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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vom Markt her bekannt sind Kraftstoff-Hochdruckpumpen in Form von Einzylinder-Kolbenpumpen. In diesen ist in einem einlassseitigen Kanal ein zylindrischer Kraftstofffilter angeordnet, der einen netzartigen Funktionsabschnitt aufweist, der zwischen Stegen eines Halterahmens aufgespannt ist. Der Halterahmen weist endseitig einen Ringabschnitt auf, der einstückig mit den Stegen ausgeformt ist. Radial außerhalb von dem Ringabschnitt ist eine Metallhülse aus Messing angeordnet, mittels der der Kraftstofffilter in dem Kanal verpresst ist. Ein grundsätzliches Beispiel für eine solche Kraftstoff-Hochdruckpumpe in der
DE 10 2016 225 433 A1 offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird gelöst durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Durch die Entkopplung des Halterahmens von einer radialen Kompression der Metallhülse werden die Spannungen in dem Halterahmen reduziert, wodurch die Lebensdauer des Kraftstofffilters und damit auch die der Kraftstoff-Hochdruckpumpe erhöht wird. Dabei muss an der grundsätzlichen Auslegung des Kraftstofffilters mit Funktionsabschnitt, Halterahmen und Metallhülse nichts geändert werden. Lediglich in jenem Bereich, in dem der Halterahmen in der Metallhülse gehalten ist, wird eine (gewisse) Entkopplung in radialer Richtung vorgenommen, sodass die beim Einpressen der Metallhülse in den Kanal sich ergebende Querschnittverringerung der Metallhülse nur noch vergleichsweise geringe Spannungen im Halterahmen induziert.
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Konkret wird eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei der es sich beispielsweise um eine Einzylinder-Kolbenpumpe handeln kann. Sie kann grundsätzlich sowohl in Diesel- als auch Benzin-Kraftstoffsystemen eingesetzt werden. Eine solche Kraftstoff-Hochdruckpumpe dient dazu, den Kraftstoff mit sehr hohem Druck in eine Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“) zu fördern, von wo er zu Injektoren gelangt, die den Kraftstoff direkt in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.
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Einlassseitig weist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe in einem Gehäuse einen Kanal auf, der beispielsweise in einem Anschlussstutzen für eine Kraftstoff-Niederdruckleitung ausgebildet sein kann. In dem Kanal ist ein insgesamt im Wesentlichen zylindrischer und topfförmiger Kraftstofffilter angeordnet. Dieser dient dazu, Verschmutzungen aus dem Kraftstoff auszufiltern, sodass diese nicht weiter in die Kraftstoff-Hochdruckpumpe und von dort weiter beispielsweise zu den Injektoren gelangen. Der Kraftstofffilter umfasst einen Funktionsabschnitt, der die eigentliche Filterfunktion bereitstellt. Der Funktionsabschnitt ist beispielsweise gewebeartig oder gitterartig ausgebildet. Ferner umfasst der Kraftstofffilter einen Halterahmen für den Funktionsabschnitt. Durch diesen wird dafür gesorgt, dass der Funktionsabschnitt im Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe sowohl an Ort und Stelle als auch in Form gehalten wird. Axial endseitig umfasst der Kraftstofffilter eine Metallhülse, mittels der er in den Kanal eingepresst ist.
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Der Halterahmen ist durch konstruktive Maßnahmen von einer radialen Kompression der Metallhülse weitgehend entkoppelt. Hierunter wird verstanden, dass eine radiale Kompression der Metallhülse, wie sie beim Einpressen der Metallhülse in den Kanal auftritt, nur in verringertem Umfang auf den Halteabschnitt und/oder nur auf unkritische Komponenten des Halteabschnitts wirkt.
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Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Halterahmen mindestens einen sich in Längsrichtung des Kraftstofffilters erstreckenden Steg aufweist, und dass sich der Steg und die Metallhülse in Längsrichtung gesehen um höchstens ungefähr 50 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 30 %, überdecken. Hierdurch wird die Steifigkeit des Halterahmens im Bereich der Metallhülse reduziert, und entsprechend reduzieren sich auch die durch die Pressung der Metallhülse im Halterahmen erzeugten Spannungen.
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Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Halterahmen einen radial einwärts von der Metallhülse angeordneten und mit dem Steg einstückig verbundenen Ringabschnitt umfasst. In diesem Fall sind vor allem die folgenden zwei konstruktiven Maßnahmen zur Entkopplung möglich:
- So ist es möglich, dass der Ringabschnitt eine im Wesentlichen gleiche axiale Erstreckung aufweist wie die Metallhülse. Der Steg erstreckt sich dann in axialer Richtung gesehen, wenn überhaupt, nur über einen vergleichsweise geringen Teilbereich des Ringabschnitts. Somit wird die Kompression der Metallhülse zumindest von dem vergleichsweise steifen Steg wenigstens weitgehend ferngehalten, so dass dort die ansonsten auftretenden Spannungsspitzen vermieden werden. Gleichzeitig bleibt die Stabilität des Halterahmens unter der Metallhülse erhalten, wodurch eine besonders sichere Positionierung und Ausrichtung des Funktionsabschnitts sichergestellt wird.
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Alternativ hierzu ist es möglich, dass der Ringabschnitt eine geringere axiale Erstreckung aufweist als die Metallhülse, vorzugsweise in axialer Richtung gesehen wenigstens in etwa mit dem Steg endet. In diesem Fall wird Material eingespart, wodurch die Kosten für den Kraftstofffilter reduziert werden.
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Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Halterahmen und der Metallhülse mindestens ein Entkoppelelement aus einem Elastomer angeordnet ist. Hierdurch wird quasi eine elastische Lagerung des Halterahmens in dem Metallring realisiert.
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Eine Weiterbildung hierzu zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Halterahmen und der Metallhülse mindestens zwei axial voneinander beabstandete Entkoppelelemente aus einem Elastomer angeordnet sind. Dies sorgt für eine zuverlässige axiale Ausrichtung des Halterahmens relativ zur Metallhülse.
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Eine Weiterbildung hierzu zeichnet sich dadurch aus, dass das Entkoppelelement durch einen Gummiring gebildet ist, was eine besonders preiswerte Realisierung der elastischen Lagerung darstellt.
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Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Halterahmen Kunststoff umfasst, vorzugsweise aus Kunststoff ist. Insbesondere kann der Halterahmen als Spritzgussteil hergestellt sein, in das der beispielsweise aus einem Metallnetz gefertigte Funktionsabschnitt während des Spritzvorgangs eingelegt ist. Dies ist sehr preiswert.
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Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Metallhülse Messing umfasst, vorzugsweise aus Messing ist. Dies sorgt für eine dauerhafte Halterung des Kraftstofffilters im Presssitz in dem Kanal.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen perspektivischen Schnitt durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem zylindrischen Kraftstofffilter;
- 2 eine perspektivische Darstellung des Kraftstofffilters von 1;
- 3 einen Schnitt durch einen axialen Endbereich des Kraftstofffilters von 1;
- 4 einen perspektivischen Schnitt durch den Kraftstofffilter von 1;
- 5 eine Darstellung ähnlich zu 3 einer alternativen Ausführungsform;
- 6 eine Darstellung ähnlich zu 4 der Ausführungsform von 5;
- 7 eine Darstellung ähnlich zu 3 einer nochmals alternativen Ausführungsform; und
- 8 eine Darstellung ähnlich zu 4 der Ausführungsform von 7.
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Funktionsäquivalente Elemente und Bereiche tragen auch in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen.
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Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es handelt sich hier beispielhaft um eine Einzylinder-Kolbenpumpe mit einem Gehäuse 12 und einem Kolben 14. Das Gehäuse 12 weist einen Einlassstutzen 16 auf, in dem ein Kanal 18 ausgebildet ist. In dem Kanal 18 ist ein insgesamt im wesentlichen zylindrischer Kraftstofffilter 20 angeordnet.
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Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 10 kann grundsätzlich sowohl in Diesel- als auch in Benzin-Kraftstoffsystemen eingesetzt werden. Sie dient dazu, den Kraftstoff mit sehr hohem Druck in eine Kraftstoff-Sammelleitung („Rail“, nicht dargestellt) zu fördern, von wo er zu Injektoren (ebenfalls nicht dargestellt) gelangt, die den Kraftstoff direkt in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine (ebenfalls nicht dargestellt) einspritzen.
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Wie aus 2 hervorgeht, weist der Kraftstofffilter 20 einen Halterahmen 22 auf. Dieser umfasst vorliegend beispielhaft zwei sich in Längsrichtung des Kraftstofffilters 20 erstreckende und diametral gegenüberliegende langgestreckte Stege 24, die an ihren jeweiligen axialen Enden miteinander verbunden sind. Dies geschieht an dem in 2 rechten Ende durch einen Ringabschnitt 26 und an den in 2 linken Ende durch einen scheibenförmigen Endabschnitt 28. Zwischen den Stegen 24, dem Ringabschnitt 26 und dem Endabschnitt 28 sind zwei Funktionsabschnitte 30 vorhanden, die beispielsweise durch ein metallisches Gitternetz gebildet sein können. Die Stege 24, der Ringabschnitt 26 und der Endabschnitt 28 sind vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, und sie können zusammen mit dem Funktionsabschnitt 30 beispielsweise in einem 2-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden, so dass sie ein insgesamt einstückiges Teil bilden.
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Endseitig, nämlich an dem in 2 rechten Ende, weist der Kraftstofffilter 20 eine vorliegend beispielhaft aus Messing hergestellte Metallhülse 32 auf, die radial auswärts auf den Ringabschnitt 26 aufgesetzt und mit diesem formschlüssig verbunden ist. Der Formschluss wird vorliegend vor allem und lediglich beispielhaft dadurch erreicht, dass die beiden axialen Ränder der Metallhülse 32 nach radial einwärts gebogen sind. Auch die Metallhülse 32 kann gegebenenfalls in dem oben beschriebenen 2-Komponenten-Spritzgussverfahren mit den restlichen Komponenten des Kraftstofffilters 20 verbunden werden. Die Metallhülse 32 dient dazu, den Kraftstofffilter 20 in den Kanal 18 einzupressen.
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Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, erstrecken sich die beiden Stege 24 in Längsrichtung des Kraftstofffilters 20 gesehen nicht bis ganz zum axialen Ende des Kraftstofffilters 20. Vielmehr enden die beiden Stege 24 in einem axialen Abstand D zum Ende des Kraftstofffilters 20, wobei beide Stege 24 an ihrem in den 3 und 4 gezeigten axialen Ende eine Schräge 34 aufweisen. Man erkennt aus den 3 und 4, dass sich die dort gezeigten Stege 24 und die Metallhülse 32 in Längsrichtung des Kraftstofffilters 20 gesehen lediglich um ungefähr 50 % überdecken, die beiden Enden der Stege 24 also ungefähr auf Höhe der axialen Mitte der Metallhülse 32 liegen. Der Ringabschnitt 26 dagegen weist eine im Wesentlichen gleiche axiale Erstreckung auf wie die Metallhülse 32.
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Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform ist die Überdeckung der Stege 24 mit der Metallhülse 32 noch geringer, vorzugsweise beträgt sie höchstens 30 % und weiter vorzugsweise höchstens 10 %. Man erkennt im Übrigen auch aus den 3 und 4, dass auf der radialen Innenseite des Ringabschnitts 26 die beiden Stege 24 zusätzlich durch eine sich nach radial einwärts erstreckende und in Umfangsrichtung umlaufende Materialverdickung 36 miteinander verbunden sind.
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Bei der in den 5 und 6 dargestellten alternativen Ausführungsform beträgt die Überdeckung der Stege 24 mit der Metallhülse 32 in axialer Richtung des Kraftstofffilters 20 gesehen lediglich ungefähr 10 %. Darüber hinaus weist der Ringabschnitt 26 eine deutlich geringere axiale Erstreckung auf als die Metallhülse 32. Vorliegend beispielhaft endet er in axialer Richtung des Kraftstofffilters 20 gesehen ungefähr auf Höhe der Stege 24.
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Bei der in den 7 und 8 gezeigten nochmals alternativen Ausführungsform reichen sowohl der Ringabschnitt 26 als auch die Stege 24 bis fast an das axiale Ende des Kraftstofffilters 22, sodass die Überdeckung der Stege 24 mit dem Ringabschnitt 26 in axialer Richtung des Kraftstofffilters 20 gesehen bei ungefähr 90 % liegt. Jedoch sind zwischen einer äußeren Mantelfläche (ohne Bezugszeichen) des Ringabschnitts 26 und einer inneren Mantelfläche (ohne Bezugszeichen) der Metallhülse 32 zwei ringförmige Entkoppelelemente 38 angeordnet, wobei die Entkoppelelemente 38, in axialer Richtung des Kraftstofffilters 20 gesehen, voneinander beabstandet sind. Die beiden Entkoppelelemente 38 werden dabei jeweils und vorliegend lediglich beispielhaft durch einen Gummiring gebildet. Man erkennt, dass die Entkoppelelemente 38 zwischen der Metallhülse 32 und dem Ringabschnitt 26 verklemmt sind. In axialer Richtung wird die Metallhülse 32 relativ zum Ringabschnitt 26 durch entsprechende und an der Metallhülse 32 ausgebildete Formschlussabschnitte 40 und durch entsprechende und am Ringabschnitt 26 ausgebildete Formschlussabschnitte 42 gehalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016225433 A1 [0002]
