DE102018131274A1

DE102018131274A1 - Verkleidungsmodul eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Stoßfängerverkleidungsmodul oder Seitenschwellerverkleidungsmodul, mit Umgebungsluftreinigungsvorrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018131274A1
Application number: DE102018131274.1A
Authority: DE
Inventors: Thilo Müller; Thomas Löhl; Sven Epli; Florian Keller; Gunnar-Marcel Klein; Markus Kolczyk; Christoph Schulz
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-06-13
Also published as: WO2019110780A1

Abstract

Die vorliegende Erfindng betrifft ein Verkleidungsmodul (7), insbesondere Stoßfängerverkleidungsmodul (7) oder Seitenschwellerverkleidungsmodul, eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive. Das Verkleidungsmodul weist zumindest ein Verkleidungsteil (71) auf, das eine Innenseite hat, die dazu ausgebildet ist, in einem Montagezustand zu einer Kraftfahrzeugkarosserie zu weisen, und eine Außenseite hat, die dazu ausgebildet ist, in dem Montagezustand zur Umgebung zu weisen. Das Verkleidungsteil (71) ist mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbar und weist eine auf der Innenseite angeordnete Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) auf, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist und die zumindest einen Filterelementaufnahmeraum aufweist, in dem zumindest ein Filterelement angeordnet ist. Das zumindest eine Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) weist zumindest in seiner Montageposition in dem Filterelementaufnahmeraum auf der Innenseite des Verkleidungsteils (71) eine nicht-quaderförmige Form auf, die mit einer Innenform des Verkleidungsteils (71) korrespondiert. Ferner wird ein Kraftfahrzeug (1) mit wenigstens einem solchen Verkleidungsmodul (7) offenbart.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verkleidungsmodul, insbesondere ein Stoßfängerverkleidungsmodul oder Seitenschwellerverkleidungsmodul, für ein Kraftfahrzeug, insbesondere, aber nicht hierauf beschränkt, ein Straßenfahrzeug, etwa ein Personenkraftwagen, ein Bus, ein Lastkraftwagen, oder auf ein Schienenfahrzeug, insbesondere einen Triebzug oder eine Lokomotive, das eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung aufweist, die insbesondere zur Abscheidung von Stäuben, insbesondere Feinstäuben, und/oder Gasen ausgebildet ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf das Kraftfahrzeug.
Aufgrund der fortschreitenden Urbanisierung besteht vor allem in Ballungszentren das Problem, dass die Umgebungsluft durch Industrieabgase, den Straßenverkehr und private Feuerstätten vor allem bei widrigen Wetterlagen (kein Regen, Inversion, geringe Windgeschwindigkeiten, kein Luftaustausch zwischen Höhenschichten) Grenzwerte für Feinstaub und/oder Gase wie Ozon, NO_x, CO um ein Vielfaches überschreiten kann.
Es ist ein bereits im Stand der Technik dokumentierter Ansatz, die ohnehin existierenden Fahrzeugbestände (beispielsweise in Deutschland im Jahr 2014 etwa 44 Mio., in China mehr als 106 Mio. Stück) als mobile Umgebungsluftreiniger einzusetzen.
Die Problematik betreffend verkehrsbezogene Emissionen wurde in letzter Zeit noch dadurch verschärft, dass für bestimmte Kraftfahrzeuggruppen, insbesondere Diesel-PKW, Fahrverbote in Zonen besonders starker Luftverschmutzung gefordert wurden; dies in erster Linie, aber nicht hierauf beschränkt, aufgrund deren PM 2.5 und PM10-Partikelemission (Feinstaub im Sinne der DIN EN 12341).
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze dafür bekannt, Fahrzeuge als Umgebungsluftreiniger einzusetzen.
Aus der DE 20 2005 005 673 U1 ist ein Außenluftfilter bekannt, der ein witterungsbeständiges Kunststoffgehäuse aufweist, das unterhalb einer vorderen Stoßfängerverkleidung montiert ist. In dem Gehäuse ist als Filtereinsatz ein Faltenfilter angeordnet. Das Gehäuse hat ferner jeweils eine Lufteintritts- und eine Luftaustrittshutze, die den Fahrtwind so lenken sollen, dass das Filterelement in Fahrzeughochrichtung durchströmt werden kann. Der Außenluftfilter funktioniert nach dem Prinzip des Staudrucks mit der Folge, dass die während der Fahrt des Fahrzeuges unter dem Fahrzeug befindliche bzw. unter das Fahrzeug gedrückte Luft durch die Lufteintrittshutze in das Filtergehäuse gelangt und von dem dortigen Filtereinsatz gefiltert wird. Der Filtereinsatz kann aus einem mehrschichtigen, feuchtigkeitsresistenten Material bestehen.
Ferner ist aus der EP 1 837 066 A2 ein Kraftfahrzeug mit einer Feinstaubabsauganlage bekannt, das an diversen Orten an seinem Unterboden, unter anderem an den Bremsen, den Seitenschwellern sowie im Front- und Heckbereich, Absaugöffnungen in Form von Einlasstrichtern aufweist, die fluidisch und gefiltert mit einer zentralen Unterdruckquelle verbunden sind, die im Unterbodenbereich angeordnet ist. Dies ist eine apparativ sehr aufwändige Lösung.
Aus der DE 20 2007 003 773 U1 ist ein weiteres Kraftfahrzeug mit einem Feinstaubfilter bekannt, der im Bereich der Fahrzeugfront angeordnet ist und bei dem der eigentliche Filter wiederum in einem Gehäuse angeordnet ist, das sowohl Einström- als auch Abströmöffnungen hat, wobei der Filter eine rohseitige Kammer des Gehäuses von einer reinseitigen Kammer trennt. Der Filter wird nicht näher beschrieben. Nachteilig ist dabei, dass die zur Verfügung stehende direkte Anströmfläche im Wesentlichen der vergleichsweise kleinen Querschnittsfläche der o. g. Öffnungen entspricht, sodass mit einer derartigen Vorrichtung keine nennenswerten Luftvolumina filterbar sind. Das Gehäuse kann in die Frontstoßstange, einen Frontspoiler oder den Kühlergrill integriert werden.
Schließlich ist aus der DE 10 2016 200 936 A1 ein Kraftfahrzeug mit Feinstaubsammelvorrichtung bekannt, das in einem Bereich hinter den hinteren Fahrzeugrädern eine Luftleitstruktur zum Leiten der Luft aus dem Nachlauf hat, die teilweise in einen hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs integriert ist. Durch die Luftleitstruktur wird ein Strömungsraum gebildet, in dem ein nicht näher beschriebenes Filterelement angeordnet ist. In dem Strömungskanal kann zudem ein Lüfter vorgesehen sein, um bei nicht ausreichender passiver Durchströmung eine Luftzirkulation sicherzustellen.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Umgebungsluftreinigern, die an die Front- oder Heckstoßstange montiert werden, ist, dass diese zusätzliche Einbauteile aufweisen, die teilweise in die Stoßstange eingelassen werden und daher von außen sichtbar sind. Dies ist für die meisten Fahrzeugkunden nicht akzeptabel. Ferner lassen sich durch teilweise frei ausragenden Bestandteile des Umgebungsluftreinigers die strengen Anforderungen an Fußgängersicherheit nicht erfüllen. Schließlich haben die bekannten Umgebungsluftreiniger auch funktionelle Nachteile, da die zur Verfügung gestellte Filterfläche klein und die reinigbare Luftmenge daher ebenfalls klein ist.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verkleidungsteil, insbesondere ein Stoßfängerverkleidungsteil, bereitzustellen, das einen Umgebungsluftreiniger aufweist, der möglichst unsichtbar ist und dabei zugleich apparativ einfach aufgebaut ist und eine möglichst große Luftmenge reinigen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Stoßfängerverkleidungsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 16.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verkleidungsmodul, bei dem es sich etwa um ein Stoßfängerverkleidungsmodul oder ein Seitenschwellerverkleidungsmodul handeln kann, ist für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen, oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, geeignet. Das Verkleidungsmodul weist zumindest ein Verkleidungsteil auf, das eine Innenseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, in einem Montagezustand zu einer Kraftfahrzeugkarosserie zu weisen, und eine Außenseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, in dem Montagezustand zur Umgebung zu weisen. Das Verkleidungsteil ist mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbar und weist eine auf seiner Innenseite angeordnete Umgebungsluftreinigungsvorrichtung auf, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist. Ferner weist die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung zumindest einen Filterelementaufnahmeraum auf, in dem zumindest ein Filterelement angeordnet ist. Wenigstens in seiner Montageposition in dem Filterelementaufnahmeraum auf der Innenseite des Verkleidungsteils hat das Filterelement eine nicht-quaderförmige Form, die mit einer Innenform des Verkleidungsteils korrespondiert.
Anders als im Stand der Technik wird durch die nicht-quaderförmige, an eine Innenform des Verkleidungsteils angepasste Form des Filterelements eine optimale Bauraumausnutzung auf der Innenseite des Verkleidungsteils ermöglicht, was wichtig ist, um möglichst viel Filtermaterial verbauen zu können und vermittels der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung möglichst große Luftmengen filtern zu können. Durch diese optimale Bauraumausnutzung lässt sich also eine möglichst große Fläche an Filtermaterial in dem Verkleidungsteil unterbringen, sodass hierdurch auch bei hohen Volumenströmen ein vergleichsweise geringer Druckverlust erzielbar ist. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann in einer speziellen Ausführungsform ausschließlich aus dem zumindest einen Filterelement bestehen (passive Durchströmung).
Zur Befestigung des Filterelements in seiner Montageposition in dem Verkleidungsteil kann darin eine Filterelementhaltevorrichtung vorliegen, etwa ein lösbares Befestigungsmittel wie ein Rastverbindungsmittel oder eine Schraube. Es kann zudem in dem Verkleidungsteil zumindest eine Führungsschiene vorgesehen sein, entlang der das Filterelement zum Einbau schiebbar ist. Diese kann beispielsweise von einer Unterbodenseite aus zugänglich sein, sodass ein einfacher Service gewährleistet ist.
Die Erfindung ist nicht auf Stoßfängerverkleidungsmodule und Seitenschwellerverkleidungsmodule beschränkt, sondern erfasst auch weitere Verkleidungsmodule aus dem Exterieurbereich für Kraftfahrzeuge.
Das zumindest eine Filterelement kann die nicht-quaderförmige Form permanent aufweisen oder zumindest bei seinem Einbau in die Montageposition einnehmen.
Unter nicht-quaderförmig können beispielsweise prismatische, zylindrische, kegelförmige, kegelstumpfförmige, ein- oder mehrachsig gebogene Körper verstanden werden.
Es wurde überraschenderweise festgestellt und anhand parametrischer Simulation verifiziert, dass ein Kraftfahrzeug, das mit einem derartigen Verkleidungsmodul mit Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ausgestattet ist, in der Lage ist, bilanziell als Nullemissionsfahrzeug zu gelten. Alternativ sind - sogar mit geringerem apparativem Aufwand - Ausführungsformen des Verkleidungsmoduls denkbar, in denen wahlweise lediglich die Feinstaubemission von Bremsen und/oder Verbrennungsmotor durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kompensierbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann das zumindest eine Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung von dem Verkleidungsteil zumindest außenseitig vollständig umschlossen sein. Hierdurch wird erreicht, dass es von der Außenseite quasi nicht einsehbar ist, sodass eine Kraftfahrzeugsilhouette nicht beeinträchtig wird, d.h. ein Designaspekt durch die Integration der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung nicht gestört wird. Von einer Unterbodenseite her kann die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung selbstverständlich in bestimmten Ausführungsformen zugänglich sein, was schon aus Servicegründen sinnvoll ist.
Gemäß einer noch ganz besonders bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei dem Verkleidungsteil um ein Stoßfängerverkleidungsteil handeln, das insbesondere einen stirnseitigen Querverkleidungsbereich aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Fahrzeugkarosserieabschnitt in Fahrzeugquerrichtung zu umfassen, und zumindest einen Umgriffsbereich aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Fahrzeugkarosserieabschnitt in Fahrzeuglängsrichtung zu umfassen. Bei dem Stoßfängerverkleidungsteil kann es sich um eine vordere oder hintere Stoßfängerverkleidung handeln, sodass es sich bei dem Verkleidungsmodul gemäß dieser Ausführungsform um ein Stoßfängerverkleidungsmodul handelt. Alternativ hierzu kann es sich bei dem Verkleidungsteil um ein Seitenschwellerverkleidungsteil handeln.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in dem Querverkleidungsbereich und/oder in dem Umgriffsbereich des Stoßfängerverkleidungsteils angeordnet ist, wobei bevorzugt die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung zwei oder mehr Filterelemente aufweist, die sowohl in dem Querverkleidungsbereich als auch in dem Umgriffsbereich angeordnet sind.
In dem Querverkleidungsbereich und Umgriffsbereich des Stoßfängerverkleidungsteils kann entweder ein zusammenhängendes komplexes Filterelement vorgesehen sein oder aber es sind zwei oder mehr Einzelfilterelemente vorgesehen, die in den jeweiligen Bereichen angeordnet sind.
Das erfindungsgemäß nicht-quaderförmige Filterelement kann ein zu zumindest einem Filterbalg gefaltetes Filtermedium aufweisen, wobei insbesondere das Filterelement ein Flachfilterelement ist, dessen Filterbalg insbesondere eine variable Faltenhöhe und/oder variable Balghöhe/-länge. Durch diese Maßnahmen lassen sich, gerade in Kombination einer variablen Faltenhöhe mit variablen Balgabmessungen in der Ebene (Höhe/Breite) Filterelemente mit dreidimensional komplexer Struktur erhalten, die optimal in den im Verkleidungsteil zur Verfügung stehenden Bauraum einpassbar sind. Alternativ zum Flachfilterelement kann es sich um ein zylindrisches Filterelement handeln, das insbesondere eine konische Gestalt haben kann und/oder sterngefaltet sein kann. Andere Faltungsarten und/oder das Auslassen einzelner Falten sowie variable Faltenhöhen und Beschneidung des Balgs sind auch hier möglich und sinnvoll, wenn dies dazu beiträgt, das Filterelement optimal an den Bauraum anzupassen.
Ferner kann es sich bei dem zumindest einen Filterelement auch um ein aus Filtermedium gebildeten Filterschlauch, insbesondere einen gefalteten Filterschlauch, handeln. Dieser ist per se flexibel und besonders gut geeignet, in langen, schmalen Bauräumen, wie eben einem Innenraum eines Verkleidungsteils, eingesetzt zu werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Filterelement ein flexibles Filterelement sein, das bei der Montage verformbar ist, um es in den Montagezustand mit der nicht-quaderförmigen Form zu überführen. Um dies zu erreichen, kann das flexible Filterelement beispielsweise eine biegeschlaffe Seitenabdichtung haben, etwa ein Seitenband aus einem Vliesmaterial. Wenn es sich bei dem Filtermedium auch um ein Vliesmedium handelt, kann auch vorgesehen sein, das Seitenband aus demselben Material darzustellen.
Vorgenannte Aufzählung an Filterelementtypen ist nicht als abschließend aufzufassen.
Diese nahezu grenzenlose Flexibilität in der Gestaltung des Filterelements erlaubt es, stark verrundete und zerklüftete Bauräume zu bestücken, etwa auch einen Bereich einer Schweinwerfereinfassung. Das Filterelement kann hierbei durch o.g. Eigenschaften quasi als Freiform gestaltet werden.
Ferner kann in dem zumindest einen Umgriffsbereich und/oder im Querverkleidungsbereich zumindest eine Luftführungsöffnung vorliegen. Beispielsweise kann die Luftführungsöffnung in einem Bereich einer Scheinwerfereinfassung des Querverkleidungsbereichs vorliegen. Alternativ oder zusätzlich in einem zu Front oder Heck weisenden Bereich des Querverkleidungsbereichs.
Die Luftführungsöffnungen können je nach Strömungskonzept als Lufteintritts- oder Luftaustrittsöffnungen vorgesehen werden. In einem Beispiel, bei dem es sich bei dem Verkleidungsteil um eine vordere Stoßstangenverkleidung handelt, kann der Lufteintritt durch eine Luftführungsöffnung in dem Querverkleidungsbereich erfolgen und ein Luftaustritt durch eine Luftführungsöffnung des Umgriffsbereichs. In einer anderen Ausführungsform kann die Durchströmung gerade umgekehrt sein: D.h. Lufteintritt durch zumindest eine Luftführungsöffnung in dem Umgriffsbereich und Luftaustritt durch eine Luftführungsöffnung in dem Querverkleidungsbereich, d.h. zur Außenseite hin oder aber zur Innenseite hin (z.B. um die Luft einem im Montagezustand dahinterliegenden Motorraum zuzuführen).
In einer weiteren Ausführungsform kann in dem Querverkleidungsbereich ein sich im Wesentlichen über eine Breite des Stoßfängerverkleidungsteils erstreckender, zusammenhängender, auf der Außenseite geschlossener Abdeckbereich einer vorbestimmten Höhe vorliegen, in dem keine Luftführungsöffnungen vorliegen. Ein durch den Querbereich definierter Raum auf der Innenseite kann hierbei zu zumindest 30 %, insbesondere zu zumindest 60 % Volumenanteil von dem zumindest einen Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung gefüllt sein. Unter Volumenanteil wird im vorliegenden Fall bezüglich des Filterelements das Volumen des äußeren Hüllkörpers verstanden, ohne hohle Anteile (z.B. bei einem Rundfilterelement einen Zentrumsbereich) abzuziehen. Ausdrücklich ist hiermit nicht ein Netto-Volumen an Filtermedium gemeint. Der besagte Querbereich dient üblicherweise der Aufnahme einer beim Kraftfahrzeug vorgesehenen Stoßstange, insbesondere mit energieabsorbierenden Eigenschaften, insbesondere mit „Crashbox“. Es kann daher insbesondere vorgesehen sein, solche Volumenbereiche des durch den Querbereich definierten Raums auf der Innenseite mit Filterelement(en) zu füllen, die im Montagezustand über oder unter der eigentlichen Stoßstange liegen.
Darüber hinaus kann in dem Verkleidungsteil zumindest ein Lüfter oder Gebläse angeordnet sein, insbesondere benachbart zu der zumindest einen Luftführungsöffnung des Umgriffsbereichs und/oder des Querverkleidungsbereichs.
Bei dem Lüfter oder Gebläse kann es sich um eine axial, radial oder diagonal arbeitende Strömungsmaschine handeln. Vorteile einer radialen Bauweise können in der guten Integrierbarkeit an längliche Bauräume gesehen werden, so dass rotierende Teile verdeckt verbaut werden können, ein vergleichsweise großer Maximaldruck sowie deren gute Energieeffizienz gesehen werden. Eine Axialmaschine hat demgegenüber den Vorteil, dass tendenziell höhere Volumenströme erreichbar sind, wobei dem jedoch ein etwas geringerer Maximaldruck gegenübersteht. Insofern ein Ventilator oder Gebläse nicht ausreicht, können zur Erreichung eines vorbestimmten Volumenstroms auch zwei oder mehr Ventilatoren oder Gebläse parallel oder seriell verschaltet werden.
Grundsätzlich kann die fluidische Verschaltung derart erfolgen, dass das zumindest eine Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung auf der Druck- oder Saugseite des Ventilators oder Gebläses angeordnet ist, wobei eine saugseitige Anordnung bevorzugt wird, da dies in der Regel zu einem niedrigeren Druckverlust führt.
Wenn es sich bei dem erfindungsgemäßen Verkleidungsmodul um ein Frontstoßfängermodul handelt, kann insbesondere eine Druckseite des Lüfters oder Gebläses derart frei abblasend angeordnet sein, dass im Montagezustand ein Luftstrom auf den Motorraum des Kraftfahrzeugs, z.B. auf einen Wärmetauscher, richtbar ist.
Schließlich kann gemäß einer noch weiteren Ausführungsform in dem Verkleidungsteil zumindest ein Luftführungskanal ausgebildet sein, der das zumindest eine Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit der zumindest einen Luftführungsöffnung und/oder mit dem zumindest einen Lüfter oder Gebläse fluidisch verbindet. Der Luftführungskanal kann insbesondere Luftleitwände auf der Innenseite des Verkleidungsteils aufweisen und/oder ist zumindest teilweise als flexible Schlauchleitung ausgebildet.
Es ist auch eine gespiegelte Anordnung mit zumindest zwei Luftführungskanälen vorstellbar, die besonders sinnvoll ist, wenn beispielsweise die Lufteintrittsöffnungen beiderseits der Fahrzeuglängsachse vorliegen und die Luftaustrittsöffnung in etwa zentrisch vorliegt, oder umgekehrt. Bevorzugt ist das zumindest eine Filterelement in dem Luftführungskanal aufgenommen, so dass eine Trennebene der Reinluftseite von der Rohluftseite in dem Luftführungskanal liegt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Filterelement mehrere Faltenstabilisierungsmittel aufweist, die den Filterbalg stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen.
Die optionale Abstützung des Filterbalgs durch Faltenstabilisierungsmittel trägt zweierlei Problemen Rechnung, insbesondere, wenn das erfindungsgemäße Stoßfängerverkleidungsmodul ein vorderes Stoßfängerverkleidungsmodul ist: Erstens erfährt ein dort angeordnetes Filterelement einen sehr hohen Staudruck, und zweitens ist das Filterelement Nässeeinwirkungen ausgesetzt, dies nicht nur durch Niederschlag, sondern auch durch Einwirkungen beim Reinigen des Fahrzeugs, etwa durch einen Hochdruckreiniger.
Überraschenderweise lassen sich o.g. Herausforderungen durch eine Abstützung der Falten des Filterbalgs durch Faltenstabilisierungsmittel in einem Maximalabstand von 150 mm elegant lösen, so dass das Filterelement sowohl eine Anströmung bei Vmax, z.B. 180 km/h, bevorzugt > 200 km/h, schadenfrei übersteht als auch, dass sich eine externe Reinigungseinwirkung durch Hochdruckreiniger nicht schädigend auswirkt. Ohne wirksame Faltenstabilisierungsmittel droht einem Filterelement mit klassischen Balgaufbau bei derartiger mechanischer Einwirkung ein Paketieren der Falten, d.h. ein Verschluss der Faltenzwischenräume, was zu einem schlagartigen Verlust an Filterfläche führt und somit unmittelbar zu einem korrespondierenden Anstieg des Durchströmungswiderstands und somit entsprechenden Abfall des Volumenstroms.
Der Bereich des lateralen Abstands der Faltenstabilisierungsmittel von nicht größer als 150 mm kann vorteilhafterweise nach unten hin derart begrenzt sein, dass der Abstand bevorzugt größer ist als 15 mm, bevorzugt größer als 30 mm, da ansonsten ein ungünstiges Verhältnis von durch die Faltenstabilisierungsmittel verdeckten Filterbalgbereichen und frei durchströmbaren Bereichen vorläge.
Es sind verschiedene Faltenstabilisierungsmittel möglich, die diese Funktion erfüllen.
In einer besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Faltenstabilisierungsmittel jeweils parallel zueinander, bevorzugt in Faltenquerrichtung, verlaufen. Andere Winkelorientierungen sind selbstverständlich auch möglich, etwa diagonal. Es können auch zwei Gruppen von Faltenstabilisierungsmitteln vorgesehen sein, die jeweils parallel laufen und sich kreuzen.
Ein paralleler Verlauf hat den Vorteil, dass sich dieser bei der Filterelementfertigung problemlos durch kontinuierliche Fertigungsprozesse realisieren lässt. Eine Anordnung der Faltenstabilisierungsmittel in Faltenquerrichtung ist zudem besonders vorteilhaft, da hierbei die kleinstmögliche Stützlänge zwischen zwei benachbarten Falten realisiert ist, was zu einer besonders wirksamen Faltenstützung führt.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Faltenstabilisierungsmittel zumindest auf einer Reinluftseite des Filterelements, bevorzugt zusätzlich auf einer Rohluftseite des Filterelements, vorliegen.
Durch eine solche Anordnung zumindest auf der Reinseite wird zuverlässig verhindert, dass die Falten unter den o.g. mechanischen Belastungen kompaktieren. Eine Anordnung zusätzlich auf der Rohseite erhöht die Belastbarkeit weiter, wobei jedoch der größere Beitrag zur Filterelementsteifigkeit durch die reinseitigen Faltenstabilisierungsmittel geliefert wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Filtermedium eine Biegeeigensteifigkeit von zumindest 1 Nm², bevorzugt zumindest 2 Nm², aufweist. Gemeint ist hiermit eine intrinsische Biegesteifigkeit des Filtermediums, d.h. in einem unverarbeiteten, also ungefalteten, Zustand.
Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann vorteilhafterweise eine Filterfläche von zumindest 1 m², bevorzugt zumindest 2 m², am meisten bevorzugt zumindest 4 m², aufweisen. Die Filterfläche kann sich je nach Ausführungsform auf ein, zwei oder noch mehr Einzelfilterelemente verteilen.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform können die Faltenstabilisierungsmittel zumindest ein inneres Faltenstabilisierungsmittel umfassen, das in die Faltenzwischenräume zumindest teilweise eingreift, bevorzugt die Faltenzwischenräume ausfüllt. Bei dem inneren Faltenstabilisierungsmittel kann es sich beispielsweise um eine durchlaufende Kleberaupe und/oder einen eingreifenden Stabilisierungskamm handeln. Unter einer „durchlaufenden Kleberaupe“ wird vorliegend eine Kleberaupe verstanden, die bereits vor dem Falten auf das flächige Filtermedium aufgebracht wird und somit nach dem Falten komplett vom Faltengrund zur Faltenspitze verläuft, d.h. eben durchlaufend ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann zumindest ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel vorgesehen sein, das zumindest mit jeweils benachbarten Faltenspitzen verbunden ist. Das äußere Faltenstabilisierungsmittel kann zumindest eine zumindest mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe, zumindest einen zumindest mit den Faltenspitzen verbundenen Faden und/oder zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe und/oder zumindest ein Stützgitter aufweisen. Die äußeren Faltenstabilisierungsmittel können ferner stoffschlüssig mit den Faltenspitzen verbunden sein, was zu einer optimalen Krafteinleitung von den Faltenspitzen in die äußeren Faltenstabilisierungsmittel beiträgt. Eine derartige stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen des äußeren Faltenstabilisierungsmittels mit dem Filterbalg, insbesondere den Faltenspitzen, erfolgen, insbesondere durch Spiegelschweißen. Im Gegensatz zu den inneren Faltenstabilisierungsmitteln handelt es sich bei der Kleberaupe der äußeren Faltenstabilisierungsmittel nicht um eine durchlaufende Kleberaupe, sondern eine oberflächlich mit dem Faltenspitzen verbundene.
Die Kleberaupen der inneren und/oder äußeren Faltenstabilisierungsmittel können eine Breite in einem Bereich von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt 1 mm bis 8 mm, aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform sind die Falten des Filterbalgs „auf Block gefaltet“, so dass der Faltenabstand in etwa der doppelten Breite der durchlaufenden Kleberaupen (als innere Faltenstabilisierungsmittel) entspricht. Als Material für die Kleberaupen kommt etwa ein Schmelzkleber in Betracht.
Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermedium des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eine oder mehrere Prägelinien aufweisen, die bevorzugt in Faltenquerrichtung verlaufen. Durch derartige Prägelinien wird die Steifigkeit der Falten des Filterbalgs durch eine Erhöhung des Flächenträgheitsmoments zusätzlich erhöht, was zusätzlich dazu beiträgt, ein Kollabieren/Kompaktieren der Falten unter Druckeinwirkung zu verhindern.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eine Kollapsdruckfestigkeit von zumindest 15 mbar, bevorzugt zumindest 25 mbar, aufweist.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des Verkleidungsmoduls kann vorgesehen sein, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung dem zumindest einen Filterelement in Strömungsrichtung vorgelagert zumindest eine Wasserabscheideeinrichtung aufweist, insbesondere einen Trägheitsabscheider, etwa einen Lamellenabscheider oder Drallabscheider, wobei die Wasserabscheideeinrichtung insbesondere unmittelbar hinter zumindest einer der Luftführungsöffnungen angeordnet sein kann.
Vorbeschriebene Maßnahmen reduzieren die Belastung des Filterelements mit Spritzwasser und/oder Reinigungswasser, welches schädlich für das Filterelement sein kann. Trägheitsabscheider, wie etwa die genannten Lamellenabscheider, sind technisch zuverlässige und langlebige Flüssigkeitsabscheider, die in ihrem Auslegungsspektrum eine beachtliche Abscheideleistung haben. Ohne Flüssigkeitsabscheider wäre das Filterelement o.g. Wassereinwirkungen zu stark ausgesetzt, was im worst case zu einem zeitweisen nahezu Komplettverlust der effektiven Filterfläche führen kann. Wenn es sich, wie oben bereits beschrieben, um eine symmetrische Anordnung von zwei oder mehr Filterelementen handelt, kann insbesondere in Zusammenhang mit einer zentrischen Lufteinlassöffnung in dem Verkleidungsteil ein gemeinsamer Wasserabscheider für diese beiden Filterelemente vorgesehen sein.
Bei dem Filtermedium des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann es sich um ein ein- oder mehrlagiges Filtermedium handeln, das wasserbeständig ausgebildet sein kann. Es kann sich um ein Mehrlagenmedium handeln, das in Fahrtrichtung vorne zumindest eine Drainagelage und/oder eine Vorabscheiderlage aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermedium Glasfasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere Polyester und/oder Polyethylen und/oder Polypropylen, aufweisen oder daraus bestehen. Schließlich kann noch vorgesehen sein, dass das Filtermedium einen Porositätsgradienten in einer Dickenrichtung aufweist, bevorzugt dergestalt, dass eine Porengröße entgegen der Fahrtrichtung abnimmt.
Das Filtermedium kann neben zumindest einer Partikelfilterlage zumindest eine Gasfiltrationslage, insbesondere mit einer Aktivkohleschüttung als Aktivmaterial, aufweisen.
Die Gasfiltrationslage kann mit entsprechenden Aktivmaterialien versehen sein, die eine Ad-/Absorption verschiedener gesundheitsschädlicher Gase aus der Umgebungsluft ermöglichen, beispielsweise Ozon, Schwefeldioxid, Stickoxide und Kohlenstoffmonoxid. Hierzu können auch verschiedene Aktivmaterialien zum Einsatz kommen. Die Aktivkohle kann auch imprägniert sein, um die Abscheidung bestimmter Gase zu verbessern.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Drainagelage und/oder die Vorabscheiderlage auch als separates Vorabscheiderelement ausgeführt sein, das dem „Hauptfilterelement“ in Strömungsrichtung vorgelagert ist. Hierdurch kann eine Standzeiterhöhung des Hauptfilterelements erreicht werden. Eine wasserbeständige Eigenschaft kann etwa durch eine geeignete Imprägnierung des Filtermediums erreicht werden oder durch Einsatz von Basismaterialien für das Filtermedium, die per se schon eine Wasserbeständigkeit aufweisen, z.B. synthetische Filtermedien.
Darüber hinaus kann das Filtermedium des Filterelements zumindest eine reinseitig, d.h. in Fahrtrichtung hinten, angeordnete Stützlage, insbesondere ein Stützgitter, insbesondere aus einem Kunststoff, insbesondere Polypropylen und/oder einem Polyester, aufweisen. Das Stützgitter kann eine Maschenweite von 0,5 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 2 mm, aufweisen. Das Stützgitter wird hierbei vorteilhafterweise bei der Balgfertigung zum Filterbalg gefaltet und ist Teil des Filtermediums; es dient der rückwärtigen Stabilisierung des Filtermediums gegen dynamischen Druck als ergänzende Maßnahme zu inneren und äußeren Faltenstabilisierungsmitten und ist nicht mit diesen zu verwechseln.
Ferner kann hinsichtlich des Faltenabstands des Filterbalgs des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung folgendes vorgesehen sein: Bei einem glasfaserbasierten Filtermedium soll dieser maximal 5 mm, bevorzugt maximal 6 mm, betragen oder bei einem kunststofffaserbasierten Filtermedium soll dieser minimal 5 mm, bevorzugt minimal 6 mm, betragen und der Bedingung minimal 0,15 x Faltenhöhe genügen. Unter glasfaserbasiert oder kunststoffbasiert wird vorliegend ein Mindestgehalt des Filtermediums an 50 % der jeweiligen Fasern verstanden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem erfindungsgemäßen Verkleidungsmodul. Das Kraftfahrzeug kann über einen Elektro- und/ oder Verbrennungsmotorantrieb verfügen. Die im Hinblick zum erfindungsgemäßen Verkleidungsmodul genannten Vorteile sind im Wesentlichen auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragbar.
Figurenliste
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und Zeichnungen zu entnehmen. Ähnliche Vorrichtungsbestandteile können hierbei mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:

1 Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Verkleidungsmodul;
2 Draufsicht eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Verkleidungsmodul;
3 Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Verkleidungsmodul;
4 Vorderansicht eines weiteren Kraftfahrzeugs mit erfindungsgemäßem Verkleidungsmodul;
5 Draufsicht eines erfindungsgemäßen Verkleidungsmoduls, das als Heckstoßfängerverkleidungsmodul ausgebildet ist;
6 Draufsicht eines erfindungsgemäßen Verkleidungsmoduls, das als Frontstoßfängerverkleidungsmodul ausgebildet ist;
7 Vorderansicht eines noch weiteren Kraftfahrzeugs mit erfindungsgemäßem Verkleidungsmodul;
8 isometrische Ansicht eines Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit aufliegender Kleberaupe;
9 isometrische Ansicht eines weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit durchlaufender Kleberaupe;
10 isometrische Ansicht eines noch weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit Versteifungskamm;
11 Volumenstrom-Druck-Kennlinien ausgewählter Filterelemente und Gebläse;
12 isometrische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Verkleidungsmodul;
13a,b isometrische Ansichten von Filterelementen für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, das ein erfindungsgemäßes Verkleidungsmodul, das hier als Frontstoßfängerverkleidungsmodul 7 ausgebildet ist, aufweist. Innerhalb des Frontstoßfängerverkleidungsteils 71 befindet sich der „eigentliche“ Stoßfänger 8, der die für einen Crashfall nötige Energiedissipation bereitstellt. Auf der Innenseite weist das Frontstoßfängerverkleidungsteil 71 eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 auf, die über zwei nicht-quaderörmige Filterelemente 21 verfügt, die aufgrund ihrer Form den auf der Innenseite zur Verfügung stehenden Bauraum ideal ausnutzen. Die Filterelemente 21 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils unterhalb und oberhalb des Stoßfängers 8 angeordnet. Eine Luftzuführung zu den Filterelementen 21 kann, je nach Fahrzustand, entweder passiv und/oder aktiv durch zumindest einen Lüfter oder Gebläse erfolgen. In Fahrtrichtung hinter den Filterelementen 21 der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ist ein Wärmetauscher 4 angeordnet, der etwa einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs 1 zugeordnet sein kann. Dies bietet den weiteren Vorteil, dass sowohl der Wärmetascher 4 als auch ein in Fahrtrichtung weiter dahinter liegender Motorraum vor Beschädigungen (z.B. Steinschlag) geschützt und Verschmutzungen zurückgehalten werden.
In 2 ist das Kraftfahrzeug 1 in einer Draufsicht gezeigt. Es ist wieder die Einpassung der Filterelemente 21 der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit außerordentlich guter Bauraumausnutzung zu erkennen. Ferner ist eine Lufteintrittsöffnung 6 gezeigt, durch die Luft, getrieben durch den Staudruck bei Fahrt, zu den Filterelementen 21 geführt werden kann. Im Bereich der Lufteintrittsöffnung 6 ist zudem ein Lüfter oder Gebläse 3, etwa ein Axialgebläse, angeordnet. Eine Abströmung von den Filterelementen 21 (Reinseite) kann in diesem Ausführungsbeispiel etwa in Fahrtrichtung nach hinten erfolgen.
In 3 und 4 sind nun weitere Anordnungsmöglichkeiten der Filterelemente 21 der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 in dem Verkleidungsteil 71, nämlich Frontstoßfängerverkleidungsteil 71, gezeigt. Die Filterelemente 21 können demnach auch um eine Normalenebene der Fahrzeughochachse verkippt eingebaut sein, was zu einer nochmals verbesserten Bauraumausnutzng beiträgt. In 4 ist eine erste Variante einer aktiven Durchströmung gezeigt. Es sind zu diesem Zweck zwei Lüfter oder Gebläse 3 vorgesehen, die innerhalb des Frontstoßfängerverkleidungsteils 71 angeordnet sind. Bevorzugt sind die Filterelemente 21 im Bezug zu dem Lüfter oder Gebläse 3 auf der Saugseite angeordnet. Die Lüfter oder Gebläse 3 können beispielsweise elektrisch angetrieben sein, wobei zur Stromversorgung, gerade im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs 1 hinreichend Möglichkeiten bestehen, ein Bordnetz zu nutzen.
In 5 ist ein erfindungsgemäßes Verkleidungsmodul 7 gezeigt, das als Heckstoßfängerverkleidungsmodul 7 ausgebildet ist, das dazu bestimmt ist, in einem Bereich hiner den Hinterrädern 9 eines Kraftfahrzeugs an dessen Karosserie angeordnet zu werden. In einem Heckstoßfängerverkleidungsteil 71 ist die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 angeordnet, wobei eine Luftauslassöffnung 6 gezeigt ist, durch die ein Auslassluftstrom A führbar ist. Die Luftauslassöffnung 6 weist im Montagezustand in Fahrtrichtung und liegt in dem Querverkleidungsbereich des Stoßfängerverkleidungsteils 71 vor. Im Bereich der Luftauslassöffnung 6 ist ferner ein Lüfter oder Gebläse angeordnet, der im Bezug zu den Filterelementen 21 im Saugbetrieb betrieben wird. Die Filterelemente 21 und der Lüfter oder Gebläse 3 sind in einem Gehäuse 27 der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 angeordnet, welches von dem Heckstoßfängerverkleidungsteil 71 außenseitig vollständig umschlossen ist. Das Gehäuse 27 stellt einen Luftführungskanal bereit, der eine im Wesentlichen druckdichte fluidische Verbindung der Filterelemente 21 mit den Luftführungsöffnungen und dem Lüfter oder Gebläse 3 sicherstellt. Die Luftzuströmung E erfolgt aus dem Bereich des Heckstoßfängerverkleidungsteils 71, der im Montagezustand an die Räder 9 angrenzt, d.h. aus dem Umgriffsbereich des Heckstoßfängerverkleidungsteils 71 entgegen der Fahrtrichtung. Die Durchströmungsrichtung kann auch umgekehrt werden.
Eine weitere Variante ist in 6 dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein Frontstoßfängerverkleidungsmodul 7, bei dem die Durchströmung gerade umgekehrt ist: Der Einlassluftstrom E wird von einer Frontseite in eine Lufteinlassöffnung 6 im Querverkleidungsbereich des Frontstoßfängerverkleidungsteils 71 eingeleitet. Ausgehend von der im Bezug auf eine Längsachse zentralen Lufteinlassöffnung 6 verzweigt der Luftpfad in zwei Teilluftpfade, die jeweils in Querrichtung nach links und rechts führen, wobei jedem der Luftpfade ein Filterelement 21 zugeordnet ist. Hinter der Lufteinlassöffnung 6, bevorzugt unmittelbar dahinter, ist pro Luftpfad (recht/links) jeweils eine Wasserabscheideeinrichtung 10 angeordnet, die die in Strömungsrichtung nachgelagerten Filterelemente 21 vor Beschädigungen durch Wasserschlag schützt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind Lüfter oder Gebläse 6 vorgesehen. Diese sind jeweils in den Umgriffsbereichen des Frontstoßfängerverkleidungsteils 71 angeordnet und wiederum im Saugbetrieb operabel. Bei einer derartgen Anordnung kann, wenn der Staudruck infolge Fahrgeschwindigkeit groß genug ist, gänzlich auf den Betrieb der Lüfter oder Gebläse 3 verzichtet werden. Die Ausströmung A erfolgt durch Luftaustrittöffnungen 6 in den Umgriffsbereichen des Stoßfängerverkleidungsteils 71.
7 zeigt ein weiteres Kraftfahrzeug 1 mit dem erfindungsgemäßen Frontstoßfängerverkleidungsmodul 7. Das Filterelement 21 der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 ist in diesem Fall als Flachfilterelement 21 mit einer über die Breite der Frontstoßfängerverkleidungsteils 71 veränderlichen bzw. variablen Balghöhe ausgebildet. Ferner ist das Filterelement 21 an eine Biegung auf der Innenseite des Frontstoßfängerverkleidungsteils 7 angepasst und folgt dieser.
In einigen Ausführungsformen kann das Filterelement 21 der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 ein zu zumindest einem Filterbalg 211 gefaltetes Filtermedium aufweisen, wobei das Filterelement 21 eine Mehrzahl Faltenstabilisierungsmittel 22, 23, 24 aufweist, die den Filterbalg 211 stützen und in einem lateralen Abstand von bevorzugt nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen. Verschiedene Arten von Filterelementen 21 für die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 sind in 8 bis 10 dargestellt. Hierbei handelt es sich um stark vereinfachte Darstellungen, anhand derer jedoch das Konzept der Faltenabstützung durch die Faltenstabilisierungsmittel 22, 23, 24 erläutert werden kann. Die Faltenstabilisierungsmittel verhindern ein Kompaktieren/Zusammenfallen der Falten unter exzessiver Druckeinwirkung, insbesondere in Kombinaton mit Feuchteeinwirkung; weitere Details zur Wirkung der Faltenstabilisierungsmittel sind im allgemeinen Teil der Beschreibung genannt.
Das in 8 gezeigte Filterelement 21 weist auf seiner Reinseite 212 eine ausschließlich mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe 22 auf, die verhindert, dass die Falten unter Druckeinwirkung von der Rohseite 213 her reinseitig 212 kompaktieren. Hierbei handelt es sich im Sinne der Erfindung um ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel. Die Kleberaupe 22 kann aus einem Schmelzkleber bestehen, den der Fachmann für geeignet hält.
9 zeigt eine weitere Möglichkeit der Faltenstabilisierung; dort ist eine so genannte durchlaufende Kleberaupe 23 vorgesehen, die ein mögliches inneres Faltenstabilisierungsmittel im Sinne der Erfindung darstellt. Unter einer „durchlaufenden Kleberaupe“ wird vorliegend eine Klebraupe 23 verstanden, die bereits vor dem Falten auf das flächige Filtermedium aufgebracht wird und somit nach dem Falten komplett vom Faltengrund zur Faltenspitze verläuft, d.h. eben durchlaufend ausgebildet ist.
10 zeigt eine noch weitere Möglichkeit, die Faltenstabilisierungsmittel zu realisieren. Dort ist ein Stabilisierungskamm 24 vorgesehen, der in die Faltenzwischenräume eingreift und ferner mit dem Filtermedium stoffschlüssig verbunden sein kann, aber nicht muss; die Stabilisierungswirkung gegen besagtes Kompaktieren ergibt sich bereits aus dessen Anwesenheit, quasi formschlüssig.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf vorbeschriebene Faltenstabilisierungsmittel beschränkt.
11 zeigt schließlich mehrere Volumenstrom-Druckverlust-Kennlinien jeweils eines Axiallüfters, Diagonallüfters und eines Radiallüfters. Ferner sind dort die Kennlinien dreier Filterelemente dargestellt, die sich in ihrer Faltenhöhe und damit in ihrer Filterfläche unterscheiden.
Je nach Auslegung des Filterelements (Volumenstrom-Druck(verlust)-Kennlinie) kann in Zusammenwirkung mit dem zumindest einen Ventilator/Gebläse erreicht werden, dass die Feinstaub-Emissionen des Kraftfahrzeugs durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung komplett kompensiert werden, so dass es sich bilanziell, was PM 2,5 betrifft, um ein Nullemissionsfahrzeug handelt. Bei einem typischen Mittelklasse-PKW handelt es sich um ca. 25 mg/km Feinstaub-Gesamtemission (Szenario a). Gemäß einem weiteren Szenario wäre es möglich, Filterelement und Ventilator/Gebläse der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung so auszulegen, dass diese wahlweise die Feinstaubemission der Bremsen und eines Verbrennungsmotors kompensiert (ca. 10 mg/km, Szenario b) oder lediglich die Feinstaubemission des Verbrennungsmotors (etwa 2mg/km, Szenario c).
Anhand einer Grobauslegung anhand des NEFZ-Stadtzyklus und der Annahme einer PM 2,5-Konzentration von 50µg/m³ in der Umgebungsluft sowie einem Wakefaktor von zwei wurde ermittelt, dass zur Realisierung dieser drei Szenarien Volumenströme von 4500 m³/h, 1800 m³h bzw. 360 m³/h nötig sind.
Der so genannte Wakefaktor ist ein Umrechnungsfaktor, der aus einem Vergleich von Luftqualitätsmessungen an stationären Messstationen mit fahrzeugnahen Messungen im Bodenbereich gewonnen wurde. Demgemäß ist die Belastung im fahrzeugnahen Bodenbereich um den Faktor 2 höher als die Messwerte der stationären Messstationen.
Bei einer beispielhaft angenommenen Querschnittsfläche des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung von ca. 0,28 m² lassen sich bei einer Faltenanzahl von 110 und einer Faltenhöhe von 30 mm 4 m² Filterfläche unterbringen, bei einer Faltenanzahl von 85 und einer Faltenhöhe von 48 mm 5,2 m² Filterfläche und bei einer Faltenanzahl von 65 und einer Faltenhöhe von 100 mm bereits 8,3 m² Filterfläche.
Beim Szenario a (4500 m³/h) beträgt der Druckverlust durch das Filterelement bei 30 mm Faltenhöhe ca. 271 Pa, bei 48 mm Faltenhöhe 222 Pa und bei 100 mm Faltenhöhe 176 Pa.
Es ist nun aufgrund der Schnittpunkte der Lüfter-Kennlinien mit den Filterelement-Kennlinien ersichtlich, dass eine Durchströmung von 4500 m³/h bei keinem der Filterelemente mit einer Strömungsmaschine alleine realisiert werden kann; vielmehr ist für diesen Betriebszustand eine Parallelschaltung mehrerer Strömungsmaschinen nötig. Aufgrund des im Inneren der Verkleidungsteile, insbesondere des Front- und/oder Heckstoßfängers, engen Packaging wird bei einer nötigen Parallelschaltung von zwei oder mehr Strömungsmaschinen geeigneterweise auf Radial- oder Diagonalmaschinen zurückgegriffen. Für die Durchströmungszustände der Szenarien a und b wurde hingegen überraschenderweise festgestellt, dass sich diese bereits durch einen Axiallüfter realisieren lassen, nämlich für alle drei exemplarisch untersuchten Filterelemente.
Das bedeutet, dass es mit apparativ vergleichsweise geringem Aufwand möglich ist, die Feinstaubemission der Bremsen und des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs durch eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung bilanziell zu kompensieren, und dass es technisch möglich ist, durch eine derartige Vorrichtung bilanziell ein Nullemissionsfahrzeug bereit zu stellen.
In 12 ist schließlich ein weiteres Kraftfahrzeug 1 dargestellt, das ein erfindungsgemäßes Heckstoßfängerverkleidungsmodul 7 aufweist. Innerhalb des Heckstoßfängerverkleidungsteils 71 ist ein kegelstumpfförmiges Rundfilterelement 21 angeordnet. Der Ventilator/das Gebläse ist vorliegend nicht gezeigt. Diverse mögliche Einströmpfade E sind dargestellt, wobei die Einströmung wahlweise in dem Umgriffsbereich oder dem Querverkleidungsbereich des Heckstoßfängerverkleidungsteils 71 erfolgen kann; es sind hierbei auch mehrere Einströmorte möglich. Die Abströmung A von gereinigter Luft erfolgt in Fahrtrichtung, etwa zentrisch zur Fahrzeuglängsachse.
In 13 a, b sind zwei Varianten der vorgenannten optimal bauraumanpassbaren Filterelemente mit Filterbalg dargestellt. Gemäß 13 a ist eine über die Balgbreite variable Faltenhöhe gezeigt, während in 13 b eine über die Balgbreite variable Balghöhe (Balgbeschnitt) zu erkennen ist. Beide Maßnahmen können auch in Kombination umgesetzt werden. Hierdurch ist eine überraschend gute Anpassbarkeit der Filterelementform an eine Innenkontur des Verkleidungsteils, etwa des Stoßfängerverkleidungsteils, möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202005005673 U1 [0006]
EP 1837066 A2 [0007]
DE 202007003773 U1 [0008]
DE 102016200936 A1 [0009]

Claims

Verkleidungsmodul (71), insbesondere Stoßfängerverkleidungsmodul (7) oder Seitenschwellerverkleidungsmodul, eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, das zumindest ein Verkleidungsteil (71) aufweist, das eine Innenseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, in einem Montagezustand zu einer Kraftfahrzeugkarosserie zu weisen, und eine Außenseite aufweist, die dazu ausgebildet ist, in dem Montagezustand zur Umgebung zu weisen, wobei das Verkleidungsteil (71) mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbar ist und eine auf der Innenseite angeordnete Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) aufweist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist und die zumindest einen Filterelementaufnahmeraum aufweist, in dem zumindest ein Filterelement (21) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest ein Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) zumindest in seiner Montageposition in dem Filterelementaufnahmeraum auf der Innenseite des Verkleidungsteils (71) eine nicht-quaderförmige Form hat, die mit einer Innenform des Verkleidungsteil (71) korrespondiert.
Verkleidungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) von dem Verkleidungsteil (71) zumindest außenseitig vollständig umschlossen ist.
Verkleidungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsteil (71) ein Stoßfängerverkleidungsteil (71) ist, das insbesondere einen stirnseitigen Querverkleidungsbereich aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Fahrzeugkarosserieabschnitt in Fahrzeugquerrichtung zu umfassen, und zumindest einen Umgriffsbereich aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Fahrzeugkarosserieabschnitt in Fahrzeuglängsrichtung zu umfassen oder - das Verkleidungsteil (71) ein Seitenschwellerverkleidungsteil ist.
Verkleidungsmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) in dem Querverkleidungsbereich und/oder in dem Umgriffsbereich angeordnet ist, wobei bevorzugt die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) zwei oder mehr Filterelemente (21) aufweist, die sowohl in dem Querverkleidungsbereich als auch in dem Umgriffsbereich angeordnet sind.
Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - das Filterelement (21) ein zu zumindest einem Filterbalg (211) gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei bevorzugt das Filterelement (21) ein Flachfilterelement ist, dessen Filterbalg (211) insbesondere eine variable Faltenhöhe und/oder variable Balghöhe/-länge hat oder ein zylindrisches Filterelement ist, das stärker bevorzugt eine konische Gestalt hat und/oder sterngefaltet ist oder - das Filterelement (21) einen aus Filtermedium gebildeten Filterschlauch, insbesondere einen gefalteten Filterschlauch, aufweist und/oder - das Filterelement (21) ein flexibles Filterelement (21) ist, das bei der Montage verformbar ist, um es in die Montageposition mit der nicht-quaderförmigen Form zu überführen, wobei insbesondere das flexible Filterelement (21) eine biegeschlaffe Seitenabdichtung aufweist.
Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Umgriffsbereich zumindest eine Luftführungsöffnung (6) vorliegt und/oder im Querverkleidungsbereich zumindest eine Luftführungsöffnung (6), insbesondere in einem Bereich einer Scheinwerfereinfassung.
Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Querverkleidungsbereich ein sich im Wesentlichen über eine Breite des Stoßfängerverkleidungsteils (71) erstreckender, zusammenhängender, auf der Außenseite geschlossener Abdeckbereich einer vorbestimmten Höhe vorliegt, in dem keine Luftführungsöffnungen vorliegen, wobei ein durch diesen Querbereich definierter Raum auf der Innenseite zu zumindest 30 %, bevorzugt zu zumindest 60 %, Volumenanteil von dem zumindest einen Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (21) ausgefüllt ist.
Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verkleidungsteil (71), insbesondere Stoßfängerverkleidungsteil (71), zumindest ein Lüfter oder Gebläse (6) angeordnet ist, bevorzugt benachbart zu der zumindest einen Luftführungsöffnung des Umgriffsbereichs und/oder des Querverkleidungsbereichs.
Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verkleidungsteil (71) zumindest ein Luftführungskanal ausgebildet ist, der das zumindest eine Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) mit der zumindest einen Luftführungsöffnung (6) und/oder mit dem zumindest einen Lüfter oder Gebläse (6) fluidisch verbindet, wobei der Luftführungskanal bevorzugt Luftleitwände auf der Innenseite des Verkleidungsteil (71) aufweist und/oder zumindest teilweise als flexible Schlauchleitung ausgebildet ist.
Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (21) eine Mehrzahl Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) aufweist, die den Filterbalg (211) stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen, wobei bevorzugt die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) jeweils parallel zueinander, bevorzugt in Faltenquerrichtung, verlaufen und/oder dass die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) zumindest auf einer Reinluftseite (212) des Filterelements (21), bevorzugt zusätzlich auf einer Rohluftseite (213) des Filterelements (21), vorliegen.
Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium eine Biegeeigensteifigkeit von zumindest 1 Nm², bevorzugt zumindest 2 Nm², aufweist und/oder - die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Filterfläche von zumindest 1m², bevorzugt zumindest 2 m², am meisten bevorzugt zumindest 4 m² aufweist.
Verkleidungsmodul nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) - zumindest ein inneres Faltenstabilisierungsmittel (23, 24) umfassen, das in die Faltenzwischenräume zumindest teilweise eingreift, bevorzugt die Faltenzwischenräume ausfüllt, wobei das innere Faltenstabilisierungsmittel (23, 24) stärker bevorzugt eine durchlaufende Kleberaupe (23) und/oder einen eingreifenden Stabilisierungskamm (24) aufweist und/oder - zumindest ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) umfasst, das zumindest mit jeweils benachbarten Faltenspitzen verbunden ist, wobei das äußere Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) bevorzugt zumindest eine zumindest mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe (22), zumindest einen zumindest mit den Faltenspitzen verbundenen Faden und/oder zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe und/oder zumindest ein Stützgitter (25) aufweist, wobei die äußeren Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) am meisten bevorzugt stoffschlüssig mit den Faltenspitzen verbunden sind.
Verkleidungsmodul nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium des Filterelements (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) ein ein- oder mehrlagiges Filtermedium ist, das - wasserbeständig ausgebildet ist und/oder - bevorzugt ein Mehrlagenmedium ist, das rohseitig zumindest eine Drainagelage und/oder Vorabscheiderlage aufweist und oder - Glasfasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere Polyester und/oder Polyethylen und/oder Polypropylen aufweist oder daraus besteht und/oder - einen Porositätsgradient in einer Dickenrichtung aufweist, bevorzugt dergestalt, dass eine Porengröße von der Roh- zur Reinseite abnimmt.
Verkleidungsmodul nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) dem zumindest einen Filterelement (21) in Strömungsrichtung vorgelagert zumindest eine Wasserabscheideeinrichtung (10) aufweist, bevorzugt einen Trägheitsabscheider, besonders bevorzugt einen Lamellenabscheider oder Drallabscheider, wobei die Wasserabscheideeinrichtung insbesondere unmittelbar hinter zumindest einer der Luftführungsöffnungen angeordnet ist.
Verkleidungsmodul nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenabstand des Filterbalgs (211) des Filterelements (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) - bei einem glasfaserbasierten Filtermedium maximal 5 mm, bevorzugt maximal 6 mm, beträgt oder - bei einem kunststofffaserbasierten Filtermedium minimal 5mm, bevorzugt minimal 6 mm, beträgt und der Bedingung minimal 0,15 x Faltenhöhe genügt.
Kraftfahrzeug (1), insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, das zumindest ein Verkleidungsmodul aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsmodul ein Verkleidungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.