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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abstandshalter für Kühlmantel, der in einem Wassermantel eines Zylinderblocks installiert ist, um das Strömungsvolumen des Kühlwassers in dem Wassermantel zu regulieren.
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Einschlägiger Stand der Technik
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Kühlkonstruktionen für Verbrennungsmotoren, insbesondere wassergekühlte Motoren, mit einem Zylinderblock unter Verwendung eines Wassermantels umfassen eine offene Konstruktion und eine geschlossene Konstruktion. Die offene Kühlkonstruktion ist derart ausgebildet, dass ein Wassermantel um eine Zylinderbohrung des Zylinderblocks herum vorgesehen ist, wobei der Wassermantel nach Art einer Schleife ausgebildet ist, deren oberer Teil offen ist und dessen planare Formgebung oval oder im wesentlichen oval mit einer Verengung ausgebildet ist, wobei Kühlwasser in dem Wassermantel strömt und in diesem zirkuliert und der obere Teil des Wassermantels dadurch geschlossen ist, dass er an dem Zylinderkopf befestigt ist, wobei auf diese Weise ein Motorblock gekühlt wird.
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Der Zylinderblock wird im allgemeinen durch Gießen einer Aluminiumlegierung oder dergleichen hergestellt. Bei einem Gießvorgang wird ein Gießmaterial in eine Gießform eingespritzt, die eine Vielzahl von geteilten Formteilen aufweist. Ein dem Wassermantel entsprechendes Teil wird in Abhängigkeit von der Konstruktion der geteilten Formteile beim Gießvorgang zu einem Positiv-Formwerkzeug, wobei die Breite des Positiv-Formwerkzeugs in Abhängigkeit von der Größe des Motors (Hubraum) manchmal größer wird als für einen Wassermantel notwendig, um die Formfestigkeit des Positiv-Formwerkzeugs sicherzustellen.
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Infolgedessen wird das Volumen des Kühlwassers in dem Wassermantel manchmal größer als das Volumen von Kühlwasser, das für den Motor angemessen ist. Wenn bei der Herstellung einer Vielzahl von Motoren mit unterschiedlichem Hubraum die Möglichkeit besteht, einen einzigen Formtyp gemeinsam für eine Vielzahl von Motoren zu verwenden, kann ferner der erforderliche Aufwand für die Herstellung einer mit hohen Kosten verbundenen Metallform reduziert werden, wobei dies wiederum zu einer Reduzierung der für die Motoren notwendigen Kosten beiträgt.
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Die Patentliteratur 1 beschreibt eine derartige Technologie, dass zur gemeinsamen Verwendung der gleichen Form ein Wassermantel eines Zylinderblocks derart ausgebildet ist, dass er für einen Motor mit dem größten Hubraum passt, wobei mehrere Abstandshalter (Hülsen in Patentliteratur 1), die entsprechend der Formgebung der Wassermantels (unterschiedliche Dicke, Ausbildung von Ausschnitten, usw.) geformt sind, in Abhängigkeit von dem Motorhubraum in geeigneter Weise in den Wassermantel eingesetzt werden und die Kapazität in dem Wassermantel reguliert wird.
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Ferner beschreibt die Patentliteratur 1, dass die Wandtemperatur der Zylinderbohrung variiert und der Kraftstoffverbrauch sich nicht stabilisiert, wenn der Abstandshalter in dem Wassermantel vibriert, so dass der Abstandshalter mit einem Harzmaterial gebildet wird, das Kühlwasser absorbiert und derart aufquillt bzw. sich ausdehnt, dass der Abstandshalter in dem Wassermantel stabil gehalten bleibt, während er vorzugsweise in diesen eingesetzt ist, um dadurch einen inneren Vorsprung zu bilden, der mit der Innenwandung des Wassermantels durch dieses Anschwellen unter Druck in Berührung tritt.
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Somit ist der gesamte in der Patentliteratur 1 offenbarte Abstandshalter mit einem im Wasser quellenden Harzmaterial gebildet, wobei die Einsetzbarkeit und die Festlegefähigkeit an dem Wassermantel verbessert sind, es jedoch schwierig ist, ein geeignetes Strömungsvolumen des Kühlwassers in dem Wassermantel vorzugeben, da der Teil mit Ausnahme des inneren Vorsprungs nach dem Einsetzen des Abstandshalters durch Kühlwasser aufquillt, so dass zu erwarten ist, dass eine exakte Regulierung des Volumens des Kühlwassers in Abhängigkeit von dem gewünschten Motorhubraum schwierig wird.
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In der Patentliteratur 2 ist ein Abstandshalter für Kühlmantel angegeben, bei dem der Abstandshalter ein Regulierteil mit einem Kernmaterial und einem quellfähigen Material aufweist, das von dem Kernmaterial getragen wird und durch Kühlwasser aufquillt, wobei die Quellrichtung des durch Kühlwasser gequollenen Materials in der Oberflächenrichtung des Abstandshalters reguliert wird und im wesentlichen in Breitenrichtung zugelassen wird.
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Bei diesem Dokument des Standes der Technik quillt das Material durch das Kühlwasser im wesentlichen nur in der Breitenrichtung des Abstandshalters, so dass das Volumen des Kühlwassers in dem Wassermantel exakt reguliert werden kann.
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Die Patentliteratur 3 sowie die Patentliteratur 4 beschreiben einen Abstandshalter, der in Abhängigkeit von der Formgebung des Wassermantels durch Formen gebildet ist und der an der unteren Hälfte in dem Wassermantel vorgesehen ist, wobei der Abstandshalter ein Element zum Trennen eines Strömungsweges nach oben und nach unten (obere und untere Unterteilungselemente in Patentliteratur 4) aufweist und ferner ein nach oben gehendes Führungselement aufweist, so dass ein übermäßiges Kühlen der Zylinderbohrung in dem unteren Teil des Wassermantels verhindert wird und das Kühlen in dem oberen Teil angemessen wird.
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Die Patentliteratur 5 und Patentliteratur 6 beschreiben einen Abstandshalter, der an einem geeigneten Teil in dem Wassermantel vorgesehen ist (wobei in der Patentliteratur 6 eine Bohrung zum Entfernen von Sand ausgebildet ist), um ein ungleichmäßiges Kühlen durch Kühlwasser in dem Wassermantel zu verhindern. Der Abstandshalter ist aus einem in Wasser quellfähigen Material hergestellt, um die Befestigungseigenschaft an dem Zylinderblock zu verbessern, und ist zum Absorbieren von Kühlwasser sowie zum Aufquellen nach dem Anordnen in dem Wassermantel ausgebildet, so dass er an der Innenwand des Wassermantels anliegt und die Strömung von Kühlwasser um diesen herum reguliert wird.
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Die Patentliteratur 7 offenbart, dass der zentrale Teil eines plattenartigen Kühlregulierelements, dessen Bimetalloberfläche mit Harzmaterial oder dergleichen mit geringer Wärmeleitfähigkeit beschichtet ist, an einem der Zylinderbohrungswand zugewandten Wandteil des Wassermantels befestigt ist und der Strömungsweg des Kühlwassers durch Verformung der beiden freien Enden begleitet von einer Temperaturänderung bei dem in dem Wassermantel strömenden Kühlwasser reguliert wird.
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Liste des Standes der Technik
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1 JP-H01-034 677-Y
- Patentliteratur 2 JP-4 465 313-B
- Patentliteratur 3 JP 2008-025 474-A
- Patentliteratur 4 JP 2008-128 133-A
- Patentliteratur 5 JP-4 149 322-B
- Patentliteratur 6 JP-2007-107 426-A
- Patentliteratur 7 JP-4 331 136-B
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Bei dem in der Patentliteratur 2 angegebenen Abstandshalter für Kühlmantel kann das Strömungsvolumen des Kühlwassers in dem Wassermantel angemessen sein, der Abstandshalter kann in einfacher Weise in den Abstandshalter eingesetzt und montiert werden und stabil in dem Wassermantel gehalten werden, und darüber hinaus kann die Temperatur in der Zylinderbohrungswand in Richtung nach oben und nach unten gleichmäßig sein.
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Jedoch ist die Konstruktion des in der Patentliteratur 2 angegebenen Regulierteils kompliziert, so dass keine einfache Herstellung möglich ist und weitere Verbesserungen für den praktischen Einsatz desselben erforderlich sind.
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Der in der Patentliteratur 3 und 4 angegebene Abstandshalter weist im oberen Teil ein Strömungsweg-Trennelement mit im wesentlichen der gleichen Breite wie einer offenen Breite (Nutbreite) des Wassermantels oder ein elastisch verformbares, den Strömungsweg separierendes Element mit einer geringfügig größeren Breite als der offenen Breite auf.
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Ferner weist der Abstandshalter ein nach oben gehendes Führungselement an seinem seitlichen Bereich auf; ein derartiges den Strömungsweg separierendes Element wird jedoch zu einem Hindernis beim Einsetzen des Abstandshalters in den Wassermantel, und es ist schwierig, den Abstandshalter einzusetzen und zu montieren.
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Ferner ist der in der Patentliteratur 5 und 6 offenbarte Abstandshalter in einem geeigneten Teil in dem Wassermantel vorgesehen, wobei er in erster Linie den Strömungsweg in der unteren Hälfte in dem Wassermantel blockiert und ein ungleichmäßiges Kühlen nach oben und nach unten verhindert.
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Jedoch besteht bei der Patentliteratur 5 und 6 keine Absicht, ein zu großes Volumen an Kühlwasser in dem Wassermantel zu korrigieren, wie es beim Formen des Zylinderblocks in inhärenter Weise auftritt, oder ein Zylinderblock-Formwerkzeug für eine Vielzahl von Motoren gemeinsam zu verwenden, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
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Das in der Patentliteratur 7 offenbarte Kühlungsregulierelement reguliert die Strömung des Kühlwassers und die Temperatur in der Zylinderbohrungswand durch Verformung aufgrund einer Temperaturänderung in dem Kühlwasser. Hierbei ist jedoch ein solches Kühlungsregulierelement von einem Abstandshalter qualitativ verschieden, der zum Ausgleichen eines zu großen Volumens an Kühlwasser in dem Wassermantel ausgebildet ist, wie es in inhärenter Weise beim Formen des Zylinderblocks entsteht, und der ferner für die gemeinsame Verwendung von einem Zylinderblock-Formwerkzeug für eine Vielzahl von Motoren ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung wird in Anbetracht der vorstehend geschilderten Probleme vorgeschlagen, und die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Abstandshalters für Kühlmantel, der das Strömungsvolumen von Kühlwasser in dem Wassermantel in Abhängigkeit von der Spezifikation und dergleichen von Motoren regulieren kann und der in einfacher Weise eine gleichmäßige Kühlwirkung in dem Wassermantel erzielen kann.
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Lösung der Aufgabe
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Abstandshalter für Kühlmantel dazu ausgebildet, in einen Wassermantel eines Zylinderblocks eingesetzt zu werden, um das Strömungsvolumen des Kühlwassers in dem Wassermantel zu regulieren. Der Abstandshalter für Kühlmantel weist einen Abstandshalterkörper, der entsprechend der Formgebung des Wassermantels durch Formen gebildet ist, sowie ein Regulierelement auf, dessen eine Seite an dem Abstandshalterkörper befestigt ist.
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Bei dem Regulierelement handelt es sich um ein Verbundgebilde, das aus einem ersten Element, das nicht in Wasser quellfähig ist und plastisch verformbar ist, sowie aus einen zweiten Element gebildet ist, das aus in Wasser quellfähigem elastomeren Material hergestellt ist und in integraler Weise an dem ersten Element angebracht ist.
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Das Regulierelement ist derart ausgebildet, dass es in einem zusammen mit dem Abstandshalterkörper in den Wassermantel eingesetzten Zustand derart angeordnet ist, dass es nicht mit einer gegenüberliegenden Wand des Wassermantels in Berührung tritt, während es einen Teil des den Wassermantel durchströmenden Kühlwassers durch eine derartige Verformung blockiert, dass eine nicht an dem Abstandshalterkörper festgelegte Seite des Regulierelements der gegenüberliegenden Wand des Wassermantels zugewandt gegenüberliegt, wenn das zweite Element durch Aufnehmen bzw. Absorbieren von in dem Wassermantel strömenden Kühlwasser quillt und dadurch das erste Element elastisch verformt wird.
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Bei dem Abstandshalter für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung kann das das Regulierelement bildende Verbundgebilde folgende drei Formen annehmen.
- (1) Das Verbundgebilde ist ein Plattenkörper, dessen eine Seite an einer Seitenfläche des Abstandshalterkörpers befestigt ist und der sich in eine gekrümmte Form verformt, wenn das zweite Element durch Absorbieren von Kühlwasser quillt.
- (2) Das Verbundgebilde ist ein Spiralkörper, dessen Basisbereich an einer Seitenfläche des Abstandshalterkörpers festgelegt ist und der sich in eine radial nach außen vergrößerte Form verformt, wenn das zweite Element durch Absorbieren von Kühlwasser quillt.
- (3) Das Verbundgebilde ist ein zickzackförmiger Körper, dessen Basisbereich an einer Seitenfläche des Abstandshalterkörpers befestigt ist und der sich derart verformt, dass ein Faltwinkel des Zickzack-Körpers vergrößert wird, wenn das zweite Element durch Absorbieren von Kühlwasser quillt.
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Bei dem Abstandshalter für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Regulierelement derart an dem Abstandshalterkörper angebracht sein, dass das Regulierelement in einem in Einsetzrichtung des Regulierelements tiefliegenden Bereich angeordnet ist, wenn das Regulierelement in den Wassermantel eingesetzt ist. Ferner kann das erste Element aus einem nicht quellfähigen Gummimaterial hergestellt sein.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Der Abstandshalter für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Regulieren des Strömungsvolumens des Kühlwassers in dem Wassermantel vorgesehen, so dass eine Vergrößerung des Volumens an Kühlwasser in dem Wassermantel, wie es in inhärenter Weise beim Formen des Zylinderblocks auftritt, in angemessener Weise verhindert werden kann, indem die Breite des Abstandshalterkörpers in geeigneter Weise vorgegeben wird. Darüber hinaus kann die gemeinsame Verwendung einer einzigen Art eines Formwerkzeugs für einen Zylinderblock für eine Vielzahl von Motoren erleichtert werden.
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Das Regulierelement, das mit dem Verbundgebilde aus dem ersten Element, das nicht in Wasser quellfähig ist und elastisch verformbar ist, sowie dem zweiten Element, das aus in Wasser quellfähigem elastomeren Material hergestellt ist und in integraler Weise an dem ersten Element angebracht ist, gebildet ist, ist für eine derartige Anordnung ausgebildet, dass es nicht mit der gegenüberliegenden Wand des Wassermantels in Berührung tritt, wenn es zusammen mit dem Abstandshalterkörper in den Wassermantel eingepasst ist. Beim Einsetzen des Abstandshalters für Kühlmantel in den Wassermantel wird somit das Regulierelement zu keinem Hindernis, und die Montage kann problemlos vorgenommen werden.
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Ferner quillt das zweite Element durch Absorbieren von in dem Wassermantel strömenden Kühlwasser, und das erste Element wird durch das Quellen elastisch verformt, und anschließend daran wird der nicht festgelegte Teil des Regulierelements in Richtung der gegenüberliegenden Wand verformt, um dadurch einen Teil des in dem Wassermantel strömenden Kühlwassers zu regulieren. Durch dieses Regulieren kann ein Kühleffekt des Zylinderblocks in dem Wassermantel in einfacher Weise gleichmäßig gemacht werden.
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Das Regulierelement weist eine einfache Konstruktion dahingehend auf, dass es mit dem zusammengesetzten Gebilde bzw. Verbundgebilde aus dem ersten Element, das nicht in Wasser quellfähig ist und elastisch verformbar ist, sowie dem zweiten Element, das aus in Wasser quellfähigem elastomeren Material hergestellt ist und in integraler Weise an dem ersten Element angebracht ist, gebildet ist und eine Seite desselben an dem Abstandshalterkörper befestigt ist, so dass das Regulierelement in einfacher Weise hergestellt werden kann.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Abstandshalters für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem das das Regulierelement bildende Verbundgebilde ein Plattenkörper ist, ist die eine Seite des plattenartigen Körpers an der Seitenfläche des Abstandshalterkörpers befestigt, und der Plattenkörper ist dazu ausgebildet, sich zu krümmen, wenn der zweite Körper durch Absorbieren von Wasser quillt; das Regulierelement wird dabei derart verformt, dass der nicht festgelegte Teil durch die Krümmungsverformung des Plattenkörpers der gegenüberliegenden Wand des Wassermantels zugewandt gegenüberliegt, so dass ein Teil des in dem Wassermantel strömenden Kühlwassers exakt reguliert werden kann.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbundgebilde um einen spiralförmigen Körper, dessen Basisbereich an der Seitenfläche des Abstandshalterkörpers festgelegt ist, wobei der spiralförmige Körper dazu ausgebildet ist, sich in Richtung radial nach außen zu verformen, wenn das zweite Element durch Absorbieren von Wasser quillt. Das Regulierelement wird dadurch derart verformt, dass der nicht befestigte Teil durch die Vergrößerungsverformung des spiralförmigen Körpers der gegenüberliegenden Wand des Wassermantels zugewandt gegenüberliegt, so dass ein Teil des in dem Wassermantel strömenden Kühlwassers exakt reguliert wird.
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Ferner handelt es sich bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bei dem Verbundgebilde um einen Zickzack-Körper, von dem ein Basisbereich an der Seitenfläche des Abstandshalterkörpers festgelegt ist, wobei der Zickzack-Körper dazu ausgebildet ist, sich derart zu verformen, dass ein Faltwinkel vergrößert wird, wenn das zweite Element durch Absorbieren von Wasser quillt, wobei das Regulierelement derart verformt wird, dass der nicht festgelegte Teil der gegenüberliegenden Wand des Wassermantels zugewandt gegenüberliegt, so dass ein Teil des in dem Wassermantel strömenden Kühlwassers exakt reguliert wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Abstandshalters für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem das Regulierelement an dem Abstandshalterkörper derart befestigt ist, dass es in der Einpassrichtung beim Einpassen des Wassermantel-Abstandshalters in den Wassermantel an dem tiefen Teil angeordnet ist, entspricht der tiefe Teil dem unteren Teil der Zylinderbohrung, nämlich dem Bereich, in dem sich ein Kolben hin und her bewegt, so dass eine übermäßige Kühlung in diesem Bereich verhindert werden kann und dadurch eine gleichmäßige Hin- und Herbewegung des Kolbens aufrechterhalten werden kann.
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Andererseits befindet sich der dem tiefen Teil des Motorblocks in Einpassrichtung gegenüberliegende Teil an dem oberen Bereich der Zylinderbohrung, nämlich an einer Stelle in der Nähe der Brennkammer, so dass keine Regulierung des Kühlwassers durch das Regulierelement in diesem Bereich stattfindet und eine ausreichende Kühlwirkung erzielt werden kann, so dass in angemessener Weise ein gleichmäßiger Kühleffekt der Zylinderbohrung über den gesamten Wassermantel erzielt wird.
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Ferner kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Abstandshalters für Kühlmantel, bei dem das erste Element aus nicht in Wasser quellfähigem Gummimaterial gebildet ist, das Verbundgebilde mit dem zweiten Element aus in Wasser quellfähigem elastomeren Material durch einen gleichzeitigen Formvorgang in einfacher Weise hergestellt werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Gesamtansicht zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines Abstandshalters für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine im Querschnitt dargestellte Draufsicht auf einen Zylinderblock, bei dem der Abstandshalter für Kühlmantel in einen Wassermantel eingepasst ist;
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3a eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit ”X” markierten Bereichs;
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3b eine Darstellung in einem Zustand, in dem Kühlwasser in dem Wassermantel strömt;
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4a eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht eines Bereichs, in dem ein Regulierelement des Abstandshalters für Kühlmantel vorgesehen ist;
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4b eine ähnliche Darstellung eines modifizierten Ausführungsbeispiels;
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5a und 5b den Ansichten der 3a und 3b ähnliche Darstellungen bei einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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6a und 6b den Ansichten der 3a und 3b ähnliche Darstellungen bei einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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7a und 7b den Ansichten der 3a und 3b ähnliche Darstellungen bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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8a eine vergrößerte Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein Regulierelement für den in 2 mit Y markierten Bereich vorgesehen ist;
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8b eine Darstellung des Zustands, in dem Kühlwasser in dem Wassermantel strömt;
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9a und 9b den Ansichten der 8a und 8b ähnliche Darstellungen des gleichen Bereichs wie in 8 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
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10a und 10b den Ansichten der 8a und 8b ähnliche Darstellungen des gleichen Bereichs wie in 8 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden auf der Basis der Zeichnungen erläutert. 1 zeigt eine schematische perspektivische Gesamtansicht zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines Abstandshalters für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine schematische, im Schnitt dargestellte Draufsicht auf einen Zylinderblock eines wassergekühlten Motors mit einem Wassermantel, in den ein Abstandshalter für Kühlmantel eingepasst ist. Ein in 2 dargestellter Zylinderblock 1 wird für einen Dreizylindermotor verwendet und weist drei Zylinderbohrungen 2 auf, die in Reihe ausgerichtet sind.
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Ein Wassermantel 3 in Open-Deck-Bauweise ist um die drei Zylinderbohrungen 2 herum in Form einer mit Boden versehenen Nut gebildet, wobei das obere Ende des Zylinderblocks 1 (die Oberfläche, die in integraler Weise mit dem nicht dargestellten Zylinderkopf ausgebildet ist) offen ist. Tatsächlich ist der Zylinderblock 1 aus Aluminiumlegierung oder dergleichen gegossen, so dass der Wassermantel 3 unter Verwendung einer Patrizen- bzw. Positiv-Gießform gebildet wird.
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Die obere Oberfläche des Zylinderkopfs 1 weist eine Vielzahl von aufnehmenden Schraubenöffnungen 1a zum integralen Festlegen des nicht dargestellten Zylinderkopfes auf, indem eine Befestigung mittels Schrauben stattfindet. Ein Einschnürungsbereich 3a mit größerer Nutbreite als in dem übrigen Bereich ist zwischen einander benachbarten Zylinderbohrungen 2 des Wassermantels 3 gebildet.
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Ein Zuführungsbereich und ein Abgabebereich für Kühlwasser zu bzw. von dem Kühlmantel 3 sind in 2 nicht dargestellt.
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Der in 1 gezeigte Abstandshalter 4 für Kühlwasser ist als Formkörper aus Kunstharzmaterial gebildet und besitzt einen Abstandshalterkörper 40 und ein an dem Abstandshalterkörper 40 angebrachtes Regulierelement 5, wobei der Abstandshalterkörper 40 wie eine Schleife ausgebildet ist, die der Form des Wassermantels 3 entspricht und in den Wassermantel 3 mit etwas Freiraum zu der oberen Öffnung eingepasst ist.
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Das Regulierelement 5 ist an einer Stelle angebracht, die sich auf einer Innenseite des Abstandshalterkörpers 40 befindet und dem Einschnürungsbereich 3a entspricht und bei der es sich um den in einer Einpassrichtung ”a” in den Wassermantel 3 tieferliegenden Bereich handelt, nämlich den Bereich auf der Bodenseite des Wassermantels 3. Das Regulierelement 5 ist mit einem zusammengesetzten Gebilde bzw. Verbundgebilde 8 ausgebildet, das ein erstes Element 6 aus in Wasser nicht quellfähigem Gummimaterial und ein zweites Element 7 aus in Wasser quellfähigem elastomeren Material aufweist, das an dem ersten Element 6 in integraler Weise angebracht ist.
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Synthetisches Gummimaterial, wie zum Beispiel Ethylen-Propylen-Dien-Gummi wird vorzugsweise als im Wasser nicht quellfähiges Gummimaterial zum Bilden des ersten Elements 6 verwendet. Das erste Element ist nicht auf Gummimaterial beschränkt, es können auch gummielastisches Harzmaterial, wie zum Beispiel Polyisobutylen, Polyethylen, Polypropylen sowie elastisches Metall und dergleichen verwendet werden. Elastomermaterial gemischt mit wasserabsorbierendem Material mit hohem Polymeranteil wird als in Wasser quellfähiges elastomeres Material zum Bilden des zweiten Elements 7 verwendet.
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Vorzugsweise finden insbesondere synthetische Gummimaterialien Verwendung, wie zum Beispiel Ethylen-Propylen-Dien-Gummi (EPDM) sowie gummiartige elastische Harzmaterialien, wie zum Beispiel Polyisobutylen, Polyethylen und Polypropylen, wobei eine durch Copolimerisation überbrückte Verbindung der Polyacrylatreihe oder der Isobutylmaleinsäurereihe oder wasserabsorbierendes Material mit hohem Polymeranteil der Polyethylenoxidreihe gemischt wird.
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Wie in den 3a und 4a gezeigt ist, handelt es sich bei dem Verbundgebilde 8 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen rechteckigen plattenartigen Körper, der durch integrales Befestigen des flächenkörperartigen ersten Elements 6 und des flächenkörperartigen zweiten Elements 7 in einer Schichtung in einer zu der Einpassrichtung ”a” orthogonalen Richtung gebildet ist, wobei ein Basisbereich 6a des ersten Elements 6, das den auf der einen Seite liegenden Teil (die eine Seite) des plattenartigen Körpers entlang der Einpassrichtung ”a” bildet, in den Abstandshalterkörper 40 eingebettet angebracht ist.
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Das erste Element 6 und das zweite Element 7 werden durch einen gleichzeitigen Formvorgang in integraler Weise aneinander befestigt. Der Basisbereich 6a wird an dem Abstandshalterkörper 40 durch Einpassen, haftende Verbindung oder Fixierung mittels eines geeigneten Anschlags befestigt, und zusätzlich kann der Basisbereich 6a durch gleichzeitiges Formen zusammen mit dem ersten Element 6 und dem zweiten Element 7 beim Formen des Wassermantel-Abstandshalters 4 befestigt werden.
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Das Verbundgebilde 8 ist derart ausgebildet, dass die der einen Seite gegenüberliegende, andere Seite (nicht befestigte Seite) 8a dem Boden des Einschnürungsbereichs 3a zugewandt gegenüberliegt, wenn der Abstandshalter 4 für Kühlmantel in den Wassermantel 3 eingepasst ist, dabei jedoch in einem Zustand angeordnet ist, in dem es nicht mit dem Wandbereich (dem gegenüberliegenden Wandbereich 3b) des Einschnürungsbereichs 3a einschließlich des Bodens in Berührung tritt.
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Wenn der Abstandshalter 4 für Kühlmantel in den Wassermantel 3 eingepasst wird, dann wird somit das mit dem Verbundgebilde 8 ausgebildete Regulierelement 5 zu keinem Hindernis bei dem Einpassvorgang, so dass sich die Effizienz des Montagevorgangs für Motoren verbessern lässt.
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Insbesondere weist der Einschnürungsbereich 3a aufgrund seiner charakteristischen Formgebung im Vergleich zu anderen Teilen einen großen Raum auf, so dass er als Bereich effektiv ist, in dem das Regulierelement 5 in einem berührungsfreien Zustand im Bezug auf die gegenüberliegende Wand des Wassermantels 3 vorgesehen ist. Bei der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 handelt es sich um einen Wandbereich auf der Seite der Zylinderbohrung 2.
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3b zeigt, dass der Abstandshalter 4 für Kühlmantel in den Wassermantel 3 in der in 2 und 3a dargestellten Weise eingepasst ist und der Motor montiert ist, wobei Kühlwasser (das Kühlwasser gemischt mit Antigefrierflüssigkeit umfasst) dem Wassermantel 3 zugeführt wird und Kühlwasser in diesem strömt. Der Pfeil ”b” (siehe auch 2) veranschaulicht die Strömungsrichtung des Kühlwassers.
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Wenn somit Kühlwasser in dem Wassermantel 3 strömt, quillt das zweite Element 7 durch Absorbieren von Kühlwasser.
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Das zweite Element 7 ist an dem ersten Element 6, das nicht in Wasser quellfähig ist und elastisch verformbar ist, in integraler Weise angebracht, so dass das Verbundgebilde 8 nach Art eines Bimetalls derart verformt wird, dass das erste Element 6 als Begleiterscheinung des Anschwellens bzw. Quellens des zweiten Elements 7 elastisch verformt wird und die andere Seite 8a in bezug auf 3b in Richtung nach rechts gekrümmt wird und in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 tritt.
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Infolgedessen wird die Strömung von Kühlwasser um den Berührungsbereich blockiert. Bei dem Abstandshalter 4 für Kühlmantel gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Regulierelement 5 in dem unteren Bereich vorgesehen, so dass die Strömung von Kühlwasser in einem Bereich reguliert wird, in dem sich ein Kolben hin und her bewegt und nicht zu befürchten ist, dass ein übermäßiges Kühlen der Wand der Zylinderbohrung 2 in dem Hin- und Herbewegungsbereich stattfindet.
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Dagegen ist das Regulierelement 5 nicht an der oberen Hälfte des Abstandshalters 4 für Kühlmantel vorgesehen, so dass die Strömung von Kühlwasser dort nicht blockiert wird und die Wand der Zylinderbohrung 2 in der Nähe einer Brennkammer angemessen gekühlt wird, so dass eine angemessene Kühlfunktion über die gesamte Wand der Zylinderbohrung 2 erzielt wird.
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4b zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des in 4a dargestellten Regulierelements 5. Da in 4a das Regulierelement 5 durch das Verbundgebilde 8 gebildet ist, das durch integrales Ausbilden des flächenkörperartigen ersten Elements 6 und des flächenkörperartigen zweiten Elements 7 gebildet ist, schwillt das zweite Element 7 durch Wasser in der Oberflächenrichtung an, und das Regulierelement 5 krümmt sich in der Einpassrichtung ”a”, so dass eine unregelmäßig gekrümmte Formgebung gebildet werden kann.
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Bei dem in 4b gezeigten Verbundgebilde 8a ist das zweite Element 7 nach Art eines Streifens ausgebildet, der sich von der einen Seite (dem Basisbereich 6a) zu der anderen Seite 8a erstreckt, wobei eine Vielzahl von Streifen vertikal ausgerichtet parallel zueinander vorgesehen sind und in integraler Weise mit dem ersten Element 6 ausgebildet sind.
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Bei einem Verbundgebilde 8a mit einer derartigen Ausbildung erfolgt ein Anschwellen des zweiten Elements 7 durch Wasser in erster Linie in der Längsrichtung, so dass die Krümmungsform kaum unregelmäßig wird, so dass in einfacher Weise eine ideale Verformung des Regulierelements 5 in einer derartigen Weise erzielt werden kann, dass die andere Seite 8a der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 zugewandt gegenüberliegt.
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Die 5a und 5b zeigen ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel des Regulierelements 5. Ein Verbundgebilde 8B, das das Regulierelement 5 bildet, weist plattenartige Körper, wie etwa die Verbundkörper 8, 8A, auf; dieses Gebilde unterscheidet sich jedoch darin, dass das zweite Element 7 derart befestigt ist, dass es über einen Basisbereich 7a als auf der einen Seite befindlicher Bereich in den Abstandshalterkörper 40 eingebettet ist.
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Wenn Kühlwasser in dem Wassermantel 3 strömt (siehe Pfeil ”b”), wie dies in 5b gezeigt ist, schwillt das zweite Element 7 durch Absorbieren von Wasser an, und das Verbundgebilde 8B wird als Begleiterscheinung der elastischen Verformung des ersten Elements 6 verformt, und die andere Seite 8a gelangt in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand des Wassermantels 3, so dass das Strömen von Kühlwasser um den Berührungsbereich in der vorstehend geschilderten Weise blockiert wird.
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Bei der integral ausgebildeten Konstruktion aus dem ersten Element 6 und dem zweiten Element 7 kann es sich entweder um eine Ausbildung gemäß 4a oder wie im vorliegenden Fall um eine Ausbildung gemäß 4b handeln. Wenn die Konstruktion gemäß 4b verwendet wird, kann in einfacher Weise eine ideale Verformung des Regulierelements 5 erzielt werden.
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Die 6a und 6b zeigen ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel des Regulierelements 5. Ein Verbundgebilde 8C zum Bilden des Regulierelements 5 ist an dem Abstandshalterkörper 40 über den Basisbereich 6a des ersten Elements 6 befestigt, wie dies in 3 dargestellt ist.
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Das Verbundgebilde 8C bei diesem Ausführungsbeispiel ist durch integrales Befestigen des ersten Elements 6 und des zweiten Elements 7 wie bei dem Ausführungsbeispiel der 4a oder der 4b gebildet, wobei es ferner als spiralförmiger Körper derart ausgebildet ist, dass die andere Seite 8a bei Betrachtung in der Einpassrichtung ”a” (siehe 1) aufgewickelt ist und das zweite Element 7 innenliegend angeordnet ist.
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Das Regulierelement 5, das unter Verwendung des spiralförmigen Verbundgebildes 8C gebildet ist, ist derart ausgebildet, dass bei Einpassen des Abstandselements 4 für Kühlmantel in den Wassermantel 3 gemäß der Darstellung in 6a das Element 5 in einem Zustand angeordnet ist, in dem es nicht mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 in Berührung tritt. Wenn Kühlwasser in dem Wassermantel 3 fließt (siehe Pfeil ”b”), wie dies in 6b veranschaulicht ist, schwillt das zweite Element 7 durch Absorbieren von Wasser an.
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In einem solchen Fall befindet sich das zweite Element 7 im Inneren des Spiralkörpers, und das Verbundgebilde 8C wird derart verformt, dass es als Begleiterscheinung der elastischen Verformung des ersten Elements 6 beim Anschwellen des zweiten Elements 7 radial in Richtung nach außen vergrößert wird, wobei die Umfangsfläche des Verbundgebildes 8C dann in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 tritt. Somit wird um den Berührungsbereich herumströmendes Kühlwasser blockiert, und es kann wiederum die gleiche Funktion wie vorstehend beschrieben erzielt werden.
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Die 7a und 7b veranschaulichen ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel des Regulierelements 5. Ein Verbundgebilde 8D, das das Regulierelement 5 bildet, ist an dem Abstandshalterkörper 40 über den Basisbereich 6a des ersten Elements 6 angebracht, wie dies auch bei dem Ausführungsbeispiel der 3 der Fall ist.
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Das Verbundgebilde 8D ist bei Betrachtung in der Einpassrichtung ”a” (siehe 1) als Zickzack-Körper ausgebildet. Das erste Element 6 ist bis zu der anderen Seite 8a nacheinander in Zickzack-Falten gelegt; jedoch ist das zweite Element 7 nicht kontinuierlich ausgebildet und derart positioniert, dass es innerhalb jedes Faltbereichs (in vier Bereichen in der Zeichnung) vorgesehen ist und in integraler Weise an dem ersten Element 6 festgelegt ist.
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Das Regulierelement 5, das durch ein solches zickzackförmiges Verbundgebilde 8D gebildet ist, ist derart ausgebildet, dass es in einem nicht mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 in Berührung tretendem Zustand angeordnet ist, wenn der Wassermantel-Abstandshalter 4 in den Wassermantel 3 eingepasst ist. Wenn Kühlwasser in dem Wassermantel 3 fließt, wie dies in 7b gezeigt ist (siehe Pfeil ”b”), schwillt das zweite Element 7 durch Absorbieren von Wasser an.
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In diesem Fall ist das zweite Element 7 innerhalb von jedem Faltbereich des Zickzack-Körpers angeordnet, und das Verbundgebilde 8D wird derart verformt, dass der Faltwinkel von jedem Faltbereich als Begleiterscheinung der elastischen Verformung des ersten Elements 6 beim Anschwellen des zweiten Elements 7 größer wird, so dass dadurch die andere Seite 8a und der benachbarte Winkelbereich des Verbundgebildes 8D in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 gelangen. Somit wird um den Berührungsbereich herumströmendes Kühlwasser blockiert, und es kann wiederum die gleiche Funktion wie vorstehend beschrieben erreicht werden.
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8a zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem das Regulierelement an dem in 2 mit ”Y” markierten Bereich vorgesehen ist, wobei in 8b Kühlwasser in dem Wassermantel strömt und das Regulierelement verformt wird.
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Der Bereich ”Y” in 2 stellt ein Beispiel dar, bei dem die Nutbreiten des Wassermantels 3 in anderen Bereichen als dem Einschnürungsbereich 3a im wesentlichen gleich sind, wobei dies bedeutet, dass das Regulierelement in dem anderen Bereich als dem Einschnürungsbereich 3a verwendet werden kann. Ein das Regulierelement 5 bildendes Verbundgebilde 8E ist an dem Abstandshalterkörper 40 wie bei dem Ausführungsbeispiel der 3 über den Basisbereich 6a des ersten Elements 6 festgelegt.
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Das erste Element 6 ist derart ausgebildet, dass es ausgehend von dem Basisbereich 6a im wesentlichen entlang der Innenwand des Abstandshalterkörpers 40 umgebogen ist, und die andere Seite 8a der Strömungsrichtung des Kühlwassers (siehe Pfeil ”b” in 8b) zugewandt ist. Das zweite Element 7 ist an der dem Abstandshalterkörper 40 des ersten Elements 6 gegenüberliegenden Seite in integraler Weise festgelegt, und das erste Element 6 ist von dem umgebogenen Bereich bis zu der anderen Seite 8a nach Art einer Platte ausgebildet.
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Das integrierte Gebilde aus dem ersten Element 6 und dem zweiten Element 7 kann die gleichen Konstruktionen aufgreifen, wie diese in 4a oder 4b gezeigt sind. Wenn der Wassermantel-Abstandshalter 4 in den Wassermantel 3 eingepasst ist, wie dies in 8a gezeigt ist, dann ist das mit dem plattenartigen Verbundgebilde 8E ausgebildete Regulierelement 5 derart ausgebildet, dass es nicht mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 in Berührung tritt. Wenn Kühlwasser in dem Wassermantel 3 strömt (siehe Pfeil ”b”), wie dies in 8b gezeigt ist, schwillt das zweite Element 7 durch Absorbieren von Wasser an.
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Das Regulierelement 5 wird derart verformt, dass es der elastischen Verformung des ersten Elements 6 durch dieses Anschwellen folgend umgeschwenkt wird und die andere Seite 8a in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 tritt. Dadurch kann das Strömen von Kühlwasser um den Berührungsbereich herum blockiert werden, und es kann die gleiche Funktion wie vorstehend beschrieben erzielt werden.
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Die 9a und 9b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Regulierelements 5 in dem gleichen Bereich wie in 8 gezeigt. Ein Verbundgebilde 8F, das in diesem Ausführungsbeispiel das Regulierelement 5 bildet, ist an dem Abstandshalterkörper 40 wie bei dem Ausführungsbeispiel der 5 über den Basisbereich 7a des zweiten Elements 7 festgelegt.
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Das zweite Element 7 ist derart ausgebildet, dass es ausgehend von dem Basisbereich 7a im wesentlichen entlang der Innenwand des Abstandshalterkörpers 40 umgebogen ist, wobei die andere Seite 8a der Strömungsrichtung des Kühlwassers (siehe Pfeil ”b” in 9b) zugewandt ist.
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Das erste Element 6 ist auf der dem Abstandselementkörper 40 zugewandten Seite des zweiten Elements 7 in integraler Weise befestigt, und das zweite Element 7 ist von dem umgebogenen Bereich bis zu der anderen Suite 8a nach Art einer Platte ausgebildet. Das integrierte Gebilde aus dem ersten Element 6 und dem zweiten Element 7 kann die gleiche Konstruktion wie in 4a oder 4b gezeigt aufgreifen.
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Wenn der Wassermantel-Abstandshalter 4 in den Wassermantel 3 eingepasst ist, wie dies in 9a gezeigt ist, so ist das mit dem plattenartigen Verbundgebilde 8F ausgebildete Regulierelement 5 derart ausgebildet, dass es in einem Zustand angeordnet ist, in dem es nicht mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 in Berührung tritt. Wenn Kühlwasser in dem Wassermantel 3 strömt (siehe Pfeil ”b”), wie dies in 9b gezeigt ist, schwillt das zweite Element 7 durch Absorbieren von Wasser an.
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Das Regulierelement 5 wird als Begleiterscheinung der elastischen Verformung des ersten Elements 6 beim Anschwellen des zweiten Elements 7 in einer Richtung gekrümmt, die entgegengesetzt zu der des in 8 dargestellten Ausführungsbeispiels ist, wobei der gekrümmte Bereich in der Mitte in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 tritt. Auf diese Weise kann die Strömung von Kühlwasser um den Berührungsbereich herum blockiert werden, und es kann wiederum die gleiche Funktion wie vorstehend beschrieben erzielt werden.
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Die 10a und 10b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Regulierelements in dem gleichen Bereich wie in 8. Ein das Regulierelement 5 bildendes Verbundgebilde 8G ist an dem Abstandshalterkörper 40 wie bei dem Ausführungsbeispiel der 8 über den Basisbereich 6a des ersten Elements 6 festgelegt.
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Das erste Element 6 ist derart ausgebildet, dass es ausgehend von dem Basisbereich 6a umgebogen ist, wobei die andere Seite 8a der Strömungsrichtung des Kühlwassers (siehe Pfeil ”b” in 10b) zugewandt ist. Das zweite Element 7 ist entweder an beiden oder an einem von dem ersten Element 6 und dem Abstandshalterkörper 40 innenseitig von dem umgebogenen Bereich des ersten Elements 6 in integraler Weise befestigt.
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Wenn der Wassermantel-Abstandshalter 4 in den Wassermantel 3 eingepasst ist, wie dies in 10a gezeigt ist, dann ist das mit dem plattenartigen Verbundgebilde 8G ausgebildete Regulierelement 5 dazu ausgebildet, dass es in einem Zustand angeordnet ist, in dem es nicht mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3 in Berührung tritt. Wenn Kühlwasser in dem Wassermantel 3 strömt (siehe Pfeil ”b”), wie dies in 10b gezeigt ist, schwillt das zweite Element 7 durch Absorbieren von Wasser an.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Element 7 an beiden von dem ersten Element 6 und dem Abstandshalterkörper 40 in integraler Weise angebracht, so dass ein anschwellendes zweites Element 7 das erste Element 6 betätigt und dieses gegen die gegenüberliegende Wand 3b drückt und dabei das erste Element 6 elastisch verformt wird, so dass der Winkel an dem umgebogenen Bereich vergrößert wird.
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Das Regulierelement 5 wird durch die elastische Verformung des ersten Elements 6 verformt, und die andere Seite 8a tritt in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand 3b des Wassermantels 3. Dadurch kann das Strömen von Kühlwasser um den Berührungsbereich herum blockiert werden, und es kann die gleiche Funktion wie vorstehend beschrieben erzielt werden.
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Die in den 1 bis 7 gezeigten Regulierelemente sowie die in den 8 bis 10 dargestellten Regulierelemente können in geeigneter Weise kombiniert und verwendet werden. Die Höhe des Regulierelements (die Länge entlang der Einpassrichtung ”a”) ist nicht auf die in 1 dargestellte Höhe beschränkt und kann in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung auf der Basis der Spezifikation von Motoren in geeigneter Weise vorgegeben werden. Darüber hinaus veranschaulichen die 1 und 2 den Abstandshalter für Kühlmantel gemäß der vorliegenden Erfindung bei Anwendung auf Dreizylindermotoren; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Fall beschränkt.
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Ferner kann der in den Zeichnungen dargestellte Abstandshalter für Kühlmantel Ausschnitte für die Strömung von Kühlwasser zwischen seiner Innenseite und seiner Außenseite aufweisen, oder er kann ein Führungselement zum Führen von Kühlwasser von unten nach oben aufweisen.
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Die eine Seite des Regulierelements ist bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen an dem Abstandshalterkörper entlang der Einpassrichtung des Abstandshalters für Kühlmantel in den Wassermantel befestigt; jedoch unterliegt diese Richtung keinen Einschränkungen, solange sie orthogonal zu der Strömungsrichtung des Kühlwassers ist.
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Wenn zum Beispiel die Strömungsrichtung von Kühlwasser in Abhängigkeit von dem Führungselement vertikal geneigt ist, wird die eine Seite entlang der zu der Strömungsrichtung orthogonalen Richtung befestigt, um in effektiver Weise einen Ausgleichsvorgang durch das Regulierelement zu erzielen.
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Ferner zeigen die vorstehend beschriebenen modifizierten Ausführungsbeispiele, dass der nicht festgelegte Bereich in elastische Berührung mit der gegenüberliegenden Wand gelangt, wenn das Regulierelement durch Wasser anschwillt; jedoch ist es auch möglich, dass kein Kontakt mit der gegenüberliegenden Wand stattfindet, sondern eine Annäherung an diese erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderblock
- 1a
- Schraubenöffnungen
- 2
- Zylinderbohrungen
- 3
- Wassermantel
- 3a
- Einschnürungsbereich
- 3b
- gegenüberliegende Wand
- 4
- Abstandshalter für Kühlmantel
- 5
- Regulierelement
- 6
- erstes Element
- 6a
- Basisbereich
- 7
- zweites Element
- 7a
- Basisbereich
- 8
- Verbundgebilde
- 8A–8G
- Verbundgebilde
- 8a
- andere Seite (nicht befestigter Bereich)
- 40
- Abstandshalterkörper
- a
- Einpassrichtung
- b
- Strömungsrichtung des Kühlwassers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 01-034677 Y [0013]
- JP 4465313 B [0013]
- JP 2008-025474 A [0013]
- JP 2008-128133 A [0013]
- JP 4149322 B [0013]
- JP 2007-107426 A [0013]
- JP 4331136 B [0013]