DE29724389U1 - Variable valve timing - Google Patents
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Description
26 875/DE/326 875/EN/3
DaimlerChrysler AG FTP/SDaimlerChrysler AG FTP/S
Stuttgart 10.10.00Stuttgart 10.10.00
Die Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a variable valve control for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
Variable Ventilsteuerungen der vorgenannten Art sind aus der DE 42 44 550 Al bekannt. Sie dienen insbesondere der drosselfreien Laststeuerung bei Otto-Motoren durch Veränderung des Hubes und der Steuerzeiten der Einlaßventile. Konstruktiv bestehen solche Ventilsteuerungen im wesentlichen aus zwei gegensinnig drehenden Nockenwellen, die, bezogen auf ein Ventil, über ihre Nocken gemeinsam über einen Schwinghebel das in Schließrichtung federbelastete Ventil beaufschlagen, wobei die eine, erste Nockenwelle die Öffnet-Funktion und die andere, zweite Nockenwelle die Schließt-Funktion bestimmt, so daß durch eine relative Verdrehung der Nockenwellen gegeneinander Hub und Öffnungsdauer des Ventils in weiten Bereichen veränderlich sind.Variable valve controls of the aforementioned type are known from DE 42 44 550 A1. They are used in particular for throttle-free load control in Otto engines by changing the stroke and control times of the intake valves. In terms of construction, such valve controls essentially consist of two camshafts rotating in opposite directions, which, in relation to a valve, act on the spring-loaded valve in the closing direction via their cams together via a rocker arm, with the first camshaft determining the opening function and the second camshaft determining the closing function, so that the stroke and opening duration of the valve can be varied within a wide range by rotating the camshafts relative to one another.
Die relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegeneinander erfolgt über ein vierrädriges Koppelgetriebe, dessen Antriebsrad mit der von der Kurbelwelle angetriebenen ersten Nockenwelle und dessen Abtriebsrad mit der über das Koppelgetriebe anzutreibenden und relativ zur ersten Nockenwelle zu verdrehenden zweiten Nockenwelle verbunden ist, wobei Antriebs- und Abtriebsrad jeweils mit einem Zwischenrad kämmen und die Zwischenräder wechselseitig in Eingriff stehen. Antriebsrad, Abtriebsrad und Zwischenräder sind über Koppeln miteinander verbunden, derart, daß durch Verschwenken der Koppeln die Zwischenräder auf den An- und Abtriebsrädern abwälzen, so daß durch Verschwenken des Koppelgetriebes über ein um die Achse des Antriebs- oder Abtriebsrades schwenkbares und mit der entsprechenden Koppel verbundenes Stellglied eine relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegeneinander erreicht wird. Das Stellglied wird dabei über einen StellmotorThe relative rotation of the two camshafts against each other is achieved via a four-wheel coupling gear, the drive wheel of which is connected to the first camshaft driven by the crankshaft and the driven wheel of which is connected to the second camshaft which is driven via the coupling gear and rotated relative to the first camshaft, whereby the drive and driven wheels each mesh with an intermediate wheel and the intermediate wheels are in mutual engagement. The drive wheel, driven wheel and intermediate wheels are connected to each other via couplings in such a way that by pivoting the couplings the intermediate wheels roll on the drive and driven wheels, so that by pivoting the coupling gear via an actuator which can be pivoted about the axis of the drive or driven wheel and is connected to the corresponding coupling, a relative rotation of the two camshafts against each other is achieved. The actuator is controlled by a servomotor.
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beaufschlagt, und die durch Stellglied und Stellmotor gebildete Verstelleinrichtung ermöglicht eine feinfühlige Verstellung des Koppelgetriebes, um eine entsprechend fein dosierbare Laststeuerung zu realisieren.and the adjustment device formed by the actuator and servo motor enables a sensitive adjustment of the coupling gear in order to realize a correspondingly finely dosed load control.
Variable Ventilsteuerungen dieser Art sind verhältnismäßig komplex, dadurch auch in ihrer Grundeinstellung nicht einfach zu beherrschen, zumal neben dem Antrieb der Nockenwellen noch ein Verstelltrieb mit gesondertem Antrieb, nämlich über den Stellmotor erforderlich ist. Durch die Erfindung soll eine solche variable Ventilsteuerung insbesondere im Hinblick auf eine einfache Montage und Einstellbarkeit weitergebildet werden, und zwar unter Berücksichtigung eines möglichst geringen Raumbedarfes.Variable valve controls of this type are relatively complex, and therefore not easy to master even in their basic settings, especially since in addition to the camshaft drive, an adjustment drive with a separate drive, namely via the servomotor, is required. The invention aims to further develop such a variable valve control, particularly with regard to simple assembly and adjustability, while taking into account the smallest possible space requirement.
Gemäß der Erfindung wird dies durch die Ausbildung des Stellgliedes als Stellrad und den Antrieb des Stellrades über ein Antriebsritzel erreicht, wobei zumindest Stellrad, Antriebsritzel und Verstellgetriebe zu einer Montageeinheit zusammengefaßt sind. Eine solche Montageeinheit kann bei entsprechender Ausbildung der mit dem Verstellgetriebe zu verbindenden Nockenwellen entsprechend vorjustiert mit den Nockenwellen verbunden werden, so daß die Endmontage der Brennkraftmaschine durch die zusätzlich notwendigen Verstelleinrichtungen im wesentlichen nicht beeinträchtigt wird, so insbesondere bei Verwendung entsprechender Schnellverbindungen, wie Steckverbindungen oder dergleichen.According to the invention, this is achieved by designing the actuator as an adjusting wheel and driving the adjusting wheel via a drive pinion, whereby at least the adjusting wheel, drive pinion and adjustment gear are combined to form an assembly unit. Such an assembly unit can be connected to the camshafts in a correspondingly pre-adjusted manner if the camshafts to be connected to the adjustment gear are designed accordingly, so that the final assembly of the internal combustion engine is essentially not impaired by the additionally required adjustment devices, in particular when using corresponding quick connections such as plug connections or the like.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform umfaßt die Montageeinheit allerdings auch die Steuerung der variabel zu steuernden Ventile, so im Regelfall der Einlaßventile. Dabei kann die Montageeinheit durch ein Nockenwellen-Lagergehäuse zusammengefaßt sein, das die variable Ventilsteuerung für die entsprechenden Ventile einschließlich der Stelleinrichtung umfaßt und das als vormontierte Einheit mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zu verbinden ist.In a preferred embodiment, however, the assembly unit also includes the control of the valves to be variably controlled, usually the intake valves. The assembly unit can be combined with a camshaft bearing housing, which includes the variable valve control for the corresponding valves including the actuating device and which is to be connected to the cylinder head of the internal combustion engine as a pre-assembled unit.
Dies wird insbesondere dadurch erleichtert, daß das Lagergehäuse zumindest eine nach außen vorspringende, seitliche Auskragung zur Lagerung des Antriebsritzels aufweist. Dies führt zu einer besonders günstigen Gesamtkonfiguration, wenn das Verstellgetriebe in stirnseitiger Verlängerung des Nockenwellen-Lagergehäuses angeordnet ist, wobei das Stellrad der der Auskragung benachbart liegenden Nockenwelle zugeordnet wird, so daß das AntriebsritzelThis is made easier in particular by the fact that the bearing housing has at least one outwardly projecting, lateral projection for supporting the drive pinion. This leads to a particularly favorable overall configuration if the adjustment gear is arranged in the frontal extension of the camshaft bearing housing, with the adjusting wheel being assigned to the camshaft adjacent to the projection, so that the drive pinion
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benachbart zur Seitenflucht des Lagergehäuses vorgesehen werden kann und nur einen geringen Raumbedarf bedingt.can be provided adjacent to the side alignment of the bearing housing and requires only a small amount of space.
Diesem Raumbedarf kann im Rahmen der Erfindung in besonders zweckmäßiger Weise durch eine seitliche, balkonartige Auskragung des das Nockenwellen-Lagergehäuse aufnehmenden Zylinderkopfunterteiles Rechnung getragen werden, wobei sich in Überdeckung zu dieser Auskragung in besonders günstiger Weise der Stellmotor anordnen läßt, so daß dieser mit der vormontierten, durch das Nockenwellen-Lagergehäuse zusammengefaßten Einheit in günstiger Weise zu verbinden ist.Within the scope of the invention, this space requirement can be taken into account in a particularly expedient manner by a lateral, balcony-like projection of the cylinder head lower part which accommodates the camshaft bearing housing, whereby the servomotor can be arranged in a particularly favorable manner in overlap with this projection, so that it can be conveniently connected to the pre-assembled unit which is combined by the camshaft bearing housing.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im übrigen wird die Erfindung ergänzend durch die nachfolgende Zeichnungsbeschreibung erläutert. Es zeigen:Further details and features of the invention emerge from the subclaims. The invention is further explained by the following description of the drawings. They show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, die mitFig. 1 is a plan view of a cylinder head of an internal combustion engine, which is
vier Ventilen je Zylinder arbeitet und deren Einlaßventile über eine variable Ventilsteuerung in Hub und Öffnungsdauer einstellbar sind, wobei die gezeigte Draufsicht nur eine Übersicht über die Gesamtkonstruktion vermitteln soll und deshalb nur in Teilbereichen entsprechend detailliert gezeigt ist,four valves per cylinder and whose intake valves can be adjusted in stroke and opening duration via a variable valve control, whereby the top view shown is only intended to provide an overview of the overall construction and is therefore only shown in detail in some areas,
Fig. 2 in einer vergrößerten Draufsicht das rückwärtige Ende des ZylinderkopfesFig. 2 in an enlarged plan view the rear end of the cylinder head
gemäß Fig. 1, undaccording to Fig. 1, and
Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch Verstellgetriebe und Stelleinrichtung derFig. 3 a sectional view through the adjustment gear and adjusting device of the
Ventilsteuerung gemäß Figuren 1 und 2, und zwar in einer Schnittführung gemäß Linie III-III, die sowohl in Fig. 1 wie auch in Fig. 2 eingetragen ist.Valve control according to Figures 1 and 2, in a section according to line III-III, which is shown in both Fig. 1 and Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den nicht abgedeckten Zylinderkopf 1 einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine, wobei in Zuordnung zu den nicht dargestellten Zylindern jeweils vier Ventile vorgesehen sind, nämlich zwei Auslaßventile 2 und zwei Einlaßventile 3. DieFig. 1 shows a plan view of the uncovered cylinder head 1 of a four-cylinder internal combustion engine, whereby four valves are provided in association with the cylinders not shown, namely two exhaust valves 2 and two intake valves 3. The
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Steuerung der Auslaßventile 2 ist nicht weiter erläutert und erfolgt konventionell über eine hier nicht dargestellte Nockenwelle, die, bezogen auf eine Draufsicht, zwischen den Auslaßventilen 2 und der benachbarten Auslaßseite 4 des Zylinderkopfes 1 liegt. Bezogen auf die Längsmittelebene 5 des Zylinderkopfes 1, in der, was nicht näher ausgestaltet dargestellt ist, Schächte 6 liegen, die der Aufnahme von Zündkerzen oder auch Einspritzelementen dienen können, liegen den Auslaßventilen 2 die Einlaßventile 3 gegenüber, deren Betätigung im Hinblick auf Hub und Öffnungsdauer über zwei zugehörige Nockenwellen 7 und 8 variabel erfolgen kann.Control of the exhaust valves 2 is not explained in more detail and is carried out conventionally via a camshaft (not shown here) which, in a plan view, is located between the exhaust valves 2 and the adjacent exhaust side 4 of the cylinder head 1. In relation to the longitudinal center plane 5 of the cylinder head 1, in which, although not shown in more detail, there are shafts 6 which can be used to accommodate spark plugs or injection elements, the exhaust valves 2 are opposite the intake valves 3, the actuation of which can be variably carried out in terms of stroke and opening duration via two associated camshafts 7 and 8.
Die verwendete variable Ventilsteuerung ist in ihrer prinzipiellen Ausgestaltung beispielsweise der DE 42 44 550 Al zu entnehmen, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, so daß sich detaillierte Erläuterungen des bekannten Prinzipes erübrigen. Diesem Prinzip entsprechend ist die Nockenwelle 7, die der Einlaßseite 9 des Zylinderkopfes benachbart liegt, über die Kurbelwelle angetrieben und treibt ihrerseits über das als vierrädriges Koppelgetriebe ausgebildete Verstellgetriebe 10 die Nockenwelle 8 an. Die Nockenwellen 7 und 8, von denen die Nockenwelle 7 für die Einlaßventile 3 die Öffnet-Funktion und die Nockenwelle 8 die Schließt-Funktion steuert, beaufschlagen über ihre Nocken 11, 12 gemeinsam über durch Rollen gebildete Abgriffsglieder 13 einen Schwinghebel 14.The basic design of the variable valve control used can be found, for example, in DE 42 44 550 A1, to which explicit reference is made here, so that detailed explanations of the known principle are unnecessary. In accordance with this principle, the camshaft 7, which is located adjacent to the inlet side 9 of the cylinder head, is driven by the crankshaft and in turn drives the camshaft 8 via the adjustment gear 10 designed as a four-wheel coupling gear. The camshafts 7 and 8, of which the camshaft 7 controls the opening function for the inlet valves 3 and the camshaft 8 controls the closing function, act on a rocker arm 14 via their cams 11, 12 together via tappets 13 formed by rollers.
Die Nockenwellen 7 und 8 und die entsprechenden Betätigungseinrichtungen für die Ventile sind über ein Nockenwellen-Lagergehäuse 15 zu einer Montageeinheit zusammengefaßt, wobei das Nockenwellen-Lagergehäuse 15 zwischen den jeweiligen Zylindern wie auch endseitig Lagerböcke 16 umfaßt, in deren Bereich die Verschraubung des Lagergehäuses mit dem aufnehmenden Teil des Zylinderkopfes 1 erfolgt.The camshafts 7 and 8 and the corresponding actuating devices for the valves are combined to form an assembly unit via a camshaft bearing housing 15, wherein the camshaft bearing housing 15 comprises bearing blocks 16 between the respective cylinders as well as at the ends, in the area of which the bearing housing is screwed to the receiving part of the cylinder head 1.
Auf den Nockenwellen 7 und 8 sind auf über den endseitigen Lagerbock 17 frei auslaufenden Enden Antriebsrad 18 und Abtriebsrad 19 des insgesamt als vierrädrigen Koppelgetriebes ausgebildeten Verstellgetriebes 20 angeordnet, wobei die Verstellung des Verstellgetriebes 20 über ein Stellglied 21 in Form eines Stellrades erfolgt, das koaxial zur Nockenwelle 7 gegenüber dem Nockenwellen-Lagergehäuse 15 geführt ist und über das die Koppeln des Verstellgetriebes 20 um die Achsen der Nockenwellen 7 und 8 verschwenkbar sind. DurchThe drive gear 18 and the driven gear 19 of the adjusting gear 20, which is designed as a four-wheel coupling gear, are arranged on the camshafts 7 and 8 at ends that run freely over the end bearing block 17, whereby the adjustment of the adjusting gear 20 is carried out via an actuator 21 in the form of an adjusting wheel that is guided coaxially to the camshaft 7 opposite the camshaft bearing housing 15 and via which the couplings of the adjusting gear 20 can be pivoted about the axes of the camshafts 7 and 8.
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Verschwenken der Koppeln wird die Drehlage der Nockenwellen 7 und 8 zueinander verändert und dabei Hub und Öffnungsdauer der Einlaßventile 3.By pivoting the couplers, the rotational position of the camshafts 7 and 8 relative to each other is changed and the lift and opening duration of the intake valves 3 are changed.
Das axial zwischen dem Verstellgetriebe 20 und dem endseitigen Lagerbock 17 liegende Stellrad 21, dessen Verbindung zu einer der Koppeln in nicht näher gezeigter Weise über ein Pleuel 22 erfolgt, das auf einem exzentrischen Bund 23 des Stellrades 21 gelagert ist, ist stirnverzahnt und vorzugsweise als Schnecken- oder Schraubenrad ausgebildet und kämmt, wie Fig. 3 zeigt, mit einem Antriebsritzel 24, das in entsprechender Weise eine Schneckenoder Schraubverzahnung trägt. Das Antriebsritzel 24 ist auf einer Welle 25 angeordnet, die in seitlichen Auskragungen 26 und 27 des Lagergehäuses 15 gelagert ist, wobei die Auskragungen 26 und 27 zueinander beabstandet liegen, so daß das Antriebsritzel zwischen diesen im Bereich der Teilebene 28 der Lagerböcke 16 des Nockenwellen-Lagergehäuses 17 liegt. Axial erstrecken sich die Auskragungen 26 und 27 ausgehend von dem dem Lagerbock 17 benachbarten Endbereich über diesen hinaus, bilden also eine seitliche Verlängerung des Lagergehäuses, so daß die Drehachse der Welle 25 und des Ritzels 24 im Überdeckungsbereich zum Stellrad 21 liegt, mit dem das Ritzel 24 kämmt.The adjusting wheel 21, which is located axially between the adjusting gear 20 and the end bearing block 17 and is connected to one of the couplings in a manner not shown in detail via a connecting rod 22 which is mounted on an eccentric collar 23 of the adjusting wheel 21, has spur gears and is preferably designed as a worm or screw wheel and, as shown in Fig. 3, meshes with a drive pinion 24 which has a corresponding worm or screw toothing. The drive pinion 24 is arranged on a shaft 25 which is mounted in lateral projections 26 and 27 of the bearing housing 15, the projections 26 and 27 being spaced apart from one another so that the drive pinion lies between them in the region of the partial plane 28 of the bearing blocks 16 of the camshaft bearing housing 17. Axially, the projections 26 and 27 extend from the end region adjacent to the bearing block 17 beyond the latter, thus forming a lateral extension of the bearing housing, so that the axis of rotation of the shaft 25 and the pinion 24 lies in the overlap area of the adjusting wheel 21, with which the pinion 24 meshes.
In Folge der zur Einlaßseite 9 eng benachbarten Anordnung des Nockenwellen-Lagergehäuses 15 ist den Auskragungen 26 und 27 zylinderkopfseitig eine balkonartige Auskragung zugeordnet, die, wie in Fig. 3 schematisiert dargestellt, durch die Bodenfläche 29 des Zylinderkopfes nach unten abgeschlossen ist und die insgesamt mit 30 bezeichnet ist. Die balkonartige Auskragung 30 des Zylinderkopfes 1 macht es möglich, die Welle 25 des Ritzels 24 frei über den Boden 29 des Zylinderkopfes nach unten und außen zu führen, so daß mit dem außerhalb des Zylinderkopfes 1 liegenden Ende der Welle 25 in einfacher Weise der Stellmotor 31 zu verbinden ist, der über eine entsprechende Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Schnellkupplung oder dergleichen, die auch gewisse Desachsierungen zuläßt, mit der Welle 25 zu verbinden ist. Die entsprechende Kupplungseinrichtung ist symbolisch mit 32 angedeutet, wobei der Stellmotor 31 gegenüber dem nicht dargestellten Zylinderblock befestigt sein kann, der den Zylinderkopf 1 trägt. Es ist aber auch möglich und eine bevorzugte Lösung im Rahmen der Erfindung, dem Zylinderkopf 1 beispielsweise im Bereich der Auskragung 30 eine Halterung für den Stellmotor 31 zuzuordnen, was hier nicht weiter dargestellt ist.As a result of the arrangement of the camshaft bearing housing 15 closely adjacent to the inlet side 9, the projections 26 and 27 on the cylinder head side are assigned a balcony-like projection which, as shown schematically in Fig. 3, is closed off at the bottom by the base surface 29 of the cylinder head and which is designated as a whole by 30. The balcony-like projection 30 of the cylinder head 1 makes it possible to guide the shaft 25 of the pinion 24 freely downwards and outwards over the base 29 of the cylinder head, so that the servomotor 31 can be easily connected to the end of the shaft 25 lying outside the cylinder head 1, which servomotor can be connected to the shaft 25 via a corresponding coupling device, in particular a quick coupling or the like, which also allows certain offsets. The corresponding coupling device is symbolically indicated with 32, whereby the servomotor 31 can be attached opposite the cylinder block (not shown) which supports the cylinder head 1. However, it is also possible and a preferred solution within the scope of the invention to assign a holder for the servomotor 31 to the cylinder head 1, for example in the area of the projection 30, which is not shown further here.
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Über den Stellmotor 31 kann unter Vermittlung des Ritzels 24 das Stellrad 21 verdreht werden, und zwar konzentrisch zur Nockenwelle 7, wobei das Stellrad 21 lediglich über einen Teil seines Umfanges entsprechend verzahnt ist, und im Restbereich im Durchmesser entsprechend zurückgenommen ist. Hierdurch entstehen an den im Übergangsbereich zwischen den Umfangsbereichen unterschiedlichen Durchmessers liegenden Flanken 33 des Stellrades 21 Anschlagflächen, die in einem im Durchmesser abgesetzten Bereich 34 der Nockenwelle 8 ihren Gegenanschlag 35 finden, so daß der Verstell weg des Stellrades in beiden Drehrichtungen anschlagbegrenzt ist, was es möglich macht, den nachträglich mit der Montageeinheit verbundenen Stellmotor durch mechanische Anschläge 33, 35 definierte Einstellagen zu geben.The adjusting wheel 21 can be rotated via the servomotor 31 with the help of the pinion 24, namely concentrically to the camshaft 7, whereby the adjusting wheel 21 is only toothed over part of its circumference and is correspondingly reduced in diameter in the remaining area. This creates stop surfaces on the flanks 33 of the adjusting wheel 21 located in the transition area between the circumferential areas of different diameters, which find their counter stop 35 in an area 34 of the camshaft 8 with a reduced diameter, so that the adjustment path of the adjusting wheel is limited in both directions of rotation, which makes it possible to give the servomotor subsequently connected to the assembly unit defined adjustment positions by means of mechanical stops 33, 35.
Die Anordnung des Stellmotores 31 ist in Verbindung mit entsprechend angepaßten Verzahnungen auch in Winkellagen möglich, die von der gezeigten abweichen, so daß sich Anpassungen an anderweitige Einbauverhältnisse ohne Verlassen des Erfindungsprinzipes vornehmen lassen. Gezeigt ist eine zur Bodenebene des Zylinderkopfes 1 senkrechte Anordnung des Stellmotores 31 bzw. der Drehachse des Ritzels 24 in Verbindung mit einer die Drehachsen der Nockenwellen 7 und 8 aufnehmenden Ebene, die zur Bodenebene des Zylinderkopfes 1 parallel liegt.The arrangement of the servomotor 31 is also possible in conjunction with appropriately adapted gearing in angular positions that differ from that shown, so that adaptations to other installation conditions can be made without departing from the principle of the invention. Shown is an arrangement of the servomotor 31 or the axis of rotation of the pinion 24 that is perpendicular to the base plane of the cylinder head 1 in conjunction with a plane that accommodates the axes of rotation of the camshafts 7 and 8 and that lies parallel to the base plane of the cylinder head 1.
In der schematischen Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 ist die Durchführung der Welle 25 durch den Boden 29 des Zylinderkopfes 1 im Bereich der Auskragung 30 nur schematisiert dargestellt, und es ist auf die Darstellung von entsprechenden Dichtungen und dergleichen verzichtet.In the schematic sectional view according to Fig. 3, the passage of the shaft 25 through the bottom 29 of the cylinder head 1 in the region of the projection 30 is shown only schematically, and the representation of corresponding seals and the like is omitted.
Claims (12)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=26041066
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE29724389U1 (en) |
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1997
- 1997-10-24 DE DE29724389U patent/DE29724389U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
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