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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, die insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient.
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Aus der
DE 10 2009 003 054 A1 ist eine Hochdruckpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe weist eine Pumpenbaugruppe und eine Antriebswelle auf, wobei die Antriebswelle einen der Pumpenbaugruppe zugeordneten Nocken umfasst. Die Pumpenbaugruppe umfasst eine Laufrolle, die mit ihrer Rollenoberfläche an einer Lauffläche des Nockens abrollt. Die Hochdruckpumpe weist ein mehrteiliges Gehäuse auf, das aus Gehäuseteilen besteht. Ferner weist die Hochdruckpumpe eine Antriebswelle auf, die an Lagerstellen in den Gehäuseteilen gelagert ist. Ein Gehäuseteil ist als Zylinderkopf ausgestaltet. In dem Zylinderkopf ist ein Auslassventil vorgesehen, über das unter hohem Druck stehender Brennstoff aus einem Pumpenarbeitsraum der Pumpenbaugruppe zu einem Brennstoffkanal führbar ist, der beispielsweise mit einem Common-Rail verbunden sein kann. Über ein an dem Gehäuseteil vorgesehenes Einlassventil ist hierbei Brennstoff aus einem Brennstoffkanal in den Pumpenarbeitsraum einleitbar.
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Die aus der
DE 10 2009 003 054 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass die Ausgestaltung des Zylinderkopfes aufwändig ist, wodurch sich hohe Herstellungskosten ergeben. Insbesondere muss der Zylinderkopf aus einem entsprechend stabilen Werkstoff gebildet sein, damit im Pumpenarbeitsraum der gewünschte, hohe Druck des Brennstoffs erzeugt werden kann und außerdem, um die Belastung des in dem Zylinderkopf ausgestalteten Auslassventils sowie eine Belastung des Einlassventils in Sperrrichtung aufzunehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein verbesserter Aufbau und insbesondere eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht sind. Speziell kann der Einsatz von Werkstoffen, der für die zu erzeugenden Drücke erforderlich ist, reduziert werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich.
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Vorteilhaft ist es, dass das erste Zylinderkopfteil ein Auslassventil aufnimmt und/oder dass das zweite Zylinderkopfteil ein Auslassventil aufnimmt. Somit können die Zylinderkopfteile, die aus einem entsprechend stabilen Werkstoff gebildet sind, die Auslassventile aufnehmen, während der Zylinderkopfflansch aus einem weniger stabilen Werkstoff und somit vergleichsweise kostengünstig ausgestaltet werden kann. Speziell ist eine Ausgestaltung möglich, bei der der Zylinderkopfflansch nur die Haltefunktion gewährleistet und direkt lediglich mit dem Niederdruck des zugeführten Brennstoffs belastet wird.
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Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass das Auslassventil, das von dem ersten Zylinderkopfteil aufgenommen wird, eine Ventilsitzfläche aufweist, die an einer Bohrung des ersten Zylinderkopfteils ausgestaltet ist, und/oder dass das Auslassventil, das von dem zweiten Zylinderkopfteil aufgenommen wird, eine Ventilsitzfläche aufweist, die an einer Bohrung des zweiten Zylinderkopfteils ausgestaltet ist. Auf diese Weise kann das jeweilige Auslassventil in das erste Zylinderkopfteil beziehungsweise das zweite Zylinderkopfteil integriert werden. Hierdurch kann der eine hohe Stabilität aufweisende Werkstoff für die Zylinderkopfteile in vorteilhafter Weise genutzt werden.
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Vorteilhaft ist es, dass das Saugventil, das an dem ersten Zylinderkopfteil angebracht ist, in den Zylinderkopfflansch eingeschraubt ist und durch das Einschrauben gegen das erste Zylinderkopfteil beaufschlagt ist. Entsprechend ist es vorteilhaft, dass das Saugventil, das an dem zweiten Zylinderkopfteil angebracht ist, in den Zylinderkopfflansch eingeschraubt ist und durch das Einschrauben gegen das zweite Zylinderkopfteil beaufschlagt ist. Somit ist eine kostengünstig herstellbare Verbindung zwischen dem jeweiligen Saugventil und dem ersten Zylinderkopfteil beziehungsweise dem zweiten Zylinderkopfteil realisierbar. Insbesondere können vergleichsweise gering belastete Gewinde zum Einschrauben der Saugventile auf kostengünstige Weise in dem Zylinderkopfflansch ausgestaltet werden.
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Vorteilhaft ist es auch, dass an dem ersten Zylinderkopfteil ein Ansatz ausgebildet ist, dass der Ansatz des ersten Zylinderkopfteils eine Kolbenbohrung aufweist, in der ein Pumpenkolben der ersten Pumpenbaugruppe geführt ist, und dass eine Stirnseite des Pumpenkolbens der ersten Pumpenbaugruppe in der Kolbenbohrung des Ansatzes des ersten Zylinderkopfteils einen Pumpenarbeitsraum der ersten Pumpenbaugruppe begrenzt. Entsprechend ist es vorteilhaft, dass an dem zweiten Zylinderkopfteil ein Ansatz ausgebildet ist, dass der Ansatz des zweiten Zylinderkopfteils eine Kolbenbohrung aufweist, in der ein Pumpenkolben der zweiten Pumpenbaugruppe geführt ist, und dass eine Stirnseite des Pumpenkolbens der zweiten Pumpenbaugruppe in der Kolbenbohrung des Ansatzes des zweiten Zylinderkopfteils einen Pumpenarbeitsraum der zweiten Pumpenbaugruppe begrenzt. Somit kann die hohe Belastung des Materials im Bereich des Pumpenarbeitsraums der jeweiligen Pumpenbaugruppe von dem stabilen Werkstoff des ersten Zylinderkopfteils beziehungsweise des zweiten Zylinderkopfteils aufgenommen werden.
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Hierbei ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass sich der Ansatz des ersten Zylinderkopfteils zumindest teilweise in eine erste Stößelbohrung des Gehäuses erstreckt und/oder dass sich der Ansatz des zweiten Zylinderkopfteils zumindest teilweise in eine zweite Stößelbohrung des Gehäuses erstreckt. Das Gehäuse kann hierbei auch mehrteilig ausgestaltet sein. Auf diese Weise ist eine kompakte Bauweise der Hochdruckpumpe möglich, wobei zugleich eine vorteilhafte Führung der Pumpenkolben in den Ansätzen der Zylinderkopfteile möglich ist.
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Vorteilhaft ist es auch, dass die Antriebswelle einen ersten Nocken, der zum Antreiben der ersten Pumpenbaugruppe dient, und einen zweiten Nocken, der zum Antreiben der zweiten Pumpenbaugruppe dient, aufweist und dass der erste Nocken und der zweite Nocken so zueinander positioniert sind, dass bei einer Rotation der Antriebswelle ein oberer Totpunkt der ersten Pumpenbaugruppe und ein unterer Totpunkt der zweiten Pumpenbaugruppe und/oder ein unterer Totpunkt der ersten Pumpenbaugruppe und ein oberer Totpunkt der zweiten Pumpenbaugruppe zumindest näherungsweise gleichzeitig durchlaufen werden. Vorteilhaft ist es ferner, dass der erste Nocken als Mehrfachnocken ausgestaltet ist und dass der zweite Nocken als Mehrfachnocken ausgestaltet ist. Somit ist eine vorteilhafte Förderung des unter hohem Druck stehenden Brennstoffs über die erste Pumpenbaugruppe und über die zweite Pumpenbaugruppe möglich. Speziell ist hierbei eine vorteilhafte Abstimmung in Bezug auf vorgegebene Einspritzzeitpunkte von Brennstoffeinspritzventilen, die beispielsweise über einen Brennstoffverteiler von der Hochdruckpumpe mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff versorgt werden, möglich. Außerdem kann der von einer Vorförderpumpe geförderte Brennstoff gleichmäßiger abgenommen werden. Bei einer Ausgestaltung als Mehrfachnocken ist insbesondere eine Ausgestaltung als Zweifachnocken oder Dreifachnocken für den ersten Nocken beziehungsweise den zweiten Nocken möglich.
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Vorteilhaft ist es ferner, dass der Zylinderkopfflansch aus einem gegossenen Werkstoff gebildet ist und/oder dass der Zylinderkopfflansch einstückig ausgestaltet ist. Der Zylinderkopfflansch kann hierbei insbesondere aus einem Metallwerkstoff gebildet sein, der ein einfacher Stahl ist oder auf einem einfachen Stahl basiert.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass das erste Zylinderkopfteil aus einem bruchfesten Metallwerkstoff gebildet ist und/oder dass das zweite Zylinderkopfteil aus einem hochfesten Metallwerkstoff gebildet ist. Unter einem hochfesten Metallwerkstoff ist hierbei ein Metallwerkstoff zu verstehen, der die für den Anwendungsfall der Hochdruckeinspritzung auftretenden hohen Belastungen aufnehmen kann. Demgegenüber kann der Zylinderkopfflansch aus einem Metallwerkstoff mit diesbezüglich vergleichsweise geringer Festigkeit gebildet sein. Speziell kann der Zylinderkopfflansch eine Festigkeit aufweisen, die nur für die Haltefunktion und zum Tragen des Niederdrucks ausreicht.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass das erste Zylinderkopfteil einstückig ausgestaltet ist und/oder dass das zweite Zylinderkopfteil einstückig ausgestaltet ist. Hierdurch ist eine kompakte Bauweise des ersten Zylinderkopfteils beziehungsweise des zweiten Zylinderkopfteils möglich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Hochdruckpumpe in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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2 einen auszugsweisen Schnitt durch die ein 1 dargestellte Hochdruckpumpe entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel. Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Speziell eignet sich die Hochdruckpumpe 1 für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem an Lagerstellen 3, 4 eine Antriebswelle 5 gelagert ist. Die Antriebswelle 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Nockenwelle 5 ausgestaltet. An der Antriebswelle 5 sind ein erster Nocken 6 und ein zweiter Nocken 7 vorgesehen. Der erste Nocken 6 und der zweite Nocken 7 sind jeweils als Mehrfachnocken 6, 7 ausgestaltet. Speziell ist eine Ausgestaltung als Zweifachnocken 6, 7 oder Dreifachnocken 6, 7 vorteilhaft.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist eine erste Pumpenbaugruppe 8 und eine zweite Pumpenbaugruppe 9 auf. Im Betrieb treibt die Antriebswelle 5 über den ersten Nocken 6 die erste Pumpenbaugruppe 8 und über den zweiten Nocken 7 die zweite Pumpenbaugruppe 9 an. Die erste Pumpenbaugruppe 8 weist eine Rolle 10 und einen Rollenschuh 11 auf, der die Rolle 10 aufnimmt. Im Betrieb läuft die Rolle 10 an dem ersten Nocken 6 ab, wodurch ein an dem Rollenschuh 11 anliegender Pumpenkolben 12 der ersten Pumpenbaugruppe 8 entsprechend dem durch den ersten Nocken 6 verursachten Hub betätigt wird. Hierbei dient eine Stößelfeder 13, die einen Bund 14 des Pumpenkolbens 12 über eine Mitnahmescheibe 15 gegen den Rollenschuh 11 beaufschlagt, zur Gewährleistung eines der Hubbewegung folgenden Kontakts zwischen der Rolle 10 und dem ersten Nocken 6.
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In entsprechender Weise umfasst die zweite Pumpenbaugruppe 9 eine Rolle 16, einen Rollenschuh 17, einen Pumpenkolben 18 mit einem Bund 19, eine Stößelfeder 20 und eine Mitnahmescheibe 21.
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Die Hochdruckpumpe 1 weist einen Zylinderkopfflansch 25, ein erstes Zylinderkopfteil 26 und ein zweites Zylinderkopfteil 27 auf. Der Zylinderkopfflansch 25 nimmt das erste Zylinderkopfteil 26 und das zweite Zylinderkopfteil 27 zumindest teilweise auf. Hierbei sind die Zylinderkopfteile 26, 27 über den Zylinderkopfflansch 25 an dem Gehäuse 2 befestigt. Hierbei kann der Zylinderkopfflansch direkt oder indirekt mit dem Gehäuse 2 verbunden sein, wie es durch schematisch dargestellte Schraubverbindungen 28, 29 veranschaulicht ist.
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Ferner ist an dem ersten Zylinderkopfteil 26 ein Saugventil 30 angebracht. An dem zweiten Zylinderkopfteil 27 ist ebenfalls ein Saugventil 31 angebracht. Über einen Zulauf 32 im Gehäuse 2 wird unter niedrigem Druck stehender Brennstoff von einer Zumesseinheit oder dergleichen über einen Kanalabschnitt 33, der in dem Gehäuse 2 ausgestaltet ist, und Kanalabschnitte 34, 35, die in dem Zylinderkopfflansch 25 ausgestaltet sind, zu den Saugventilen 30, 31 geführt. Der Zylinderkopfflansch 25 wird hierbei im Bereich der Kanalabschnitte 34, 35 und im Bereich der Saugventile 30, 31 nur mit dem niedrigen Druck beaufschlagt.
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Das Saugventil 30, das an dem ersten Zylinderkopfteil 26 angebracht ist, ist vorzugsweise in den Zylinderkopfflansch 25 eingeschraubt und durch das Einschrauben gegen das erste Zylinderkopfteil 26 beaufschlagt. Entsprechend ist das Saugventil 31, das an dem zweiten Zylinderkopfteil 27 angebracht ist, in den Zylinderkopfflansch 25 eingeschraubt und durch das Einschrauben gegen das zweite Zylinderkopfteil 27 beaufschlagt. Hierfür sind in dem Zylinderkopfflansch Gewindebohrungen 36, 37 ausgestaltet.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Zylinderkopfteil 26 eine Schulter 38 auf. Das zweite Zylinderkopfteil 27 weist eine Schulter 39 auf. Über den Zylinderkopfflansch 25 werden die Zylinderkopfteile 26, 27 an ihren Schultern 38, 39 auf das Gehäuse 2 gepresst.
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An dem ersten Zylinderkopfteil 26 ist ein Ansatz 40 ausgebildet, der sich in eine erste Stößelbohrung 41 des Gehäuses 2 erstreckt. An dem zweiten Zylinderkopfteil 27 ist ein Ansatz 42 ausgebildet, der sich in eine zweite Stößelbohrung 43 des Gehäuses 2 erstreckt.
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Die Ausgestaltung der Hochdruckpumpe 1 des Ausführungsbeispiels ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 2 weiter beschrieben.
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2 zeigt einen auszugsweisen Schnitt durch die in 1 dargestellte Hochdruckpumpe 1 entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Hierbei ist insbesondere der Aufbau der zweiten Pumpenbaugruppe 9 dargestellt. Die erste Pumpenbaugruppe 8 ist entsprechend ausgestaltet. Der Ansatz 42 des zweiten Zylinderkopfteils 27 weist eine Kolbenbohrung 44 auf, in der der Pumpenkolben 18 geführt ist. Eine Stirnseite 45 des Pumpenkolbens 18 der ersten Pumpenbaugruppe 8 begrenzt in der Kolbenbohrung 44 einen Pumpenarbeitsraum 46 der zweiten Pumpenbaugruppe 9. Über das Saugventil 31 kann im Betrieb Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 46 geführt werden, wenn der Pumpenkolben 18 einen Saughub in einer Richtung 47 ausführt.
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Bei einem anschließenden Förderhub wird der Pumpenkolben 18 entgegen der Richtung 47 betätigt, so dass der Brennstoff im Pumpenarbeitsraum 46 unter hohem Druck über ein Auslassventil 48 beispielsweise zu einem Common-Rail gefördert wird. Hierbei nimmt das zweite Zylinderkopfteil 27 das Auslassventil 48 auf. Das Auslassventil 48, das von dem zweiten Zylinderkopfteil 27 aufgenommen wird, weist eine Ventilsitzfläche 49 auf, die an einer Bohrung 50 des zweiten Zylinderkopfteils 27 ausgestaltet ist. Ein als Kugel 51 ausgestalteter Ventilschließkörper wird hierbei von einer Ventilfeder 52 des Auslassventils 48 gegen die Ventilsitzfläche 49 beaufschlagt. Die von dem hohen Druck des Brennstoffs beaufschlagten Flächen des Auslassventils 48 sind somit an dem zweiten Zylinderkopfteil 27 ausgestaltet.
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Um den auftretenden Belastungen standzuhalten, sind die Zylinderkopfteile 26, 27 aus einem hochfesten Metallwerkstoff gebildet. Ferner sind die Zylinderkopfteile 26, 27 jeweils einstückig ausgestaltet. Dadurch ist eine hohe Belastbarkeit gegeben. Demgegenüber kann der Zylinderkopfflansch aus einem kostengünstigen Metallwerkstoff, insbesondere einem gegossenen Metallwerkstoff, gebildet sein. Der Zylinderkopfflansch 25 kann ebenfalls einstückig ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Zylinderkopfflansch 25 aus einem einfachen Stahl hergestellt sein.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Nocken 6, 7 jeweils als Zweifachnocken 6, 7 ausgestaltet. Der erste Nocken 6 und der zweite Nocken 7 sind so zueinander positioniert, dass bei einer Rotation der Antriebswelle 5 ein oberer Totpunkt der ersten Pumpenbaugruppe 8 und ein unterer Totpunkt der zweiten Pumpenbaugruppe 9 sowie ein unterer Totpunkt der ersten Pumpenbaugruppe 8 und ein oberer Totpunkt der zweiten Pumpenbaugruppe 9 gleichzeitig durchlaufen werden. Hierfür sind die Nocken 6, 7 so gegeneinander verdreht, dass zwischen diesen in diesem Ausführungsbeispiel ein Winkelversatz 53 von 90º besteht.
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Somit können die hochdruckführenden Zylinderkopfteile 26, 27 mit einem geringen Bauraum, insbesondere sehr schmal, ausgestaltet werden. Dadurch ergibt sich ein geringer Materialaufwand. Dies ermöglicht außerdem einen geringen Abstand 54 zwischen den Pumpenbaugruppen 8, 9. Dies verringert den gesamten Bauraum der Hochdruckpumpe 1. Die hochwertigen Zylinderkopfteile 26, 27 können hierbei von dem kostengünstigen Zylinderkopfflansch 25 gehalten und auf dem Gehäuse 2 befestigt werden. Die Zylinderkopfteile 26, 27 tragen hierbei auch die Pumpenkolben 12, 18. Durch die Saugventile 30, 31 ist ein Verschließen der Zylinderkopfteile 26, 27 von einer Außenseite 54 des Zylinderkopfflansches 25 her und somit in der Darstellung der 1 von oben her möglich. Somit bilden die Saugventile 30, 31 in den Zylinderkopfflansch 25 eingeschraubte Schraubverschlüsse 30, 31.
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Somit kann die Hochdruckfunktion auf die vergleichsweise kleinen Zylinderkopfteile 26, 27 reduziert werden, während der Zylinderkopfflansch 25 nur die Haltefunktion gewährleistet und den Niederdruck trägt, so dass der Zylinderkopfflansch 25 kostengünstig hergestellt werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009003054 A1 [0002, 0003]
