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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Halter zur Befestigung einer Komponente, insbesondere eines Brennstoffverteilers, an einer Anbaustruktur, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen.
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Aus der
US 7,682,117 B2 ist ein Halter bekannt, der zum Befestigen einer Brennstoffverteilerleiste zur Direkteinspritzung an einer Brennkraftmaschine dient. Der bekannte Halter weist Dämpfungsringe aus einem Elastomer auf. Ferner sind Zylinderhülsen vorgesehen, deren axiale Längen mit Bezug auf eine axiale Länge einer Durchgangsbohrung gewählt sind, durch die sich eine Schraube erstreckt. Beim Einschrauben der Schraube werden die Dämpfungsringe beaufschlagt, wobei diese im Bereich der Durchgangsbohrung eine zusätzliche Dämpfung gewährleisten.
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Der aus der
US 7,682,117 B2 bekannte Halter hat den Nachteil, dass das elastische Material der Dämpfungsringe über die Lebensdauer stark beansprucht wird und es somit zur Ermüdung des Materials kommen kann. Speziell wirken die auftretenden Kräfte auf einen kleinen Materialquerschnitt der Dämpfungsringe. Zudem werden die Dämpfungsringe nicht homogen belastet, da die angrenzenden Bauteile keine Stützflächen aufweisen, die senkrecht zu einer axialen Belastungsrichtung orientiert wären. Speziell kann es an einer Kante eines Bauteils, an die der Dämpfungsring gefügt ist, zu einer hohen Spitzenbelastung kommen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Halter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Schwingungsdämpfung über die Lebensdauer gewährleistet ist. Speziell ergibt sich der Vorteil, dass eine ausreichende Geräuschdämpfung auch nach einer hohen Betriebsdauer gewährleistet ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Halters und der im Anspruch 11 angegebenen Brennstoffeinspritzanlage möglich.
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Speziell eignen sich der Halter sowie die Brennstoffeinspritzanlage mit dem Halter für Brennkraftmaschinen zur Benzindirekteinspritzung. Der Brennstoffverteiler kann hierbei als Brennstoffverteilerleiste ausgestaltet sein. Der Brennstoffverteiler kann zum einen zur Verteilung des Brennstoffs auf mehrere Brennstoffeinspritzventile, insbesondere Hochdruckeinspritzventile, dienen. Zum anderen kann der Brennstoffverteiler als gemeinsamer Brennstoffspeicher für die Hochdruckeinspritzventile dienen. Die Einspritzventile sind auf geeignete Weise mit dem Brennstoffverteiler verbunden und spritzen den zum Verbrennungsvorgang notwendigen Brennstoff dann unter hohem Druck in den jeweiligen Verbernnungsraum der Brennkraftmaschine ein. Der Brennstoff wird hierfür über eine Hochdruckpumpe verdichtet und mengengesteuert über eine Hochdruckleitung in den Brennstoffverteiler gefördert.
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Über den Halter wird der Brennstoffverteiler an der Anbaustruktur befestigt. Die Anbaustruktur kann hierbei insbesondere durch die Brennkraftmaschine gebildet sein. Speziell kann es sich bei der Anbaustruktur um einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine handeln. Der erfindungsgemäße Halter und die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzanlage können jedoch unabhängig von solch einer Anbaustruktur, insbesondere einer Brennkraftmaschine, hergestellt und vertrieben werden.
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Der Brennstoffverteiler kann im Betrieb zu Schwingungen im hörbaren Frequenzbereich angeregt werden. Vor allem kann dies durch Geräuschquellen in den Einspritzventilen, die Bestandteil der Brennstoffeinspritzanlage sein können, geschehen. Der Körperschall breitet sich hierbei von den Einspritzventilen beispielsweise über Tassen, den Brennstoffverteiler und einen oder mehrere Halter auf die Anbaustruktur aus, von wo störende Geräusche abgestrahlt werden können, die unter Umständen sogar bis ins Innere des Fahrzeugs dringen. Durch das Dämpfungselement des Halters können solche störenden Geräusche jedoch gedämpft werden. Dadurch kann insbesondere eine Geräuschbelästigung im Inneren des Fahrzeugs verhindert werden. Speziell die Reduzierung von störenden Geräuschen, die ins Innere des Fahrzeugs dringen, ist von großer praktischer Bedeutung.
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Die Anbaustruktur kann in vorteilhafter Weise durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gebildet sein. Es kann jedoch auch eine Anbindung über Distanzhülsen oder über weitere Verbindungselemente vorgesehen sein.
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Die Funktion und Betriebsfestigkeit des Brennstoffverteilers kann einige strikte Anforderungen an die Verschraubung bedingen. So können beispielsweise auf die Verschraubung hohe statische Kräfte und dynamische Wechselkräfte einwirken. Außerdem kann die Vorgabe bestehen, dass eine bestimmte Relativbewegung des Brennstoffverteilers gegenüber der Anbaustruktur, insbesondere dem Zylinderkopf, im Betrieb zwischen allen Betriebspunkten nicht überschritten werden darf. Speziell wegen solcher Funktions- und Festigkeitsanforderungen kann es erforderlich sein, dass der Brennstoffverteiler relativ steif auf der Anbaustruktur sitzt. Dadurch sind schwingungstechnische und akustische Dämpfungs- und Entkopplungsmaßnahmen an den Verbindungspunkten, insbesondere Verschraubungspunkten, hinsichtlich ihrer Elastizität stark eingeschränkt. Solche Anforderungen können in vorteilhafter Weise durch den Halter entsprechend möglicher Ausgestaltungen der Erfindung erfüllt werden. Speziell ist eine schwingungstechnische Entkopplung und Dämpfung realisierbar, die mit diesen Anforderungen verträglich ist.
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Vorteilhaft ist es, dass zumindest eine starre innenliegende Schicht des Dämpfungselements entlang der Längsachse wenigstens einseitig formschlüssig mit der Befestigungshülse verbunden ist, dass zumindest eine starre außenliegende Schicht des Dämpfungselements entlang der Längsachse wenigstens einseitig formschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist und dass zwischen der innliegenden Schicht und der außenliegenden Schicht zumindest eine elastisch verformbare Dämpfungsschicht angeordnet ist. Speziell kann das Dämpfungselement aus genau einer innenliegenden Schicht, der Dämpfungsschicht und genau einer außenliegenden Schicht ausgestaltet sein. Die innenliegende Schicht, die Dämpfungsschicht und die außenliegende Schicht können in vorteilhafter Weise stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Im Betrieb kommt es dann in axialer Richtung zu Relativbewegungen zwischen der innliegenden Schicht und der außenliegenden Schicht. Die Dämpfungsschicht erstreckt sich hierbei entlang der Längsachse. Dadurch wird die Dämpfungsschicht bei dieser Relativbewegung gewissermaßen in Scherrichtung beaufschlagt. Der beanspruchte Querschnitt des Materials der Dämpfungsschicht ist somit sehr groß. Dadurch verringert sich entsprechend die in der Dämpfungsschicht auftretende Spannung. Eine Ermüdung der Dämpfungsschicht wird somit vermieden.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass die starre innenliegende Schicht als metallische innenliegende Schicht ausgebildet ist und dass die starre außenliegende Schicht als metallische außenliegende Schicht ausgebildet ist. Speziell kann das Dämpfungselement als Dämpfungsblech mit ein oder mehreren viskoelastischen Dämpfungsschichten ausgestaltet sein. Das Dämpfungselement kann hierbei beispielsweise zu einer Hülsenform oder Teilhülsenform gebogen werden. Auch eine in Umfangsrichtung geschlossene Ausgestaltung eines hülsenförmigen Dämpfungselements ist möglich. Somit kann die Verbaurichtung des Dämpfungselements in vorteilhafter Weise so vorgegeben sein, dass die Kraftübertragung hauptsächlich innerhalb des Bauteils und nicht senkrecht zu den starren Schichten erfolgt. Gewissermaßen erfolgt die Kraftübertragung hauptsächlich parallel zur Oberfläche des Dämpfungselements.
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Durch den Einsatz des Dämpfungselements, das als Scherblech mit zumindest einer viskoelastischen Dämpfungsschicht ausgestaltet ist, kann somit an den Befestigungspunkten des Brennstoffverteilers eine Bedämpfung der Schwingungen des Brennstoffverteilers erzielt werden. Außerdem wird die Körperschallübertragung in die Anbaustruktur deutlich reduziert. Infolge dieser beiden Wirkungen werden die Schallabstrahlung und die Schallweiterleitung vom Brennstoffverteiler und der Anbaustruktur reduziert. Dadurch kann auch die Vibrationsbelastung der betroffenen Komponenten reduziert werden.
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Das mechanische Wirkprinzip zur Schwingungsreduzierung des Dämpfungselements mit starren Schichten und zumindest einer dazwischenliegenden viskoelastischen Dämpfungsschicht kann folgendermaßen beschrieben werden. Zwischen den vorzugsweise metallisch ausgestalteten starren Schichten können ein oder mehrere vorzugsweise dünne viskoelastische Dämpfungsschichten einlaminiert werden. Speziell kann die Dämpfungsschicht hierbei durch Vulkanisieren mit den starren Schichten verbunden sein. Die Dämpfungsschicht kann hierbei in vorteilhafter Weise aus einem auf einem Gummi basierenden Werkstoff gebildet sein. Der Begriff des Gummis ist hierbei allgemein zu verstehen und umfasst neben einem Naturkautschuk auch synthetische Gummiwerkstoffe. Bei einer Relativbewegung der beiden starren Schichten wird die dazwischen liegende viskoelastische Dämpfungsschicht dynamisch stark auf Scherung beansprucht. Dadurch wird ein hoher Anteil an Vibrationsenergie durch Materialdämpfung dissipiert.
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Die Dissipation von Körperschallenergie führt in jedem Fall zu einer Bedämpfung von Schwingformen des Brennstoffverteilers und somit zu einer Reduzierung aller Körperschallanteile, die über die Dämpfungsschicht vom Brennstoffverteiler in die Anbaustruktur übertragen werden. Somit wird die Schallleistung durch diesen Übertragungspfad gemindert. Diese Wirkung entspricht einer Entkopplung beziehungsweise Isolation des Brennstoffverteilers.
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Die Eigenschaften der Dämpfungsschicht, insbesondere eine Dicke oder die Materialeigenschaften, können hinsichtlich einiger Parameter angepasst werden. Als Parameter können insbesondere die zu bedämpfenden Frequenzinhalte und die Temperatur dienen. Mehrlagige Dämpfungselemente können hierbei in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall vorteilhaft sein. Speziell ist eine Ausgestaltung mit drei metallischen Schichten und zwei viskoelastischen Dämpfungsschichten möglich, die abwechselnd aufeinander geschichtet sind.
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In vorteilhafter Weise ermöglicht speziell ein Dämpfungselement mit dünnen viskoelastischen Dämpfungsschichten aufgrund der hohen Materialdämpfung eine wesentliche Reduzierung der Schwingungseigenschaften und der Körperschalltransmission, ohne dass dadurch die steife Anbindung zu flexibel gemacht wird. Die steife Lage des Brennstoffverteilers auf der Anbaustruktur kann dadurch im Wesentlichen beibehalten werden, so dass die diesbezüglichen Funktionsanforderungen erfüllt sind.
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Ferner kann der Halter durch den Einsatz der Dämpfungsschicht des Dämpfungselements außerhalb des Kraftflusses des Befestigungselements auf deutlich geringere zu übertragende Kräfte ausgelegt werden. Somit unterscheidet sich die Ausgestaltung des Halters in vorteilhafter Weise von einer herkömmlichen Ausgestaltung, bei der Dämpfringe aus einem elastischen Werkstoff in Form von Unterlegscheiben von der Anzugkraft des Schraubelements über den Schraubenkopf beaufschlagt sind. Denn bei der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Ausgestaltung möglich, bei der nur die Betriebslasten, nicht jedoch zusätzlich auch die Schraubenklemmkraft auf die Dämpfungsschicht des Dämpfungselements einwirken. Des weiteren kommt es zu deutlich geringeren Setzeffekten, da das Dämpfungselement nur im Betrieb unter Last steht und ansonsten nahezu keine Kräfte übertragen werden, da keine statische Vorspannung wirkt.
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In vorteilhafter Weise sind mehrere solche Halter vorgesehen, die an allen Befestigungspunkten des Brennstoffverteilers zum Einsatz kommen, um die Wirksamkeit zu maximieren.
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Vorteilhaft ist es, dass der Grundkörper an einer Innenseite eine Vertiefung aufweist und dass die außenliegende Schicht des Dämpfungselements so in die Vertiefung des Grundkörpers eingesetzt ist, dass die außenliegende Schicht des Dämpfungselements entlang der Längsachse beidseitig formschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist. Somit ist eine ortsfeste Fixierung der außenliegenden Schicht in Bezug auf den Grundkörper möglich. Das Einsetzen des Dämpfungselements in die Vertiefung des Grundkörpers kann durch Zusammendrücken des Dämpfungselements auf einen geringeren Außendurchmesser erfolgen, wenn das Dämpfungselement in vorteilhafter Weise in Form einer entlang zu der Längsachse geschlitzten Hülse ausgestaltet ist. Durch die beim Zusammendrücken aufgebaute Vorspannung des Dämpfungselements nimmt dieses anschließend wieder seine ursprüngliche Form an. Dadurch kann das Dämpfungselement zuverlässig in die Vertiefung des Grundkörpers eingesetzt werden. Im montierten Zustand ist das Dämpfungselement außerdem durch das Befestigungselement gesichert, da beim montierten Befestigungselement eine Reduzierung des Außendurchmessers des Dämpfungselements konstruktiv nicht möglich ist.
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Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass der Grundkörper an einer Innenseite eine Vertiefung mit einem Absatz aufweist, dass die außenliegende Schicht des Dämpfungselements in die Vertiefung des Grundkörpers eingefügt ist, dass die außenliegende Schicht des Dämpfungselements einerseits entlang der Längsachse formschlüssig mit dem Absatz an der Vertiefung des Grundkörpers zusammenwirkt und dass die außenliegende Schicht des Dämpfungselements andererseits entlang der Längsachse formschlüssig mit einer Klemmhülse zusammenwirkt, die in die Vertiefung des Grundkörpers eingepresst ist. Speziell bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass das Dämpfungselement als hülsenförmiges Dämpfungselement ausgestaltet ist. Zum Einfügen des Dämpfungselements muss der Außendurchmesser des Dämpfungselements in diesem Fall nicht verringert werden. Denn das Dämpfungselement kann bei einer einseitig offenen Ausgestaltung der Vertiefung des Grundkörpers mit oder ohne Spiel eingefügt werden. Anschließend kann durch die Klemmhülse, die in die Vertiefung des Grundkörpers eingepresst werden kann, eine Verliersicherung gebildet werden. Im montierten Zustand ist somit über die Lebensdauer eine zuverlässige Fixierung des Dämpfungselements und zusätzlich ein beidseitiger Formschluss für das Dämpfungselement gewährleistet ist.
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Vorteilhaft ist es, dass die Befestigungshülse an ihrer Außenseite eine Vertiefung mit zumindest einem Absatz aufweist und dass die innenliegende Schicht des Dämpfungselements so in die Vertiefung der Befestigungshülse eingefügt ist, dass die innenliegende Schicht des Dämpfungselements entlang der Längsachse formschlüssig mit dem Absatz der Befestigungshülse zusammenwirkt. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die innenliegende Schicht des Dämpfungselements einerseits entlang der Längsachse formschlüssig mit dem Absatz der Befestigungshülse zusammenwirkt und andererseits zumindest mittelbar an einem Kopf des Befestigungselements abgestützt ist. Dadurch ist eine beidseitige Fixierung der innenliegenden Schicht des Dämpfungselements gewährleistet.
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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 eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Brennstoffverteiler und mehreren Haltern, die zum Befestigen des Brennstoffverteilers an einer Anbaustruktur dienen, in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 einen auszugsweisen Schnitt durch die in der 1 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel entlang der mit II bezeichneten Schittlinie;
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3 einen schematischen Schnitt durch ein Dämpfungselement des in 2 dargestellten Halters entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie;
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4 die in 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage in einer auszugsweisen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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5 die in 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage in einer auszugsweisen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Brennstoffeinspritzanlage 1 mit einem Brennstoffverteiler 2 und mehreren Haltern 3, 4, 5, die zum Befestigen des Brennstoffverteilers 2 an einer Anbaustruktur 23 (2) dienen, in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Brennstoffeinspritzanlage 1 kann insbesondere zur Hochdruckeinspritzung bei gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen dienen. Bei der Anbaustruktur 23, an die der Brennstoffverteiler 2 über die Halter 3, 4, 5 befestigt wird, kann es sich dann um die Brennkraftmaschine, insbesondere einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, handeln. Der Brennstoffverteiler 2 weist Tassen 6, 7, 8, 9 auf. Ferner weist die Brennstoffeinspritzanlage 1 Einspritzventile 10, 11, 12, 13 auf, die an den Tassen 6 bis 9 des Brennstoffverteilers 2 angebracht sind. Der Brennstoffverteiler 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Brennstoffverteilersleiste mit einem Verteilerrohr 14 ausgestaltet.
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In einer entsprechenden Abwandlung können die Halter 3 bis 5 auch zum Befestigen anderer Komponenten an einer Anbaustruktur 23 dienen.
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2 zeigt einen auszugsweisen Schnitt durch die in 1 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Hierbei ist ein Schnitt durch den Halter 3 dargestellt. Die Ausgestaltung der Halter 4, 5 der Brennstoffeinspritzanlage 1 entspricht der Ausgestaltung des Halters 3. Der Halter 3 weist einen Grundkörper 20 auf, der mit dem Verteilerrohr 14 des Brennstoffverteilers 2 verbunden ist. Ferner weist der Halter 3 ein Befestigungselement 21 auf, das beispielsweise als Befestigungsschraube ausgestaltet sein kann. Das Befestigungselement 21 ist entlang einer Achse 22 in die Anbaustruktur 23, insbesondere den Zylinderkopf 23, einschraubbar oder auf andere Weise mit dieser verbindbar.
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Der Grundkörper 20 weist eine Durchgangsbohrung 24 auf. Die Achse 22 ist zugleich die Achse (Längsachse) 22 der Durchgangsbohrung 24. Das Befestigungselement 21 erstreckt sich zum Befestigen des Grundkörpers 20 an der Anbaustruktur 23 entlang der Längsachse 22 der Durchgangsbohrung 24 des Grundkörpers 20 durch die Durchgangsbohrung 24 und ein in der Durchgangsbohrung 24 angeordnetes Dämpfungselement 25. Hierbei ist außerdem eine Befestigungshülse 26 vorgesehen, die entlang der Längsachse 22 ausgerichtet ist und durch die sich das Befestigungselement 21 erstreckt. Durch Einschrauben des Befestigungselements 21 in die Anbaustruktur 23 wird die Befestigungshülse 26 zwischen einem Kopf 27 und einer Oberseite 28 der Anbaustruktur 23 eingespannt und fixiert.
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Die mechanische Verbindung zwischen dem Kopf 27 und dem Grundkörper 20 des Halters 3 kommt über die Befestigungshülse 26 und das Dämpfungselement 25 zustande. Im montierten Zustand erfolgt die Befestigung des Grundkörpers 20 an der Anbaustruktur 23 somit unter anderem über das Dämpfungselement 25. Im Betrieb auftretende Schwingungen oder dergleichen wirken hauptsächlich entlang der Längsachse 22. Diese Schwingungen entlang der Längsachse 22 können in vorteilhafter Weise durch das Dämpfungselement 25 bedämpft werden. Insbesondere ist eine Schwingungsausbreitung von dem Verteilerrohr 14 des Brennstoffverteilers 2 auf die Anbaustruktur 23 durch das Dämpfungselement 25 wirksam bedämpft.
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Die Ausgestaltung des Halters 3 ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 3 weiter beschrieben.
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3 zeigt einen schematischen Schnitt durch das in 2 dargestellte Dämpfungselement 25 des Halters 3 entlang der mit III bezeichneten Schnittlinie. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 25 in Form einer entlang der Längsachse 22 geschlitzten Hülse 25 ausgestaltet. Das Dämpfungselement 25 weist einen Außendurchmesser 30 auf. Das Dämpfungselement 25 weist einander zugewandte Seitenflächen 31, 32 auf, zwischen denen ein Zwischenraum 33 vorgesehen ist. Das Dämpfungselement 25 kann so zusammengedrückt werden, dass sich die Seitenflächen 31, 32 einander annähern und gegebenenfalls aneinander anstoßen. Dadurch verringert sich der Außendurchmesser 30 des Dämpfungselements 25.
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Der Grundkörper 20 weist an einer Innenseite 34 eine Vertiefung 35 auf. Die Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 erstreckt sich bezüglich der Längsachse 22 umfänglich um 360°. Das Dämpfungselement 25 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine innenliegende Schicht 36, eine außenliegende Schicht 37 und eine zwischen der innenliegenden Schicht 36 und der außenliegenden Schicht 37 angeordnete Dämpfungsschicht 38 auf. Die außenliegende Schicht 37 des Dämpfungselements 25 ist in die Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 eingesetzt. Hierfür wird das Dämpfungselement 25 zusammengedrückt, so dass sich der Außendurchmesser 30 reduziert. Im zusammengedrückten Zustand wird das Dämpfungselement 25 in die Durchgangsbohrung 24 des Grundkörpers 20 eingebracht. Anschließend wird das Dämpfungselement 25 wieder entlastet, so dass sich sein Außendurchmesser 30 wieder vergrößert. Die außenliegende Schicht 37 des Dämpfungselements 25 ist dann beidseitig formschlüssig mit dem Grundkörper 20 verbunden.
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Anschließend kann die Befestigungshülse 26 in die Durchgangsbohrung 24 eingebracht werden. Die Befestigungshülse 26 weist an ihrer Außenseite 39 eine Vertiefung 40 auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Befestigungshülse 26 an ihrer Außenseite 39 eine Vertiefung 40 mit einem Absatz 41 auf. Die innenliegende Schicht 36 des Dämpfungselements 25 ist im montierten Zustand so in die Vertiefung 40 der Befestigungshülse 26 eingefügt, dass die innenliegende Schicht 36 des Dämpfungselements 25 entlang der Längsachse 22 formschlüssig mit dem Absatz 41 der Befestigungshülse 26 zusammenwirkt. Hierdurch ist das Dämpfungselement 25 entlang der Längsachse 22 einseitig formschlüssig mit der Befestigungshülse 26 verbunden. Ferner ist durch die in die Vertiefung 35 eingesetzte außenliegende Schicht 37 das Dämpfungselement 25 entlang der Längsachse 22 beidseitig beziehungsweise zweiseitig formschlüssig mit dem Grundkörper 20 verbunden.
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In diesem Ausführungsbeispiel umschließt das Dämpfungselement 25 im montierten Zustand die Außenseite 39 der Befestigungshülse 26 teilweise, da das Dämpfungselement 25 geschlitzt ausgestaltet ist, wie es in der 3 durch den Zwischenraum 33 veranschaulicht ist.
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Die innenliegende Schicht 36 des Dämpfungselements 25 ist als starre innenliegende Schicht 36 ausgestaltet. Hierbei kann die innenliegende Schicht 36 insbesondere als metallische innenliegende Schicht 36 ausgebildet sein. Entsprechend ist die außenliegende Schicht 37 als starre außenliegende Schicht 37 ausgestaltet. Die außenliegende Schicht 37 kann insbesondere als metallische außenliegende Schicht 37 ausgebildet sein. Die Dämpfungsschicht 38 ist einerseits stoffschlüssig mit der innenliegenden Schicht 36 und andererseits stoffschlüssig mit der außenliegenden Schicht 37 verbunden. Schwingungen entlang der Längsachse 22 wirken sich somit in einer Scherung der Dämpfungsschicht 38 aus. Somit steht gewissermaßen ein großer Querschnitt der Dämpfungsschicht 38 zur Verfügung, über den sich die auftretenden Kräfte verteilen. Dadurch sind die auftretenden Spannungen in der Dämpfungsschicht 38 entsprechend gering.
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Das Dämpfungselement 25 kann somit federnd ausgeführt werden, um es in die Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 einzusetzen. Durch die federnde Eigenschaft vergrößert das Dämpfungselement 25 bei der Montage wieder seinen Außendurchmesser 30, so dass es in der Endlage eine formschlüssige Verbindung mit dem Grundkörper 20 sicherstellt. Der Außendurchmesser 30 des Dämpfungselements 25 kann hierbei gleich einem Innendurchmesser 42 der Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 sein.
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4 zeigt die in 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage 1 in einer auszugsweisen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 zur Oberseite 28 der Anbaustruktur 23 hin zunächst offen ausgestaltet. Somit kann das Dämpfungselement 25 direkt in den Grundkörper 20 eingefügt werden, indem dieses entlang der Längsachse 22 in den Grundkörper 20 eingeschoben wird. Hierbei kann ein gewisses Spiel vorgesehen sein. Insbesondere kann der Außendurchmesser 30 des Dämpfungselements 25 kleiner sein als der Innendurchmesser 42 der Vertiefung 35 des Grundkörpers 20. Im Unterschied zu der anhand der 3 beschriebenen Ausgestaltung des Dämpfungselements 25 kann das Dämpfungselement 25 des anhand der 4 beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels als hülsenförmiges Dämpfungselement 25 ausgestaltet sein. In diesem Fall weist das Dämpfungselement 25 keinen Zwischenraum 33 auf. Das Dämpfungselement 25 kann also in Umfangsrichtung betrachtet geschlossen ausgestaltet sein. Dadurch kann die Stabilität des Dämpfungselements 25 verbessert sein. Insbesondere kann bei gleichem benötigten Bauraum die Dämpfungsschicht 38 in ihrer axialen Scherfläche und somit auch in ihrem Volumen vergrößert werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 20 an seiner Innenseite 34 die Vertiefung 35 mit einem Absatz 45 auf, wobei die außenliegende Schicht 37 des Dämpfungselements 25 in die Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 eingefügt ist. Die außenliegende Schicht 37 des Dämpfungselements 25 wirkt somit einerseits entlang der Längsachse 22 formschlüssig mit dem Absatz 45 an der Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 zusammen. Andererseits ist in die Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 eine Klemmhülse 46 eingepresst. Somit wirkt die außenliegende Schicht 37 des Dämpfungselements 25 andererseits entlang der Längsachse 22 formschlüssig mit der Klemmhülse 46 zusammen, die in den Grundkörper 20 eingepresst ist. Somit ist eine beidseitige formschlüssige Verbindung zwischen der außenliegende Schicht 37 und dem Grundkörper 20 gebildet.
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Die innenliegende Schicht 36 des Dämpfungselements 25 wirkt einerseits mit dem Absatz 41 der Vertiefung 40 der Befestigungshülse 26 und andererseits mit der Oberseite 28 der Anbaustruktur 23 zusammen. Somit ist entlang der Längsachse 22 auch eine beidseitige Fixierung der innenliegenden Schicht 36 gegeben.
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5 zeigt die in 2 dargestellte Brennstoffeinspritzanlage 1 in einer auszugsweisen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Vertiefung 40 der Befestigungshülse 26 einen Absatz 47 auf. Hierdurch ist die innenliegende Schicht 36 des Dämpfungselements 25 entlang der Längsachse 22 einseitig formschlüssig mit der Befestigungshülse 26 verbunden. Außerdem ist zwischen dem Kopf 27 des Befestigungselements 21 und der Befestigungshülse 26 ein Stützring 48 angeordnet. Der Stützring 48 ist hierbei so groß ausgestaltet, dass dieser auch zwischen der innenliegenden Schicht 36 des Dämpfungselements 25 und dem Kopf 27 angeordnet ist. Über den Stützring 48 beaufschlagt der Kopf 27 des Befestigungselements 21 die Befestigungshülse 26 gegen die Oberseite 28 der Anbaustruktur 23. Außerdem ist die innenliegende Schicht 36 mittels des Stützrings 48 an dem Kopf 27 abgestützt. Hierdurch ist die innenliegende Schicht 36 des Dämpfungselements 25 beidseitig fixiert, nämlich einerseits durch den Absatz 47 der Befestigungshülse 26 und andererseits über den Stützring 48 durch den Kopf 27 des Befestigungselements 21.
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Das Dämpfungselement 25 kann in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer geschlitzten Hülsen ausgestaltet sein, wie es anhand der 3 beschrieben ist. In einer abgewandelten Ausgestaltung kann das Dämpfungselement 25 allerdings auch hülsenförmig ausgestaltet sein, indem beispielsweise eine Klemmhülse 46 zum Verschließen einer einseitig offenen Vertiefung 35 des Grundkörpers 20 genutzt wird, wie es anhand der 4 beschrieben ist.
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Es ist anzumerken, dass das Dämpfungselement 25 auch stoffschlüssig mit der Befestigungshülse 26 verbunden sein kann. Bei dieser Ausgestaltung kann die innenliegende Schicht 36 des Dämpfungselements 25 entfallen und die Dämpfungsschicht 38 kann direkt mit der Außenseite 39 der Befestigungshülse 26 verbunden werden. Bei dieser Ausgestaltung kann die Außenseite 39 der Befestigungshülse 26 auch zylindermantelförmig ausgestaltet sein.
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Somit kann die relativ steife Anbindung des Brennstoffverteilers 2 trotz des Dämpfungselements 25 beibehalten werden. Die Elastizität der Befestigung des Brennstoffverteilers 2 erhöht sich gegebenenfalls nur leicht. Somit sind alle Funktionsanforderungen, insbesondere eine geringe Relativbewegung des Brennstoffverteilers 2 und der damit verbundenen Einspritzventile 10 bis 13 zu der Anbaustruktur 23, und Festigkeitsanforderungen, insbesondere eine Belastbarkeit der Befestigungselemente 21, erfüllt. Somit werden Akustik-, Funktions- und Festigkeitsanforderungen, die sich aus dem Design des Brennstoffverteilers 2 ergeben, gleichzeitig erfüllt.
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Die Schwingungsamplituden und somit eine Vibrationsbelastung auf den Brennstoffverteiler 2 und auf die angeschlossenen Komponenten, wie beispielsweise einen Drucksensor und einen Stecker, werden verringert.
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Die Körperschallanregung der Brennkraftmaschine auf den Brennstoffverteiler 2 kann durch das Dämpfungselement 25 reduziert werden. Die geringe Vibrationsbelastung des Brennstoffverteilers 2 ist ebenfalls vorteilhaft.
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Die vom Brennstoffverteiler 2 direkt abgestrahlten Geräuschanteile können durch die erhöhte Bauteildämpfung aufgrund des Dämpfungselements 25 reduziert werden.
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Durch die Reduzierung der Körperschallübertragung sinkt auch die durch Körperschall angeregte Luftschallabstrahlung von der Anbaustruktur 23. Außerdem wird die Körperschallübertragung über weitere Bauteile auf eine Karosserie oder dergleichen reduziert. In allen Fällen wird dadurch die Geräuschentstehung gemildert.
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Ferner ist der erforderliche Bauraum, der von dem Dämpfungselement 25 benötigt wird, sehr gering, wodurch sich kein wesentlicher zusätzlicher Bauraum für die Halter 3, 4, 5 ergibt. Dies hängt damit zusammen, dass das Dämpfungselement 25 in Hülsen- oder Teilhülsenform optimal die ohnehin benötigte Klemmlänge des Befestigungselements 21 zum Ausgleich von Relaxation im Befestigungsverbund, insbesondere Schraubverbund, nutzen kann.
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Die Entkopplung kann an einem direkt angebundenen Brennstoffverteiler 2 verwendet werden, bei dem die Einspritzventile 10 bis 13 beispielsweise über O-Ringe vorgespannt in den Tassen 6 bis 9 fixiert sind. In Richtung der Einspritzventile 10 bis 13 liegen die Einspritzventile 10 bis 13 dann nicht an einem durch den Brennstoffverteiler 2 gegebenen Anschlag an. Stattdessen werden die Einspritzventile 10 bis 13 durch die aus dem Raildruck resultierende Kraft gegen die Anbaustruktur 23, insbesondere den Zylinderkopf 23, gepresst und dadurch fixiert.
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Die Entkopplung kann an einem leitungsangebundenen Brennstoffverteiler 2 oder an einem injektorseitig entkoppelten Brennstoffverteiler 2 zum Einsatz kommen, bei dem die Einspritzventile 10 bis 13 entweder formschlüssig über eine Leitung mit dem Brennstoffverteiler 2 verbunden sind oder alternativ formschlüssig mit dem Brennstoffverteiler 2 verbunden sind, beispielsweise über Clipse, Rastnasen oder eine Verschraubung. In diesem Fall werden von den Dämpfungselementen 25 ausschließlich Betriebslasten aus dem Brennraumdruck und aus der Schwingbelastung der Brennkraftmaschine aufgenommen.
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Durch das Vermeiden von statischen Vorspannkräften, wie zum Beispiel Schraubenvorspannkräften, auf die Dämpfungselemente 25 kann die Steifigkeit der Halter 3 bis 5 bei Nutzung der Dämpfungselemente 25 in Hülsenform oder Teilhülsenform optimal an die Bedürfnisse zur akustischen Optimierung angepasst werden, wobei insbesondere eine relativ weiche Ausgestaltung möglich ist.
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Durch die Verwendung des Scherprinzips der Dämpfungselemente 25 verteilt sich die Betriebslast auf große Flächen. Eine Überlastung des Werkstoffs, insbesondere Elastomerwerkstoffs, des Dämpfungselements 25 für die Dämpfungsschicht 38 kann somit wirksam vermieden werden.
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Ferner zeichnet sich das Dämpfungselement 25 durch eine einfache Herstellbarkeit und somit durch geringe Herstellungskosten aus. Speziell kann ein ebenes Verbundblech zugeschnitten und gebogen werden, um hülsenförmige oder teilhülsenförmige Dämpfungselemente 25 herzustellen. Die Dämpfungsschicht 38 kann hierbei durch Auf- oder Einlaminieren hergestellt werden. Eine weitere Herstellungsmöglichkeit besteht darin, dass Rohrabschnitte von unterschiedlichem Durchmesser mittels einlaminierter Elastomerschichten verbunden werden und damit geschlossene hülsenförmige Dämpfungselemente 25 hergestellt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7682117 B2 [0002, 0003]
