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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 Filterabschnitt aufweist, der zwischen sich axial erstreckenden Stegabschnitten eines Halterahmens aufgespannt ist. Der Halterahmen weist endseitig einen ringförmigen Befestigungsabschnitt auf, der einstückig mit den Stegabschnitten 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 ist 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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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Risse im Bereich des Befestigungsabschnitts aufgrund von Spannungsspitzen vermieden werden können, wenn die Pressung des Befestigungsabschnitts in radialer Richtung im Kanal reduziert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die den Befestigungsabschnitt im Kanal festlegende Kontaktfläche zwischen Befestigungsabschnitt und Kanal kleiner ist als eine radiale Außenfläche des Befestigungsabschnitts. Die Pressung liegt somit, wenn überhaupt, nur noch in einem Teilbereich der radialen Außenfläche des Befestigungsabschnitts vor.
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Hierdurch können Spannungskonzentrationen an bestimmten Stellen vermieden werden, wodurch das Entstehen von Rissen im Befestigungsabschnitt vermieden wird. Letztlich wird auf diese Weise die Lebensdauer des Kraftstofffilters und mit diesem auch die Lebensdauer der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verlängert.
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Konkret wird eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Bei dieser kann es sich beispielsweise um eine Einzylinder-Kolbenpumpe handeln. Sie kann grundsätzlich sowohl in Dieselals auch in 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 Pumpengehäuse 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 vordringen können.
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Vorzugsweise an einem ersten axialen Ende des Kraftstofffilters ist ein ringförmiger Befestigungsabschnitt vorhanden, der in dem Kanal gehalten ist und der so für die Halterung des Kraftstofffilters in dem Kanal sorgt. In etwa von dem ersten axialen Ende des Kraftstofffilters aus (meist in einem ganz geringen Abstand von dem Ende) kann sich in Richtung zu einem zweiten und entgegengesetzten Ende des Kraftstofffilters in axialer Richtung mindestens ein Stegabschnitt ersrecken (meist werden zwei diametral gegenüberliegende Stegabschnitte verwendet). Der Stegabschnitt erstreckt sich also über die axiale Länge des Befestigungsabschnitts hinweg im allgemeinen auf der radialen Innenseite des Befestigungsabschnitts, und er ist vorzugsweise einstückig beispielsweise aus Kunststoff oder Metall mit dem Befestigungsabschnitt ausgebildet.
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Von dem Befestigungsabschnitt und dem Stegabschnitt wird ein Filterabschnitt gehalten, der beispielsweise ein netz- oder gitterartiges Metallgewebe umfassen kann. Der Befestigungsabschnitt und der Stegabschnitt bilden so einen Halterahmen für den Filterabschnitt. Der Befestigungsabschnitt, der Stegabschnitt und der Filterabschnitt können beispielsweise durch ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Befestigungsabschnitt im Presssitz in dem Kanal gehalten ist, und dass eine radiale Außenfläche des Befestigungsabschnitts mindestens eine Erhebung aufweist, an der die Kontaktfläche zwischen Befestigungsabschnitt und Kanal vorhanden ist. Eine solche Erhebung ermöglicht es, die Einleitung der Druckkräfte in den Befestigungsabschnitt an jener Stelle bzw. an jenen Stellen zu konzentrieren, in denen die Erhebung vorhanden ist. Der Kraftfluss kann auf diese Weise in definierter Weise erfolgen, so dass der Befestigungsabschnitt entsprechend ausgelegt werden kann. Der Presssitz sorgt für eine Halterung durch einen Kraftfluss, also durch eine entsprechende Reibung zwischen der Kontaktfläche und dem Kanal.
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Bei einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Erhebung eine in Umfangsrichtung umlaufende Zylinderfläche umfasst. Auf diese Weise wird zwar eine flächige Kontaktierung herbeigeführt, die eine besonders zuverlässige Halterung des Kraftstofffilters in dem Kanal sicherstellt, jedoch kann auf diese Weise gleichwohl die Kraftanleitung an einer bestimmten und gewünschten Stelle erfolgen, wodurch eine unzulässige Belastung im Befestigungsabschnitt vermieden werden kann.
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Bei einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die radiale Außenfläche des Befestigungsabschnitts mindestens eine Erhebung aufweist, die eine konvexe Kontaktfläche umfasst. Anstelle eines eher flächigen Kontakts wird auf diese Weise ein eher linienförmiger Kontakt geschaffen, so dass sich die Erhebung in die Wand des Kanals eingraben und mit dieser einen Mikro-Formschluss herstellen kann. Dies führt zu einer besonders zuverlässigen Halterung des Kraftstofffilters in dem Kanal.
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Bei einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Befestigungsabschnitt eine Mehrzahl von axial voneinander beabstandeten Erhebungen aufweist. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit der Halterung nochmals verbessert.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Befestigungsabschnitt durch eine axiale Formschlusshalterung in dem Kanal gehalten ist. Durch eine solche Formschlusshalterung wird besonders zuverlässig eine axiale Bewegung des Filters verhindert. In diesem Fall kann die den Befestigungsabschnitt im Kanal festlegende Kontaktfläche zwischen Befestigungsabschnitt und Kanal bis zu lediglich 0 % der radialen Außenfläche des Befestigungsabschnitts ausmachen. Oder, mit anderen Worten: die Kontaktfläche, so denn überhaupt vorhanden, zwischen Befestigungsabschnitt und Kanal sorgt für keinerlei Halterung oder lediglich eine geringe Halterung des Befestigungsabschnitts.
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Bei einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Formschlusshalterung eine Verstemmung auf der Innenseite des Kanals umfasst. Dies ist einfach anzubringen und extrem dauerhaft.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Formschlusshalterung einen in dem Kanal gehaltenen Haltering umfasst. Ein solcher Haltering kann speziell für den Kraftstofffilter ausgelegt sein und so diesen sehr zuverlässig haltern und gleichzeitig sogar zur Strömungsführung verwendet werden.
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Bei einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Haltering in den Kanal eingepresst ist. Dies ist wiederum besonders einfach realisierbar.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Befestigungsabschnitt eine Metallhülse, vorzugsweise eine Messingshülse umfasst, an der die Kontaktfläche vorhanden ist. Eine solche Metallhülse gestattet die sehr einfache Herstellung der oben erwähnten Kontaktfläche bzw. der Erhebungen.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen 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 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs des Kraftstofffilters von 3;
- 5 eine Darstellung ähnlich zu 3 einer alternativen Ausführungsform eines Kraftstofffilters;
- 6 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs des Kraftstofffilters von 5;
- 7 eine Darstellung ähnlich zu 3 einer nochmals alternativen Ausführungsform eines Kraftstofffilters; und
- 8 eine Darstellung ähnlich zu 3 einer nochmals alternativen Ausführungsform eines Kraftstofffilters.
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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 Pumpengehäuse 12 und einem Kolben 14. Das Pumpengehäuse 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. Grundsätzlich kann der Kraftstofffilter 20 aber auch in einem anderen, nicht dargestellten Kanal angeordnet sein.
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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 eine Längsachse 21 und einen Halterahmen 22 auf. Dieser umfasst vorliegend beispielhaft zwei sich in einer Längsrichtung des Kraftstofffilters 20 erstreckende und diametral gegenüberliegende langgestreckte Stegabschnitte 24 mit ungefähr rechteckigem Querschnitt, die an ihren jeweiligen axialen Enden miteinander verbunden sind. Dies geschieht an dem in 2 rechten Ende durch einen Ringabschnitt 26 und an dem in 2 linken Ende durch einen scheibenförmigen Endabschnitt 28. Zwischen den Stegabschnitten 24, dem Ringabschnitt 26 und dem Endabschnitt 28 sind zwei Filterabschnitte 30 vorhanden, die beispielsweise durch ein metallisches Gitternetz gebildet sein können. Die Stegabschnitte 24, der Ringabschnitt 26 und der Endabschnitt 28 sind vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, und sie können zusammen mit Filterabschnitten 30 in einem Zweikomponenten-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 Zweikomponenten-Spritzgussverfahren mit den restlichen Komponenten des Kraftstofffilters 20 verbunden werden. Die Metallhülse 32 dient dazu, dass der Kraftstofffilter 20 in den Kanal 18 eingepresst werden kann. Insgesamt bilden der Ringabschnitt 26 und die Metallhülse 32 einen Befestigungsabschnitt 34 des Kraftstofffilters 20. Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, liegt der Befestigungsabschnitt 34 nicht mit seiner gesamten radialen Außenfläche 36 an einer Innenwand 38 des Kanals 18 an, sondern lediglich mit einer Kontaktfläche 40, die kleiner ist als radiale Außenfläche 36, und es ist nur diese Kontaktfläche 40, die den Befestigungsabschnitt 34 und damit auch den Kraftstofffilter 20 im Kanal 18 festlegt. Dies wird vorliegend dadurch erreicht, dass die radiale Außenfläche 36 des Befestigungsabschnitts 34 eine Erhebung 42 aufweist, an der die vorliegend beispielhaft zylindrische Kontaktfläche 40 zwischen Befestigungsabschnitt 34 und Kanal 18 vorhanden ist.
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Die Erhebung 42 wird vorliegend durch eine größere Wandstärke der Metallhülse 32 gebildet. Denkbar wäre auch, dass die Metallhülse 32 insgesamt, bei gleichbleibender Wandstärke, entsprechend geformt ist. Durch das Vorsehen der Erhebung 42 wird der Ort der Einleitung der durch das Einpressen erzeugten und nach radial einwärts gerichteten Druckkräfte in den Befestigungsabschnitt 34 aus der axialen Mitte des Befestigungsabschnitts 34 in den 3 und 4 nach oben verschoben, wodurch der Kraftfluss verbessert und Spannungskonzentrationen vor allem im Ringabschnitt 26 vermieden werden. Durch die Reduzierung der Kontaktfläche wird ebenfalls das Spannungsniveau im Befestigungsabschnitt 34, und zwar wiederum insbesondere im Ringabschnitt 26, verringert.
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Nun wird eine alternative Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 und 6 erläutert. Bei dieser weist die Metallhülse 32 insgesamt drei axial voneinander beabstandete Erhebungen 42 auf, die jeweils eine konvexe Kontaktfläche 40 aufweisen. Hierdurch wird nochmals die Gesamt-Kontaktfläche zwischen dem Befestigungsabschnitt 34 und der Innenwand 38 des Kanals 18 reduziert. Darüber hinaus gestattet die Ausgestaltung der Erhebungen 42 mit einer konvexen Kontaktfläche 40, dass sich die „Spitzen“ der Erhebungen 42 in die Innenwand 38 des Kanals 18 eingraben und hierdurch einen Mikro-Formschluss herstellen, der den Kraftstofffilter 20 besonders zuverlässig im Kanal 18 hält.
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Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 7 beschrieben. Dort gibt es überhaupt keine Kontaktfläche an der Metallhülse 32, welche dafür sorgt, dass der Kraftstofffilter 20 in den Kanal 18 gehalten wird. Die den Befestigungsabschnitt 34 im Kanal 18 festlegende Kontaktfläche zwischen Befestigungsabschnitt 34 und Kanal 18 ist also erheblich kleiner als die radiale Außenfläche 36 des Befestigungsabschnitts 34, sie beträgt nämlich 0 %. Stattdessen ist der Kanal 18 mit einem erweiterten Abschnitt 18a hergestellt, in dem der Befestigungsabschnitt 34 aufgenommen ist. Zur axialen Sicherung wird eine Formschlusshalterung 44 in Form einer Verstemmung 46 eingesetzt, durch die Material des Kanals 18 nach radial einwärts getrieben wird. Ferner dient ein Absatz 48, der den Abschnitt 18 a des Kanals 18 begrenzt, als Gegenhalterung für die Metallhülse 32 bzw. den Befestigungsabschnitt 34 zu der Formschlusshalterung 44.
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Eine Alternative hierzu zeigt 8. Bei dieser wird auf eine Verstemmung verzichtet. Stattdessen wird die Formschlusshalterung 44 durch einen Haltering 50 herbeigeführt, der in den Kanal 18 bzw. den Abschnitt 18 a eingepresst ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016225433 A1 [0002]
