EP4605108A1 - Filterelement, filtervorrichtung, fahrzeug, verwendung und verfahren - Google Patents

Filterelement, filtervorrichtung, fahrzeug, verwendung und verfahren

Info

Publication number
EP4605108A1
EP4605108A1 EP23758255.6A EP23758255A EP4605108A1 EP 4605108 A1 EP4605108 A1 EP 4605108A1 EP 23758255 A EP23758255 A EP 23758255A EP 4605108 A1 EP4605108 A1 EP 4605108A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
engagement
elements
engagement elements
filter element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23758255.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Weigert
Peter Pekny
Maximilian Bauch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mann and Hummel GmbH filed Critical Mann and Hummel GmbH
Publication of EP4605108A1 publication Critical patent/EP4605108A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0001—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/02—Non-permanent measures for connecting different parts of the filter
    • B01D2265/028—Snap, latch or clip connecting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/40—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for cleaning of environmental air, e.g. by filters installed on vehicles or on streets

Definitions

  • the present invention relates to a filter element, in particular for an interior filter device, for example for a motor vehicle.
  • the present invention also relates to a filter device and a vehicle with such a filter device.
  • the present invention still further relates to a use of a filter element.
  • the present invention relates to a method for fastening a filter element to or in a filter housing.
  • filters that can be used include particle filters, odor filters or combinations of these, which filter out or adsorb suspended matter, particles and odors contained in the ambient air.
  • Folded or pleated filter materials such as filter fleeces that form a fold pack, are often used to filter air for the interior of a motor vehicle. To do this, an initially flat sheet of filter material is folded in a zigzag shape. The fold pack is held, for example, by side bands and head bands or another frame. Such filter elements can be fixed in a filter housing so that they can be exchanged. The filter device thus formed can be installed in an air conditioning system of a corresponding motor vehicle.
  • Replacing filter elements should be as easy as possible.
  • the filter element should be securely fixed in the corresponding filter housing. This means that the filter element is not moved out of its position in the filter housing by vibrations or pressure surges.
  • Another goal can be that only certain filter elements suitable for the respective application can be inserted into the filter housing.
  • filter elements and filter housings must be provided with suitable engagement and counter-engagement elements (or receiving means). When fastened or mounted, these elements ensure a positive connection that holds the respective filter element in the associated filter housing.
  • suitable engagement and counter-engagement elements can be screws with associated threads or clips with associated catches.
  • WO 2015/086661 A1 discloses a filter element with a filter medium and a frame for fastening the filter medium to or in a filter holder.
  • the frame has at least one engagement element and at least one snap hook.
  • the at least one engagement element is connected to a holder element. element of the filter holder for pivoting the filter element relative to the filter holder about a pivot axis.
  • the at least one snap hook can be snapped into at least one catch in the filter holder for blocking pivoting of the filter element relative to the filter holder at least in a first direction about the pivot axis.
  • WO 2021/213869 A1 discloses an air filter device for a motor vehicle, with a housing with a receiving space for a filter element, wherein the filter element has a frame which surrounds a filter material of the filter element at least in regions. Side walls of the frame are elastically deformable so that a distance between the two projections arranged on the same side wall can be reduced in order to bring second projections past inwardly directed guide flanks of the gate into the second gate end region assigned to them when the filter element is inserted.
  • a filter element in particular for an interior filter device, for example for a motor vehicle, is proposed.
  • the filter element can be fastened to or in a filter housing, the filter element comprising: a filter medium body, a frame that at least partially surrounds the filter medium body, two engagement elements arranged on a side surface of the frame, which extend away from the filter medium body and can be brought into engagement with respectively associated engagement counter elements on the filter housing for fastening the filter element to or in it, a rigid element which connects the two engagement elements on the side surface to one another in a force-conducting manner, the two engagement elements being designed to be disengaged from the associated engagement counter elements in a release state of the same and to be engaged with them in a blocking state of the same, the two engagement elements having a first distance from one another in the release state and a second distance from one another in the blocking state, which is different from the first distance, one of the two engagement elements on the side surface being connected to the rigid element by means of an elastic element, the elastic element generating
  • force-conducting connection means that the rigid element is able to transmit a reaction force that is opposite to the restoring force between the two engagement elements. This is possible in designs using a rigid element that is made from one or more parts.
  • the frame or the filter medium body does not need to be elastically deformed in order to mount the filter element on or in the filter housing.
  • the corresponding elastic deformability is provided at least partially or exclusively by means of an elastic element which is mechanically connected between the one engagement element and the rigid element. Accordingly, when the restoring force is generated, a force flow leads from the one engagement element through the elastic element, through the rigid element and then (possibly via another elastic element or directly) into the other engagement element.
  • the one engagement element is connected to the rigid element by means of the elastic element and is therefore only indirectly connected to it.
  • the other engagement element can be directly or also indirectly connected to the rigid element.
  • the two engagement elements are each connected to the frame (one engagement element in any case by means of the elastic element), the frame being only partially stiffened with the rigid element, so that, for example, a section of a non-rigid frame material lies between the force introduction point of the corresponding engagement element on the side surface and the rigid element.
  • this section is designed to be short, it bends only slightly, for example, and is therefore harmless to the function in question.
  • One or more of the engagement elements can be designed as pins, projections, pins, piping, etc. More than two engagement elements can be provided. In particular, two engagement elements can be provided on each of two side surfaces of the frame. Accordingly, two or more engagement counter-elements are also provided on the filter housing. In particular, one (or the other) of the two engagement elements can be designed as a catch, whereby the corresponding engagement element can be designed as a counter-catch.
  • the locking state preferably corresponds to the mounted state (i.e., the filter element is attached to or in the filter housing) of the filter element.
  • the locked state movement of the filter element with respect to the filter housing is preferably blocked in all six degrees of freedom.
  • the fact that the two engagement elements are in engagement with the engagement counter elements means that they each form a positive connection with one another.
  • the release state preferably corresponds to a state in which the engagement elements have just left the engagement with the engagement counter-elements.
  • the restoring force can be at a maximum in the release state.
  • maximum refers to a period of observation in which the filter element and the filter housing are initially separate from one another and at the end of which the filter element is attached to or in the filter housing.
  • a manual force to the filter element, in particular to one of the two engagement elements or to both engagement elements.
  • the manual force can be applied either directly or indirectly to at least one of the engagement elements.
  • an assembly force directed in the insertion direction it is possible for an assembly force directed in the insertion direction to be exerted on the filter element, which is then converted into a movement transverse to the insertion direction by an insertion section of the associated housing-side engagement counter-element, designed for example as an inclined plane, in order to change the distance between the engagement elements.
  • means can be provided on the filter element itself which make it easier to apply the manual force to the at least one engagement element or improve the accessibility of the engagement elements by hand.
  • a lever, a band or a tab connected to the at least one engagement element can be considered for this.
  • the first distance can be greater or smaller than the second distance. This depends on the respective design. According to one embodiment, a difference between the first and second distance is less than 20%, preferably less than 10% and even more preferably less than 5% of the first distance. In particular, in embodiments, the distance difference is just enough that at least one of the two engagement elements can be guided past the corresponding engagement counter-element in order to disengage them. For example, the distance difference between the first and the second distance can be less than 15 mm, less than 10 mm or less than 5 mm. When transferring between the locked state and the released state, the engagement elements can move towards each other, away from each other or towards each other.
  • One (and/or the other, mentioned in more detail later) of the two engagement elements can be designed to be pivoted or (also exclusively) moved linearly for the transfer between the locked state and the released state.
  • the elastic element is in particular a spring and can be made of plastic and/or metal, for example.
  • the engagement counter elements can be formed on wall sections of the filter housing.
  • the filter housing can be formed, for example, in the form of a frame, in particular a rectangular frame.
  • the wall sections can be partial areas of opposite sides of the frame.
  • the filter housing can be made, for example, from plastic.
  • the filter housing is manufactured as a plastic injection-molded component. Additionally or alternatively, the filter housing can also be made partially or completely from metal, in particular sheet metal.
  • one side surface can be provided, such as in the case of a round filter element or one with another free form without corners.
  • several, in particular four, side surfaces can also be provided.
  • two side surfaces can be opposite each other.
  • two opposite side surfaces can be provided, each of which has two (or more) engagement elements. In this way, engagement can be created between the filter element and the filter housing on at least two sides.
  • the filter element comprises, for example, a filter medium (here also "filter medium body”) and one or more stabilizing elements, in particular side bands and/or head bands (also referred to as headbands), which stabilize the filter medium at least in sections in order to maintain its shape, in particular during filter operation.
  • the stabilizing elements can in particular form a closed or open frame - also made of one piece material - which surrounds the filter medium.
  • the stabilizing elements can be firmly bonded to the filter medium at the edges, in particular glued. To do this, the stabilizing elements can be heated and the filter medium pressed into the heated material. Alternatively, the stabilizing elements can be molded onto the filter medium. An adhesive can also be used as an additional material.
  • the stabilizing elements themselves can be made from the same material as the filter medium.
  • the stabilizing elements can be made from PET (polyethylene terephthalate), a glass fiber material, synthetic fiber material, for example. or another plastic or plastic mixture or from a fleece. In particular, the stabilizing elements can be manufactured as plastic injection molded components.
  • the stabilizing elements can be stiff or flexible (especially fluffy).
  • the side bands of the frame (which in this case preferably comprise the "side surface of the frame") can have a basis weight of, for example, 100 to 500 g/m2, preferably 200 to 400 g/m2.
  • the basis weight is determined according to DIN RN 29073-1 (non-woven).
  • the tensile strength of the side bands or the side surfaces of the frame can, for example, be at least 100, preferably at least 200, even more preferably at least 500 N/50 mm in the machine direction (longitudinal direction). Transverse to the machine direction, the tensile strength can be at least 20, preferably at least 100, and even more preferably at least 250 N/50 mm.
  • the tensile strengths are determined according to DIN EN 29073-3.
  • a basis weight and/or a tensile strength (in machine direction and/or transversely thereto) of the side bands is a lower value than that of the head bands.
  • the side bands are more elastic than the head bands. This means that less force is required to bend or lengthen the side bands by a predefined amount than the head bands.
  • the filter medium can be folded or wave-shaped. Zigzag or W folds are known as folds, for example.
  • the filter medium can be embossed and then folded with sharp edges at embossed edges to form fold edges.
  • the starting material can be a flat material filter sheet, which is formed accordingly.
  • the filter medium is, for example, a filter fabric, a filter scrim or a filter fleece.
  • the filter medium can be produced using a spunbond or meltblown process.
  • the filter medium can also be felted or needled.
  • the filter medium can contain natural fibers, such as cotton, or synthetic fibers, for example made of polyester, polyphenyl sulfide or polytetrafluoroethylene. During processing, the fibers can be oriented in, at an angle and/or across the machine direction.
  • the filter medium can be single-layered or multi-layered. It can also contain an adsorbent such as activated carbon.
  • the filter medium can also have an antimicrobial and/or antiallergenic effect. Examples of antimicrobial substances include zinc pyrithione or nanosilver, and examples of antiallergenic substances include polyphenol.
  • a corresponding filter element is used to filter fluids, i.e. gaseous and/or liquid media, for example air.
  • a gaseous medium or air here also includes gas or air-solid mixtures and/or gas or air-liquid mixtures.
  • an air conditioning system can have the filter element.
  • a particularly high-separation filter medium can be designed to separate particles of test dust A2 according to ISO 12103-1 and NaCI aerosol particles according to DIN 71460-1 from an air stream with a Filtration speed of 0.10 to 0.30 m/s, based on the filter media area, at an air permeability of more than 600 l/m 2 s (determined according to ISO 9237 at 200 Pa).
  • the filtration characteristics can be determined, for example, according to DIN 71460-1.
  • the filter element can have a seal which seals a raw side associated with the filter element from a clean side of the same.
  • the seal can be designed to be identical to one or more stabilizing elements of the filter element.
  • the seal can be designed as an additional component.
  • the seal can be attached to the filter medium, the one or more stabilizing elements, the filter element or the filter housing.
  • the other of the two engagement elements is connected to the rigid element by means of another elastic element, wherein the other elastic element generates a restoring force acting on the other of the two engagement elements when the two engagement elements are transferred between the locking state and the release state.
  • At least two elastic elements are provided so that the two engagement elements are each movable with respect to the rigid element.
  • the other of the two engagement elements is rigidly connected to the rigid element.
  • only one engagement element is movable relative to the rigid element, while the other engagement element is rigidly (i.e. immovably) coupled to it.
  • the rigid connection between the other engagement element and the rigid element can be direct or indirect. "Direct” is to be understood here as “without mechanical interposition of further elements or components”.
  • one and/or the other elastic element is configured to generate the restoring force due to a flexurally elastic deformation thereof.
  • the elastic element can be designed as a tension/compression-deformable element.
  • the elastic element is designed as a leaf spring, spiral spring, flat spring or wave spring.
  • the rigid element is a bending-resistant element.
  • the rigid element can be a tension/compression rigid element.
  • such an element comprises carbon or aramid fibers.
  • the rigid element has a greater tensile/compressive stiffness or flexural stiffness than one and/or the other elastic element and/or than the frame in the region of the side surface.
  • the rigid element is an integral part of the frame and/or is designed as a side band of the frame.
  • the rigid element is a separate part which is attached, in particular welded or glued, to the side surface of the frame.
  • This variant can have material-technical advantages over one-piece production.
  • the restoring force acting on one of the two engagement elements and the restoring force acting on the other of the two engagement elements are directed towards or opposite to each other.
  • the two restoring forces can be directed coaxially.
  • the two engagement elements are mirror-symmetrical to each other, with a corresponding axis of symmetry pointing in the flow direction.
  • the filter element can be installed in the housing in different orientations.
  • one and/or the other elastic element is attached to the rigid element and/or the frame, in particular glued or welded, or is formed in one piece, in particular by plastic injection molding, with the rigid element and/or the frame.
  • one and/or the other elastic element can be done directly or indirectly.
  • one and/or the other engagement element can also be fastened to one or the other elastic element, in particular glued or welded, or formed as a single piece, in particular by plastic injection molding, with one or the other elastic element (possibly including the rigid element and/or the frame).
  • the other engagement element in the variant in which it is rigidly fastened to the rigid element
  • the one and/or the other elastic element is attached to the frame and/or to the rigid element by means of a base, wherein the one and/or the other elastic element points along the flow direction or at an acute angle to it, wherein preferably at an end of the one and/or the other elastic element facing away from the base, one and/or the other of the two engagement elements is provided, wherein preferably the elastic element extends parallel to and spaced from at least one side surface of the frame and/or the rigid element.
  • the elastic element can be designed as a flexible arm.
  • Such an arrangement can be easily manufactured using plastic injection molding, for example.
  • one and/or the other elastic element is rod-shaped and/or one and/or the other of the two engagement elements is cam-shaped.
  • one and/or the other elastic element is meander-shaped and/or one and/or the other of the two engagement elements is triangular-shaped.
  • the meandering shape advantageously allows for a long spring travel.
  • the triangular shape provides a favorable locking geometry.
  • the rigid element is designed as a flat part.
  • the meandering elastic element preferably runs in or exclusively in the plane of the flat part.
  • the meandering elastic element can be arranged in a window in the flat part, wherein the window can preferably be closed using a cover plate.
  • the side surface is perpendicular to the flow direction and/or a side band of the frame has the side surface.
  • the side surface is preferably located opposite the filter housing or a wall thereof with the engagement counter elements.
  • the frame has at least two opposing side surfaces, wherein engagement elements are arranged on the at least two side surfaces, which extend away from the filter medium body and can be brought into engagement with respectively associated engagement counter-elements on the filter housing for fastening the filter element to or in it, wherein the engagement elements are preferably designed to be mirror-symmetrical to one another with respect to an axis of symmetry which lies in the main extension plane of the filter medium body.
  • the filter element can be held particularly securely by means of the engagement elements on both sides.
  • a filter device in particular an interior filter device, for example for a motor vehicle, is provided.
  • the filter device comprises: a filter element as described above, and a filter housing to or in which the filter element is fastened, wherein the two engagement elements engage with the associated engagement counter elements.
  • an engagement counter element associated with one and/or the other of the two engagement elements has an insertion section and a locking section, wherein the one and/or the other of the two engagement elements is designed to be guided through the insertion section of the associated engagement counter element and towards the locking section of the associated engagement counter element when the filter element is attached to or in the filter housing, wherein the restoring force secures one and/or the other of the two engagement elements in the locking section against disengagement therefrom, wherein preferably the insertion section is adapted to counteract the restoring force in order to change the distance between the two engagement elements.
  • the insertion section can end at an edge of the side surface which corresponds, for example, to the raw or clean side of the filter element.
  • the blocking section can, for example, extend parallel to the edge of the side surface.
  • the insertion section points in the flow direction or at an acute angle thereto.
  • the blocking section can be connected to the insertion section and/or angled relative to it.
  • the blocking section and/or the insertion section can be designed as a groove.
  • the locking portion and the insertion portion may be connected to each other so that they form a continuous groove.
  • An angle between the locking portion and the insertion portion may be, for example, between 30 and 90°, preferably between 70 and 90°, more preferably 90°.
  • the associated engagement counter-elements each have a blocking section, wherein the blocking sections point away from each other or towards each other and/or are mirror-symmetrical with respect to an axis of symmetry in the flow direction.
  • the first distance between the two engagement elements is smaller than the second distance. In other words, the engagement elements are moved apart to establish the locking state or moved towards each other to establish the release state.
  • the two insertion sections associated with the two blocking sections are arranged parallel to each other.
  • the insertion section has a section acting as an inclined plane on one and/or the other of the two engagement elements, wherein the locking section forms an undercut at one end of the inclined plane.
  • one and/or the other engagement element can be easily transferred into the locked state, since the inclined plane converts a particularly axially directed insertion movement of the filter element into a movement that changes the distance between the engagement elements.
  • the inclined plane is oriented obliquely to the flow direction and/or the undercut extends transversely to the flow direction.
  • one of the associated engagement counter-element(s) has a V-shaped geometry forming the insertion section, which widens at its pointed end to form two undercuts, wherein one of the undercuts forms the locking section.
  • the filter element is held in the installation space or in the filter device independently of support surfaces on the filter housing (apart from the engagement counter elements) - in other words "freely hanging".
  • the filter device can be designed as a multi-stage filter system in which further filter elements are positioned on the filter element described above and are indirectly held by it.
  • the filter element according to the invention is indirectly sealed via a further filter element, wherein in particular an axially directed sealing pre-tensioning force is generated by the interaction of the filter element according to the invention with a filter housing and is transferred to the further filter element by contact with the further filter element.
  • the further filter element here has a housing interface, while the filter element according to the invention is only indirectly sealed from the housing, i.e. via the further filter element. Contact between the filter element according to the invention and the further filter element can take place with the interposition of a seal or without a seal.
  • a vehicle with a filter device as described above is proposed.
  • a method for fastening a filter element to or in a filter housing.
  • the filter element has a filter body and an at least partially surrounding frame.
  • the method comprises the steps: a) inserting the filter element into the filter housing, and b) engaging two engagement elements of the filter element, which are arranged on a side surface of the frame of the filter element and are connected to one another in a force-conducting manner by means of a rigid element on the side surface, with associated engagement counter-elements of the filter housing while changing a distance between the two engagement elements, wherein an elastic element connecting one of the two engagement elements to the rigid element applies a restoring force to one engagement element when the distance changes.
  • provision b) one and/or the other engagement element is introduced along a (possibly respective) insertion section of the filter housing substantially along the flow direction.
  • Fig. 1 a schematic representation of a motor vehicle with a filter device
  • Fig. 2 a perspective view of the filter device from Fig. 1, comprising a filter housing with an interior filter accommodated therein;
  • Fig. 3 a perspective view of the interior filter from Fig. 2 comprising a frame and a filter medium;
  • Fig. 5A to 5H different views of an embodiment in which pivotable engagement elements are provided
  • Fig. 6 a variant of the filter housing
  • Fig. 7A to 7F different views of an embodiment in which linearly movable engagement elements are provided;
  • Fig. 8A and 8B embodiments of a frame with engagement elements
  • Fig. 9A to 9F different designs using engagement elements that are moved away from each other to establish a locking state
  • Fig. 10A to 10E the designs from Fig. 9A to 9F, but with the difference that the engagement elements are moved towards each other;
  • Fig. 1 1 a flowchart of a method according to an embodiment
  • Fig. 12 Longitudinal section of an embodiment of a multi-stage filter system according to the invention.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 1 with an air conditioning system 2, which can be designed as a heating/air conditioning system.
  • the air conditioning system 2 takes in outside air 3 and supplies filtered air 4 to a cabin 5 of the motor vehicle 1.
  • the air conditioning system 2 comprises a filter device 6 shown in Fig. 2.
  • the filter device 6 comprises a filter housing 7 with an interior filter 8 (here also referred to as a "filter element”) accommodated therein, in particular in an exchangeable manner.
  • the interior filter 8 is shown in more detail in Fig. 3.
  • the interior filter 8 has a filter medium 9 (here also referred to as a "filter medium body"), which is in particular connected all around to a frame 10 (Fig. 3).
  • the frame 10 can, for example, comprise side bands 11, 12 and head bands 13, 14.
  • the filter medium 9 is shown in isolation in Fig. 4.
  • the filter medium 9 is, for example, a filter fleece, filter fabric, filter scrim or filter felt, in particular a needle felt.
  • the filter medium 9 can be produced using a meltblown process.
  • the filter medium 9 can comprise natural fibers, such as cotton, or synthetic fibers, for example made of polyester, polyphenyl sulfide or polytetrafluoroethylene. During processing, the fibers can be oriented in, obliquely and/or transversely to the machine direction M. The fibers can also be stretched in one spatial direction.
  • the filter medium 9 can be designed in one or more layers.
  • the filter medium 9 can have folds 15, which typically extend transversely to the machine direction M.
  • the folded filter medium 9 is also referred to as a pleat.
  • the folds 15 can be created by folding along sharp fold edges 16 (also referred to as "fold tips") or by a wave-shaped design of the filter medium 9.
  • a respective fold 15 can be defined by two fold sections 15a, which are connected to one another via a corresponding fold edge 16.
  • the fold edges 16 point in or against the flow direction or through-flow direction, which is indicated in Fig. 2 by the arrow L.
  • the fold can in particular be designed as a zigzag fold.
  • a folding in which the folds 15 have a varying height H is also possible. Furthermore, the distance between the folds 15 can vary so that the distance A1 is not equal to the distance A2.
  • the filter medium 9 can be designed to be self-supporting, i.e. the folds 15 are dimensionally stable when the flow through them is as intended during filter operation.
  • the filter medium 9 is delimited in the machine direction M by end folds 17, 18. Transversely to this, the filter medium 9 is delimited by fold front edges 19, 20 (also referred to as fold profiles).
  • fold front edge refers to the front fold surface which extends between adjacent fold edges 16 of a respective fold 15.
  • the filter medium 9 can have a rectangular shape in plan view, i.e. in the plane E of its flat extension. However, a triangular, pentagonal or polygonal, round or oval shape is also conceivable.
  • the side bands 11, 12 shown in Fig. 3 are connected to the fold front edges 19, 20, the head bands 13, 14 to the end folds 17, 18, in particular by melting, welding or gluing.
  • the side bands 11, 12 and the head bands 13, 14 can form the frame 10 in one piece or in multiple parts.
  • the side bands 11, 12 and the head bands 13, 14 can be made, for example, from a particularly flexible fiber material or as particularly rigid plastic injection molded components.
  • the frame 10 can be produced by injection molding onto the filter medium 9.
  • the filter medium 9 can function as a particle filter and filter out particles, in particular dust, suspended matter or liquid droplets, from the intake air 3.
  • the filter medium 9 can function as an odor filter.
  • it can have a layer of activated carbon, for example.
  • the filter medium 9 can generally be designed to absorb or adsorb certain solid, liquid and/or gaseous substances.
  • a seal can be provided between the interior filter 9 and the filter housing 7.
  • the seal can, for example, be integrated into the frame 10.
  • the frame 10 is at least partially made of a sealing material.
  • the seal can be provided as an additional part, for example attached to the frame 10, in particular molded on.
  • Such a seal 21 is shown as an example and in detail in Fig. 3.
  • Fig. 5A to 5H show a first embodiment.
  • Fig. 5A and 5B show a filter element 8 and a filter housing 7 in perspective and separated from each other, i.e. in the non-assembled state. These can be assembled to form a filter device 6 shown in perspective in Fig. 5C, wherein the filter element 8 is detachably fastened in the filter housing 7.
  • a side band 11 of the frame 10 - here, for example, closed - is shown with a side surface 22.
  • the side surface 22 preferably faces in a direction perpendicular to the flow direction L.
  • Two engagement elements 23a, 23b protrude from the side surface 22. This means that in a plan view of the filter element 8, the engagement elements 23a, 23b protrude outwards away from the filter medium 9.
  • two further engagement elements are arranged on the side surface of the opposite side band 12. More than two engagement elements can also be provided on one or both side bands 11, 12.
  • the engagement elements 23a, 23b can each be brought into engagement with an engagement counter element 24a, 24b (Fig. 5B) of the filter housing 7. This then corresponds to the assembled state of the filter device 6, as shown in Fig. 5C.
  • the reference lines of the reference numerals 24a, 24b are shown in dashed lines, since they each point to the outside of a projection 25a, 25b (or projection) forming an engagement counter element 24a, 24b on its inside.
  • the projections 25a, 25b are formed on a wall 26a of the filter housing 7. Instead of the projections 25a, 25b, it can be provided that the engagement counter elements 24a, 24b are formed in the wall thickness of the wall 26a.
  • the engagement counter elements 24c, 24d can be clearly seen, which are provided opposite the engagement counter elements 24a, 24b on a wall 26b of the filter housing 7.
  • the walls 26a, 26b can be part of a closed frame of the filter housing 7, which - in the assembled state - completely surrounds the filter element 8 on its circumference lying in its main extension plane H1.
  • the engagement elements 23a, 23b can be designed symmetrically to the engagement elements not shown in Fig. 5A to 5C, namely with respect to an axis of symmetry SY1 arranged centrally between and parallel to the side bands 11, 12, which also lies in the main extension plane H1 of the filter element 8.
  • the engagement counter elements 24a, 24b can also be designed to be mirror-symmetrical to the engagement counter elements 24c, 24d about an axis SY2.
  • the axis SY2 is located centrally between and parallel to the walls 26a, 26b and beyond in the main extension plane H2 of the filter housing 7.
  • non-symmetrical designs are also conceivable.
  • the filter housing 7 can only have the wall 26a.
  • the filter element 8 can be fastened to the filter housing 7 on only one side by means of the engagement elements 23a, 23b and the engagement counter-elements 24a, 24b.
  • Fig. 5D shows an exploded view of the filter element 8 from Fig. 5A.
  • the filter element 8 comprises rigid elements 27a, 27b, which are designed here as separate parts and can be made, for example, from a plastic.
  • the rigid elements 27a, 27b are designed as elongated, for example rectangular flat parts.
  • the rigid element 27a is attached to the side band 11, the rigid element 27b to the side band 12, for example welded or glued.
  • the rigid elements 27a, 27b extend parallel to the respective side bands 11 and 12, respectively.
  • the rigid element 27a carries the engagement elements 23a, 23b, the rigid element 27b carries the opposing engagement elements 23c, 23d - here also partially visible. As explained below, using the engagement element 23b as a representative of the other engagement elements, this has a cam shape, for example, although other contours are also conceivable.
  • the engagement element 23b is attached to one end - the lower end in Fig. 5D - of an elastic element 28b. At its other end - the upper end in Fig. 5D, the elastic element 28b is attached to a base 29b.
  • the base 29b is in turn attached to the rigid element 27a.
  • the elastic element 28b is formed, for example, in the form of a flat spring.
  • the engagement element 23b, the elastic element 28b, the base 29b and, if applicable, the rigid element 27a can be manufactured as a one-piece component, in particular from plastic and, if applicable, manufactured by injection molding.
  • Fig. 5E shows a view VE from Fig. 5D and illustrates that the elastic element 28b extends parallel and at a distance from the side surface 22 (which has been added there compared to Fig. 5D).
  • the elastic element 28b can extend parallel or at an acute angle to the flow direction L.
  • Fig. 5F which shows a side view of Fig. 5A
  • the elastic element 28b allows the engagement element 23b to pivot about the base 29b, as indicated by the double arrow, wherein the force-free starting position (can correspond to the locking state) of the engagement element 23b is shown in solid line and the pivoted-out position (corresponds to the release state) of the engagement element 23b is shown in dashed lines.
  • the elastic element 28b is elastically deformed and thereby generates a restoring force RK1.
  • the engagement element 23a also shown in Fig. 5F, which is articulated to a base 29a by means of an elastic element 28a.
  • the engagement element 23a can be pivoted in the opposite direction to the engagement element 23b.
  • the engagement element 23a When pivoting into the swung-out position shown in dashed lines, the engagement element 23a generates a restoring force RK2, which is directed against the restoring force RK1.
  • the engagement elements 23a, 23b or the corresponding cams have, according to the embodiment, example, away from each other and are mirror-symmetrical to each other with respect to an axis SY3.
  • the axis SY3 extends parallel to the flow direction L and divides the side band 11 preferably into two equal halves.
  • the restoring forces RK1 and RK2 cause a force flow that leads from the engagement element 23b through the elastic element 28b, through the base 29b, through the rigid element 27a into the base 29b, into the elastic element 28a and into the engagement element 23a.
  • the corresponding bending moment caused by the restoring forces RK1, RK2 is completely absorbed in the rigid element 27a, which is why this is a rigid element according to the embodiment.
  • the side band 11 does not bend or only bends insignificantly when the filter element 8 is mounted in the housing 9.
  • the rigid element 27a has a greater bending stiffness (in other variants additionally or alternatively a greater tensile/compressive stiffness) than the respective elastic element 28a, 28b and than the side band 11.
  • the bending stiffness here means a bending stiffness about an axis BA (Fig. 5A) perpendicular to the side surface 22.
  • an E-modulus of the rigid element 27a can be greater than an E-modulus of the respective elastic element 28a, 28b and than an E-modulus of the side band 11.
  • the pivoted-out position of the engagement elements 23a, 23b shown with a dashed line corresponds in this case to a release state.
  • the engagement elements 23a, 23b have a first distance D1 from one another.
  • Fig. 5G shows a section VG from Fig. 5C.
  • Fig. 5G illustrates the locking state in which the engagement elements 23a, 23b are in engagement with the respectively associated engagement counter-element 24a, 24b.
  • the engagement elements 23a, 23b have a second distance D2 from one another.
  • the distance D2 can be smaller or the same as a distance D3 shown in Fig. 5F.
  • the engagement elements 23a, 23b have the distance D3 in an undeformed (force-free) state of the elastic elements 28a, 28b.
  • the undeformed state corresponds to the unassembled state of the filter housing 7 and the filter element 8, i.e. when these are present as separate parts. If the distance D2 is smaller than the distance D3, this means that the engagement elements 23a, 23b rest against the engagement counter elements 24a, 24b with a preload in the locked state.
  • Fig. 5H shows a section VH from Fig. 5B.
  • the shape of the engagement counter elements 24a, 24b is explained in more detail below with reference to Fig. 5G and 5H.
  • These each comprise - as explained with reference to the engagement counter element 24b as a representative of all engagement counter elements of the present embodiment - an insertion section 30b and a locking section 31b, which are formed as a continuous groove in the projection 25b (Fig. 5B).
  • the insertion section 30b is, as shown in Fig. 5B, open to an edge 33 (upper in Fig. 5B) of the frame 10. A corresponding opening is designated 34b.
  • the insertion section 30b forms an inclined plane 32b (Fig. 5H), which is inclined, for example, at an angle of 5 to 45 degrees to the flow direction L.
  • the former When assembling the filter element 8 in the filter housing 7, the former is inserted into the latter - in Fig. 5A and 5b from above. To do this, the engagement elements 23a to 23d are inserted into the respective associated opening 34a to 34d.
  • the inclined plane 32b causes the engagement element 23b to pivot from its initial position into its pivoted-out position and finally snaps outward at the end of the inclined plane 32b into an undercut 35b (Fig. 5H) of the locking section 31b, as shown in Fig. 5G.
  • the engagement element 23a moves along the inclined plane 32a, which is arranged mirror-symmetrically around an axis of symmetry SY4 to the inclined plane 32b.
  • the engagement elements 23a to 23d are all arranged in the respective associated locking sections 31a, 31b (the other locking sections are not referenced here) or locked to them, all six degrees of freedom of the filter element 8 are locked.
  • the engagement elements 23a to 23d or at least one of them on each side are brought into the respective pivoted-out position, for example by hand.
  • the insertion section 30b and the blocking section 31b themselves are designed symmetrically.
  • the inclined plane 32b is opposite another inclined plane 36b, so that the inclined planes 32b, 36b complement each other to form a V-shaped geometry.
  • the undercut 35b is opposite another undercut 37b, so that the V-shaped geometry widens again on both sides at its pointed end.
  • This variant is advantageous in that it also allows filter elements 8 to be inserted into the filter housing 7, in which the engagement elements 23a, 23b are pivoted away from each other in order to reach the pivoted-out position, i.e. the distance D1 is greater than the distance D2 or D3.
  • FIG. 6 shows, in a view corresponding to the view in Fig. 5H, an embodiment in which the insertion section 30b and the locking section 31b are designed asymmetrically.
  • inside here means the area between the two engagement counter elements 24a, 24b
  • the insertion section 30b and the locking section 31b are each delimited by a straight wall 38b, although this is not necessary and could be designed differently.
  • Fig. 7A to 7F show a further embodiment.
  • the filter housing 7 here corresponds, for example, to that in Fig. 5B or Fig. 6. Differences arise with regard to the engagement elements 23a, 23b and their connection to the rigid element 27a.
  • the views in Fig. 7A to 7D correspond to those in Fig. 5A to 5D.
  • Fig. 7E corresponds to the view in Fig. 5G.
  • Fig. 7F shows an exploded view of the rigid element 27a.
  • the engagement elements 23a, 23b are provided here exclusively linearly and in particular parallel to the longitudinal extension direction LE (Fig. 7A) of the side band 11 in order to adjust them between the release state (distance D1 in Fig. 7F) and the blocking state (distance D2 in Fig. 7F and Fig. 7E).
  • the rigid element 27a is arranged in a pocket 39 in the side band 11, as shown in Fig. 7D.
  • the rigid element 27a can also be glued onto the side band 11.
  • the rigid element 27a is designed as a rectangular flat part, for example, and has, as can be seen in Fig. 7F, a rigid section 40 to which two frames 41 a, 41 b are connected in the longitudinal direction LE.
  • Each frame 41a, 41d defines a window 42a, 42b on the inside.
  • the elastic elements 28a, 28b are designed in a meander shape in this embodiment and are supported at one end 43a, 43b on a frame element 44a, 44b of the respective window 42a, 42b, the respective frame element 44a, 44b facing the rigid section 40.
  • the respective elastic element 28a, 28b carries the engagement element 23a, 23b.
  • the meander shape extends exclusively in the plane of the respective window 42a, 42b or in the plane of the rigid element 27a to save space and allows the purely linear mobility of the respective engagement element 23a, 23b.
  • the respective engagement element 23a, 23b has a guide section 46a, 46b which is guided in a guide counter section 47a, 47b in the respective window 42a, 42b in a linearly displaceable manner.
  • Away from the guide section 46a, 46b, the respective engagement element 23a, 23b has a contour, for example triangular, which is designed for engagement in the corresponding locking section 31a, 31b (Fig. 7C).
  • the respective window 42a, 42b can be covered or covered by means of a cover plate 49a, 49b.
  • the cover plates 49a, 49b are each designed with an opening 50a, 50b which allows the engagement elements 23a, 23b to pass through when the cover plate 49a, 49b is mounted on the rigid element 27a.
  • the rigid section 40, the frames 41a, 41b, the elastic elements 28a, 28b and the engagement elements 23a, 23b can be manufactured as a one-piece plastic component, in particular by injection molding.
  • Fig. 8A illustrates an embodiment in which the rigid, in particular rigid, element 27a is part of the side band 11, i.e. is integrated into it.
  • the side band 11 - at least in the section that extends between the bases 29a, 29b assigned to the engagement elements 23a, 23b - can be made of a rigid plastic material.
  • fibers for example carbon and/or aramid fibers, can be integrated into the material of the side band 11 in order to increase its rigidity.
  • the frame 10 with the side band 11 is injection molded onto the filter medium 9.
  • an additional frame 50 can be provided, as shown in Fig. 8B.
  • This has, for example, four frame elements 51 a to 51 d.
  • the frame element 51 a forms the rigid element 27a.
  • the engagement elements 23a, 23b are attached to its side surface 22.
  • the filter medium 9 together with its frame 10 is then connected to the additional frame 50.
  • the additional frame 50 can be manufactured beforehand as a separate (e.g. plastic) part, in particular injection molded.
  • the frame 50 is molded directly onto the frame 10.
  • Fig. 9A to 9F illustrate various embodiments and include embodiments already described above. What these embodiments have in common, as illustrated by Fig. 9A, is that the locking with the locking sections 31a, 31b takes place in that the distance between the engagement elements 23a, 23b increases when moving from the release state to the locking state, i.e. the second distance D2 (locking state) is greater than the first distance D1 (release state).
  • the engagement elements 23a, 23b are each provided pivotably and are coupled to their respective associated bases 29a, 29b by means of a rigid element 27a, which is designed as an additional component.
  • the bases 29a, 29b are each connected to the side band 11 by means of a plate 52a, 52b, wherein the side band 11 has the rigid element integrated.
  • the engagement element 23a is rigid and directly connected to the rigid element 27a, for example, manufactured in one piece with it. This means that the engagement element 23a is not movable with respect to the rigid element 27a or the side band 11.
  • the relative mobility to the engagement element 23b is derived from its pivotability due to its articulation to the base 29b by means of the elastic element 28b.
  • the rigid element 27a together with the engagement elements 23a, 23b is shown in perspective in Fig. 9E. There it can be seen that the engagement element 23a is designed as a pin which is free at one end and connected to the rigid element 27a at its other end.
  • Fig. 10A to 10E correspond to Fig. 9A to 9D and 9F with the difference that the distance between the engagement elements 23a, 23b decreases when moving from the release state to the locking state, i.e. the second distance D2 (locking state) is smaller than the first distance D1 (release state). Accordingly, the restoring forces RK1, RK2 are directed towards each other.
  • Fig. 1 1 shows an embodiment of the method in a flow chart.
  • a step S1 the filter element 8 is inserted into the filter housing 7.
  • a step S2 the engagement elements 23a, 23b are brought into engagement with the corresponding engagement counter-elements 24a, 24b, wherein at least the restoring force RK1 (see, for example, Fig. 9D with an elastic element 28b) or two restoring forces RK1, RK2 (see, for example, Fig. 9B and 5F with two elastic elements 28a, 28b) act. Bending moments or tensile/compressive forces resulting from the restoring forces RK1, RK2 are absorbed in the rigid element 27a, so that preferably the side band 11 does not bend or only bends insignificantly.
  • Fig. 12 shows a longitudinal section of a multi-stage filter device 6 according to the invention.
  • This comprises a filter element 8 according to the invention and at least one further filter element 81.
  • the multi-stage filter device 6 comprises two or more further filter elements 81, 82.
  • the at least two filter elements 8, 81, 82 are flowed through in series, for example in the flow direction L.
  • At least one of the filter elements 8, 81, 82 can have a gas filter medium comprising at least one adsorbent.
  • Another of the filter elements 8, 81, 82 can have a particle filter medium, in particular comprising a HEPA filter medium.
  • the multi-stage filter device 6 is particularly suitable for use as an intake air filter of a fuel cell system or as a cabin air filter of a motor vehicle.
  • the filter element 8 according to the invention is held in the manner described here via its engagement elements 23a, 23b in corresponding counter-engagement elements of the filter housing 7.
  • the housing-side counter-engagement elements are present on a first housing part 71, which provides a receiving space for the filter element 8 according to the invention.
  • the first housing part 71 can also provide a receiving space for at least one further filter element 81, 82.
  • the filter housing 7 has a second housing part 72, which can in particular be a housing cover.
  • the filter element 8 according to the invention is only indirectly sealed from the filter housing 7 via the further filter element 81, in particular via the further filter elements 81, 82.
  • a frame 10 of the filter element 8 according to the invention lies sealingly against the second filter element 81, in particular against its frame.
  • a seal 21 can be located between them, which can be held, for example, on the filter element 8 according to the invention or on the further filter element 81 or can be inserted loosely.
  • the further filter element 81 in turn lies sealingly against a still further filter element 82, which in turn lies sealingly, i.e. directly, on the filter housing 7, in particular on the first housing part 71, via a housing seal 21'.
  • the filter device 6 comprises exactly two filter elements, one filter element 8 according to the invention and only one further filter element 81.
  • the housing seal 21 ‘ is located between the further filter element 81 and the filter housing 7.
  • the seals 21, 21' can in particular be axial seals.
  • the filter element 8 according to the invention can in particular be inserted into the housing 7 in such a way that the seals 21 are under prestress.
  • a force curve of the sealing force K is shown schematically with arrows.
  • the force curve of the sealing force K runs from the engagement of the engagement elements 23a23b of the filter element 8 according to the invention, through the frame of the filter element 8 according to the invention, the seal 21 between the filter element 8 according to the invention and the further filter element 81, the frame of the further filter element 81, the seal between the further filter element 81 and the still further filter element, the frame of the still further filter element 82 up to the housing seal 22, where this finally, as an effective sealing force, causes the still further filter element 82 to be sealed against the housing 7, so that the entirety of the filter elements 8, 81, 82 is indirectly sealed against the housing 7.
  • the housing has a housing sealing surface 711 against which the housing seal 21' rests in a sealing manner.
  • the housing sealing surface 711 is designed in particular as an axial sealing surface.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Filterelement (8), insbesondere für eine Innenraumfiltervorrichtung (6), beispielsweise für ein Kraftfahrzeug (1), wobei das Filterelement (8) in einem Filtergehäuse (7) befestigbar ist, wobei zwei Eingriffselemente (23a, 23b) an einer Seitenfläche (22) eines Rahmens (10, 50) des Filterelements (8) in einem Freigabezustand derselben mit zugeordneten Eingriffsgegenelementen (24a, 24b) des Filtergehäuses (7) außer Eingriff stehen und in einem Sperrzustand derselben mit diesen in Eingriff stehen, wobei die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) in dem Freigabezustand einen ersten Abstand (D1) und in dem Sperrzustand einen zweiten, von dem ersten Abstand verschiedenen Abstand (D2) zueinander aufweisen, wobei eines (23b) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) an der Seitenfläche (22) mithilfe eines elastischen Elements (28b) mit einem die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) verbindendenden steifen Element (27a) verbunden ist, wobei das elastische Element (28b) bei einem Überführen zwischen dem Freigabezustand und den Sperrzustand eine Rückstellkraft (RK1) erzeugt, die auf das eine (23b) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) wirkt.

Description

Filterelement, Filtervorrichtung, Fahrzeug, Verwendung und Verfahren
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere für eine Innenraumfiltervorrichtung, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Filtervorrichtung und ein Fahrzeug mit einer solchen Filtervorrichtung. Noch weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines Filterelements. Gemäß einem noch weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines Filterelements an oder in einem Filtergehäuse.
Obwohl auf beliebige Filterelemente und Filtervorrichtungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende 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 bzw. klimatisierte Luft mittels geeigneter Filter zu reinigen. Es kommen beispielsweise Partikelfilter, Geruchsfilter oder deren Kombinationen in Betracht, die in der Umgebungsluft enthaltene Schwebstoffe, Partikel und Gerüche herausfiltern bzw. adsorbieren.
Zur Filterung von Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden häufig gefaltete bzw. plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zickzackförmig gefaltet. Das Faltenpack wird beispielsweise von Seitenbändern und Kopfbändern oder einem sonstigen Rahmen gehalten. Derartige Filterelemente können in einem Filtergehäuse austauschbar fixiert sein. Die somit gebildete Filtervorrichtung kann in einer Klimaanlage eines entsprechenden Kraftfahrzeugs installiert sein.
Der Austausch von Filterelementen soll sich möglichst einfach vollziehen lassen. Gleichzeitig soll das Filterelement in dem entsprechenden Filtergehäuse sicher fixiert sein. D.h., dass das Filterelement nicht etwa durch Erschütterungen oder Druckstöße aus seiner Position in dem Filtergehäuse herausbewegt wird. Ein weiteres Ziel kann darin bestehen, dass nur bestimmte, für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Filterelemente in das Filtergehäuse eingesetzt werden können.
Es ist allgemein bekannt, zum Erreichen dieser Ziele, Filterelemente und Filtergehäuse mit geeigneten Eingriffs- und Eingriffsgegenelementen (bzw. Aufnahmemitteln) vorzusehen. Im befestigten bzw. montierten Zustand sorgen diese Elemente für einen Formschluss, der das jeweilige Filterelement in dem zugeordneten Filtergehäuse hält. Beispiele für solche Eingriffs- und Eingriffsgegenelemente können etwa Schrauben mit zugeordneten Gewinden oder Clipse mit zugeordneten Rasten sein.
Stand der Technik
DE 10 2007 050 850 A1 beschreibt einen Innenraumfilter für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.
WO 2015/086661 A1 offenbart ein Filterelement mit einem Filtermedium und einem Rahmen zur Befestigung des Filtermediums an oder in einer Filteraufnahme. Der Rahmen weist zumindest ein Eingriffselement und zumindest einen Schnapphaken auf. Das zumindest eine Eingriffselement ist mit einem Aufnahmeele- ment der Filteraufnahme für ein Verschwenken des Filterelements relativ zur Filteraufnahme um eine Schwenkachse schwenkbar in Eingriff bring bar. Der zumindest eine Schnapphaken ist mit zumindest einer Rast in der Filteraufnahme für ein Sperren eines Verschwenkens des Filterelements relativ zu der Filteraufnahme zumindest in einer ersten Richtung um die Schwenkachse verschnappbar.
WO 2021/213869 A1 offenbart eine Luftfiltereinrichtung für einen Kraftwagen, mit einem Gehäuse mit einem Aufnahmeraum für ein Filterelement, wobei das Filterelement einen Rahmen aufweist, welcher ein Filtermaterial des Filterelements zumindest bereichsweise umgibt. Seitenwände des Rahmens sind elastisch verformbar, so dass ein Abstand der beiden an derselben Seitenwand angeordneten Vorsprünge voneinander verringerbar ist, um jeweils zweite Vorsprünge beim Einsetzen des Filterelements an einwärts gerichteten Kulissen-Führungsflanken vorbei in den ihnen zugeordneten zweiten Kulissen-Endbereich zu bringen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Filterelement, insbesondere für eine Innenraumfiltervorrichtung, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen. Das Filterelement ist an oder in einem Filtergehäuse befestigbar, wobei das Filterelement umfasst: einen Filtermediumkörper, einen den Filtermediumkörper zumindest teilweise umlaufenden Rahmen, zwei an einer Seitenfläche des Rahmens angeordnete Eingriffselemente, welche sich von dem Filtermediumkörper weg erstrecken und mit jeweils zugeordneten Eingriffsgegenelementen an dem Filtergehäuse zur Befestigung des Filterelements an oder in diesem in Eingriff bringbar sind, ein steifes Element, welches die zwei Eingriffselemente an der Seitenfläche kraftleitend miteinander verbindet, wobei die zwei Eingriffselemente dazu ausgebildet sind, in einem Freigabezustand derselben mit den zugeordneten Eingriffsgegenelementen außer Eingriff zu stehen und in einem Sperrzustand derselben mit diesen in Eingriff zu stehen, wobei die zwei Eingriffselemente in dem Freigabezustand einen ersten Abstand und in dem Sperrzustand einen zweiten, von dem ersten Abstand verschiedenen Abstand zueinander aufweisen, wobei eines der zwei Eingriffselemente an der Seitenfläche mithilfe eines elastischen Elements mit dem steifen Element verbunden ist, wobei das elastische Element bei einem Überführen der zwei Eingriffselemente zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand eine Rückstellkraft erzeugt, die auf das eine der zwei Eingriffselemente wirkt.
Unter „kraftleitend verbunden“ wird hierin verstanden, dass das steife Element in der Lage ist, eine der Rückstellkraft entgegen gerichtete Reaktionskraft zwischen den beiden Eingriffselementen zu übertragen. Dies ist in Ausführungen durch ein einteilig oder mehrteilig ausgeführtes steifes Element möglich.
Vorteilhaft braucht (obgleich dies vorzugsweise nicht ausgeschlossen ist) bei dieser Ausführungsform nicht der Rahmen oder der Filtermediumkörper elastisch verformt zu werden, um das Filterelement an oder in dem Filtergehäuse zu montieren. Vielmehr wird die entsprechende elastische Verformbarkeit zumindest teilweise oder ausschließlich mittels eines elastischen Elements bereitgestellt, welches mechanisch zwischen das eine Eingriffselement und das steife Element geschaltet ist. Entsprechend führt ein Kraftfluss, dann wenn die Rückstellkraft erzeugt wird, von dem einen Eingriffselement durch das elastische Element, durch das steife Element und dann (ggf. via eines anderen elastischen Elements oder direkt) in das andere Eingriffselement. Das eine Eingriffselement ist mit dem steifen Element mittels des elastischen Elements und daher nur mittelbar mit diesem verbunden. Das andere Eingriffselement kann unmittelbar oder ebenfalls mittelbar mit dem steifen Element verbunden sein. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die zwei Eingriffselemente jeweils (das eine Eingriffselement jedenfalls mittels des elastischen Elements) mit dem Rahmen verbunden sind, wobei der Rahmen nur bereichsweise mit dem steifen Element versteift ist, so dass beispielsweise ein Abschnitt eines nicht-steifen Rahmenmaterials zwischen dem Krafteinleitungspunkt des entsprechenden Eingriffselements an der Seitenfläche und dem steifen Element liegt. Ist dieser Abschnitt jedoch kurz ausgestaltet, biegt sich dieser beispielsweise nur wenig durch und ist entsprechend für die Funktion vorliegend unschädlich.
Ein oder mehrere der Eingriffselemente können vorliegend beispielsweise als Zapfen, Vorsprünge, Stifte, Keder etc. ausgebildet sein. Es können mehr als zwei Eingriffselemente vorgesehen sein. Insbesondere können an zwei Seitenflächen des Rahmens jeweils zwei Eingriffselemente vorgesehen sein. Entsprechend sind auch zwei oder mehr Eingriffsgegenelemente an dem Filtergehäuse vorgesehen. Insbesondere kann das eine (oder auch das andere) der zwei Eingriffselemente als Rast ausgebildet sein, wobei das korrespondierende Eingriffselement entsprechend als Gegenrast ausgebildet sein kann.
Der Sperrzustand entspricht vorzugsweise dem montierten Zustand (d.h., das Filterelement ist an oder in dem Filtergehäuse befestigt) des Filterelements. Vorzugsweise ist in dem Sperrzustand eine Bewegung des Filterelements bezüglich des Filtergehäuses in allen sechs Freiheitsgraden gesperrt. Damit, dass die zwei Eingriffselemente mit den Eingriffsgegenelementen in Eingriff stehen, ist gemeint, dass diese jeweils einen Formschluss miteinander bilden.
Der Freigabezustand entspricht vorzugsweise einem Zustand, in welchem die Eingriffselemente gerade den Eingriff mit den Eingriffsgegenelementen verlassen haben. Insbesondere kann in dem Freigabezustand die Rückstellkraft maximal sein. Hierbei bezieht sich "maximal" auf einen Betrachtungszeitraum, in dem zunächst das Filterelement und das Filtergehäuse getrennt voneinander vorliegen und an dessen Ende das Filterelement an oder in dem Filtergehäuse befestigt ist.
Für das Überführen aus dem Sperrzustand in den Freigabezustand kann es insbesondere erforderlich sein, eine Handkraft auf das Filterelement, insbesondere auf das eine der zwei Eingriffselemente oder auf beide Eingriffselemente, aufzubringen. Die Handkraft kann hierbei entweder mittelbar oder unmittelbar auf zumindest eines der Eingriffselemente aufgebracht werden. So ist es einerseits bei der Montage möglich, dass eine in Einführrichtung gerichtete Montagekraft auf das Filterelement ausgeübt wird, welche dann durch einen beispielsweise als schiefe Ebene ausgeführten Einführabschnitt des zugeordneten gehäuseseitigen Eingriffsgegenelements in eine Bewegung quer zur Einführrichtung gewandelt wird, um den Abstand der Eingriffselemente voneinander zu verändern. Andererseits können, insbesondere zur Demontage, am Filterelement selbst Mittel vorgesehen sein, die das Aufbringen der Handkraft auf das zumindest eine Eingriffselement erleichtern bzw. die Zugänglichkeit der Eingriffselemente mit der Hand verbessern. Hierfür kommt beispielsweise ein mit dem zumindest einen Eingriffselement verbundener Hebel, ein Band oder eine Lasche in Betracht.
Mit anderen Worten entspricht ein Ruhezustand, den die Eingriffselemente ohne externe Kraftbelastung einnehmen ihrem Sperrzustand. Aufgrund der durch das elastische Element erzeugten Rückstellkraft sind das/die Eingriffselement(e) bestrebt, bei einer Überführung vom Sperr- in den Freigabezustand selbsttätig in den Sperrzustand zurückzukehren. Der erste Abstand kann größer oder kleiner als der zweite Abstand sein. Dies hängt von der jeweiligen Gestaltung ab. Gemäß einer Ausführungsform beträgt eine Differenz zwischen dem ersten und zweiten Abstand weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 % und noch weiter bevorzugt weniger als 5 % des ersten Abstands. Insbesondere beträgt in Ausführungsformen die Abstandsdifferenz gerade genug, dass zumindest das eine der zwei Eingriffselemente an dem korrespondierenden Eingriffsgegenelement vorbei geführt werden kann, um diese außer Eingriff zu bringen. Beispielsweise kann die Abstandsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Abstand weniger als 15 mm, weniger als 10 mm oder weniger als 5 mm betragen. Bei dem Überführen zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand kann eine Bewegung der Eingriffselemente zueinander gleichsam voneinander weg oder gleichsam zueinander hin erfolgen.
Das eine (und/oder auch das andere, später näher erwähnte) der zwei Eingriffselemente kann dazu eingerichtet sein, für das Überführen zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand verschwenkt oder (auch ausschließlich) linear bewegt zu werden.
Das elastische Element ist insbesondere eine Feder und kann beispielsweise aus Kunststoff und/oder Metall gefertigt sein.
Die Eingriffsgegenelemente können an Wandabschnitten des Filtergehäuses ausgebildet sein. Das Filtergehäuse kann beispielsweise in Form eines Rahmens, insbesondere eines rechteckigen Rahmens, gebildet sein. Die Wandabschnitte können Teilbereiche gegenüberliegender Seiten des Rahmens sein. Das Filtergehäuse kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein. Insbesondere ist das Filtergehäuse als Kunststoffspritzgussbauteil hergestellt. Zusätzlich oder alternativ kann das Filtergehäuse auch teilweise oder vollständig aus Metall, insbesondere Blech, hergestellt sein.
Es kann (genau) eine Seitenfläche vorgesehen sein, wie etwa bei einem runden oder eine sonstige Freiform ohne Ecken aufweisenden Filterelement. Es können aber auch mehrere, insbesondere vier, Seitenflächen vorgesehen sein. Insbesondere können sich zwei Seitenflächen gegenüberliegen. Beispielsweise können zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen vorgesehen sein, welche jeweils zwei (oder mehr) Eingriffselemente aufweisen. Somit kann ein Eingriff zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse an zumindest zwei Seiten geschaffen werden.
Das Filterelement umfasst beispielsweise ein Filtermedium (vorliegend auch "Filtermediumkörper") und ein oder mehrere Stabilisierungselemente, insbesondere Seitenbänder und/oder Kopfbänder (auch als Stirnbänder bezeichnet), 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 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. Die Stabilisierungselemente können z.B. aus PET (Polyethylenterephthalat), einem Glasfasermaterial, Synthetikfasermaterial oder einem sonstigen Kunststoff oder Kunststoffgemisch oder aus einem Vlies gefertigt sein. Insbesondere können die Stabilisierungselemente als Kunststoffspritzgussbauteile hergestellt werden. Die Stabilisierungselemente können steif oder flexibel (insbesondere auch flauschig) sein.
Die Seitenbänder des Rahmens (welche vorliegend vorzugsweise die "Seitenfläche des Rahmens" aufweisen) können ein Flächengewicht von beispielsweise 100 bis 500 g/m2, vorzugsweise 200 bis 400 g/m2 aufweisen. Das Flächengewicht wird nach DIN RN 29073-1 (non-woven) ermittelt. Die Zugfestigkeit der Seitenbänder bzw. der Seitenflächen des Rahmens kann beispielsweise mindestens 100, bevorzugt mindestens 200, noch weiter bevorzugt mindestens 500 N/50 mm in der Maschinenrichtung (Längsrichtung) betragen. Quer zur Maschinenrichtung kann die Zugfestigkeit mindestens 20, bevorzugt mindestens 100 und noch weiter bevorzugt mindestens 250 N/50 mm betragen. Die Zugfestigkeiten werden nach DIN EN 29073-3 ermittelt.
Vorzugsweise beträgt ein Flächengewicht und/oder eine Zugfestigkeit (in Maschinenrichtung und/oder quer dazu) der Seitenbänder einen geringeren Wert als der der Kopfbänder. Insbesondere sind die Seitenbänder elastischer als die Kopfbänder. Das heißt, dass eine geringere Kraft erforderlich ist, um die Seitenbänder um ein vordefiniertes Maß zu biegen oder zu längen als die Kopfbänder.
Das Filtermedium kann gefaltet oder wellenförmig ausgebildet sein. Als Faltungen sind beispielsweise Zickzack- oder W-Faltungen bekannt. Das Filtermedium kann geprägt und anschließend an Prägekanten unter Ausbildung von Faltkanten scharfkantig gefaltet sein. Als Ausgangsmaterial kann ein flächiger Materialfilterbogen dienen, welcher entsprechend umgeformt wird. Das Filtermedium ist beispielsweise ein Filtergewebe, ein Filtergelege oder ein Filtervlies. Insbesondere kann das Filtermedium in einem Spinnvlies- oder Meltblownverfahren 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 zur Maschinenrichtung orientiert sein.
Das Filtermedium kann ein- oder mehrlagig sein. Es kann ferner ein Adsorptionsmittel, wie etwas Aktivkohle, aufweisen. Weiterhin kann das Filtermedium eine antimikrobielle und/oder antiallergene Wirkung aufweisen. Als antimikrobieller Stoff kommt beispielsweise Zink-Pyrithion oder Nanosilber, als antiallerge- ner Stoff beispielsweise Polyphenol in Betracht.
Ein entsprechendes Filterelement dient der Filterung von Fluiden, also gasförmigen und/oder flüssigen Medien, beispielsweise Luft. Ein gasförmiges Medium bzw. Luft umfasst hier auch Gas- bzw. Luft-Fest- stoffgemische und/oder Gas- bzw. 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 NaCI-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 dem Filtergehäuse angebracht sein.
Das Filterelement kann in dem Filtergehäuse austauschbar fixiert sein. Der Eingriff zwischen den zwei Eingriffselementen und den zugeordneten Eingriffsgegenelementen ist vorzugsweise lösbar.
Das Filterelement oder eine Filtervorrichtung mit dem Filterelement kann in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen sowie allgemein in der Klimatechnik, insbesondere in Heiz-Klimageräten, Haushaltsgeräten, Brennstoffzellen oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden. Diese Kraftwagen 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.
Gemäß einer Ausführungsform ist das andere der zwei Eingriffselemente mithilfe eines anderen elastischen Elements mit dem steifen Element verbunden, wobei das andere elastische Element bei dem Überführen der zwei Eingriffselemente zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand eine Rückstellkraft erzeugt, die auf das andere der zwei Eingriffselemente wirkt.
Bei dieser Variante sind also zumindest zwei elastische Elemente vorgesehen, so dass die zwei Eingriffselemente jeweils bezüglich des steifen Elements beweglich sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist das andere der zwei Eingriffselemente mit dem steifen Element starr verbunden.
Dementsprechend ist lediglich das eine Eingriffselement beweglich bezüglich des steifen Elements, während das andere Eingriffselement mit diesem starr (also unbeweglich) gekoppelt ist. Die starre Verbindung zwischen dem anderen Eingriffselement und dem steifen Element kann mittelbar oder unmittelbar ausgeführt sein. "Unmittelbar" ist vorliegend als "ohne mechanische Zwischenschaltung weiterer Elemente oder Bauteile" zu verstehen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das eine und/oder das andere elastische Element dazu eingerichtet, die Rückstellkraft aufgrund einer biegeelastischen Verformung desselben zu erzeugen.
Alternativ kann das elastische Element als Zug-/Druck-verformbares Element ausgebildet sein. Insbesondere ist das elastische Element als eine Blattfeder, Spiralfeder, Flachfeder oder Wellenfeder ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das steife Element ein biegesteifes Element.
Alternativ kann das biegesteife Element ein Zug-/Druck-steifes Element sein. Beispielsweise umfasst ein solches Element Kohle- oder Aramidfasern. Gemäß einer Ausführungsform weist das steife Element eine größere Zug-/Druck-Steifigkeit oder Biegesteifigkeit auf als das eine und/oder das andere elastische Element und/oder als der Rahmen im Bereich der Seitenfläche.
Dadurch ist sichergestellt, dass es im Wesentlichen das eine und/oder das andere elastische Element ist, welches die Verformung für das Überführen zwischen dem Sperr- und dem Freigabezustand bereitstellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das steife Element ein einstückiger Bestandteil des Rahmens und/oder als Seitenband des Rahmens ausgebildet.
Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau, der insbesondere effizient herstellbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das steife Element ein Separatteil, welches an der Seitenfläche des Rahmens befestigt, insbesondere angeschweißt oder angeklebt, ist.
Diese Variante kann etwa gegenüber einer einstückigen Fertigung materialtechnische Vorteile haben.
Gemäß einer Ausführungsform sind die auf das eine der zwei Eingriffselemente wirkende Rückstellkraft und die auf das andere der zwei Eingriffselemente wirkende Rückstellkraft zueinander hin oder entgegengesetzt zueinander ausgerichtet.
Dadurch kann eine Verriegelung bzw. Verrastung der Eingriffs- und Eingriffsgegenelemente auf einfache Weise erreicht werden. Insbesondere können die zwei Rückstellkräfte koaxial gerichtet sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind die zwei Eingriffselemente zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei eine entsprechende Symmetrieachse in Durchströmungsrichtung weist.
Dadurch kann in Ausführungsformen das Filterelement in unterschiedlichen Ausrichtungen in dem Gehäuse verbaut werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das eine und/oder das andere elastische Element an dem steifen Element und/oder dem Rahmen befestigt, insbesondere angeklebt oder angeschweißt, oder einstückig, insbesondere im Kunststoffspritzguss, mit dem steifen Element und/oder dem Rahmen gebildet ist.
Die Befestigung des einen und/oder des anderen elastischen Elements an dem steifen Element und/oder dem Rahmen kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen. Insbesondere kann auch das eine und/oder das andere Eingriffselement an dem einen bzw. anderen elastischen Element befestigt insbesondere angeklebt oder angeschweißt, oder einstückig, insbesondere im Kunststoffspritzguss, mit dem einen oder anderen elastischen Element (ggf. einschließlich dem steifen Element und/oder dem Rahmen) gebildet sein. Weiterhin kann das andere Eingriffselement (in der Variante, in der dieses starr an dem steifen Element befestigt ist) an dem steifen Element und/oder dem Rahmen befestigt, insbesondere angeklebt oder angeschweißt, oder einstückig, insbesondere im Kunststoffspritzguss, mit dem steifen Element und/oder dem Rahmen gebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das eine und/oder das andere elastische Element mithilfe eines Sockels an dem Rahmen und/oder an dem steifen Element befestigt, wobei das eine und/oder das andere elastische Element entlang der Durchströmungsrichtung oder in einem spitzen Winkel zu dieser weist, wobei bevorzugt an einem von dem Sockel abgewandten Ende des einen und/oder des anderen elastischen Elements das eine und/oder andere der zwei Eingriffselemente vorgesehen ist, wobei bevorzugt sich das elastische Element parallel zu und beabstandet von der zumindest einen Seitenfläche des Rahmens und/oder dem steifen Element erstreckt.
Das elastische Element kann in diesem Fall etwa als biegeelastischer Arm ausgebildet sein. Eine solche Anordnung kann beispielsweise im Kunststoffspritzguss einfach hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das eine und/oder andere elastische Element stabförmig und/oder das eine und/oder das andere der zwei Eingriffselemente nockenförmig ausgebildet.
Dadurch ergeben sich einfach fertigbare Geometrien.
Gemäß einer Ausführungsform ist das eine und/oder andere elastische Element mäanderförmig und/oder das eine und/oder andere der zwei Eingriffselemente dreiecksförmig ausgebildet ist.
Die mäanderförmige Gestalt gestattet vorteilhaft einen langen Federweg. Die Dreiecksform stellt eine günstige Rastgeometrie dar.
Gemäß einer Ausführungsform ist das steife Element als Flachteil ausgeführt. Bevorzugt verläuft das mäanderförmige elastische Element in oder ausschließlich in der Ebene des Flachteils. Das mäanderförmige elastische Element kann in einem Fenster in dem Flachteil angeordnet sein, wobei bevorzugt das Fenster mithilfe eines Abdeckplättchens verschließbar ist.
Dadurch kann das elastische Element platzsparend und ggf. auch gut geschützt untergebracht werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Seitenfläche senkrecht zur Durchströmungsrichtung und/oder weist ein Seitenband des Rahmens die Seitenfläche auf.
Die Seitenfläche liegt vorzugsweise dem Filtergehäuse bzw. einer Wandung desselben mit den Eingriffsgegenelementen gegenüber.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Rahmen zumindest zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen auf, wobei an den zumindest zwei Seitenflächen jeweils Eingriffselemente angeordnet sind, welche sich von dem Filtermediumkörper weg erstrecken und mit jeweils zugeordneten Eingriffsgegenelementen an dem Filtergehäuse zur Befestigung des Filterelements an oder in diesem in Eingriff bringbar sind, wobei bevorzugt die Eingriffselemente zueinander spiegelsymmetrische bezüglich einer Symmetrieachse ausgebildet sind, welche in der Haupterstreckungsebene des Filtermediumkörpers liegt.
Mittels der Eingriffselemente zu beiden Seiten kann das Filterelement besonders sicher gehalten werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Filtervorrichtung, insbesondere Innenraumfiltervorrichtung, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt. Die Filtervorrichtung umfasst: ein Filterelement wie vorstehend beschrieben, und ein Filtergehäuse, an oder in welchem das Filterelement befestigt ist, wobei die zwei Eingriffselemente mit den zugeordneten Eingriffsgegenelementen in Eingriff stehen.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein dem einen und/oder dem anderen der zwei Eingriffselemente zugeordnetes Eingriffsgegenelement einen Einführabschnitt und einen Sperrabschnitt auf, wobei das eine und/oder andere der zwei Eingriffselemente dazu eingerichtet ist, bei der Befestigung des Filterelements an oder in dem Filtergehäuse durch den Einführabschnitt des zugeordneten Eingriffsgegenelements hindurch und hin zu dem Sperrabschnitt des zugeordneten Eingriffsgegenelements geführt zu werden, wobei die Rückstellkraft das eine und/oder das andere der zwei Eingriffselemente in dem Sperrabschnitt gegen ein Außer-Eingriff-Gelangen mit diesem sichert, wobei bevorzugt der Einführabschnitt dazu eingerichtet ist, der Rückstellkraft entgegenzuwirken, um den Abstand zwischen den zwei Eingriffselementen zu verändern.
Dadurch wird eine einfache Befestigungsmöglichkeit des Filterelements an dem Filtergehäuse bereitgestellt. Der Einführabschnitt kann an einem Rand der Seitenfläche enden, der beispielsweise der Roh- oder Reinseite des Filterelements entspricht. Der Sperrabschnitt kann sich beispielsweise parallel zu dem Rand der Seitenfläche erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Einführabschnitt in Durchströmungsrichtung oder in einem spitzen Winkel dazu. Der Sperrabschnitt kann mit dem Einführabschnitt verbunden und/oder gegenüber diesem abgewinkelt sein. Der Sperrabschnitt und/oder der Einführabschnitt können als Nut ausgebildet sein.
Der Sperrabschnitt und der Einführabschnitt können miteinander verbunden sein, so dass sie eine kontinuierliche Nut bilden. Ein Winkel zwischen dem Sperrabschnitt und dem Einführabschnitt kann beispielsweise zwischen 30 und 90°, vorzugsweise zwischen 70 und 90°, weiter bevorzugt 90° betragen.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die zugeordneten Eingriffsgegenelemente jeweils einen Sperrabschnitt auf, wobei die Sperrabschnitte voneinander weg oder zueinander hinweisen und/oder bezüglich einer Symmetrieachse in Durchströmungsrichtung spiegelsymmetrisch sind.
Weisen die Sperrabschnitte voneinander weg, ist der erste Abstand zwischen den zwei Eingriffselementen kleiner als der zweite Abstand. Mit anderen Worten werden die Eingriffselemente auseinander bewegt, um den Sperrzustand herzustellen, bzw. zueinander bewegt, um den Freigabezustand herzustellen.
Weisen die Sperrabschnitte dagegen zueinander hin, ist der erste Abstand zwischen den zwei Eingriffselementen größer als der zweite Abstand. Mit anderen Worten werden die Eingriffselemente aufeinander zu bewegt, um den Sperrzustand herzustellen.
Bevorzugt sind die beiden den zwei Sperrabschnitten zugeordneten Einführabschnitte parallel zueinander angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Einführabschnitt einen als schiefe Ebene auf das eine und/oder andere der zwei Eingriffselements wirkenden Abschnitt auf, wobei der Sperrabschnitt einen Hinterschnitt an einem Ende der schiefen Ebene ausbildet.
Mittels der schiefen Ebene kann das eine und/oder andere Eingriffselement einfach in den Sperrzustand überführt werden, da die schiefe Ebene eine insbesondere axial gerichtete Einführbewegung des Filterelements in eine Bewegung wandelt, die den Abstand der Eingriffselemente verändert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die schiefe Ebene schräg zur Durchströmungsrichtung orientiert und/ oder der Hinterschnitt erstreckt sich quer zur Durchströmungsrichtung.
Dadurch ergibt sich eine einfache Montage des Filterelements in dem Filtergehäuse.
Gemäß einer Ausführungsform weist eines der oder die zugeordneten Eingriffsgegenelemente eine den Einführabschnitt ausbildende V-förmige Geometrie auf, welche sich an ihrem spitzen Ende unter Ausbildung von zwei Hinterschnitten erweitert, wobei einer der Hinterschnitte den Sperrabschnitt ausbildet. Bei dieser Variante können vorteilhaft Filterelemente mit in unterschiedliche Richtungen weisenden Eingriffselementen verwendet werden. Das heißt, das entsprechende Filtergehäuse ist flexibler einsetzbar.
In Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Filterelement unabhängig von Auflageflächen am Filtergehäuse (abgesehen von den Eingriffsgegenelementen) - mit anderen Worten "freihängend" - im Bauraum bzw. in der Filtervorrichtung gehalten ist.
Weiterhin kann die Filtervorrichtung als mehrstufiges Filtersystem beschaffen sein, bei dem weitere Filterelemente an dem vorstehend beschriebenen Filterelement positioniert und von diesem mittelbar gehalten werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Filterelement mittelbar über ein weiteres Filterelement abgedichtet ist, wobei insbesondere eine axial gerichtete Dichtungsvorspannkraft durch die Zusammenwirkung des erfindungsgemäßen Filterelements mit einem Filtergehäuse erzeugt wird und durch Kontakt mit dem weiteren Filterelement auf das weitere Filterelement übertragen wird. Das weitere Filterelement weist hierbei eine Gehäuseschnittstelle auf, während das erfindungsgemäße Filterelement nur mittelbar, d.h. über das weitere Filterelement, gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Ein Kontakt zwischen dem erfindungsgemäßen Filterelement und dem weiteren Filterelement kann unter Zwischenschaltung einer Dichtung oder auch ohne Dichtung erfolgen,
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug mit einer Filtervorrichtung, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt wird eine Verwendung eines Filterelements, wie vorstehend beschrieben, in einer Filtervorrichtung, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt, wobei die zwei Eingriffselemente mit den zugeordneten Eingriffsgegenelementen in Eingriff gebracht werden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Befestigung eines Filterelements an oder in einem Filtergehäuse bereitgestellt. Dabei weist das Filterelement einen Filterkörper und einen zumindest teilweise umlaufenden Rahmen auf. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Einsetzen des Filterelements in das Filtergehäuse, und b) In-Eingriff-Bringen von zwei an einer Seitenfläche des Rahmens des Filterelements angeordneten und mittels eines steifen Elements an der Seitenfläche kraftleitend miteinander verbundenen Eingriffselemente des Filterelements mit zugeordneten Eingriffsgegenelementen des Filtergehäuses unter Änderung eines Abstands zwischen den zwei Eingriffselementen, wobei ein eines der zwei Eingriffselemente mit dem steifen Element verbindendes elastisches Element bei der Änderung des Abstands eine Rückstellkraft auf das eine Eingriffselement aufbringt.
Gemäß einer Ausführungsform wird Vor schrift b) das eine und/oder andere Eingriffselement entlang eines (ggf. jeweiligen) Einführabschnitts des Filtergehäuses im Wesentlichen entlang der Durchströmungsrichtung eingeführt.
Die für den ersten Aspekt beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten entsprechend für die weiteren vorstehend beschriebenen Aspekte, und umgekehrt.
Zahlenangaben, wie etwa "eins" oder "zwei" sind vorliegend nicht auf genau "eins" oder genau "zwei" beschränkend zu verstehen. Vielmehr können auch mehr als "ein" oder "zwei" der entsprechenden Elemente, so etwa der Eingriffselemente, vorgesehen sein, soweit vorliegend nichts Gegenteiliges angegeben ist. 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 Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt dabei:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Filtervorrichtung;
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung der Filtervorrichtung aus Fig. 1 , umfassend ein Filtergehäuse mit einem darin aufgenommenem Innenraumfilter;
Fig. 3: eine perspektivische Darstellung des Innenraumfilters aus Fig. 2 umfassend einen Rahmen und ein Filtermedium;
Fig. 4: in einer perspektivischen Darstellung das Filtermedium aus Fig. 3;
Fig. 5A bis 5H: verschiedene Ansichten einer Ausführungsform, bei der verschwenkbare Eingriffselemente vorgesehen sind;
Fig. 6: eine Variante des Filtergehäuses;
Fig. 7A bis 7F: verschiedene Ansichten einer Ausführungsform, bei der linear bewegliche Eingriffselemente vorgesehen sind;
Fig. 8A und 8B: Ausführungsformen eines Rahmens mit Eingriffselementen;
Fig. 9A bis 9F: verschiedene Bauarten bei Verwendung von Eingriffselementen, die voneinander weg bewegt werden, um einen Sperrzustand herzustellen;
Fig. 10A bis 10E: die Bauarten aus Fig. 9A bis 9F, jedoch mit dem Unterschied, dass die Eingriffselemente aufeinander zu bewegt werden; und
Fig. 1 1 : ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 12: Längsschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mehrstufigen Filtersystems.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Fig. 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 des Kraftfahrzeugs 1 zu. Zu diesem Zweck umfasst die Klimaanlage 2 eine in Fig. 2 gezeigte Filtervorrichtung 6.
Die Filtervorrichtung 6 umfasst ein Filtergehäuse 7 mit einem darin insbesondere austauschbar aufgenommenen Innenraumfilter 8 (vorliegend auch "Filterelement"). Der Innenraumfilter 8 ist in Fig. 3 näher gezeigt. Der Innenraumfilter 8 weist ein Filtermedium 9 (vorliegend auch "Filtermediumkörper") auf, welches insbesondere ringsum mit einem Rahmen 10 (Fig. 3) verbunden ist. Der Rahmen 10 kann beispielsweise Seitenbänder 11 , 12 und Kopfbänder 13, 14 umfassen. Das Filtermedium 9 ist in Fig. 4 isoliert gezeigt. 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 können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zur Maschinenrichtung M orientiert sein. Auch können die Fasern in einer Raumrichtungen gestreckt sein. Das Filtermedium 9 kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
Das Filtermedium 9 kann Falten 15 aufweisen, welche sich typischerweise quer zur Maschinenrichtung M erstrecken. Das gefaltete Filtermedium 9 wird auch als Plissee bezeichnet. Die Falten 15 können mittels Faltens entlang scharfer Faltkanten 16 (auch als "Faltenspitzen" bezeichnet) oder durch eine wellenförmige Ausführung des Filtermediums 9 erzeugt werden. Eine jeweilige Falte 15 kann durch zwei Faltabschnitte 15a definiert sein, welche über eine entsprechende Faltkante 16 miteinander verbunden sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel weisen die Faltkanten 16 in bzw. entgegen der Anströmrichtung bzw. Durchströmungsrichtung, welche in Fig. 2 durch den Pfeil L kenntlich gemacht ist. Die Faltung kann insbesondere als Zick-Zack-Faltung ausgeführt sein.
Auch eine Faltung, bei welcher die Falten 15 eine variierende Höhe H aufweisen, ist möglich. Ferner kann der Faltenabstand zwischen den Falten 15 variieren, so dass die Distanz A1 ungleich der Distanz A2 ist. Das Filtermedium 9 kann selbsttragend ausgeführt sein, d.h. die Falten 15 sind bei einer bestimmungsgemäßen Durchströmung im Filterbetrieb formstabil.
Das Filtermedium 9 wird in Maschinenrichtung M von Endfalten 17, 18 begrenzt. Quer dazu wird das Filtermedium 9 von Faltenstirnkanten 19, 20 (auch als Faltenprofile bezeichnet) begrenzt. Mit „Faltenstirnkante“ ist die stirnseitige Faltenfläche gemeint, welche sich zwischen benachbarten Faltkanten 16 einer jeweiligen Falte 15 erstreckt.
Das Filtermedium 9 kann in der Draufsicht, also in der Ebene E seiner flächigen Erstreckung, eine rechteckige Gestalt aufweisen. Allerdings ist auch eine dreieckige, fünf- oder mehreckige, runde oder ovale Gestalt denkbar.
Die in Fig. 3 gezeigten Seitenbänder 11 , 12 sind mit den Faltenstirnkanten 19, 20, die Kopfbänder 13, 14 mit den Endfalten 17, 18 verbunden, insbesondere durch Verschmelzen, Verschweißen oder Verkleben. Die Seitenbänder 11 , 12 sowie die Kopfbänder 13, 14 können den Rahmen 10 einstückig oder mehrteilig ausbilden. Die Seitenbänder 11 , 12 sowie die Kopfbänder 13, 14 können beispielsweise aus einem insbesondere flexiblen Fasermaterial oder als insbesondere steife Kunststoffspritzgussbauteile hergestellt sein. Insbesondere kann der Rahmen 10 durch Anspritzen an das Filtermedium 9 erzeugt sein.
Das Filtermedium 9 kann als Partikelfilter fungieren und dabei Partikel, insbesondere Staub, Schwebstoffe oder Flüssigkeitstropfen, aus der Ansaugluft 3 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 Fig. 2 gezeigt, senkrecht zu seiner flächigen Erstreckung von Luft L durchströmt. Die Luft L strömt dabei von einer Rohseite RO des Innenraumfilters 8 hin zu einer Reinseite RE desselben.
Um eine ausreichende Abdichtung zwischen der Roh- und Reinseite RO, RE zu gewährleisten, kann eine Dichtung zwischen dem Innenraumfilter 9 und dem Filtergehäuse 7 vorgesehen sein. Die Dichtung kann beispielsweise in den Rahmen 10 integriert sein. In diesem Fall ist der Rahmen 10 zumindest teilweise aus einem dichtenden Material ausgebildet. Alternativ kann die Dichtung als Zusatzteil vorgesehen, beispielsweise an dem Rahmen 10 befestigt, insbesondere angespritzt sein. Eine solche Dichtung 21 ist beispielhaft und ausschnittsweise in Fig. 3 dargestellt.
Die im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 4 beschriebenen Merkmale gelten für die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 5A ff. entsprechend.
Fig. 5A bis 5H zeigen eine erste Ausführungsform. Zunächst bezugnehmend auf Fig. 5A und 5B zeigen diese perspektivisch und voneinander getrennt, also im nicht-montierten Zustand, ein Filterelement 8 und ein Filtergehäuse 7. Diese sind zu einer in Fig. 5C perspektivisch gezeigten Filtervorrichtung 6 montierbar, wobei das Filterelement 8 in dem Filtergehäuse 7 lösbar befestigt wird.
In Fig. 5A ist ein Seitenband 11 des - hier beispielsweise geschlossenen Rahmens 10 - mit einer Seitenfläche 22 gezeigt. Die Seitenfläche 22 weist vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Durchströmungsrichtung L. Von der Seitenfläche 22 stehen zwei Eingriffselemente 23a, 23b ab. D.h., in einer Draufsicht auf das Filterelement 8 stehen die Eingriffselemente 23a, 23b nach außen von dem Filtermedium 9 weg.
Bevorzugt sind (in Fig. 5A bis 5c nicht sichtbare, weil verdeckte) weitere zwei Eingriffselemente an der Seitenfläche des gegenüberliegenden Seitenbands 12 angeordnet. Es können auch mehr als zwei Eingriffselemente an einem oder an beiden Seitenbändern 11 , 12 vorgesehen sein.
Die Eingriffselemente 23a, 23b sind jeweils mit einem Eingriffsgegenelement 24a, 24b (Fig. 5B) des Filtergehäuses 7 in Eingriff bringbar. Dies entspricht dann dem montierten Zustand der Filtervorrichtung 6, wie in Fig. 5C gezeigt. Die Bezugszeichenlinien der Bezugszeichen 24a, 24b sind gestrichelt dargestellt, da sie jeweils auf die Außenseite eines an seiner Innenseite ein Eingriffsgegenelement 24a, 24b ausbildenden Vorsprungs 25a, 25b (bzw. Projektion) hindeuten. Die Vorsprünge 25a, 25b sind an einer Wandung 26a des Filtergehäuses 7 ausgebildet. Anstelle der Vorsprünge 25a, 25b kann vorgesehen sein, dass die Eingriffsgegenelemente 24a, 24b in der Wandstärke der Wandung 26a ausgebildet sind.
Deutlich hingegen sind die Eingriffsgegenelemente 24c, 24d zu erkennen, die den Eingriffsgegenelementen 24a, 24b gegenüberliegend an einer Wandung 26b des Filtergehäuses 7 vorgesehen sind. Die Wandungen 26a, 26b können Teil eines geschlossenen Rahmens des Filtergehäuses 7 sein, welcher - im montierten Zustand - das Filterelement 8 an seinem in seiner Haupterstreckungsebene H1 liegenden Umfang vollständig umgibt.
Insbesondere können die Eingriffselemente 23a, 23b zu den in Fig. 5A bis 5C nicht gezeigten Eingriffselementen symmetrisch ausgebildet sein, und zwar bezüglich einer mittig zwischen und parallel zu den Seitenbändern 11 , 12 angeordneten Symmetrieachse SY1 , die sich zudem in der Haupterstreckungsebene H1 des Filterelements 8 befindet. Alternativ oder zusätzlich können auch die Eingriffsgegenelemente 24a, 24b zu den Eingriffsgegenelementen 24c, 24d um eine Achse SY2 spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Die Achse SY2 liegt mittig zwischen und parallel zu den Wandungen 26a, 26b und darüber hinaus in der Haupterstreckungsebene H2 des Filtergehäuses 7. Genauso sind jedoch auch nicht-symmetrische Ausgestaltungen denkbar.
Beispielsweise kann das Filtergehäuse 7 in Ausführungsformen lediglich die Wandung 26a aufweisen. In diesem Fall ist das Filterelement 8 an nur einer Seite an dem Filtergehäuse 7 mittels der Eingriffselemente 23a, 23b sowie der Eingriffsgegenelemente 24a, 24b befestigbar.
Fig. 5D zeigt eine Explosionsansicht des Filterelements 8 aus Fig. 5A. Das Filterelement 8 umfasst steife Elemente 27a, 27b, die hier als Separatteile ausgebildet sind und beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein können. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die steifen Elemente 27a, 27b als längliche, bspw. rechteckige Flachteile ausgeführt. Das steife Element 27a ist an dem Seitenband 11 , das steife Element 27b an dem Seitenband 12 befestigt, beispielsweise angeschweißt oder angeklebt. Insbesondere erstrecken sich die steifen Elemente 27a, 27b parallel zu den jeweiligen Seitenband 11 bzw. 12.
Das steife Element 27a trägt die Eingriffselemente 23a, 23b, das steife Element 27b die - hier nun auch teilweise sichtbaren - gegenüberliegenden Eingriffselemente 23c, 23d. Wie nachfolgend stellvertretend für die anderen Eingriffselemente anhand des Eingriffselements 23b erläutert, weist dieses beispielsweise eine Nockenform auf, wobei aber auch andere Konturen denkbar sind. Das Eingriffselement 23b ist an einem - in Fig. 5D unteren - Ende eines elastischen Elements 28b befestigt. An seinem anderen - in Fig. 5D oberen - Ende ist das elastische Element 28b an einem Sockel 29b befestigt. Der Sockel 29b ist wiederum an dem steifen Element 27a befestigt. Das elastische Element 28b ist bspw. in Form einer Flachfeder gebildet. Das Eingriffselement 23b, das elastische Element 28b, der Sockel 29b und ggf. das steife Element 27a können als einstückiges Bauteil, insbesondere aus Kunststoff und ggf. in einem Spritzguss gefertigt, hergestellt sein.
Fig. 5E zeigt eine Ansicht VE aus Fig. 5D und illustriert, dass sich das elastische Element 28b parallel und beabstandet von der Seitenfläche 22 (die dort gegenüber Fig. 5D ergänzt wurde) erstreckt. Insbesondere kann sich das elastische Element 28b parallel oder in einem spitzen Winkel zu der Durchströmungsrichtung L erstrecken.
Wie anhand von Fig. 5F illustriert, die eine Seitenansicht aus Fig. 5A zeigt, erlaubt das elastische Element 28b ein Verschwenken des Eingriffselements 23b um den Sockel 29b, wie durch den Doppelpfeil gekennzeichnet, wobei die kraftfreie Ausgangsposition (kann dem Sperrzustand entsprechen) des Eingriffselements 23b in durchgezogener Linie und die ausgeschwenkte Position (entspricht dem Freigabezu- stand)des Eingriffselements 23b gestrichelt dargestellt ist. Bei dem Verschwenken in die ausgeschwenkte Position wird das elastische Element 28b elastisch verformt und erzeugt dabei eine Rückstellkraft RK1 .
Gleiches gilt für das ebenfalls in Fig. 5F gezeigte Eingriffselement 23a, welches mittels eines elastischen Elements 28a an einem Sockel 29a angelenkt ist. Das Eingriffselement 23a ist gegenläufig zu dem Eingriffselement 23b verschwenkbar. Beim Verschwenken in die gestrichelt gezeigte, ausgeschwenkte Position erzeugt das Eingriffselement 23a eine Rückstellkraft RK2, die entgegen der Rückstellkraft RK1 gerichtet ist. Die Eingriffselemente 23a, 23b bzw. die entsprechenden Nocken weisen gemäß dem Ausführungs- beispiel voneinander weg und sind spiegelsymmetrisch bezüglich einer Achse SY3 zueinander ausgebildet. Die Achse SY3 erstreckt sich parallel zur Durchströmungsrichtung L und teilt das Seitenband 11 bevorzugt in zwei gleich große Hälften.
Die Rückstellkräfte RK1 und RK2 bewirken einen Kraftfluss, der von dem Eingriffselement 23b durch das elastische Element 28b, durch den Sockel 29b, durch das steife Element 27a in den Sockel 29b, in das elastische Element 28a und in das Eingriffselement 23a führt. Das entsprechende Biegemoment, welches die Rückstellkräfte RK1 , RK2 bewirken, wird vollständig in dem steifen Element 27a aufgenommen, weshalb dieses gemäß dem Ausführungsbeispiel ein biegesteifes Element ist. Entsprechend biegt sich das Seitenband 11 bei dem Montieren des Filterelements 8 in dem Gehäuse 9 nicht oder nur unwesentlich durch. Insbesondere weist das steife Element 27a dazu eine größere Biegesteifigkeit (in anderen Varianten zusätzlich oder alternativ eine größere Zug-/Druck-Steifigkeit) auf als das jeweilige elastische Element 28a, 28b und als das Seitenband 11 . Die Biegesteifigkeit meint hier eine Biegesteifigkeit um eine Achse BA (Fig. 5A) senkrecht zur Seitenfläche 22. Beispielsweis kann - insbesondere durch geeignete Materialwahl - ein E-Modul des steifen Elements 27a größer sein als ein E-Modul des jeweiligen elastischen Elements 28a, 28b und als ein E-Modul des Seitenbands 11 .
Die mit gestrichelter Linie dargestellte ausgeschwenkte Position der Eingriffselemente 23a, 23b entspricht vorliegend einem Freigabezustand. In diesem weisen die Eingriffselemente 23a, 23b einen ersten Abstand D1 zueinander auf. Fig. 5G zeigt einen Schnitt VG aus Fig. 5C. Fig. 5G illustriert den Sperrzustand, in welchem die Eingriffselemente 23a, 23b mit dem jeweils zugeordneten Eingriffsgegenelement 24a, 24b in Eingriff stehen. In dem Sperrzustand weisen die Eingriffselemente 23a, 23b einen zweiten Abstand D2 zueinander auf. Der Abstand D2 kann kleiner oder genauso groß wie ein in Fig. 5F gezeigter Abstand D3 sein. Den Abstand D3 weisen die Eingriffselemente 23a, 23b in einem unverformten (kraftfreiem) Zustand der elastischen Elemente 28a, 28b auf. Der unverformte Zustand entspricht dem unmontierten Zustand des Filtergehäuses 7 und des Filterelements 8, wenn dieses also als Separatteile vorliegen. Ist der Abstand D2 kleiner als der Abstand D3 bedeutet dies, dass die Eingriffselement 23a, 23b in dem Sperrzustand mit einer Vorspannung an den Eingriffsgegenelementen 24a, 24b anliegen.
Fig. 5H zeigt einen Schnitt VH aus Fig. 5B. Nachfolgend wird anhand von Fig. 5G und 5H die Gestalt der Eingriffsgegenelemente 24a, 24b näher erläutert. Diese umfassen jeweils - wie anhand des Eingriffsgegenelements 24b stellvertretend für alle Eingriffsgegenelemente der vorliegenden Ausführungsform erläutert - einen Einführabschnitt 30b und einen Sperrabschnitt 31 b, welche in dem Vorsprung 25b (Fig. 5B) als kontinuierliche Nut gebildet sind. Der Einführabschnitt 30b ist, wie in Fig. 5B gezeigt, zu einem (in Fig. 5B oberen) Rand 33 des Rahmens 10 offen. Eine entsprechende Öffnung ist mit 34b bezeichnet. Der Einführabschnitt 30b bildet eine schiefe Ebene 32b (Fig. 5H), die beispielsweise unter einem Winkel von 5 bis 45 Grad zu der Durchströmungsrichtung L geneigt ist.
Bei der Montage des Filterelements 8 in dem Filtergehäuse 7 wird ersteres - in Fig. 5A und 5b von oben - in das zweitere eingesetzt. Dazu werden die Eingriffselemente 23a bis 23d in die jeweils zugeordnete Öffnung 34a bis 34d eingeführt. Die schiefe Ebene 32b bewirkt, dass das Eingriffselement 23b aus seiner Ausgangsposition in seine ausgeschwenkte Position verschwenkt und schließlich am Ende der schiefen Ebene 32b nach außen in einen Hinterschnitt 35b (Fig. 5H) des Sperrabschnitts 31 b schnappt, wie Fig. 5G gezeigt. Gegenläufig dazu bewegt sich das Eingriffselement 23a entlang der schiefen Ebene 32a, die spiegelsymmetrisch um eine Symmetrieachse SY4 zur schiefen Ebene 32b angeordnet ist. Die Symmetrieachse SY4 ist parallel zur Durchströmungsrichtung L angeordnet und teilt bevorzugt die Wandung 26a in zwei gleich große Hälften. Am Ende der Bewegung schnappt das Eingriffselement 23a nach außen in den Hinterschnitt 35a. "Außen" meint hier, dass sich die Eingriffselemente 23a, 23b für das Verrasten mit dem jeweiligen Hinterschnitt 35a, 35b voneinander weg bewegen. Der Abstand zwischen den Eingriffselementen 23a, 23b verändert sich also von zunächst D3, dann zu D1 und schließlich zu D2 (wobei D2 = DD3 sein kann).
Sind die Eingriffselemente 23a bis 23d sämtlich in den jeweils zugordneten Sperrabschnitten 31 a, 31 b (die weiteren Sperrabschnitte sind hier ohne Bezugszeichen) angeordnet bzw. mit diesen verrastet, sind alle sechs Freiheitsgrade des Filterelements 8 gesperrt. Zum Lösen der Verbindung werden die Eingriffselemente 23a bis 23d oder zumindest eines dieser an jeder Seite (entsprechend den Seitenbändern 11 , 12) etwa per Hand in die jeweilige ausgeschwenkte Position gebracht.
In der insbesondere in Fig. 5H gezeigten Variante sind der Einführabschnitt 30b und der Sperrabschnitt 31 b selbst symmetrisch gestaltet. D.h., dass der schiefen Ebene 32b eine weitere schiefe Ebene 36b gegenüberliegt, so dass sich die schiefen Ebenen 32b, 36b zu einer V-förmigen Geometrie ergänzen. Dem Hinterschnitt 35b liegt ein weiterer Hinterschnitt 37b gegenüber, so dass sich die V-förmige Geometrie an ihrem spitzen Ende beidseits wieder erweitert. Diese Variante ist insofern vorteilhaft, als dass in das Filtergehäuse 7 damit auch Filterelemente 8 einsetzbar sind, bei denen die Eingriffselemente 23a, 23b, um in die ausgeschwenkte Position zu gelangen, voneinander weg geschwenkt werden, also die Distanz D1 größer als die Distanz D2 bzw. D3 ist.
Demgegenüber zeigt Fig. 6 in einer Ansicht, die der Ansicht aus Fig. 5H entspricht, eine Ausführungsform, bei der der Einführabschnitt 30b und der Sperrabschnitt 31 b unsymmetrisch ausgebildet sind. Innenseitig ("innen" meint hier den Bereich zwischen den beiden Eingriffsgegenelementen 24a, 24b) sind der Einführabschnitt 30b und der Sperrabschnitt 31 b jeweils von einer gerade Wand 38b begrenzt, wobei aber auch diese nicht erforderlich ist und anders gestaltet sein könnte.
Fig. 7A bis 7F zeigen eine weitere Ausführungsform. Das Filtergehäuse 7 entspricht hier beispielsweise dem aus Fig. 5B oder Fig. 6. Unterschiede ergeben sich im Hinblick auf die Eingriffselemente 23a, 23b und deren Verbindung mit dem steifen Element 27a. Dabei entsprechen die Ansichten der Fig. 7A bis 7D denen aus den Fig. 5A bis 5D. Fig. 7E entspricht der Ansicht aus Fig. 5G. Fig. 7F zeigt eine Explosionsansicht des steifen Elements 27a.
Die Eingriffselemente 23a, 23b sind hier ausschließlich linear und insbesondere parallel zur Längserstre- ckungsrichtung LE (Fig. 7A) des Seitenbands 11 beweglich vorgesehen, um diese zwischen dem Freigabezustand (Distanz D1 in Fig. 7F) und dem Sperrzustand (Distanz D2 in Fig. 7F sowie Fig. 7E) zu verstellen.
Im Detail kann vorgesehen sein, dass das steife Element 27a in einer in Fig. 7D ersichtlichen Tasche 39 in dem Seitenband 11 angeordnet ist. Alternativ kann das steife Element 27a auch auf das Seitenband 11 aufgeklebt sein.
Das steife Element 27a ist als beispielsweise rechteckiges Flachteil ausgebildet und weist, wie in Fig. 7F zu erkennen, einen steifen Abschnitt 40 auf, an den sich in der Längsrichtung LE zwei Rahmen 41 a, 41 b anschließen. Jeder Rahmen 41 a, 41 d definiert innenseitig ein Fenster 42a, 42b. Die elastischen Elemente 28a, 28b sind in dieser Ausführungsform mäanderförmig ausgebildet und stützen sich an ihrem einen Ende 43a, 43b an einem Rahmenelement 44a, 44b des jeweiligen Fensters 42a, 42b ab, wobei das jeweilige Rahmenelement 44a, 44b dem steifen Abschnitt 40 zugewandt ist. An seinem anderen Ende trägt das jeweilige elastische Element 28a, 28b das Eingriffselement 23a, 23b. Die mäanderförmige Gestalt erstreckt sich platzsparend ausschließlich in der Ebene des jeweiligen Fensters 42a, 42b bzw. in der Ebene des steifen Elements 27a und erlaubt die rein lineare Beweglichkeit des jeweiligen Eingriffselements 23a, 23b. Das jeweilige Eingriffselement 23a, 23b weist einen Führungsabschnitt 46a, 46b auf, der in einem Führungsgegenabschnitt 47a, 47b in dem jeweiligen Fenster 42a, 42b linear verschieblich geführt ist. Von dem Führungsabschnitt 46a, 46b abgewandt weist das jeweilige Eingriffselement 23a, 23b eine, beispielsweise dreiecksförmige, Kontur auf, die für den Eingriff in den entsprechenden Sperrabschnitt 31 a, 31 b (Fig. 7C) eingerichtet ist. Das jeweilige Fenster 42a, 42b ist mittels eines Abdeckplättchens 49a, 49b abdeckbar bzw. abgedeckt. Dies hat insbesondere den Zweck, dass die mäanderförmigen elastischen Elemente 28a, 28b geschützt untergebracht sind. Die Abdeckplättchen 49a, 49b sind jeweils mit einer Öffnung 50a, 50b ausgeführt, die einen Durchtritt der Eingriffselemente 23a, 23b erlaubt, wenn das Abdeckplättchen 49a, 49b an dem steifen Element 27a montiert wird.
Das steife Abschnitt 40, die Rahmen 41 a, 41 b, die elastischen Elemente 28a, 28b und die Eingriffselemente 23a, 23b können als ein einstückiges Kunststoffbauteil, insbesondere im Spritzguss, gefertigt sein.
Fig. 8A illustriert eine Ausführungsform, bei welcher das steife, insbesondere biegesteife, Element 27a Bestandteil des Seitenbands 11 , also in dieses integriert ist. Dazu kann das Seitenband 11 - jedenfalls in dem Abschnitt, der sich zwischen den den Eingriffselementen 23a, 23b zugeordneten Sockeln 29a, 29b erstreckt - aus einem steifen Kunststoffmaterial gefertigt sein. Alternativ oder zusätzlich können Fasern, beispielsweise Kohle- und/oder Aramidfasern, in das Material des Seitenbands 11 integriert sein, um dessen Steifigkeit zu erhöhen. Bei dieser Variante ist bevorzugt, dass der Rahmen 10 mit dem Seitenband 11 (inkl. steifem Element 27a, Sockeln 29a, 29b, elastischen Elementen 28a, 28b und Eingriffselementen 23a, 23b) an das Filtermedium 9 angespritzt ist.
Alternativ kann ein zusätzlicher Rahmen 50 vorgesehen werden, wie in Fig. 8B dargestellt. Dieser weist beispielsweise vier Rahmenelemente 51 a bis 51 d auf. Das Rahmenelement 51 a bildet das steife Element 27a aus. An dessen Seitenfläche 22 sind insbesondere die Eingriffselemente 23a, 23b angebracht. Das Filtermedium 9 mitsamt seinem Rahmen 10 wird sodann mit dem zusätzlichen Rahmen 50 verbunden. Insbesondere kann der zusätzliche Rahmen 50 zuvor als separates (bspw. Kunststoff-)Teil gefertigt, insbesondere spritzgegossen, werden. Alternativ wird der Rahmen 50 unmittelbar an den Rahmen 10 angespritzt.
Fig. 9A bis 9F illustrieren verschiedene Ausführungsformen und beziehen dabei bereits vorstehend beschriebene Ausführungsformen ein. Gemeinsam ist, wie anhand Fig. 9A illustriert, diesen Ausführungsformen, dass die Verrastung mit den Sperrabschnitten 31 a, 31 b dadurch erfolgt, dass sich der Abstand zwischen den Eingriffselementen 23a, 23b beim Überführen vom Freigabezustand in den Sperrzustand vergrößert, also der zweite Abstand D2 (Sperrzustand) größer als der erste Abstand D1 (Freigabezustand) ist. Gemäß Fig. 9B sind die Eingriffselemente 23a, 23b jeweils verschwenkbar vorgesehen und mittels eines steifen Elements 27a, welches als Zusatzbauteil ausgebildet ist, an ihren jeweils zugeordneten Sockeln 29a, 29b gekoppelt.
Im Unterschied zu Fig. 9B ist bei der Ausführungsform nach Fig. 9C vorgesehen, dass die Sockel 29a, 29b jeweils mittels eines Plättchens 52a, 52b mit dem Seitenband 1 1 verbunden sind, wobei das Seitenband 11 das steife Element integriert aufweist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 9D ist im Unterschied zu der nach Fig. 9B das Eingriffselement 23a starr und direkt mit dem steifen Element 27a verbunden, beispielsweise mit diesem einstückig gefertigt. D.h., das Eingriffselement 23a ist nicht bezüglich des steifen Elements 27a oder des Seitenbands 11 beweglich. Die relative Beweglichkeit zu dem Eingriffselement 23b schöpft sich aus dessen Verschwenkbar- keit aufgrund von dessen Anlenkung an dem Sockel 29b mittels des elastischen Elements 28b. Das steife Element 27a samt Eingriffselementen 23a, 23b ist in Fig. 9E perspektivisch dargestellt. Dort ist zu erkennen, dass das Eingriffselement 23a als Zapfen ausgebildet ist, der an seinem einen Ende frei und an seinem anderen Ende mit dem steifen Element 27a verbunden ist.
Fig. 9F illustriert eine Variante gegenüber Fig. 9D, bei welcherdie Eingriffselemente 23a, 23b jeweils mittels eines Plättchens 52a, 52b mit dem Seitenband 1 1 verbunden sind, wobei das Seitenband 11 das steife Element 27a integriert aufweist bzw. bildet.
Fig. 10A bis 10E korrespondieren zu Fig. 9A bis 9D und 9F mit dem Unterschied, dass sich der Abstand zwischen den Eingriffselementen 23a, 23b beim Überführen vom Freigabezustand in den Sperrzustand verkleinert, also der zweite Abstand D2 (Sperrzustand) kleiner als der erste Abstand D1 (Freigabezustand) ist. Entsprechend sind die Rückstellkräfte RK1 , RK2 zueinander hin gerichtet.
Fig. 1 1 zeigt in einem Flussdiagramm eine Ausführungsform des Verfahrens.
In einem Schritt S1 wird das Filterelement 8 in das Filtergehäuse 7 eingesetzt.
In einem Schritt S2 werden die Eingriffselemente 23a, 23b mit den korrespondierenden Eingriffsgegenelementen 24a, 24b in Eingriff gebracht, wobei zumindest die Rückstellkraft RK1 (siehe etwa Fig. 9D mit einem elastischen Element 28b) oder zwei Rückstellkräfte RK1 , RK2 (siehe etwa Fig. 9B und 5F mit zwei elastischen Elementen 28a, 28b) wirken. Aus den Rückstellkräften RK1 , RK2 resultierende Biegemomente oder Zug-/ Druckkräfte werden in dem steifen Element 27a aufgenommen, so dass sich bevorzugt das Seitenband 11 nicht oder nur unwesentlich krümmt.
In Fig. 12 ist ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen mehrstufigen Filtervorrichtung 6 gezeigt. Diese umfasst ein erfindungsgemäßes Filterelement 8 sowie zumindest ein weiteres Filterelement 81 . In Ausführungen umfasst die mehrstufige Filtervorrichtung 6 zwei oder mehr weitere Filterelemente 81 , 82. Die zumindest zwei Filterelemente 8, 81 , 82 werden seriell durchströmt, beispielsweise in Durchströmungsrichtung L. Zumindest eines der Filterelemente 8, 81 , 82 kann ein Gasfiltermedium umfassend zumindest ein Adsorbens aufweisen. Ein weiteres der Filterelemente 8, 81 , 82 kann ein Partikelfiltermedium, insbesondere umfassend ein HEPA-Filtermedium, aufweisen. Die mehrstufigen Filtervorrichtung 6 eignet sich insbesondere zum Einsatz als Ansaugluftfilter eines Brennstoffzellensystems oder als Kabinenluftfilter eines Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Filterelement 8 ist in der hierin beschriebenen Weise über seine Eingriffselemente 23a, 23b in korrespondierenden Gegeneingriffselementen des Filtergehäuses 7 gehalten. In der lediglich beispielhaften Ausführungsform liegen die gehäuseseitigen Gegeneingriffselemente an einem ersten Gehäuseteil 71 vor, das einen Aufnahmeraum für das erfindungsgemäße Filterelement 8 bereitstellt. Ferner kann das erste Gehäuseteil 71 auch einen Aufnahmeraum für zumindest ein weiteres Filterelement 81 , 82 bereitstellen. Das Filtergehäuse 7 weist neben dem ersten Gehäuseteil 71 , welches insbesondere eine Gehäusebasis sein kann, ein zweites Gehäuseteil 72 auf, bei dem es sich insbesondere um einen Gehäusedeckel handeln kann.
Das erfindungsgemäße Filterelement 8 ist über das weitere Filterelement 81 , insbesondere über die weiteren Filterelemente 81 , 82, gegenüber dem Filtergehäuse 7 nur mittelbar abgedichtet. Hierbei liegt ein Rahmen 10 des erfindungsgemäßen Filterelements 8 dichtend an dem zweiten Filterelement 81 , insbesondere an dessen Rahmen, an. Dazwischen kann sich eine Dichtung 21 befinden, die beispielsweise an dem erfindungsgemäßen Filterelement 8 oder an dem weiteren Filterelement 81 gehalten sein kann oder lose eingelegt sein kann. Das weitere Filterelement 81 wiederum liegt analog dichtend an einem noch weiteren Filterelement 82 an, welches seinerseits über eine Gehäusedichtung 21 ‘ dichtend, d.h. unmittelbar, am Filtergehäuse 7, insbesondere am ersten Gehäuseteil 71 , anliegt. In einer nicht figurativ gezeigten Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung 6 genau zwei Filterelemente, ein erfindungsgemäßes Filterelement 8 sowie nur ein weiteres Filterelement 81 . In diesem Fall liegt die Gehäusedichtung 21 ‘ zwischen dem weiteren Filterelement 81 und dem Filtergehäuse 7 vor.
Bei den Dichtungen 21 , 21 ‘ kann es sich insbesondere um Axialdichtungen handeln. Das erfindungsgemäße Filterelement 8 kann insbesondere derart in das Gehäuse 7 eingesetzt sein, dass die Dichtungen 21 unter Vorspannung stehen. Ein Kraftverlauf der Dichtungskraft K ist hierbei schematisch mit Pfeilen eingezeichnet. Der Kraftverlauf der Dichtungskraft K verläuft ausgehend vom Eingriff der Eingriffselemente 23a23b des erfindungsgemäßen Filterelements 8, durch den Rahmen des erfindungsgemäßen Filterelements 8, die Dichtung 21 zwischen dem erfindungsgemäßen Filterelements 8 und dem weiteren Filterelement 81 , den Rahmen des weiteren Filterelements 81 , die Dichtung zwischen dem weiteren Filterelement 81 und dem noch weiteren Filterelement, den Rahmen des noch weiteren Filterelements 82 bis in die Gehäusedichtung 22, wo diese schließlich als effektive Dichtungskraft die Abdichtung des noch weiteren Filterelements 82 gegenüber dem Gehäuse 7 bewirkt, so dass die Gesamtheit der Filterelemente 8, 81 , 82 mittelbar gegenüber dem Gehäuse 7 abgedichtet wird.
Das Gehäuse weist eine Gehäusedichtfläche 711 auf, an der die Gehäusedichtung 21 ‘ dichtend anliegt. Die Gehäusedichtfläche 711 ist insbesondere als Axialdichtfläche ausgebildet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. Bezugszeichen
1 Kraftfahrzeug BA Achse
2 Klimaanlage H1 , H2 Haupterstreckungsebene
3 Außenluft L Durchströmungsrichtung
4 Luft LE Längserstreckungsrichtung
5 Kabine RE Reinseite/Abströmseite
6 Filtervorrichtung RK1 , RK2 Rückstellkraft
7 Filtergehäuse RO Rohseite/Anströmseite
71 Erstes Gehäuseteil S1 , S2 Schritt
711 Gehäusedichtfläche SY1 - SY4 Symmetrieachse
72 Zweites Gehäuseteil K Kraftverlauf der Dichtungsvor¬
8 Innenraumfilter/Filterelement spannkräfte
81 , 82 Weiteres Filterelement
9 Filtermedium/Filtermediumkör- per
10 Rahmen
11 Seitenband
12 Seitenband
13 Kopf band
14 Kopf band
15 Falte
15a Faltabschnitt
16 Faltkante
17 Endfalte
18 Endfalte
19 Faltenstirnkante
20 Faltenstirnkante
21 Dichtung
21 ‘ Gehäusedichtung
22 Seitenfläche
23a - 23d Eingriffselement
24a - 24d Eingriffsgegenelement
25a, 25b Vorsprung
26a, 26b Wandung
27a, 27b steifes Element
28a, 28b elastisches Element
29a, 29b Sockel
30a, 30b Einführabschnitt
31a, 31 b Sperrabschnitt
32a, 32b schiefe Ebene 33 Rand
34a - 34d Öffnung
35a, 35b Hinterschnitt
36b schiefe Ebene
37b Hinterschnitt
38b Wand
39 Tasche
40 steifer Abschnitt
41a, 41 b Rahmen
42a, 42b Fenster
43a, 43b Ende des elastischen Elements
44a, 44b Rahmenelement
46a, 46b Führungsabschnitt
47a, 47b Führungsgegenabschnitt
49a, 49b Abdeckplättchen 50 Rahmen
50a, 50b Öffnung 51a - 51d Rahmenelemente
52a, 52b Plättchen
A1 , A2 Distanzen

Claims

Ansprüche Filterelement (8), insbesondere für eine Innenraumfiltervorrichtung (6), beispielsweise für ein Kraftfahrzeug (1), wobei das Filterelement (8) an oder in einem Filtergehäuse (7) befestigbar ist, wobei das Filterelement (8) umfasst:
- einen Filtermediumkörper (9),
- einen den Filtermediumkörper (9) zumindest teilweise umlaufenden Rahmen (10, 50),
- zwei an einer Seitenfläche (22) des Rahmens (10, 50) angeordnete Eingriffselemente (23a, 23b), welche sich von dem Filtermediumkörper (9) weg erstrecken und mit jeweils zugeordneten Eingriffsgegenelementen (24a, 24b) an dem Filtergehäuse (7) zur Befestigung des Filterelements (8) an oder in diesem in Eingriff bringbar sind,
- ein steifes Element (27a), welches die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) an der Seitenfläche (22) kraftleitend miteinander verbindet,
- wobei die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) dazu ausgelegt sind, in einem Freigabezustand derselben mit den zugeordneten Eingriffsgegenelementen (24a, 24b) außer Eingriff zu stehen und in einem Sperrzustand derselben mit diesen in Eingriff zu stehen, wobei die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) in dem Freigabezustand einen ersten Abstand (D1) und in dem Sperrzustand einen zweiten, von dem ersten Abstand verschiedenen Abstand (D2) zueinander aufweisen,
- wobei zumindest eines (23b) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) an der Seitenfläche (22) mithilfe eines elastischen Elements (28b) mit dem steifen Element (27a) verbunden ist, wobei das elastische Element (28b) bei einem Überführen der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand eine Rückstellkraft (RK1) erzeugt, die auf das eine (23b) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) wirkt. Filterelement nach Anspruch 1 , wobei das andere (23a) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) mithilfe eines anderen elastischen Elements (28a) mit dem steifen Element (27a) verbunden ist, wobei das andere elastische Element (28a) bei dem Überführen der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand eine Rückstellkraft (RK2) erzeugt, die auf das andere (23a) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) wirkt. Filterelement nach Anspruch 1 , wobei das andere (23a) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) mit dem steifen Element (27a) starr verbunden ist. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine und/oder das andere elastische Element (28a, 28b) dazu eingerichtet ist, die Rückstellkraft (RK1 , RK2) aufgrund einer biegeelastischen Verformung desselben zu erzeugen. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das steife Element (27a) ein biegesteifes Element ist. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das steife Element (27a) eine größere Zug-/Druck-Steifigkeit oder Biegesteifigkeit aufweist als das eine und/oder das andere elastische Element (28a, 28b) und/oder als der des Rahmens (10, 50) im Bereich der Seitenfläche (22). Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das steife Element (27a) ein ein- stückiger Bestandteil des Rahmens (10, 50) ist und/oder als Seitenband (11 , 51 a) des Rahmens (10, 50) ausgebildet ist.
8. Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das steife Element (27a) ein Separatteil ist, welches an der Seitenfläche (22) des Rahmens (10, 50) befestigt, insbesondere angeschweißt oder angeklebt, ist.
9. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 - 8, wobei die auf das eine (23b) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) wirkende Rückstellkraft (RK1) und die auf das andere (23a) der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) wirkende Rückstellkraft (RK2) zueinander hin oder entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind.
10. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, wobei eine entsprechende Symmetrieachse (SY3) in Durchströmungsrichtung (L) weist.
11. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine und/oder das andere elastische Element (28a, 28b) an dem steifen Element (27a) und/oder dem Rahmen (10, 50) befestigt, insbesondere angeklebt oder angeschweißt, oder einstückig, insbesondere im Kunststoffspritzguss, mit dem steifen Element (27a) und/oder dem Rahmen (10, 50) gebildet ist.
12. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine und/oder das andere elastische Element (28a, 28b) mithilfe eines Sockels (29a, 29b) an dem Rahmen (10, 50) und/oder an dem steifen Element (27a) befestigt ist, wobei das eine und/oder das andere elastische Element (28a, 28b) entlang der Durchströmungsrichtung (L) oder in einem spitzen Winkel zu dieser weist, wobei bevorzugt an einem von dem Sockel (29a, 29b) abgewandten Ende des einen und/oder des anderen elastischen Elements (28a, 28b) das eine und/oder andere der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) vorgesehen ist, wobei bevorzugt sich das elastische Element (28a, 28b) parallel zu und beabstandet von der zumindest einen Seitenfläche (22) des Rahmens (10, 50) und/oder dem steifen Element (27a) erstreckt.
13. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine und/oder das andere elastische Element (28a, 28b) stabförmig und/oder das eine und/oder andere der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) nockenförmig ausgebildet ist.
14. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 - 12, wobei das eine und/oder andere elastische Element (28a, 28b) mäanderförmig und/oder das eine und/oder andere der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) dreiecksförmig ausgebildet ist.
15. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das steife Element (27a) als Flachteil ausgeführt ist und/oder das mäanderförmige elastische Element (28a, 28b) in oder ausschließlich in der Ebene des Flachteils verläuft und/oder in einem Fenster (42a, 42b) in dem Flachteil angeordnet ist, wobei bevorzugt das Fenster (42a, 42b) mithilfe eines Abdeckplättchens (49a, 49b) verschließbar ist.
16. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenfläche (22) senkrecht zur Durchströmungsrichtung (L) weist und/oder wobei ein Seitenband (11 , 51 a) des Rahmens (10, 50) die Seitenfläche (22) aufweist.
17. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (10, 50) zumindest zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen (22) aufweist, wobei an den zumindest zwei Seitenflächen (22) jeweils zwei Eingriffselemente (23a - 23d) angeordnet sind, welche sich von dem Filtermediumkörper (9) weg erstrecken und mit jeweils zugeordneten Eingriffsgegenelementen (24a - 24d) an dem Filtergehäuse (7) zur Befestigung des Filterelements (8) an oder in diesem in Eingriff bringbar sind, wobei bevorzugt die Eingriffselemente (23a - 23d) zueinander spiegelsymmetrische bezüglich einer Symmetrieachse (SY1) ausgebildet sind, welche in der Haupterstreckungsebene (H1) des Filtermediumkörpers (9) liegt.
18. Filtervorrichtung (6), insbesondere Innenraumfiltervorrichtung, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend: ein Filterelement (8) nach einem der Ansprüche 1 - 17, und ein Filtergehäuse (7), an oder in welchem das Filterelement (8) befestigt ist, wobei die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) mit den zugeordneten Eingriffsgegenelementen (24a, 24b) in Eingriff stehen.
19. Filtervorrichtung nach Anspruch 18, wobei ein dem einen und/oder dem anderen der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) zugeordnetes Eingriffsgegenelement (24a, 24b) einen Einführabschnitt (30a, 30b) und einen Sperrabschnitt (31 a, 31 b) aufweist, wobei das eine und/oder andere der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) dazu eingerichtet ist, bei der Befestigung des Filterelements (8) an oder in dem Filtergehäuse (7) durch den Einführabschnitt (30a, 30b) des zugeordneten Eingriffsgegenelements (24a, 24b) hindurch und hin zu dem Sperrabschnitt (31a, 31 b) des zugeordneten Eingriffsgegenelements (24a, 24b) geführt zu werden, wobei die Rückstellkraft (RK1 , RK2) das eine und/oder das andere der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) in dem Sperrabschnitt (31 a, 31 b) gegen ein Außer-Eingriff- Gelangen mit diesem sichert, wobei bevorzugt der Einführabschnitt (30a, 30b) dazu eingerichtet ist, der Rückstellkraft (RK1 , RK2) entgegenzuwirken, um den Abstand (D1 , D2) zwischen den zwei Eingriffselementen (23a, 23b) zu verändern.
20. Filtervorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Einführabschnitt (30a, 30b) in Durchströmungsrichtung (L) oder in einem spitzen Winkel dazu weist und/oder der Sperrabschnitt (31 a, 31 b) mit dem Einführabschnitt (30a, 30b) verbunden und/oder gegenüber diesem abgewinkelt ist und/oder wobei der Einführabschnitt (30a, 30b) und/oder der Sperrabschnitt (31 a, 31 b) als Nut ausgebildet sind.
21. Filtervorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die zugeordneten Eingriffsgegenelemente (24a, 24b) jeweils einen Sperrabschnitt (31 a, 31 b) aufweisen, wobei die Sperrabschnitte (31 a, 31 b) voneinander weg oder zueinander hinweisen und/ oder bezüglich einer Symmetrieachse (SY4) in Durchströmungsrichtung (L) spiegelsymmetrisch sind.
22. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 19 - 21 , wobei der Einführabschnitt (30a, 30b) einen als schiefe Ebene (32a, 32b) auf das eine und/oder das andere der zwei Eingriffselements (23a, 23b) wirkenden Abschnitt aufweist, wobei der Sperrabschnitt (31 a, 31 b) einen Hinterschnitt (35a, 35b) an einem Ende der schiefen Ebene (32a, 32b) ausbildet.
23. Filtervorrichtung nach Anspruch 22, wobei die schiefe Ebene (32a, 32b) schräg zur Durchströmungsrichtung (L) orientiert ist und/oder der Hinterschnitt (35a, 35b) sich quer zur Durchströmungsrichtung (L) erstreckt.
24. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 19 - 23, wobei eines der oder die zugeordneten Eingriffsgegenelemente (24a, 24b) eine den Einführabschnitt (30a, 30b) ausbildende V-förmige Geometrie aufweist, welche sich an ihrem spitzen Ende unter Ausbildung von zwei Hinterschnitten (35b, 37b) erweitert, wobei einer der Hinterschnitte (35b, 37b) den Sperrabschnitt (31 a, 31 b) ausbildet.
25. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 24, umfassend zumindest ein weiteres Filterelement (81 , 82), das in Durchströmungsrichtung (L) benachbart zu dem Filterelement (8) angeordnet ist, wobei das weitere Filterelement (81 , 82) und das Filterelement (8) insbesondere seriell durchströmbar sind, wobei das weitere Filterelement (81 , 82) über das Filterelement (8) im Filtergehäuse gehalten ist, und wobei insbesondere das Filterelement (8) mittelbar über das weitere Filterelement (81 , 82) gegenüber dem Filtergehäuse (7) abgedichtet ist.
26. Fahrzeug (1) mit einer Filtervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 18 - 25.
27. Verwendung eines Filterelements (8) nach einem der Ansprüche 1 - 17 in einer Filtervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 18 - 25, wobei die zwei Eingriffselemente (23a, 23b) mit den zugeordneten Eingriffsgegenelementen (24a, 24b) in Eingriff gebracht werden.
28. Verfahren zur Befestigung eines Filterelements (8) an oder in einem Filtergehäuse (7), wobei das Filterelement (8) einen Filterkörper (9) und einen zumindest teilweise umlaufenden Rahmen (10, 50) aufweist, wobei das Verfahren aufweist: a) Einsetzen (S1) des Filterelements (8) in das Filtergehäuse (7), und b) In-Eingriff-Bringen (S2) von zwei an einer Seitenfläche (22) des Rahmens (10, 50) des Filterelements (8) angeordneten und mittels eines steifen Elements (27a) an der Seitenfläche (22) miteinander kraftleitend verbundenen Eingriffselemente (23a, 23b) des Filterelements (8) mit zugeordneten Eingriffsgegenelementen (24a, 24b) des Filtergehäuses (7) unter Änderung eines Abstands (D1 , D2) zwischen den zwei Eingriffselementen (23a, 23b), wobei ein eines der zwei Eingriffselemente (23a, 23b) mit dem steifen Element (27a) verbindendes elastisches Element (28b) bei der Änderung des Abstands (D1 , D2) eine Rückstellkraft (RK1) auf das eine Eingriffselement (23a, 23b) aufbringt.
EP23758255.6A 2022-10-17 2023-08-14 Filterelement, filtervorrichtung, fahrzeug, verwendung und verfahren Pending EP4605108A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022127114.5A DE102022127114A1 (de) 2022-10-17 2022-10-17 Filterelement, Filtervorrichtung, Fahrzeug, Verwendung und Verfahren
PCT/EP2023/072367 WO2024083383A1 (de) 2022-10-17 2023-08-14 Filterelement, filtervorrichtung, fahrzeug, verwendung und verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4605108A1 true EP4605108A1 (de) 2025-08-27

Family

ID=87762434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23758255.6A Pending EP4605108A1 (de) 2022-10-17 2023-08-14 Filterelement, filtervorrichtung, fahrzeug, verwendung und verfahren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250229205A1 (de)
EP (1) EP4605108A1 (de)
CN (1) CN120322280A (de)
DE (1) DE102022127114A1 (de)
WO (1) WO2024083383A1 (de)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040050022A (ko) * 2002-12-09 2004-06-14 현대자동차주식회사 자동차용 실내 공기정화기
DE102007018215A1 (de) * 2007-04-16 2008-10-30 Carl Freudenberg Kg Filterelement mit einem lösbaren Deckel
DE102007050850A1 (de) 2007-10-24 2009-04-30 Daimler Ag Innenraumfilter für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftwagens
GB2491581A (en) * 2011-06-03 2012-12-12 Aaf Ltd Filter assembly
DE102013020382A1 (de) 2013-12-10 2015-06-11 Mann + Hummel Gmbh Innenraumfilter und Filteranordnung
DE102020110996A1 (de) * 2020-04-22 2021-10-28 Daimler Ag Filterelement für eine Luftfiltereinrichtung eines Kraftwagens und Luftfiltereinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024083383A1 (de) 2024-04-25
CN120322280A (zh) 2025-07-15
US20250229205A1 (en) 2025-07-17
DE102022127114A1 (de) 2024-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3079794B1 (de) Innenraumfilter und filteranordnung
EP2135662B2 (de) Komprimierbares Filterelement mit zueinander geneigten Endkappen
WO2017133796A1 (de) Filterelement, elementrahmen eines filterelements, filterbalg eines filterelements, filtergehäuse und filter
EP4251299B1 (de) Filter, insbesondere innenraumfilter eines kraftfahrzeugs, verwendung eines filterelements in dem filter und kraftfahrzeug
EP3903906A1 (de) Luftfilter für die innenraumluft von kabinen von fahrzeugen, land-, bau- und arbeitsmaschinen
DE102010053758A1 (de) Filterelement und Gehäuse zur Aufnahme des Filterelements
DE102014006852A1 (de) Hohlfilterelement, Filtergehäuse und Filter
DE102020113615A1 (de) Filterelement, Innenraumluftfilter, Filteranordnung und Verwendung eines Filterelements
WO2017133798A1 (de) Filtergehäuse und filter
DE202007011096U1 (de) Filterelement, Filtergehäuse und Filteranordnung
DE102022125135A1 (de) Filtervorrichtung, Fahrzeug, Verwendung und Verfahren
DE102014017785B4 (de) Filteranordnung und Verwendung eines Filterelements
EP4210857B1 (de) Filterelement, innenraumluftfilter und herstellungsverfahren
DE102014016560A1 (de) Innenraumfilter und Filteranordnung
WO2017133797A1 (de) Filterelement, elementrahmen eines filterelements, filterbalg eines filterelements und filter
WO2024083383A1 (de) Filterelement, filtervorrichtung, fahrzeug, verwendung und verfahren
DE102017007325A1 (de) Innenraumfilter
WO2017220416A1 (de) Innenraumfilter und filteranordnung
DE102016011451A1 (de) Innenraumluftfilter, eine Filteranordnung und ein Verfahren zum Einbauen eines Innenraumluftfilters
EP4003570B1 (de) Filterelement, innenraumluftfilter und herstellungsverfahren
WO2024099963A1 (de) Filtervorrichtung
EP1867378B1 (de) Komprimierbares Filterelement
DE102016007460A1 (de) Innenraumfilter und Filteranordnung
DE102016002570A1 (de) Filterelement, Filterelementset, Filterelementanordnung und Verfahren zum Zusammenbau einer derartigen Filterelementanordnung
EP2868362A1 (de) Innenraumfilter und Filteranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250416

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAV Requested validation state of the european patent: fee paid

Extension state: TN

Effective date: 20250416