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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstofffilteranordnung mit einem Drahtfilter zur Filterung eines Kraftstoffs, und ein Hydraulikbauteil.
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Im Stand der Technik werden beispielsweise bei Kraftstoffinjektoren zur Zeit feinmaschige Metallgewebe mit einer Kunststoffumspritzung als Filterelemente verwendet. Das Metallgewebe ist üblicherweise gewebt und sehr empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen. Bei einem starken Schmutzanfall an derartigen Filtern wird ein erheblicher Teil der Filterporen verstopft oder abgedeckt. Dadurch erhöht sich jedoch der Strömungswiderstand beim Durchströmen des Kraftstoffs durch den Filter. Hierdurch erhöht sich ein Druckunterschied zwischen einer Zuströmseite und einer Abströmseite des Filters, wodurch das Filtergewebe stark belastet wird und reißen kann. Aus der
DE 202011103011 U1 ist ein Wickeldrahtfilter zur Filterung von Honig bekannt. Der Filter ist entnehmbar angeordnet und kann nach Filterung einer vorbestimmten Honigmenge gereinigt werden. Zwar können Kraftstofffilter auch ausgetauscht werden, jedoch ist dies mit einem hohen Aufwand verbunden und insbesondere ein Nutzer eines Fahrzeugs muss hierzu üblicherweise in eine Werkstatt gehen. Es wäre daher wünschenswert, eine Kraftstofffilteranordnung mit hoher Zuverlässigkeit und einer langen Lebensdauer zu haben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil einer hohen Robustheit und einer hohen Lebensdauer auf. Die erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung hat ferner den großen Vorteil, dass Ausscheidungen aus dem Kraftstoff, welche im Betrieb einer Brennkraftmaschine auftreten können und den Filter zusetzen könnten, ohne Beschädigung eines Filtergewebes durch den Filter hindurchgedrückt werden können. Trotzdem können Metallspäne oder dgl. durch die erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung herausgefiltert werden und beschädigen nicht z.B. einen Dichtsitz am Kraftstoffinjektor. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung eine exzellente Abdichtung gegenüber benachbarten Bauteilen auf sowie eine schnelle und einfache Montierbarkeit auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Kraftstofffilteranordnung einen Drahtfilter mit einer Vielzahl von Windungen aus Draht aufweist. Die Vielzahl von Windungen bilden dabei einen Hohlkörper, so dass zwischen den Windungen des Drahtfilters ein Durchlass zwischen einem Filterinneren und einem Filteräußeren gebildet ist. Zur Abdichtung der Kraftstofffilteranordnung umfasst diese ein erstes Abdichtelement an einem ersten Axialende des Drahtfilters und ein zweites Abdichtelement an einem zweiten Axialende des Drahtfilters. Dadurch können die beiden Enden des Drahtfilters durch die Abdichtelemente sicher und einfach abgedichtet werden. Die Abdichtelemente können je nach Einsatzzweck entsprechend angepasst werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das erste Abdichtelement und/oder das zweite Abdichtelement sind vorzugsweise eingerichtet, eine Vorspannkraft in Axialrichtung des Drahtfilters auszuüben. Dadurch kann eine schnelle und einfache Fixierung der Kraftstofffilteranordnung ermöglicht werden. Die Kraftstofffilteranordnung kann dabei beispielsweise zwischen zwei Bauteilen eines Injektors einfach eingespannt werden.
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Besonders bevorzugt weisen das erste und/oder zweite Abdichtelement einen Vorspannbereich aus einem elastischen Material auf oder sind vollständig aus einem elastischen Material hergestellt. Die Elastizität der Abdichtelemente bzw. der Vorspannbereiche der Abdichtelemente stellen somit eine sichere Abdichtung an angrenzenden Bauteilen bereit, wie auch eine durch Verformung der elastischen Materialien bereitgestellte Klemmkraft, welche zur Fixierung der Kraftstofffilteranordnung verwendet werden kann.
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Besonders bevorzugt umfasst der Vorspannbereich eine Vielzahl von in Axialrichtung vorstehenden elastischen Noppen oder einen elastischen Ringbereich. Bei der Montage werden dabei die elastischen Noppen bzw. der elastische Ringbereich verformt, so dass die notwendigen Klemmkräfte und Abdichtungen erreicht werden.
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Besonders bevorzugt dichten das erste und zweite Abdichtelement an einem in Axialrichtung des Drahtfilters liegenden Bereich ab. Alternativ oder zusätzlich dichten das erste und zweite Abdichtelement an einem in Radialrichtung des Drahtfilters liegenden Bereich ab. Weiter alternativ oder zusätzlich dichten das erste und zweite Abdichtelement an einem sich verjüngenden Bereich des Drahtfilters ab.
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Besonders bevorzugt umfasst die Kraftstofffilteranordnung ferner wenigstens einen Längssteg, welcher das erste Abdichtelement mit dem zweiten Abdichtelement verbindet. Besonders bevorzugt sind mehrere Längsstege, insbesondere vier Längsstege, vorgesehen, welche geradlinig zwischen dem ersten und zweiten Abdichtelement verlaufen. Dadurch kann ein Abdichtbauteil mit den Längsstegen sowie dem ersten und zweiten Abdichtelement, insbesondere als Spritzbauteil, z.B. aus einem elastischen Kunststoff, bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Kraftstofffilteranordnung ferner ein separates elastisches Element, welches in Axialrichtung unmittelbar am ersten Abdichtelement und/oder am zweiten Abdichtelement angeordnet ist. Das elastische Element ist dabei eingerichtet, eine in Axialrichtung des Drahtfilters gerichtete Vorspannkraft auf den Drahtfilter über das erste und/oder zweite Abdichtelement aufzubringen. Dadurch kann eine individuelle Vorspannung der Kraftstofffilteranordnung durch Verwendung verschiedener separater elastischer Elemente vorgesehen werden, so dass auf unterschiedlichste Gegebenheiten durch Wahl eines anderen separaten elastischen Elements schnell eingegangen werden kann, z.B. unterschiedliche Einbausituationen.
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Weiter bevorzugt ist der Drahtfilter derart aufgebaut, dass der Drahtfilter mehrere Windungen, vorzugsweise jede Windung, mit in einer ersten axialen Richtung des Drahtfilters vorgesehenen Vertiefungen aufweist. Zwischen den Vertiefungen sind ferner vorstehende Stege vorgesehen. Die Stege kontaktieren jeweils eine benachbarte Windung, so dass an den Vertiefungen des Drahtfilters jeweils ein Durchlass zwischen zwei Windungen des Drahtfilters gebildet ist. Der Durchlass kann dabei vom Filterinneren zum Filteräußeren oder vom Filteräußeren zum Filterinneren durchströmt werden. Somit kann eine stabile Kraftstofffilteranordnung bereitgestellt werden, bei der Ausfällungen aus dem Kraftstoff zuerst am Drahtfilter zurückgehalten werden. Wenn ein Druckgefälle zwischen dem Filterinneren und dem Filteräußeren zu groß wird, werden die am Drahtfilter zurückgehaltenen Ausfällungen durch den Durchlass hindurchgedrückt, wobei der Drahtfilter eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, um keine Beschädigung durch das Durchdrücken der Ausfällungen aufzuweisen. Somit ergibt sich durch die Verwendung des Drahtfilters im Kraftstoffsystem eine gewisse Selbstreinigung des Drahtfilters, da die Ausfällungen ab einem gewissen Druckunterschied zwischen Filterinnerem und Filteräußerem verformt werden und durch den Durchlass hindurchgedrückt werden. Metallspäne oder dgl. werden durch das Druckgefälle nicht verformt und bleiben im Drahtfilter hängen, so dass keine Beschädigung nachfolgender Bauteile möglich ist.
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Für eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung sind die Vertiefungen als vertiefte Prägungsbereiche ausgebildet. Somit können die Vertiefungen durch Prägen eines Drahtes hergestellt werden. Besonders bevorzugt werden die Stege ebenfalls geprägt, so dass die Stege nach dem Prägen nicht mehr auf dem ursprünglichen äußeren Umfang des Drahtquerschnitts liegen.
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Bevorzugt weist der Drahtfilter eine Zylinderform oder eine Hohlkörperform mit im Wesentlichen viereckigem Querschnitt auf.
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Der Draht weist vorzugsweise einen viereckigen Querschnitt auf. Besonders bevorzugt weist der Draht einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Vertiefungen sind dabei vorzugsweise an einer Schmalseite des rechteckigen Querschnitts vorgesehen. Hierdurch kann eine Länge des Durchlasses zwischen dem Filterinneren und dem Filteräußeren relativ lang vorgesehen werden.
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Alternativ ist ein Querschnitt des Drahtes zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch. Hierbei ist eine Länge des Durchlasses zwischen dem Filterinneren und dem Filteräußeren an jeder Vertiefung relativ kurz. Dadurch genügt schon ein geringes Druckgefälle zwischen dem Filterinneren und dem Filteräußeren, um Ausfällungen des Kraftstoffs durch den Drahtfilter hindurchzudrücken. Weiter alternativ weist der Draht einen elliptischen oder ovalen Querschnitt oder einen trapezförmigen Querschnitt auf.
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Vorzugsweise weist eine Windung des Drahtfilters wenigstens sechs Vertiefungen und sechs Stege auf. Besonders bevorzugt weist eine Windung des Drahtfilters wenigstens acht Vertiefungen und acht Stege auf und besonders bevorzugt zehn Vertiefungen und zehn Stege auf. Die Vertiefungen und Stege sind besonders bevorzugt entlang des Umfangs einer Windung gleich verteilt.
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Besonders bevorzugt ist der Draht des Drahtfilters derart ausgebildet, dass an wenigstens einer Windung, vorzugsweise an allen Windungen, in einer ersten axialen Richtung eine erste Vertiefung und in einer zweiten axialen Richtung, die entgegengesetzt zur ersten axialen Richtung ist, eine zweite Vertiefung ausgebildet. Mit anderen Worten sind an jeder Windung an einander gegenüberliegenden Seiten des Drahtes Vertiefungen in Axialrichtung des Drahtfilters vorgesehen. Dadurch können beispielsweise größere Querschnitte der Durchlässe zwischen Filterinnerem und Filteräußerem realisiert werden. Alternativ können bei Herstellung mittels Prägen geringere Prägetiefen am Draht vorgesehen werden, um trotzdem einen vorbestimmten Querschnitt des Durchlasses zu erreichen.
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Weiter bevorzugt sind die Vertiefungen entlang eines Umfangsbereichs der Windung länger als in Querrichtung der Windung ausgebildet. Hierdurch werden am Umfangsbereich der Windung längliche Vertiefungen bereitgestellt, so dass eine hohe Kraftstoffmenge durch die Durchlässe strömen kann.
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Vorzugsweise ist eine feste Verbindung von einander benachbarten Windungen, insbesondere im Bereich der Stege, ausgebildet. Die feste Verbindung ist besonders bevorzugt eine Schweißverbindung. Die feste Verbindung wird vorzugsweise als Laserschweißung oder Diffusionsschweißung oder Widerstandsschweißung vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegen die Stege in Axialrichtung des Drahtfilters auf einer gemeinsamen Linie.
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Die Linie ist vorzugsweise parallel zur Mittelachse des hohlkörperförmigen Drahtfilters. Weiter bevorzugt sind die Vertiefungen am Drahtfilter derart ausgebildet, dass diese maximal ein Drittel, insbesondere ein Viertel, einer Drahtdicke vor der Herstellung der Vertiefungen aufweisen.
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Weiter bevorzugt beträgt eine Länge der Stege in Umfangsrichtung zwischen 10% und 15% einer Länge der Vertiefungen zwischen zwei Stegen an einer Windung.
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Der Drahtfilter ist vorzugsweise ein Wickeldrahtfilter, welcher aus einem kontinuierlichen Draht gewickelt ist.
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Weiter bevorzugt weist das erste Abdichtelement eine erste axiale Anlagefläche auf. An der ersten axialen Anlagefläche liegt ein erstes Axialende des Drahtfilters vollständig in Umfangsrichtung an. Dadurch wird erreicht, dass das erste Axialende des Drahtfilters in Axialrichtung des Drahtfilters vollständig am ersten Abdichtelement anliegt. Hierdurch wird verhindert, dass ein Durchlass für Partikel oder dgl. zwischen dem ersten Abdichtelement und dem Drahtfilter im montierten Zustand vorhanden ist.
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Die erste axiale Anlagefläche des ersten Abdichtelements weist dabei bevorzugt eine Steigung auf, welche einer Steigung einer Drahtwindung des Drahtfilters entspricht. Somit muss keine Nachbearbeitung des ersten Axialendes des Drahtfilters erfolgen. Hierdurch ergibt sich an der ersten axialen Anlagefläche ein Vorsprung, an welchem das Ende des Drahtes des Drahtfilters anliegt, wobei der Vorsprung einer Drahtdicke entspricht.
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Weiter bevorzugt weist das erste Abdichtelement einen umlaufenden Bund auf, welcher sich in Axialrichtung des Drahtfilters erstreckt. Am umlaufenden Bund liegen dabei mehrere Windungen des Drahtfilters auf. Hierdurch wird eine Stabilisierung des Drahtfilters im montierten Zustand erreicht.
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Weiter bevorzugt weist das zweite Abdichtelement eine zweite axiale Anlagefläche auf, an welcher ein zweites Axialende des Drahtfilters vollständig in Richtung des Umfangs anliegt. Besonders bevorzugt sind dabei das erste und zweite Abdichtelement geometrisch gleich ausgebildet. Hierdurch können insbesondere die Stückzahlen für die Abdichtelemente erhöht werden und somit eine kostengünstige Herstellung erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das erste und/oder zweite Abdichtelement wenigstens einen in Axialrichtung des Drahtfilters verlaufenden Abstützarm auf. Der Abstützarm dient dabei zur Abstützung des Drahtfilters. Die Länge des Abstützarms kann beliebig gewählt werden. Am Abstützarm sind vorzugsweise im Wesentlichen dreieckförmige Auflageflächen vorgesehen, um eine verbesserte Abstützung des Drahtfilters zu ermöglichen.
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Vorzugsweise liegt der Abstützarm des Abdichtelements dabei innerhalb des Drahtfilters. Alternativ liegt der Abstützarm außerhalb des Drahtfilters. Weiter alternativ sind zwei Abstützarme vorgesehen, welche in Radialrichtung mit einem Zwischenraum für den Drahtfilter dazwischen angeordnet sind, so dass der Drahtfilter zwischen dem ersten und zweiten Abstützarm angeordnet ist. Hierbei kann insbesondere eine Presspassung des Drahtfilters zwischen den beiden Abstützarmen vorgesehen werden.
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Bevorzugt ist die Kraftstofffilteranordnung derart ausgebildet, dass das erste Abdichtelement in einem Winkel vom 90° in Umfangsrichtung versetzt zum zweiten Abstützelement angeordnet ist. Hierdurch kann eine verbesserte Stabilität des Drahtfilters erreicht werden.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Hydraulikbauteil eines Kraftstoffsystems, insbesondere einen Kraftstoffinjektor oder eine Kraftstoffpumpe oder einen Injektor oder eine Pumpe zum Einspritzen von Wasser, Gas oder Harnstofflösung („AdBlue“), umfassend eine erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung.
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Zeichnung
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektors mit einer erfindungsgemäßen Kraftstofffilteranordnung,
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2 eine vergrößerte Teilausschnittansicht des Kraftstoffinjektors von 1,
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3 eine schematische Seitenansicht einer Windung eines Drahtfilters von 2,
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4 eine schematische Darstellung zweier benachbarter Windungen des Drahtfilters von 2,
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5 eine schematische Teilschnittansicht einer Kraftstofffilteranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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6 eine schematische Teilschnittansicht einer Kraftstofffilteranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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7 eine schematische Teilschnittansicht einer Kraftstofffilteranordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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8 eine schematische Teilschnittansicht einer Kraftstofffilteranordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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9 eine vergrößerte Teildarstellung von 8, und
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10 bis 12 verschiedene Darstellungen einer Kraftstofffilteranordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Kraftstoffinjektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Kraftstoffinjektors 1. Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst eine Ventilnadel 3, welche einen Ventilsitz 30 freigibt und verschließt. Die Ventilnadel 3 wird in bekannter Weise mittels eines Aktuators 4, beispielsweise eines Piezoaktuators, betätigt und mittels eines Rückstellelements 7 in die in 1 gezeigte Ausgangsposition zurückgestellt. Eine Abdichtung an der Ventilnadel 3 erfolgt mittels einer Wellhülse 8. Kraftstoff wird, wie in 1 durch die Pfeile C angedeutet, über einen Kraftstoffkanal 5 bis zum Ventilsitz 30 zugeführt. Im Kraftstoffpfad 5 ist dabei eine Kraftstofffilteranordnung mit einem Drahtfilter 2 angeordnet.
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Der Drahtfilter 2 ist als zylindrischer Hohlkörper vorgesehen und aus einem Stück Draht gewickelt.
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Das Bezugszeichen 6 bezeichnet dabei einen elektrischen Anschluss des Kraftstoffinjektors 1.
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Der Drahtfilter 2 ist im Detail aus den 2 bis 4 ersichtlich. Wie in 2 dargestellt, strömt in diesem Ausführungsbeispiel der Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 5 von einer Außenseite des Drahtfilters 2 über eine Vielzahl von Durchlässen 25, welche jeweils zwischen benachbarten Windungen 20 des Drahtfilters 2 gebildet sind, zu einer Innenseite.
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Der Drahtfilter 2 ist aus einer Vielzahl von Windungen 20 des Drahtes gebildet, wobei die Windungen 20 jeweils eng aneinander liegen. Wie insbesondere aus den 3 und 4 ersichtlich ist, weist jede Windung Vertiefungen 23 auf, welche als Prägungsbereiche ausgebildet sind. Zwischen einander benachbarten Prägungsbereichen an einer Windung 20 sind jeweils Stege 24 vorgesehen.
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4 zeigt, wie die erfindungsgemäßen Vertiefungen 23 und Stege 24 am Draht jeder Windung 20 ausgebildet sind. Das Bezugszeichen Q1 bezeichnet dabei den zylindrischen Querschnitt des Drahts, welcher unbehandelt ist. Im Prägeschritt werden sowohl die Vertiefungen 23 als auch die Stege 24 geprägt, so dass zwischen benachbarten Windungen 20 die Durchlässe 25 gebildet sind.
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Es sei angemerkt, dass die Stege 24 nicht zwingend geprägt werden müssen, dies jedoch aufgrund von Vorteilen bei der Maßhaltigkeit der Geometrie der Windungen ebenfalls gemacht wird.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel nur eine Seite in einer ersten axialen Richtung 21 jeder Windung 20 geprägt. Somit weist jede Windung 20 einen abschnittsweise einseitig abgeflachten Drahtbereich auf, welcher sich mit den Stegen 24 abwechselt. Die Stege 24 stehen von den Vertiefungen 23 vor und kontaktieren die jeweils benachbarte Windung, so dass ein relativ stabiler Drahtfilter 2 erhältlich ist. Die Prägungen der Vertiefungen und Stege können auch symmetrisch axial beidseitig an einer oder mehreren Windungen erfolgen. Dies hat den Vorteil einer symmetrischen Verformung des Drahtes und einer besseren Geradheit nach dem Prägen. Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist, dass die einzelnen Windungen 20 an den Stegen 24 beispielsweise über Schweißverbindungen miteinander verbunden werden.
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Durch die derart entstehenden Durchlässe 25 zwischen benachbarten Windungen 20 kann nun der Kraftstoff in Radialrichtung des hohlkörperförmigen Drahtfilters 2 strömen. Wie aus 2 ersichtlich ist, strömt in diesem Ausführungsbeispiel der Kraftstoff von einem Außenumfang durch die Durchlässe 25 zum Innenbereich des Drahtfilters 2. Ausfällungen (Partikel), welche sich im Kraftstoffstrom befinden, werden dabei soweit herausgefiltert, als ein Querschnitt der Partikel größer als ein Querschnitt der Durchlässe 25 ist. Die Partikel sammeln sich dabei am äußeren Umfang des Drahtfilters 2. Die Partikel sind neben möglicherweise vorhandenen metallischen Spänen insbesondere Ausfällungen aus dem Kraftstoff.
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Nach einer gewissen Zeit steigt ein Druckniveau zwischen dem äußeren Bereich des Drahtfilters und dem inneren Bereich des Drahtfilters aufgrund der durch die Partikel mehr und mehr zugesetzten Durchlässe 25. Ab einem bestimmten Druckgefälle tritt dabei eine Verformung der aus dem Kraftstoff ausgefällten Partikel auf, so dass diese durch die Durchlässe 25 hindurchgedrückt werden. Die derart hindurchgedrückten ausgefällten Partikel werden dann über den Kraftstoffinjektor 1 in ein Saugrohr oder direkt in einen Brennraum eingespritzt.
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Somit wird erreicht, dass der Filter eine gewisse Selbstreinigung hinsichtlich der aus dem Kraftstoff ausgefällten Partikel aufweist. Andere Partikel wie z.B. Metallspäne oder dgl., verformen sich jedoch auch bei einem hohen Druckgefälle zwischen dem äußeren Bereich und dem inneren Bereich des Drahtfilters 2 nicht und bleiben somit am Drahtfilter 2 hängen.
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Somit tritt keine Beschädigung des Drahtfilters 2 auf, sondern ein gewisser Selbstreinigungseffekt tritt bei einem hohen Druckgefälle über den Drahtfilter 2 auf.
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Als Material für den Drahtfilter 2 kommen einerseits metallische Drähte als auch beispielsweise Kunststoffdrähte in Frage.
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Es sei ferner angemerkt, dass es selbstverständlich auch möglich ist, dass die Stege 24 durch Anbringen von zusätzlichem Material an einen Draht des Drahtfilters 2 erhalten werden können. Dann muss kein Prägeschritt vorgenommen werden.
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Zur Abdichtung in Axialrichtung X-X des Drahtfilters 2 ist an einem ersten Axialende 2a des Drahtfilters 2 ein erstes Abdichtelement 9a angeordnet. An einem zweiten Axialende 2b des Drahtfilters 2 ist ein zweites Abdichtelement 9b angeordnet. Die beiden Abdichtelemente sind ringförmig vorgesehen und verhindern dabei, dass Kraftstoff ohne Durchströmen des Drahtfilters 2 zum Ventilsitz 3 gelangen kann.
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Das erste und zweite Abdichtelement 9a, 9b ist dabei jeweils vollständig aus einem elastischen Material hergestellt. Dabei sind die Abmessungen des ersten und zweiten Abdichtelements 9a, 9b derart gewählt, dass die Kraftstofffilteranordnung zwischen einem Gehäuse 10 und einem inneren Bauteil 12 des Kraftstoffinjektors 1 eingeklemmt ist. Dadurch erfolgt eine elastische Verformung des ersten und zweiten Abdichtelements 9a, 9b, so dass das erste Abdichtelement 9a eine in Axialrichtung X-X in Richtung zum anderen Axialende 2b gerichtete Vorspannkraft F1 auf den Drahtfilter ausübt und das zweite Abdichtelement 9b eine entgegengesetzte Vorspannkraft F2 in Richtung zum ersten Axialende 2a des Drahtfilters 2 ausübt.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, wird der Drahtfilter 2 von seinen beiden Axialenden aus mit den beiden Vorspannkräften F1 und F2 beaufschlagt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stege immer eng an den benachbarten Windungen 20 anliegen. Die beiden Vorspannkräfte F1 und F2 sind vorzugsweise gleich groß.
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Weiterhin ermöglichen das erste und zweite Abdichtelement 9a, 9b eine sichere Fixierung des Drahtfilters 2 im Kraftstoffinjektor 1. Hierbei kann ein Klemmen des Drahtfilters erreicht werden, wodurch insbesondere, falls notwendig, eine schnelle und einfache Austauschbarkeit des kompletten Drahtfilters möglich ist. Vorzugsweise sind das erste und zweite Abdichtelement 9a, 9b dabei an den Axialenden 2a, 2b, beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen oder dgl. verbunden. Auch können die ersten und zweiten Abdichtelemente 9a, 9b beispielsweise mittels Spritzguss hergestellt werden und direkt an die Windungen angespritzt werden.
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Die Ausfällungen aus dem Kraftstoff sind beispielsweise bei einer Leckage von Motoröl an einer Kraftstoffpumpe zähflüssige Verunreinigungen, welche insbesondere in hochalkoholhaltigen Kraftstoffen, z.B. Benzin mit 75% Anteil Ethanol oder mit 100% Ethanol ausfällen. Die zähflüssigen Verunreinigungen sind üblicherweise Additive im Motoröl, die in den hochalkoholhaltigen Kraftstoffen nicht löslich sind.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 23 auf einem Radius R2 ausgeführt und gehen ohne Absatz in den ursprünglichen Radius Q1/2 des Drahtes über (vgl. 4). Die Stege sind auf einen Radius R1 geprägt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vertiefungen 23 eben ausgeführt sind. Insbesondere können die Vertiefungen auch äquidistant zur bogenförmigen Oberfläche an den Stegen 24 ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Vertiefungen 23 auch bei einer leicht verdrehten Lage einer Windung zu einer benachbarten Windung genaue Durchlässe 25 (Spalte) bilden.
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5 zeigt einen Drahtfilter 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist der Drahtfilter 2 des zweiten Ausführungsbeispiels an beiden in Axialrichtung X-X liegenden Enden abgeschrägte Bereiche 26 auf. Die abgeschrägten Bereiche 26 können beispielsweise mittels Schleifen hergestellt werden. Wie aus 5 ersichtlich ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel am ersten und zweiten Axialende 2a, 2b ein erstes und zweites Abdichtelement 9a, 9b mit schräger Kontaktfläche vorgesehen. Diese sind entsprechend dem abgeschrägten Bereich 26 an den Axialenden abgeschrägt, so dass in diesem Bereich eine sichere Abdichtung ermöglicht wird. Das erste und zweite Abdichtelement 9a, 9b ist ebenfalls aus einem elastischen Material hergestellt, so dass im montierten Zustand eine Vorspannkraft F1 bzw. F2 in Richtung zum jeweils anderen Axialende des Drahtfilters 2 aufgebracht wird. Alternativ können die kegeligen Abdichtelemente auch aus nicht elastischen Materialien hergestellt werden oder die Kegelflächen können auch an den umgebenden Injektorbauteilen ausgeführt werden. Die axiale Nachgiebigkeit ergibt sich aus einer radialen Verformbarkeit der Windungen des Drahtkörpers nach innen. Die Endwindungen rutschen bei axialer Vorspannung den Kegel entlang nach innen.
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6 zeigt einen Drahtfilter 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus 6 ersichtlich ist, ist an einem ersten Axialende 2a des Drahtfilters 2 ein erstes Abdichtelement 9a vorgesehen, welches als elastischen Vorspannbereich einen elastischen Ringbereich 90 aufweist. Der Ringbereich 90 ist umlaufend vorgesehen und legt sich an ein inneres Bauteil des Kraftstoffinjektors an. Durch Verformung des elastischen Ringbereichs 90 wird dabei eine erste Vorspannkraft F1 in Axialrichtung auf die Windungen 20 des Drahtfilters 2 ausgeübt. Das zweite Axialende des Drahtfilters 2 weist wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ein zweites Abdichtelement 9b aus elastischem Material auf. Wie aus 6 ferner ersichtlich ist, sind Längsstege 91 vorgesehen, welche das erste Abdichtelement 9a mit dem zweiten Abdichtelement 9b verbinden. In diesem Ausführungsbeispiel sind genau vier Längsstege vorgesehen. Weiterhin sind die Windungen 20 dieses Ausführungsbeispiels mit einem rechteckigen Querschnitt vorgesehen. Dadurch wird ein besonders stabiler Drahtfilter erreicht.
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Ein besonderer Vorteil der Verwendung der Längsstege 91 liegt dabei darin, dass ein Stützkörper, umfassend die Längsstege sowie das erste und zweite Abdichtelement 9a, 9b vorgesehen werden kann. Dieser kann als separat handelbares Teil vorgesehen werden oder alternativ als Spritzgussteil, welches direkt an die Windungen 20 angespritzt wird. Der Vorteil des Spritzgussteils ist dabei der, dass insbesondere ein verliersicheres Fixieren des ersten und zweiten Abdichtelements 9a, 9b am Drahtfilter 2 erreicht wird.
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7 zeigt eine Kraftstofffilteranordnung mit einem Drahtfilter 2 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein in Radialrichtung R vorstehender umlaufender Ring 92 aus einem elastischen Material vorgesehen, welcher eine radiale Abdichtung des Drahtfilters 2 ermöglicht. Der Ring 92 ist dabei am zweiten Abdichtelement 9b vorgesehen. Das erste Abdichtelement 9a ist vollständig aus einem elastischen Material hergestellt. Dabei übt das erste Vorspannelement 9a eine erste Vorspannkraft F1 auf die Windungen 20 aus. Das zweite Axialende 2b des Drahtfilters stützt sich an einem Wandbereich 10a des Kraftstoffinjektors ab. Dabei weist das erste Abdichtelement 9a eine Abdichtung in Axialrichtung X-X auf. Somit kombiniert der Drahtfilter 2 des vierten Ausführungsbeispiels eine radiale Abdichtung am zweiten Abdichtelement 9b mit einer axialen Abdichtung am ersten Abdichtelement 9a und federnde Windungen auf der Seite des zweiten Abdichtelements 9b. Daher kann das zweite Abdichtelement auch weniger elastisch nachgiebig sein.
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Die 8 und 9 zeigen eine Kraftstofffilteranordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim fünften Ausführungsbeispiel umfasst die Kraftstofffilteranordnung ebenfalls ein erstes Abdichtelement 9a und ein zweites Abdichtelement 9b. Das erste Abdichtelement 9a dichtet dabei in Radialrichtung R ab und das zweite Abdichtelement 9b in Axialrichtung X-X. Das erste und das zweite Abdichtelement 9a, 9b sind wiederum über Längsstege 91 miteinander verbunden. Dabei ist, wie insbesondere aus 8 ersichtlich ist, ein Teilbereich 93 des zweiten Abdichtelements 9b teilweise im inneren der Windungen 20 angeordnet. Dadurch können die Windungen am zweiten Abdichtelement 9b eingepresst werden. Wie weiter insbesondere aus 8 ersichtlich ist, weist der Drahtfilter 2 am ersten Axialende 2a eine oder einige federnde Windungen 20a auf, welche im montierten Zustand gegen eine Wandung eines Bauteils des Kraftstoffinjektors drücken und somit eine axiale Vorspannung des Drahtfilters 2 ermöglichen. Durch die Längsstege 91 und den viereckigen Drahtquerschnitt wird dabei verhindert, dass Windungen des Drahtfilters in Radialrichtung nach innen oder außen ausbrechen.
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Die Filteranordnungen der Ausführungsbeispiele in den 6 bis 9 haben an dem Abdichtelement vorzugsweise eine schraubenförmige axiale Fläche zur Anlage des Drahtfilters 2. Die Schraubensteigung entspricht der Drahtfiltersteigung, d.h., einer axialen Drahtdicke. Die Stufe der Fläche ist zum Drahtende des Drahtfilters ausgerichtet. Dadurch ergibt sich eine umlaufende axiale Anlage, so dass die axiale Vorspannkraft gut übertragen werden kann.
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Die 10 bis 12 zeigen eine Kraftstofffilteranordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 10 zeigt dabei eine Explosionsdarstellung der Kraftstofffilteranordnung 1. Die Kraftstofffilteranordnung 1 umfasst den Drahtfilter 2 sowie ein erstes Abdichtelement 9a und ein zweites Abdichtelement 9b. Die beiden Abdichtelemente 9a, 9b sind identisch aufgebaut.
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Wie insbesondere aus den 10 und 12 ersichtlich ist, umfasst jedes der Abdichtelemente 9a, 9b einen ringförmigen Grundkörper 108, an welchem eine umlaufende Dichtlippe 109 zur Abdichtung im montierten Zustand des Kraftstoffinjektors vorgesehen ist. Die Dichtlippe 109 kann aus elastischem Material hergestellt sein und steht in Axialrichtung vor.
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Am Grundkörper 108 ist ferner ein umlaufender Bund 103 vorgesehen. Wie aus 11 ersichtlich ist, dient der umlaufende Bund 103 zur Abstützung der jeweils ersten bzw. letzten Windungen des Drahtfilters 2 an einem inneren Umfangsbereich des Drahtfilters.
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Am Grundkörper 108 des ersten Abdichtelements 9a ist ferner eine erste axiale Anlagefläche 101 vorgesehen. Die erste axiale Anlagefläche 101 weist eine Steigung α in Axialrichtung des Drahtfilters 2 auf (vgl. 12). Die Steigung α der ersten axialen Anlagefläche 101 entspricht dabei einer Steigung einer Windung des Drahtfilters 2. Dadurch wird es möglich, dass ein erstes Axialende 2a in Umfangsrichtung vollständig an der ersten axialen Anlagefläche 101 anliegt.
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Durch das Vorsehen der ersten axialen Anlagefläche 101 mit einer Steigung α entsprechend einer Windung des Drahtfilters ergibt sich am ersten Abdichtelement 9a ferner auch ein Absatz 106, an welchem ein erstes Ende 20a des Drahtes des Drahtfilters anliegt.
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In entsprechender Weise liegt ein zweites Ende 20b des Drahtes des Drahtfilters an einem Absatz 106 eines zweiten Abdichtelements 9b an. Das zweite Abdichtelement 9b ist identisch zum ersten Abdichtelement 9a vorgesehen. Entsprechend liegt ein zweites Axialende 2b an einer zweiten axialen Anlagefläche 102 vollständig an.
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Das erste Abdichtelement 9a umfasst ferner einen ersten Abstützarm 104 und einen zweiten Abstützarm 105. Die beiden Abstützarme sind am umlaufenden Bund 103 angeordnet und verlaufen in Axialrichtung derart, dass die beiden Abstützarme 104, 105 im montierten Zustand im Inneren des Drahtfilters 2 angeordnet sind (vgl. 11). Die beiden Abstützarme 104, 105 weisen jeweils noch einen in Axialrichtung verlaufenden Steg 107 auf, mit welchem eine Fixierung des ersten Abdichtelements 9a im Inneren des Drahtfilters 2 durch eine Klemmwirkung ermöglicht wird.
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Da das erste Abdichtelement 9a und das zweite Abdichtelement 9b identisch aufgebaut sind, können insbesondere die Herstellkosten für die Abdichtelemente reduziert werden. Die Abdichtelemente können bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein und mittels Spritzgießen hergestellt werden. Wie insbesondere aus 11 ersichtlich ist, sind im montierten Zustand das erste und zweite Abdichtelement 9a, 9b um einen Winkel von 90° in Umfangsrichtung am Drahtfilter 2 versetzt angeordnet. Durch diese versetzte Anordnung wird eine verbesserte Stabilität der Kraftstofffilteranordnung erreicht, da die ersten und zweiten Abstützarme 104, 105 große Bereiche des Drahtfilters zur Abstützung überdecken, welche in Umfangsrichtung versetzt sind.
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Die ersten und zweiten Abstützarme 104, 105 weisen dreieckförmige Abstützflächen auf, so dass eine Strömung durch den Filter möglichst wenig behindert wird, da im unbelasteten Zustand des Drahtfilters immer noch ein Spalt zwischen den dreieckförmigen Abstützflächen und dem Innenbereich des Drahtfilters vorhanden ist.
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Am umlaufenden Bund 103 ist im montierten Zustand eine Klemmverbindung zwischen den beiden Abdichtelementen 9a, 9b und dem Drahtfilter 2 vorhanden. Es sei angemerkt, dass alternativ hier auch eine Klebeverbindung vorgesehen werden kann oder dass der Bund an den Drahtfilter 2 angeschmolzen werden kann.
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Im montierten Zustand wird die Kraftstofffilteranordnung zwischen benachbarten Bauteilen des Kraftstoffinjektors axial verpresst. Hierbei erfolgt eine gewisse Verformung der Dichtlippen 109 der beiden Abdichtelemente 9a, 9b. Dadurch ergibt sich eine axiale Vorspannung auf die Kraftstofffilteranordnung, so dass ein sicherer Sitz im montierten Zustand erreicht wird. Dadurch werden auch die Windungen 20 des Drahtfilters 2 unter eine axiale Vorspannung gesetzt, so dass ein Abheben der Drahtwindungen vermieden werden kann und die Spalte zwischen den Windungen maßgenau sind.
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Es sei ferner angemerkt, dass die Abstützarme 104, 105 im montierten Zustand auch an der Außenseite des Drahtfilters 2 angeordnet werden können oder dass die Abstützarme 104, 105 doppelt vorgesehen sind, so dass in Radialrichtung ein Aufnahmespalt für den Drahtfilter 2 vorhanden ist, so dass der Drahtfilter zwischen zwei Abstützarmen angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011103011 U1 [0002]
