FILTER DEVICE FOR THE SUPPLY OF FRESH AIR TO A MOTOR VEHICLE PASSENGER COMPARTMENT

Abstract: For the supply of fresh air to the passenger compartment of motor vehicles, a filter device with a filter sheath (1; 109) is provided in the form of a filter unit (4; 108) which can be fixed to the outer end of the air inlet connecting piece (5; 104) of the motor vehicle in a freely protruding manner, in such a way that an open end of the axial flow channel (29) of the filter sheath (1; 109) is in a flow connection with the ventilation channel whilst the other end of the flow channel (29) is closed by means of a cover element (21; 111) and fresh air can flow from the outside to the inside through the filter sheath (1; 109) on the circumferential side in the radial direction. This filter device gives a good filtering performance, is easy to install in the existing ventilation system of a motor vehicle and permits the filter sheath to be effortlessly replaced.

Description: Filtervorrichtung für die Frischluftzufuhr zum Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für die Frischluftzufuhr zum Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen, mit einer im Bereich eines Lüftungskanals angeordneten, von Frischluft durchströmbaren, einen inneren axialen Strömungskanal begrenzenden Filterhülse. Es sind bereits Filtervorrichtungen dieser Art bekannt geworden, die jedoch in ihrer Leistung begrenzt, schwierig in das Belüftungssystem der Kraftfahrzeuge aufgrund des beschränkten Raumangebots einzubauen und/oder kompliziert in ihrem Aufbau sind, so dass das Auswechseln der Filterhülse erschwert ist. Aus diesen Gründen vermochten sich die bekannten Filtervorrichtungen bislang bei Kraftfahrzeugen nicht durchzusetzen, obwohl im Hinblick auf die hohen Luftverschmutzungen, denen die Insassen von Kraftfahrzeugen im Verkehr ausgesetzt sind, seit langem ein erheblicher Bedarf an solchen Filtervorrichtungen besteht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung für die Frischluftzufuhr zum Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die eine gute Filterleistung ergibt, einfach in das vorhandene Belüftungssystem eines Kraftfahrzeuges einzubauen ist und ein müheloses Auswechseln der Filterhülse ermöglicht. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Filterhülse eine auswechselbare Filtereinheit bildet, die am "-ren Ende des Lufteinlassstutzens von diesem frei auskragend festlegbar ist, derart, dass ein offenes Stirnende des axialen Strömungskanals der Filterhülse mit dem Lüftungskanal in Strömungsverbindung steht, während das andere Ende des Strömungskanals mittels eines Abdeckorgans geschlossen und die Filterhülse umfangsseitig in im wesentlichen radialer Richtung von aussen nach innen von Frischluft durchströmbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann unter Ausnutzung des am Lufteinlassstutzen zur Verfügung stehenden Raumangebots die Filtervorrichtung ohne weiteres in das Belüftungssystem des Kraftfahrzeugs einbezogen werden, wobei durch das den inneren axialen Strömungskanal der Filterhülse schliessende Abdeckorgan am äusseren Ende der Filterhülse der einströmenden, mit Schadstoffen beladenen Frischluft ein Strömungsweg von aussen nach innen durch die Wandung der Filterhülse hindurch und von dort in den Lufteinlasskanal hinein mit Hilfe des üblicherweise vorhandenen Frischluftgebläses aufgezwungen wird. Hieraus resultiert eine hohe Filterleistung. Dabei lässt sich im übrigen die Verbindung der Filtereinheit mit dem äusseren Ende des Lufteinlassstutzens, wie es zum Auswechseln der Filterhülse erforderlich ist, mühelos lösen, so dass die Filtereinheit rasch ausgewechselt werden kann. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abdeckorgan zwischen einer den inneren axialen Strömungskanal schliessenden und einer diesen stirnseitig freigebenden Stellung an der Filtereinheit bewegbar abgestützt ist. In ihrer den inneren axialen Strömungskanal der Filterhülse stirnseitig freigebenden Stellung ermöglicht dabei das Abdeckorgan eine Umgebung der Filterhülse bzw. deren von dem Filtermaterial gebildeten Wandung in der Weise, dass die Frischluft unmittelbar stirnseitig in den inneren axialen Strömungskanal der Filterhülse eintritt, um von diesem wiederum unmittelbar in den Lüftungskanal des Kraftfahrzeugs zu gelangen. Eine solche direkte, und damit vermehrte Frischluftzufuhr zum Lüftungskanal des Kraft fahrzeugs kann bei extremen Witterungsbedingungen im Winter, bei grosser Kälte und Feuchtigkeit, erforderlich sein, um die Scheiben des Kraftfahrzeugs, insbesondere die Windschutzscheibe, möglichst schnell im Anfahrbetrieb zu defrosten. Auf diese Weise kann etwa bestehenden einschlägigen gesetzlichen Be stimmungen entsprochen werden, und es besteht ferner die Möglichkeit, die Filterhülse bei starker Verschmutzung des Filtermaterials durch öffnen der äusseren Abdeckklappe zu umgehen. Das Abdeckorgan kann vorteilhaft von einer um eine in Einbaustellung der Filterhülse horizontale Achse schwenkbaren Abdeckklappe gebildet sein. Unter Berücksichtigung der vorhandenen Raumverhältnisse kann das Abdeckorgan jedoch auch als um eine in Einbaustellung der Filterhülse vertikale Achse schwenkbare Abdeckklappe, etwa nach Art der im Frischluftansaugkanal des Kraftfahrzeugs üblichen Drosselklappe, ausgebildet sein. Ferner kann aus den gleichen Gründen eine Ausbildung des Abdeckorgans als Schieber zweckmässig sein. Die Filterhülse selbst kann in hinsichtlich des Filtermaterials und der Hülsenkonstruktion an sich bekannter Weise ausgeführt sein und umfasst vorzugsweise ein hydrophobes Faservlies in Sternfaltung zur Vergrösserung der Filterfläche. An solchen hydrophoben Faservliesmaterialien kommen vor allem Glasfaser-, Kunststoff- und Metallfaservliese in Betracht. Bei der derzeit bervorzugten Verwendung eines Glasfaservlieses mit einer Filterfeinheit von 10 ssm erreicht man eine Filtrierung von Schmutzpartikeln mit einem Durchmesser von 10 Fm im Umfang von 100%, während Schmutzpartikel mit einem Durchmesser von beispielsweise 5 ssm und 3 ssm noch in einem Umfang von 80 % bzw. 60 % ausfiltriert werden. So werden bei einer Filterfeinheit von 10 ssm vor allem Sand, Kohlenstaub, Pflanzensporen, Blütenstaub, Flugasche usw. ausfiltriert, während bei einer Filterfeinheit von 5 ssm bzw. 3 ssm auch lungenschädigender Staub, Bakterien, Farbpigmente, Insektenpulver, Schwefelnebel, Hüttenstaub und -abgase usw. ausfiltriert werden. Gute Ergebnisse werden auch mit einem geeigneten Kunststoffvlies erzielt. Abgesehen von der Filterfläche, die durch die Sternfaltung vyrössert beiden kann, ist für den Luftdurchsatz der Filterhülse der mittlere Abstand zwischen benachbarten Sternfalten der Filterhülse von Bedeutung. Dieser mittlere Abstand wird in einer zwischen der äusseren und der inneren Umfangsebene der Filterhülse gelegenen mittleren Umfangsebene gemessen und beträgt vorteilhaft etwa 0,5 bis 10 mm. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemässen Filter vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Querschnitt durch die obere Hälfte der Filter vorrichtung nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsge mässen Filtervorrichtung in eine Seitenansicht mit einem zur Hälfte ausgeführten Axialschnitt und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Filtervorrichtung für die Frischluftzufuhr zum Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen umfasst eine Filterhülse 1, die mit stirnseitigen AbschluBringen 2 und 3 an ihren beiden Enden eine auswechselbare Filtereinheit 4 bildet, die als Ganzes am äusseren Ende des Lufteinlassstutzens des vorhandenen Belüftungssystems des Kraftfahrzeugs festgelegt ist. Der Lufteinlass- bzw. -ansaugstutzen 5 besitzt in seinem Frischluftansaugkanal eine Drosselklappe 6, die vom Armaturenbrett aus, wie bekannt, verstellbar und in Fig. 1 in ihrer am weitesten geöffneten Stellung veranschaulicht ist. Zur Festlegung der Filtereinheit am Lufteinlassstutzen 5 ist dieser an seinem äusseren Ende mit einem Randflansch 7 versehen, gegen den unter Zwischenlegung einer Ringdichtung 8 ein ent sprechender Randflansch 9 eines Rohrstücks 10 gegengelegt ist. Mit Hilfe eines umfangsseitig aufgesetzten Einfassringes 11 sind die beiden Flansche 7 und 9 mit der zwischen ihnen liegenden Ringdichtung 8 z.B. durch Klemmwirkung zusammengeschlossen. Aus Montagegründen ist der Einfassring 11 vorzugsweise entlang einer Durchmesserebene geteilt. An dem vom Randflansch 9 abgewandten Ende des Rohrstücks 10 ist ein Aufnahmering 12 z.B. durch Verschweissung befestigt. Der Aufnahmering 12 ist zur Aufnahme des Abschlussrings 2 der Filterhülse 1 ausgebildet und zu diesem Zweck an seinem inneren Ende mit einem der Dicke des Abschlussringes 2 entsprechenden Abstand vom freien Ende des Rohrstücks 10 angeordnet, während sein äusseres Ende 13 um ein entsprechendes Mass zur Filterhülse 1 hin im rechten Winkel abgewinkelt ist und am Innenumfang eine Ringnut ausbildet. Der Abschlussring 2 ist an seinem Innenumfang auf den Aussenumfang des Rohrstücks 10 aufgesetzt und an seinem Aussenumfang mit einem äusseren, über den Aussenumfang der Filterhülse 1 vorstehenden Randansatz 14 versehen, der sich über den gesamten Umfang des Abschlussrings 2 erstrecken kann und im Einbauzustand der Filtereinheit 4 durch Klemm- oder Raste in griff in der inneren Ringnut des Aufnahmerings 12 gehalten ist. Der Abschlussring 3 hat die gleiche Ausbildung wie der Abschlussring 2 und ist mit seinem äusseren Randansatz 14 in die innere Ringnut eines Aufnahmerings 15, der die gleiche Ausbildung wie der Aufnahmering 12 hat und spiegelbildlich zu diesem angeordnet ist, mit Klemmeingriff eingesetzt. Mit der Aussenseite des Aufnahmerings 15 ist dabei ein im Querschnitt L-förmiger Haltering 16 Verbunden, z.B. verschraubt, dessen äusserer, kurzer Schenkel mit einem Befestigungsring 17 eines Bowdenzuges 18 fest verbunden, z.B. verschweisst ist. Mit dem Seilbefestigungsteil 19 des Bowdenzuges ist eine Verbindungslasche 20 vereinigt, deren freies, unteres Ende mit dem oberen Ende einer Abdeckklappe 21 fest verbunden, z.B. verschraubt ist. Diese Verbindung ist in einem abgesetzten Randbereich der Abdeckklappe 21 vorgenommen. In dem der Verbindungslasche 20 diametral gegenüberliegenden u;iieren Erdbereich ist die Abdeckklappe 21 mittels eines Scharniers 22 am Aufnahmering 15 schwenkbar abgestützt. Ein Teil 23 des Scharniers 22 ist dabei am Aufnahmering 15 befestigt, während der andere Scharnierteil 24 an der Abdeckklappe 21, wiederum in deren abgesetztem Randbereich, befestigt ist. Hierdurch ist die Abdeckklappe 21 in der in der Zeichnung dargestellten Einbaustellung der Filtereinheit 4 um die horizontale Scharnierachse 25 schwenkbar, die dem unteren Endbereich der Abdeckklappe 21 in deren mittlerer Vertikalebene zugeordnet ist. Der Befestigungspunkt der Verbindungslasche 20 des Bowdenzugs 18 an der Abdeckklappe 21 liegt dabei dem Scharnier 22 diametral gegenüber. Hierdurch ist die Abdeckklappe 21 durch Betätigung des Bowdenzugs 18 vom Fahrgastraum aus aus der in der Zeichnung in vollen Linien dargestellten Schliessstellung in die strichpunktiert eingezeichnete Offenstellung 21' und umgekehrt bewegbar. In ihrer Schliessstellung deckt die Abdeckklappe 21 die vom Abschlussring 3 umgrenzte Stirnöffnung über eine zwischengelegte Ringdichtung 26 ab, so dass die vom Frischluftgebläse des Kraftfahrzeugs angesaugte Umgebungsluft entsprechend den Richtungspfeilen 27 (Fig. 1) durch die von sternförmig gefaltetem Filtermaterial 28 gebildete Wand der Filterhülse 1 hindurch in den inneren axialen Strömungskanal 29 der Filterhülse 1 eintritt, um von da weiter über das Rohrstück 10 und den Lufteinlassstutzen 5 in den Lüftungskanal des Belüftungssystems zu gelangen. Die Filterhülse 1 steht dabei mit ihrem Filtermaterial 28 an ihrem Aussenumfang in offener Verbindung mit der Umgebung und entsprechend an ihrem Innenumfang in offener Verbindung mit dem axialen Strömungskanal 29. Bei starker Verschmutzung des Filtermaterials 28 kann die Abdeckklappe 21 durch Betätigung des Bowdenzugs 18 in die Stellung 21' gebracht werden, in der die aus der Umgebung angesaugte Frischluft unmittelbar durch die freigelegte äussere Stirn öffnung des Strömungskanals 29, unter Umgehung des Filter materials 28, angesaugt wird und in den Lufteinlassstutzen 5 des Belüftungssystems gelangt. Die Abdeckklappe 21 kann aber auch in die Stellung 21' gebracht werden, um bei ungünstigen Witterungsbedingungen durch vermehrte Frischluftzufuhr die Sichtfreiheit vor allem im Bereich der Windschutzscheibe schnell herbeizuführen bzw. zu gewährleisten. Dabei kann an dem Haltering 16 ein Schalter 30 od. dgl. Kontaktgeber befestigt sein, der in den Verstellweg der mit der Abdeckklappe 21 mitbewegten Verbindungslasche 20 hineinragt und eine Anzeige im Fahrgastraum bewirkt, wenn sich die Abdeckklappe in ihrer geöffneten Stellung befindet. Hierdurch wird der Fahrer darauf aufmerksam gemacht, dass, wenn kein Bedarf an vermehrter Frischluftzufuhr mehr besteht, die Abdeckklappe zu schliessen ist, damit die Filtervorrichtung ihre Filterwirkung entfalten kann. Sofern die Filtereinheit 4 nach längerer Betriebsdauer ausgewechselt werden muss, lässt sich dies sehr einfach bewerkstelligen, da sich der Rasteingriff der stirnseitigen Abschlussringe 2 und 3 der Filterhülse 1 mit den Aufnahmeringen 12 und 15 aufgrund der Elastizität des für die zur Herstellung des Rasteingriffs zusammenwirkenden Bauteile insbesondere verwendeten Kunststoffmaterials leicht lösen und wieder herstellen lässt. Nach einer Abwandlung können die Abschlussringe 2 und 3 entfallen, wobei das Material der Filterhülse 1 unmittelbar mit den Aufnahmeringen 12 und 15 verbunden, zum Beispiel verklebt wird. Zum Auswechseln der Filtereinheit 4 wird dabei die Verbindung des Aufnahmerings 12 bzw. des mit diesem einstückigen Rohrteils 10 mit dem Lufteinlassstutzen 5 gelöst. Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Filtervorrichtung für die Frischluftzufuhr zum Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen umfasst ein Gehäuse 101, das bei dem dargestellten Beispiel rohrförmig ausgebildet ist und mittels eines einstückig angeformten, seinerseits rohrförmigen Endstutzens 102 mittels einer Rohrschelle 103 auf dem AuBenumfang des LufteinlaBstutzens 104 des vorhandenen Belüftungssystems des Kraftfahrzeugs festgelegt ist. Der Lufteinlass- bzw. -ansaugstutzen 104 besitzt in seinem Frischluftansaugkanal eine Drosselklappe 105, die vom Armaturenbrett aus, wie bekannt, verstellbar und in Fig. 1 in ihrer am weitesten geöffneten Stellung veranschaulicht ist. Das andere Ende des Gehäuses 101 ist durch einen Filterdeckel 106 verschlossen. Im Innenraum 107 des Gehäuses 101 ist eine Filtereinheit 108 als Ganzes festgelegt, die eine Filterhülse 109, einen Distanzring 110 sowie eine innere Abschlussscheibe 111 als Abdeckorgan umfasst. An ihrem Innenumfang ist die Filterhülse 109 aus z.B. Glasfaservlies von einem Lochblechmantel 112 abgestützt. Der Distanzring 110 ist mit einem dünnen, radial nach innen weisenden Schenkel 113 versehen und schliesst gemeinsam mit diesem die dem Lufteinlassstutzen 104 zugewandte Stirnseite der Filterhülse 109 ab. Dabei überragt der Distanzring 110 den Aussenumfang der Filterhülse 109 radial nach aussen und begrenzt stirnseitig einen Ringraum 114 zwischen Filterhülse 112 und Gehäuse 101, der mittels eines in eine Umfangsnut des Distanzringes 110 eingelegten O-Rings 115, der mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 101 in Dichtungseingriff steht, abgedichtet ist. An dem dem Filterdeckel 106 zugewandten Ende der Filterhülse 109 steht der Ringraum 114 mit einer Lufteinlasskammer 116 des Filterdeckels 106 oberhalb der Abschlussscheibe 111 in offener Strömungsverbindung. Im Filterdeckel 106 sind zwei konzentrische Reihen von Lufteintrittslöchern 117 vorgesehen, die in der Lufteinlasskammer 116 ausmünden. Dabei umfasst die Filterhülse 109 ferner einen ihre dem Filterdeckel 106 zugewandte Stirnseite verschliessenden Abschlussring 118. Der Distanzring 110, die Abschlussscheibe 111 sowie der Lochblechmantel 112 und der Abschlussring 118, die die als Ganzes auswechselbare und im Gehäuse 101rfestlegbare Filtereinheit 108 bilden, sind bei dem dargestellten Beispiel mittels eines geeigneten Klebstoffs miteinander verklebt und auf diese Weise zu einer Einheit zusammengefügt. Dabei ist der Abschlussring 118 mit einem radial nach innen weisenden Ringansatz 119 versehen, der für eine Zentrierung der Filtereinheit 108 im Innenraum 107 des Gehäuses 101 mit einer inneren Ringschulter 120 des Filterdeckels 106 in Abstützungseingriff gehalten ist. Die Ringschulter 120 ist von der radial inneren Umfangsfläche der Lufteinlasskammer 116 gebildet. Die stirnseitige Abschlussscheibe 111 schliesst den Innendurchmesser der Filterhülse 109 zum Filterdeckel 106 hin ab. Richtungspfeile 121 veranschaulichen bei dieser Ausgestaltung dex Filtervorrichtung den Strömungsweg, den die durch die Lufteintrittslöcher 117 eintretende, vom Prischluftgebläse angesaugte Umgebungsluft durch die Vorrichtung nimmt, und zwar strömt sie von der Lufteinlasskammer 116 über den äusseren Ringraum 114 von aussen radial nach innen durch die von Glasfaservlies als Filtermaterial 122 gebildete Filterwand, um aus den Öffnungen des radial inneren Lochblechmantels 112 auszutreten und durch den vom Innenraum 107 des Gehäuses 101 gebildeten Strömungskanal im Inneren der Filterhülse 109 in den Lufteinlassstutzen 104 zu gelangen. Zum Auswechseln der Filtereinheit 108, was nach etwa 500 Betriebsstunden erforderlich werden kann, wird der Filterdeckel 106 vom Gehäuse 101 abgenommen. Damit dies auf einfache Weise und mit kurzem Zeitaufwand erfolgen kann, ist der Filterdeckel 106 mit einem äusseren Umfangsflansch 123 versehen, der an seinem Innenumfang eine Ringnut aufweist, die mit einer entsprechenden Ringwulst am Aussenumfang des Gehäuses 101 in Rasteingriff gehalten ist. Dieser Rasteingriff lässt sich aufgrund der Elastizität des für das Gehäuse 101 und den Filterdeckel 106 insbesondere verwendeten Kunststoffmaterials leicht lösen und wieder herstellen.

Claims: A filter device for a fresh air supply to motor vehicles and with, disposed in the region of a ventilation duct, and adapted to have fresh air flowing through it, a filter cartridge (1) which defines an inner axial flow passage (29), the filter cartridge (1 ) constituting an exchangeable filter unit (4), an open end of the axial flow passage (24) of the filter cartridge (1) communicating with the ventilation duct to allow a flow to pass through it, while the other end of the flow passage (29) is occluded by means of a covering member (21 ), the filter cartridge (1) being capable of having fresh air traverse it from the outside inwardly in a substantially radial direction from its periphery, characterised in that for the supply of fresh air to the passenger compartment of motor vehicles, the filter unit (4) can only be secured at the outer end of the air inlet connector (5) to project freely from this latter, the filter cartridge (1) comprising at both ends closure rings (2, 3) which are provided with outer marginal projections (14) for an easily separable locking engagement with a respective receiving ring (12, 15) of which one (12) is associated with the outer end of the inlet connector (5) while the other (15) is associated with the covering member (21). A device according to claim 1 , characterised in that the covering member (21 ) is supported in such a way that it is movable on the filter unit (4) between a position (21') which closes the inner axial flow passage (29) and a position (21') which opens up the end of this passage. A device according to claim 1 or 2, characterised in that on its outer periphery, the filter cartridge (1) is in open communication with the environment while on its inner periphery it is in open communication with the axial flow passage (29). A device according to one of claims 1 to 3, characterised in that the covering member consists of a covering flap (21) which is pivotable about a horizontal axis (25) when the filter cartridge (1) is in the installed position. A device according to one of claims 1 to 4, characterised in that the covering member (21) is connected to an adjusting member (18) (a Bowden control cable or the like) which can be actuated from the passenger compartment. A device according to one of claims 1 to 5, characterised in that there is associated with the covering member (21) a switch (30) or like contact-making means to display its open or closed position. A device according to claims 4 and 5, characterised in that the adjusting member (18) is by means of a connecting member (20) fixed on the covering flap (21) in an area opposite the pivoting axis (25) of the covering flap (21). A device according to claim 7, characterised in that the pivoting axis (25) is associated with the lower end portion of tie covering flap (21) in its median vertical plane while the connecting part (20) of the adjusting member (18) is fixed on the covering flap (21) in a diametrically oppositely disposed area thereof. A device according to one of claims 1 to 8, characterised in that the filter cartridge (1; 109) is constituted by a hydrophobic fibre fleece which is folded in a stellate pattern. A device according to claim 4, characterised in that the average distance between adjacent folds of the stellate pattern of the filter cartridge (1; 109) is about 0.5 to 10 mm. A device according to claim 9 or 10, characterised in that a bracing fabric is incorporated into the fibre fleece which is folded in a stellate pattern.

Inventors: DOERENKAEMPER, WILHELM, Dörenkämper, Wilhelm
Applicants: DOERENKAEMPER, WILHELM
Application year: 1985
Main classification: B60H3
IPC codes: B60H3, F24F13