in dem Filtergehäuse austauschbar fixiert sein.
Das Filterelement beziehungsweise eine Filteranordnung mit einem derartigen Filterelement kann in Personenkraftwägen, Lastkraftwägen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen sowie allgemein in der Klimatechnik, insbesondere in Heiz-Klimageräten, in Haushaltsgeräten, in Brennstoffzellen oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden. Diese Kraftwägen oder Fahrzeuge können elektrisch und/oder mittels Kraftstoff (insbesondere Benzin oder Diesel) betrieben werden.
Im Hinblick auf die Gebäudetechnik kommen insbesondere stationäre Anlagen zur Behandlung von Luft in Betracht.
In Ausführungsformen weist das Führungselement einen fest mit dem Filterelement verbundenen Basisabschnitt, eine sich aus dem Basisabschnitt heraus erstreckende erste Seitenwand und eine sich aus dem Basisabschnitt heraus erstreckende zweite Seitenwand auf, wobei die erste Seitenwand parallel zu der zweiten Seitenwand angeordnet ist und wobei zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand ein Aufnahmeraum zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines weiteren Filterelements vorgesehen ist. Vorzugsweise weist ein erstes Filterelement das Führungselement auf und ein zweites Filterelement ist in dem Aufnahmeraum zumindest teilweise aufgenommen. Das erste Filterelement ist dabei im Wesentlichen baugleich wie das zweite Filterelement. Das erste Filterelement unterscheidet sich von dem zweiten Filterelement nur dadurch, dass das erste Filterelement das Führungselement aufweist. Das zweite Filterelement weist kein Führungselement auf. Darunter, dass das zweite Filterelement zumindest teilweise in dem Aufnahmeraum aufgenommen ist, ist zu verstehen, dass beispielsweise ein Seitenband und ein Randbereich des Filtermediums des zweiten Filterelements in dem Aufnahmeraum aufgenommen sind. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand erstrecken sich vorzugweise von dem Filtermedium des ersten Filterelements weg in Richtung des zweiten Filterelements.
In Ausführungsformen umfasst das Filterelement ferner ein zwischen dem gefalteten Filtermedium und dem Führungselement vorgesehenes Seitenband, wobei das Seitenband fest mit dem gefalteten Filtermedium verbunden ist und wobei das Seitenband gleichzeitig fest mit dem Führungselement verbunden ist. Vorzugsweise umfasst das Filterelement ein erstes Seitenband und ein zweites Seitenband, zwischen denen das Filtermedium angeordnet ist. Das Führungselement kann an dem ersten Seitenband oder an dem zweiten Seitenband vorgesehen sein. Das Filtermedium kann, wie zuvor schon erwähnt, mit den Seitenbändern verklebt oder verschmolzen sein. Insbesondere sind die Seitenbänder stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden und eines der Seitenbänder ist gleichzeitig stoffschlüssig mit dem Führungselement verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine Verklebung. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel voneinander trennen lassen. Das Seitenband, an dem das Führungselement vorgesehen ist, ist verzichtbar. Das heißt, das Führungselement kann gleichzeitig die Funktionalität des Seitenbands erfüllen. Insbesondere kann das Führungselement beispielsweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren direkt an das Filtermedium angespritzt sein. Das Führungselement ist im Vergleich zu den Seitenbändern deutlich steifer und weniger biegbar.
In Ausführungsformen ist das Verbindungselement im Querschnitt U-förmig oder H-förmig. Durch die H-förmige Geometrie wird eine besonders hohe Biegesteifigkeit, insbesondere in Durchströmungsrichtung, erreicht. Hierdurch wird eine Verformung des Filterelements im Filterbetrieb verhindert.
In Ausführungsformen ragt das Verbindungselement in einer Längsrichtung des Filterelements oder in einer Breitenrichtung beidseitig über das gefaltete Filtermedium heraus. Vorzugsweise ragt das Verbindungselement in der Längsrichtung oder in der Breitenrichtung beidseitig mit einem gleichen Überstand über das Filtermedium heraus. Insbesondere ragt das Verbindungselement über eine jeweilige Endfalte des Filtermediums heraus.
In Ausführungsformen ist an einer Endfalte des gefalteten Filtermediums ein Greifabschnitt zum Greifen des Filterelements vorgesehen. Der Greifabschnitt kann auch als Lasche oder Handhabungslasche bezeichnet werden. Der Greifabschnitt kann beispielsweise aus dem gleichen Material gefertigt sein wie die Seitenbänder. Der Greifabschnitt kann an eines der Seitenbänder oder an die Endfalte des Filtermediums angeklebt sein. Mit Hilfe des schlaufenförmigen Greifabschnitts kann das Filterelement aus dem Filtergehäuse demontiert werden.
Ferner wird ein Filterelementset mit einem ersten Filterelement und einem zweiten Filterelement vorgeschlagen, das zumindest teilweise in dem Führungselement aufgenommen ist. Das erste Filterelement unterscheidet sich von dem zweiten Filterelement, wie zuvor schon erläutert, nur dadurch, dass das erste Filterelement das Führungselement aufweist, das fest mit dem Filtermedium verbunden ist. Das zweite Filterelement weist kein derartiges Führungselement auf.
Weiterhin wird eine Filterelementanordnung mit einem Filtergehäuse und einem derartigen Filterelementset vorgeschlagen, wobei das erste Filterelement und das zweite Filterelement in dem Filtergehäuse aufgenommen sind, wobei das Filtergehäuse eine Öffnung zum Einführen der Filterelemente in das Filtergehäuse aufweist und wobei die Filterelemente nur nacheinander durch die Öffnung in das Filtergehäuse einführbar sind. Das Filtergehäuse kann auch als Filteraufnahme bezeichnet werden. Das Filterelementset wird dadurch in dem Filtergehäuse gebildet, dass zunächst eines der Filterelemente in das Filtergehäuse geschoben wird und anschließend das zweite Filterelement in das Gehäuse eingebracht wird, wobei eines der Filterelemente mit Hilfe des Führungselements an dem anderen Filterelement linear geführt ist.
In Ausführungsformen ist das Führungselement dazu eingerichtet, formschlüssig in einen in oder an dem Filtergehäuse vorgesehenen Aufnahmeabschnitt einzugreifen. Der Aufnahmeabschnitt kann beispielsweise eine Bohrung, eine Vertiefung oder eine Nut sein. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern, in diesem Fall des Verbindungselements und des Aufnahmeabschnitts. Es können zwei Aufnahmeabschnitte vorgesehen sein, in die jeweils ein Endabschnitt des beidseitig überstehenden Führungselements eingreift.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Zusammenbau einer derartigen Filterelementanordnung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines ersten Filterelements, eines zweiten Filterelements und eines Filtergehäuses, Einführen des zweiten Filterelements in einer Einführrichtung durch eine Öffnung des Filtergehäuses hindurch in das Filtergehäuse, Verlagern des zweiten Filterelements innerhalb des Filtergehäuses in einer sich von der Einführrichtung unterscheidenden Verlagerungsrichtung und Einführen des ersten Filterelements in der Einführrichtung durch die Öffnung hindurch in das Filtergehäuse, wobei ein Führungselement des ersten Filterelements das zweite Filterelement so umgreift, dass das erste Filterelement bei dem Einführen desselben in das Filtergehäuse an dem zweiten Filterelement linear geführt wird. Das Einführen des zweiten Filterelements in der Einführrichtung und das Verlagern des zweiten Filterelements innerhalb des Filtergehäuses in der Verlagerungsrichtung können nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Verlagerungsrichtung senkrecht zu der Einführrichtung angeordnet. Unter „senkrecht” ist vorliegend bevorzugt ein Winkel von 90° ± 10°, weiter bevorzugt von 90° ± 5° weiter bevorzugt von 90° ± 1°, weiter bevorzugt von genau 90° zu verstehen. Insbesondere ist das erste Filterelement bei dem Einführen desselben in das Filtergehäuse in der Längsrichtung desselben an dem zweiten Filterelement linear geführt.
Die für das Filterelement beschriebenen Merkmale gelten für das Filterelementset, die Filterelementanordnung sowie das Verfahren entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt dabei:
1: eine schematische Ansicht eines allgemeinen Kraftfahrzeugs mit einer Innenraumfilteranordnung;
2: eine schematische perspektivische Ansicht eines Innenraumfiltersets;
3: eine schematische Vorderansicht des Innenraumfiltersets gemäß der Ansicht III der 2;
4: eine schematische Aufsicht des Innenraumfiltersets gemäß der Ansicht IV der 2;
5: eine vergrößerte schematische Detailansicht der 4;
6: eine schematische Seitenansicht des Innenraumfiltersets;
7: eine schematische perspektivische Ansicht einer Innenraumfilteranordnung für das Kraftfahrzeug gemäß 1;
8: eine schematische Vorderansicht der Innenraumfilteranordnung gemäß 7;
9: eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Innenraumfilteranordnung gemäß 7;
10: eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Innenraumfilteranordnung gemäß 7;
11: eine weitere schematische Vorderansicht der Innenraumfilteranordnung gemäß 7; und
12: ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Zusammenbau der Innenraumfilteranordnung gemäß 7.
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 ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Klimaanlage 2, welche als Heiz-Klimaanlage ausgebildet sein kann. Die Klimaanlage 2 nimmt Außenluft 3 auf und führt gefilterte Luft 4 einer Kabine 5 (auch als Fahrgastraum bezeichnet) des Kraftfahrzeugs 1 zu. Zu diesem Zweck umfasst die Klimaanlage 2 ein in den 2 bis 6 gezeigtes Innenraumfilterset 6.
Das Innenraumfilterset 6 umfasst einen ersten Innenraumfilter 7 und einen zweiten Innenraumfilter 8. Der erste Innenraumfilter 7 umfasst ein gefaltetes Filtermedium 9 in Form eines Faltenpacks oder Faltenbalgs. Das Filtermedium 9 ist beispielsweise ein Filtervlies, Filtergewebe, Filtergelege oder Filterfilz, insbesondere ein Nadelfilz. Insbesondere kann das Filtermedium 9 in einem Meltblown-Verfahren hergestellt sein. Das Filtermedium 9 kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyphenylsulfid oder Polytetrafluorethylen, aufweisen. Die Fasern des Filtermediums 9 können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zu einer Maschinenrichtung M orientiert sein. Auch können die Fasern in einer Raumrichtung gestreckt sein. Das Filtermedium 9 kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
Das Filtermedium 9 umfasst Filterfalten 10 (5), welche sich typischerweise quer zu der Maschinenrichtung M erstrecken. Das Filtermedium 9 wird auch als Plissee bezeichnet. Die Filterfalten 10 können mittels Faltens entlang scharfer Faltkanten 11, 12 (auch als Faltenspitzen bezeichnet) oder durch eine wellenförmige Ausführung des Filtermediums 9 erzeugt werden. Eine jeweilige Filterfalte 10 kann durch zwei Faltabschnitte 13, 14 definiert sein, welche über eine entsprechende Faltkante 11, 12 miteinander verbunden sind. Die Faltkanten 11, 12 weisen in beziehungsweise entgegen einer Anströmrichtung, welche in den 3 und 4 durch einen Pfeil L (Luft) kenntlich gemacht ist. Die Faltkanten 11 sind abströmseitige Faltkanten und die Faltkanten 12 sind anströmseitige Faltkanten. Die Faltung kann insbesondere als Zick-Zack-Faltung ausgeführt sein. Das Filtermedium 9 kann selbsttragend ausgeführt sein. Das heißt, die Filterfalten 10 sind bei einer bestimmten Durchströmung im Filterbetrieb formstabil.
Das Filtermedium 9 wird in Maschinenrichtung M jeweils beidseits von Endfalten 15 begrenzt. Quer dazu wird das Filtermedium 9 von Faltenstirnkanten oder Faltenprofilen 16, 17 begrenzt. Mit ”Faltenprofil” ist eine stirnseitige Faltenfläche gemeint, welche sich zwischen benachbarten Faltkanten 11, 12 einer jeweiligen Filterfalte 10 erstreckt. Das Filtermedium 9 kann in der Draufsicht, also in einer Ebene seiner flächigen Erstreckung, eine rechteckige Gestalt aufweisen. Allerdings ist auch eine dreieckige, fünfeckige oder mehreckige, runde oder ovale Gestalt denkbar.
Auf den Faltenprofilen 16, 17 des Filtermediums 9 ist in der Orientierung der 3 an jeweils einer Längsseite des Filtermediums 9 oberseitig ein erstes Seitenband 18 und unterseitig ein zweites Seitenband 19 angebracht. Die Seitenbänder 18, 19 erstrecken sich dabei in einer Längsrichtung LR des ersten Innenraumfilters 7. Der Innenraumfilter 7 weist auch eine Breitenrichtung BR auf, die senkrecht zu der Längsrichtung LR orientiert ist. Die Längsrichtung LR und die Breitenrichtung BR können auch allgemein als Richtungen BR, LR bezeichnet werden. Die Längsrichtung LR kann mit der Maschinenrichtung M übereinstimmen. Es kann dabei eine Verklebung der Seitenbänder 18, 19 mit dem Filtermedium 9 mit beispielsweise einem Schmelzklebstoff oder anderen geeigneten Klebstoffen erfolgen. Die Seitenbänder 18, 19 können aus dem gleichen Material gefertigt sein wie das Filtermedium 9. Beispielsweise können die Seitenbänder 18, 19 aus einem Vliesmaterial gefertigt sein.
Alternativ können die Seitenbänder 18, 19 aus einem thermoplastischen Kunststoff in Form eines plattenförmigen Bauteils gebildet sein. Insbesondere können die Seitenbänder 18, 19 auch in einem Kunststoffspritzgussverfahren direkt an das Filtermedium 9 angespritzt sein. Ferner kann das Filtermedium 9 in die Seitenbänder 18, 19 eingeschmolzen sein.
Durch die Seitenbänder 18, 19 erfährt das Filtermedium 9 eine gewisse seitliche Stabilität. Um ferner eine Versteifung und einen Abschluss an Stirnseiten des Filtermediums 9, das heißt, an den Endfalten 15, zu erzielen, können weiterhin Kopfbänder an den jeweiligen Endfalten 15 des Filtermediums 9 angebracht sein. Die Kopfbänder können ein rechteckförmiges Profil aufweisen. Die beiden Seitenbänder 18, 19 und die Kopfbänder können das Filtermedium 9 in der Art eines Rahmens umschließen.
Das Filtermedium 9 kann als Partikelfilter fungieren und dabei Partikel, insbesondere Staub, Schwebstoffe oder Flüssigkeitstropfen, aus der Außenluft 3 beziehungsweise der Luft L herausfiltern. Zusätzlich kann das Filtermedium 9 als Geruchsfilter fungieren. Hierzu kann es beispielsweise eine Schicht Aktivkohle aufweisen. Das Filtermedium 9 kann ganz allgemein dazu eingerichtet sein, bestimmte feste, flüssige und/oder gasförmige Stoffe zu ab- oder adsorbieren. Im Filterbetrieb wird das Filtermedium 9, wie in den 3 und 4 gezeigt, senkrecht zu seiner flächigen Erstreckung von Luft L durchströmt. Die Luft L strömt dabei von einer Rohseite RO des ersten Innenraumfilters 7 hin zu einer Reinseite RE desselben.
Der erste Innenraumfilter 7 kann weiterhin einen an einer der Endfalten 15 des Filtermediums 9 vorgesehenen Greifabschnitt 20 zum Greifen des ersten Innenraumfilters 7 aufweisen. Der Greifabschnitt 20 kann beispielsweise mit der Endfalte 15 oder mit dem zweiten Seitenband 19 verklebt sein. Vorzugsweise ist der Greifabschnitt 20 schlaufenförmig. Der Greifabschnitt 20 kann aus dem gleichen Material wie die Seitenbänder 18, 19 gefertigt sein. Die Funktion des Greifabschnitts 20 wird im Folgenden noch erläutert.
Der erste Innenraumfilter 7 sowie auch der zweite Innenraumfilter 8 können in der Durchströmungsrichtung eine Höhe h von beispielsweise 20 mm und senkrecht zur Durchströmungsrichtung eine Breite b von beispielsweise 108 mm aufweisen. Die Abmessungen der Innenraumfilter 7, 8 sind allerdings beliebig.
Der erste Innenraumfilter 7 umfasst weiterhin ein Führungselement 21. Das Führungselement 21 kann auch als Führungsschiene, Kopplungselement oder Kopplungsschiene bezeichnet werden. Das Führungselement 21 ist fest mit dem Filtermedium 9 und insbesondere fest mit dem zweiten Seitenband 19 verbunden. Das heißt, das Führungselement 21 ist nicht von dem Filtermedium 9 lösbar. Bei einem Trennen des Führungselements 21 von dem Filtermedium 9 und dem zweiten Seitenband 19 werden das Führungselement 21, das zweite Seitenband 19 und/oder das Filtermedium 9 zerstört.
Das Führungselement 21 ist ein Kunststoffbauteil, insbesondere ein Kunststoffspritzgussbauteil.
Das Führungselement 21 kann auch direkt mit dem Filtermedium 9 verbunden sein. In diesem Fall ist das zweite Seitenband 19 verzichtbar und das Führungselement 21 ist direkt mit den Faltenprofilen 16, 17, insbesondere stoffschlüssig, verbunden, beispielsweise verklebt. Das Führungselement 21 kann dann die Funktion des zweiten Seitenbands 19 übernehmen. Beispielsweise kann das Führungselement 21 in einem Kunststoffspritzgussprozess direkt an das Filtermedium 9 angespritzt sein.
Anderenfalls ist zwischen dem Führungselement 21 und dem Filtermedium 9 das zweite Seitenband 19 vorgesehen, wobei das zweite Seitenband 19 fest mit dem Filtermedium 9 und gleichzeitig fest mit dem Führungselement 21 verbunden ist. Insbesondere ist das Führungselement 21 mit dem zweiten Seitenband 19 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt. Bei einer stoffschlüssigen Verbindung werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Das Führungselement 21 kann auch in einem Kunststoffspritzgussprozess direkt an das zweite Seitenband 19 angespritzt sein.
Das Führungselement 21 umfasst einen fest mit dem zweiten Seitenband 19 verbundenen bandförmigen Basisabschnitt 22, eine sich seitlich aus dem Basisabschnitt 22 herauserstreckende erste Seitenwand 23 und eine sich seitlich aus dem Basisabschnitt 22 herauserstreckende zweite Seitenwand 24. Das Führungselement 21 ist, wie zuvor schon erwähnt, aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Beispielsweise kann das Führungselement 21 ein Kunststoffspritzgussbauteil sein, das auch direkt in einem Kunststoffspritzgussprozess an das Filtermedium 9 oder an das zweite Seitenband 19 angespritzt sein kann.
Das Führungselement 21 kann, wie in der 3 gezeigt, im Querschnitt H-förmig sein. Alternativ kann das Führungselement 21 im Querschnitt auch U-förmig sein. Falls das Führungselement 21 im Querschnitt U-förmig ist, ist der Basisabschnitt 22 fest mit dem zweiten Seitenband 19 oder direkt mit dem Filtermedium 9 des ersten Innenraumfilters 7 verbunden, und die Seitenwände 23, 24 weisen von dem Filtermedium 9 des ersten Innenraumfilters 7 weg in Richtung des zweiten Innenraumfilters 8.
Zwischen der ersten Seitenwand 23 und der zweiten Seitenwand 24 ist ein Aufnahmeraum 25 zum zumindest teilweisen Aufnehmen des zweiten Innenraumfilters 8 vorgesehen. Insbesondere ist der zweite Innenraumfilter 8 in dem Aufnahmeraum 25 linear geführt. In der senkrecht zu den Faltkanten 11, 12 der Filterfalten 10 orientierten Längsrichtung LR ragt das Führungselement 21 zumindest einseitig über das Filtermedium 9 heraus. Vorzugsweise ragt das Führungselement 21 beidseitig über die jeweiligen Endfalten 15 des Filtermediums 9 heraus. Das Führungselement 21 kann auch an einer der Endfalten 15 oder an einem Kopfband vorgesehen sein und einseitig oder beidseitig in der Breitenrichtung BR über das Filtermedium 9 herausragen.
Der zweite Innenraumfilter 8 entspricht vom Aufbau und der Funktionalität her dem ersten Innenraumfilter 7. Der zweite Innenraumfilter 8 unterscheidet sich von dem ersten Innenraumfilter 7 nur dadurch, dass der zweite Innenraumfilter 8 kein Führungselement 21 aufweist. Das heißt, das Führungselement 21 ist nur fest mit dem ersten Innenraumfilter 7, jedoch nicht mit dem zweiten Innenraumfilter 8 verbunden. Das Führungselement 21 ermöglicht eine Führung des zweiten Innenraumfilters 8 an dem ersten Innenraumfilter 7 entlang der Längsrichtung LR und verhindert eine Bewegung des zweiten Innenraumfilters 8 gegenüber dem ersten Innenraumfilter 7 in einer Querrichtung QR, die senkrecht zu der Längsrichtung LR orientiert ist.
Die 7 bis 11 zeigen schematisch den Einbau des Innenraumfiltersets 6 in ein Filtergehäuse 26 und die 12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zum Einbau des Innenraumfiltersets 6 in das Filtergehäuse 26. Im Folgenden wird auf die 7 bis 12 gleichzeitig Bezug genommen.
Das Filtergehäuse 26 ist vorzugsweise ein Kunststoffspritzgussbauteil. Das Filtergehäuse 26 und das Innenraumfilterset 6 mit den beiden Innenraumfiltern 7, 8 bilden eine Innenraumfilteranordnung 27. In einem Schritt S1 werden das Filtergehäuse 26 und das Innenraumfilterset 6 mit den beiden Innenraumfiltern 7, 8 bereitgestellt. Hierbei ist, wie in der 6 nochmals gezeigt, das Führungselement 21 fester Bestandteil des ersten Innenraumfilters 7. Das heißt, die Innenraumfilter 7, 8 sind zwei voneinander getrennte Bauteile.
In einem Schritt S2 wird, wie in der 7 gezeigt, zunächst der zweite Innenraumfilter 8 in einer Einführrichtung ER durch eine Öffnung 28 des Filtergehäuses 26 hindurch in das Filtergehäuse 26 eingeführt. Hierbei ist zu beachten, dass die Öffnung 28 so groß ist, dass die Innenraumfilter 7, 8 nicht gleichzeitig, sondern nur nacheinander durch die Öffnung 28 in das Filtergehäuse 26 eingeführt werden können.
In einem Schritt S3 wird der zweite Innenraumfilter 8, wie in der 8 gezeigt, innerhalb des Filtergehäuses 26 in einer sich von der Einführrichtung ER unterscheidenden Verlagerungsrichtung VR verlagert. Die Verlagerungsrichtung VR kann dabei senkrecht zu der Einführrichtung ER angeordnet sein. Das Verlagern des zweiten Innenraumfilters 8 in der Verlagerungsrichtung VR kann auch gleichzeitig mit dem Einführen des zweiten Innenraumfilters 8 in der Einführrichtung ER erfolgen, wie in der 7 mit Hilfe eines Pfeils 29 dargestellt ist. Das heißt, der zweite Innenraumfilter 8 wird dann schräg nach unten verlagert.
In einem Schritt S4 wird, wie in den 9 und 10 gezeigt, der erste Innenraumfilter 7 mit dem Führungselement 21 in der Einführrichtung ER durch die Öffnung 28 hindurch in das Filtergehäuse 26 eingeführt. Dabei umgreift das Führungselement 21 den zweiten Innenraumfilter 8 so, dass der erste Innenraumfilter 7 bei dem Einführen desselben in das Filtergehäuse 26 an dem zweiten Innenraumfilter 8 linear geführt wird. Das Einführen des ersten Innenraumfilters 7 ist in den 9 und 10 mit Hilfe eines jeweiligen Pfeils 30, 31 verdeutlicht. Wie die 11 zeigt, sind die Innenraumfilter 7, 8 in dem Filtergehäuse 26 dann übereinander angeordnet.
Das überstehende Führungselement 21 ist dazu eingerichtet, formschlüssig in einen an oder in dem Filtergehäuse 26 vorgesehenen Aufnahmeabschnitt formschlüssig einzugreifen und/oder einzurasten. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Sobald beide Innenraumfilter 7, 8 in dem Filtergehäuse 26 angeordnet sind und das Führungselement 21 in den Aufnahmeabschnitt eingreift, kann die Öffnung 28 mit Hilfe eines Deckels verschlossen werden.
Der Ausbau der Innenraumfilter 7, 8 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge wie der Einbau. Das heißt, zunächst wird der erste Innenraumfilter 7 an dem Greifabschnitt 20 entgegen der Einführrichtung ER aus dem Filtergehäuse 26 herausgezogen. Anschließend wird der zweite Innenraumfilter 8 mit Hilfe des ihm zugeordneten Greifabschnitts 20 entgegen der Verlagerungsrichtung VR nach oben in Richtung der Öffnung 28 gezogen und anschließend oder gleichzeitig entgegen der Einführrichtung ER aus der Öffnung 28 herausgezogen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Klimaanlage
3: Außenluft
4: gefilterte Luft
5: Kabine
6: Innenraumfilterset
7: Innenraumfilter
8: Innenraumfilter
9: Filtermedium
10: Filterfalte
11: Faltkante
12: Faltkante
13: Faltabschnitt
14: Faltabschnitt
15: Endfalte
16: Faltenprofil
17: Faltenprofil
18: Seitenband
19: Seitenband
20: Greifabschnitt
21: Führungselement
22: Basisabschnitt
23: Seitenwand
24: Seitenwand
25: Aufnahmeraum
26: Filtergehäuse
27: Innenraumfilteranordnung
28: Öffnung
29: Pfeil
30: Pfeil
31: Pfeil
b: Breite
BR: Breitenrichtung
ER: Einführrichtung
h: Höhe
L: Luft
LR: Längsrichtung
M: Maschinenrichtung
QR: Querrichtung
RE: Reinseite
RO: Rohseite
S1: Schritt
S2: Schritt
S3: Schritt
S4: Schritt
VR: Verlagerungsrichtung

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 2072106 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 12103-1 [0021]
ISO 9237 [0021]
DIN 71460-1 [0021]
ISO 12103-1 [0022]
DIN 71460-1 [0022]
ISO 9237 [0022]
DIN 71460-1 [0022]

Claims

Innenraumfilter (7) mit einem gefalteten Filtermedium (9) und einem Führungselement (21), das fest mit dem Innenraumfilter (7) verbunden ist, wobei das gefaltete Filtermedium (9) Filterfalten (10) mit Faltkanten (11, 12) aufweist, wobei das Führungselement (21) parallel oder senkrecht zu den Faltkanten (11, 12) angeordnet ist und wobei das Führungselement (21) in einer parallel oder senkrecht zu den Faltkanten (11, 12) orientierten Richtung (BR, LR) des Innenraumfilters (7) zumindest einseitig über das gefaltete Filtermedium (9) herausragt.
Innenraumfilter nach Anspruch 1, wobei das Führungselement (21) einen fest mit dem Innenraumfilter (7) verbundenen Basisabschnitt (22), eine sich aus dem Basisabschnitt (22) heraus erstreckende erste Seitenwand (23) und eine sich aus dem Basisabschnitt (22) herauserstreckende zweite Seitenwand (24) aufweist, wobei die erste Seitenwand (23) parallel zu der zweiten Seitenwand (24) angeordnet ist und wobei zwischen der ersten Seitenwand (23) und der zweiten Seitenwand (24) ein Aufnahmeraum (25) zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines weiteren Innenraumfilters (8) vorgesehen ist.
Innenraumfilter nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein zwischen dem gefalteten Filtermedium (9) und dem Führungselement (21) vorgesehenes Seitenband (19), wobei das Seitenband (19) fest mit dem gefalteten Filtermedium (9) verbunden ist und wobei das Seitenband (19) gleichzeitig fest mit dem Führungselement (21) verbunden ist.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verbindungselement (21) im Querschnitt U-förmig oder H-förmig ist.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verbindungselement (21) in einer Längsrichtung (LR) des Innenraumfilters (7) oder in einer Breitenrichtung (BR) beidseitig über das gefaltete Filtermedium (9) herausragt.
Innenraumfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an einer Endfalte (15) des gefalteten Filtermediums (9) ein Greifabschnitt (20) zum Greifen des Innenraumfilters (7) vorgesehen ist.
Innenraumfilterset (6) mit einem ersten Innenraumfilter (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem zweiten Innenraumfilter (8), der zumindest teilweise in dem Führungselement (21) aufgenommen ist.
Innenraumfilteranordnung (27) mit einem Filtergehäuse (26) und einem Innenraumfilterset (6) nach Anspruch 7, wobei der erste Innenraumfilter (7) und der zweite Innenraumfilter (8) in dem Filtergehäuse (26) aufgenommen sind, wobei das Filtergehäuse (26) eine Öffnung (28) zum Einführen der Innenraumfilter (7, 8) in das Filtergehäuse (26) aufweist und wobei die Innenraumfilter (7, 8) nur nacheinander durch die Öffnung (28) in das Filtergehäuse (26) einführbar sind.
Innenraumfilteranordnung nach Anspruch 8, wobei das Führungselement (21) dazu eingerichtet ist, formschlüssig in einen in oder an dem Filtergehäuse (26) vorgesehenen Aufnahmeabschnitt einzugreifen.
Verfahren zum Zusammenbau einer Innenraumfilteranordnung (27), insbesondere nach Anspruch 8 oder 9, mit folgenden Schritten: Bereitstellen (S1) eines ersten Innenraumfilters (7), eines zweiten Innenraumfilters (8) und eines Filtergehäuses (26); Einführen (S2) des zweiten Innenraumfilters (8) in einer Einführrichtung (ER) durch eine Öffnung (28) des Filtergehäuses (26) hindurch in das Filtergehäuse (26); Verlagern (S3) des zweiten Innenraumfilters (8) innerhalb des Filtergehäuses (26) in einer sich von der Einführrichtung (ER) unterscheidenden Verlagerungsrichtung (VR); und Einführen (S4) des ersten Innenraumfilters (7) in der Einführrichtung (ER) durch die Öffnung (28) hindurch in das Filtergehäuse (26), wobei ein Führungselement (21) des ersten Innenraumfilters (7) den zweiten Innenraumfilter (8) so umgreift, dass der erste Innenraumfilter (7) bei dem Einführen desselben in das Filtergehäuse (26) an dem zweiten Innenraumfilter (8) linear geführt wird.