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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement in einem Kraftstofffilter
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In
der
WO 2007/010037
A1 wird ein Kraftstofffilter beschrieben, der in einem
Filtergehäuse ein hohlzylindrisches, radial von außen
nach innen zu durchströmendes Filterelement aufweist, welches aus
einem gefalteten Filtermedium mit stirnseitig angeklebten Endscheiben
besteht. Um Gase, die sich im stirnseitigen Bereich des Filtergehäuses
ansammeln, ausleiten zu können, ist eine Entlüftungseinheit vorgesehen,
die einen Strömungskanal in einer der stirnseitigen Endscheiben
umfasst, der die Roh- mit der Reinseite des Filterelementes unmittelbar
verbindet. Die Entlüftungseinheit umfasst des Weiteren
einen den Strömungskanal abdeckenden Filterkörper, der
von einem Haltering festgeklemmt ist. Der Haltering ist über
eine radial außen liegende Ringschulter, welche an ihrer
axialen Stirnseite einen Hinterschnitt aufweist, in eine Rastverbindung
mit einer korrespondierenden Ringschulter zu verbringen, die einteilig mit
der Endscheibe ausgebildet ist. Mit dem Erreichen der Rastverbindung
wird zugleich der Filterkörper, der den Strömungskanal
abdeckt, festgeklemmt. In den Haltering ist eine mit dem Strömungskanal korrespondierende
Durchtrittsöff nung eingebracht, wodurch die Strömungsverbindung
zwischen Außen- und Innenseite des Filterelementes hergestellt
ist.
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Bei
dieser Ausführung des Kraftstofffilters ist darauf zu achten,
dass der Haltering ohne Beschädigung in die Klemm- bzw.
Rastposition an der Endscheibe des Filterelementes verbracht werden
kann. Zum Erreichen der Rastposition ist ein geringfügiges radiales
Aufweiten des Halteringes erforderlich. Gleiches gilt für
das Lösen der Rastposition, beispielsweise, um den Filterkörper,
der den Strömungskanal abdeckt, auszutauschen.
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Des
Weiteren ist darauf zu achten, dass der Filterkörper, der
in der
WO 2007/010037
A1 als Papierfilterring ausgeführt ist, durch
das Festklemmen über den Haltering keinen unzulässig
hohen Belastungen unterworfen wird, die zu einer Beschädigung des
Filtermaterials führen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven
Maßnahmen ein Filterelement für einen Kraftstofffilter
zu schaffen, bei dem auch über einen langen Betriebszeitraum
eine wirksame Entlüftung gegeben ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das
erfindungsgemäße Filterelement ist Teil eines
Kraftstofffilters, der in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor
zur Filtration von Kraftstoff eingesetzt wird. Das Filterelement
weist ein ringförmig angeordnetes Filterme dium auf, an
dem stirnseitig Endscheiben angeordnet sind und das in Radialrichtung von
dem Kraftstoff durchströmt wird. Des weiteren ist eine
Entlüftungseinheit zum Ableiten von Gasen vorgesehen, um
im Kraftstoff enthaltene Luft von der Rohseite des Filterelementes
abführen zu können. Die Entlüftungseinheit
umfasst einen Strömungskanal, der in die Endscheibe eingebracht
ist und die Roh- mit der Reinseite des Filterelements direkt verbindet.
Des Weiteren ist der Entlüftungseinheit ein Filterkörper
zugeordnet, der den Strömungskanal abdeckt, wodurch sichergestellt
ist, dass kein Kraftstoff über den Strömungskanal
ungefiltert von der Roh- zur Reinseite gelangen kann. Der Filterkörper
ist von einem Haltering festgeklemmt, der ebenfalls Bestandteil
der Entlüftungseinheit ist und mit einer radial außen
liegenden Ringschulter versehen ist, über die der Haltering
an der Endscheibe befestigt werden kann. In den Haltering ist eine
mit dem Strömungskanal korrespondierende Durchtrittsöffnung
eingebracht.
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Gemäß der
Erfindung ist vorgesehen, dass der Haltering zusätzlich
zu der Durchtrittsöffnung mindestens eine sich über
ein begrenztes Winkelsegment erstreckende Aufweitungsöffnung
aufweist, die mit radialem Abstand zu der Ringschulter angeordnet
ist. Die Aufweitungsöffnung, die sich üblicherweise
bogenförmig in Umfangsrichtung über das begrenzte
Winkelsegment erstreckt, hat die Funktion, das elastische Verhalten
des Halteringes zu verbessern, so dass zur Montage und Demontage
des Halterings die für die Befestigung vorgesehene Ringschulter
zumindest gering fügig radial aufgeweitet und im aufgeweiteten
Zustand über einen Abschnitt an der Endscheibe bzw. ein
mit der Endscheibe verbundenes Bauteil geschoben werden kann, an
dem der Haltering befestigt werden soll, insbesondere in eine Rast-
oder Klemmverbindung gebracht werden soll. Diese Ausführung
verbessert in Radialrichtung das elastische Verhalten des Halteringes,
ohne dass hierfür Änderungen in der Materialzusammensetzung
des Halteringes erforderlich sind.
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Da
die Aufweitungsöffnung unabhängig von der Durchtrittsöffnung
im Haltering ausgebildet ist, können beide Öffnungen
an ihren jeweiligen Einsatzzweck in bestmöglicher Weise
angepasst sein. Die Aufweitungsöffnung erstreckt sich vorteilhafterweise bogenförmig über
das definierte Winkelsegment im Haltering, wobei die Bogenform bzw.
die Erstreckung in Umfangsrichtung die radiale Aufweitung unterstützt.
Die Durchtrittsöffnung für die Gasblasen nimmt
an der radialen Aufweitung nicht bzw. in nicht signifikanter Weise
teil und unterliegt somit auch keiner Verformung. Dadurch ist sichergestellt,
dass die Durchtrittsöffnung auch über einen langen
Betriebszeitraum ihren Querschnitt und die vorgesehene Position
beibehält und sicher mit dem Strömungskanal in
der Endscheibe des Filterelementes in Kommunikationsverbindung steht.
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Vorteilhafterweise
erstrecken sich eine Mehrzahl von Aufweitungsöffnungen
benachbart zur außen liegenden Ringschulter in Umfangsrichtung am
Haltring, um eine zumindest annähernd gleichmäßige
radiale Aufweitung in alle radiale Richtungen zu ermöglichen.
Jede Aufweitungsöffnung erstreckt sich in Umfangsrichtung über
ein begrenztes Winkelsegment, so dass zwischen zwei benachbarten
Aufweitungsöffnungen ein durchgehender Wandabschnitt des
Halterings gebildet ist.
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An
der radial nach innen gerichteten Innenseite der Ringschulter am
Haltering kann im Bereich der Aufweitungsöffnung ein Vorsprung
ausgebildet sein, der in der Montageposition eine Hinterschneidung
mit der zugeordneten Ringschulter an der Endscheibe bildet. Hierdurch
ist eine formschlüssige Sicherung des Halterings an der
Endscheibe möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung ist am Haltering auf der der Endscheibe
zugewandten Innenseite mit radialem Abstand zum Außenrand
ein ringförmig umlaufender und sich axial erhebender Klemmsteg
ausgebildet, der in der Montageposition auf den vorzugsweise ebenfalls
ringförmigen Filterkörper aufliegt und diesen
festklemmt. In den Klemmsteg ist die Durchtrittsöffnung
eingebracht, die mit dem Strömungskanal in der Endscheibe
kommuniziert. Damit ist ein durchgehender Strömungsweg durch
den Klemmsteg sowie die Endscheibe gegeben, der zur Ableitung der
Gasblasen genutzt wird. In diesem Strömungsweg liegt unmittelbar
benachbart zum Klemmsteg, der eine Auflagefläche bildet,
der ringförmige Filterkörper.
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Zweckmäßigerweise
sind am Klemmsteg zwei ringförmige, zueinander konzentrische
Erhebungen ausgebildet, so dass die der Endscheibe zu gewandte Seite
des Klemmsteges nutförmig ausgebildet ist, wobei die ringförmigen
Erhebungen die Nutwandungen bilden. Die Erhebungen begrenzen hierbei
die Durchtrittsöffnung radial nach innen und außen.
Der Vorteil dieser Ausführung liegt in der annähernd
linienförmigen Druckbelastung auf den Filterkörper,
wodurch dieser sicher von dem Haltering fixiert ist, wobei die Durchtrittsöffnung
sich zwischen den Erhebungen am Klemmsteg befindet, so dass die
Gasblasen ungehindert durch den Filterkörper hindurchtreten
können.
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Zweckmäßigerweise
sind den beiden ringförmigen Erhebungen am Klemmsteg des
Halterings zwei korrespondierende Rillen an der Endscheibe zugeordnet.
Diese Rillen befinden sich bevorzugt am Boden einer Ringnut, die
an der Endscheibe oder einem mit der Endscheibe verbundenen Bauteil
angeordnet ist und die eine Abstützfläche für
den aufliegenden Klemmsteg bildet. Die Erhebungen ragen in der Montageposition
in die Rillen ein, so dass die Klemmnut flächig am Boden
der Ringnut aufliegt und den in die Ringnut eingesetzten, ringförmigen
Filterkörper sicher festklemmt.
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Um
eine eindeutige Montageposition festzulegen, ist am Haltering vorteilhafterweise
ein Rastglied angeordnet, das mit einem korrespondierenden Rastglied
an der Endscheibe zusammenwirkt. Beispielsweise ist das Rastglied
am Haltering als Rastausnehmung ausgeführt, in die eine
Rastnase an der Endscheibe einragt. Hierdurch ist die Winkellage
des Halte rings gegenüber der Endscheibe eindeutig festgelegt,
wodurch auch sichergestellt ist, dass die Durchtrittsöffnung
im Haltering genau über dem Strömungskanal in
der Endscheibe liegt.
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Es
kann zweckmäßig sein, den Filterkörper mit
einer Imprägnierung zu versehen, wobei als Imprägniermittel
beispielsweise Phenolharz eingesetzt wird. Die Imprägnierung
verhindert, dass der Filterring bei Kontakt mit Wasser, welches
im Kraftstoff enthalten ist, aufquillt.
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Als
Material für den Filterkörper können
verschiedene Werkstoffe eingesetzt werden. In Betracht kommt beispielsweise
eine Ausführung als Filterpapierring oder als keramischer
Filterschaum. Darüber hinaus kommen auch Vlieswerkstoffe
in Betracht, außerdem Glasmischpapiere, bei denen Glasfasern
in einen Zellulosegrundstoff eingebettet sind. Des Weiteren sind
Nanofasermischwerkstoffe möglich, bei denen Nanofasern
in einen Grundstoff wie beispielsweise Zellulose eingebettet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
den Zeichnungen zu entnehmen.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Filterelementes als Teil eines Kraftstofffilters,
mit einem ringförmig angeordneten Filtermedium, das stirnseitig
jeweils von Endscheiben abgedichtet ist, wobei an der oberen Stirnseite
eine Entlüftungseinheit zur Ableitung von Gasen im Kraft stoff
angeordnet ist und die Entlüftungseinheit einen Haltering
mit darin eingebrachten Ausnehmungen umfasst,
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2 einen
Schnitt längs durch das Filterelement nach 1,
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3 eine
Ausschnittsvergrößerung aus dem Bereich der Verbindung
des Halterings an der stirnseitigen Endscheibe,
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4 die
Endscheibe in Draufsicht,
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5 die
Endscheibe im Schnitt,
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6 eine
Ausschnittvergrößerung der Endscheibe aus dem
Bereich eines Strömungskanals, der zur Ableitung von Gasen
vorgesehen ist,
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7 eine
Draufsicht auf den Haltering
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8 einen
Schnitt durch den Haltering,
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9 eine
vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch eine
Durchtrittsöffnung im Haltering, die mit dem Strömungskanal
kommuniziert,
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10 einen
Schnitt durch den Haltering im Bereich einer Aufweitungsöffnung.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie 1 in
Verbindung mit den 2 und 3 zu entnehmen,
weist der Kraftstofffilter 1 ein Filterelement 2 in
einem Filtergehäuse 3 auf, wobei das Filtermedium 4 des
Filterelements 2 ein ringförmig angeordnetes Fil termedium,
beispielsweise aus Vlies oder Papier oder dergleichen aufweist,
das in Radialrichtung von außen nach innen von dem zu reinigenden
Kraftstoff durchströmt wird. Das Filtermedium 4 ist
faltenförmig aufgebaut, wobei sich die Falten annähernd
in Radialrichtung erstrecken und insgesamt ein ringförmiger
Aufbau des Filtermediums gebildet ist.
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Das
Filtermedium 4 ist an jeder Stirnseite von einer Endscheibe 5 bzw. 6 abgedichtet,
die mit den Stirnkanten des Filtermediums verbunden, insbesondere
verklebt ist. Die radial außen liegende Seite des Filtermediums 4 bildet
die Rohseite, zu der der ungefilterte Kraftstoff geleitet wird,
die radial innen liegende Seite die Reinseite, über die
der Kraftstoff axial abgeleitet wird.
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Die
obere, geodätisch oben liegende Endscheibe 6 ist
mit einer Entlüftungseinheit 7 ausgestattet, die
es erlaubt, im ungefilterten Kraftstoff enthaltene Gasbläschen,
insbesondere Luft, welche sich im Bereich oberhalb der Endscheibe 6 befindet,
unmittelbar zur Reinseite des Filterelementes abzuleiten. Hierzu
ist die Entlüftungseinheit 7 mit einer axialen Strömungsverbindung
durch die Endscheibe 6 versehen, die für Gasblasen
eine unmittelbare Ableitung von der Roh- zur Reinseite unter Umgehung
des Filtermediums 4 ermöglicht.
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Teil
der Entlüftungseinheit 7 ist ein Haltering 8,
der zur Halterung und Fixierung eines ringförmigen Filterkörpers 14 vorgesehen
ist, welcher in der Strömungsverbindung der Entlüftungseinheit
zwischen Roh- und Reinseite angeordnet ist und verhindert, dass
ungefilterter Kraftstoff über die Strömungsverbindung
unmittelbar von der Roh- zur Reinseite gelangt. Der Haltering 8 besteht
insbesondere ebenso wie die Endscheibe 6 aus einem Kunststoffmaterial und
weist eine Mehrzahl von über den Umfang gleichmäßig
verteilter, bogenförmiger Aufweitungsöffnungen 9 auf,
die sich jeweils über ein begrenztes Winkelsegment von
maximal 45°, insbesondere maximal 30° erstrecken.
Die Aufweitungsöffnungen 9 haben die Funktion,
dem Haltering 8 eine verbesserte radiale Elastizität
zu verschaffen, damit der Haltering 8 in einfacher Weise
und ohne Beschädigung in eine Klemm- bzw. Rastposition
mit der Endscheibe 6 gebracht werden kann.
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Zusätzlich
zu den Aufweitungsöffnungen 9 sind in den Haltering
zwei Durchtrittsöffnungen 10 eingebracht, die
Teil des Strömungsweges der Entlüftungseinrichtung 7 zwischen
Roh- und Reinseite des Filterelementes 2 sind. Die Durchtrittsöffnungen 10 kommunizieren
mit Strömungskanälen 15, die in die Endscheibe 6 eingebracht
sind.
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In 3 ist
die Entlüftungseinheit 7 in vergrößerter
Darstellung im Schnitt gezeigt. In der montierten Position steht
die Durchtrittsöffnung 10, die in den Haltering 8 eingebracht
ist, in Kommunikationsverbindung mit dem Strömungskanal 15,
der sich in einem einteilig mit der oberen Endscheibe 6 ausgebildeten,
ringförmig umlaufenden Abschnitt 13 befindet,
welcher sich axial über die Fläche der Endscheibe 6 erhebt.
Dieser ringförmige Abschnitt ist als Ringnut 13 ausgeführt,
in den ein korrespondierender Klemmsteg 12 einragt, welcher
einteilig mit dem Haltering 8 ausgebildet ist und sich
auf der der Endscheibe 6 zugewandten Seite befindet. Der
Grund der Ringnut 13 an der Endscheibe 6 bildet
eine Auflage- bzw. Abstützfläche für
den Klemmsteg 12 am Haltering 8. Zwischen Klemmsteg 12 und
Ringnut 13 ist ein ringförmiger Filterkörper 14 eingesetzt
und festgeklemmt, der sicherstellt, dass eventuell über
die Durchtrittsöffnung 10 hindurch tretender,
unfiltrierter Kraftstoff einer Filtration unterzogen wird. Die Strömungsverbindung,
bestehend aus Durchtrittsöffnung 10 und Strömungskanal 15,
erlaubt eine axiale Durchströmung der Endscheibe 6 mit
Gasblasen unmittelbar von der Rohseite zur Reinseite.
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Die
Ringnut 13 an der Endscheibe 6 weist Nutwandungen
auf, die konzentrisch zueinander und auf radialem Abstand zueinander
liegen und radial nach innen bzw. radial nach außen eine
Abstützung für den eingesetzten Filterkörper 14 bilden.
Auch der Klemmsteg 12, der in die Ringnut 13 eingesetzt
ist, wird radial nach innen und außen von den Nutwandungen
der Ringnut 13 abgestützt.
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Auf
der radialen Innenseite der innen liegenden Nutwandung der Ringnut 13 ist
ein Dichtring 16 angeordnet. Der Dichtring 16 wird
axial nach außen vom Haltering 8 festgeklemmt.
Axial in Richtung des Filtermediums 4 gesehen liegt der
Dichtring 16 auf einer Auflageschulter 17 auf,
die Teil der Endscheibe 6 ist und die zentrale Abströmöffnung 18 (4)
in der End scheibe 6 unmittelbar begrenzt, die zur axialen Ableitung
des Kraftstoffes von der Reinseite des Filterelementes vorgesehen
ist.
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Wie
der Draufsicht auf die Endscheibe 6 gemäß 4 zu
entnehmen, sind zwei Strömungskanäle 15 in
die Endscheibe eingebracht, die zueinander in einem Winkel von etwa
60°, bezogen auf die Achse der Endscheibe 6, angeordnet
sind. Die Strömungskanäle 15 sind unmittelbar
in die Ringnut 13 eingebracht, so dass die Mündungsöffnung
der Strömungskanäle 15 von den Nutwandungen
der Ringnut radial nach innen und außen begrenzt wird.
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Wie 5 in
Verbindung mit der Ausschnittvergrößerung gemäß 6 zu
entnehmen, sind in den Grund der Ringnut 13 zwei Rillen 19 eingebracht, die
konzentrisch zu den Nutwandungen ringförmig am Boden der
Ringnut umlaufen. Die Rillen 19 sind zueinander radial
beabstandet angeordnet und laufen mit geringem radialen Abstand
zur radialen Außenseite bzw. Innenseite der Mündungsöffnung
des Strömungskanals 15 um.
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In
den 7 bis 10 ist der Haltering 8 in verschiedenen
Darstellungen gezeigt. Wie der Draufsicht gemäß 7 zu
entnehmen, liegen die Aufweitungsöffnungen 9 radial
näher am Außenrand des Halterings 8 als
die Durchtrittsöffnungen 10, über die die
Gasblasen abzuleiten sind. Durch diese radial unterschiedliche Positionierung
der Aufweitungsöffnungen 9 und der Durchtrittsöffnungen 10 ist
sichergestellt, dass die Aufweitungsöffnungen 9 radial
außerhalb des Klemmsteges 12 liegen, in den die Durchtrittsöffnungen 10 eingebracht
sind (8 und 9). Der Haltering 8 weist
eine zentrische Abströmöffnung 22 auf,
die in der Montageposition mit der Abströmöffnung 18 in
der Endscheibe 6 korrespondiert.
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Wie 8 und
der vergrößerten Darstellung gemäß 9 zu
entnehmen, sind auf der axialen Innenseite des Halterings 8 am Klemmsteg 12 zwei ringförmig
umlaufende Erhebungen 21 ausgebildet, die sich axial über
die Stirnseite der die Durchtrittsöffnung 10 begrenzenden
Wandabschnitte erheben. Diese Erhebungen 21 ragen in der
Montageposition in die zugeordneten Rillen 19 ein (6),
die in den Grund der Ringnut 13 an der Endscheibe 6 eingebracht
sind. Dadurch ist sichergestellt, dass der ebenfalls am Grund der
Ringnut 13 aufliegende, ringförmige Filterkörper
von den Erhebungen 21 sicher festgeklemmt wird, ohne den
Strömungsfluss durch die Durchtrittsöffnung 10 im
Haltering 8 und den Strömungskanal 15 in
der Endscheibe 6 zu behindern.
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Wie 7 weiter
zu entnehmen, ist benachbart zum Außenrand des Halterings 8 eine
Rastausnehmung 23 eingebracht, die sich über ein
begrenztes radiales Maß vom Außenrand ausgehend
in den Haltering hinein erstreckt. Diese Rastausnehmung 23 korrespondiert
in der Montageposition mit der Rastnase 11, die an der
Endscheibe 6 angeordnet ist und sich an der radialen Außenseite
der äußeren Ringnutwandung befindet. Auf diese
Weise ist die Winkelposition des Halterings 8 in der Montagesituation
eindeutig festgelegt.
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7 in
Verbindung mit der vergrößerten Darstellung nach 10 ist
zu entnehmen, dass an den radial begrenzenden Wandabschnitten der
Aufweitungsöffnung 9 ein Absatz 20 gebildet
ist, der sich an der radialen Außenseite der Aufweitungsöffnung 9 befindet.
Dieser Vorsprung 20 bildet in der Montageposition einen
Formschluss nach Art einer Hinterschneidung mit einem zugeordneten
Vorsprung an der radial außen liegenden Nut-Wandung der
Ringnut 13 an der Endscheibe 6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/010037
A1 [0002, 0004]