EP1076172A2 - Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren Download PDF

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EP1076172A2
EP1076172A2 EP00116743A EP00116743A EP1076172A2 EP 1076172 A2 EP1076172 A2 EP 1076172A2 EP 00116743 A EP00116743 A EP 00116743A EP 00116743 A EP00116743 A EP 00116743A EP 1076172 A2 EP1076172 A2 EP 1076172A2
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EP
European Patent Office
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connection
area
line
outlet opening
distribution line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00116743A
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English (en)
French (fr)
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EP1076172A3 (de
Inventor
Jürgen Bevc
Michael Schütte
Wolfram Müller
Heinrich Jun. Winkelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reflex Winkelmann GmbH
Original Assignee
Winkelmann and Pannhoff GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Winkelmann and Pannhoff GmbH filed Critical Winkelmann and Pannhoff GmbH
Publication of EP1076172A2 publication Critical patent/EP1076172A2/de
Publication of EP1076172A3 publication Critical patent/EP1076172A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M55/004—Joints; Sealings
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    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46—Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/462—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down
    • F02M69/465—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down of fuel rails

Definitions

  • the invention relates to a device for distribution of fuel for fuel injection systems of internal combustion engines with a tubular manifold with spaced apart along their length, each with an outlet opening in the distribution line aligned connection elements, each for recording of an injection valve are formed.
  • Such a device for gasoline engines is, for example known from DE 29 26 490 A1.
  • This known device a distributor line for low pressure injection systems from a thin-walled tube with soldered Sockets for connecting the injection valves.
  • This Connection sockets each have a snug fit, in the injection valves are radial using O-ring seals be sealed.
  • the injection valves become axial by a fastening element on the respective connection socket attached.
  • a non-generic type typical for high-pressure applications The device is described in DE 195 23 287 A1.
  • This device has a thick-walled distribution line Pipe on.
  • the connection with the injector does not take place directly in the branch element of Distribution line, but the branch element is used for Connection of a high pressure line, which in turn to the Injector leads and connected to this pressure-tight is.
  • the branch element itself consists of a manifold looping part and an adjoining Support. This nozzle is threaded. With an appropriate screw, both the Connection of the high pressure line to the distribution line sealed as well as the branch element on the distribution line fixed by linear contact.
  • This connection technology is a stress-free assembly possible.
  • Such a solution is for injection systems not usable where the injectors directly connected to the socket of the distribution line should be.
  • JP 00600010790 AA a device which consists of molded plastic components. It points the device has a manifold on that of connection areas is encompassed, in which an injection valve directly can be used.
  • DE 38 17 413 A1 is a generic device known in which the tubular manifold of is encompassed nozzle-shaped connecting elements, this Connection elements are not, however, for receiving injection valves trained, but they serve for inclusion of injection lines leading to injectors to lead.
  • a similar device is from EP 0 507 191 B1 known, also in the nozzle-shaped connection elements Injection lines lead to the Guide injectors. Both devices are for the use for fuel injection systems in the high pressure range suitable because the weakened connection area the distribution line completely from the nozzle-shaped Connection elements is surrounded. However these devices need further improvement, in particular regarding the type of manufacture.
  • the object of the invention is a generic device to evolve so that they can be used for fuel injection systems can be used in the high pressure range and the direct connection of the injection valves enables the distribution line, the manufacture such a device can be carried out as simply as possible should be.
  • connection elements a first, the pressure-stable distribution line all the way around its length, as well as pressure and gas-tight encompassing connection area and at least one firmly connected with this, with the respective Outlet opening aligned second nozzle-shaped valve receiving area have, the respective connection area additionally by a force or form fit in the vicinity of the outlet opening at the Distribution line is fixed.
  • the tubular Distribution line in terms of its wall thickness only thick-walled (for example 2 to 3 mm wall thickness) be as if it were a pipeline without Weakening of the pipe wall through outlet openings, because through the all-round fixed connection in each Outlet opening area with the respective connection element the weakening of the pipe wall completely is compensated, i.e. the pierced sections of the Distribution line through the comprehensive connection areas the connection elements specifically reinforced.
  • the Manufacturing the device is particularly simple, because first a pre-fixation of the respective connection area at the relevant point on the distribution line by a positive or non-positive connection.
  • connection areas of the connection elements Around the circumferential fixed as well as pressure and gas tight connection between the connection areas of the connection elements and can reach the distribution line either a cohesive connection of the connection areas be provided with the distribution line or a non-positive.
  • the cohesive connection comes soldering (or welding) into consideration, then of course the inside dimensions of the connection area with oversize compared to the outside diameter of the distribution line is made to the necessary soldering gap to provide.
  • the respective connection element can then with its connection area in a simple manner via the tubular distribution line pushed and at the desired Position positioned and fixed and then afterwards be attached pressure-tight all around.
  • a positive connection can be, for example, by a press fit or a shrink connection on simple Create way.
  • the distribution line consists of individual line sections which exists in the area of the respective outlet opening with the help of the assigned connection area are interconnected.
  • the line sections can also be more pressure stable, more flexible Hose or the like. Which is formed at the connection point provided with a suitable connector is.
  • the positive connection produced by a non-cutting forming process is.
  • the respective connection element is then attached to the desired one Position positioned on the distribution line or the line sections to be connected are inserted into the connector on both sides, then is used for pre-fixing or fastening Chipless forming process carried out.
  • a one-piece manifold for example at the same time as creating the outlet opening in the Distribution line a hole through a non-cutting forming process through the valve receiving area in the wall of the distribution line are introduced, whereby at the same time, an approach is developed that is one positive connection between the distribution line and the connecting element.
  • the respective Connection element in its position for the soldering process or another method for the integral connection fixed and can subsequently be soldered in a simple manner become.
  • a non-cutting high pressure forming process can also be used, which is not exclusively, but Particularly suitable if the distribution line is off several line sections is formed in the area a connecting element can be connected to each other. After inserting the ends of the pipe sections into the connection element, which already has a passage opening can by high pressure forming achieved that the edges of the pipe sections in the area of the passage opening into this deform into it and are held there positively.
  • the end piece of a distribution line can with a cap-shaped closed end Provide connection element and thus the distribution line be completed at the end.
  • connection area in level a circumferential groove on the inside of the outlet opening Includes the edges of the line sections.
  • connection element can then form-fit the edges in the groove.
  • Valve receiving area of the connection elements approaches has axial fixation of the associated injection valve. After inserting the respective injector then this is in the axial direction on the distributor line fixed.
  • connection element next to the at least a valve receiving area extended radially Has elements can be, for example one or more additional connecting pieces, e.g. one Pressure transducer, which of course with a another connection opening in the distribution line in Connection is established, act or by means of holding elements which the distribution line in the engine compartment to suitable Places can be attached.
  • a receiving socket for the injection valve is inserted.
  • Such an additional receptacle is used due to the heat load of the Components possibly occurring axial strains To be able to compensate for direction or angular direction.
  • a radial and / or axial sealing element is provided in the valve receiving area.
  • the radial one Sealing can be done in a manner known per se by means of an O-ring seal can take place, additionally or alternatively an axial seal can also be realized in which the seal between the end faces of the valve receiving area and the injection valve.
  • an axial seal can also be realized in which the seal between the end faces of the valve receiving area and the injection valve.
  • connection elements can be formed in one piece, alternatively, it can also be provided that the connection element each consists of several individual parts, which in a joint material connection process the distribution line.
  • the distribution line in areas between the connection elements are designed as pressure accumulators, preferably these areas in one of the circular shape deviated, preferably elliptical shape become.
  • the shaping can be done in any way a pressing process or by a hydroforming process respectively. With such a configuration it is possible to compensate for pressure fluctuations that for example as a result of different cycle numbers between the injection processes and the piston strokes of the Injection pump occur.
  • the design of the device with Pipe sections as a pressure accumulator is not just for that suitable configurations of the device described above, but also for already known devices generic type.
  • FIG. 1 is a first embodiment of a Fuel distribution device according to the invention for fuel injection systems of internal combustion engines shown in sections.
  • This device first has a tubular thick-walled distribution line 1, with thick-walled wall thicknesses of, for example 2 to 3 mm are to be understood.
  • This distribution line 1 are depending on the location, i.e. dependent on of the internal combustion engine type, over the length at a distance mutually arranged generally designated 2 Connection elements provided for connecting the distribution line 1 with one injector each, that shown in areas in Fig. 2 and designated 3 is.
  • connection element 2 has a first one, the distributor pipe 1 all round solid as well as pressure and gas tight encompassing connection area 4 and at least one with this firmly connected nozzle-shaped valve receiving area 5 on.
  • the execution of the respective connection element 2 can be in one piece, as shown in FIG. 1 and 2 is shown or in several parts, what follows is explained in more detail.
  • the respective nozzle-shaped valve receiving area 5 is arranged in the distribution line 1 so that it with an outlet opening provided in the distribution line 1 6 is aligned.
  • the nozzle-shaped valve receiving area 5 has on its free end area a circumferential thickened edge 7 on, on the outside, for example, on two opposite Side approaches 8 are provided for the axial Fix the associated injector 3 serve or more precisely for attaching one to such devices known mounting bracket 9.
  • This mounting bracket 9 holds the injection valve 3 axially in the valve receiving area 5.
  • a radial and / or axial sealing element is provided, in the embodiment according to FIG. 2, this is as O-ring seal 10 formed.
  • connection area 4 Around the all-round solid, pressure and gas-tight connection between the connection area 4 and the Ensure distribution line 1 are different Opportunities.
  • a material connection is provided, the connection area 4 is over its entire length soldered to the distribution line 1.
  • connection area 5 in its central area 5a has a larger inner diameter and thus as a press fit via the distribution line 1 can be pushed and pre-fixed on what then soldering in the other areas he follows.
  • the embodiment 3 shows that the respective connection elements 2 by a positive connection between the respective connection area 4 and the surrounding area the associated outlet opening 6 of the distribution line 1 are fixed.
  • This form fit is in the embodiment 3 produced by a non-cutting forming process, in such a way that first the respective Connection element 2 at the desired location on the distribution line 1 is positioned. Then becomes Generation of the outlet opening 6 in the distribution line 1 drilling through a non-cutting forming process the valve receiving area 5 into the wall of the Distributor line 1 introduced, whereby a Approach 11 is formed of a positive connection between the distribution line 1 and the Connection area 4 causes.
  • connection element 2 There are two initially separate parts, namely the connection area 4 and the nozzle-shaped valve receiving area 5. These are initially through the aforementioned Process pre-fixed and are then in the connection area soldered together so that again a one-piece component is created.
  • the distributor line is which is only shown in sections, by individuals Line sections 1a formed. These line sections 1a are in the area of the respective outlet opening 6 with the help of the assigned connection area 4 connected with each other.
  • the line sections 1a with their ends to be connected in the connection area 4 used on both sides and preferably by means of High pressure forming without cutting, form-fitting, such that the corresponding edge area during the forming process or edge 15 of the two line sections 1a in the passage opening 16 of the connection area 4 is deformed.
  • the Gap geometry set accordingly during the forming process can be the desired fuel passage regardless of the passage opening 16 of the connection area 4 to be able to adjust.
  • the distribution line can be a continuous one Distribution line 1 or a corresponding one Act line section 1a, which ends with a Connection area 4 of the connection element 2 closed becomes. This is done on the outside in the relevant connection element or the relevant connection area 4 a Cap 17 inserted tightly and firmly. The attachment is thereby facilitated or improved, that in connection area 4 at the level of the outlet opening 6 inside a circumferential groove 18 for receiving the outwardly deformed edges 15 of the line section 1a or the distribution line 1 is provided. During high pressure forming, the edges 15 can then form fit into this groove 18.
  • Such Groove 18 can also be provided in the embodiment according to FIG. 4 his.
  • connection element 2 next to the at least one valve receiving area 5 further radially has extended areas, namely in the illustrated Embodiment a via an unrecognizable hole connected to the distribution line 1 Connection piece 12, for example for the connection a pressure regulator, and a holding element 13 for attachment the entire distribution line 1 in the engine compartment.
  • connection piece 12 for example for the connection a pressure regulator
  • holding element 13 for attachment the entire distribution line 1 in the engine compartment.
  • the injector is not directly in the valve receiving area 5 is used, but with interposition a receptacle 14, which is used to if necessary, thermal expansion in the axial direction and To be able to compensate for the angular direction.
  • This connector 14 is with the mounting bracket 9 on the valve receiving area 5 held.
  • FIG. 8 and 9 is a further embodiment of an inventive Device shown which a Detail with two connecting elements 2 shows.
  • Essential in this embodiment is that the distribution line 1 in areas between the connection elements 2 is designed as a pressure accumulator. These areas are designated 1b.
  • these areas 1b are in one from the circular shape.
  • Preferably these areas are elliptical, as in FIG. 9 emerges.
  • This shape can be in any way by a pressing process or by a hydroforming process respectively. With such a configuration it is possible to compensate for pressure fluctuations, for example as a result of different cycle numbers between the injection processes and the piston strokes of the Injection pump occur.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren mit einer rohrförmigen Verteilerleitung (1) mit über deren Länge auf Abstand zueinander angeordneten, jeweils mit einer Austrittsöffnung (6) in der Verteilerleitung (1) fluchtenden Anschlusselementen (2), die jeweils zur Aufnahme eines Einspritzventils (3) ausgebildet sind, soll für Kraftstoffeinspritzanlagen im Hochdruckbereich einsetzbar sein und den unmittelbaren Anschluss der Einspritzventile (3) an die Verteilerleitung ermöglichen, wobei die Herstellung - möglichst einfach durchführbar sein soll. Dies wird dadurch erreicht, dass die Anschlusselemente (2) einen ersten, die druckstabile Verteilerleitung (1) über seiner Länge umlaufend fest sowie druck- und gasdicht umgreifenden Anschlussbereich (4) und wenigstens einen mit diesem fest verbundenen, mit der jeweiligen Austrittsöffnung (6) fluchtenden zweiten stutzenförmigen Ventilaufnahmebereich (5) aufweisen, wobei der jeweilige Anschlussbereich (4) zusätzlich durch einen Kraft- oder Formschluss im Umgebungsbereich der Austrittsöffnung (6) an der Verteilerleitung (1) fixiert ist. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren mit einer rohrförmigen Verteilerleitung mit über deren Länge auf Abstand zueinander angeordneten, jeweils mit einer Austrittsöffnung in der Verteilerleitung fluchtenden Anschlusselementen, die jeweils zur Aufnahme eines Einspritzventils ausgebildet sind.
Eine solche Vorrichtung für Benzinmotoren ist beispielsweise aus DE 29 26 490 A1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung für Niederdruckeinspritzanlagen weist eine Verteilerleitung aus einem dünnwandigen Rohr mit eingelöteten Buchsen zum Anschluss der Einspritzventile auf. Diese Anschlussbuchsen weisen jeweils einen Passsitz auf, in dem die Einspritzventile mittels O-Ringdichtungen radial abgedichtet werden. Axial werden die Einspritzventile durch ein Befestigungselement an der jeweiligen Anschlussbuchse befestigt.
Die in jüngster Zeit entwickelten direkt einspritzenden Benzinmotoren arbeiten jedoch im Hochdruckbereich größer 80 bar. In der Dieseltechnik sind sogar Drücke von 1.000 bar und höher gebräuchlich. Für derartige Drücke sind Vorrichtungen gemäß DE 29 26 490 A1 nicht verwendbar, da weder die Rohre noch die Lötverbindungen der Buchsen für Drücke größer als 10 bar geeignet sind.
Eine für Hochdruckanwendungen typische, nicht gattungsgemäße Vorrichtung ist in DE 195 23 287 A1 beschrieben. Diese Vorrichtung weist als Verteilerleitung ein dickwandiges Rohr auf. Die Verbindung mit dem Einspritzventil erfolgt dabei nicht unmittelbar in dem Abzweigelement der Verteilerleitung, sondern das Abzweigelement dient zum Anschluss einer Hochdruckleitung, die seinerseits zum Einspritzventil führt und mit diesem druckdicht verbunden ist. Das Abzweigelement selbst besteht aus einem das Verteilerrohr umschlingenden Teil und einem daran anschließenden Stutzen. Dieser Stutzen ist mit einem Gewinde versehen. Durch eine entsprechende Schraube wird sowohl der Anschluss der Hochdruckleitung an die Verteilerleitung abgedichtet als auch das Abzweigelement auf der Verteilerleitung durch linienförmigen Kontakt fixiert. Durch diese Verbindungstechnik ist ein spannungsfreier Zusammenbau möglich. Eine derartige Lösung ist aber für Einspritzanlagen nicht verwendbar, bei der die Einspritzventile unmittelbar an die Buchse der Verteilerleitung angeschlossen werden sollen.
Eine ähnliche Lösung ist aus DE 196 06 946 C2 bekannt. Auch bei dieser Lösung erfolgt die kraftschlüssige Anlage des Abzweigelementes an der Verteilerleitung im wesentlichen nur in linienförmigen Bereichen durch eine Schraubverbindung, ein direkter Einsatz eines Einspritzventils ist nicht möglich.
Als Alternative zu den vorbeschriebenen mehrteiligen Ausgestaltungen von Verteilerrohr und Anschlussbuchse ist in der DE 197 44 094 A1 eine einteilige Lösung aus einem Schmiedeteil dargestellt. Ein derartiges Bauteil mag zwar hinsichtlich der Dichtigkeitsprobleme bei derart hohen Drücken eine Verbesserung gegenüber den mehrteiligen Ausgestaltungen darstellen, kostengünstig ist ein derartiges Schmiedebauteil jedoch nicht herstellbar.
Als kostengünstige Alternative ist in DE 197 44 762 A1 eine gattungsähnliche Vorrichtung dargestellt, die aus einem gezogenen oder gewalzten Rohr besteht, an das Anschlussnippel angeschweißt oder angelötet sind. Diese Nippel dienen zum Anschluss von Druckleitungen, die den Kraftstoffverteiler mit den Einspritzventilen verbinden. Auch bei dieser Lösung wird die Dichtigkeit der Verbindungen durch das Festziehen einer Pressschraube erreicht, so dass auch diese Lösung für den unmittelbaren Anschluss eines Einspritzventils ungeeignet ist.
Aus DE 41 15 144 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Verteilerleitung aufweist, die aus einer Vielzahl von einzelnen, voneinander getrennten Kanälen bzw. rohrförmigen Elementen besteht, die mittels eingeschweißter Buchsen miteinander verbunden sind. Diese Buchsen stellen zwar Anschlusselemente für Einspritzventile dar, sie sind jedoch lediglich randseitig an das jeweilige Ende der rohrförmigen Elemente angeschweißt, im Bereich der Buchsen selbst bilden nur die Buchsen die Leitung, die eigentliche Verteilerleitung fehlt in diesen Bereichen. Eine solche Vorrichtung ist deshalb für Hochdruckanwendungen völlig ungeeignet.
Aus JP 00600010790 AA ist eine Vorrichtung bekannt, die aus gegossenen Kunststoffbauteilen besteht. Dabei weist die Vorrichtung ein Verteilerrohr auf, das von Anschlussbereichen umgriffen ist, in welche direkt ein Einspritzventil einsetzbar ist.
Aus DE 38 17 413 A1 ist eine gattungsähnliche Vorrichtung bekannt, bei der die rohrförmige Verteilerleitung von stutzenförmigen Anschlusselementen umgriffen ist, diese Anschlusselemente sind jedoch nicht zur Aufnahme von Einspritzventilen ausgebildet, sondern sie dienen zur Aufnahme von Einspritzleitungen, die zu Einspritzventilen führen. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus EP 0 507 191 B1 bekannt, bei der ebenfalls in die stutzenförmigen Anschlusselemente Einspritzleitungen münden, die zu den Einspritzventilen führen. Beide Vorrichtungen sind für den Einsatz für Kraftstoffeinspritzanlagen im Hochdruckbereich geeignet, da der jeweils geschwächte Anschlussbereich der Verteilerleitung vollständig von den stutzenförmigen Anschlusselementen umgeben ist. Allerdings sind diese Vorrichtungen noch weiter verbesserungswürdig, insbesondere hinsichtlich der Art der Herstellung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiter zu entwickeln, dass sie für Kraftstoffeinspritzanlagen im Hochdruckbereich einsetzbar ist und den unmittelbaren Anschluss der Einspritzventile an die Verteilerleitung ermöglicht, wobei die Herstellung einer solchen Vorrichtung möglichst einfach durchführbar sein soll.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anschlusselemente einen ersten, die druckstabile Verteilerleitung über seiner Länge umlaufend fest sowie druck- und gasdicht umgreifenden Anschlussbereich und wenigstens einen mit diesem fest verbundenen, mit der jeweiligen Austrittsöffnung fluchtenden zweiten stutzenförmigen Ventilaufnahmebereich aufweisen, wobei der jeweilige Anschlussbereich zusätzlich durch einen Kraft- oder Formschluss im Umgebungsbereich der Austrittsöffnung an der Verteilerleitung fixiert ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss die rohrförmige Verteilerleitung hinsichtlich ihrer Wandstärke nur so dickwandig (beispielsweise 2 bis 3 mm Wandstärke) ausgebildet werden, als wenn es sich um eine Rohrleitung ohne Schwächung der Rohrwandung durch Austrittsöffnungen handelt, weil durch die umlaufend feste Verbindung im jeweiligen Austrittsöffnungsbereich mit dem jeweiligen Anschlusselement die Schwächung der Rohrwandung vollständig kompensiert wird, d.h. die durchbohrten Abschnitte der Verteilerleitung werden durch die umgreifenden Anschlussbereiche der Anschlusselemente gezielt verstärkt. Die Herstellung der Vorrichtung ist dabei besonders einfach, weil zunächst eine Vorfixierung des jeweiligen Anschlussbereiches an der betreffenden Stelle der Verteilerleitung durch einen Form- oder Kraftschluss erfolgt.
Um die umlaufende feste sowie druck- und gasdichte Verbindung zwischen den Anschlussbereichen der Anschlusselemente und der Verteilerleitung zu erreichen, kann entweder eine stoffschlüssige Verbindung der Anschlussbereiche mit der Verteilerleitung vorgesehen sein oder auch eine kraftschlüssige. Zur stoffschlüssigen Verbindung kommt ein Löten (oder Schweißen) in Betracht, wobei dann selbstverständlich das Innenmaß des Anschlussbereiches mit Übermaß gegenüber dem Außendurchmesser der Verteilerleitung hergestellt wird, um den notwendigen Lötspalt bereitzustellen. Das jeweilige Anschlusselement kann dann mit seinem Anschlussbereich in einfacher Weise über die rohrförmige Verteilerleitung geschoben und an der gewünschten Stelle positioniert und fixiert und dann anschließend umlaufend druckdicht befestigt werden. Eine kraftschlüssige Verbindung läßt sich beispielsweise durch einen Presssitz bzw. eine Schrumpfverbindung auf einfache Weise herstellen.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verteilerleitung aus einzelnen Leitungsabschnitten besteht, welche im Bereich der jeweiligen Austrittsöffnung mit Hilfe des zugeordneten Anschlussbereiches miteinander verbunden sind. Auf diese Weise können quasi baukastenartig besonders einfach erfindungsgemäße Vorrichtungen unterschiedlicher Länge bereitgestellt werden, indem entsprechend mehr oder weniger einzelne Leitungsabschnitte mit entsprechender Anzahl von Anschlusselementen verwendet und miteinander verbunden werden. Die Leitungsabschnitte können auch als druckstabiler, flexibler Schlauch oder dgl. ausgebildet sein, welcher an der Verbindungsstelle mit einem geeigneten Anschlussstück versehen ist.
Ganz besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Formschluss durch einen spanlosen Umformprozess hergestellt ist. Das jeweilige Anschlusselement wird dann an der gewünschten Stelle auf der Verteilerleitung positioniert bzw. die miteinander zu verbindenden Leitungsabschnitte werden beidseitig in das Anschlusselement eingesetzt, anschließend wird zur Vorfixierung bzw. Befestigung ein spanloser Umformprozess durchgeführt. Bei Verwendung einer einteiligen Verteilerleitung kann beispielsweise gleichzeitig zur Erzeugung der Austrittsöffnung in der Verteilerleitung eine Bohrung durch einen spanlosen Umformprozess durch den Ventilaufnahmebereich hindurch in die Wandung der Verteilerleitung eingebracht werden, wodurch gleichzeitig ein Ansatz ausgebildet wird, der eine formschlüssige Verbindung zwischen der Verteilerleitung und dem Anschlusselement bewirkt. Damit ist das jeweilige Anschlusselement in seiner Lage für den Lötprozess oder ein anderes Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung fixiert und kann nachfolgend in einfacher Weise gelötet werden.
Alternativ kann auch ein spanloser Hochdruckumformprozess verwendet werden, welcher sich nicht ausschließlich, aber insbesondere dann eignet, wenn die Verteilerleitung aus mehreren Leitungsabschnitten gebildet wird, die im Bereich eines Anschlusselementes miteinander verbunden werden. Nach dem Einsetzen der Enden der Leitungsabschnitte in das Anschlusselement, welches bereits eine Durchtrittsöffnung aufweist, kann durch eine Hochdruckumformung erreicht werden, dass sich die Ränder der Leitungsabschnitte im Bereich der Durchtrittsöffnung in diese hinein verformen und dort formschlüssig gehalten sind. Auf gleiche Weise kann auch das Endstück einer Verteilerleitung mit einem stirnseitig geschlossenen kappenförmigen Anschlusselement versehen und damit die Verteilerleitung endseitig abgeschlossen werden.
Die vorstehende Ausführungsform läßt sich noch dadurch verbessern, dass der jeweilige Anschlussbereich im Niveau der Austrittsöffnung innenseitig eine umlaufende Nut zur Aufnahme der Ränder der Leitungsabschnitte aufweist. Bei der Hochdruckumformung nach dem Einsetzen der Enden der Leitungsabschnitte in das Anschlusselement können sich dann die Ränder formschlüssig in die Nut anlegen.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Ventilaufnahmebereich der Anschlusselemente Ansätze zur axialen Fixierung des zugehörigen Einspritzventils aufweist. Nach dem Einsetzen des jeweiligen Einspritzventils ist dieses dann in axialer Richtung an der Verteilerleitung fixiert.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das jeweilige Anschlusselement neben dem wenigstens einen Ventilaufnahmebereich weitere radial erstreckte Elemente aufweist. Dabei kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere weitere Anschlussstutzen, wie z.B. einen Druckaufnehmer, der dann selbstverständlich mit einer weiteren Verbindungsöffnung in der Verteilerleitung in Verbindung steht, handeln oder auch um Halteelemente mittels derer die Verteilerleitung im Motorraum an geeigneten Stellen befestigt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in den Ventilaufnahmebereich eine Aufnahmebuchse für das Einspritzventil eingesetzt ist. Eine solche zusätzliche Aufnahmebuchse dient dazu, aufgrund der Wärmebelastung der Bauteile möglicherweise auftretende Dehnungen in axialer Richtung oder Winkelrichtung kompensieren zu können.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Ventilaufnahmebereich der Anschlusselemente ein radiales und/oder axiales Abdichtelement vorgesehen ist. Die radiale Abdichtung kann in an sich bekannter Weise durch eine O-Ringdichtung erfolgen, zusätzlich oder alternativ kann auch eine axiale Abdichtung realisiert werden, bei der die Dichtung zwischen den Stirnflächen des Ventilaufnahmebereiches und des Einspritzventils erfolgt. Bei einer solchen Anordnung wird die Wirkung der Dichtung durch das Klemmelement, mit dem das Einspritzventil axial mit der Verteilerleitung verspannt wird, unterstützt.
Die Anschlusselemente können einstückig ausgebildet sein, alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Anschlusselement jeweils aus mehreren Einzelteilen besteht, die in einem gemeinsamen stoffschlüssigen Verbindungsprozess mit der Verteilerleitung verbunden werden.
In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verteilerleitung in Bereichen zwischen den Anschlusselementen als Druckspeicher ausgebildet ist, wobei vorzugsweise diese Bereiche in eine von der Kreisform abweichende, vorzugsweise elliptische Form gebracht werden. Die Formgebung kann in beliebiger Weise durch einen Pressvorgang oder durch einen Innenhochdruck-Umformprozess erfolgen. Mit einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, Druckschwankungen auszugleichen, die beispielsweise in Folge von unterschiedlichen Taktzahlen zwischen den Einspritzvorgängen und den Kolbenhüben der Einspritzpumpe auftreten. Dabei liegt die Verformung des Rohres innerhalb des Hooke'schen Bereiches, also im elastischen Bereich, d.h. bei Druckabsenkung kehren die Bereiche der Verteilerleitung in ihre von der Kreisform abweichende Form zurück. Die Gestaltung der Vorrichtung mit Rohrabschnitten als Druckspeicher ist nicht nur für die vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtung geeignet, sondern auch für bereits bekannte Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1
in perspektivischer Darstellung einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer ersten Ausgestaltung ohne Einspritzventil,
Fig. 2
einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 mit eingesetztem Einspritzventil,
Fig. 2 a
ein vergrößertes Detail der Fig. 2 in einer speziellen Ausgestaltung,
Fig. 3
einen Längsschnitt durch die Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform,
Fig. 4
einen Längsschnitt durch einen Teilbereich einer Vorrichtung mit einer Verteilerleitung, die aus mehreren einzelnen Leitungsabschnitten gebildet ist,
Fig. 5
ein als Endstück der Verteilerleitung ausgebildetes Anschlusselement mit Endkappe und zusätzlicher Nut,
Fig. 6
eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 5,
Fig. 7
in perspektivischer Darstellung einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer anderen Gestaltung,
Fig. 8
ebenfalls in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und in
Fig. 9
eine Seitenansicht auf die Vorrichtung nach Fig. 5.
In Fig. 1 ist zunächst eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren ausschnittsweise dargestellt. Diese Vorrichtung weist zunächst eine rohrförmige dickwandige Verteilerleitung 1 auf, wobei unter dickwandig Wandstärken von beispielsweise 2 bis 3 mm zu verstehen sind. An diese Verteilerleitung 1 sind je nach Einsatzort, d.h. in Abhängigkeit vom Verbrennungsmotortyp, über der Länge auf Abstand zueinander angeordnete allgemein mit 2 bezeichnete Anschlusselemente vorgesehen, die zur Verbindung der Verteilerleitung 1 mit jeweils einem Einspritzventil dienen, das in Fig. 2 bereichsweise dargestellt und mit 3 bezeichnet ist.
Jedes Anschlusselement 2 weist einen ersten, das Verteilerrohr 1 umlaufend fest sowie druck- und gasdicht umgreifenden Anschlussbereich 4 und wenigstens einen mit diesem fest verbundenen stutzenförmigen Ventilaufnahmebereich 5 auf. Die Ausführung des jeweiligen Anschlusselementes 2 kann dabei einteilig sein, so wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist oder auch mehrteilig, was nachfolgend noch näher erläutert wird.
Der jeweilige stutzenförmige Ventilaufnahmebereich 5 ist dabei so in der Verteilerleitung 1 angeordnet, dass er mit einer in der Verteilerleitung 1 vorgesehenen Austrittsöffnung 6 fluchtet.
Der stutzenförmige Ventilaufnahmebereich 5 weist an seinem freien Endbereich einen umlaufenden verdickten Rand 7 auf, an dem außenseitig beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten Ansätze 8 vorgesehen sind, die zur axialen Fixierung des zugehörigen Einspritzventils 3 dienen bzw. genauer zum Befestigen einer bei derartigen Einrichtungen bekannten Befestigungsklammer 9. Diese Befestigungsklammer 9 hält das Einspritzventil 3 axial im Ventilaufnahmebereich 5. Zur Abdichtung zwischen dem Anschlusselement 2 und dem zugeordneten Einspritzventil 3 ist ein radiales und/oder axiales Abdichtelement vorgesehen, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist dieses als O-Ringdichtung 10 ausgebildet.
Um die umlaufend feste sowie druck- und gasdichte Verbindung zwischen dem Anschlussbereich 4 und der Verteilerleitung 1 sicherzustellen, sind unterschiedliche Möglichkeiten gegeben. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen, der Anschlussbereich 4 ist über seiner gesamten Länge mit der Verteilerleitung 1 verlötet.
Um eine Vorfixierung zur nachfolgenden Verlötung zu erleichtern, kann gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2a vorgesehen sein, dass der jeweilige Anschlussbereich 5 in seinem mittleren Bereich 5a einen größeren Innendurchmesser aufweist und somit als Presssitz über die Verteilerleitung 1 geschoben und vorfixiert werden kann, worauf dann anschließend in den weiteren Bereichen eine Verlötung erfolgt.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, wie dies die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt, dass die jeweiligen Anschlusselemente 2 durch einen Formschluss zwischen dem jeweiligen Anschlussbereich 4 und dem Umgebungsbereich der zugehörigen Austrittsöffnung 6 der Verteilerleitung 1 fixiert sind. Dieser Formschluss ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3 durch einen spanlosen Umformprozess hergestellt, und zwar derart, dass zunächst das jeweilige Anschlusselement 2 an der gewünschten Stelle auf der Verteilerleitung 1 positioniert wird. Anschließend wird zur Erzeugung der Austrittsöffnung 6 in der Verteilerleitung 1 eine Bohrung durch einen spanlosen Umformprozess durch den Ventilaufnahmebereich 5 hindurch in die Wandung der Verteilerleitung 1 eingebracht, wodurch gleichzeitig ein Ansatz 11 ausgebildet wird, der eine formschlüssige Verbindung zwischen der Verteilerleitung 1 und dem Anschlussbereich 4 bewirkt. Damit ist das jeweilige Anschlusselement 2 in seiner Lage für den Lötprozess oder ein anderes Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung fixiert und kann nachfolgend in einfacher Weise gelötet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist darüber hinaus zusätzlich vorgesehen, dass das Anschlusselement 2 aus zwei zunächst getrennten Teilen besteht, nämlich dem Anschlussbereich 4 und dem stutzenförmigen Ventilaufnahmebereich 5. Diese sind zunächst durch den vorerwähnten Prozess vorfixiert und werden anschließend im Verbindungsbereich miteinander verlötet, so dass wiederum ein einteiliges Bauteil entsteht.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Verteilerleitung, welche nur bereichsweise dargestellt ist, von einzelnen Leitungsabschnitten 1a gebildet. Diese Leitungsabschnitte 1a sind im Bereich der jeweiligen Austrittsöffnung 6 mit Hilfe des zugeordneten Anschlussbereiches 4 miteinander verbunden. Dazu werden die Leitungsabschnitte 1a mit ihren zu verbindenden Enden in den Anschlussbereich 4 beidseitig eingesetzt und vorzugsweise mittels Hochdruckumformung spanlos formschlüssig umgeformt, derart, dass beim Umformprozess der entsprechende Randbereich bzw. Rand 15 der beiden Leitungsabschnitte 1a in die Durchtrittsöffnung 16 des Anschlussbereiches 4 hineinverformt wird. Dadurch wird zum einen die Vorfixierung und Verbindung zwischen dem Anschlussbereich 4 und den Leitungsabschnitten 1a geschaffen, zum anderen wird auch die Austrittsöffnung 6 der aus den Leitungsabschnitten 1a gebildeten Verteilerleitung erzeugt, wobei die Spaltgeometrie beim Umformvorgang entsprechend eingestellt werden kann, uni den gewünschten Brennstoffdurchgang unabhängig von der Durchtrittsöffnung 16 des Anschlussbereiches 4 einstellen zu können.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 4 das Ende einer Verteilerleitung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei der Verteilerleitung kann es sich um eine durchgehende Verteilerleitung 1 oder auch um einen entsprechenden Leitungsabschnitt 1a handeln, welcher endseitig mit einem Anschlussbereich 4 des Anschlusselementes 2 verschlossen wird. Dazu ist außenseitig in das betreffende Anschlusselement bzw. den betreffenden Anschlussbereich 4 eine Verschlusskappe 17 dicht und fest eingesetzt. Die Befestigung wird dabei dadurch erleichtert bzw. noch verbessert, dass im Anschlussbereich 4 im Niveau der Austrittsöffnung 6 innenseitig eine umlaufende Nut 18 zur Aufnahme der nach außen umgeformten Ränder 15 des Leitungsabschnittes 1a bzw. der Verteilerleitung 1 vorgesehen ist. Bei der Hochdruckumformung können sich dann die Ränder 15 formschlüssig in diese Nut 18 einschmiegen. Eine solche Nut 18 kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 4 vorgesehen sein.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 5 im wesentlichen dadurch, dass zum Abschluss der Verteilerleitung 1 am Ende derselben das betreffende endseitige Anschlusselement 2 anders gestaltet ist, nämlich nicht mit einer Kappe 17 verschlossen ist, sondern eine geschlossene Stirnwand 19 aufweist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist zusätzlich vorgesehen, dass das jeweilige Anschlusselement 2 neben dem wenigstens einen Ventilaufnahmebereich 5 weitere radial erstreckte Bereiche aufweist, nämlich beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen über eine nicht erkennbare Bohrung mit der Verteilerleitung 1 in Verbindung stehenden Anschlussstutzen 12, beispielsweise für den Anschluss eines Druckreglers, sowie ein Halteelement 13 zur Befestigung der gesamten Verteilerleitung 1 im Motorraum. Diese zusätzlichen radialen Elemente 12, 13 sind fest mit dem Anschlussbereich 4 verbunden.
Ferner ist bei der Ausführungsform nach Fig. 7 vorgesehen, dass das Einspritzventil nicht direkt in den Ventilaufnahmebereich 5 eingesetzt ist, sondern unter Zwischenschaltung einer Aufnahmebuchse 14, was dazu dient, um ggf. Wärmeausdehnungen in axialer Richtung und Winkelrichtung ausgleichen zu können. Diese Anschlussbuchse 14 ist dabei mit der Befestigungsklammer 9 am Ventilaufnahmebereich 5 gehalten.
In Fig. 8 und 9 ist eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche einen Ausschnitt mit zwei Anschlusselementen 2 zeigt. Wesentlich bei dieser Ausführungsform ist, dass die Verteilerleitung 1 in Bereichen zwischen den Anschlusselementen 2 als Druckspeicher ausgebildet ist. Diese Bereiche sind mit 1b bezeichnet. Dazu sind diese Bereiche 1b in eine von der Kreisform abweichende Form gebracht. Vorzugsweise sind diese Bereiche elliptisch gestaltet, wie aus Fig. 9 hervorgeht. Diese Formgebung kann in beliebiger Weise durch einen Pressvorgang oder durch einen Innenhochdruck-Umformprozeß erfolgen. Mit einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, Druckschwankungen auszugleichen, die beispielsweise in Folge von unterschiedlichen Taktzahlen zwischen den Einspritzvorgängen und den Kolbenhüben der Einspritzpumpe auftreten. Bei hohem Druck dehnen sich dann die Bereiche 1b der Verteilerleitung 1 bis maximal in die Kreisform aus, bei Druckabsenkung verformen sie sich wieder zurück und sorgen für den notwendigen Druckausgleich. Dabei ist die Verformung der rohrförmigen Verteilerleitung 1 elastisch, d.h. sie liegt im Hooke'schen Bereich. Die Verteilerleitung 1 erfährt somit bei hohem Druck keine bleibende Verformung.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So eignet sich insbesondere die Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 auch für Vorrichtungen, die eine andere als die gezeigte Gestaltung der Anschlusselemente 2 aufweisen.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren mit einer rohrförmigen Verteilerleitung (1) mit über deren Länge auf Abstand zueinander angeordneten, jeweils mit einer Austrittsöffnung (6) in der Verteilerleitung (1) fluchtenden Anschlusselementen (2), die jeweils zur Aufnahme eines Einspritzventils ausgebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anschlusselemente (2) einen ersten, die druckstabile Verteilerleitung (1) über seiner Länge umlaufend fest sowie druck- und gasdicht umgreifenden Anschlussbereich (4) und wenigstens einen mit diesem fest verbundenen, mit der jeweiligen Austrittsöffnung (6) fluchtenden zweiten stutzenförmigen Ventilaufnahmebereich (5) aufweisen, wobei der jeweilige Anschlussbereich (4) zusätzlich durch einen Kraft- oder Formschluss im Umgebungsbereich der Austrittsöffnung (6) an der Verteilerleitung (1) fixiert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verteilerleitung (1) aus einzelnen Leitungsabschnitten (1a) besteht, welche im Bereich der jeweiligen Austrittsöffnung (6) mit Hilfe des zugeordneten Anschlussbereiches (4) miteinander verbunden sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Formschluss durch einen spanlosen Umformprozess hergestellt ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der jeweilige Anschlussbereich (4) im Niveau der Austrittsöffnung (6) innenseitig eine umlaufende Nut (18) zur Aufnahme der nach außen ragenden Ränder (15) der Leitungsabschnitte (1a) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Ventilaufnahmebereich (5) der Anschlusselemente (2) Ansätze (8) zur axialen Fixierung des zugehörigen Einspritzventils (3) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das jeweilige Anschlusselement (2) neben dem wenigstens einen Ventilaufnahmebereich (5) weitere radial erstreckte Elemente (12,13) aufweist, die vorzugsweise als Anschlussstutzen (12) und/oder Halteelemente (13) ausgebildet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den Ventilaufnahmebereich (5) eine Aufnahmebuchse (14) für das Einspritzventil (3) eingesetzt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anschlusselemente (2) einstückig ausgebildet sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verteilerleitung (1) in Bereichen (1b) zwischen den Anschlusselementen (2) als Druckspeicher ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verteilerleitung (1) in Bereichen (1b) zwischen den Anschlusselementen (2) elastisch in eine von der Kreisform abweichende, vorzugsweise elliptische Form verformt ist.
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