JP2001032757A - 内燃機関のローラフォロアアセンブリ - Google Patents
内燃機関のローラフォロアアセンブリInfo
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- shaft pin
- follower assembly
- hard coating
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- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
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- F02M59/445—Selection of particular materials
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ローラフォロアアセンブリは一般にカムを用
いる燃料噴射器の作動に関連して摩擦損失および磨耗を
低減する。オイルは磨耗を低減する助けにはなるが、微
粒子を除去することはできない。これら微粒子の堆積
が、ローラフォロアアセンブリのローラが軸ピン回りを
回転するのを妨げている。 【解決手段】 本発明では、軸ピンとローラとの間に、
転がり摩擦および微粒子の堆積を低減すべく硬質コーテ
ィングが配置されている。
いる燃料噴射器の作動に関連して摩擦損失および磨耗を
低減する。オイルは磨耗を低減する助けにはなるが、微
粒子を除去することはできない。これら微粒子の堆積
が、ローラフォロアアセンブリのローラが軸ピン回りを
回転するのを妨げている。 【解決手段】 本発明では、軸ピンとローラとの間に、
転がり摩擦および微粒子の堆積を低減すべく硬質コーテ
ィングが配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に往復機関のロ
ーラフォロアアセンブリ、より詳しくは、ローラフォロ
アアセンブリと共に用いられる軸ピンに関する。
ーラフォロアアセンブリ、より詳しくは、ローラフォロ
アアセンブリと共に用いられる軸ピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン製造業者は、化学的エネルギの
機械的エネルギへの変換を最大化することにより内燃機
関の性能を改善すべく努力している。変換効率は、エン
ジン内の可動部分間の摩擦を克服するのに用いられるエ
ネルギ損失が低減されると、改善され得る。オイルおよ
び他の潤滑剤に加えての機械的設計が、これらの損失を
低減するのを助ける。
機械的エネルギへの変換を最大化することにより内燃機
関の性能を改善すべく努力している。変換効率は、エン
ジン内の可動部分間の摩擦を克服するのに用いられるエ
ネルギ損失が低減されると、改善され得る。オイルおよ
び他の潤滑剤に加えての機械的設計が、これらの損失を
低減するのを助ける。
【０００３】ローラフォロアアセンブリは、カムとロッ
カアームとの間の摩擦損失を低減する機械的設計の改良
である。過去のシステムは、カムとロッカアームとの間
の滑り接触を用いていた。これらのシステムは大きな摩
擦損失に帰していた。また、これらのシステムは増大さ
れた磨耗を経験していた。ローラフォロアアセンブリ
は、滑り接触を転がり接触に変えることによりカムとロ
ッカアームとの間の摩擦を低減する。
カアームとの間の摩擦損失を低減する機械的設計の改良
である。過去のシステムは、カムとロッカアームとの間
の滑り接触を用いていた。これらのシステムは大きな摩
擦損失に帰していた。また、これらのシステムは増大さ
れた磨耗を経験していた。ローラフォロアアセンブリ
は、滑り接触を転がり接触に変えることによりカムとロ
ッカアームとの間の摩擦を低減する。
【０００４】各ローラは軸ピンの回りを回転する。典型
的には、オイルがローラと軸ピンとの間の滑り摩擦を低
減する。オイルはまた、エンジンをクリーニングすると
いう付加的で等しく重要な役割を果たしている。オイル
はオイルフィルタシステムと共に、特定の寸法以上の粒
子を除去する。
的には、オイルがローラと軸ピンとの間の滑り摩擦を低
減する。オイルはまた、エンジンをクリーニングすると
いう付加的で等しく重要な役割を果たしている。オイル
はオイルフィルタシステムと共に、特定の寸法以上の粒
子を除去する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ローラ
および軸ピンはより小さな粒子を取り入れる。ある点で
は、これらの小さな粒子がローラと軸ピンとの間の滑り
を停止させてしまう。滑りの中断は、カムとローラとの
間の転がり接触を停止させ、カムとローラとの間に滑り
接触を生じさせる。カムとローラとの間の滑り接触は、
それらのそれぞれの面において剥離損傷を生じさせ得
る。
および軸ピンはより小さな粒子を取り入れる。ある点で
は、これらの小さな粒子がローラと軸ピンとの間の滑り
を停止させてしまう。滑りの中断は、カムとローラとの
間の転がり接触を停止させ、カムとローラとの間に滑り
接触を生じさせる。カムとローラとの間の滑り接触は、
それらのそれぞれの面において剥離損傷を生じさせ得
る。
【０００６】本発明は、上述の問題の一つ以上を解決す
るものである。
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一形態では、内
燃機関のローラフォロアアセンブリは中心孔を有するロ
ーラを備えている。軸ピンは中心孔内に位置されてい
る。硬質コーティングが軸ピンとローラとの間に配置さ
れている。
燃機関のローラフォロアアセンブリは中心孔を有するロ
ーラを備えている。軸ピンは中心孔内に位置されてい
る。硬質コーティングが軸ピンとローラとの間に配置さ
れている。
【０００８】本発明の他の形態では、内燃機関のローラ
フォロアアセンブリの磨耗を改善する方法は、軸ピンお
よびローラの潤滑を含んでいる。潤滑ステップの間に存
在する粒子は低減される。残存粒子は軸ピンとローラと
の間で粉砕される。
フォロアアセンブリの磨耗を改善する方法は、軸ピンお
よびローラの潤滑を含んでいる。潤滑ステップの間に存
在する粒子は低減される。残存粒子は軸ピンとローラと
の間で粉砕される。
【０００９】さらに詳細には、本発明の内燃機関のロー
ラフォロアアセンブリは、略筒状で貫通する中心孔を有
するローラと、略筒状で、前記中心孔内に位置される軸
ピンであって、前記ローラが周りを回転するよう適合さ
れている軸ピンと、前記軸ピンと前記ローラの間に配置
された硬質コーティングであって、前記軸ピンと前記ロ
ーラの面磨耗を防止するよう適合されている硬質コーテ
ィングとを備えることを特徴とする。
ラフォロアアセンブリは、略筒状で貫通する中心孔を有
するローラと、略筒状で、前記中心孔内に位置される軸
ピンであって、前記ローラが周りを回転するよう適合さ
れている軸ピンと、前記軸ピンと前記ローラの間に配置
された硬質コーティングであって、前記軸ピンと前記ロ
ーラの面磨耗を防止するよう適合されている硬質コーテ
ィングとを備えることを特徴とする。
【００１０】ここで、前記硬質コーティングは、Ｃｒ
Ｎ、Ｃｒ2Ｎ、ＴｉＮおよびＤＬＣからなる群から選ば
れることが好ましい。
Ｎ、Ｃｒ2Ｎ、ＴｉＮおよびＤＬＣからなる群から選ば
れることが好ましい。
【００１１】なお、前記硬質コーティングは、アーク蒸
着プロセスにより施されてもよい。
着プロセスにより施されてもよい。
【００１２】ここで、前記硬質コーティングは、約５μ
ｍより薄い厚さを有することが好ましい。
ｍより薄い厚さを有することが好ましい。
【００１３】なお、前記硬質コーティングは、約３μｍ
の厚さを有することがさらに好ましい。
の厚さを有することがさらに好ましい。
【００１４】また、前記硬質コーティングは、前記軸ピ
ンの少なくとも一部分に施されてもよい。
ンの少なくとも一部分に施されてもよい。
【００１５】前記一部分は、前記軸ピンの荷重受け部分
であることが好ましい。
であることが好ましい。
【００１６】軸ピンは、焼入鋼で作られていることが好
ましい。
ましい。
【００１７】ここで、前記硬質コーティングの硬さは、
ロックウエル硬さＣスケールで約６０〜１００であるこ
とが好ましい。
ロックウエル硬さＣスケールで約６０〜１００であるこ
とが好ましい。
【００１８】また、本発明の内燃機関のローラフォロア
アセンブリの磨耗を改善する方法は、軸ピンとローラを
潤滑し、前記潤滑は滑り摩擦を低減し、前記潤滑の間、
存在する粒子を低減し、前記軸ピンとローラとの間で残
留粒子を粉砕するステップを備えることを特徴とする。
アセンブリの磨耗を改善する方法は、軸ピンとローラを
潤滑し、前記潤滑は滑り摩擦を低減し、前記潤滑の間、
存在する粒子を低減し、前記軸ピンとローラとの間で残
留粒子を粉砕するステップを備えることを特徴とする。
【００１９】さらに、粒子が軸ピンに進入するのを防止
するステップを備えることが好ましい。
するステップを備えることが好ましい。
【００２０】ここで、前記防止するステップは、前記軸
ピンの少なくとも一部分に硬質コートを施すことである
ことを特徴とする。
ピンの少なくとも一部分に硬質コートを施すことである
ことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１を参照するに、エンジンアセ
ンブリ１０は、エンジンブロック１２、複数のボルトに
よってエンジンブロック１２に取り付けられたシリンダ
ヘッド１４、シリンダヘッド１４に取り付けられたバル
ブカバー１８を含んでいる。複数のシリンダ２０がシリ
ンダブロック１２内に形成され、ピストン２２が各シリ
ンダ２０内を往復動するように配置されている。各ピス
トン２２はコネクティングロッド２４を介してクランク
シャフト(不図示）に連結されている。燃料噴射器２８
が各シリンダ２０に周期的に燃料を噴射すべく配置され
ている。各燃料噴射器２８は、本体３０、ノズル３２、
垂直方向に往復動可能なプランジャ３４およびプランジ
ャ３４を上方に偏倚するスプリング３６を含んでいる。
ンブリ１０は、エンジンブロック１２、複数のボルトに
よってエンジンブロック１２に取り付けられたシリンダ
ヘッド１４、シリンダヘッド１４に取り付けられたバル
ブカバー１８を含んでいる。複数のシリンダ２０がシリ
ンダブロック１２内に形成され、ピストン２２が各シリ
ンダ２０内を往復動するように配置されている。各ピス
トン２２はコネクティングロッド２４を介してクランク
シャフト(不図示）に連結されている。燃料噴射器２８
が各シリンダ２０に周期的に燃料を噴射すべく配置され
ている。各燃料噴射器２８は、本体３０、ノズル３２、
垂直方向に往復動可能なプランジャ３４およびプランジ
ャ３４を上方に偏倚するスプリング３６を含んでいる。
【００２２】シャフト４２に揺動可能に取り付けられた
ロッカアーム４０は、各燃料噴射器２８に関連付けられ
ている。各ロッカアーム４０は、燃料噴射器のプランジ
ャ３４の頂部に従来の方法で機械的に連結された第一の
端部を有している。本適用例は、ピン４６の形式の連結
器４４による機械的連結を示している。ピン４６は、プ
ランジャ３４の頂部に形成された筒状穴内に位置された
カップ上のソケット４８内に配置されている。各ロッカ
アーム４０は、球状頭部５４を有するピン５２により、
垂直方向に配置されたプッシュロッド５０に機械的に連
結された第二の端部を有している。プッシュロッド５０
の上端部は、球状頭部５４の形状に一致された凹面５６
を有している。プッシュロッド５０の下端部は、ローラ
フォロアアセンブリ６０に取り付けられる凸面５８を有
している。
ロッカアーム４０は、各燃料噴射器２８に関連付けられ
ている。各ロッカアーム４０は、燃料噴射器のプランジ
ャ３４の頂部に従来の方法で機械的に連結された第一の
端部を有している。本適用例は、ピン４６の形式の連結
器４４による機械的連結を示している。ピン４６は、プ
ランジャ３４の頂部に形成された筒状穴内に位置された
カップ上のソケット４８内に配置されている。各ロッカ
アーム４０は、球状頭部５４を有するピン５２により、
垂直方向に配置されたプッシュロッド５０に機械的に連
結された第二の端部を有している。プッシュロッド５０
の上端部は、球状頭部５４の形状に一致された凹面５６
を有している。プッシュロッド５０の下端部は、ローラ
フォロアアセンブリ６０に取り付けられる凸面５８を有
している。
【００２３】ローラフォロアアセンブリ６０は、一般に
筒状のローラ６６を有している。この適用例では、ロー
ラ６６は、約０．９〜１．１重量％炭素のような高炭素
合金鋼から作られている。軸ピン６８がローラ６６の中
心孔７０を貫通している。軸ピン６８は好ましくはロー
ラ６６と同じ材料から作られる。他の硬い金属材料が用
いられてもよい。この適用例では、ローラフォロアアセ
ンブリ６０は、ローラフォロアアセンブリ６０の左端部
の旋回孔を貫通する筒状シャフト７６によって支持され
ている。筒状シャフト７６は中空の中心部分７８を有し
ている。ローラ６６はカム８０に係合し従動する。カム
８０は隆起部すなわちカムローブ８２を有している。カ
ムシャフト８６はカム８０を通る孔内に配置されてい
る。
筒状のローラ６６を有している。この適用例では、ロー
ラ６６は、約０．９〜１．１重量％炭素のような高炭素
合金鋼から作られている。軸ピン６８がローラ６６の中
心孔７０を貫通している。軸ピン６８は好ましくはロー
ラ６６と同じ材料から作られる。他の硬い金属材料が用
いられてもよい。この適用例では、ローラフォロアアセ
ンブリ６０は、ローラフォロアアセンブリ６０の左端部
の旋回孔を貫通する筒状シャフト７６によって支持され
ている。筒状シャフト７６は中空の中心部分７８を有し
ている。ローラ６６はカム８０に係合し従動する。カム
８０は隆起部すなわちカムローブ８２を有している。カ
ムシャフト８６はカム８０を通る孔内に配置されてい
る。
【００２４】他の形態として、ロッカアーム４０に直接
に取り付けられたローラフォロアアセンブリ６０を有し
てもよい。また、ロッカアーム４０は、燃料噴射器２８
に換えて、作動バルブ(付図示）に取り付けられてもよ
い。
に取り付けられたローラフォロアアセンブリ６０を有し
てもよい。また、ロッカアーム４０は、燃料噴射器２８
に換えて、作動バルブ(付図示）に取り付けられてもよ
い。
【００２５】図２は、施された硬質コーティング８８を
有する軸ピン６８の荷重受け面８７を示す。この適用例
では、硬質コーティング８８は軸ピン６８の荷重受け部
分に施されている。好ましい実施の形態では、硬質コー
ティング８８は窒化クロム（ＣｒＮ）である。しかしな
がら、タングステンカーバイドカーボン（ＷＣＣ）のよ
うなダイアモンド状カーボン（ＤＬＣ）を含む他の硬質
コーティングもまた用いられ得る。施されるとき、硬質
コーティング８８は、ロックウエル硬さＣスケールで約
６０〜１００、好ましくは、ロックウエル硬さＣスケー
ルで約８０〜９０の硬度を有するべきである。硬質コー
ティング８８の厚さは、約５μｍより薄く、好ましく
は、約３μｍである。硬質コーティング８８は軸ピン６
８への良好な接着性を有すべきである。図示はされてい
ないが、硬質コーティング８８をローラ６６の少なくと
も孔に施すことも等しく効果的である。この適用例で
は、硬質コーティング８８は、当業者には既知のアーク
蒸着（ＡＶＤ）プロセスを用いて施されている。しかし
ながら、化学的蒸着、物理的蒸着および他のコーティン
グ方法のような他の従来の方法が用いられ得る。
有する軸ピン６８の荷重受け面８７を示す。この適用例
では、硬質コーティング８８は軸ピン６８の荷重受け部
分に施されている。好ましい実施の形態では、硬質コー
ティング８８は窒化クロム（ＣｒＮ）である。しかしな
がら、タングステンカーバイドカーボン（ＷＣＣ）のよ
うなダイアモンド状カーボン（ＤＬＣ）を含む他の硬質
コーティングもまた用いられ得る。施されるとき、硬質
コーティング８８は、ロックウエル硬さＣスケールで約
６０〜１００、好ましくは、ロックウエル硬さＣスケー
ルで約８０〜９０の硬度を有するべきである。硬質コー
ティング８８の厚さは、約５μｍより薄く、好ましく
は、約３μｍである。硬質コーティング８８は軸ピン６
８への良好な接着性を有すべきである。図示はされてい
ないが、硬質コーティング８８をローラ６６の少なくと
も孔に施すことも等しく効果的である。この適用例で
は、硬質コーティング８８は、当業者には既知のアーク
蒸着（ＡＶＤ）プロセスを用いて施されている。しかし
ながら、化学的蒸着、物理的蒸着および他のコーティン
グ方法のような他の従来の方法が用いられ得る。
【００２６】作動において、カムシャフト８６の各回転
の際、カムローブ８２はローラ６６、ローラフォロアア
センブリ６０およびプッシュロッド５０を上方に押圧す
る。プッシュロッド５０の上端部の上方への移動は、ロ
ッカアーム４０の時計方向の回動を生じさせ、ロッカア
ーム４０の右端部が燃料噴射器のプランジャ３４を下向
きに押圧させ、ノズル３２からシリンダ２０への燃料の
噴射を生じさせる。カムローブ８２が回ってローラ６６
を過ぎると、ローラフォロア本体６４はシャフト７６回
りに下向きに旋回する。ローラフォロアアセンブリ６０
の下向きの移動が続くと、プッシュロッド５０は下方向
に移動し始め、ロッカアーム４０は反時計方向に旋回
し、燃料噴射器のプランジャ３４がスプリング３６の力
の下に上方へ移動する。
の際、カムローブ８２はローラ６６、ローラフォロアア
センブリ６０およびプッシュロッド５０を上方に押圧す
る。プッシュロッド５０の上端部の上方への移動は、ロ
ッカアーム４０の時計方向の回動を生じさせ、ロッカア
ーム４０の右端部が燃料噴射器のプランジャ３４を下向
きに押圧させ、ノズル３２からシリンダ２０への燃料の
噴射を生じさせる。カムローブ８２が回ってローラ６６
を過ぎると、ローラフォロア本体６４はシャフト７６回
りに下向きに旋回する。ローラフォロアアセンブリ６０
の下向きの移動が続くと、プッシュロッド５０は下方向
に移動し始め、ロッカアーム４０は反時計方向に旋回
し、燃料噴射器のプランジャ３４がスプリング３６の力
の下に上方へ移動する。
【００２７】この作動の間、ローラ６６は軸ピン６８と
の滑り接触を維持する。オイルはこの接触部を潤滑して
いる。オイルはまた、不純物および粒子をエンジンの他
の部分から運ぶ。軸ピン６８上の硬質コーティング８８
は、粒子が軸ピン６８の表面に進入するのを防止する。
代わりに、軸ピンの表面上に粒子が堆積すると、ローラ
６６および軸ピン６８は粒子を粉砕するに充分な力を与
える。硬質コーティング８８はまた、軸ピン６８とロー
ラ６６との間のすべり摩擦を低減する。
の滑り接触を維持する。オイルはこの接触部を潤滑して
いる。オイルはまた、不純物および粒子をエンジンの他
の部分から運ぶ。軸ピン６８上の硬質コーティング８８
は、粒子が軸ピン６８の表面に進入するのを防止する。
代わりに、軸ピンの表面上に粒子が堆積すると、ローラ
６６および軸ピン６８は粒子を粉砕するに充分な力を与
える。硬質コーティング８８はまた、軸ピン６８とロー
ラ６６との間のすべり摩擦を低減する。
【図１】本発明を用いた内燃機関の断面図である。
【図２】本発明による軸ピンの一実施の形態の断面図で
ある。
ある。
６０ ローラフォロアアセンブリ ６６ ローラ ６８ 軸ピン ８８ 硬質コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 59/10 Ｆ０２Ｍ 59/10 Ａ (72)発明者 ベッカー ザオドール エイチ． ジュニ ア アメリカ合衆国 61523 イリノイ州 チ リコーザ ノース キンバリー コート 20907 (72)発明者 ダム チュオン キュー. アメリカ合衆国 60115 イリノイ州 ピ オーリア ノース リーウッド コート 5501 (72)発明者 シャン ジャン アメリカ合衆国 61525 イリノイ州 ダ ンラップ ウェスト ノーザージ コート 1703
Claims (12)
- 【請求項１】 内燃機関のローラフォロアアセンブリで
あって、 略筒状で貫通する中心孔を有するローラと、 略筒状で、前記中心孔内に位置される軸ピンであって、
前記ローラが周りを回転するよう適合されている軸ピン
と、 前記軸ピンと前記ローラの間に配置された硬質コーティ
ングであって、前記軸ピンと前記ローラの面磨耗を防止
するよう適合されている硬質コーティングとを備えるこ
とを特徴とする内燃機関のローラフォロアアセンブリ。 - 【請求項２】 前記硬質コーティングは、ＣｒＮ、Ｃｒ
2Ｎ、ＴｉＮおよびＤＬＣからなる群から選ばれること
を特徴とする請求項１の内燃機関のローラフォロアアセ
ンブリ。 - 【請求項３】 前記硬質コーティングは、アーク蒸着プ
ロセスにより施されていることを特徴とする請求項２の
内燃機関のローラフォロアアセンブリ。 - 【請求項４】 前記硬質コーティングは、約５μｍより
薄い厚さを有することを特徴とする請求項２の内燃機関
のローラフォロアアセンブリ。 - 【請求項５】 前記硬質コーティングは、約３μｍの厚
さを有することを特徴とする請求項２の内燃機関のロー
ラフォロアアセンブリ。 - 【請求項６】 前記硬質コーティングは、前記軸ピンの
少なくとも一部分に施されていることを特徴とする請求
項１の内燃機関のローラフォロアアセンブリ。 - 【請求項７】 前記一部分は、前記軸ピンの荷重受け部
分であることを特徴とする請求項６の内燃機関のローラ
フォロアアセンブリ。 - 【請求項８】 軸ピンは、焼入鋼で作られていることを
特徴とする請求項１の内燃機関のローラフォロアアセン
ブリ。 - 【請求項９】 前記硬質コーティングの硬さは、ロック
ウエル硬さＣスケールで約６０〜１００であることを特
徴とする請求項１の内燃機関のローラフォロアアセンブ
リ。 - 【請求項１０】 内燃機関のローラフォロアアセンブリ
の磨耗を改善する方法であって、 軸ピンとローラを潤滑し、前記潤滑は滑り摩擦を低減
し、 前記潤滑の間、存在する粒子を低減し、 前記軸ピンとローラとの間で残留粒子を粉砕するステッ
プを備えることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 さらに、粒子が軸ピンに進入するのを
防止するステップを備えることを特徴とする請求項１０
の方法。 - 【請求項１２】 前記防止するステップは、前記軸ピン
の少なくとも一部分に硬質コートを施すことであること
を特徴とする請求項１１の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US9/329549 | 1999-06-10 | ||
| US09/329,549 US6213075B1 (en) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | Roller follower assembly for an internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001032757A true JP2001032757A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=23285928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000173407A Pending JP2001032757A (ja) | 1999-06-10 | 2000-06-09 | 内燃機関のローラフォロアアセンブリ |
Country Status (3)
| Country | Link |
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