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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Brennstoffverteiler, der insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen dient, und ein System mit einem Brennstoffeinspritzventil. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der als Mitteldrucksysteme ausgestalteten Brennstoffeinspritzanlagen.
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Bei Brennstoffeinspritzanlagen für Kraftfahrzeuge ist es denkbar, dass eine Brennstoffverteilerleiste zum Einsatz kommt, die für Hochdruckanwendungen aus Stahl oder Aluminium ausgebildet ist. Hierdurch kann eine Druckfestigkeit für Drücke von beispielsweise 20 MPa (200 bar) erreicht werden. Ferner können Brennstoffverteilerleisten für Niederdruckanwendungen bei 0,5 MPa (5 bar) zum Einsatz kommen. Der Anwendungsbereich solcher Brennstoffverteilerleisten für Niederdruckanwendungen ist allerdings auf diesen Niederdruckbereich begrenzt.
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Zur Montage eines Brennstoffeinspritzventils ist es denkbar, dass eine Niederhaltefeder eingesetzt wird, die zwischen der Brennstoffverteilerleiste und dem Brennstoffeinspritzventil sitzt. Hierbei kann beispielsweise durch eine Haltekraft von 500 N das Brennstoffeinspritzventil in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine niedergehalten werden. Dadurch ist das Brennstoffeinspritzventil sicher am Zylinderkopf positioniert, wobei weder durch den Verbrennungsdruck einer Brennkammer noch durch Schwingungsbeschleunigungen eine Entfernung des Brennstoffeinspritzventils aus der gewünschten Position auftreten kann. Um die Abstützung der Niederhaltefeder an der Brennstoffverteilerleiste in Bezug auf die gewünschte Vorspannkraft von beispielsweise 500 N zu ermöglichen, ist eine Ausgestaltung der Brennstoffverteilerleiste aus Metall erforderlich.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Brennstoffverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße System mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass der Einsatz einer Niederhaltefeder oder dergleichen bei reduzierten Anforderungen an zumindest einen Werkstoff, der zur Ausgestaltung des Brennstoffverteilers dient, möglich ist. Speziell ist es möglich, dass kostengünstige, aber nur begrenzt mit einer Flächenpressung beaufschlagbare Werkstoffe zum Einsatz kommen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffverteilers und des im Anspruch 10 angegebenen Systems möglich.
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Vorteilhaft ist es, dass der Verteilerkörper und die Tasse aus einem Kunststoff ausgebildet sind. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Verteilerkörper die Tasse umfasst, so dass die Tasse integraler Bestandteil des Verteilerkörpers ist. Beispielsweise kann der Verteilerkörper mit mehreren Tassen als Spritzgussteil ausgeführt sein. Durch die Ausgestaltung aus Kunststoff ist eine kostengünstige Herstellung möglich. Allerdings besteht bei Kunststoff das Problem, dass dieser bei hohen Flächenpressungen wegfließt und die erforderlichen Toleranzen nicht mehr eingehalten werden können. Um dies zu vermeiden, wird durch das an der Tasse angeordnete Stützelement eine Stützfläche gebildet, die eine Abstützung einer Niederhaltefeder oder dergleichen ermöglicht. Die auf den Kunststoff wirkende Flächenpressung wird dadurch erheblich reduziert, so dass ein Wegfließen des Kunststoffs vermieden ist und die erforderlichen Toleranzen eingehalten werden können.
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In vorteilhafter Weise ist das Stützelement als ringförmiges oder teilringförmiges Stützelement ausgestaltet, wobei das Stützelement mit dem Ende der Tasse verbunden ist. Speziell eine ringförmige Ausgestaltung des Stützelements ermöglicht eine gleichmäßige Kraftverteilung von der Niederhaltefeder auf das Ende der Tasse und zugleich eine gute Verbindung des Stützelements mit dem Ende der Tasse.
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Vorteilhaft ist es, dass das Stützelement mittels eines Formschlusses mit dem Ende der Tasse verbunden ist. Der Formschluss kann hierbei durch eine Schräge, eine Stufe, durch eine Schwalbenschwanzverbindung oder dergleichen ausgestaltet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Stützelement auch durch zumindest teilweises Einspritzen in das Ende der Tasse mit dem Ende der Tasse verbunden sein. Hierbei ist es möglich, dass beim Einspritzen der Formschluss ausgestaltet wird.
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Vorteilhaft ist es auch, dass das Stützelement zumindest einen Haltearm aufweist, mit dem das Stützelement an dem Ende der Tasse gehalten ist. Vorzugsweise sind hierbei zwei oder mehr Haltearme vorgesehen, die eine zuverlässige Befestigung des Stützelements an dem Ende der Tasse ermöglichen, indem beispielsweise gegeneinander wirkende Haltekräfte von den Haltearmen aufgebracht werden.
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Vorteilhaft ist es hierbei, dass die Haltearme jeweils mit einer Vorspannung gegen eine Außenseite der Tasse gepresst sind. Die Haltearme können hierbei bügelförmig ausgestaltet sein und gegebenenfalls in Vertiefungen an der Außenseite der Tasse eingreifen.
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Vorteilhaft ist es auch, dass die Haltearme jeweils einen Widerhaken aufweisen, wobei jeder Widerhaken eine an einer Außenseite der Tasse vorgesehene Stufe hintergreift. Hierdurch kann eine Rastverbindung ausgestaltet werden, die eine einfache Montage des Stützelements an der Tasse ermöglicht und unter anderem auch eine Transportsicherung gewährleistet.
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Vorteilhaft ist es auch, dass das Stützelement zumindest eine Zunge aufweist, die zumindest teilweise in eine an einer Außenseite der Tasse vorgesehene Vertiefung eingreift. Beispielsweise kann das Stützelement zunächst auf die Tasse aufgesetzt werden und anschließend kann die Zunge in die an der Tasse vorgesehene Vertiefung hineingedrückt werden. Möglich ist es auch, dass das Stützelement zumindest eine Zunge aufweist, die federnd nach innen gestellt ist, scharfkantig ist und sich in einer Außenseite der Tasse verkrallt. Somit kann ein gewisser Formschluss erzielt werden. Hierdurch kann ebenfalls eine Transportsicherung erzielt werden.
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Vorteilhaft ist es auch, dass eine Niederhaltefeder vorgesehen ist, die mit dem Stützelement verbunden ist. Beispielsweise kann das Stützelement an die Niederhaltefeder angeprägt sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein System mit einem Brennstoffverteiler und einem Brennstoffeinspritzventil in einer schematischen Darstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ein Stützelement eines Systems in einer schematischen Darstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 das in 2 dargestellte Stützelement in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
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4 das in 2 dargestellte Stützelement in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie entsprechend einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
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5 ein Stützelement in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Brennstoffverteilers entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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7 den in 6 auszugsweise dargestellten Brennstoffverteiler in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein System 1 mit einem Brennstoffverteiler 2, einem Brennstoffeinspritzventil 3 und einem Stützelement 4. Das System 1 umfasst hierbei eine Niederhaltefeder 5. Der Brennstoffverteiler 2 ist nicht notwendigerweise Bestandteil des Systems 1. Insbesondere kann das System 1 das Brennstoffeinspritzventil 3, das Stützelement 4 und die Niederhaltefeder 5, aber nicht den Brennstoffverteiler 2 umfassen und in dieser Weise als System 1 hergestellt und vertrieben werden. Andererseits kann der Brennstoffverteiler 2 auch das Stützelement und optional auch die Niederhaltefeder 5 umfassen und in diesem Umfang hergestellt und vertrieben werden. Ferner kann das System 1 auch als Brennstoffeinspritzanlage 1 ausgestaltet sein, die den Brennstoffverteiler 2, das Brennstoffeinspritzventil 3, das Stützelement 4, die Niederhaltefeder 5 und gegebenenfalls weitere Komponenten umfasst.
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Der Brennstoffverteiler 2 und das System 1 eignen sich besonders für eine Brennstoffeinspritzanlage, die mit einem Mitteldruck betrieben wird. Hierbei wird ein Brennstoff vorzugsweise in einem Bereich von 3 MPa bis 10 MPa beziehungsweise 30 bar bis 100 bar in den Brennstoffverteiler 2 gefördert. Insbesondere kann der Mitteldruck im Bereich von 5 MPa bis 7 MPa beziehungsweise 50 bar bis 70 bar liegen. Der erfindungsgemäße Brennstoffverteiler 2 und das erfindungsgemäße System 1 eignen sich allerdings auch für andere Anwendungsfälle.
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Der Brennstoffverteiler 2 des ersten Ausführungsbeispiels weist einen Verteilerkörper 10 auf, der ein Verteilerrohr 11 und mehrere an dem Verteilerrohr 11 nebeneinander angeordnete Tassen 12 umfasst. Hierbei ist in der 1 nur die Tasse 12 dargestellt. Über einen Anschluss 13, der entsprechend einem Hochdruckanschluss ausgestaltet sein kann, kann unter dem Mitteldruck stehender Brennstoff in einen im Inneren des Verteilerrohrs 11 vorgesehenen Brennstoffraum 14 geführt werden. Über einen Kanal kann der Brennstoff aus dem Brennstoffraum 14 zu dem in der Tasse 12 fixierten Brennstoffeinspritzventil 3 geführt werden. Hierbei ist ein zulaufseitiges Ende 15 des Brennstoffeinspritzventils 3 zumindest teilweise in die Tasse 12 eingefügt. Im Betrieb kann der Brennstoff an einem brennraumseitigen Ende 16 des Brennstoffeinspritzventils 3 über eine oder mehrere Düsenöffnungen in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
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Im montierten Zustand befindet sich der Brennstoffverteiler 2 in einer fixierten Position in einem bestimmten Abstand zu der nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Das Brennstoffeinspritzventil 3 ist hierbei zwischen der Tasse 12 des Brennstoffverteilers 2 und einer Zylinderbohrung der Brennkraftmaschine fixiert. Die Niederhaltefeder 5 wird bei der Montage vorgespannt, so dass eine Vorspannkraft auf das Brennstoffeinspritzventil 3 wirkt, die das Brennstoffeinspritzventil 3 gegen den Zylinderkopf hält. Beispielsweise kann das Brennstoffeinspritzventil 3 mit einer Vorspannkraft von etwa 500 N in dem Zylinderkopf niedergehalten werden.
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Der Verteilerkörper 10 des Brennstoffverteilers 2 und die Tasse 12 sind aus einem Kunststoff gebildet. Hierbei ist die Tasse 12 integraler Bestandteil des Verteilerkörpers 10. Beispielsweise kann der Verteilerkörper 10 mit der Tasse 12 als Spritzgussteil ausgestaltet sein. An der Tasse 12 ist das Stützelement 4 angeordnet. Hierbei bildet das Stützelement 4 eine Stützfläche 17 an einem Ende 18 der Tasse 12.
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Bei dem Brennstoffverteiler 2 des ersten Ausführungsbeispiels ist das Stützelement 4 als ringförmiges oder teilringförmiges Stützelement 4 ausgestaltet und mit dem Ende 18 der Tasse 12 verbunden. Das Stützelement 4 ist somit Bestandteil des Brennstoffverteilers 2 des ersten Ausführungsbeispiels.
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Bei dem System 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist ein Grundkörper 20 an dem zulaufseitigen Ende 15 des Brennstoffeinspritzventils 3 vorgesehen, der die Niederhaltefeder 5 aufnimmt. Hierbei kann der Grundkörper 20 von dem zulaufseitigen Ende 15 auf das übrige Brennstoffeinspritzventil 3 aufgesetzt sein. Der Grundkörper 20 kann hierbei lösbar oder unlösbar mit den übrigen Komponenten des Brennstoffeinspritzventils 3 verbunden sein.
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Die Niederhaltefeder 5 weist einen Bogenabschnitt 21 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel als bogenförmiger Kontaktabschnitt 21 dient. Hierbei ist ein Kontakt zwischen dem Bogenabschnitt 21 und der Stützfläche 17 des Stützelements 4 gebildet. Bei der Montage kann der bogenförmige Kontaktabschnitt 21 hierbei relativ zu der Stützfläche 17 bewegt werden, um ein Vorspannen der Niederhaltefeder 5 zu ermöglichen.
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Im montierten Zustand übt die Niederhaltefeder 5 eine Niederhaltekraft auf das Brennstoffeinspritzventil 3 aus, die eine entsprechend große Gegenkraft auf das Stützelement 4 verursacht. Das Stützelement 4 verteilt diese Kraft gleichmäßig über das Ende 18 der Tasse 12. Somit wird verhindert, dass die Flächenpressung an dem Ende 18 der Tasse 12 den zulässigen Bereich überschreitet. Somit wird ein Wegfließen des Kunststoffs verhindert und es wird eine Einhaltung der erforderlichen Toleranzen gewährleistet. Ein Kriechen des Kunststoffs im Bereich der Kontaktstelle ist daher verhindert.
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Somit kann die Vorspannung der Niederhaltefeder 5 auf eine große Fläche verteilt werden und die Flächenpressung kann stark reduziert werden. Somit wird ein Wegfließen des Kunststoffs verhindert und die Tasse 12 hält insbesondere an ihrem Ende 18 die vorgegebene Form und die vorgegebenen Toleranzen ein.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung des Brennstoffverteilers 2 kann die Niederhaltefeder 5 mit dem Stützelement 4 verbunden sein. Beispielsweise kann an der Niederhaltefeder 5 das ringscheibenförmige Stützelement 4 direkt angeprägt werden. Bei einer Vormontage befindet sich dann das ringscheibenförmige Stützelement 4 über die Niederhaltefeder 5 an dem Grundkörper 20. Speziell kann das Stützelement 4 hierbei an dem Brennstoffeinspritzventil 3 fixiert sein und bei der Montage an den Brennstoffverteiler 2 in die Position an dem Ende 18 der Tasse 12 gelangen. Die für die Vorspannung der Niederhaltefeder 5 erforderliche Bewegungsfreiheit kann hierbei durch eine geeignete Ausgestaltung des Stützelements 4 und/oder des Grundkörpers 20 erzielt werden.
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Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann das Stützelement 4 mit der Niederhaltefeder 5 verbunden sein und zugleich an dem Brennstoffverteiler 2 fixiert sein. In diesem Fall wird die Niederhaltefeder 5 beim Montieren gegen das Brennstoffeinspritzventil 3 vorgespannt.
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2 zeigt ein Stützelement 4 eines Systems 1 beziehungsweise eines Brennstoffverteilers 2 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Das Stützelement 4 umfasst hierbei einen Stützring 23 und mehrere Haltearme 23, 24, 25, 26. Über die Haltearme 23 bis 26 wird eine Fixierung des Stützelements 4 an einer Außenseite 27 (1) der Tasse 12 ermöglicht.
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Mögliche Ausgestaltungen der Haltearme 23 bis 26 sind anhand der 3 und 4 näher beschrieben.
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3 zeigt das in 2 dargestellte Stützelement 4 in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei sind Bogenabschnitte 28, 29, 30 der Haltearme 23, 24, 26 dargestellt, die zu der Außenseite 27 der Tasse 12 hin gebogen sind. Beim Montieren des Stützelements 4 an der Tasse 12 werden die Bogenabschnitte 28, 29, 30 der Haltearme 23, 24, 26 radial nach außen vorgespannt. Entsprechend ist auch der Haltearm 25 ausgestaltet, der ebenfalls einen Bogenabschnitt aufweist, der vorgespannt wird. Im montierten Zustand ist das Stützelement 4 somit an dem Ende 18 der Tasse 12 gehalten. Gegebenenfalls können an der Außenseite 27 der Tasse 12 Vertiefungen, Rippen oder dergleichen vorgesehen sein, um die Fixierung zu verbessern.
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4 zeigt das in 2 dargestellte Stützelement 4 in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie entsprechend einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind an den Enden der Haltearme 23 bis 26 Widerhaken 31, 32, 33 vorgesehen, die eine an der Außenseite 27 der Tasse 12 vorgesehene Stufe hintergreifen. Bei der Montage werden die Haltearme 23 bis 26 etwas ausgespreizt, bis die Widerhaken 31, 32, 33 sowie ein an dem Haltearm 25 vorgesehener Widerhaken hinter der vorgesehenen Stufe einhaken. Somit ist eine Befestigung des Stützelements 4 an dem Brennstoffverteiler 2 gegeben.
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5 zeigt ein Stützelement 4 und die Tasse 12 eines Brennstoffverteilers 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Stützelement 4 einen Stützring 22 auf, an dem die Stützfläche 17 ausgestaltet ist. Ferner sind an dem Stützelement 4 mehrere Zungen 40, 41 vorgesehen, die jeweils eine an der Außenseite 27 der Tasse 12 vorgesehene Stufe 42, 43 hintergreifen. Die Stufen 42, 43 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch an der Außenseite 27 der Tasse 12 vorgesehene Vertiefungen 44, 45 ausgebildet. Beispielsweise kann bei der Montage das Stützelement 4 zunächst auf das Ende 18 der Tasse 12 aufgesetzt werden. Anschließend können die Zungen 40, 41 radial nach innen in die Vertiefungen 44, 45 gedrückt werden, so dass das Hintergreifen der Stufen 42, 43 erzielt ist. Die Zungen 40, 41 greifen dann in die an der Außenseite 27 der Tasse 12 vorgesehenen Vertiefungen 44, 45 ein.
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In entsprechender Weise können bei der anhand der 4 beschriebenen Ausgestaltung die Widerhaken 32, 33 der Haltearme 24, 26 die an der Außenseite der Tasse 12 vorgesehenen Stufen 42, 43 hintergreifen, um die Befestigung zu erzielen.
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Somit kann der sichere Halt des Stützelements 4 an der Tasse 12 des Verteilerkörpers 10 durch Formschluss erzielt werden. Der Formschluss kann beispielsweise über die Zungen 40, 41 oder über Widerhaken 31, 32, 33 zustande kommen.
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Aber auch ohne einen Formschluss kann durch eine entsprechende Vorspannung eine Befestigung des Stützelements 4 an der Tasse 12 des Verteilerkörpers 10 erfolgen, wie es beispielsweise anhand der 3 beschrieben ist.
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Die Zungen 40, 41 des Stützelements 4 können beispielsweise durch Ausklinkungen 40, 41 ausgestaltet werden. Es sind allerdings auch andere Verkrallungen oder dergleichen denkbar.
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6 zeigt den in 1 gezeigten Brennstoffverteiler 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 4 als ringförmiges oder teilringförmiges Stützelement 4 ausgestaltet. An dem Stützelement 4 ist die Stützfläche 17 für die Niederhaltefeder 5 vorgesehen. Die Tasse 12 weist an ihrem Ende 18 einen Bund 50 auf, der im Schnitt radial nach außen gerichtete Nasen 51, 52 aufweist. Der Bund 50 bildet hierbei mit dem entsprechend ausgestalteten Stützelement 4 einen Formschluss. Zusätzlich kann das Stützelement 4 in das Ende 18 der Tasse 12 eingespritzt werden. Beispielsweise kann der Bund 50 durch ein Spritzverfahren ausgestaltet werden, wobei das Stützelement 4 während des Spritzvorgangs an dem Ende 18 positioniert ist.
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7 zeigt den in 6 dargestellten Brennstoffverteiler 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist das ringförmige oder teilringförmige Stützelement 4 einen zumindest näherungsweise rechteckigen Querschnitt auf. Hierbei ist das Stützelement 4 in eine rechteckige Ausnehmung 53 am Ende 18 der Tasse 12 eingefügt. Der Bund 50 greift hierbei von innen in das Stützelement 4 ein. Die Befestigung zwischen dem Stützelement 4 und der Tasse 12 erfolgt hierbei vorzugsweise durch Einspritzen des Stützelements 4 in das Ende 18 der Tasse 12. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung ohne Formschluss.
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Durch die Versenkung des ringförmigen oder teilringförmigen Stützelements 4 in das Ende 18 der Tasse 12 wird das Entstehen einer scharfen Kante verhindert. Ein gegebenenfalls am zulaufseitigen Ende 15 des Brennstoffeinspritzventils 3 angeordneter Dichtring, der in die Tasse 12 eingeführt wird, kann dadurch nicht beschädigt werden. Hierbei bietet der Bund 50, der aus dem Kunststoffwerkstoff der Tasse 12 gebildet ist, den Einführbereich, über den der Dichtring in die Tasse 12 eingeführt wird.
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Das Stützelement 4 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Hierdurch können im Unterschied zu einem gewöhnlichen Kunststoff auch bei hohen Flächenpressungen wesentliche Verformungen vermieden werden.
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Somit kann speziell ein metallisches Stützelement 4 an dem aus Kunststoff gebildeten Verteilerkörper 10 befestigt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
