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DE19781531B4 - Drosselkörper und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Drosselkörper und Herstellungsverfahren dafür Download PDF

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DE19781531B4
DE19781531B4 DE19781531T DE19781531T DE19781531B4 DE 19781531 B4 DE19781531 B4 DE 19781531B4 DE 19781531 T DE19781531 T DE 19781531T DE 19781531 T DE19781531 T DE 19781531T DE 19781531 B4 DE19781531 B4 DE 19781531B4
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throttle
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synthetic resin
fibers
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Kunio Kariya Tanaka
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Abstract

Drosselkörper (10, 50, 55) mit einem Luftkanal und einem Ventilelement (20) darin zum Steuern einer Luftflussrate in dem Luftkanal, wobei der Drosselkörper eine den Luftkanal und das Ventilelement umgebende Wand aufweist, die aus Kunstharzmaterial geformt ist, dem Fasern zugemischt sein können,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wand einen Stufenabschnitt (11, 51, 56) mit einer Vielzahl an seiner Außenfläche befindlichen Stufen (11a, 51a, 56a) hat, und dass
die Stufen (11a, 51a, 56a) einheitlich und regelmäßig angeordnet sind, um sich in Axial- und Umfangsrichtung über die Außenfläche des Stufenabschnitts zu erstrecken, so dass das Kunstharzmaterial oder die zugemischten Fasern in Umfangs- und Axialrichtung des Drosselkörpers (10, 50, 55) willkürlich ausgerichtet sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drosselkörper aus Kunststoff, welcher einen Luftdurchlaß bildet, und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Technischer Hintergrund
  • Kürzlich wurde ein Drosselkörper aus Kunstharzmaterial vorgeschlagen, um die Anforderungen hinsichtlich der Gewichts- und Kostenreduzierung der Drosselventileinheit zu erfüllen. Weil jedoch die Form des Außenumfangs des Drosselkörpers, der das Drosselventil umschließt, mit Ausnahme eines Drosselwellenhalters lediglich zylindrisch ist, kann sich eine Orientierung der Moleküle des Kunstharzmaterials in der Richtung ausbilden, in der das Kunstharzmaterial einem Formnest zugeführt wird. Wenn Glasfasern oder Kohlefasern dem Kunstharzmaterial beigemischt werden, um den Drosselkörper zu verstärken, werden die Fasern in der Zuführrichtung ausgerichtet.
  • Wenn diese Ausrichtung des Kunstharzmaterials in dem Drosselkörper auftritt, ist die thermische Ausdehnung und Kontraktion des Drosselkörpers in verschiedenen Richtungen verschieden. Der Ausrichtungsunterschied macht es schwierig, einen passenden Spalt um die Drosselklappe oder auszubilden. Beispielsweise ist es in einem Fall, in welchem der Drosselkörper eine runde Drosselklappe darin hat, erforderlich, einen zylindrischen Innenumfang zu haben. Jedoch kann sich der aus Kunstharz gemachte Drosselkörper mit dem Ausrichtungsunterschied deformieren, was es schwierig macht, dem Luftfluß, insbesondere einen kleinen Luftfluß, genau zu steuern. Weil sich die Drosselklappe ebenfalls ausdehnt oder kontrahiert, muß sich der Drosselkörper in dem gleichen Maße ausdehnen oder kontrahieren, um den Spalt aufrechtzuerhalten. Folglich ist der Ausrichtungsunterschied ein Hindernis bei der genauen Steuerung der Flußrate.
  • Wenn der Innenumfang des Drosselkörpers sich in verschiedenen Richtungen verschieden ausdehnt oder kontrahiert, kann ein Abschnitt des Drosselkörpers die Drosselklappe berühren und dadurch eine sanfte Drehung der Drosselklappe behindern.
  • Die JP-B2-7-51902 beschreibt einen Drosselkörper, in welchem ein Metallring an dem Innenumfang des Drosselkörpers um die Drosselklappe eingesetzt und eingespritzt ist. Somit sind die Schwierigkeiten, die durch den Ausrichtungsunterschied des Drosselkörpers hervorgerufen sind, beseitigt, wodurch ein genauer Spalt zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe und dem Innenumfang des Drosselkörpers geschaffen ist.
  • Jedoch stellt das Einsetzen des Metallrings in den Drosselkörper ein Hindernis bei der Verminderung des Gewichts und der Kosten des Drosselkörpers dar.
  • FR 2 687 601 A1 offenbart ein Verfahren und ein Formnest, um ein Drosselventil aus Kunstharz herzustellen. Hier sind im Inneren einer eine Ventilklappe umgebenden Wand 17, die aus einem ersten Kunstharzmaterial geformt ist, zwei axial ineinander greifende Teile 10, 11 ausgebildet. Die Drosselklappe wird aus einem zweiten Kunstharzmaterial geformt, das sich hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von dem des ersten Materials unterscheidet.
  • DE 91 12 119 U1 offenbart eine Anordnung von Drosselklappen im Saugrohr einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
  • JP 07166898 AA offenbart den Einsatz faserverstärkten Kunstharzmaterials und seine Ausrichtung in Axialrichtung der Drehachse beim Formen eines Ventilelements und seiner Drehachse eines einstückigen Drosselkörpers, wodurch ein Verformen durch Zusammenziehen des Ventils nach dem Formen weitgehend verhindert wird.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen leichten und preiswerten Drosselkörper zu schaffen, der von den vorgenannten Schwierigkeiten, die durch den Ausrichtungsunterschied des Kunstharzmaterials hervorgerufen sind, befreit ist.
  • Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für den leichten und preiswerten Drosselkörper vorzuschlagen, der von den vorgenannten Schwierigkeiten befreit ist, die durch den Ausrichtungsunterschied des Kunstharzmaterials hervorgerufen sind.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Drosselkörper gemäß Anspruch 1 ist die Wand des Drosselkörpers an einem Stufenabschnitt mit einem Kunstharzmaterial derart ausgebildet, dass es willkürlich ausgerichtet ist, um sich in Übereinstimmung mit der Deformation des Drosselklappenelements zu deformieren, so daß der Spalt zwischen dem Klappenelement und dem Innenumfang des Drosselkörpers unverändert aufrechterhalten werden kann, sogar wenn sich der Drosselkörper ausdehnt oder kontrahiert. Somit kann die Luftflußrate genau gesteuert werden. In einem Fall, in welchem der Drosselöffnungswinkel sehr klein ist, und lediglich eine kleine Luftmenge gesteuert wird, kann das auf die Temperaturänderung bezogene Kompensationsverhältnis minimiert werden und Fluktuationen des Maschinenbetriebs infolge von Temperaturänderungen können effektiv gesteuert werden. Es ist wichtig, daß das Kunstharzmaterial ausgerichtet ist, sich in Übereinstimmung mit der Deformation der Drosselklappe zu deformieren. Dies bedeutet, daß die gleiche Ausrichtung über die das Klappenelement umgebenden Umfangsabschnitte des Drosselkörpers vorliegt.
  • Im Ergebnis kann die Wand des Drosselkörpers eine geeignete thermische Ausdehnungs- oder Kontraktionseigenschaft haben. Dies bedeutet, daß die das Klappenelement umgebende Wand sich gleichmäßig ausdehnen oder zusammenziehen kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Drosselkörper ist die Ausrichtung des Kunstharzmaterials der Wand durch den Stufenabschnitt willkürlich gesteuert, so daß das Kunstharzmaterial daran gehindert werden kann sich in einer speziellen Richtung auszurichten. Entsprechend kann der thermische Ausdehnungskoeffizient in jeder Richtung gleich gemacht werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Vorderansicht, die eine Drosselklappeneinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 ist eine Ansicht des Abschnitts II in 1; 3 ist eine Teilschnittansicht im Schnitt längs einer Linie III-III in 2; 4 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel einer Drosselklappeneinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; 5 ist eine Vorderansicht, die eine Drosselklappeneinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; 6 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel einer Drosselklappeneinheit zeigt; und 7 ist eine schematische Zeichnung, die die Ausrichtung in einem Abschnitt eines beispielhaften Drosselkörpers zeigt, der eine Drosselklappe umgibt.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Eine Drosselklappeneinheit, die einen Drosselkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet, ist unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 beschrieben.
  • Die Drosselklappeneinheit 1 besteht aus einem Drosselkörper 10, der mit einer Ansaugleitung (nicht gezeigt) an Öffnungen verbunden ist, die an seinen gegenüberliegenden Enden ausgebildet sind, und steuert eine Luftflußrate in einem Lufteinlaßkanal, der durch die Ansaugleitung und den Drosselkörper 10 gebildet ist. Der Drosselkörper 10 besteht aus Kunstharzmaterial und hat eine Wand, die eine Drosselklappe 20 (nachfolgend beschrieben) umgibt. Die Wand hat einen Stufenabschnitt 11 mit einer Vielzahl von regelmäßig ausgebildeten rechteckigen Mustern. Der Stufenabschnitt 11 hat eine Vielzahl von Vorsprüngen, die aus der Außenwand des Drosselkörpers 10 vorstehen. Der „Stufenabschnitt 11" entspricht dem „Ausrichtungssteuerabschnitt" in den Ansprüchen. Die Wand des Drosselkörpers 10 mit dem Stufenabschnitt 11, die die Drosselklappe 20 umgibt, ist zwischen Stützelementen 12 und 13 für die Drosselklappenwelle 21 (nachfolgend beschrieben) angeordnet.
  • Eine Drosselklappe oder ein Drosselventil 20, in 2 gezeigt, ist aus Aluminium oder Messing gefertigt, und mittels Schrauben an der Drosselklappenwelle 21 befestigt. Gegenüberliegende Enden der Drosselklappenwelle 21 sind durch Lager (nicht gezeigt) gehalten, welche in den Stützelementen 12, 13 angeordnet sind. Die voll geschlossene Stellung der Drosselklappe 20 bildet einen schmalen Spalt zwischen sich und dem Innenumfang des Drosselkörpers, wie in 3 gezeigt ist, um Luft für den Leerlaufbetrieb der Maschine zur Verfügung zu stellen sowie eine sanfte Drehung der Drosselklappe ohne gegenseitige Behinderung zwischen Drosselklappe 20 und Drosselkörper 10 zu ermöglichen.
  • Ein Beschleunigungshebel 30 ist an einem Ende eines Stützelements 12 angeordnet, wie in 1 gezeigt ist, und ist mit einem Gaspedal verbunden, um in Übereinstimmung mit der Betätigung des Pedals gedreht zu werden. Wenn der Beschleunigungshebel 30 gedreht wird, drehen sich die Drosselklappenwelle 21 und die Drosselklappe 20. Eine Feder 31 spannt den Beschleunigungshebel 30 in Richtung auf die voll geschlossene Stellung vor. Ein Schließhebel 32 ist an dem Beschleunigungshebel 30 befestigt, um die Drosselklappe 20 in der voll geschlossenen Stellung zu halten, wenn er mit dem Schließanschlag 33 in Eingriff gelangt.
  • Ein Drosselöffnungswinkelsensor (nicht gezeigt) ist an dem Endabschnitt des Stützelements 13 angeordnet und führt einem Verbinder 40 Öffnungswinkelsignale zu.
  • Das den Drosselkörper 10 bildende Kunstharzmaterial enthält Glasfasern oder Kohlefasern, um den Drosselkörper 10 zu verstärken. Wenn der Drosselkörper geformt wird, wird das die Glasfasern oder Kohlefasern enthaltende Kunstharzmaterial in axialer Richtung längs des Luftdurchlasses zugeführt. Das Formnest hat Ausnehmungen an mit den Vorsprüngen 11a übereinstimmenden Abschnitten. Wenn das Kunstharzmaterial die Ausnehmungen passiert, wird der Fluß davon turbulent und die Ausrichtung der Fasern wird zufällig. Die Fasern werden in dem Stufenabschnitt 11, der die Drosselklappe 20 umgibt, über dessen Dicke und gleichmäßig um den Umfang des Drosselkörpers 10 ungeordnet ausgerichtet. Mit anderen Worten, der willkürliche Fluß der Faser in der Dickenrichtung des Drosselkörpers 10 wird gleichmäßig in der Umfangs- und der Axialrichtung des Drosselkörpers 10 ausgebildet. Die ungeordnete Ausrichtung der Fasern stellt sich zudem in dem den Stützelementen 12, 13 zugeführten Kunstharzmaterial ein. Die ungeordnete Ausrichtung der Fasern im Stufenabschnitt 11 hat den gleichen Grad wie in den Stützelementen 12, 13, so daß der thermische Ausdehnungskoeffizient über den gesamten Drosselkörper 10 gleichmäßig wird. Wenn sich der Drosselkörper 10 infolge einer Temperaturänderung ausdehnt oder kontrahiert, expandiert oder kontrahiert die die Drosselklappe 20 umgebende Wand des Drosselkörpers 10 mit dem Stufenabschnitt 11 gleichmäßig. Mit anderen Worten, weil sich die Wand des Drosselkörpers in Übereinstimmung mit der thermischen Deformation der Drosselklappe 20 deformiert, kann der Spalt zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe 20 und dem Innenumfang des Drosselkörpers 10 gleich gehalten werden. Sogar wenn die Drosselklappe 20 und der Drosselkörper 10 infolge einer Temperaturänderung expandieren oder kontrahieren, kann die Luftflußrate des Lufteinlaßkanals genau gesteuert werden. Somit kann ein Abschnitt des Drosselkörpers 10 daran gehindert werden, in den Pfad der Drosselklappe 20 zu gelangen, wodurch eine sanfte Drehung der Drosselklappe sichergestellt ist.
  • Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Drosselkörpers 10 kann gleich gemacht werden, wie jener der Drosselklappe 20, indem die Fasermenge gesteuert wird, so daß der Abstand zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe 20 und dem Innenumfang des Drosselkörpers 10 unverändert aufrechterhalten werden kann, ungeachtet der thermischen Ausdehnung oder Kontraktion der Drosselklappe 20 und des Drosselkörpers 10. Somit kann die Luftflußrate unabhängig von Temperaturveränderungen genau gesteuert werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • Vorsprünge 51a eines Stufenabschnitts 51 sind an einem Drosselkörper 50 bezüglich der Axialrichtung geneigt angeordnet. Wenn die in dem Kunstharzmaterial enthaltenen Fasern in ein Formnest zugeführt werden, wird der Fluß des Kunstharzmaterials turbulent und die Fasern werden ungeordnet. Folglich kann, sogar wenn sich der Drosselkörper 50 infolge einer Temperaturänderung ausdehnt oder zusammenzieht, sich die Wand des Drosselkörpers gleichmäßig an dem die Drosselklappe umgebenden Stufenabschnitt ausdehnen oder kontrahieren, so daß der Spalt zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe und dem Innenumfang des Drosselkörpers gleich gehalten werden kann. Im Ergebnis kann, sogar wenn die Drosselklappe und der Drosselkörper 50 sich infolge von Temperaturänderungen ausdehnen oder zusammenziehen, die Flußrate in dem Luftkanal genau gesteuert werden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • Eine Vielzahl von Mulden 56a, welche den Stufenabschnitt 56 bilden, sind an dem Außenumfang des Drosselkörpers 55 ausgebildet. Wenn das Fasern enthaltende Kunstharzmaterial einem Formnest zugeführt wird, wird der Fluß des Kunstharzmaterials turbulent und die in dem Kunstharzmaterial enthaltenen Fasern werden willkürlich angeordnet. Folglich kann, sogar wenn sich der Drosselkörper 55 infolge von Temperaturänderungen ausdehnt oder zusammenzieht, die Wand des Drosselkörpers am Stufenabschnitt 51, der die Drosselklappe umgibt, in jeder Richtung gleichmäßig ausdehnen, so daß der Spalt zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe und dem Innenumfang des Drosselkörpers 55 gleich gehalten werden kann. Im Ergebnis kann, sogar wenn sich die Drosselklappe und der Drosselkörper 50 infolge Temperaturänderungen ausdehnen oder kontrahieren, die Luftflußrate des Lufteinlaßkanals genau gesteuert werden.
  • Ein Beispiel eines Drosselkörpers wird unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben.
  • Doppelbogenförmige Vorsprünge 61a sind als Stufenabschnitt 61 am Außenumfang des Drosselkörpers 60 ausgebildet, der die Drosselklappe 20 umgibt.
  • Wenn der Drosselkörper 60 geformt wird, wird Glas oder Kohlefasern enthaltendes Kunstharzmaterial in ein Formnest in axialer Richtung längs des Lufteinlaßkanals zugeführt und ein Abschnitt des Axialflusses des Kunstharzmaterials wird durch die Vorsprünge 61a in Umfangsrichtung des Drosselkörpers 60 umgelenkt, so daß die Fasern des die Drosselklappe 20 umgebenden Abschnitts des Drosselkörpers 60 in Umfangsrichtung ausgerichtet werden, wie durch Pfeile in 7 gezeigt ist. Folglich kann, sogar wenn sich der Drosselkörper 60 infolge von Temperaturänderungen ausdehnt oder zusammenzieht, die die Drosselklappe umgebende Wand des Drosselkörpers 60 mit dem Stufenabschnitt 61 gleichmäßig in jede Richtung ausdehnen oder zusammenziehen, so daß Veränderungen des Spalts zwischen den Außenumfang der Drosselklappe 20 und den Innenumfang des Drosselkörpers reduziert werden können. Im Ergebnis kann, sogar wenn sich die Drosselklappe 20 und der Drosselkörper 60 infolge von Temperaturänderungen ausdehnen oder zusammenziehen, die Luftflußrate im Lufteinlaßkanal genau gesteuert werden.
  • Wie zuvor beschrieben wurde, ist Fasermaterial zur Verstärkung des Ventilkörpers in dessen Kunstharzmaterial gemäß den obigen Ausführungsbeispielen eingebracht. Jedoch kann eine Molekülorientierung ausgebildet werden, um den thermischen Expansionskoeffizienten des Ventilkörpers ungleichmäßig zu machen, wenn der Drosselkörper aus Kunstharzmaterial ohne Fasern geformt wird. Jeder der vorgenannten Stufenabschnitte, die an dem Drosselkörper vorgesehen sind, dient ebenso zur Verhinderung des vorgenannten Problems.
  • Anstatt einen Stufenabschnitt als Ausrichtungssteuerelement am Außenumfangs des Drosselkörpers auszubilden, kann das Ausrichtungssteuerelement durch ein Element ersetzt werden, welches in die Wandung eingesetzt ist, um den Fluß des Kunstharzmaterials beim Zuführen zu stören.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Erfindungsgemäß ist der Unterschied der gerichteten Deformation, wenn sich Kunstharzmaterial ausdehnt oder zusammenzieht, eliminiert, um einen leichten und preiswerten Drosselkörper zu schaffen.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung von Drosselkörpern angewandt, so daß der Spalt zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe und dem Innenumfang des Drosselkörpers genau gesteuert werden kann und die Luftflußrate genau gesteuert werden kann.

Claims (10)

  1. Drosselkörper (10, 50, 55) mit einem Luftkanal und einem Ventilelement (20) darin zum Steuern einer Luftflussrate in dem Luftkanal, wobei der Drosselkörper eine den Luftkanal und das Ventilelement umgebende Wand aufweist, die aus Kunstharzmaterial geformt ist, dem Fasern zugemischt sein können, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand einen Stufenabschnitt (11, 51, 56) mit einer Vielzahl an seiner Außenfläche befindlichen Stufen (11a, 51a, 56a) hat, und dass die Stufen (11a, 51a, 56a) einheitlich und regelmäßig angeordnet sind, um sich in Axial- und Umfangsrichtung über die Außenfläche des Stufenabschnitts zu erstrecken, so dass das Kunstharzmaterial oder die zugemischten Fasern in Umfangs- und Axialrichtung des Drosselkörpers (10, 50, 55) willkürlich ausgerichtet sind.
  2. Drosselkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen (11a, 51a) eine Vielzahl rechteckiger Muster ausbilden.
  3. Drosselkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen (51a) ein Muster aus einer Vielzahl Linien ausbilden, die sich hinsichtlich der Axialrichtung der Wand kreuzen.
  4. Drosselkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Stufen (11a, 51a) ein Vorsprung ist.
  5. Drosselkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Stufen (56a) eine Mulde ist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Drosselkörpers (10, 50, 55) mit einer Wand, die einen Luftkanal und ein Ventilelement (20) umgibt, und die aus Kunstharzmaterial geformt ist, dem Fasern zugemischt sein können, gekennzeichnet durch die Schritte: Zuführen eines Kunstharzmaterials, dem Fasern zugemischt sein können, in ein Drosselkörper-Formnest in Axialrichtung davon, wobei das Formnest eine Vielzahl einheitlich und regelmäßig ausgebildeter Stufen auf dem Umfang eines zylindrischen Abschnitts hat, der der Wand entspricht; und Führen eines Teils des Kunstharzmaterials, dem Fasern zugemischt sein können, zu dem zylindrischen Abschnitt, so dass sich das Kunstharzmaterial oder die zugemischten Fasern willkürlich ausrichten.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen (11a, 51a) eine Vielzahl rechteckiger Muster ausbilden.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen (51a) ein Muster aus einer Vielzahl Linien ausbilden, die sich hinsichtlich der Axialrichtung der Wand kreuzen.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Stufen (56) eine Mulde (56a) ist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Stufen (11a, 51a) ein Vorsprung ist.
DE19781531T 1996-12-09 1997-12-08 Drosselkörper und Herstellungsverfahren dafür Expired - Lifetime DE19781531B4 (de)

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