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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, und betrifft insbesondere einen Verbrennungsmotor aufweisend einen Zylinderblock, an welchem zum Bilden einer Brennkammer und zum darin Hin-und-Her-Bewegen eines Kolbens mittels Verbrennung eine Zylinderbuchse angebracht ist.
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Im Allgemeinen wurde der Zylinderblock aus einer Aluminiumlegierung gebildet, um das Gewicht zu reduzieren. Obwohl der Zylinderblock aus der Aluminiumlegierung gute Gußfähigkeit und Bearbeitungseigenschaften aufweist, hat der Zylinderblock aus der Aluminiumlegierung eine geringe Wärmewiderstandsfähigkeit und eine hohe Abreibbarkeit (eine geringe Abriebswiderstandsfähigkeit). Um die Wärmewiderstandsfähigkeit und Abreibbarkeit bereitzustellen, wird eine Zylinderbuchse verwendet. Die Zylinderbuchse hat eine zylindrische Struktur, und der Zylinderblock wird in einem Zustand gegossen, in welchem die Zylinderbuchsen entlang einer voreingestellten Linie angeordnet sind.
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Jedoch kann fehlerhaftes Gießen auftreten wegen des nicht perfekten Füllens/Einfließens des geschmolzenen Gußmetalls aufgrund eines schmalen Spalts zwischen benachbarten Zylinderbuchsen. Ferner, da der schmale Spalt zwischen den benachbarten Zylinderbuchsen zu einer kleinen Dichtfläche an einer Oberseite der benachbarten Zylinderbuchsen führt, an welcher eine Dichtung (eng) angebracht wird, um das komprimierte Gas abzudichten, kann das komprimierte Gas ausströmen.
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Die
DE 696 11 751 T2 beschreibt einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderblock, aufweisend Zylinderbuchsen, von denen jede einen Zylinderraum, der darin gebildet ist, einen Vorsprungabschnitt, der an einem äußeren Umfang davon gebildet ist, und eine ebene Fläche, die an einer Seite des Vorsprungabschnitts gebildet ist, aufweist, wobei die Zylinderbuchsen so angeordnet sind, dass die ebenen Flächen von benachbarten Zylinderbuchsen in engem Kontakt miteinander sind, eine Buchse-Abdeckeinrichtung, die so gebildet ist, dass sie eine Außenseite der Zylinderbuchsen umgibt, und einen äußeren Block, der mit einer Außenfläche der Buchse-Abdeckeinrichtung eine Kühlwasserkammer bildet, wobei die ebene Fläche, die an dem Vorsprungabschnitt von einer oder von jeder der Zylinderbuchsen gebildet ist, eine Nut aufweist, die darin gebildet ist.
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Die
WO 2008/059 330 A1 beschreibt einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderblock, aufweisend Zylinderbuchsen, von denen jede einen Zylinderraum, der darin gebildet ist, einen Vorsprungabschnitt, der an einem äußeren Umfang davon angebracht ist, und eine ebene Fläche, die an einer Seite des Vorsprungabschnitts gebildet ist, aufweist, wobei die Zylinderbuchsen so angeordnet sind, dass die ebenen Flächen von benachbarten Zylinderbuchsen in engem Kontakt miteinander sind, eine Buchse-Abdeckeinrichtung, die so gebildet ist, dass sie eine Außenseite der Zylinderbuchsen umgibt, und einen äußeren Block, der mit einer Außenfläche der Buchse-Abdeckeinrichtung eine Kühlwasserkammer bildet.
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Die Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen nur zum Verbessern des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Andeutung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, bilden.
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der einen Zylinderblock aufweist, welcher es ermöglicht, geschmolzenes Gußmetall zwischen zwei benachbarte Zylinderbuchsen zu füllen ohne einen Lunker zu bilden, zum Reduzieren/Verringern des fehlerhaften Gusses, und welcher einen Spalt zwischen den benachbarten Zylindern beibehält, um angemessen zu verhindern, dass eine Oberseite-Dichtfläche kleiner wird.
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Dies wird gemäß der Erfindung durch einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderblock nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbrennungsmotors mit einem Zylinderblock nach den Merkmalen aus dem Anspruch 7 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verbrennungsmotor mit Zylinderblock Zylinderbuchsen, von denen jede einen Zylinderraum, der darin gebildet ist, einen Vorsprungabschnitt, der an einem äußeren Umfang davon (z.B. der Zylinderbuchse) gebildet ist, und eine ebene (z.B. flache) Fläche, die an einer (z.B. einzelnen, z.B. einzigen) Seite des Vorsprungabschnitts gebildet ist, aufweist, wobei die Zylinderbuchsen so angeordnet sind, dass die ebenen Flächen von benachbarten Zylinderbuchsen in engem Kontakt (z.B. Berühr-Kontakt) miteinander sind, eine Buchse-Abdeckeinrichtung, die so gebildet ist, dass sie eine Außenseite der Zylinderbuchsen umgibt, und einen äußeren Block auf, der (zusammen) mit einer Außenfläche der Buchse-Abdeckeinrichtung eine Kühlwasserkammer bildet, wobei die ebene Fläche, die an dem Vorsprungabschnitt von einer oder von jeder der Zylinderbuchsen gebildet ist, eine Nut aufweist, die darin gebildet ist, und wobei geschmolzenes Metall zum Bilden der Buchse-Abdeckeinrichtung in die Nut gefüllt ist.
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Der Vorsprungabschnitt kann an einer oberen Seite von jeder der Zylinderbuchsen entlang eines Umfangs gebildet sein, und die ebene Fläche kann in einem Abschnitt gebildet sein, in dem die benachbarten Zylinderbuchsen im engen Kontakt miteinander sind.
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Die Nuten der benachbarten Zylinderbuchsen können im Wesentlichen symmetrisch sein im Bezug auf eine Enger-Kontakt-Fläche, die mittels derjenigen ebenen Flächen, die im engen Kontakt miteinander sind, der benachbarten Zylinderbuchsen definiert ist. Die Nut kann in einer Durchmesser-Richtung (z.B. Umfangsrichtung) der korrespondierenden Zylinderbuchse gebildet sein, die im Wesentlichen rechtwinklig ist zu einer ersten Richtung, in der die Zylinderbuchsen angeordnet sind, und kann einen Querschnitt aufweisen, der größer ist als ein Halbkreis aber kleiner ist als ein Kreis (z.B. Vollkreis). Zum Beispiel kann die Nut eine Kavität definieren, deren Durchstichsfläche an der Oberfläche einen kleineren Durchmesser aufweist als eine dazu parallele Kavitätsfläche, die von der Oberfläche entfernt tiefer im Material, in dem die Kavität gebildet ist, liegt.
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Die Buchse-Abdeckeinrichtung kann aus einem Material gebildet sein, das im Wesentlichen das gleiche ist wie das Material des äußeren Blocks. Die Buchse-Abdeckeinrichtung und der äußere Block können mittels Gießens als eine einzelne Einheit gebildet sein bzw. werden (z.B. monolithisch und/oder integral gebildet sein).
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Verbrennungsmotors mit einem Zylinderblock die Schritte auf: Herstellen einer Mehrzahl von Zylinderbuchsen, von denen jede einen Vorsprungabschnitt aufweist, der an einer Außenseite davon gebildet ist, Bilden einer ebenen Fläche an dem (z.B. in dem) Vorsprungabschnitt, Bilden einer Nut in der (z.B. an der) ebenen Fläche, Anordnen benachbarter Zylinderbuchsen so, dass die ebenen Flächen in engem Kontakt (miteinander) sind und die Nuten zueinander zeigen (z.B. sich gegenüberliegen und z.B. einen gemeinsamen Kanal bilden), und Gießen von geschmolzenem Metall, um eine Buchse-Abdeckeinrichtung, die eine Außenseite der Zylinderbuchsen umgibt, und einen äußeren Block, der eine Kühlwasserkammer um die Buchse-Abdeckeinrichtung bildet, zu bilden, wobei geschmolzenes Metall zum Bilden der Buchse-Abdeckeinrichtung in die Nut gefüllt wird und an der Nut befestigt wird.
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Der Vorsprungabschnitt kann entlang eines Umfangs bei einem Endabschnitt der zugehörigen Zylinderbuchse gebildet sein. Die Nut kann in einer Durchmesser-Richtung (z.B. Umfangsrichtung) der zugehörigen Zylinderbuchse, die im Wesentlichen rechtwinklig ist zu einer ersten Richtung, in der die Zylinderbuchsen angeordnet sind, angeordnet sein und kann einen Querschnitt aufweisen, der größer ist als ein Halbkreis aber kleiner ist als ein Kreis (z.B. Vollkreis).
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Da die benachbarten Zylinderbuchsen an den ebenen Flächen, die an den Vorsprungabschnitten gebildet sind, in engem Kontakt miteinander sind, kann eine Position von jeder der Zylinderbuchsen präzise beibehalten werden, kann ein Montagefehler verringert werden und kann die Oberseite-Dichtfläche vergrößert werden gemäß einer Vorsprung-Größe des Vorsprungabschnitts.
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Ferner wird die geschmolzene Aluminiumlegierung, die beim Gießen in die gegenüberliegenden Nuten in den flachen Flächen der Vorsprungabschnitte gefüllt wird, gehärtet und kann deshalb die Zylinderbuchsen fest bzw. steif befestigen.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die aus den begleitenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlicher werden oder in diesen im Detail beschrieben sind.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines exemplarischen Verbrennungsmotors aufweisend einen Zylinderblock gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 2 zeigt eine Seitenansicht einer Anordnung von Zylinderbuchsen zum Einbauen in einen exemplarischen Zylinderblock gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zylinderbuchse zum Einbauen in einen exemplarischen Zylinderblock gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 4 zeigt eine perspektivische Detailansicht eines Abschnitts des Zylinderblocks, der in der 3 gezeigt ist.
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Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht von benachbarten Zylinderbuchsen zum Einbauen in einen exemplarischen Zylinderblock gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein befestigter Zustand der benachbarten Zylinderbuchsen gezeigt ist.
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Die 6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen eines Verbrennungsmotors aufweisend einen Zylinderblock gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird deutlich werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sind.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Verbrennungsmotors aufweisend einen Zylinderblock gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf die 1 weist der Verbrennungsmotor auf einen Zylinderblock 100, wobei der Zylinderblock 100 eine Zylinderbuchse 120, eine Buchse-Abdeckeinrichtung 130 und einen äußeren Block 140 aufweist.
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Die Zylinderbuchse 120, die eine zylindrische Struktur hat, weist einen inneren Umfang auf, an welchem ein Kolben verschoben wird bzw. gleitet und welcher einen zylindrischen Zylinderraum bildet. Es sind eine Mehrzahl von Zylinderbuchsen 120, wie zum Beispiel vier Zylinderbuchsen 120, an bzw. entlang einer Linie angeordnet, wobei benachbarte Zylinderbuchsen im engen Kontakt miteinander sind (z.B. berühren sie sich). Ferner ist die Buchse-Abdeckeinrichtung 130 als eine Einheit (zum Beispiel monolithisch, zum Beispiel integral) gebildet, um die Außenseiten der Zylinderbuchsen 120 zu umgeben und um Teile der Zylinderbuchsen 120 eng zu kontaktieren bzw. zu berühren.
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Der äußere Block 140 ist an einer Außenseite der Buchse-Abdeckeinrichtung 130 gebildet, um eine Kühlwasserkammer 110 zwischen dem äußeren Block 140 und der Buchse-Abdeckeinrichtung 130 zu bilden.
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Das Kühlwasser, das durch die Kühlwasserkammer 110 strömt, kann durch die Buchse-Abdeckeinrichtung 130 Wärme mit den Zylinderbuchsen 120 austauschen und kann Wärme durch den äußeren Block 140 und einen Kühler zur Umgebung des Verbrennungsmotors dissipieren bzw. abgeben.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Zylinderbuchsen 120 im engen Fläche-an-Fläche-Kontakt mit den benachbarten Zylinderbuchsen 120, was im Detail mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben wird.
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Die 2 zeigt eine Seitenansicht von Zylinderbuchsen zum Einbauen in einen Zylinderblock gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zylinderbuchse zum Einbauen in einen Zylinderblock gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Mit Bezug auf die 2 hat die Zylinderbuchse 12 einen Vorsprungabschnitt 300 von bzw. aus einem äußeren Umfang einer oberen Seite davon, der in der Umfangsrichtung davon gebildet ist. Die Vorsprungabschnitte 300 von benachbarten Zylinderbuchsen 120 sind im engen Kontakt miteinander an der Enger-Kontakt-Fläche.
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Mit Bezug auf die 3 weist die Zylinderbuchse 120 den Vorsprungabschnitt 300 auf, der von einem äußeren Umfang einer oberen Seite davon aus in einer Umfangsrichtung gebildet ist, wobei ebene Flächen 310 an gegenüberliegenden Seiten (z.B. Umfangsseiten) davon gebildet sind.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die ebenen Flächen 310 rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig zu einer (z.B. virtuellen) Anordnungslinie 322, entlang welcher die Zylinderbuchsen 120 angeordnet sind und welche die Mittelpunkte 312 der Zylinderbuchsen 120 passiert, angeordnet. Ferner weist die ebene Fläche 310 eine Nut 320 auf, die darin gebildet ist. Die Nut 320 erstreckt sich rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig zu der Anordnungslinie 322.
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Die 4 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Zylinderblocks, der in der 3 gezeigt ist, und die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht von benachbarten Zylinderbuchsen, die in einen Zylinderblock eingebaut werden sollen, gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei ein befestigter Zustand der benachbarten Zylinderbuchsen gezeigt wird.
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Mit Bezug auf die 4 und die 5 sind die Zylinderbuchsen 120 so befestigt, dass die ebenen Flächen 310 der Vorsprungabschnitte 300 im engen Kontakt miteinander sind, um die Enger-Kontakt-Fläche 200 zu bilden. Ferner sind die Nuten 320 so gebildet, dass sie im Bezug auf die Enger-Kontakt-Fläche 200 symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch zueinander sind.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat die Nut 320 einen Querschnitt, der größer ist als ein Halbkreis, aber kleiner ist als ein Kreis (zum Beispiel Vollkreis). Daher, wenn die Buchse-Abdeckeinrichtung 130 gegossen wird, füllt geschmolzenes Metall, das zum Bilden der Buchse-Abdeckeinrichtung 130 benötigt wird, auch die Nuten 320, wodurch eine Befestigungsstruktur der Zylinderbuchsen 120 verstärkt wird.
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Die 6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Verbrennungsmotors aufweisend einen Zylinderblock gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezug auf die 6 wird im Schritt S600 eine Zylinderbuchse 120, die einen Vorsprungabschnitt 300 aufweist, der darauf bzw. daran gebildet ist, hergestellt oder bereitgestellt. Im Schritt S610 werden an dem Vorsprungabschnitt 300 ebene Flächen 310 gebildet. Darauf wird im Schritt S620 eine Nut 320 in der ebenen Fläche 310 gebildet mittels Schleifens oder ähnlichem.
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Gemäß zahlreichen Ausstellungsräumen der vorliegenden Erfindung kann die ebene Fläche 310 zusammen (zum Beispiel gleichzeitig) mit dem Herstellen der Zylinderbuchse 120 oder separat von dem Herstellen der Zylinderbuchse 120 mittels Schleifens, nachdem die Zylinderbuchse 120 hergestellt ist, an dem Vorsprungabschnitt 300 gebildet werden. Ferner kann die Nut 320 in der ebenen Fläche 310 optional zusammen mit der ebenen Fläche 310 gebildet werden, wenn die Zylinderbuchse 120 hergestellt wird.
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Dann werden im Schritt S630 die Zylinderbuchsen 120 so angeordnet, dass die ebenen Flächen 310 im engen Kontakt miteinander sind. Dabei werden gegenüberliegende Nuten 320 symmetrisch im Bezug auf die ebene Fläche 310 angeordnet.
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Dann werden im Schritt S640 eine Buchse-Abdeckeinrichtung 130 und ein äußerer Block 140 zusammen mit den Zylinderbuchsen 120, die so angeordnet sind, als eine (zum Beispiel einzelne) Einheit mittels Gießens gebildet, um eine Kühlwasserkammer 110 (zum Beispiel zusammen) zu bilden. Schließlich wird der Zylinderblock 100 im Schritt S650 fertig gestellt mittels eines Fertigstellungsprozesses (zum Beispiel Oberflächenbehandlu ngsprozesses).
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Da die Zylinderbuchsen 120 an den ebenen Flächen 310, die an dem Vorsprungabschnitt 300 gebildet sind, im engen Kontakt miteinander sind, kann eine Position von jeder der Zylinderbuchsen 120 präzise beibehalten werden, kann ein Montagefehler verringert werden und kann die Oberseite-Dichtfläche 500 (siehe 5), gemäß einer Vorsprunggröße des Vorsprungabschnitts 300 vergrößert sein bzw. werden.
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Die geschmolzene Aluminiumlegierung, die während des Gießens in die gegenüberliegenden Nuten 320 in den ebenen Flächen 310 der Vorsprungabschnitte 300 gefüllt wird, kann z.B. gehärtet werden. Demgemäß befestigen bzw. sichern gehärtete Abschnitte der Aluminiumlegierung in den Nuten 320 die Zylinderbuchsen 120 (und stellen zum Beispiel Steifigkeit bereit).
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Zur Vereinfachung der Erklärung und zur genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden Begriffe wie „innerer“, „äußerer“, „oben“, „unten“ usw. benutzt, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Position dieser Merkmale, wie sie in den Figuren dargestellt sind, zu beschreiben.
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Die oben stehende Beschreibung von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Illustration und Beschreibung gemacht. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf genau die offenbarten Formen einzuschränken, und offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu beschreiben, um es so dem Fachmann zu ermöglichen, zahlreiche exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie zahlreiche Alternativen und Modifikationen dieser herzustellen und zu benutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
