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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter eines Kraftfahrzeuges
mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Kraftfahrzeuge
sind mit Kraftstofffiltern zur Reinigung des dem Antriebsmotor zugeführten Kraftstoffes
versehen, wobei gattungsgemäße Kraftstofffilter
fahrzeugfest eingebaut sind und dabei eine bestimmte räumliche
Orientierung zur Fahrtrichtung aufweisen. Die zunehmend beengten
Raumverhältnisse
im Motorraum bringen es mit sich, dass derartige Kraftstofffilter
weit vorne im Motorraum eingebaut werden, wo sie Crash-Belastungen ausgesetzt
werden können.
Einschlägige
Bauvorschriften und Kundenforderungen sehen ein bestimmtes Maß an Crash-Sicherheit
vor, demnach das Gehäuse
des Kraftstofffilters bis zu bestimmten crashbedingten Stoßbelastungen
zumindest so weit intakt bleiben muss, dass keine Undichtigkeit
entsteht, und dass kein Kraftstoff austritt.
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Zur
Erfüllung
dieser Anforderungen kann das Filtergehäuse aus nachgiebigem Blech
gefertigt werden. Dieses erlaubt im Crashfall eine plastische Verformung,
ohne dass eine Undichtigkeit auftritt. Nachteilig sind hier die
hohen Herstellungskosten.
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Bevorzugt
wird zumindest ein Gehäusegrundkörper in
Gusstechnik, beispielsweise aus Aluminiumdruckguss hergestellt.
Hiermit lassen sich kos tengünstig
komplexe geometrische Strukturen realisieren. Vergleichbares gilt
für Gehäusegrundkörper in
Aluminiumfließpress-Bauweise
oder aus spritzgegossenem Kunststoff. Solche Bauteile sind jedoch
vergleichsweise spröde
und weisen keine nennenswerte, für
den Crashfall relevante plastische Nachgiebigkeit auf. Es sind deshalb
besondere Schutzmaßnahmen
für das
Filtergehäuse
gegen Stoßbelastung
zu treffen. In vorbekannter Bauform wird hierzu auf der in der Fahrtrichtung
liegenden Vorderseite des Gehäusegrundkörpers ein Crash-Panzer
als separates Bauteil angebracht. Dieser ist zwar in seiner Funktion
wirkungsvoll, erzeugt jedoch zusätzliche
Kosten und unerwünschtes
Gewicht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kraftstofffilter
derart weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine bessere Sicherheit
gegen Stoßbelastung
gegeben ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Kraftstofffilter mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird ein Kraftstofffilter vorgeschlagen, dessen Gehäusegrundkörper an
seiner in der Fahrtrichtung liegenden Vorderseite oder in potenzieller Kraftbeaufschlagungsrichtung
mit einer außenseitig einteilig
angeformten Rippenstruktur als Stoßschutz versehen ist. Bevorzugt
ist die Rippenstruktur über eine
Rippenfläche
verteilt, die mindestens 80% und insbesondere mindestens 100% einer
entgegen der Fahrtrichtung/Krafteinwirkungs richtung betrachteten Längsschnittfläche eines
Filterinnenraumes des Gehäusegrundkörpers beträgt. Bei
einer geeigneten Ausgestaltung der Rippenstruktur ist diese in der
Lage, sowohl punktförmige
als auch flächig
verteilte Stoßlasten
aufzunehmen. Durch die einteilige Anformung werden diese Stoßlasten
unter Vermeidung von Spannungsspitzen verteilt und in die tragenden Wände des
Gehäusegrundkörpers verteilt.
Die vorstehend definierte Minimalgröße der Rippenfläche trägt zudem
zur Vermeidung von Spannungsspitzen bei. Selbst bei spröden Materialien
wie Aluminiumdruckguss ist eine Rissbildung unter Stoßbelastung zuverlässig vermieden.
Die Rippenstruktur kann dünnwandig
und damit materialsparend ausgebildet sein. Zusätzliche Bauteile wie ein separater Crash-Schutzpanzer
sind nicht erforderlich. Insgesamt ergibt sich eine kostengünstige,
leichtgewichtige Bauweise mit hoher Crash-Sicherheit.
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In
vorteilhafter Weiterbildung geht mindestens eine Seitenrippe der
Rippenstruktur bündig
in eine Seitenwand des Gehäusegrundkörpers über. Stoßbelastungen,
die hauptsächlich
entgegen der Fahrtrichtung/Krafteinwirkungsrichtung wirken, werden
unmittelbar ohne Umlenkung in die tragende Seitenwand des Gehäusegrundkörpers übertragen.
Die Seitenwand wird dabei im Wesentlichen ausschließlich innerhalb
ihrer Ebene bzw. Fläche
belastet. Querkraftkomponenten, die zu einer Biegebeanspruchung
der Seitenwand führen,
bleiben im Wesentlichen aus. Selbst bei dünn wandiger Bauweise ist eine hohe
Tragfähigkeit
bzw. Crash-Sicherheit gegeben.
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Bevorzugt
sind Befestigungspunkte des Kraftstofffilters auf einer der Vorderseite
gegenüberliegenden
Rückseite
des Gehäusegrundkörpers angeordnet.
Insbesondere geht dabei mindestens ein Befestigungspunkt bündig in
eine Seitenwand des Gehäusegrundkörpers über. Abweichend
von den Verhältnissen
bei einer seitlichen Anordnung von Befestigungspunkten werden die
auf der Rückseite
angeordneten Befestigungspunkte im Crashfall auf Druck beansprucht,
wodurch eine hohe Tragfähigkeit gegeben
ist. Wie auch bei den vorstehend beschriebenen Seitenrippen der
Rippenstruktur führt
der bündige Übergang
des Befestigungspunktes in die Seitenwand zu einer geradlinigen,
biegemomentfreien Kraftübertragung.
Von der Rippenstruktur bis zum Befestigungspunkt entsteht ein durchgehender,
zumindest näherungsweise
geradliniger Kraftpfad mit einem hohen Aufnahmevermögen für Stoßbelastungen.
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Für die Ausbildung
der Rippenstruktur können
verschiedene Rippenmuster zweckmäßig sein. Bevorzugt
erstrecken sich Rippen der Rippenstruktur sowohl in einer Hochrichtung
als auch in einer Querrichtung der Vorderseite. Es entsteht ein
Gittermuster, welches einerseits leichtgewichtig ist, und welches
andererseits in der Lage ist, die auftretenden Stoßbelastungen
flächig
aufzunehmen. Die Ausbildung örtlicher
Kraft- und Spannungsspitzen ist vermieden. Dabei können die
Rippen in einem Dreieck- oder
einem Wabenmuster angeordnet sein. Bevorzugt sind sie in einem Rechteckmuster
angeordnet, woraus sich ein gutes Verhältnis zwischen Materialeinsatz
und Gewicht zur erzielbaren Schutzwirkung ergibt.
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In
bevorzugter Weiterbildung weist zumindest ein Teil der Rippen und/oder
der Seitenrippen eine Tiefe auf, die mindestens 50% einer zugeordneten
freien Länge
der Rippe und/oder der Seitenrippe beträgt und insbesondere mindestens
genauso groß ist
wie die freie Länge.
Es entsteht ein hinreichend feinmaschiges Rippenmuster mit hoher
Steifigkeit und Festigkeit. Es ist sichergestellt, dass die Stoßbelastung
im Crashfall tatsächlich
auf die Rippen einwirkt, während
die zwischenliegenden dünnen Wandabschnitte
des Gehäusegrundkörpers gegen direkten
Kontakt geschützt
sind.
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Es
kann zweckmäßig sein,
die Rippen derart anzuordnen, dass ihre Nasenkanten an der Vorderseite
eine gekrümmte,
beispielsweise zylindrische Fläche
aufspannen. Bevorzugt liegen die Nasenkanten zumindest näherungsweise
in einer Rippenebene. Hierdurch wird eine flächige Krafteinleitung und eine
gleichmäßige Spannungsverteilung
im Material begünstigt.
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Die
auf der Vorderseite liegende Rippenebene kann senkrecht zur Fahrtrichtung,
also in der durch die Hochrichtung und die Querrichtung aufgespannten
Ebene liegen. Es ist aber auch eine leichte Winkelstellung gegenüber der
Hochrichtung bzw. der Querrichtung möglich, wobei diese Winkel bevorzugt in
einem Bereich von einschließlich
+30° bis
einschließlich –30° liegen.
Hierdurch ist eine optimale Anpassung an Stoß belastungen möglich, die
nicht unmittelbar entgegen der Fahrtrichtung wirken, sondern dabei
auch Kraftkomponenten in der Hochrichtung bzw. in der Querrichtung
aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in
einer Seitenansicht einen erfindungsgemäß ausgeführten Kraftstofffilter mit
an seiner Vorderseite angebrachten Seitenrippen einer Rippenstruktur
und mit an der Rückseite
angeordneten Befestigungspunkten;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Gehäusegrundkörpers nach 1 mit
Einzelheiten seiner vorderseitigen Rippenstruktur;
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3 eine
Vorderansicht des Kraftstofffilters nach 1 mit weiteren
Einzelheiten der Rippenstruktur;
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4 eine
Draufsicht des Kraftstofffilters nach den 1 und 3 mit
Angaben zur Relativanordnung der Befestigungspunkte, der Seitenwände und
der Rippenstruktur.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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1 zeigt
in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäß ausgeführten Kraftstofffilter 1 eines Kraftfahrzeuges.
Der Kraftstofffilter 1 ist im vorderen Bereich des nicht
dargestellten Motorraumes angeordnet, wobei eine Fahrtrichtung 2 des
Kraftfahrzeuges durch einen Pfeil angegeben ist. Der Kraftstofffilter 1 umfasst
ein Filtergehäuse 3,
in dessen Filterinnenraum 22 (2) ein nicht
dargestelltes Filterelement zur Reinigung des hindurchfließenden Kraftstoffes
angeordnet ist. Das Filtergehäuse 3 ist
durch einen Gehäusegrundkörper 4 mit
einem Deckel 21 gebildet. Der Deckel 21 ist ein
Kunststoff-Spritzgussteil, kann aber auch aus Aluminiumdruckguss
bestehen oder ein Blechteil sein. Der Gehäusegrundkörper 4 besteht aus
einem spröden
Gussmaterial, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel Aluminiumdruckguss gewählt ist.
Der Gehäusegrundkörper 4 kann
aber auch ein Kunststoff-Spritzgussteil, ein Aluminium-Fließblechteil
oder dergleichen sein. Anstelle von Aluminium können auch andere Leichtmetallsorten wie
Magnesium oder dergleichen gewählt
werden.
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Der
Gehäusegrundkörper 4 ist
auf seiner in der Fahrtrichtung 2 liegenden Vorderseite 5 mit
einer in den 2 und 3 dargestellten
Rippenstruktur 6 als Stoßschutz versehen. Auf einer
der Vorderseite 5 entgegen der Fahrtrichtung 2 gegenüberliegenden Rückseite 14 weist
der Gehäusegrundkörper 4 eine Anzahl
von Befestigungspunkten 13 zur ortsfesten Befestigung bzw.
Verschraubung des Kraftstofffilters 1 im Motorraum auf.
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2 zeigt
in perspektivischer Ansicht den Gehäusegrundkörper 4 des Kraftstofffilters 1 nach 1 als
Einzelteil. Bezogen auf die Fahrtrichtung 2, die auch die
Längsrichtung
des Kraftstofffilters 1 (1) angibt,
ist in der gewöhnlichen
Einbaulage des Kraftstofffilters 1 eine Hochrichtung 17 und
eine Querrichtung 18 vorgegeben, die senkrecht aufeinander
und senkrecht zur Fahrtrichtung 2 liegen. Ein Filterinnenraum 22 des
Gehäu segrundkörpers 4 zur Aufnahme
des nicht dargestellten Filterelementes ist in der Querrichtung 18 durch
in den 1 und 3 dargestellte Seitenwände 11, 12 sowie
durch eine in der Fahrtrichtung 2 vordere, dünnwandige
Frontwand 23 begrenzt. Entgegen der Fahrtrichtung 2 betrachtet
weist der Filterinnenraum 22 eine schraffiert angedeutete,
sich in der Hochrichtung 17 und in der Querrichtung 18 erstreckende
Längsschnittfläche 8 auf.
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Die
Frontwand 23 ist auf ihrer Außenseite an der Vorderseite 5 durch
eine gusstechnisch einteilig angeformte Rippenstruktur 6 als
Stoßschutz
verstärkt.
Die Rippenstruktur 6 ist durch Rippen 15, 16 sowie
durch Seitenrippen 9, 10 gebildet. Dabei erstrecken
sich die Rippen 15, 16 und die Seitenrippen 9, 10 sowohl
in der Hochrichtung 17 als auch in der Querrichtung 18.
Zumindest die inneren Rippen 15 verlaufen in der Hochrichtung 17,
während
die Rippen 16 rechtwinklig dazu in der Querrichtung 18 derart
verlaufen, dass durch sie unter Bildung von Kreuzungspunkten ein
Rechteckmuster gebildet ist. Zwischen den einzelnen Kreuzungspunkten
weisen die Rippen 15, 16 und die Seitenrippen 9, 10 eine
freie Länge
l auf. Darüber
hinaus erheben sie sich mit ihren in der Fahrtrichtung 2 vorderen
Nasenkanten 19 über
die Frontwand 23 mit einer Tiefe t. Zumindest ein Teil
der Rippen 15, 16 und/oder der Seitenrippen 9, 10 weist
eine Tiefe t auf, die mindestens 50% der zugeordneten freien Länge l der
Rippe 15, 16 und/oder der Seitenrippe 9, 10 beträgt. Die
Nasenkanten 19 liegen in einer in 1 dargestellten Rippenebene 20,
während
die Frontwand 23 in Form eines Zylinderabschnittes ausgebildet
ist. Demnach wird die Tiefe t der Rippen 15, 16 zu
den Seitenrippen 9, 10 hin größer und erreicht bei den Seitenrippen 9, 10 ihren
Maximalwert. In diesen seitlichen Bereichen ist die Tiefe t mindestens
genauso groß wie
oder sogar größer als
die freie Länge
l.
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Aus
der Zusammenschau der 1 und 2 ergibt
sich, dass die Nasenkanten 19 der Rippen 15, 16 und
der Seitenrippen 9, 10 zumindest näherungsweise
in einer Rippenebene 20 liegen. Die Rippenebene 20 ist
bezogen auf die Hochrichtung 17 um einen Winkel α von etwa
15° nach
unten geneigt. Der Winkel α liegt
zweckmäßig in einem
Bereich von einschließlich
+30° bis
einschließlich –30°.
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3 zeigt
den Kraftstofffilter 1 nach 1 in einer
Frontansicht mit der auf der Vorderseite 5 angeordneten
Rippenstruktur 6. Die Rippenstruktur 6 ist über eine
Rippenfläche 7 verteilt,
die durch eine gestrichelte Umrisslinie angegeben ist. Die Rippenfläche 7 beträgt mindestens
80%, bevorzugt mindestens 100% der Längsschnittfläche 8 des
Filterinnenraumes 22 (2), und
ist hier sogar größer als
diese ausgebildet, um eine hinreichende Schutzwirkung zu entfalten.
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Des
weiteren ist der Darstellung nach 3 zu entnehmen,
dass die in der Querrichtung 18 seitlich außen liegende
Seitenrippe 9 bündig
in die zugeordnete Seitenwand 11 des Gehäusegrundkörpers 4 übergeht.
Sinngemäß das Gleiche
gilt auch für
die in den 1 und 2 dargestellte, gegenüberliegende
Seitenrippe 10, die zumindest abschnittsweise bündig in
die zugeordnete Seitenwand 12 (1) übergeht.
Die beiden Seitenwände 11, 12 verlaufen dabei
ebenso wie die zugeordneten Seitenrippen 9, 10 im
Wesentlichen in der Fahrtrichtung 2 und in der Hochrichtung 17.
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4 zeigt
in einer Draufsicht den Kraftstofffilter 1 nach den 1 und 3.
Hier ist zu erkennen, dass der der Seitenwand 11 zugeordnete
Befestigungspunkt 13 ebenso wie die auf der gleichen Seite
liegende Seitenrippe 9 bündig in die zugeordnete Seitenwand 11 übergeht.
Die Seitenrippe 9, die zugeordnete Seitenwand 11 und
der ebenfalls zugeordnete Befestigungspunkt 13 liegen damit
zumindest näherungsweise
in einer gemeinsamen Ebene. Sinngemäß das Gleiche ergibt sich aus
der Zusammenschau der 1 und 4 für den in
der Querrichtung 18 gegenüberliegenden Befestigungspunkt 13, der
ebenso wie ein Abschnitt der auf der gleichen Seite angeordneten
Seitenrippe 10 bündig
in die zugeordnete Seitenwand 12 übergeht.
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Der
Darstellung nach 4 ist noch zu entnehmen, dass
die Rippenebene 20 in einem Winkel β zur Querrichtung 18 von
0° liegt.
Ebenso wie beim Winkel α (1)
kann aber auch hier ein Winkel β in einem
Bereich von einschließlich
+30° bis
einschließlich –30° zweckmäßig sein.