JP3320743B2 - 内燃機関、特に大型の舶用ディーゼルエンジン用ピストン - Google Patents
内燃機関、特に大型の舶用ディーゼルエンジン用ピストンInfo
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- JP3320743B2 JP3320743B2 JP51615298A JP51615298A JP3320743B2 JP 3320743 B2 JP3320743 B2 JP 3320743B2 JP 51615298 A JP51615298 A JP 51615298A JP 51615298 A JP51615298 A JP 51615298A JP 3320743 B2 JP3320743 B2 JP 3320743B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/08—Constructional features providing for lubrication
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
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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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- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- F02F3/28—Other pistons with specially-shaped head
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関、特に、大型の舶用ディーゼルエ
ンジンであって、ピストンとピストンロッドとの間の動
力伝達部材として、ピストンヘッドと一体の環状リブを
有し、ピストンヘッドから下方を向き且つ外側のピスト
ンリングが設けられた、ピストンの側壁間の環状領域内
にリブ支持要素が設けられ、該リブ支持要素が円錐形壁
にて終わっており、該円錐形壁には、ピストンの軸線と
略平行に伸長する穴が貫通し、該穴を貫通して冷却オイ
ルが流れ、ピストンの軸方向断面にて見たとき、円錐形
壁が丸味を付けた壁部分により側壁と接続されている型
式のエンジン用のピストンに関する。
ンジンであって、ピストンとピストンロッドとの間の動
力伝達部材として、ピストンヘッドと一体の環状リブを
有し、ピストンヘッドから下方を向き且つ外側のピスト
ンリングが設けられた、ピストンの側壁間の環状領域内
にリブ支持要素が設けられ、該リブ支持要素が円錐形壁
にて終わっており、該円錐形壁には、ピストンの軸線と
略平行に伸長する穴が貫通し、該穴を貫通して冷却オイ
ルが流れ、ピストンの軸方向断面にて見たとき、円錐形
壁が丸味を付けた壁部分により側壁と接続されている型
式のエンジン用のピストンに関する。
この型式のピストンは、低速２行程クロスヘッドディ
ーゼルエンジンに接続して使用されている。長年に亘っ
て、有効平均圧力を増すことにより、これらエンジンの
出力を増大させることが可能であった。この出力が増大
する結果、ピストンヘッド、従って、負荷をピストンロ
ッドに伝達する機能を果たすピストンの部分に対応する
負荷が生じる。この負荷は極めて大きい動的負荷である
ため、ピストンの支持要素は亀裂の発生に耐えることの
できる目的に合った構造としなければならない。また、
この大きい負荷は、ピストンの冷却の必要性を増し、そ
の理由のため、露出した個所の肉厚を厚くするだけでは
ピストンを補強することはできない。特に露出する領域
は、ピストンの側壁とピストンヘッドの外部領域から力
伝達リブまで力を伝達する支持要素との間の遷移領域で
ある。
ーゼルエンジンに接続して使用されている。長年に亘っ
て、有効平均圧力を増すことにより、これらエンジンの
出力を増大させることが可能であった。この出力が増大
する結果、ピストンヘッド、従って、負荷をピストンロ
ッドに伝達する機能を果たすピストンの部分に対応する
負荷が生じる。この負荷は極めて大きい動的負荷である
ため、ピストンの支持要素は亀裂の発生に耐えることの
できる目的に合った構造としなければならない。また、
この大きい負荷は、ピストンの冷却の必要性を増し、そ
の理由のため、露出した個所の肉厚を厚くするだけでは
ピストンを補強することはできない。特に露出する領域
は、ピストンの側壁とピストンヘッドの外部領域から力
伝達リブまで力を伝達する支持要素との間の遷移領域で
ある。
本発明の目的は、臨界的領域内での破損の虞れが軽減
された、導入部分に記載した型式のピストンを提供する
ことである。
された、導入部分に記載した型式のピストンを提供する
ことである。
本発明によれば、この目的は、請求項１の発明特定事
項を特徴とするピストンによって達成される。
項を特徴とするピストンによって達成される。
驚くべきことに、臨界的領域内のピストンの側壁の肉
厚が薄くなった構造の結果、ピストンに加わる動的引っ
張り負荷が小さくなるということが判明した。実際に
は、この薄くなった肉厚は、その領域内の側壁のアンダ
ーカット部分として形成される。このアンダーカット部
分にて、丸味を付けた支持要素は側壁に交わる。このア
ンダーカット部分とすること、及び丸味を付けること
は、構造体の動的に最も大きい負荷が加わる領域を分離
する結果となる。このことは、絶対負荷（absolute loa
d）は小さくならないにも拘わらず、破損の虞れが実質
的に少なくなることにつながる。
厚が薄くなった構造の結果、ピストンに加わる動的引っ
張り負荷が小さくなるということが判明した。実際に
は、この薄くなった肉厚は、その領域内の側壁のアンダ
ーカット部分として形成される。このアンダーカット部
分にて、丸味を付けた支持要素は側壁に交わる。このア
ンダーカット部分とすること、及び丸味を付けること
は、構造体の動的に最も大きい負荷が加わる領域を分離
する結果となる。このことは、絶対負荷（absolute loa
d）は小さくならないにも拘わらず、破損の虞れが実質
的に少なくなることにつながる。
本発明に従って、丸味を付けた壁部分が肉厚の薄い側
壁領域の境界の１つを構成することは、特に有利なこと
である。この設計により、丸味を付けた部分の半径は、
今日迄、公知の実施の形態に比べて増大させることがで
き、また、動的負荷の影響を受け易いことも少なくな
る。
壁領域の境界の１つを構成することは、特に有利なこと
である。この設計により、丸味を付けた部分の半径は、
今日迄、公知の実施の形態に比べて増大させることがで
き、また、動的負荷の影響を受け易いことも少なくな
る。
ピストンの側壁と、丸味を付けた部分に沿った軸方向
断面が略円形状となる円錐壁との間の、最も負荷が加わ
る臨界領域を分離するために、該円の中心を、冷却穴の
どの部分よりもピストンの軸線から離れるように位置決
めする。
断面が略円形状となる円錐壁との間の、最も負荷が加わ
る臨界領域を分離するために、該円の中心を、冷却穴の
どの部分よりもピストンの軸線から離れるように位置決
めする。
本発明によれば、円錐形壁とピストンの軸線との間の
角度は、30乃至60゜の範囲にあることが好ましい。かか
る角度によれば、冷却穴は、動的に大きい負荷が加わる
領域間の適当な分離距離が最適に得られる円錐形面を有
する略楕円形の交差面が得られる。
角度は、30乃至60゜の範囲にあることが好ましい。かか
る角度によれば、冷却穴は、動的に大きい負荷が加わる
領域間の適当な分離距離が最適に得られる円錐形面を有
する略楕円形の交差面が得られる。
本発明のこの配置は、頂部断面が大きいピストン、す
なわちピストンリングが配置される側壁部分が側壁の下
端近くにあるピストンに特に適している。
なわちピストンリングが配置される側壁部分が側壁の下
端近くにあるピストンに特に適している。
本発明によれば、肉厚の薄い側壁の領域は、最上方の
ピストンリングの上方にあるピストンリングの高さの約
1/2から丸味を付けた壁部分まで伸長することが好まし
い。
ピストンリングの上方にあるピストンリングの高さの約
1/2から丸味を付けた壁部分まで伸長することが好まし
い。
肉厚の薄い領域が丸味を付けた壁部分と円錐形面とに
より画成されるならば、肉厚の薄い領域は切削により簡
単な方法にて形成される。ピストンの軸線と円錐形面の
ガイドとの間の角度は５乃至25゜である。
より画成されるならば、肉厚の薄い領域は切削により簡
単な方法にて形成される。ピストンの軸線と円錐形面の
ガイドとの間の角度は５乃至25゜である。
次に、添付図面を参照しつつ、以下に本発明を詳細に
説明する。添付図面において、 図１は、本発明によるピストンの頂部分の第一の実施
の形態の軸方向半断面図である。
説明する。添付図面において、 図１は、本発明によるピストンの頂部分の第一の実施
の形態の軸方向半断面図である。
図２は、本発明によるピストンの頂部分の第二の実施
の形態の軸方向半断面図である。
の形態の軸方向半断面図である。
図１に図示したピストンの頂部分は、垂下した環状リ
ブ２と一体のピストンヘッド１を備えている。該環状リ
ブは、その下向きの端面３にて、穴４内に挿入される多
数のボルトによりピストンロッドのフランジに締結し得
るようにされている。このように、環状リブ２は、ピス
トンヘッドに作用する力をピストンロッドまで伝達する
目的を果たす。更に、下向きの側壁５がピストンヘッド
１と一体とされている。該下向きの側壁は、その高さの
一部にてピストンリングを受け入れる多数の溝６が形成
されている。側壁５の下端面７には多数のねじ付きボル
ト穴８が形成されている。該ボルト穴は、ピストンの下
側部を構成する底部分を締結する目的を果たす。該底部
分は、その底部にて、ピストンの中空の内部スペースを
閉じる。側壁５とリング壁２との間の領域にて周方向の
内部スペース９が提供されている。該周方向内部スペー
スは、その頂部にて円形の穴10により長くなっている。
該穴10は、導管12によりリング壁２の内部スペース11と
接続されている。ピストンロッド内の導管を通じて中央
の中空スペース11内まで運ばれる冷却オイルを導管12を
通って穴10内に注入することができ、該穴から、オイル
は、内部スペース９を通ってピストンロッド内の戻り導
管内に運ばれる。
ブ２と一体のピストンヘッド１を備えている。該環状リ
ブは、その下向きの端面３にて、穴４内に挿入される多
数のボルトによりピストンロッドのフランジに締結し得
るようにされている。このように、環状リブ２は、ピス
トンヘッドに作用する力をピストンロッドまで伝達する
目的を果たす。更に、下向きの側壁５がピストンヘッド
１と一体とされている。該下向きの側壁は、その高さの
一部にてピストンリングを受け入れる多数の溝６が形成
されている。側壁５の下端面７には多数のねじ付きボル
ト穴８が形成されている。該ボルト穴は、ピストンの下
側部を構成する底部分を締結する目的を果たす。該底部
分は、その底部にて、ピストンの中空の内部スペースを
閉じる。側壁５とリング壁２との間の領域にて周方向の
内部スペース９が提供されている。該周方向内部スペー
スは、その頂部にて円形の穴10により長くなっている。
該穴10は、導管12によりリング壁２の内部スペース11と
接続されている。ピストンロッド内の導管を通じて中央
の中空スペース11内まで運ばれる冷却オイルを導管12を
通って穴10内に注入することができ、該穴から、オイル
は、内部スペース９を通ってピストンロッド内の戻り導
管内に運ばれる。
穴10の間にて、壁13が提供される。この壁13は、側壁
５と環状リブ２との間の支持要素（リブ支持要素）とし
て機能する。該壁（リブ支持要素）13は、円錐形壁14の
底部にて終わっている。該円錐形壁は、緩やかな丸味を
付けた部分15にて環状リブ15と合体する。円錐形壁は、
上端にて、丸味を付けた部分16により側壁５と合体し、
該丸味を付けた部分は、肉厚の薄い側壁５の一部分17の
上方境界部を設定する。部分17は、底部にて円錐形壁18
により画成されている。丸味を付けた部分16は、軸方向
から見たとき、ピストンの直径に対応して５乃至24mmの
範囲の半径の円形プロフィールを有することが好まし
い。この円の中心は、ピストンの軸線から最も離れた位
置にある穴10に対するガイドの伸長部の上に又はその外
側に配置されることが好ましい。肉厚の薄い側壁５の領
域は、円錐形壁14の間の遷移領域と、壁13と円錐形壁14
との間の遷移領域とにおける、動的に最も大きい負荷が
加わる領域を除去する働きをする。側壁５は肉厚の薄い
領域内にて弱体となるが、臨界的領域内での破損の虞れ
が最小となる程度に、動的負荷を低減することが可能と
なる。その１つの理由は、構造の可撓性が増すためであ
り、また最も大きい負荷が加わる領域を互いに対して、
より適正に配置するためである。本発明による実施の形
態は、頂部分が大きいピストン、すなわちピストンリン
グがピストンヘッド１から遠方に配置されるピストンに
特に適したものである。肉厚の薄い部分とピストンリン
グを有する側壁の残りの部分との間の遷移領域19は、上
方のピストンリング溝６の上方にてリングの高さの約1/
2に配置されることが好ましい。ピストンの軸線と円錐
形壁18との間の角度は、５乃至25゜であることが好まし
い。円錐形壁14とピストンの軸線との間の角度は、通
常、30乃至60゜である。
５と環状リブ２との間の支持要素（リブ支持要素）とし
て機能する。該壁（リブ支持要素）13は、円錐形壁14の
底部にて終わっている。該円錐形壁は、緩やかな丸味を
付けた部分15にて環状リブ15と合体する。円錐形壁は、
上端にて、丸味を付けた部分16により側壁５と合体し、
該丸味を付けた部分は、肉厚の薄い側壁５の一部分17の
上方境界部を設定する。部分17は、底部にて円錐形壁18
により画成されている。丸味を付けた部分16は、軸方向
から見たとき、ピストンの直径に対応して５乃至24mmの
範囲の半径の円形プロフィールを有することが好まし
い。この円の中心は、ピストンの軸線から最も離れた位
置にある穴10に対するガイドの伸長部の上に又はその外
側に配置されることが好ましい。肉厚の薄い側壁５の領
域は、円錐形壁14の間の遷移領域と、壁13と円錐形壁14
との間の遷移領域とにおける、動的に最も大きい負荷が
加わる領域を除去する働きをする。側壁５は肉厚の薄い
領域内にて弱体となるが、臨界的領域内での破損の虞れ
が最小となる程度に、動的負荷を低減することが可能と
なる。その１つの理由は、構造の可撓性が増すためであ
り、また最も大きい負荷が加わる領域を互いに対して、
より適正に配置するためである。本発明による実施の形
態は、頂部分が大きいピストン、すなわちピストンリン
グがピストンヘッド１から遠方に配置されるピストンに
特に適したものである。肉厚の薄い部分とピストンリン
グを有する側壁の残りの部分との間の遷移領域19は、上
方のピストンリング溝６の上方にてリングの高さの約1/
2に配置されることが好ましい。ピストンの軸線と円錐
形壁18との間の角度は、５乃至25゜であることが好まし
い。円錐形壁14とピストンの軸線との間の角度は、通
常、30乃至60゜である。
図２には、穴10に代えて、周方向中空スペース20が形
成された、別の型式のピストンが図示されている。該中
空のスペース20は、その底部にて円錐形壁14を有する支
持壁13′により画成されている。該支持壁13′には、隔
てた穴10が形成されている。導管12を介して中空スペー
ス20内に流れる冷却オイルが該隔てた穴を通ってピスト
ンロッド内の戻り導管内に戻ることができる。
成された、別の型式のピストンが図示されている。該中
空のスペース20は、その底部にて円錐形壁14を有する支
持壁13′により画成されている。該支持壁13′には、隔
てた穴10が形成されている。導管12を介して中空スペー
ス20内に流れる冷却オイルが該隔てた穴を通ってピスト
ンロッド内の戻り導管内に戻ることができる。
図２に図示したピストンは、肉厚の薄い側壁５の一部
分17が設けられ、図１によるピストンと同様である。図
２において、同様の部品に対し図１で使用した参照番号
と同一の参照番号が使用されており、これら部品につい
ては更に説明する必要はない。この部分は、同一の方法
にて、ピストンを軸方向に見たとき、略円形の断面を有
する丸味を付けた部分により上方に画成されている。該
丸味を付けた部分は、半径方向に見たとき、穴13′に対
する最外側ガイドの伸長部の半径方向外方に且つ好まし
くは側壁５の内面に対するガイドの上、若しくはその外
側に配置された曲率半径の中心を有している。更に、肉
厚の薄い部分に対する寸法は、図１に関して説明した通
りである。
分17が設けられ、図１によるピストンと同様である。図
２において、同様の部品に対し図１で使用した参照番号
と同一の参照番号が使用されており、これら部品につい
ては更に説明する必要はない。この部分は、同一の方法
にて、ピストンを軸方向に見たとき、略円形の断面を有
する丸味を付けた部分により上方に画成されている。該
丸味を付けた部分は、半径方向に見たとき、穴13′に対
する最外側ガイドの伸長部の半径方向外方に且つ好まし
くは側壁５の内面に対するガイドの上、若しくはその外
側に配置された曲率半径の中心を有している。更に、肉
厚の薄い部分に対する寸法は、図１に関して説明した通
りである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02F 3/00 F02F 3/22 F01P 3/08 F16J 1/09
Claims (3)
- 【請求項１】内燃機関、特に大型の舶用ディーゼルエン
ジンであって、ピストンとピストンロッドとの間の動力
伝達部材としてピストンヘッドと一体の環状リブを有
し、該環状リブと、ピストンヘッドから垂下し且つ外側
のピストンリングが設けられたピストンの側壁との間の
環状領域内に、リブ支持要素が設けられ、該リブ支持要
素の終端が、円錐形壁の下方にあり、該円錐形壁には、
冷却オイルを流すためにピストンの軸線と略平行に伸長
する穴が貫通し、該円錐形壁は、ピストンの軸方向断面
にて見たとき、丸味を付けた壁部分により側壁と接続さ
れ、該丸味を付けた壁部分に沿った軸方向断面が略円形
状で、丸味を付けた壁部分が、肉厚の薄い側壁の一部分
内に伸長する伸長部を有し、該伸長部が、冷却穴のどの
部分よりもピストンの軸線からラジアル方向に最も遠方
になるように前記円の中心を配置することを可能にする
ことを特徴とするピストン。 - 【請求項２】請求項１に記載のピストンにおいて、 側壁の薄い肉厚を有する領域が、ピストンリングよりも
ピストンヘッドにより近い位置に配置されることを特徴
とするピストン。 - 【請求項３】請求項２に記載のピストンにおいて、 肉厚の薄い側壁の領域が、最上方ピストンリングの上方
におけるピストンリングの高さの約1/2から丸味を付け
た壁部分まで伸長することを特徴とするピストン。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK1068/96 | 1996-09-30 | ||
| DK199601068A DK173117B1 (da) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | Stempel til en forbrændingsmotor, navnlig en stor marinedieselmotor |
| PCT/DK1997/000383 WO1998014697A1 (en) | 1996-09-30 | 1997-09-10 | A piston for an internal combustion engine, in particular a big marine diesel engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000503093A JP2000503093A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3320743B2 true JP3320743B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=8100631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51615298A Expired - Lifetime JP3320743B2 (ja) | 1996-09-30 | 1997-09-10 | 内燃機関、特に大型の舶用ディーゼルエンジン用ピストン |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0901570B1 (ja) |
| JP (1) | JP3320743B2 (ja) |
| KR (1) | KR100333007B1 (ja) |
| CN (1) | CN1079900C (ja) |
| AU (1) | AU4294897A (ja) |
| DE (1) | DE69700999T2 (ja) |
| DK (1) | DK173117B1 (ja) |
| ES (1) | ES2141613T3 (ja) |
| HR (1) | HRP970523B1 (ja) |
| NO (1) | NO322997B1 (ja) |
| PL (1) | PL185455B1 (ja) |
| RU (1) | RU2153090C1 (ja) |
| WO (1) | WO1998014697A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6463903B1 (en) * | 2001-08-30 | 2002-10-15 | Caterpillar Inc | Piston assembly for free piston internal combustion engine |
| WO2024107971A1 (en) * | 2022-11-18 | 2024-05-23 | Cummins Inc. | A piston head for combustion cylinder, and a cooling gallery for a piston head of a combustion cylinder |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK37351C (da) * | 1925-11-19 | 1927-04-11 | Robert Pile Doxford | Stempel til Forbrændingsmotorer. |
| US3555972A (en) * | 1968-12-23 | 1971-01-19 | Gen Motors Corp | Crosshead piston |
| AU503148B2 (en) * | 1975-06-16 | 1979-08-23 | Cummins Engine Company, Inc | Piston with flexible heat dam |
| GB1509461A (en) * | 1975-10-08 | 1978-05-04 | Wellworthy Ltd | Pistons |
| FR2436885A1 (fr) * | 1978-09-22 | 1980-04-18 | Renault | Piston pour moteur a combustion interne |
-
1996
- 1996-09-30 DK DK199601068A patent/DK173117B1/da not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-09-10 KR KR1019980710772A patent/KR100333007B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-09-10 AU AU42948/97A patent/AU4294897A/en not_active Abandoned
- 1997-09-10 CN CN97196213A patent/CN1079900C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-10 ES ES97918918T patent/ES2141613T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-10 JP JP51615298A patent/JP3320743B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-10 RU RU99100623/06A patent/RU2153090C1/ru active
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