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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstofffilterelement mit einem hohlzylindrischen Filtermaterial, welches stirnseitig dicht in die jeweils eine Endscheibe eingebunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftstofffilter mit zumindest einem solchen Kraftstofffilterelement sowie eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Kraftstofffilterelement.
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Aus der
DE 10 2004 021 786 B4 ist ein gattungsgemäßes Kraftstofffilterelement mit einem hohlzylindrischen Filtermaterial bekannt, welches stirnseitig dicht in jeweils einer Endscheibe eingebunden ist. Eine obere Endscheibe des Kraftstofffilterelements besitzt dabei eine zentrale Öffnung, in welcher ein Dichtelement angeordnet ist. Das Dichtelement stellt dabei einen inneren Bereich der oberen Endscheibe dar, der aus einem gegenüber dem Material des äußeren Bereichs elastischeren Material ausgebildet ist und dadurch als radiale Dichtung wirken kann, während der äußere Bereich, auch Hauptbereich genannt, formstabil und starr ausgebildet ist.
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Aus der
DE 10 2014 009 027 A1 ist ebenfalls ein Kraftstofffilterelement bekannt, umfassend zumindest eine Endscheibe, ein Filtermedium, welches mit einer ersten Endscheibenseite der Endscheibe verbunden ist sowie einen Filzdichtring, der an einer der ersten Endscheibenseite gegenüberliegenden zweiten Endscheibenseite angeordnet ist. Der Filzdichtring ist dabei mit dem Material der Endscheibe umspritzt.
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Aus der
EP 0 788 823 A1 ist ein Kraftstofffilterelement mit einer oberen und einer unteren Endscheibe bekannt, wobei die obere Endscheibe eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist und zweiteilig ausgeführt ist und dabei aus einem Außenring besteht, in dem das Filtermedium mit seinem Rand eingegossen ist, und aus einem Anschlussmittel und den Durchgang aufnehmenden Innenteil. Durch unterschiedliche Innenteile sollen dabei unterschiedliche Anschlussarten für das Kraftstofffilter ermöglicht werden.
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Generell besteht bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstofffilterelementen das Problem, dass eine gegenüber einem Tauchrohr bestehende Dichtstelle nur über eine aufwendige Formdichtung oder aber über eine gebaute Lösung mit O-Ringdichtung abgedichtet wird. Sämtliche aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen bezüglich der Dichtstelle sind dabei jedoch vergleichsweise aufwendig und dadurch teuer.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Kraftstofffilterelement der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere kostengünstig zu realisieren ist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, anstelle der bislang im Bereich einer Öffnung einer, insbesondere oberen, Endscheibe vergleichsweise aufwendigen Dichtlösung nunmehr ein Dichtelement aus Polypropylen (PP) einzusetzen, welches kostengünstig als Spritzgussteil hergestellt und welches ebenso kostengünstig und fertigungstechnisch einfach über zumindest eine Formschlussverbindung mit der Endscheibe verbunden ist. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten, relativ kostspieligen Elastomere-Lösungen, ist es somit erstmals möglich, das Dichtelement als kostengünstiges Spritzgussteil aus Polypropylen auszubilden, wobei Polypropylen (PP) zudem den großen Vorteil aufweist, bei Kontakt mit Kraftstoff aufzuquellen und dadurch die Dichtfunktion zu unterstützen bzw. zu verstärken. Das erfindungsgemäße Kraftstofffilterelement besitzt dabei in bekannter Weise ein hohlzylindrisches Filtermaterial, bspw. einen Faltenstern, wobei dieses Filtermaterial stirnseitig dicht in jeweils einer Endscheibe eingebunden ist. Die Endscheibe weist dabei die zuvor erwähnte Öffnung auf, die insbesondere zentral angeordnet sein kann, und in welcher das Dichtelement angeordnet ist. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei welchen dieses Dichtelement als aufwendiges und teuer herzustellendes Elastomere-Teil ausgebildet ist oder bspw. als Filzdichtring, der von dem Material der Endscheibe umspritzt ist, kann mit dem erfindungsgemäß als Spritzgussteil aus Polypropylen hergestellten Dichtelement eine kostengünstige, im Betrieb zuverlässig dichte und bezüglich einer Montage äußerst einfache Alternative angeboten werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist das Dichtelement kelchförmig ausgebildet und besitzt einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich und einen dritten Bereich. Im ersten Bereich liegt dabei das Dichtelement dicht an einem ringförmig, axial abstehenden Rand der Endscheibe an, während es über seinen zweiten Bereich dicht an einem Tauchrohr eines mit dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilterelement ausgestatteten Kraftstofffilters anliegt. Der in Axialrichtung darunter angeordnete dritte Bereich kann bei einer Ausführungsform der Realisierung der Formschlussverbindung mit der Endscheibe dienen. Im ersten Dichtbereich ist dabei eine außenliegende erste Dichtkontur vorgesehen, bspw. eine Dichtlippe, während im zweiten Bereich eine innenliegende Dichtkontur, das heißt eine im Betriebszustand des Kraftstofffilters gegen eine Außenmantelfläche des Tauchrohres vorgespannte Dichtkontur vorgesehen ist. Durch die erfindungsgemäße kelchförmige Gestalt des Dichtelements, insbesondere zwischen dem ersten und zweiten Bereich, bewirkt der außen anliegende Druck des zu filternden Kraftstoffs auf der Rohseite ein Andrücken der ersten Dichtkontur an den axial von der Endscheibe abstehenden Rand sowie ein Andrücken der zweiten Dichtkontur an die Außenmantelfläche des Tauchrohrs. Der im Betrieb des Kraftstofffilters auftretende Druck unterstützt dadurch die Dichtwirkung des erfindungsgemäßen Dichtelements.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist der dritte Bereich eine nach außen offene Ringnut auf, in welche ein radial nach innen ragender Rand der Endscheibe eingreift und darüber die zumindest eine Formschlussverbindung bildet. Über die radial nach außen offene Ringnut kann eine besonders einfache formschlüssige Montage bzw. Verbindung mit der Endscheibe erreicht werden, die mit wenigen Handgriffen zu bewerkstelligen ist und die insbesondere kein erforderliches Umspritzen eines bspw. aus Filz ausgebildeten Dichtelements mit dem Kunststoff der Endscheibe und damit ein speziell konfiguriertes Kunststoffspritzgusswerkzeug erfordert. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Dichtelements mit seinem ersten, zweiten und dritten Bereich kann somit nicht nur eine optimierte Dichtwirkung und eine vereinfachte Montage des Dichtelements erzielt werden, sondern zudem auch die einstückige Ausbildung des Dichtelements, so dass dieses in einem einzigen Spritzgussvorgang hergestellt werden kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Endscheibe einen ringförmig axial abstehenden Rand mit einer ringförmigen Vertiefung und der erste Bereich eine außenliegende erste Dichtkontur aufweist, die in die Vertiefung eingreift und dadurch die Formschlussverbindung bildet. In diesem Fall kann somit die erfindungsgemäße Formschlussverbindung ausschließlich über die erste Dichtkontur und die zugehörige Vertiefung gebildet werden oder zusätzlich zu einer Formschlussverbindung im dritten Bereich. Im ersten Fall kann eine schwimmende Lagerung des Dichtelements im dritten Bereich erreicht werden, da es dort nur einen nach außen ragenden Rand aufweist, welcher sich an einem radial nach innen ragenden Rand der Endscheibe abstützt. Je nach Ausführungsform können somit zwei Formschlussverbindungen im ersten und dritten Bereich des Dichtelements vorgesehen sein oder nur eine Formschlussverbindung im ersten Bereich, wogegen das Dichtelement in diesem Fall im dritten Bereich schwimmend gelagert ist. Rein theoretisch ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die Formschlussverbindung ausschließlich im dritten Bereich realisiert ist und im ersten Bereich eine schwimmende Lagerung vorgesehen ist.
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Zweckmäßig ist zumindest die Endscheibe aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Polyamid, ausgebildet. Als Fasern können hierbei insbesondere Glasfasern zum Einsatz kommen. Über eine derartig faserverstärkte Endscheibe kann diese eine vergleichsweise hohe Stabilität bei gleichzeitig vergleichsweise geringem Volumen und geringer Dicke erreichen, so dass durch die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff, insbesondere durch die Verwendung von glasfaserverstärktem Polyamid, der für das eigentliche Filtermaterial, insbesondere das Filtermedium, vorhandene Bauraum vergrößert und darüber die Filterleistung des erfindungsgemäßen Kraftstofffilterelements gesteigert werden können.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftstofffilter mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Kraftstofffilterelement auszustatten, wobei dieses Kraftstofffilter ein Tauchrohr aufweist, das von oben durch die Öffnung, insbesondere die zentrale Öffnung der Endscheibe in einen Innenraum, das heißt auf eine Reinseite, des Kraftstofffilterelements eingreift. Mit dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilterelement ist somit erstmals ein nicht nur einfacher und kostengünstiger zu bauendes und zu montierendes Filterelement vorhanden, sondern zudem eines, welches vollkommen veraschbar ist. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftstofffilters ist das Dichtelement kelchförmig ausgebildet und weist einen zweiten Bereich auf, mit welchem es in eingebautem Zustand dichtend von außen gegen das Tauchrohr vorgespannt ist. Über seinen ersten Bereich, in welchem das Dichtelement eine außenliegende Dichtkontur aufweist, ist es in eingebautem Zustand und insbesondere im Betrieb des Kraftstofffilters dichtend von innen gegen den in Axialrichtung von der Endscheibe abstehenden Rand des Kraftstofffilterelements vorgespannt. Die kelchförmige bzw. schalenförmige Ausgestaltung des Dichtelements im ersten bzw. zweiten Bereich, bewirkt ein im Rohraum vorhandener Druck des Kraftstoffs ein Anliegen der außenliegenden ersten Dichtkontur am Rand der Endscheibe des Kraftstofffilterelements und ein Anliegen der innenliegenden zweiten Dichtkontur an der Außenmantelfläche des Tauchrohrs. Die erfindungsgemäß vorgesehene Formgebung und die zwischen der Rohseite und der Reinseite des Kraftstofffilterelements vorhandene Druckdifferenz führen somit zu einer Unterstützung der Dichtwirkung des erfindungsgemäßen Dichtelements.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kraftstofffilter mit einem erfindungsgemäßen Kraftstofffilterelement,
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2 eine Detaildarstellung aus 1 im Bereich eines Dichtelements,
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3 eine Schrägansicht auf ein Dichtelement des erfindungsgemäßen Kraftstofffilterelements,
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4 eine Schnittdarstellung wie in 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.
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Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßes Kraftstofffilter 1, welches bspw. in einer Brennkraftmaschine 2 eingebaut sein kann, ein erfindungsgemäßes Kraftstofffilterelement 3 mit einem hohlzylindrischen Filtermaterial 4 auf, wobei das Filtermaterial 4 insbesondere als Faltenstern 5 ausgebildet sein kann. Das Filtermaterial 4 ist dabei in bekannter Weise stirnseitig dicht in jeweils einer Endscheibe 6, 7 eingebunden, insbesondere vom Kunststoffmaterial der beiden Endscheiben 6, 7 umspritzt. Die Endscheibe 6 besitzt dabei eine Öffnung 8 (vgl. auch die 2 und 4), in welcher ein Dichtelement 9 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist nun dieses Dichtelement 9 (vgl. auch die 3) als Kunststoffspritzgussteil aus Polypropylen (PP) ausgebildet und über zumindest eine Formschlussverbindung 10 mit der Endscheibe 6 verbunden, bspw. verclippst.
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Betrachtet man insbesondere die 1 und 2, so kann man erkennen, dass das Dichtelement 9 kelchförmig bzw. schalenförmig ausgebildet ist und einen ersten Bereich 11, einen zweiten Bereich 12 und einen dritten Bereich 13 aufweist. Die Endscheibe 6 besitzt einen ringförmig ausgebildeten und axial abstehenden Rand 14, wobei der erste Bereich 11 eine außenliegende, erste Dichtkontur 15 aufweist, mit welcher das Dichtelement 9 in eingebautem Zustand (vgl. die 1 und 2) dicht an dem Rand 14 anliegt. Der zweite Bereich 12 hingegen besitzt eine innenliegende zweite Dichtkontur 16, über welche das Dichtelement 9 in eingebautem Zustand dicht an einer Außenmantelfläche eines durch die Öffnung 8 in einen Innenraum 17 des Kraftstofffilterelements 3 ragenden Tauchrohres 18 anliegt. Der dritte Bereich 13 wiederum besitzt eine nach außen offene Ringnut 19 (vgl. insbesondere die 2), in welche ein radial nach innen ragender Rand 20 der Endscheibe 6 eingreift und darüber die Formschlussverbindung 10 bildet.
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Zusätzlich ist bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 vorgesehen, dass die Endscheibe 6 einen ringförmig axial abstehenden Rand 14 mit einer ringförmigen Vertiefung 22 und der erste Bereich 11 eine außenliegende erste Dichtkontur 15 aufweist, die in die Vertiefung 22 eingreift und dadurch eine weitere Formschlussverbindung 10 bildet. In diesem Fall sind somit zwei Formschlussverbindungen 10 vorgesehen, nämlich über die erste Dichtkontur 15 und die zugehörige Vertiefung 22 und zusätzlich eine Formschlussverbindung 10 im dritten Bereich 13. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Endscheibe 6 einen ringförmig axial abstehenden Rand 14 mit einer ringförmigen Vertiefung 22 und der erste Bereich 11 eine außenliegende erste Dichtkontur 15 aufweist, die in die Vertiefung 22 eingreift und dadurch die einzige Formschlussverbindung 10 bildet (vgl. 4). In diesem Fall ist somit die erfindungsgemäße Formschlussverbindung 10 ausschließlich über die erste Dichtkontur 15 und die zugehörige Vertiefung 22 gebildet, wodurch sich eine schwimmende Lagerung des Dichtelements 9 im dritten Bereich 13 ergibt, da es dort nur einen nach außen ragenden Rand 21 aufweist, welcher sich an einem radial nach innen ragenden Rand 20 der Endscheibe 6 abstützt. Je nach Ausführungsform können somit zwei Formschlussverbindungen 10 im ersten und dritten Bereich 11, 13 des Dichtelements 9 vorgesehen sein oder nur eine Formschlussverbindung 10 im ersten Bereich 11 oder dritten Bereich 13, wogegen das Dichtelement 9 in diesem Fall im dritten Bereich 13 oder ersten Bereich 11 schwimmend gelagert ist.
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Die Endscheibe 6 ist dabei vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyamid, ausgebildet und dadurch in der Lage, auch bei vergleichsweise geringer Dicke eine hohe Steifigkeit und dadurch auch eine hohe Festigkeit zu ermöglichen. Im Vergleich zu nicht faserverstärkten Kunststoffen können die Endscheibe 6 und die untere Endscheibe 7 dünner ausgebildet werden, wodurch mehr Bauraum für das Filtermaterial 4 zur Verfügung steht und dadurch eine größere Filterleistung auf gleichem Bauraum möglich ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Dichtelements 9 aus Polypropylen (PP) kann darüber hinaus ein beim Kontakt mit Kraftstoff auftretender Quelleffekt zur Unterstützung der Dichtwirkung ausgenutzt werden. Über die Ringnut 19 kann eine Montage des Dichtelements 9 vergleichsweise einfach und kostengünstig ermöglicht werden. Durch die Herstellung des erfindungsgemäßen Dichtelements 9 mittels Spritzgusstechnik, ist auch eine nicht nur qualitativ hochwertige, sondern zudem auch kostengünstige Herstellung, insbesondere im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten, relativ kostspieligen Elastomer-Lösungen möglich.
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Durch die kelchförmige, bzw. schalenförmige Ausgestaltung des Dichtelements 9, insbesondere zwischen seinem ersten und zweiten Bereich 11, 12, kann darüber hinaus ein beim Betrieb des Kraftstofffilters 1 auftretender Druckunterschied zwischen einem Außenraum, das heißt einer Rohseite, und dem Innenraum 17, das heißt einer Reinseite des Kraftstofffilterelements 3 zur Unterstützung der Dichtwirkung ausgenutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004021786 B4 [0002]
- DE 102014009027 A1 [0003]
- EP 0788823 A1 [0004]
