DE102022118231A1

DE102022118231A1 - Umgebungsluftfiltervorrichtung, Verwendung eines Filterelements und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022118231A1
Application number: DE102022118231.2A
Authority: DE
Inventors: Bernd Junginger; Eric Thebault; Macario Francisco Dos Santos Ascensao
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umgebungsluftfiltervorrichtung (100) zur Anordnung in einem Frontbereich (202) eines Kraftfahrzeugs (200). Die Umgebungsluftfiltervorrichtung (100) weist zumindest einen Einbaurahmen (30) mit einem Lufteinlass (32) und einem Luftauslass (34) auf, der einen Filterelementaufnahmeraum (36) zumindest teilumfänglich umschließt. In dem Einbaurahmen (30) ist ein Filterelement (10) angeordnet, das den Lufteinlass (32) von dem Luftauslass (34) trennt, wobei der Einbaurahmen (30) an gegenüberliegenden und jeweils zu dem Filterelementaufnahmeraum (36) weisenden Seiten Führungsmittel (40) aufweist, die zur Montage und/oder Demontage des Filterelements (10) entlang einer Einführrichtung oder Entnahmerichtung (50) ausgebildet sind. Das Filterelement (10) weist einen Filtermediumkörper (12) auf, der von einem zumindest teilumfänglichen Elementrahmen (18) umschlossen ist.Erfindungsgemäß umfassen die Führungsmittel (40) des Einbaurahmens (30) Führungsnuten (42), und das Filterelement (10) weist Gegenführungsmittel (20) auf. die in die Führungsnuten (42) eingreifen.Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines Filterelements (10) sowie ein Kraftfahrzeug (200) mit einer Umgebungsluftfiltervorrichtung (100).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Umgebungsluftfiltervorrichtung zur Anordnung in einem Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere benachbart zu zumindest einem Wärmetauscher des Kraftfahrzeugs, sowie eine Verwendung eines Filterelements in einer Umgebungsluftfiltervorrichtung und ein Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, mit einer Umgebungsluftfiltervorrichtung.
Stand der Technik
Luftfilter, welche im Frontbereich von Kraftfahrzeugen integriert sind, werden üblicherweise in einem separaten Filterrahmen als Teil der Luftführung vor dem Kühler angeordnet.
Die WO 2019/110223 beschreibt ein Kraftfahrzeug, welches in einem Frontbereich eine Lufteintrittsöffnung aufweist, hinter der eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung angeordnet ist. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ist zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub (PM 2,5), und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung verfügt über ein Filterelement, das ein zu einem Filterbalg gefaltetes Filtermedium aufweist. Das Filterelement weist mehrere Faltenstabilisierungsmittel auf, die den Filterbalg stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte und kostengünstige Umgebungsluftfiltervorrichtung zur Anordnung in einem Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere benachbart zu zumindest einem Wärmetauscher des Kraftfahrzeugs, zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Verwendung eines Filterelements in einer kompakten und kostengünstigen Umgebungsluftfiltervorrichtung anzugeben.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, mit einer kompakten und kostengünstigen Umgebungsluftfiltervorrichtung zu schaffen.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einer Umgebungsluftfiltervorrichtung zur Anordnung in einem Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere benachbart zu zumindest einem Wärmetauscher des Kraftfahrzeugs, wobei die Umgebungsluftfiltervorrichtung zumindest einen Einbaurahmen mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass aufweist, der einen Filterelementaufnahmeraum zumindest teilumfänglich umschließt, wobei in dem Einbaurahmen ein Filterelement angeordnet ist, das den Lufteinlass von dem Luftauslass trennt, wobei der Einbaurahmen an gegenüberliegenden und jeweils zu dem Filterelementaufnahmeraum weisenden Seiten Führungsmittel aufweist, die zur Montage und/oder Demontage des Filterelements entlang einer Einführrichtung oder Entnahmerichtung ausgebildet sind, und wobei das Filterelement einen Filtermediumkörper aufweist, der von einem zumindest teilumfänglichen Elementrahmen umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel des Einbaurahmens eine oder mehrere Führungsnuten umfassen, und dass das Filterelement Gegenführungsmittel aufweist, die in die Führungsnuten eingreifen, wobei die Gegenführungsmittel von dem Elementrahmen abstehen und von dem Filtermediumkörper weg weisen und mit einer vorbestimmten Erstreckung in der Einführrichtung oder Entnahmerichtung ausgebildet sind, wobei an einander abgewandten, bei bestimmungsgemäßem Einbau des Filterelements parallel zu der Einführrichtung oder Entnahmerichtung angeordneten Seiten des Elementrahmens jeweils wenigstens ein Gegenführungsmittel vorliegt.
Die weitere Aufgabe wird gelöst von einer Verwendung eines Filterelements in einer Umgebungsluftfiltervorrichtung, wobei das Filterelement, das den Lufteinlass von dem Luftauslass trennt, in dem Einbaurahmen angeordnet wird, indem das Filterelement mit den Gegenführungsmitteln in die Führungsnuten eingeführt wird.
Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, das in einem Frontbereich zumindest eine Lufteintrittsöffnung aufweist, hinter der eine Umgebungsluftfiltervorrichtung angeordnet ist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird nach einem Aspekt der Erfindung eine Umgebungsluftfiltervorrichtung zur Anordnung in einem Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere benachbart zu zumindest einem Wärmetauscher des Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, wobei die Umgebungsluftfiltervorrichtung zumindest einen Einbaurahmen mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass aufweist, der einen Filterelementaufnahmeraum zumindest teilumfänglich umschließt. In dem Einbaurahmen ist ein Filterelement angeordnet, das den Lufteinlass von dem Luftauslass trennt. Der Einbaurahmen weist an gegenüberliegenden und jeweils zu dem Filterelementaufnahmeraum weisenden Seiten Führungsmittel auf, die zur Montage und/oder Demontage des Filterelements entlang einer Einführrichtung oder Entnahmerichtung ausgebildet sind. Das Filterelement weist einen Filtermediumkörper auf, der von einem zumindest teilumfänglichen Elementrahmen umschlossen ist.
Erfindungsgemäß umfassen die Führungsmittel des Einbaurahmens eine oder mehrere Führungsnuten, und das Filterelement weist Gegenführungsmittel auf, die in die Führungsnuten eingreifen. Dabei stehen die Gegenführungsmittel von dem Elementrahmen ab und weisen von dem Filtermediumkörper weg und sind mit einer vorbestimmten Erstreckung in der Einführrichtung oder Entnahmerichtung ausgebildet, wobei an einander abgewandten, bei bestimmungsgemäßem Einbau des Filterelements parallel zu der Einführrichtung oder Entnahmerichtung angeordneten Seiten des Elementrahmens jeweils wenigstens ein Gegenführungsmittel vorliegt.
In Ausführungen handelt es sich bei den Gegenführungsmitteln jeweils um von dem Filtermediumkörper weg weisende Streifen. Die Streifen können entlang ihrer Längserstreckung zusammenhängend oder durch Ausnehmungen oder Einschnitte unterbrochen sein, sodass sich ein Streifen aus mehreren benachbart angeordneten Streifenabschnitten zusammensetzen kann.
Die von dem Filtermediumkörper weg weisenden Streifen als Gegenführungsmittel des Filterelements können als überstehende Seitenbänder, welche zur Stirnkantenabdichtung des Filtermediumkörpers dienen, realisiert sein. Diese abstehenden Seitenbänder können unterschiedliche Querschnitte aufweisen, wie beispielsweise eine L-Form, eine T-Form, eine U-Form, eine gedrehte U-Form und dergleichen. Diese überstehenden Seitenbänder können in Führungsnuten des Einbaurahmens der Umgebungsluftfiltervorrichtung eingreifen, sodass das Filterelement in dem Einbaurahmen fixiert ist. Durch den Aufbau der Filterelemente mittels überstehenden Seitenbändern kann auf die Verwendung von Kunststoffbauteilen in diesem Bereich in Form von Filterrahmen verzichtet werden.
Vorteilhaft kann das Kraftfahrzeug so in eine niedrige Versicherungsschadensklasse eingestuft und/oder auf eine größere Crash- bzw. Knautschzone des Frontbereichs, um Schäden am Kühler und weiteren kritischen Komponenten im Bereich der Frontschürze des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, verzichtet werden.
Zum sicheren Verbau des Filterelements werden in die Umschalung des Kühlers entsprechende Führungsnuten integriert, in welche das überstehende Seitenband eingeführt wird. Um die Montageposition des Filterelements zu garantieren, kann das Filterelement über Löcher oder Aussparungen im überstehenden Seitenband mittels Schlüssel-Schloss-Prinzip fixiert werden. Da das Filterelement mit sehr geringem Abstand vor dem Kühler angeordnet ist, tritt bei hohen Belastungen lediglich ein Anliegen oder ein Kontakt des weichen Filtermediums am Kühler auf, weshalb auf den Kunststoffrahmen für das Filterelement verzichtet werden kann.
Insbesondere können die Führungsmittel des Einbaurahmens als lineare Führungsmittel ausgebildet sein, sodass das Filterelement auf einfache Weise in den Einbaurahmen eingeschoben werden und fixiert werden kann.
Die Umgebungsluftfiltervorrichtung kann bevorzugt vor einem Wärmetauscher des Kühlers angeordnet sein. Weist das Filterelement ein gefaltetes Filtermedium auf, können die Gegenführungsmittel bevorzugt parallel zur Faltenrichtung angeordnet sein, um die Durchströmung des kompletten Filterelements sicherzustellen. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf gefaltete Filtermediumkörper beschränkt, sondern erfasst ausdrücklich auch nicht gefaltete Filtermediumkörper, etwa in Form von Schaummatten, gestapelten Anordnungen von Filtermedien und sonstigen Flachmaterialausführungen.
Der Elementrahmen kann bevorzugt aus einem, insbesondere synthetischen Vlies als Seitenband gebildet sein. Das Seitenband kann nötigenfalls mit einem Kleber versteift sein. Auch eine Kunststoffumspritzung des Filtermediumkörpers als Elementrahmen ist möglich.
Als Filtermedium kann bevorzugt ein synthetisches Material eingesetzt werden. Faltenhöhen und Faltenabstände können je nach zur Verfügung stehenden Bauraum beispielsweise auf eine Filtrationsleistung und/oder eine Lebensdauer optimiert sein.
Der Einbaurahmen kann vorteilhaft in eine Luftführung des Kraftfahrzeugs integriert sein. Als Material kann beispielsweise Styropor eingesetzt werden oder ein Kunststoff mit einer Weichkomponente. Führungsnuten im Einbaurahmen können vorteilhaft so angeordnet sein, dass ein Einbau des Filterelements bevorzugt in einer Fahrzeughochrichtung von oben erfolgt, jedoch ist auch ein Einbau des Filterelements von unten möglich. Der Einbau kann auch unter einem gewissen Winkel zur Fahrzeughochrichtung erfolgen.
Durch den Entfall des sonst üblichen Filterrahmens aus Kunststoff inklusive der bislang verwendeten Kunststoffbauteile zur Fixierung des Filterelements vor dem Kühler ist eine kostengünstige Integration des Filterelements in eine Luftführung im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs möglich.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung können die Gegenführungsmittel sich in ihrer Längserstreckung entlang einer Längserstreckung des Filtermediumkörpers erstrecken. Insbesondere können die Gegenführungsmittel sich in ihrer Längserstreckung entlang einer Längserstreckung von Falten des Filtermediums erstrecken. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Durchströmung des kompletten Filterelements mit der Umgebungsluft sichergestellt werden, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn sich der Lufteinlass und/oder Luftauslass nur über einen Teil der Höhe des Filterelements erstreckt, da so die komplette Höhe des Filterelements ausgenutzt werden kann. In anderen Ausführungen können die Falten des Filtermediums aber auch unter einem Winkel, insbesondere einem rechten Winkel, zur Längserstreckung der Gegenführungsmittel verlaufen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung kann der Elementrahmen aus einem Vlies ausgebildet sein, wobei die Gegenführungsmittel insbesondere mit dem Elementrahmen einteilig ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Gegenführungsmittel mit dem Elementrahmen verbunden, insbesondere verklebt, sein. Zweckmäßigerweise kann ein Seitenband zur Stirnkantenabdichtung von Falten des Filtermediumkörpers als Elementrahmen ausgebildet sein. Die Streifen des Gegenführungsmittels können so auf fertigungsgerechte Weise aus dem überstehenden Seitenband gebildet sein. Alternativ könnten die Streifen jedoch auch zusätzlich auf den Elementrahmen aufgeklebt oder mit dem Elementrahmen verschweißt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung kann der Filtermediumkörper mit Kunststoff umspritzt sein, welcher den Elementrahmen bildet, wobei die Gegenführungsmittel insbesondere mit dem Elementrahmen einteilig ausgebildet sein können. Alternativ oder zusätzlich können die Gegenführungsmittel mit dem Elementrahmen verbunden, insbesondere verklebt, sein. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel können die Gegenführungsmittel aus Kunststoff gebildet sein, wodurch die Gegenführungsmittel eine vorteilhafte Steifigkeit aufweisen können. So kann das Filterelement sicher in dem Einbaurahmen fixiert werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung können die Gegenführungsmittel wenigstens Bereiche aufweisen, welche parallel zu einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers verlaufen. Mit anderen Worten kragen die Gegenführungsmittel in der Ebene des Filtermediumkörpers seitlich aus und erstrecken sich insbesondere quer zu einer Durchströmungsrichtung bei bestimmungsgemäßer Verwendung. Auf diese Weise kann das Filterelement vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung können jeweils zwei von dem Elementrahmen abstehende, insbesondere parallele, Streifen an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens angeordnet sein, wobei die Streifen, insbesondere in einer Durchströmungsrichtung des Filterelements, beabstandet angeordnet sein können. Dabei können jeweils zwei dazu korrespondierende Führungsnuten an einander gegenüber liegenden Seiten des Einbaurahmens angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Filterelement vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden. Auch kann eine einfache Montage des Filterelements in dem Einbaurahmen sichergestellt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung kann der jeweils wenigstens eine Streifen an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens wenigstens zwei Schenkel aufweisen, die einen, insbesondere rechten, Winkel einschließen. Dadurch kann eine vorteilhafte Fixierung des Filterelements in dem Einbaurahmen nicht nur in Durchströmungsrichtung, sondern auch in lateraler Richtung dazu sichergestellt werden. Das Filterelement kann außerdem vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung können die wenigstens zwei Schenkel, insbesondere wenigstens drei Schenkel des jeweils wenigstens einen Streifens an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens entlang einer Erstreckung des Gegenführungsmittels mit dem Elementrahmen einen insbesondere geschlossenen Querschnitt bilden. Insbesondere können die wenigstens zwei Schenkel, insbesondere wenigstens drei Schenkel, einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt bilden. Dadurch kann eine vorteilhafte Fixierung des Filterelements in dem Einbaurahmen nicht nur in Durchströmungsrichtung, sondern auch in lateraler Richtung dazu sichergestellt werden. Das Filterelement kann außerdem vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung kann an sich gegenüber liegenden Seiten des Elementrahmens jeweils wenigstens ein von dem Elementrahmen abstehender, zu dem Filtermediumkörper weisender Versteifungsstreifen angeordnet sein, welcher wenigstens bereichsweise sich entlang einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers erstreckt. Insbesondere kann dabei der jeweils wenigstens eine Versteifungsstreifen wenigstens bereichsweise mit dem Filtermediumkörper, insbesondere mit Faltenspitzen von Falten des Filtermediumkörpers, verbunden, insbesondere verklebt sein. Der Versteifungsstreifen dient der Versteifung des Filterelements, insbesondere des Filtermediumkörpers und ist in der Regel mit Faltenspitzen des Filtermediumkörpers verklebt. Vorteilhaft kann der Versteifungsstreifen einteilig mit dem Seitenband als Elementrahmen ausgebildet sein, indem ein Teil des Seitenbands auf die Durchströmungsfläche des Filtermediumkörpers, insbesondere auf die Faltenspitzen umgelegt wird und mit den Faltenspitzen verklebt wird.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung kann der Überstand zumindest eines der Gegenführungsmittel in Einführrichtung gesehen abnehmen, wobei das zumindest eine Gegenführungsmittel insbesondere einen linearen, progressiven, degressiven oder stufenförmigen Verlauf ausbildet. Zusätzlich kann zumindest eine mit dem zumindest einen Gegenführungsmittel korrespondierende Führungsnut zumindest eines Führungsmittels des Einbaurahmens eine in Einführrichtung gesehen abnehmende Nuttiefe aufweisen. Wenn ein elementseitiges Gegenführungsmittel mit in Einführrichtung abnehmendem Überstand nur einseitig vorgesehen wird und/oder die Formen der beiderseitigen elementseitigen Gegenführungsmittel an den einander abgewandten Seiten des Filterelements unsymmetrisch sind, kann hierüber vorteilhaft ein Falscheinbau des Filterelements vermieden werden. Insbesondere kann hierüber sichergestellt werden, dass eine bestimmungsgemäße Rohseite des Filterelements im Verbauzustand dem Lufteinlass zugewandt ist und eine bestimmungsgemäße Reinseite des Filterelements im Verbauzustand dem Luftauslass zugewandt ist.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung kann in einer Benutzungsanordnung sowohl der Lufteinlass als auch der Luftauslass fluidisch mit der Umgebung verbunden sein. Insbesondere kann der Lufteinlass dazu ausgebildet sein, in der Benutzungsanordnung von ungefilterter Umgebungsluft durchströmt zu werden und der Luftauslass kann dazu ausgebildet sein, in der Benutzungsanordnung von gefilterter Umgebungsluft durchströmt zu werden. Auf diese Weise ist eine vorteilhafte Durchströmung der Umgebungsluftfiltervorrichtung und damit des darin eingebauten Filterelements gegeben. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Gegenstand der Erfindung um eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung, bei der die gefilterte Umgebungsluft nicht in erster Linie fahrzeugfesten Zielsystemen zugeleitet wird, sondern zurück in die Umgebung entlassen wird, um die Umgebungsluft aufzureinigen und die Umwelt, in der sich ein mit der Umgebungsluftfiltervorrichtung ausgestattetes Fahrzeug befindet, ein Stück sauberer zu machen.
Vorteilhaft kann das Filtermedium synthetisch ausgebildet und in dem Filtermediumkörper gefaltet angeordnet sein, wobei die Falten quer zu einer Durchströmungsrichtung ausgerichtet sein können. Das Filtermedium kann quer zu der Durchströmungsrichtung wenigstens bereichsweise, insbesondere an Stirnkanten von Falten des Filtermediums, mittels synthetischem Vlies oder mittels Kunststoffumspritzung abgedichtet sein. Ein solches Seitenband aus synthetischem Vlies oder auch eine Kunststoffumspritzung können günstigerweise den Elementrahmen des Filterelements bilden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Umgebungsluftfiltervorrichtung kann der Filterelementaufnahmeraum in der Einführrichtung oder Entnahmerichtung mit einer Abdeckung verschließbar sein. So kann das Filterelement durch eine Montageöffnung in den Einbaurahmen eingesetzt werden und danach die Montageöffnung günstigerweise mit der Abdeckung fluiddicht verschlossen werden, sodass eine gerichtete Fluidströmung sich durch das Filterelement ausbilden kann und das Filterelement und damit die Fluidströmung vor externer Verschmutzung gesichert ist.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Verwendung eines Filterelements in einer Umgebungsluftfiltervorrichtung vorgeschlagen, wobei das Filterelement, das den Lufteinlass von dem Luftauslass trennt, in dem Einbaurahmen angeordnet wird, indem das Filterelement mit den Gegenführungsmitteln in die Führungsnuten eingeführt wird.
Die von dem Filtermediumkörper weg weisenden Streifen als Gegenführungsmittel des Filterelements können als überstehende Seitenbänder, welche zur Stirnkantenabdichtung des Filtermediumkörpers dienen, realisiert sein. Diese abstehenden Seitenbänder können unterschiedliche Querschnitte aufweisen, wie beispielsweise eine L-Form, eine U-Form, eine gedrehte U-Form und dergleichen. Diese überstehenden Seitenbänder können in Führungsnuten des Einbaurahmens der Umgebungsluftfiltervorrichtung eingreifen, sodass das Filterelement in dem Einbaurahmen fixiert ist. Durch den Aufbau der Filterelemente mittels überstehenden Seitenbändern kann auf die Verwendung von Kunststoffbauteilen in diesem Bereich in Form von Filterrahmen verzichtet werden.
Vorteilhaft kann das Kraftfahrzeug so in eine niedrige Versicherungsschadensklasse eingestuft und/oder auf eine größere Crash- bzw. Knautschzone des Frontbereichs, um Schäden am Kühler und weiteren kritischen Komponenten im Bereich der Frontschürze des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, verzichtet werden.
Zum sicheren Verbau des Filterelements werden in die Umschalung des Kühlers entsprechende Führungsnuten integriert, in welche das überstehende Seitenband eingeführt wird. Um die Montageposition des Filterelements zu garantieren, kann das Filterelement über Löcher oder Aussparungen im überstehenden Seitenband mittels Schlüssel-Schloss-Prinzip fixiert werden. Da das Filterelement mit sehr geringem Abstand vor dem Kühler angeordnet ist, tritt bei hohen Belastungen lediglich ein Anliegen oder ein Kontakt des weichen Filtermediums am Kühler auf, weshalb auf den Kunststoffrahmen für das Filterelement verzichtet werden kann.
Insbesondere können die Führungsmittel des Einbaurahmens als lineare Führungsmittel ausgebildet sein, sodass das Filterelement auf einfache Weise in den Einbaurahmen eingeschoben werden und fixiert werden kann.
Weist das Filterelement ein gefaltetes Filtermedium auf, können die Gegenführungsmittel bevorzugt parallel zur Faltenrichtung angeordnet sein, um die Durchströmung des kompletten Filterelements sicherzustellen.
Der Elementrahmen kann bevorzugt aus einem, insbesondere synthetischen Vlies als Seitenband gebildet sein. Das Seitenband kann nötigenfalls mit einem Kleber versteift sein. Auch eine Kunststoffumspritzung des Filtermediumkörpers als Elementrahmen ist möglich.
Als Filtermedium kann bevorzugt ein synthetisches Material eingesetzt werden. Faltenhöhen und Faltenabstände können je nach zur Verfügung stehenden Bauraum beispielsweise auf eine Filtrationsleistung und/oder eine Lebensdauer optimiert sein.
Durch den Entfall des sonst üblichen Filterrahmens aus Kunststoff inklusive der bislang verwendeten Kunststoffbauteile zur Fixierung des Filterelements vor dem Kühler ist eine kostengünstige Integration des Filterelements in eine Luftführung im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs möglich.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der Elementrahmen aus einem Vlies ausgebildet sein, wobei die Gegenführungsmittel insbesondere mit dem Elementrahmen einteilig ausgebildet sind oder wobei die Gegenführungsmittel mit dem Elementrahmen verbunden, insbesondere verklebt, sind. Zweckmäßigerweise kann ein Seitenband zur Stirnkantenabdichtung von Falten des Filtermediumkörpers als Elementrahmen ausgebildet sein. Die Streifen des Gegenführungsmittels können so auf fertigungsgerechte Weise aus dem überstehenden Seitenband gebildet sein. Alternativ könnten die Streifen jedoch auch zusätzlich auf den Elementrahmen aufgeklebt oder mit dem Elementrahmen verschweißt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der Filtermediumkörper mit Kunststoff umspritzt sein, welcher den Elementrahmen bildet, wobei die Gegenführungsmittel insbesondere mit dem Elementrahmen einteilig ausgebildet sein können. Alternativ oder zusätzlich können die Gegenführungsmittel mit dem Elementrahmen verbunden, insbesondere verklebt, sein. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel können die Gegenführungsmittel aus Kunststoff gebildet sein, wodurch die Gegenführungsmittel eine vorteilhafte Steifigkeit aufweisen können. So kann das Filterelement sicher in dem Einbaurahmen fixiert werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können die Gegenführungsmittel wenigstens Bereiche aufweisen, welche parallel zu einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers verlaufen. Auf diese Weise kann das Filterelement vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können jeweils zwei von dem Elementrahmen abstehende, insbesondere parallele, Streifen an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens angeordnet sein, wobei die Streifen, insbesondere in einer Durchströmungsrichtung des Filterelements, beabstandet angeordnet sein können. Dabei können jeweils zwei dazu korrespondierende Führungsnuten an einander gegenüber liegenden Seiten des Einbaurahmens angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Filterelement vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden. Auch kann eine einfache Montage des Filterelements in dem Einbaurahmen sichergestellt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann wenigstens einer der jeweils zwei Streifen an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens wenigstens zwei Schenkel aufweisen, die einen, insbesondere rechten, Winkel einschließen. Dadurch kann eine vorteilhafte Fixierung des Filterelements in dem Einbaurahmen nicht nur in Durchströmungsrichtung, sondern auch in lateraler Richtung dazu sichergestellt werden. Das Filterelement kann außerdem vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können die wenigstens zwei Schenkel, insbesondere wenigstens drei Schenkel des jeweils wenigstens einen Streifens an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens entlang einer Erstreckung des Gegenführungsmittels mit dem Elementrahmen einen insbesondere geschlossenen Querschnitt bilden. Insbesondere können die wenigstens zwei Schenkel, insbesondere wenigstens drei Schenkel einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt bilden. Dadurch kann eine vorteilhafte Fixierung des Filterelements in dem Einbaurahmen nicht nur in Durchströmungsrichtung, sondern auch in lateraler Richtung dazu sichergestellt werden. Das Filterelement kann außerdem vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann an sich gegenüber liegenden Seiten des Elementrahmens jeweils wenigstens ein von dem Elementrahmen abstehender, zu dem Filtermediumkörper weisender Versteifungsstreifen angeordnet sein, welcher wenigstens bereichsweise sich entlang einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers erstreckt. Insbesondere kann dabei der jeweils wenigstens eine Versteifungsstreifen wenigstens bereichsweise mit dem Filtermediumkörper, insbesondere mit Faltenspitzen von Falten des Filtermediumkörpers, verbunden, insbesondere verklebt sein. Der Versteifungsstreifen dient der Versteifung des Filterelements, insbesondere des Filtermediumkörpers und ist in der Regel mit Faltenspitzen des Filtermediumkörpers verklebt. Vorteilhaft kann der Versteifungsstreifen einteilig mit dem Seitenband als Elementrahmen ausgebildet sein, indem ein Teil des Seitenbands auf die Durchströmungsfläche des Filtermediumkörpers, insbesondere auf die Faltenspitzen umgelegt wird und mit den Faltenspitzen verklebt wird.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, vorgeschlagen, das in einem Frontbereich zumindest eine Lufteintrittsöffnung aufweist, hinter der eine Umgebungsluftfiltervorrichtung angeordnet ist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug kann über einen Elektro- und/oder Verbrennungsmotorantrieb verfügen, wobei Elektroantrieb selbstverständlich auch einen Brennstoffzellenantrieb mit einschließt. Der Begriff „hinter der zumindest einen Lufteintrittsöffnung“ ist im Bezug zu der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung hierin nicht strikt auf ein „räumliches dahinter“ beschränkt zu verstehen, sondern es kann sich auch allgemein um eine strömungsmäßige Nachschaltung handeln.
Ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Umgebungsluftfiltervorrichtung kann bilanziell als Nullemissionsfahrzeug gelten. Alternativ sind Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs möglich, in den wahlweise lediglich die Feinstaubemissionen von Bremsen und/oder Verbrennungsmotoren durch die Umgebungsluftfiltervorrichtung kompensiert sind.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann die Einführrichtung oder Entnahmerichtung in einer bestimmungsgemäßen Fahrzeughochrichtung oder unter einem spitzen Winkel zur bestimmungsgemäßen Fahrzeughochrichtung orientiert sein. Die Lufteintrittsöffnung, hinter der die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung vorliegt, kann insbesondere eine Kühllufteintrittsöffnung und beispielsweise von einem Kühlergrill abgedeckt sein. Diese kann sich insbesondere bezüglich der Fahrzeughochachse auf einer Höhe mit den Frontscheinwerfern befinden oder darunter oder darüber liegen. Generell ist es wichtig, dass die Querschnittsfläche der Lufteintrittsöffnung möglichst groß ist, damit eine möglichst große Luftmenge zugeführt werden kann. Der Einbaurahmen kann beispielsweise vorteilhaft in eine Luftführung des Kraftfahrzeugs integriert sein. Als Material kann beispielsweise Styropor eingesetzt werden oder ein Kunststoff mit einer Weichkomponente. Führungsnuten im Einbaurahmen können vorteilhaft so angeordnet sein, dass ein Einbau des Filterelements bevorzugt in einer Fahrzeughochrichtung von oben erfolgt, jedoch ist auch ein Einbau des Filterelements von unten möglich. Der Einbau kann auch unter einem gewissen Winkel zur Fahrzeughochrichtung erfolgen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann der Einbaurahmen der Umgebungsluftfiltervorrichtung als Teil einer im Frontbereich des Kraftfahrzeugs vorhandenen Verkleidung, Verschalung, Luftführungsstruktur und/oder Energieabsorbierungsstruktur ausgebildet sein. Der Einbaurahmen kann beispielsweise vorteilhaft in eine der Komponenten im Frontbereich des Kraftfahrzeugs integriert sein. Als Material kann beispielsweise Styropor eingesetzt werden oder ein Kunststoff mit einer Weichkomponente.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:

1 eine schematische Ansicht eines Frontbereichs eines Kraftfahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Umgebungsluftfiltervorrichtung;
2 eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z;
3 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 2 mit einem Schnitt durch Führungsmittel und Gegenführungsmittel des Filterelements;
4 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 2 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung;
5 eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung nach 2 mit teilweise herausgezogenem Filterelement;
6 eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z;
7 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 6 mit einem Schnitt durch Führungsmittel und Gegenführungsmittel des Filterelements;
8 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 6 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung;
9 eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung nach 6 mit teilweise herausgezogenem Filterelement;
10 eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z;
11 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 10 mit einem Schnitt durch Führungsmittel und Gegenführungsmittel des Filterelements;
12 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 10 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung;
13 eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung nach 10 mit teilweise herausgezogenem Filterelement;
14 eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z;
15 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 14 mit einem Schnitt durch Führungsmittel und Gegenführungsmittel des Filterelements;
16 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 14 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung; und
17 eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung nach 14 mit teilweise herausgezogenem Filterelement; und
18 eine isometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umgebungsluftfiltervorrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Frontbereichs 202 eines Kraftfahrzeugs 200 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100.
Das Kraftfahrzeug 200 kann insbesondere ein Straßenfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen darstellen. Die folgenden Ausführungen gelten jedoch auch für einen Bus, einen Lastkraftwagen oder ein Schienenfahrzeug, insbesondere einen Triebzug, oder eine Lokomotive.
Das Kraftfahrzeug 200 weist in einem Frontbereich 202 eine Lufteintrittsöffnung 204 auf, hinter der eine Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 angeordnet ist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist.
Die Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 ist vor einem Wärmetauscher 210 des Kraftfahrzeugs 200 angeordnet, welcher von einem Gebläse 212, beispielsweise einem Lüfter, gefolgt ist.
2 zeigt eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z. In 3 ist die Darstellung des Ausschnitts Z nach 2 mit einem Schnitt durch Führungsmittel 40 und Gegenführungsmittel 20 des Filterelements 10 gezeigt, während in 4 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 2 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung 24 erkennbar ist. 5 zeigt eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach 2 mit teilweise herausgezogenem Filterelement 10.
Die Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 ist wie in 1 erkennbar, in dem Frontbereich 202 des Kraftfahrzeugs 200, insbesondere benachbart zu dem Wärmetauscher 210 des Kraftfahrzeugs 200 angeordnet.
Die Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 weist einen Einbaurahmen 30 mit einem Lufteinlass 32 und einem Luftauslass 34 auf, der einen Filterelementaufnahmeraum 36 zumindest teilumfänglich umschließt. Der Einbaurahmen 30 der Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 kann beispielsweise als Teil einer im Frontbereich 202 des Kraftfahrzeugs 200 vorhandenen Verkleidung, Verschalung und/oder Energieabsorbierungsstruktur ausgebildet sein. Der Wärmetauscher 210 kann direkt an den Einbaurahmen 30 anschließend oder beispielsweise auch, wie bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen, in den Einbaurahmen 30 integriert angeordnet sein. Der Luftauslass 34 ist in diesem Fall in Durchströmungsrichtung 60 hinter dem Wärmetauscher 210 angeordnet.
In einer Benutzungsanordnung können sowohl der Lufteinlass 32 als auch der Luftauslass 34 fluidisch mit der Umgebung verbunden sein. Insbesondere kann der Lufteinlass 32 dazu ausgebildet sein, in der Benutzungsanordnung von ungefilterter Umgebungsluft durchströmt zu werden und der Luftauslass 34 kann dazu ausgebildet sein, in der Benutzungsanordnung von gefilterter Umgebungsluft durchströmt zu werden.
In dem Einbaurahmen 30 ist ein Filterelement 10 angeordnet, das den Lufteinlass 32 von dem Luftauslass 34 trennt. Der Einbaurahmen 30 weist an gegenüberliegenden und jeweils zu dem Filterelementaufnahmeraum 36 weisenden Seiten Führungsmittel 40 auf, die zur Montage und/oder Demontage des Filterelements 10 entlang einer Einführrichtung oder Entnahmerichtung 50 ausgebildet sind. Die Führungsmittel 40 des Einbaurahmens 30, welche für eine lineare Führung ausgebildet sind, umfassen mehrere Führungsnuten 42.
Wie insbesondere in 3 erkennbar, weist das Filterelement 10 einen Filtermediumkörper 12 auf, der von einem zumindest teilumfänglichen Elementrahmen 18 umschlossen ist.
Das Filterelement 10 weist Gegenführungsmittel 20 auf, die in die Führungsnuten 42 eingreifen. Die Gegenführungsmittel 20 sind dabei als von dem Elementrahmen 18 abstehende, von dem Filtermediumkörper 12 weg weisende Streifen 22 ausgebildet. Bei dem in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen an einander abgewandten, bei bestimmungsgemäßem Einbau des Filterelements 10 parallel zu der Einführrichtung oder Entnahmerichtung 50 angeordneten Seiten des Elementrahmens 18 jeweils zwei Streifen 22 vor.
Die Einführrichtung oder Entnahmerichtung 50 kann beispielsweise in einer bestimmungsgemäßen Fahrzeughochrichtung 206 (siehe 1) oder unter einem spitzen Winkel zur bestimmungsgemäßen Fahrzeughochrichtung 206 orientiert sein.
Das Filterelement 10 kann vorteilhaft in der Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 in dem Einbaurahmen 30 angeordnet werden, indem das Filterelement 10 mit den Gegenführungsmitteln 20 in die Führungsnuten 42 eingeführt wird.
Das Filtermedium 14 des Filtermediumkörpers 12 kann bevorzugt synthetisch ausgebildet sein, um eine geringe Empfindlichkeit gegenüber einer Einwirkung von Feuchtigkeit der Umgebungsluft aufzuweisen. Dabei kann das Filtermedium 14 quer zu einer Durchströmungsrichtung 60 wenigstens bereichsweise, insbesondere an Stirnkanten von Falten 16 des Filtermediums 14, mittels synthetischem Vlies, beispielsweise einem Seitenband, oder mittels Kunststoffumspritzung abgedichtet sein.
Der Elementrahmen 18 kann als Seitenband, welches zur Stirnkantenabdichtung der Falten 16 des Filtermediums 14 dient, aus einem Vlies ausgebildet sein. Die Gegenführungsmittel 20 können mit dem Elementrahmen 18 einteilig, als Teil des Seitenbandes, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können Streifen 22 des Gegenführungsmittels 20 mit dem Elementrahmen 18 verbunden, insbesondere verklebt, sein.
In einer alternativen, nicht dargestellten, Ausführungsform kann der Filtermediumkörper 12 mit Kunststoff umspritzt sein, welcher den Elementrahmen 18 bildet. Dabei können die Gegenführungsmittel 20 mit dem Elementrahmen 18 einteilig ausgebildet sein. Auch dabei können die Gegenführungsmittel 20 mit dem Elementrahmen 18 verbunden, insbesondere verklebt, sein.
Wie in 3 erkennbar, erstrecken sich die Gegenführungsmittel 20 in ihrer Längserstreckung entlang einer Längserstreckung des Filtermediumkörpers 12, insbesondere entlang einer Längserstreckung 52 von Falten 16 des Filtermediums 14.
Die Gegenführungsmittel 20 weisen wenigstens Bereiche auf, welche parallel zu einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers 12 verlaufen. Auf diese Weise kann das Filterelement 10 vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden.
Bei dem in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei von dem Elementrahmen 18 abstehende, parallele, Streifen 22 an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens 18 angeordnet. Dabei sind die Streifen 22 in der Durchströmungsrichtung 60 des Filterelements 10 beabstandet angeordnet. Dazu sind jeweils zwei dazu korrespondierende Führungsnuten 42 an einander gegenüber liegenden Seiten des Einbaurahmens 30 angeordnet, in welche die Streifen 22 beim Einführen des Filterelements 10 in den Einbaurahmen 30 eingreifen.
Der Filterelementaufnahmeraum 36 kann in der Einführrichtung oder Entnahmerichtung 50 mit einer Abdeckung 24 verschlossen werden. So kann das Filterelement 10 durch eine Montageöffnung 54 in den Einbaurahmen 30 eingesetzt werden und danach die Montageöffnung 54 günstigerweise mit der Abdeckung 24 fluiddicht verschlossen werden, sodass eine gerichtete Fluidströmung sich durch das Filterelement 10 ausbilden kann und das Filterelement 10 und damit die Fluidströmung vor externer Verschmutzung gesichert ist.
6 zeigt eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z. In 7 ist die Darstellung des Ausschnitts Z nach 6 mit einem Schnitt durch Führungsmittel 40 und Gegenführungsmittel 20 des Filterelements 10 gezeigt, während in 8 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 6 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung 24 erkennbar ist. 9 zeigt eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach 6 mit teilweise herausgezogenem Filterelement 10.
Das in den 6 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 weist grundsätzlich dieselben Merkmale auf wie das in den 2 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiel. Es unterscheidet sich im Wesentlichen in der Ausführung der Führungsmittel 40 und Gegenführungsmittel 20.
Das Gegenführungsmittel 20 weist an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens 18 jeweils wenigstens nur einen Streifen 22 auf. Der Streifen 22 verläuft jeweils parallel zu der flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers 12. Auf diese Weise kann das Filterelement 10 vorteilhaft gegen den Strömungsdruck bei der Durchströmung mit Umgebungsluft abgestützt werden. Der Elementrahmen 30 weist dazu eine korrespondierende Führungsnut 42 auf, in welche der Streifen 22 eingreift.
Zusätzlich ist an sich gegenüber liegenden Seiten des Elementrahmens 18 jeweils wenigstens ein von dem Elementrahmen 18 abstehender, zu dem Filtermediumkörper 12 weisender Versteifungsstreifen 38 angeordnet, welcher wenigstens bereichsweise sich entlang einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers 12 erstreckt. Insbesondere kann der Versteifungsstreifen 38 wenigstens bereichsweise mit dem Filtermediumkörper 12, insbesondere mit Faltenspitzen 28 von Falten 16 des Filtermediumkörpers 12, verbunden, insbesondere verklebt sein. Der Versteifungsstreifen 38 dient der Versteifung des Filterelements 10, insbesondere des Filtermediumkörpers 12. Vorteilhaft kann der Versteifungsstreifen 38 einteilig mit dem Seitenband als Elementrahmen 18 ausgebildet sein, indem ein Teil des Seitenbands auf die Durchströmungsfläche des Filtermediumkörpers 12, insbesondere auf die Faltenspitzen 28 umgelegt wird und mit den Faltenspitzen 28 verklebt wird.
10 zeigt eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z. In 11 ist die Darstellung des Ausschnitts Z nach 10 mit einem Schnitt durch Führungsmittel 40 und Gegenführungsmittel 20 des Filterelements 10 gezeigt, während in 12 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 10 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung 24 erkennbar ist. 13 zeigt eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach 10 mit teilweise herausgezogenem Filterelement 10.
Das in den 10 bis 13 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 weist grundsätzlich dieselben Merkmale auf wie das in den 2 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiel. Es unterscheidet sich im Wesentlichen in der Ausführung der Führungsmittel 40 und Gegenführungsmittel 20.
Der jeweils wenigstens eine Streifen 22 der Gegenführungsmittel 20 weist an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens 18 wenigstens zwei Schenkel 44, 45 auf, die einen, in diesem Ausführungsbeispiel rechten, Winkel 48 einschließen. Korrespondierende Führungsnuten 42 sind in dem Einbaurahmen 30 ausgebildet, in welche der Streifen mit seinem beiden Schenkeln 44, 45 eingreift.
Das in den 10 bis 13 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ebenfalls einen Versteifungsstreifen 38 zur Versteifung des Filtermediums 14 auf.
14 zeigt eine teilgeschnittene isometrische Darstellung einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit markierten Bereichen Y und Z. In 15 ist die Darstellung des Ausschnitts Z nach 14 mit einem Schnitt durch Führungsmittel 40 und Gegenführungsmittel 20 des Filterelements 10 gezeigt, während in 16 die Darstellung des Ausschnitts Z nach 14 mit einem Schnitt durch eine Abdeckung 24 erkennbar ist. 17 zeigt eine isometrische Darstellung der Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 nach 14 mit teilweise herausgezogenem Filterelement 10.
Das in den 14 bis 17 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 weist grundsätzlich dieselben Merkmale auf wie das in den 2 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiel. Es unterscheidet sich im Wesentlichen in der Ausführung der Führungsmittel 40 und Gegenführungsmittel 20.
Der jeweils wenigstens eine Streifen 22 der Gegenführungsmittel 20 weist an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens 18 drei Schenkel 44, 45, 46 auf, welche entlang einer Erstreckung des Gegenführungsmittels 20 mit dem Elementrahmen 18 einen geschlossenen Querschnitt bilden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Schenkel 44, 45, 46 einen quadratischen, Querschnitt.
Das in den 14 bis 17 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ebenfalls einen Versteifungsstreifen 38 zur Versteifung des Filtermediums 14 auf.
Vorteilhaft können bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen die Streifen 22 der Gegenführungsmittel 20 sowie die Versteifungsstreifen 38 aus dem Seitenband des Elementrahmens 18 durch Umbiegen oder Falten des Seitenbands entlang der Längserstreckung des Filtermediumkörpers 12 gebildet werden.
Die Streifen 22 der Gegenführungsmittel 20 müssen nicht unbedingt über die ganze Länge des Filtermediumkörpers 12 verlaufen. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Streifen 22 auch nur abschnittsweise entlang der Erstreckung des Filtermediumkörpers 12 in der Einführrichtung oder Entnahmerichtung 50 ausgebildet sein.
Bei dem in 18 dargestellten Ausführungsbeispiel der Umgebungsluftfiltervorrichtung 100 weist zumindest ein Gegenführungsmittel 20 des Filterelements 10 einen Überstand auf, der in Einführrichtung 50 gesehen abnimmt. Das von zumindest einer Seite des Elementrahmens 18 abstehende und von dem Filtermediumkörper 12 weg weisende Gegenführungsmittel 20 weist insbesondere zwei von dem Filtermediumkörper 12 weg weisende Streifen 22 auf, die beabstandet parallel und zueinander entlang der Einführrichtung 50 verlaufen. Die Streifen 22 weisen insbesondere jeweils einen Überstand auf, der in Einführrichtung 50 gesehen abnimmt. Der Überstand der Streifen 22 nimmt hierbei vorteilhaft in Einführrichtung 50 kontinuierlich ab, sodass die Streifen 22 eine Trapez- oder Dreiecksform ausbilden. Mit anderen Worten ist der Überstand der Streifen 22 in Einführrichtung 50 vorne geringer als in Einführrichtung 50 hinten. Es ist jedoch ausdrücklich von der Erfindung umfasst, dass nur an einer Seite des Filterelements 10 ein Gegenführungsmittel 20 mit einem variablen Überstand vorhanden ist oder sogar nur einer Streifen 22 eines an einer Seite des Filterelements 10 vorliegenden Gegenführungsmittels 20 einen variablen Überstand hat. Solch asymmetrische Anordnungen bieten den Vorteil eines Verbauschutzes, der verhindert, dass ein falsches Filterelement 10 eingebaut wird oder das Filterelement 10 verkehrt herum eingebaut wird. Als weiterer positiver Effekt ergeben sich durch zumindest ein Gegenführungsmittel 20 mit einem in Einführrichtung 50 abnehmenden Überstand reduzierte Reibkräfte beim Einführen des Filterelements 10 in die Führungsmittel 40 mit zumindest einer Führungsnut 42, sodass die erforderlichen Montage-/Demontagekräfte hierdurch reduziert werden können.
In bevorzugter Ausführung tritt das zumindest eine Gegenführungsmittel 20 mit abnehmenden Überstand in Einführrichtung 50 in Kombination mit einem korrespondierenden Führungsmittel 40 des Einbaurahmens 30 auf, das zumindest eine Führungsnut 42 umfasst, die eine in Einführrichtung gesehen abnehmende Nuttiefe aufweist. Ein Tiefenverlauf der Führungsnut 42 korrespondiert hierbei vorteilhafter Weise mit dem Verlauf des in Einführrichtung 50 variablen Überstands des zumindest einen Streifens 22 des Gegenführungsmittels 20.
Bezugszeichen

10: Filterelement
12: Filtermediumkörper
14: Filtermedium
16: Falten
18: Elementrahmen
20: Gegenführungsmittel
22: Streifen
24: Abdeckung
26: Seitenband
28: Faltenspitze
30: Einbaurahmen
32: Lufteinlass
34: Luftauslass
36: Filterelementaufnahmeraum
38: Versteifungsstreifen
40: Führungsmittel
42: Führungsnut
44: Schenkel
45: Schenkel
46: Schenkel
48: Winkel
50: Einführrichtung oder Entnahmerichtung
52: Längserstreckung Falten
54: Montageöffnung
60: Durchströmungsrichtung
100: Luftfiltervorrichtung
200: Kraftfahrzeug
202: Frontbereich
204: Lufteintrittsöffnung
206: Fahrzeughochrichtung
210: Wärmetauscher
212: Gebläse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019110223 [0003]

Claims

Umgebungsluftfiltervorrichtung (100) zur Anordnung in einem Frontbereich (202) eines Kraftfahrzeugs (200), insbesondere benachbart zu zumindest einem Wärmetauscher (210) des Kraftfahrzeugs (200), wobei die Umgebungsluftfiltervorrichtung (100) zumindest einen Einbaurahmen (30) mit einem Lufteinlass (32) und einem Luftauslass (34) aufweist, der einen Filterelementaufnahmeraum (36) zumindest teilumfänglich umschließt, wobei in dem Einbaurahmen (30) ein Filterelement (10) angeordnet ist, das den Lufteinlass (32) von dem Luftauslass (34) trennt, wobei der Einbaurahmen (30) an gegenüberliegenden und jeweils zu dem Filterelementaufnahmeraum (36) weisenden Seiten Führungsmittel (40) aufweist, die zur Montage und/oder Demontage des Filterelements (10) entlang einer Einführrichtung oder Entnahmerichtung (50) ausgebildet sind, und wobei das Filterelement (10) einen Filtermediumkörper (12) aufweist, der von einem zumindest teilumfänglichen Elementrahmen (18) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (40) des Einbaurahmens (30) eine oder mehrere Führungsnuten (42) umfassen, und dass das Filterelement (10) Gegenführungsmittel (20) aufweist, die in die Führungsnuten (42) eingreifen, wobei die Gegenführungsmittel (20) von dem Elementrahmen (18) abstehen und von dem Filtermediumkörper (12) weg weisen und mit einer vorbestimmten Erstreckung in der Einführrichtung oder Entnahmerichtung (50) ausgebildet sind, wobei an einander abgewandten, bei bestimmungsgemäßem Einbau des Filterelements (10) parallel zu der Einführrichtung oder Entnahmerichtung (50) angeordneten Seiten des Elementrahmens (18) jeweils wenigstens ein Gegenführungsmittel (20) vorliegt.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenführungsmittel (20) jeweils als von dem Filtermediumkörper (12) weg weisende Streifen (22) ausgebildet sind.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenführungsmittel (20) sich in ihrer Längserstreckung entlang einer Längserstreckung des Filtermediumkörpers (12) erstrecken, insbesondere sich in ihrer Längserstreckung entlang einer Längserstreckung (52) von Falten (16) des Filtermediums (14) erstrecken.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementrahmen (18) aus einem Vlies ausgebildet ist, wobei insbesondere die Gegenführungsmittel (20) mit dem Elementrahmen (18) einteilig ausgebildet sind oder mit dem Elementrahmen (18) verbunden, insbesondere verklebt, sind.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermediumkörper (12) mit Kunststoff umspritzt ist, was den Elementrahmen (18) bildet, wobei die Gegenführungsmittel (20) mit dem Elementrahmen (18) einteilig ausgebildet sind oder wobei die Gegenführungsmittel (20) mit dem Elementrahmen (18) verbunden, insbesondere verklebt, sind.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenführungsmittel (20) wenigstens Bereiche aufweisen, welche parallel zu einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers (12) verlaufen.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei von dem Elementrahmen (18) abstehende, insbesondere parallele, Streifen (22) an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens (18) angeordnet sind, wobei die Streifen (22), insbesondere in einer Durchströmungsrichtung (60) des Filterelements (10), beabstandet angeordnet sind, wobei jeweils zwei dazu korrespondierende Führungsnuten (42) an einander gegenüber liegenden Seiten des Einbaurahmens (30) angeordnet sind.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils wenigstens eine Streifen (22) an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens (18) wenigstens zwei Schenkel (44, 45) aufweist, die einen, insbesondere rechten, Winkel (48) einschließen.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schenkel (44, 45), insbesondere wenigstens drei Schenkel (44, 45, 46) des jeweils wenigstens einen Streifens (22) an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens (18) entlang einer Erstreckung des Gegenführungsmittels (20) mit dem Elementrahmen (18) einen insbesondere geschlossenen Querschnitt bilden, insbesondere einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt bilden.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an sich gegenüber liegenden Seiten des Elementrahmens (18) jeweils wenigstens ein von dem Elementrahmen (18) abstehender, zu dem Filtermediumkörper (12) weisender Versteifungsstreifen (38) angeordnet ist, welcher wenigstens bereichsweise sich entlang einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers (12) erstreckt, insbesondere wobei der jeweils wenigstens eine Versteifungsstreifen (38) wenigstens bereichsweise mit dem Filtermediumkörper (12), insbesondere mit Faltenspitzen (28) von Falten (16) des Filtermediumkörpers (12), verbunden, insbesondere verklebt ist.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überstand zumindest eines der Gegenführungsmittel (20) in Einführrichtung (50) gesehen abnimmt, wobei das zumindest eine Gegenführungsmittel (20) insbesondere einen linearen, progressiven, degressiven oder stufenförmigen Verlauf ausbildet, wobei insbesondere zumindest eine mit dem zumindest einen Gegenführungsmittel (20) korrespondierende Führungsnut (42) zumindest eines Führungsmittels (40) des Einbaurahmens (30) eine in Einführrichtung gesehen abnehmende Nuttiefe aufweist.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Benutzungsanordnung sowohl der Lufteinlass (32) als auch der Luftauslass (34) fluidisch mit der Umgebung verbunden sind, wobei insbesondere der Lufteinlass (32) dazu ausgebildet ist, in der Benutzungsanordnung von ungefilterter Umgebungsluft durchströmt zu werden und der Luftauslass (34) dazu ausgebildet ist, in der Benutzungsanordnung von gefilterter Umgebungsluft durchströmt zu werden.
Umgebungsluftfiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterelementaufnahmeraum (36) in der Einführrichtung oder Entnahmerichtung (50) mit einer Abdeckung (24) verschließbar ist.
Verwendung eines Filterelements (10) in einer Umgebungsluftfiltervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterelement (10), das den Lufteinlass (32) von dem Luftauslass (34) trennt, in dem Einbaurahmen (30) angeordnet wird, indem das Filterelement (10) mit den Gegenführungsmitteln (20) in die Führungsnuten (42) eingeführt wird.
Verwendung eines Filterelements (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementrahmen (18) aus einem Vlies ausgebildet ist, wobei insbesondere die Gegenführungsmittel (20) mit dem Elementrahmen (18) einteilig ausgebildet sind oder mit dem Elementrahmen (18) verbunden, insbesondere verklebt, sind.
Verwendung eines Filterelements (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermediumkörper (12) mit Kunststoff umspritzt ist, welcher den Elementrahmen (18) bildet, wobei die Gegenführungsmittel (20) mit dem Elementrahmen (18) einteilig ausgebildet sind oder wobei die Gegenführungsmittel (20) mit dem Elementrahmen (18) verbunden, insbesondere verklebt, sind.
Verwendung eines Filterelements (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenführungsmittel (20) wenigstens Bereiche aufweisen, welche parallel zu einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers (12) verlaufen.
Verwendung eines Filterelements (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei von dem Elementrahmen (18) abstehende, insbesondere parallele, Streifen (22) an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens (18) angeordnet sind, wobei die Streifen (22), insbesondere in einer Durchströmungsrichtung (60) des Filterelements (10), beabstandet angeordnet sind, wobei jeweils zwei dazu korrespondierende Führungsnuten (42) an einander gegenüber liegenden Seiten des Einbaurahmens (30) angeordnet sind.
Verwendung eines Filterelements (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der jeweils zwei Streifen (22) an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens (18) wenigstens zwei Schenkel (44, 45) aufweist, die einen, insbesondere rechten, Winkel (48) einschließen.
Verwendung eines Filterelements (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schenkel (44, 45), insbesondere wenigstens drei Schenkel (44, 45, 46) des jeweils wenigstens einen Streifens (22) an den voneinander abgewandten Seiten des Elementrahmens (18) entlang einer Erstreckung des Gegenführungsmittels (20) mit dem Elementrahmen (18) einen insbesondere geschlossenen Querschnitt bilden, insbesondere einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt bilden.
Verwendung eines Filterelements (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an sich gegenüber liegenden Seiten des Elementrahmens (18) jeweils wenigstens ein von dem Elementrahmen (18) abstehender, zu dem Filtermediumkörper (12) weisender Versteifungsstreifen (38) angeordnet ist, welcher wenigstens bereichsweise sich entlang einer flächigen Erstreckung des Filtermediumkörpers (12) erstreckt, insbesondere wobei der jeweils wenigstens eine Versteifungsstreifen (38) wenigstens bereichsweise mit dem Filtermediumkörper (12), insbesondere mit Faltenspitzen (28) von Falten (16) des Filtermediumkörpers (12), verbunden, insbesondere verklebt ist.
Kraftfahrzeug (200), insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, das in einem Frontbereich (202) zumindest eine Lufteintrittsöffnung (204) aufweist, hinter der eine Umgebungsluftfiltervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 angeordnet ist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 22, wobei die Einführrichtung oder Entnahmerichtung (50) in einer bestimmungsgemäßen Fahrzeughochrichtung (206) oder unter einem spitzen Winkel zur bestimmungsgemäßen Fahrzeughochrichtung (206) orientiert ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 22 oder 23, wobei der Einbaurahmen (30) der Umgebungsluftfiltervorrichtung (100) als Teil einer im Frontbereich (202) des Kraftfahrzeugs vorhandenen Verkleidung, Verschalung, Luftführungsstruktur und/oder Energieabsorbierungsstruktur ausgebildet ist.