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Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und einen Zylinderkopf mit einer solchen Zylinderkopfvorrichtung.
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Aus der
DE 10 2008 039 038 A1 ist bereits eine Zylinderkopfvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, das eine erste Schottwand aufweist, und mit einem ersten Lager zur Lagerung einer Nockenwelle gegenüber dem Gehäuse bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders kompakte Brennkraftmaschine bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Zylinderkopfvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, das eine erste Schottwand aufweist, und mit einem ersten Lager zur Lagerung einer Nockenwelle gegenüber dem Gehäuse.
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Es wird vorgeschlagen, dass das erste Lager als ein Zwischenlager ausgebildet ist, welches gegenüber der Schottwand in axialer Richtung versetzt angeordnet ist. Dadurch kann die Nockenwelle in vorteilhafter Weise abgestützt und eine Durchbiegung der Nockenwelle vermieden werden. In einer radialen Richtung wirkende Kräfte können abgeleitet werden, wodurch eine geringe Belastung der Nockenwelle erreicht werden kann. Es kann eine besonders langlebige Zylinderkopfvorrichtung bereitgestellt werden. Ferner kann vorhandener Bauraum besonders vorteilhaft genutzt werden und es kann eine besonders kompakte Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Unter einer „ersten Schottwand” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Gehäusewand verstanden werden, die randständig an einer einem Antrieb der Nockenwelle zugewandten Seite in dem Gehäuse und zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Nockenwelle angeordnet ist. Unter einem „ersten Lager” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Lager verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ein antriebseitiges Ende der Nockenwelle zu lagern. Unter einem „Zwischenlager” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Lager für die Nockenwelle verstanden werden, das bezogen auf eine Drehachse der Nockenwelle in axialer Richtung zwischen zwei benachbart angeordneten Schottwänden angeordnet ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Zylinderkopfvorrichtung einen zumindest durch die erste Schottwand begrenzten Kettenraum, der bezogen auf eine durch die Schottwand festgelegte Ebene auf einer dem ersten Lager gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Unter einem „Kettenraum” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Raum verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, Elemente zu einer antriebstechnischen Kopplung der Nockenwelle mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufzunehmen, d. h. insbesondere eine oder mehrere Ketten, Riemen, Zahnräder und/oder Riemenräder.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Zylinderkopfvorrichtung eine weitere Schottwand umfasst, die einen Lagerbereich für ein weiteres Lager aufweist. Dadurch kann eine besonders stabile und zuverlässige Lagerung der Nockenwelle erreicht werden. Unter einer „weiteren Schottwand” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Gehäusewand verstanden werden, die benachbart zu der ersten Schottwand und zumindest im Wesentlichen parallel zu dieser angeordnet ist.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Zylinderkopfvorrichtung eine getrennt von dem Gehäuse ausgebildete Lagerbrücke umfasst, die ein gehäusefestes Lagerteil des ersten Lagers und ein gehäusefestes Lagerteil des weiteren Lagers ausbildet. Dadurch kann ein besonders großer räumlicher Bereich für eine Position des als Zwischenlager ausgebildeten ersten Lagers bereitgestellt werden. Unter einer „Lagerbrücke” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das zwei räumlich voneinander getrennte Lager statisch und/oder schmiertechnisch verbindet. Unter einer „schmiertechnischen Verbindung” soll dabei insbesondere eine strömungstechnische und/oder drucktechnische Verbindung für ein Schmiermittel verstanden werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das erste Lager als ein Gleitlager ausgebildet ist. Dadurch können Toleranzanforderungen durch eine gemeinsame Bearbeitung der Lagerbrücke mit dem Gehäuse besonders gut erfüllt werden. Die Lagerbrücke kann auf der Nockenwelle vormontiert werden, wodurch eine besonders einfache Montage der Zylinderkopfvorrichtung erreicht werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Lagerbrücke einen Druckfluidkanal auf, der zu einer strömungstechnischen und drucktechnischen Verbindung des ersten Lagers mit dem weiteren Lager vorgesehen ist. Dadurch kann eine getrennt ausgebildete Druckfluidzuführung vermieden und in vorteilhafter Weise eine Schmierung des ersten Lagers erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das erste Lager ein nockenwellenfestes Lagerteil aufweist, das zwei Führungsringe umfasst, die dazu vorgesehen sind, die Nockenwelle in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse abzustützen. Dadurch kann eine besonders stabile Lagerung der Nockenwelle erreicht werden. Bevorzugt ist das nockenwellenfeste Lagerteil einstückig mit der Nockenwelle ausgebildet. Unter „einstückig” soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss oder durch eine Herstellung aus einem einzelnen Rohling. Unter einem „Führungsring” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein axial fest mit der Nockenwelle verbundener Ring verstanden werden, der eine Anlagefläche aufweist, die dazu vorgesehen ist, mit einer entsprechenden Anlagefläche des Gehäuses zur Festlegung einer axialen Position der Nockenwelle in Kontakt zu sein.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Zylinderkopfvorrichtung einen Nockenwellenversteller umfasst, der zur Verstellung einer Phasenlage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und der ein Steuerventil umfasst, das in einem montierten Zustand axial überschneidend zu dem ersten Lager, insbesondere dem nockenwellenfesten Lagerteil des ersten Lagers, angeordnet ist. Dadurch kann ein vorhandener Bauraum besonders vorteilhaft genutzt werden. Unter einem Steuerventil soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Ventil eines hydraulischen Nockenwellenverstellers verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ein Druckfluid zu steuern zu einer relativen Drehbewegung der Nockenwelle gegenüber einem mit der Kurbelwelle verbundenen Antrieb des Nockenwellenverstellers. Unter „axial überschneidend” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Zylinderkopf zumindest eine Querschnittsebene senkrecht zu einer Drehachse der Nockenwelle aufweist, die sowohl das Steuerventil als auch das nockenwellenfeste Lagerelement schneidet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Druckfluidkanal der Lagerbrücke dazu vorgesehen ist, das Steuerventil mit Druckfluid zu versorgen. Dadurch kann eine getrennt von dem ersten Lager ausgebildete Druckfluidversorgung für das Steuerventil vermieden werden und es kann ein besonders großer Bereich für eine Position einer Druckfluidübergabestelle für das Steuerventil bereitgestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das nockenwellenfeste Lagerteil des ersten Lagers eine Druckfluidzufuhr auf, die den Druckfluidkanal strömungstechnisch mit dem Steuerventil verbindet. Dadurch kann eine besonders kompakte Druckfluidversorgung für das Steuerventil bereitgestellt werden.
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Außerdem wird eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfvorrichtung vorgeschlagen.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine Zylinderkopfvorrichtung und
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2 einen Querschnitt durch die Zylinderkopfvorrichtung entlang einer Schnittlinie A-A in 1.
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1 und 2 zeigen eine Zylinderkopfvorrichtung 10 für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse 11, das eine erste Schottwand 12 aufweist. Die Schottwand 12 ist randständig in dem Gehäuse 11 angeordnet. Die Zylinderkopfvorrichtung 10 weist einen Kettenraum 15 auf. Die erste Schottwand 12 bildet zumindest teilweise eine Begrenzung des Kettenraums 15 aus. Das Gehäuse weist ferner eine nicht näher dargestellte Stirnwand auf, die zu einer Begrenzung des Kettenraums 15 vorgesehen ist. Die Zylinderkopfvorrichtung 10 ist Teil eines Zylinderkopfs, der eine Nockenwelle 14 zu einem Antrieb von nicht näher dargestellten Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine umfasst. Die Zylinderkopfvorrichtung 10 umfasst ein erstes Lager 13 zur Lagerung der Nockenwelle 14 gegenüber dem Gehäuse 11. Das erste Lager 13 ist dazu vorgesehen, die Nockenwelle 14 an einem antriebseitigen Ende der Nockenwelle 14 zu lagern. Das erste Lager 13 ist als ein randständiges Lager ausgebildet. Es ist als ein Zwischenlager ausgebildet, welches gegenüber der Schottwand 12 in axialer Richtung versetzt angeordnet ist. Die Zylinderkopfvorrichtung 10 umfasst eine weitere Schottwand 16, die zumindest im Wesentlichen parallel zu der ersten Schottwand 12 angeordnet ist. Das erste Lager 13 ist räumlich zwischen der ersten Schottwand 12 und der weiteren Schottwand 16 angeordnet. Die erste Schottwand 12 ist flächig ausgebildet und legt eine Ebene fest. Der Kettenraum 15 und das erste Lager 13 sind bezogen auf die von der ersten Schottwand 12 festgelegte Ebene auf verschiedenen Seiten angeordnet.
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Der Zylinderkopf weist eine Mehrzahl von Nockenelementen 25 auf. Ein randständiges Nockenelement 25 ist in 1 dargestellt. Das randständige Nockenelement 25 umfasst vier Nocken 26, 27, von denen ein erster randständiger Nocken 26 und ein weiterer Nocken 27 in 1 dargestellt sind. Das Nockenelement 25 ist gegenüber der Nockenwelle 14 drehfest aber axial beweglich auf der Nockenwelle 14 gelagert. Das Nockenelement 25 ist in Form eines Hohlzylinders ausgebildet. Die Nockenwelle 14 durchdringt in einem montierten Zustand das Nockenelement 25.
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Die weitere Schottwand 16 weist einen Lagerbereich für ein weiteres Lager 17 auf. Das weitere Lager ist zu einer Lagerung der Nockenwelle 14 und des ersten Nockenelements 25 vorgesehen. Der Kettenraum 15 und die weitere Schottwand 16 sind auf verschiedenen Seiten der ersten Schottwand 12 angeordnet. Das weitere Lager 17 ist als ein Gleitlager ausgebildet und weist einen äußeren Lagerring und einen inneren Lagerring auf. Das Nockenelement 25 weist einen Lagerbereich auf, der in einer axialen Richtung zwischen dem ersten Nocken 26 und dem weiteren Nocken 27 angeordnet ist. Der Lagerbereich des Nockenelements 25 bildet den inneren Lagerring des weiteren Lagers 17 aus.
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Das erste Lager 13 ist als ein Gleitlager ausgebildet und weist ein oberes gehäusefestes Lagerteil und ein unteres gehäusefestes Lagerteil auf. Das obere gehäusefeste Lagerteil und das untere gehäusefeste Lagerteil bilden einen äußeren Lagerring aus. Der äußere Lagerring ist zweiteilig ausgebildet. Die Zylinderkopfvorrichtung 10 umfasst eine getrennt von dem Gehäuse 11 ausgebildete Lagerbrücke 18, sowie einen Lagerbock 28. Der Lagerbock 28 bildet das untere gehäusefeste Lagerteil aus und die Lagerbrücke 18 bildet das obere gehäusefeste Lagerteil aus. Die Lagerbrücke 18 ist in einem montierten Zustand der Zylinderkopfvorrichtung 10 fest mit dem Lagerbock 28 verbunden. Die Lagerbrücke 18 und der Lagerbock 28 sind miteinander verschraubt. Die Zylinderkopfvorrichtung 10 weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Stehbolzen 29, 30 auf, welche den Lagerbock 28 und die Lagerbrücke 18 fest miteinander verbinden (vgl. 2).
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Das weitere Lager 17 weist analog zum ersten Lager 13 ein oberes gehäusefestes Lagerteil und ein unteres gehäusefestes Lagerteil auf. Das obere gehäusefeste Lagerteil und das untere gehäusefeste Lagerteil bilden einen äußeren Lagerring aus. Der äußere Lagerring ist zweiteilig ausgebildet. Die weitere Schottwand 16 bildet das untere gehäusefeste Lagerteil aus und die Lagerbrücke 18 bildet das obere gehäusefeste Lagerteil des weiteren Lagers 17 aus. Die Lagerbrücke 18 ist in einem montierten Zustand der Zylinderkopfvorrichtung 10 fest mit der weiteren Schottwand 16 verbunden.
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Die Lagerbrücke 18 weist einen Druckfluidkanal 19 auf, der zu einer strömungstechnischen und drucktechnischen Verbindung des ersten Lagers 13 mit dem weiteren Lager 17 vorgesehen ist. In einem Betriebszustand der Zylinderkopfvorrichtung 10 ist der Druckfluidkanal 19 mit einem Druckfluid erfüllt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet ein Öl das Druckfluid. Die Zylinderkopfvorrichtung 10 umfasst eine Passage 31, die den Druckfluidkanal 19 strömungstechnisch an einen Druckfluidkreislauf der Brennkraftmaschine anbindet. In einem Betriebszustand des Zylinderkopfs zirkuliert in dem Druckfluidkreislauf ein Druckfluid, das insbesondere zu einer Schmierung des ersten Lagers 13 und des weiteren Lagers 17 vorgesehen ist. Die Passage 31 ist als eine horizontale Bohrung ausgebildet. Der Druckfluidkanal 19 weist an der Passage 31 ein Dichtelement 32 auf, das dazu vorgesehen ist, die Passage 31 abzudichten. Das Dichtelement 32 ist als ein Kugelstopfen ausgebildet.
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Der äußere Lagerring des weiteren Lagers 17 weist eine Druckfluidnut 33 auf, die dazu vorgesehen ist, das Druckfluid in Umfangsrichtung zu einer Schmierung des Lagers 17 zu verteilen. Die Druckfluidnut 33 ist strömungstechnisch und drucktechnisch mit dem Druckfluidkanal 19 verbunden. Die Druckfluidnut 33 ist ringförmig ausgebildet und in den Lagerbock 28 und in die weitere Schottwand 16 eingebracht. In analoger Weise weist der äußere Lagerring des ersten Lagers 13 eine Druckfluidnut 34 auf, die dazu vorgesehen ist, das Druckfluid zu einer Schmierung des ersten Lagers 13 in einer Umfangsrichtung zu verteilen. Die Druckfluidnut 34 ist strömungstechnisch mit dem Druckfluidkanal 19 verbunden. Die Druckfluidnut 34 ist ringförmig ausgebildet und in den Lagerbock 28 und in die Lagerbrücke 18 eingebracht.
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Das erste Lager 13 umfasst ferner einen inneren Lagerring, der dazu vorgesehen ist, mit dem äußeren Lagerring zu einer Lagerung zusammenzuwirken. Das erste Lager 13 weist ein nockenwellenfestes Lagerteil 20 auf, das den inneren Lagerring ausbildet. Das nockenwellenfeste Lagerteil 20 wird von der Nockenwelle 14 ausgebildet. Das nockenwellenfeste Lagerteil 20 ist einstückig mit der Nockenwelle 14 ausgebildet.
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Das nockenwellenfeste Lagerteil 20 weist zwei Führungsringe 21, 22 auf. Die Führungsringe 21, 22 sind benachbart zu dem inneren Lagerring des ersten Lagers 13 auf verschiedenen Seiten des Lagerrings angeordnet. Sie sind dazu vorgesehen, die Nockenwelle 14 in axialer Richtung gegenüber dem Lagerbock 28 und der Lagerbrücke 18 abzustützen. Ein Abstand der Führungsringe 21, 22 entspricht einer axialen Erstreckung des inneren Lagerrings. Die Führungsringe 21, 22 weisen jeweils einen Außendurchmesser auf, der größer ist als ein Außendurchmesser des inneren Lagerrings. Die Führungsringe 21, 22 weisen jeweils eine Anlagefläche 35, 36 mit einem axial ausgerichteten Normalenvektor auf. Die Anlageflächen 35, 36 sind dazu vorgesehen, mit entsprechenden Anlageflächen 37, 38 der Lagerbrücke 18 und/oder des Lagerbocks 28 in Kontakt zu sein.
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Der Zylinderkopf umfasst einen Antrieb der Nockenwelle 14 der teilweise in dem Kettenraum 15 angeordnet ist. Der Antrieb der Nockenwelle 14 ist als ein Nockenwellenversteller 23 ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, eine Phasenlage der Nockenwelle 14 gegenüber einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu verstellen. Der Nockenwellenversteller 23 umfasst ein Antriebselement 39 mit einem drehfest mit dem Antriebselement 39 verbundenen Antriebsrad 40. Das Antriebsrad 40 ist zu einer antriebstechnischen Kopplung mit der Kurbelwelle vorgesehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zu der Kopplung eine Kette vorgesehen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass zu der Kopplung des Antriebsrads 40 mit der Kurbelwelle ein Riemen, ein Zahnrad oder ein anderes geeignetes Mittel vorgesehen ist. Das Antriebsrad 40 ist in dem Kettenraum 15 der Ventiltriebvorrichtung angeordnet. Der Nockenwellenversteller 23 umfasst ferner ein Abtriebselement 41, das dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment an die Nockenwelle 14 auszuleiten. Das Abtriebselement 41 ist in einem montierten Zustand drehfest mit der Nockenwelle 14 verbunden. Das Abtriebselement 41 ist in einem montierten Zustand drehfest mit dem von der Nockenwelle 14 ausgebildeten nockenwellenfesten Lagerteil 20 verbunden.
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Der Nockenwellenversteller 23 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein hydraulischer Nockenwellenversteller 23 ausgebildet und umfasst ein Steuerventil 24. Das Steuerventil 24 ist dazu vorgesehen, Druckfluid zu einer Verstellung des Abtriebselements 41 gegenüber dem Antriebselement 39 in dem Nockenwellenversteller 23 zu steuern. Das nockenwellenfeste Lagerteil 20 ist in Form eines Hohlzylinders ausgebildet und weist einen Innenraum auf mit einer antriebsseitigen kreisförmigen Öffnung. Das Steuerventil 24 ist als ein Zentralventil ausgebildet und in einem montierten Zustand koaxial zu der Nockenwelle 14 angeordnet. Das Steuerventil 24 ragt in einem montierten Zustand in den Innenraum des nockenwellenfesten Lagerteils 20 hinein. Es ist teilweise in dem nockenwellenfesten Lagerteil 20 angeordnet. Das Steuerventil 24 ist axial überschneidend zu dem nockenwellenfesten Lagerteil 20 des ersten Lagers 13 angeordnet.
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Der Druckfluidkanal 19 der Lagerbrücke 18 ist dazu vorgesehen, das Steuerventil 24 des Nockenwellenverstellers 23 mit Druckfluid zu versorgen. Das von der Nockenwelle 14 ausgebildete nockenwellenfesten Lagerteil 20 umfasst eine Druckfluidzufuhr, die den Druckfluidkanal 19 der Lagerbrücke 18 strömungstechnisch mit dem Steuerventil 24 verbindet. Die Druckfluidzufuhr ist strömungstechnisch und drucktechnisch zwischen der Druckfluidnut 34 und dem Steuerventil 24 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zylinderkopfvorrichtung
- 11
- Gehäuse
- 12
- Schottwand
- 13
- Lager
- 14
- Nockenwelle
- 15
- Kettenraum
- 16
- Schottwand
- 17
- Lager
- 18
- Lagerbrücke
- 19
- Druckfluidkanal
- 20
- Lagerteil
- 21
- Führungsring
- 22
- Führungsring
- 23
- Nockenwellenversteller
- 24
- Steuerventil
- 25
- Nockenelement
- 26
- Nocken
- 27
- Nocken
- 28
- Lagerbock
- 29
- Stehbolzen
- 30
- Stehbolzen
- 31
- Passage
- 32
- Dichtelement
- 33
- Druckfluidnut
- 34
- Druckfluidnut
- 35
- Anlagefläche
- 36
- Anlagefläche
- 37
- Anlagefläche
- 38
- Anlagefläche
- 39
- Antriebselement
- 40
- Antriebsrad
- 41
- Abtriebselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008039038 A1 [0002]
