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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoff-Einspritzinjektor mit mindestens zwei aneinander liegenden und verbundenen Gehäuseteilen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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In der
DE 10 2011 051 903 A1 wird ein Kraftstoff-Einspritzinjektor für eine Brennkraftmaschine beschrieben, dessen Düsennadel von einem Federelement in die Schließposition kraftbeaufschlagt ist. Zur Durchführung eines Einspritzvorgangs wird ein elektromagnetischer Aktor bestromt und eine Ankerstange angehoben, woraufhin eine Strömungsverbindung zwischen einem Steuerraum und der Düsennadel freigegeben und die Düsennadel aus ihrem Dichtsitz angehoben wird. Die Düsennadel ist in einem Düsenkörper aufgenommen, an den sich axial als Gehäuseteile ein Übergangsteil und ein Injektorkörper anschließen. Sowohl die Verbindung zwischen dem Düsenkörper und dem Übergangsteil als auch zwischen dem Übergangsteil und dem Injektorkörper erfolgt über Verbindungsbolzen.
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Aus der
DE 1 078 811 B ist ein Kraftstoff-Einspritzventil mit integrierter Kühlung bekannt, bei dem über Leitungskanäle ein Kühlmittel zu einem Ringraum geleitet wird, der die Düsennadelspitze umgreift. Über einen weiteren Leitungskanal wird das Kühlmittel aus dem Ringraum wieder abgeleitet.
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Die
DE 199 56 135 A1 offenbart ein Passstück zum Fixieren und Abdichten eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine gegen einen Zylinderkopf. Das Passstück ist als eine Hülse ausgebildet und kann für einen Öl- oder Kühlmitteldurchgang genutzt werden. Zwischen dem Zylinderkurbelgehäuse und dem Zylinderkopf befindet sich eine Zylinderkopfdichtung.
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Auch aus der
DE 10 2011 008 988 A1 ist eine Verbindung zwischen einem Motorblock und einem Zylinderkopf in einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei zur passgenauen Ausrichtung von Zylinderkopf zum Motorblock ein Passstift in einen Ölkanal des Motorblocks sowie einen Ölzuführkanal im Zylinderkopf eingesetzt ist. Der hülsenförmige Passstift weist einen innen liegenden Drosselkanal auf. Zwischen dem Motorblock und dem Zylinderkopf befindet sich eine Zylinderkopfdichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen Kraftstoff-Einspritzinjektor mit integrierter Kühlung kompakt auszuführen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Der erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzinjektor weist bezogen auf seine Längsachse mehrere hintereinander liegende und aneinander angrenzende Gehäuseteile auf, die gemeinsam das Gehäuse des Injektors bilden, in welchem eine axial verstellbare Düsennadel sowie die Leitungen für den einzuspritzenden Kraftstoff aufgenommen sind. Des Weiteren kann auch ein Steuer- bzw. Pilotventil in das Gehäuse des Kraftstoffinjektors integriert sein, über das die Hubbewegung der Düsennadel steuerbar ist.
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Mindestens zwei aneinander liegende Gehäuseteile sind über zumindest einen Verbindungsbolzen miteinander verbunden, in den ein Verbindungskanal eingebracht ist. In mindestens ein Gehäuseteil ist ein Strömungskanal eingebracht, mit dem der Verbindungskanal im Verbindungsbolzen kommuniziert.
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Dem Verbindungsbolzen kommt somit eine doppelte Funktion zu: Zum einen dient der Verbindungsbolzen zur Verbindung und Zentrierung der axial sich aneinander anschließenden Gehäuseteile, zum andern ermöglicht der in den Verbindungsbolzen eingebrachte Verbindungskanal eine Durchströmung des Verbindungsbolzens mit Fluid, das in den Strömungskanal im Gehäuseteil weitergeleitet bzw. von diesem Strömungskanal durch den Verbindungskanal im Verbindungsbolzen geführt wird. Durch die Integration des Verbindungskanals in den Verbindungsbolzen wird eine kompaktere Ausführung sowie eine Reduzierung der Bauteileanzahl im Kraftstoff-Einspritzinjektor erreicht.
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Der Verbindungsbolzen ist vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet, wobei der Verbindungskanal durch die innen liegende Ausnehmung der Hülse gebildet ist, die sich zwischen den axialen Stirnseiten des Bolzens erstreckt. Der Verbindungsbolzen weist bevorzugt eine runde Querschnittsform auf, wobei gegebenenfalls auch nicht-runde Querschnittsformen in Betracht kommen, beispielsweise ovale oder eckige Querschnittsformen. Auch die Querschnittsform des Verbindungskanals ist vorzugsweise rund, auch hier kommen aber nicht-runde Querschnittsformen wie beispielsweise runde oder eckige Querschnittsformen in Betracht.
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Der axiale Verbindungskanal ist bevorzugt zentrisch in den Verbindungsbolzen eingebracht. Des Weiteren sind auch Ausführungen mit einem außerzentrischen, axialen Verlauf des Verbindungskanals möglich. So kann zum Beispiel der Verbindungskanal in Form einer Strömungsnut ausgebildet sein, die sich an der Außenseite des Verbindungsbolzens befindet und zur Außenseite hin offen ist. Des Weiteren ist es möglich, eine außerhalb der zentrischen Längsachse liegende Bohrung in den Verbindungsbolzen einzubringen.
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In beide miteinander zu verbindenden Gehäuseteile ist jeweils ein Strömungskanal eingebracht, wobei der Verbindungskanal im Verbindungsbolzen die beiden Strömungskanäle verbindet. Auf diese Weise wird ein durchgehender Strömungsweg mit den beiden Strömungskanälen und dem zwischenliegenden Verbindungsbolzen mit dem Verbindungskanal gebildet.
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In einer alternativen Ausführung ist es aber auch möglich, dass nur in einem Gehäuseteil ein Strömungskanal angeordnet ist, der in Strömungsverbindung mit dem Verbindungskanal im Verbindungsbolzen steht, wohingegen die gegenüberliegende Seite des Verbindungsbolzens durch das zweite Gehäuseteil hindurchragt und somit der Verbindungskanal im Verbindungsbolzen im zweiten Gehäuseteil zugleich einen Strömungskanal bildet.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in mindestens ein Gehäuseteil eine Aufnahmeöffnung eingebracht, die sich bis zur Gehäuseaußenseite erstreckt und zur Aufnahme des Verbindungsbolzens dient. An die Aufnahmeöffnung schließt sich der Strömungskanal im Gehäuseteil an. Mit dem Einsetzen des Verbindungsbolzens in die Aufnahmeöffnung, die vorzugsweise eine größere Querschnittsfläche als der Strömungskanal aufweist, wird der Verbindungskanal im Verbindungsbolzen mit dem Strömungskanal verbunden, so dass ein durchgehender Strömungsweg gebildet ist. Die größere Querschnittsfläche der Aufnahmeöffnung erlaubt das Einsetzen entsprechend dimensionierter Verbindungsbolzen, die eine hohe Steifigkeit aufweisen und zur Übertragung und Aufnahme hoher Kräfte ausgelegt sind.
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Es kann zweckmäßig sein, mindestens drei axial hintereinander liegende Gehäuseteile über einen gemeinsamen Verbindungsbolzen miteinander zu verbinden. In dieser Ausführung ragt der Verbindungsbolzen durch das mittlere Gehäuseteil vollständig hindurch und über jede Gehäuseaußenseite des mittleren Gehäuseteils hinaus, wobei die hinausragenden Abschnitte des Verbindungsbolzens in jeweils eine Aufnahmeöffnung im benachbarten Gehäuseteil hineinragt. Der Verbindungskanal im Verbindungsbolzen bildet den Strömungskanal im mittleren Gehäuseteil und steht in der Strömungsverbindung mit den Strömungskanälen in den außen liegenden Gehäuseteilen.
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Es ist darüber hinaus aber auch möglich, jeweils nur zwei Gehäuseteile mithilfe eines Verbindungsbolzens zu verbinden. Des Weiteren ist es möglich, die Verbindung zwischen zwei oder mehr Gehäuseteilen über nur einen einzigen Verbindungsbolzen oder über mehrere, parallel angeordnete Verbindungsbolzen durchzuführen. In einer bevorzugten Ausführung sind zumindest zwei parallel angeordnete Verbindungsbolzen zwischen zwei oder mehr Gehäuseteilen vorgesehen, wobei die Verbindungskanäle in den Verbindungsbolzen für die Zufuhr und Ableitung von Fluid genutzt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, über einen ersten Verbindungsbolzen die Zufuhr von Fluid und über den zweiten Verbindungsbolzen die Ableitung von Fluid zu bewerkstelligen, so dass ein Strömungskreislauf realisiert werden kann.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird der Verbindungskanal im Verbindungsbolzen und der damit strömungsverbundene Strömungskanal für die Durchleitung von Kühlmittel zur Kühlung des Kraftstoff-Einspritzinjektors genutzt. Als Kühlmittel wird vorzugsweise Kühlöl verwendet, das bevorzugt über einen oder mehrere Verbindungsbolzen, die in einem Zufuhrabschnitt der Kühlleitung angeordnet sind, in Richtung der Düsennadel des Kraftstoff-Einspritzinjektors geführt, und über einen oder mehrere Verbindungsbolzen, die in einem Ableitungsabschnitt der Kühlleitung liegen, wieder zurückgeleitet wird.
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In mindestens einem Gehäuseteil ist in Höhe der Aufnahmeöffnung, die zur Aufnahme des Verbindungsbolzens dient, ein innen liegender, den Verbindungsbolzen umschließender Dichtring angeordnet. Der Dichtring verhindert Fehlströme des durch den Verbindungskanal und den Strömungskanal geleiteten Fluids entlang der Außenwand des Verbindungsbolzens. Vorteilhafterweise befindet sich der Dichtring in demjenigen Gehäuseteil, das der Einspritzöffnung des Kraftstoff-Einspritzinjektors zugewandt ist, um eine Vermischung des Kühlfluids mit dem Kraftstoff auf der der Einspritzöffnung benachbarten Seite zu vermeiden. Es ist aber auch möglich, zusätzlich oder alternativ einen Dichtring in dem der Einspritzöffnung abgewandten Gehäuseteil anzuordnen.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung befindet sich ein Dichtring zwischen den aneinander liegenden Gehäuseteilen, wobei der Dichtring den Verbindungsbolzen umschließt. Der Dichtring ist benachbart zu den einander zugewandten Stirnseiten der Gehäuseteile angeordnet und sorgt somit für eine axiale Abdichtung.
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Es kann zweckmäßig sein, in zumindest ein Gehäuseteil eine Aufnahmenut für den Dichtring einzubringen. Für den Fall, dass der Dichtring mit axialem Abstand zur Stirnseite des Gehäuseteils angeordnet ist, wirkt der Dichtring in Radialrichtung und ist in eine umlaufende Aufnahmenut eingesetzt, die radial nach innen – dem Verbindungsbolzen zugewandt – offen ist. Im Falle einer Axialdichtung ist die Aufnahmenut ebenfalls den Verbindungsbolzen ringförmig umgreifend an der Stirnseite des Gehäuseteils angeordnet.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in den Verbindungsbolzen ein Drosselabschnitt integriert. Der Drosselabschnitt schließt sich an den Verbindungskanal an und weist gegenüber dem Verbindungskanal eine reduzierte Querschnittsfläche auf. Die Querschnittsfläche des Drosselabschnittes ist beispielsweise um mindestens 30% oder mindestens 50% geringer als die Querschnittsfläche des Verbindungskanals im Verbindungsbolzen. Der Drosselabschnitt in dem Verbindungsbolzen bewirkt eine Veränderung, beispielsweise Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit und eine Steuerung der Kühlwirkung. Die axiale Länge des Drosselabschnittes ist vorteilhafterweise kleiner als die axiale Länge des Verbindungskanals im Verbindungsbolzen, beispielsweise beträgt die axiale Länge des Drosselabschnittes maximal 50% oder maximal 30% oder maximal 15% der axialen Länge des Verbindungskanals. Der Drosselabschnitt befindet sich vorteilhafterweise an der axialen Stirnseite des Verbindungsbolzens.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen Kraftstoff-Einspritzinjektor, teilweise im Schnitt,
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2 einen Schnitt durch zwei aneinander liegende Gehäuseteile des Kraftstoff-Einspritzinjektors, mit je einem Strömungskanal und einem die Gehäuseteile verbindenden Verbindungsbolzen, in den ein Verbindungskanal eingebracht ist,
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3 eine Ausführungsvariante einer Verbindung von zwei aneinander liegenden Gehäuseteilen mit einem Verbindungsbolzen mit Verbindungskanal und einem Strömungskanal in einem Gehäuseteil, wobei der Verbindungsbolzen vollständig durch das zweite Gehäuseteil hindurchragt,
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4 ein Verbindungsbolzen im Längsschnitt, mit einem innen liegenden Verbindungskanal und einem sich an den Verbindungskanal anschließenden Drosselabschnitt mit reduzierter Querschnittsfläche.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Kraftstoff-Einspritzinjektor 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt, über den Kraftstoff in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Der Kraftstoff-Einspritzinjektor 1 weist in einem Gehäuse 2 eine axial verstellbare Düsennadel auf, die in der Schließposition eine an der Spitze 3 liegende Einspritzöffnung verschließt und in angehobener Position die Einspritzöffnung für den Austritt von Kraftstoff freigibt. Die Düsennadel des Kraftstoff-Einspritzinjektors 1 ist parallel zur Längsachse 4 axial verstellbar. Die Verstellbewegung wird mithilfe eines Pilotventils gesteuert, das in den Kraftstoff-Einspritzinjektor integriert und als elektrisch betätigbarer Aktuator ausgeführt ist, beispielsweise als elektromagnetisches Stellglied oder als Piezo-Aktuator.
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Das Gehäuse 2 des Kraftstoff-Einspritzinjektors setzt sich bezogen auf die Längsachse 4 aus mehreren axial aneinander liegenden Gehäuseteilen 5a bis 5e zusammen, die über Spannmuttern 6 und 7 aneinander fixiert sind. Bei den Gehäuseteilen handelt es sich benachbart zur Düsenspitze 3 um einen Düsenkörper 5a, hieran axial anschließend eine Ventilplatte 5b, anschließend ein Steuerelement 5c, hieran anschließend einen Adapter 5d und schließlich ein Speichergehäuse 5e. Die Gehäuseteile 5a, 5b und 5c sind über die erste Spannmutter 6 und die Gehäuseteile 5c, 5d und 5e über die zweite Spannmutter 7 zusammengehalten.
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Zusätzlich zu den Spannmuttern 6 und 7 erfolgt die Verbindung zwischen den Gehäuseteilen 5a bis 5e über Verbindungsbolzen 8, die in 1 symbolisch über Kreise im Verbindungsbereich zwischen den Gehäuseteilen und in den 2 bis 4 im Detail dargestellt sind. Zwischen jedem Gehäuseteil sind vorteilhafterweise zwei parallel angeordnete Verbindungsbolzen 8 angeordnet.
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Wie 1 in Verbindung mit den weiteren 2 und 3 zu entnehmen, liegen die Verbindungsbolzen 8 in einem Strömungsweg 9, über den Kühlmittel, insbesondere Kühlöl durch den Kraftstoff-Einspritzinjektor 1 zur Kühlung geführt wird. In 1 sind Pfeile 10 und 11 dargestellt, die den Kühlmittelzulauf in Richtung Einspritzöffnung und den Kühlmittelrücklauf über den Strömungsweg durch das Gehäuse 2 symbolisieren. Der Strömungsweg 9 führt axial durch das Gehäuse bis zu einem Reservoir benachbart zur Spitze 3 und anschließend wieder zurück.
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In den 2 und 3 ist in vergrößerter Darstellung die Verbindung zwischen zwei exemplarisch dargestellten Gehäuseteilen 5a und 5b einschließlich dem darin eingebrachten Strömungsweg 9 gezeigt. In 2 befindet sich in jedem Gehäuseteil 5a, 5b ein Strömungskanal 12 bzw. 13, über den das Kühlmittelfluid geleitet wird. Die Gehäuseteile 5a und 5b, die axial aneinander grenzen, sind zusätzlich zu den Spannmuttern über die Verbindungsbolzen 8 miteinander verbunden, die hülsenförmig ausgebildet sind und einen innen liegenden Verbindungskanal 14 aufweisen. Die Verbindungskanäle 14 in den Verbindungsbolzen 8 schließen sich an die Strömungskanäle 12, 13 in den Gehäuseteilen 5a, 5b an und bilden gemeinsam mit diesen den Strömungsweg 9 für das Kühlmittel. Den Verbindungsbolzen 14 kommt somit zum einen eine verbindende und zentrierende Funktion für die Verbindung und Zentrierung der Gehäuseteile 5a, 5b zu und zum anderen eine Strömungsleitungsfunktion für das Hindurchführen von Kühlmittel.
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Vorteilhafterweise besitzen die Verbindungsbolzen 8 eine runde Querschnittsfläche und ist der innen liegende Verbindungskanal 14 ebenfalls mit einer runden Querschnittsfläche versehen. Auch die Strömungskanäle 12, 13 in den Gehäuseteilen 5a, 5b weisen bevorzugt eine runde Querschnittsfläche auf. Die Querschnittsfläche der Verbindungskanäle 14 in den Verbindungsbolzen 8 ist vorteilhafterweise zumindest annähernd gleich groß wie die Querschnittsfläche der Strömungskanäle 12 und 13. Es kommen aber auch unterschiedlich große Querschnittsflächen in Betracht.
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In jedes Gehäuseteil 5a, 5b ist benachbart zur jeweiligen Stirnseite eine Aufnahmeöffnung 15 eingebracht, an die sich die Strömungskanäle 13 bzw. 14 anschließen, die jedoch eine größere Querschnittsfläche als die Strömungskanäle 13, 14 aufweist. Die Aufnahmeöffnungen 15 dienen zur Aufnahme der Verbindungsbolzen 8.
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Benachbart zu den einander zugewandten Stirnseiten ist, wie 2 zu entnehmen, ein Dichtring 16 zwischen den Gehäuseteilen 5a und 5b angeordnet, der zur strömungsdichten Separierung des Kühlmittelstroms durch den Strömungsweg 9 und des Kraftstoffstroms dient. Der Dichtring 16 ist in eine Aufnahmenut 17 eingesetzt, die in das Gehäuseteil 5b an der dem weiteren Gehäuseteil 5a zugewandten Stirnseite eingebracht ist.
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In 3 ist die Abdichtung des Strömungswegs 9 in einer alternativen Weise realisiert, indem der Dichtring 16, der den Verbindungsbolzen 8 umgreift, mit Abstand zur Stirnseite des Gehäuseteils 5a im Bereich der Aufnahmeöffnung angeordnet ist und in eine Aufnahmenut 17 eingesetzt ist, die radial nach innen offen ausgebildet ist. Das Gehäuseteil 5a ist der Spitze 3 (1) und damit der Einspritzöffnung zugewandt.
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3 ist des Weiteren zu entnehmen, dass der Verbindungsbolzen 8 sich vollständig durch das zweite Gehäuseteil 5b hindurcherstreckt und axial beide Stirnseiten des Gehäuseteils 5b überragt. Auf der dem ersten Gehäuseteil 5a zugewandten Seite greift der überragende Abschnitt des Verbindungsbolzens 8 in die Aufnahmeöffnung 15 ein. Auf der gegenüberliegenden Seite steht ein Abschnitt des Verbindungsbolzens 8 über das Gehäuseteil 5b über und kann gegebenenfalls auch in eine entsprechende Aufnahmeöffnung in einem weiteren Gehäuseteil einragen. Innerhalb des Gehäuseteils 5b befindet sich der Verbindungsbolzen 8 in der Aufnahmeöffnung 15, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Verbindungsbolzens 8 entspricht.
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In 4 ist eine Ausführungsvariante des Verbindungsbolzens 8 dargestellt, bei der ein Drosselabschnitt 18 in den Verbindungsbolzen eingebracht ist, der mit dem innen liegenden Verbindungskanal 14 verbunden ist, jedoch gegenüber diesem eine reduzierte Querschnittsfläche aufweist. Der Drosselabschnitt 18 befindet sich benachbart zu einer Stirnseite des Verbindungsbolzens 8. Die Querschnittsfläche des Drosselabschnittes 18 ist signifikant kleiner als die Querschnittsfläche des Verbindungskanals 14. Der Durchmesser des Drosselabschnittes 18, der bevorzugt mit einer runden Querschnittsfläche versehen ist, beträgt vorteilhafterweise nicht mehr als die Hälfte des Durchmessers des Verbindungskanals 14.
