DE102013017271A1 - Camshaft adjuster for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, der dazu vorgesehen ist, eine Phasenlage einer Nockenwelle (11) der Brennkraftmaschine gegenüber einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu verstellen, mit einem Antriebselement (12) zu einer antriebstechnischen Kopplung mit der Kurbelwelle, mit einem Abtriebselement (13), das dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment zu einem Antrieb der Nockenwelle (11) auszuleiten, und mit einer Notlaufeinheit, die zumindest ein mechanisches Stellelement (14) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in einem Fehlerfall ein Drehmoment zur Einstellung einer Notlaufphasenlage bereitzustellen, wobei das zumindest eine Stellelement (14) eine Gleichgewichtslage aufweist, welche die Notlaufphasenlage ausbildet.Camshaft adjuster for an internal combustion engine, which is intended to adjust a phase angle of a camshaft (11) of the internal combustion engine with respect to a crankshaft of the internal combustion engine, with a drive element (12) for a drive-technical coupling with the crankshaft, with an output element (13) to the is provided, a torque to a drive of the camshaft (11) auszuleiten, and with a Notlaufeinheit having at least one mechanical actuator (14) which is provided to provide a torque for setting a Notlaufphasenlage in case of failure, said at least one Control element (14) has an equilibrium position which forms the emergency running phase position.
Description
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine.
Aus der
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine hohe Betriebssicherheit einer Brennkraftmaschine zu erreichen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention is in particular the object to achieve high reliability of an internal combustion engine. It is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einem Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, der dazu vorgesehen ist, eine Phasenlage einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine gegenüber einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu verstellen, mit einem Antriebselement zu einer antriebstechnischen Kopplung mit der Kurbelwelle, mit einem Abtriebselement, das dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment zu einem Antrieb der Nockenwelle auszuleiten, und mit einer Notlaufeinheit, die zumindest ein mechanisches Stellelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, in einem Fehlerfall ein Drehmoment zur Einstellung einer Notlaufphasenlage bereitzustellen.The invention is based on a camshaft adjuster for an internal combustion engine, which is intended to adjust a phase angle of a camshaft of the internal combustion engine relative to a crankshaft of the internal combustion engine, with a drive element for a drive-technological coupling with the crankshaft, with an output element which is provided for deriving a torque to a drive of the camshaft, and with an emergency running unit, which has at least one mechanical actuating element which is provided to provide a torque for setting a Notlaufphasenlage in case of failure.
Es wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Stellelement eine Gleichgewichtslage aufweist, welche die Notlaufphasenlage ausbildet. Dadurch kann ein besonders betriebssicherer Nockenwellenversteller bereitgestellt werden und es kann eine hohe Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine erreicht werden. Eine relative Winkelposition der Notfallphasenlage kann vorteilhaft eingestellt werden, wodurch eine besonders verbrauchsarme Brennkraftmaschine bereitgestellt werden kann. Unter einem „Fehlerfall” soll insbesondere ein Zustand verstanden werden, in dem ein aktiver Stellmechanismus des Nockenwellenverstellers ausgefallen und/oder abgeschaltet ist, in dem insbesondere aber die Brennkraftmaschine zumindest in der Notfallphasenlage weiter betrieben werden kann. Unter einem „mechanischen Stellelement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das insbesondere zu einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Kraftübertragung vorgesehen ist. Bevorzugt ist eine Funktion des Stellelements zumindest in dem Fehlerfall unabhängig von einer äußeren Aktivierung und/oder von einer externen Energiequelle. Unter einer „Gleichgewichtslage” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zustand verstanden werden, in dem in Abhängigkeit von einer Phasenlage ein zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement wirkendes Drehmoment verschwindend klein ist, d. h. insbesondere keine Drehung des Abtriebselements gegenüber dem Antriebselement bewirkt. Beispielsweise ist das von dem zumindest einen Stellmoment bereitgestellte Drehmoment selbst verschwindend klein oder es wird durch ein Drehmoment eines weiteren Stellelements kompensiert. Unter „kompensieren” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die beiden Drehmomente einander entgegengesetzt gerichtet und betragsmäßig zumindest nahezu gleich groß sind. Bevorzugt kann das Abtriebselement in unterschiedlichen Richtungen aus der Gleichgewichtslage ausgelenkt werden, d. h. die Gleichgewichtslage ist insbesondere verschieden von einer Phasenlage an einem Rand des Verstellbereichs.It is proposed that the at least one adjusting element has an equilibrium position which forms the emergency running phase position. As a result, a particularly reliable camshaft adjuster can be provided and high operational reliability of the internal combustion engine can be achieved. A relative angular position of the emergency phase position can be advantageously set, whereby a particularly fuel-efficient internal combustion engine can be provided. An "error case" is to be understood in particular a state in which an active actuating mechanism of the camshaft adjuster has failed and / or is switched off, but in which, in particular, the internal combustion engine can continue to be operated at least in the emergency phase position. A "mechanical control element" is to be understood in particular an element which is provided in particular for a positive and / or frictional power transmission. At least in the event of a fault, a function of the actuating element is preferably independent of an external activation and / or of an external energy source. An "equilibrium position" should be understood in this context in particular as a state in which, as a function of a phase position, a torque acting between the output element and the drive element is negligibly small, ie. H. in particular causes no rotation of the output element relative to the drive element. For example, the torque provided by the at least one actuating torque itself is negligibly small or it is compensated by a torque of a further actuating element. By "compensate" is to be understood in this context, in particular, that the two torques are oppositely directed and in terms of magnitude at least almost the same size. Preferably, the output element can be deflected in different directions from the equilibrium position, d. H. the equilibrium position is in particular different from a phase position at an edge of the adjustment range.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zumindest eine Stellelement als ein Spannelement ausgebildet, das in der Gleichgewichtslage eine minimale Spannkraft aufweist. Dadurch kann ein besonders zuverlässiger Nockenwellenversteller bereitgestellt werden. Bevorzugt entspricht eine Spannkraft des zumindest einen Stellelements in der Gleichgewichtslage einer Vorspannung des Stellelements. Es ist denkbar, dass eine Spannkraft des Stellelements in der Gleichgewichtslage verschwindet.In an advantageous embodiment, the at least one adjusting element is designed as a clamping element which has a minimum clamping force in the equilibrium position. As a result, a particularly reliable camshaft adjuster can be provided. Preferably, a clamping force of the at least one actuating element in the equilibrium position corresponds to a bias voltage of the actuating element. It is conceivable that a clamping force of the actuating element disappears in the equilibrium position.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Stellelement eine Hauptachse aufweist, die bezogen auf eine Drehachse der Nockenwelle zumindest teilweise in Umfangsrichtung angeordnet ist. Dadurch kann ein besonders kompakter Nockenwellenversteller bereitgestellt werden. Unter einer „Hauptachse” eines Stellelements soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Achse senkrecht zu einer Grundfläche eines zylindrischen Stellelements und/oder eine Symmetrieachse eines rotationssymmetrischen Stellelements und/oder eine Achse, um welche die Windungen eines schraubenförmigen Stellelements gewunden sind, verstanden werden. Unter einer „Umfangsrichtung” bezogen auf eine Drehachse der Nockenwelle soll insbesondere eine Richtung entlang eines Umfangs eines Kreises verstanden werden, der in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse der Nockenwelle angeordnet ist. Unter einer „zumindest teilweise in Umfangsrichtung” angeordneten Hauptachse soll insbesondere verstanden werden, dass ein Abstand der Hauptachse von der Drehachse um weniger als 20 Prozent, bevorzugt um weniger als 10 Prozent und besonders bevorzugt um weniger als 5 Prozent, variiert und gleichzeitig ein Winkel der Hauptachse gegenüber einer Ebene senkrecht zur Drehachse kleiner als 10 Grad, bevorzugt kleiner als 5 Grad und besonders bevorzugt kleiner als 2 Grad ist. It is also proposed that the at least one adjusting element has a main axis, which is arranged at least partially in the circumferential direction relative to a rotational axis of the camshaft. As a result, a particularly compact camshaft adjuster can be provided. In this context, a "main axis" of an actuating element is to be understood as meaning, in particular, an axis perpendicular to a base surface of a cylindrical actuating element and / or an axis of symmetry of a rotationally symmetrical actuating element and / or an axis about which the turns of a helical actuating element are wound. A "circumferential direction" with respect to an axis of rotation of the camshaft is to be understood in particular to mean a direction along a circumference of a circle which is arranged in a plane perpendicular to the axis of rotation of the camshaft. A "main axis arranged at least partially in the circumferential direction" should be understood in particular to mean that a distance of the main axis from the axis of rotation varies by less than 20 percent, preferably by less than 10 percent and particularly preferably by less than 5 percent, and at the same time an angle of Main axis with respect to a plane perpendicular to the axis of rotation is less than 10 degrees, preferably less than 5 degrees, and more preferably less than 2 degrees.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Stellelement als eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Dadurch kann ein besonders robuster Nockenwellenversteller bereitgestellt werden. Das Stellelement ist bevorzugt als eine Schraubendruckfeder ausgebildet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass das Stellelement als ein anderes elastisch verformbares Element, beispielsweise aus einem Elastomer oder als eine Gasdruckfeder, ausgebildet ist. Bevorzugt ist das zumindest eine Stellelement beidseitig wirksam, d. h. dass das Stellelement dazu vorgesehen ist, sowohl bei einer Verstellung des Abtriebselements nach spät als auch bei einer Verstellung nach früh komprimiert zu werden und ein auf die Gleichgewichtslage gerichtetes Drehmoment bereitzustellen. Unter einer Verstellung „nach früh” soll insbesondere verstanden werden, dass die Nockenwelle bezogen auf ihre Drehrichtung der Kurbelwelle vorauseilt. Unter einer Verstellung „nach spät soll insbesondere verstanden werden, dass die Nockenwelle der Kurbelwelle nacheilt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Stellelement nur in einer Richtung wirkt und die Notlaufeinheit ein weiteres Stellelement aufweist, das in entgegengesetzter Richtung wirkt, und dass eine Gleichgewichtslage, in der sich von den Stellelementen bereitgestellte Kräften kompensieren, die Notlaufphasenlage ausbildet.It is also proposed that the at least one adjusting element is designed as a helical compression spring. As a result, a particularly robust camshaft adjuster can be provided. The adjusting element is preferably designed as a helical compression spring. In principle, however, it is also conceivable that the adjusting element is designed as another elastically deformable element, for example made of an elastomer or as a gas pressure spring. Preferably, the at least one actuating element is effective on both sides, d. H. that the adjusting element is intended to be compressed early in both an adjustment of the output element after late as well as during an adjustment and to provide a directed to the equilibrium position torque. An "early" adjustment is to be understood in particular as meaning that the camshaft leads the crankshaft relative to its direction of rotation. Under an adjustment "late to be understood in particular that the camshaft lags the crankshaft. In principle, it is also conceivable that the actuating element acts only in one direction and the emergency running unit has a further adjusting element, which acts in the opposite direction, and that an equilibrium position in which compensate for the forces provided by the actuating elements, the emergency running phasing forms.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Nockenwellenversteller einen Verstellbereich, der Grenzen aufweist, die von der Gleichgewichtslage verschieden sind. Dadurch kann die Notlaufphasenlage flexibel festgelegt werden und es kann eine besonders sichere und/oder kraftstoffsparende Phasenlage als Gleichgewichtslage gewählt werden. Unter einem „Verstellbereich” soll insbesondere ein Bereich von Phasenlagen verstanden werden, die der Nockenwellenversteller zwischen einer maximalen Verstellung nach früh und einer maximalen Verstellung nach spät einstellen kann. Bevorzugt wird der Verstellbereich durch eine Mehrzahl von Anschlägen begrenzt, die zu einer formschlüssigen Verbindung des Abtriebselements mit dem Antriebselement vorgesehen sind.In an advantageous embodiment, the camshaft adjuster comprises an adjustment range having limits that are different from the equilibrium position. As a result, the emergency running phase position can be set flexibly and a particularly safe and / or fuel-saving phase position can be selected as the equilibrium position. An "adjustment range" is to be understood in particular to mean a range of phase positions that the camshaft adjuster can set between a maximum adjustment to early and a maximum adjustment to late. Preferably, the adjustment is limited by a plurality of stops, which are provided for a positive connection of the output element with the drive element.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Nockenwellenversteller zumindest zwei Stützelemente umfasst, die mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement verbunden sind und die dazu vorgesehen sind, in Abhängigkeit von einer Auslenkung aus der Gleichgewichtslage wechselweise die Spannkraft des zumindest einen Stellelements abzustützen. Dadurch kann erreicht werden, dass das zumindest eine Stellelement beidseitig wirksam ist und die Gleichgewichtslage von den Grenzen des Verstellbereichs verschieden ist. Unter einem „Stützelement soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine fest mit dem Antriebselement verbundene Ausformung und/oder Fläche verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest zeitweise mit dem Stellelement in Kontakt zu sein. Bevorzugt sind die zwei Stützelemente dazu vorgesehen, außerhalb der Gleichgewichtslage die Spannkraft des zumindest einen Stellelements in ein Drehmoment zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement zu übersetzen.It is also proposed that the camshaft adjuster comprises at least two support elements which are connected to the drive element or the output element and which are provided to alternately support the clamping force of the at least one actuating element in response to a deflection from the equilibrium position. It can thereby be achieved that the at least one actuating element is effective on both sides and the equilibrium position is different from the limits of the adjustment range. In this context, a "support element is to be understood as meaning, in particular, a formation and / or surface firmly connected to the drive element, which is intended to be in contact at least temporarily with the actuating element. Preferably, the two support elements are provided to translate outside the equilibrium position, the clamping force of the at least one actuating element in a torque between the drive element and the driven element.
In vorteilhafter Weise sind die zumindest zwei Stützelemente dazu vorgesehen, in der Gleichgewichtslage die Spannkraft des zumindest einen Stellelements gleichzeitig abzustützen. Dadurch kann eine Gleichgewichtslage erreicht werden, aus der das Abtriebselement in beiden Richtungen ausgelenkt werden kann. Darunter, dass die Stützelemente die Spannkraft des zumindest einen Stellelements „gleichzeitig” abstützen, soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Spannkraft in der Gleichgewichtslage nicht in ein Drehmoment zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement übersetzt wird.Advantageously, the at least two support elements are provided to simultaneously support the clamping force of the at least one actuating element in the equilibrium position. As a result, an equilibrium position can be achieved, from which the output element can be deflected in both directions. The fact that the support elements "support" the clamping force of the at least one adjusting element "simultaneously" should be understood in this context in particular that the clamping force in the equilibrium position is not translated into a torque between the output element and the drive element.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes der Stützelemente dazu vorgesehen, bei einer Verstellung des Abtriebselements nach früh die Spannkraft des zumindest einen Stellelements zur Erzeugung eines Drehmoments gegen das Antriebselement abzustützen, und ein zweites der Stützelemente ist dazu vorgesehen, bei einer Verstellung des Abtriebselements nach spät die Spannkraft des zumindest einen Stellelements zur Erzeugung eines Drehmoments gegen das Antriebselement abzustützen. Dadurch kann besonders wirkungsvoll die Spannkraft des zumindest einen Stellelements in ein Drehmoment übersetzt werden, und es kann ein besonders einfach aufgebauter Nockenwellenversteller bereitgestellt werden. Bevorzugt sind das erste der Stützelemente und das zweite der Stützelemente an dem Antriebselement angeordnet und/oder fest mit diesem verbunden.In an advantageous embodiment, a first of the support elements is provided to initially support the clamping force of the at least one actuating element for generating a torque against the drive element during an adjustment of the output element, and a second of the support elements is provided, in an adjustment of the output element to late to support the clamping force of the at least one actuating element for generating a torque against the drive element. As a result, the clamping force of the at least one adjusting element can be translated into a torque in a particularly effective manner, and a particularly easily constructed camshaft adjuster can be provided. Preferably, the first of the support elements and the second of the support elements are arranged on the drive element and / or fixedly connected thereto.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Nockenwellenversteller ein weiteres erstes Stützelement auf, das dazu vorgesehen ist, bei einer Verstellung des Abtriebselements nach spät die Spannkraft des zumindest einen Stellelements zur Erzeugung eines Drehmoments gegen das Abtriebselement abzustützen, und ein weiteres zweites Stützelement auf, das dazu vorgesehen ist, bei einer Verstellung des Abtriebselements nach früh die Spannkraft des zumindest einen Stellelements zur Erzeugung eines Drehmoments gegen das Abtriebselement abzustützen. Dadurch kann besonders wirkungsvoll die Spannkraft des zumindest einen Stellelements in ein Drehmoment übersetzt werden und es kann ein besonders einfach aufgebauter Nockenwellenversteller bereitgestellt werden. Bevorzugt sind das weitere erste der Stützelemente und das weitere zweite der Stützelemente an dem Antriebselement angeordnet und/oder fest mit diesem verbunden.In an advantageous embodiment, the camshaft adjuster to another first support member which is provided to support the clamping force of the at least one actuating element for generating a torque against the driven element in an adjustment of the output element late, and a further second support element, provided for this purpose is to support the clamping force of the at least one actuating element for generating a torque against the output element at an adjustment of the output element after early. As a result, the clamping force of the at least one actuating element can be translated into a torque in a particularly effective manner, and a particularly easily constructed camshaft adjuster can be provided. Preferably, the further first of the support elements and the further second of the support elements are arranged on the drive element and / or fixedly connected thereto.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Notlaufeinheit ein weiteres Stellelement umfasst, das dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment bereitzustellen, welches das Drehmoment des ersten Stellelements in der Gleichgewichtslage kompensiert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Stellelement einer aktiven Stelleinheit zur Einstellung einer Notlaufphasenlage nutzbar gemacht werden. Bevorzugt ist das weitere Stellelement als ein Element der aktiven Stelleinheit ausgebildet, das insbesondere in dem Fehlerfall, beispielsweise bei einer Unterbrechung einer Energieversorgung, dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment zwischen Abtriebselement und Antriebselement bereitzustellen, beispielsweise durch eine Bremswirkung eines Elektromotors oder einer Hilfsbremse. It is also proposed that the emergency running unit comprises a further adjusting element, which is provided to provide a torque which compensates the torque of the first actuating element in the equilibrium position. As a result, an actuating element of an active actuating unit for setting an emergency running phase position can advantageously be utilized. Preferably, the further control element is designed as an element of the active control unit, which is provided in particular in the event of a fault, for example in an interruption of a power supply, to provide a torque between the output element and drive element, for example by a braking action of an electric motor or an auxiliary brake.
In vorteilhafter Weise umfasst der Nockenwellenversteller eine Verriegelungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das Abtriebselement in der Notlaufphasenlage zu verriegeln. Dadurch kann eine hohe Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine in einem Notlaufmodus erreicht werden. Unter „verriegeln” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Verriegelungsvorrichtung das Abtriebselement und das Antriebselement drehfest miteinander verbindet.Advantageously, the camshaft adjuster comprises a locking device, which is intended to lock the output element in the Notlaufphasenlage. This allows a high reliability of the internal combustion engine can be achieved in an emergency mode. By "lock" is to be understood in this context, in particular, that the locking device rotatably connects the output element and the drive element together.
Ferner wird eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller vorgeschlagen.Furthermore, an internal combustion engine with a camshaft adjuster according to the invention is proposed.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
Die
Der Nockenwellenversteller
Der Nockenwellenversteller
Das Stellelement
Das Stellelement
Das Antriebselement
Das Abtriebselement
Das erste Stützelement
Wenn das Abtriebselement
Das Stellelement
Wenn das Abtriebselement
In der Gleichgewichtslage (vgl.
Es ist auch denkbar, dass die Notlaufeinheit ein zweites Stellelement, beispielsweise ein als Bremse wirkendes Element des Stellmechanismus, umfasst, das ein zusätzlich wirkendes Drehmoment bereitstellt, beispielsweise bei einer Verstellung des Nockenwellenverstellers
Der Nockenwellenversteller
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- NockenwellenverstellerPhaser
- 1111
- Nockenwellecamshaft
- 1212
- Antriebselementdriving element
- 1313
- Abtriebselementoutput element
- 1414
- Stellelementactuator
- 1515
- Drehachseaxis of rotation
- 16 16
- Umfangserstreckungcircumferential extension
- 1717
- Stützelementsupport element
- 1818
- Stützelementsupport element
- 1919
- Stützelementsupport element
- 2020
- Stützelementsupport element
- 2121
- KettenradSprocket
- 2222
- Außenverzahnungexternal teeth
- 2323
- Nockencam
- 2424
- Drehrichtungdirection of rotation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10346448 A1 [0002] DE 10346448 A1 [0002]
Claims (12)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310017271 DE102013017271A1 (en) | 2013-10-17 | 2013-10-17 | Camshaft adjuster for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013017271A1 true DE102013017271A1 (en) | 2015-04-23 |
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ID=52774808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310017271 Withdrawn DE102013017271A1 (en) | 2013-10-17 | 2013-10-17 | Camshaft adjuster for an internal combustion engine |
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Citations (2)
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2013
- 2013-10-17 DE DE201310017271 patent/DE102013017271A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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Legal Events
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