DE2558960A1

DE2558960A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2558960A1
Application number: DE19752558960
Authority: DE
Inventors: Sayoko Uchikoba
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-22
Filing date: 1975-12-29
Publication date: 1977-02-24
Also published as: FR2321597A1; SE7514697L; JPS5225908A; ZA761641B

Description

Patentanwalt·

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81-25.127P(25.128H) 29. 12. 1975

Sayoko UCHIKOBA₃ Kagoshima-shi, Kagoshima-ken (Japan)

Brennkraftmas chine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung als Gegenreihen- odar Boxermotor.

Bei bestehenden Brennkraftmaschinen ergeben sich Schwierigkeiten bei der Verringerung der Kolbenlänge und des Kolbenhubs, da die Erzeugung von durchblasendem Gas (d. h. von unverbranntem Gemisch, das in das Kurbelgehäuse übertritt) aufgrund der ruckartigen Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder verhindert werden muß. Somit haben solche Brennkraftmaschinen den Nachteil einer beträchtlichen Gesamtgröße,

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Brennkraftmaschine, die trotz geringer Größe und einfachen Aufbaus einen hohen Wirkungsgrad hat und den vorgenannten Nachteil vermeidet.

81-(A 1175-O4)-schö

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Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung, mit wenigstens einem Zylinder und mit einem im Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, ist gekennzeichnet durch eine mit ihrem einen Ende am Kolben gesicherte Yerbindungsstange, durch eine Führung zum Führen der Verbindungsstange auf einer Geraden, durch ein in der Verbindungsstange verschwenkbares Schwenkglied mit einer kreisförmigen Öffnung, durch ein in der Öffnung des Schwenkglieds drehbares kreisförmiges Exzenterglied, und durch eine exzentrisch am Exzenterglied gesicherte Abtriebswelle .

Die Erfindung gibt also eine Brennkraftmaschine an, die zwei Zylinder mit größerem Durchmesser aufweist, deren jeder einen im Zylinder hin- und hergehenden Kolben geringerer Länge hat« Die beiden Kolben sind über eine Yerbindungs stange verbunden, die mit Langlöchern, durch die sich eine Abtriebswelle lose erstreckt, und mit einer Öffnung ausgebildet ist, in der mittels eines Yerbindungsstifts schwenkbar ein Yerbindungs st angenr ing gehaltert ist, der in seinem Kreisraum ein Kugel- oder Wälzlager trägt. In die Mittenöffnung des Kugellagers ist ein Kreisglied eingesetzt, das mit einer Exzenteröffnung ausgebildet ist, durch die sich die Abtriebswelle erstreckt. Der schwenkbare Verbindungsstangenring wirkt als eine Einheit mit einem äußeren Laufring des Kugellagers zusammen und ist in bezug auf die Verbindungs stange schwenkbar, während das Kreisglied und die Abtriebswelle ebenfalls als eine Einheit mit einem inneren Laufring des Kugellagers zusammenwirken und in bezug auf den schwenkbaren Verbindungsstangenring drehbar sind. Einer der Kolben führt die Verbindungsstange auf einer Geraden, wodurch sich der andere Kolben linear bewegt, so daß die Erzeugung von durchblasendem Gas klein gemacht und eine ruckartige Bewegung der Kolben vermieden wird.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt I-I nach Pig· 2 durch ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine nach der Erfindung;

Pig. 2 einen Schnitt H-II nach Pig. I;

Pig. 3 A einen Schnitt durch eine Zylindermantelhälfte der Brennkraftmaschine nach Pig. I;

Pig. 3B eine Seitenansicht der anderen Zylindermantelhälfte;

Pig. 4 eine Endansicht in Sichtung der Pfeile IY in Pig. 3A;

Pig. 5 eine Seitenansicht eines Kolbens der Brennkraftmaschine nach Pig. I;

Pig. 6 eine Unteransicht des Kolbens in Richtung der Pfeile VI in Pig. 5;

Pig. 7 eine Draufsicht von oben auf den Kolben in Richtung der Pfeile YII in Pig. 5;

Pig. 8 einen Schnitt YIII-VIII nach Pig. 6;

Pig. 9 einen Schnitt durch die Verbindungsstange der Brennkraftmaschine nach Pig_o 1;

Pig. 10 eine Endansicht der Verbindungsstange in Richtung der Pfeile X in Pig. 9;

Pig. 11 eine Endansicht der Verbindungsstange in Richtung der Pfeile XI in Pig. 9;

Pig. 12 einen Schnitt XII-XII nach Pig. 9; Pig. 13 einen Schnitt XIII-XIII nach Pig. 9;

Pig. 14 eine Draufsicht auf den schwenkbaren Verbindungsstangenring der Brennkraftmaschine nach

Pig. 1;

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Pig. 15 einen Schnitt XY-XV nach Pig. 14; Pig. 16 einen Schnitt XVI-XYI nach Pig. 14;

Pig. 1? eine Seitenansicht des Verbindungsstifts der Brennkraftmaschine nach Pig. I;

Pig. 18 eine Draufsicht auf den auf den Verbindungsstift nach Pig. 17 aufgesteckten Federbügel;

Pig. 19 eine Draufsicht, "bei der gewisse Teile im Querschnitt gezeigt sind, auf das Kugellager der Brennkraftmaschine nach Pig. I;

Pig. 20 einen Schnitt XX-XX nach Pig. 19;

Pig. 21 eine Draufsicht auf das kreisförmige Exzenterglied der Brennkraftmaschine nach Pig. Ij

Pig. 22 eine Seitenansicht des kreisförmigen Exzenterglieds nach Pig. 21;

Pig. 23 einen Schnitt XXIII-XXIII nach Pig. 21;

Pig. 24 eine Seitenansicht der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine nach Pig. I;

Pig. 25 einen Schnitt XXV-XXV nach Pig. 24;

Pig. 26 der Schnittansicht nach Pig. I im wesentlichen und 27 ähnliche Schnitte, bei denen das kreisförmige Exzenterglied in bezug auf die Lage nach Pig. I einmal um 90° und einmal um 180° gedreht ist;

Pig. 28 Ansichten zur Erläuterung der Arbeitsweise der bis 31 Brennkraftmaschine nach Pig. 1, wobei die Kolben verschiedene Stellungen einnehmen;

Pig. 32 Perspektivansichten der Brennkraftmaschine nach und 33 der Erfindung in Stellungen, die denjenigen nach Pig. 29 bzw. 31 entsprechen; dabei sind verschiedene Teile ausgeschnitten;

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Pig. 34 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Pig. 35 einen Schnitt XXXV-XXXV durch die Verbindungsstange nach Fig. 34* und

Fig. 36 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung hat gemäß Pig. 1-4 eine Zylindermanteleinheit 10, bestehend aus zwei Zylindermantelhälften 1OA und 1OB. Jede Zylindermantelhälfte 1OA bzw. 1OB hat einen Zylinder HA bzw. HB, einen Mantelhaupt teil 13A bzw. 13B, in dem eine kreisförmige Kammer 12 und ein größerer Abschnitt 12A gebildet sind, und einen Flansch 14A bzw. 14B. Die beiden Zylindermantelhälften 1OA und 1OB sind durch Bolzen 15 und Muttern 16 miteinander verbunden und bilden die die beiden Zylinder HA und HB aufweisende Zylindermanteleinheit 10. löcher 17 dienen zur Aufnahme der Bolzen 15. Ferner ist ein Wasserkühlmantel 18 vorgesehen. Lagerabschnitte 19 haltern eine noch zu erläuternde Abtriebswelle 80,

In den Zylindern HA und HB sind zwei Kolben 2OA und 2OB hin- und herbewegbar; beide Kolben sind praktisch identisch. Jeder Kolben 20Δ, 2OB ist an seinem Außenumfang (vgl. Fig. 5-8) mit Kompressionsringnuten 21 und einer Ölabstreifringnut 22 sowie an seiner Innenumfangsfläche mit einem Innengewindeabschnitt 23 ausgebildet, der mit einem ein Außengewinde aufweisenden Abschnitt 31 einer Verbindungsstange 30 verschraubt ist,, Wenn die Kolben 2OA und 2OB mit der Verbindungsstange 30 verschraubt werden, kann ein Werkzeug (nicht gezeigt) in Hutmuttern 24 eingreifen. Ferner sind Ölrücklauflöcher 25 vorgesehene

Die Verbindungsstange 30 zum Verbinden der beiden Kolben 2OA und 2OB (vgl. Fig. 9-13) ist an gegenüberliegenden Endab-

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schnitten mit den Außengewindeabschnitten 31 ausgebildet, die in die Innengewindeabschnitte 23, 23 der Kolben 2OA, 2OB eingreifen. Die Verbindungsstange 30 hat zwei Verbindungsglieder 33, die zwischen sich einen Durchgang 32 für einen zu erläuternden schwenkbaren Verbindungsstangenring 40 bilden. In jedem Verbindungsglied 33 ist ein Langloch ausgebildet, durch das sich die Abtriebswelle 80 lose erstreckt. Ein längsgerichteter Ölkanal 35 ist an einem Endabschnitt der Verbindungsstange 30 ausgebildet und mit dem Kolben 2OA verbunden. Der andere Endabschnitt der Verbindungs· stange 30, der mit dem Kolben 2OB verbunden ist, ist mit einem Ölkanal 36 sowie einer Öffnung 37 ausgebildet, durch die sich ein Verbindungsstift 50 erstreckt.

Der schwenkbare Verbindungsstangenring 40 (Fig. 14-16) ist durch den Verbindungsstift 50 (Fig. 17), der in die in der Verbindungsstange 30 ausgebildete Öffnung 37 eingesetzt ist, gehalten. Der schwenkbare Verbindungsstangenring 40 weist einen großen ringförmigen Endabschnitt 42 auf, in dem ein relativ großer Kreisraum 41 gebildet ist, sowie einen kleinen Endabschnitt 44, in dem eine Öffnung 43 zur Aufnahme des Verbindungsstifts 50 ausgebildet ist. Der kleine Endabschnitt 44 ist ferner mit Öllöchern 45 und 46 sowie Ölnuten 47 und 48 ausgebildet. Der große Endabschnitt 42 ist an seinem Innenumfang mit Kerben 49 ausgebildet, die dazu dienen, ein Kugellager 60 festzulegen.

Ein Ende des Verbindungsstifts 50 ist mit einer Anschlagfläche 52 und das andere Ende mit einer Nut 54 ausgebildet, in die ein Federbügel 53 (Fig. 18) einsteckbar ist, wodurch der schwenkbare Verbindungsstangenring 40 schwenkbar mit der Verbindungsstange 30 verbunden wird.

Das Kugellager 60 (Fig. 19, 20) ist in den Kreisraum 41 des großen Endabschnitts 42 des schwenkbaren Verbindungsstangen-

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rings 40 eingesetzt und. dort festgelegt. Es hat einen äußeren laufring 61, der mit Yorsprüngen 62 ausgebildet ist, die in die Kerben 49 des großen Endabschnitts 42 des Yerbindungsstangenrings 40 eintreten, und einen inneren laufring 63, in dem Torsprünge 64 ausgebildet sind, die in Aussparungen 73 eines kreisförmigen Exzenterglieds 70 eintreten. Außerdem weist das Kugellager Öllöeher 65 auf,

Bas kreisförmige Exzenterglied 70 (Fig, 21-23) ist in das Kugellager 60 im inneren laufring 63 eingesetzt, Es hat einen scheibenförmigen Absclinitt 71 wan eine an dessen Außenumfang ausgebildete ringförmige Bippe 72, Die Hippe 72 ist auf ihrer Außenseite mit den längsausneüimungen 73 ausgebildet, die mit den Yorsprüngen 64 in Eingriff treten, wenn das ringförmige Exzenterglied 70 in das Kugellager 60 eingesetzt ist, so daß das Exzenterglied 70 und der innere Laufring 63 des Kugellagers 60 gemeinsam umlaufen. In dem Exzenterglied 70 ist eine Exzenteröffnung 75 ausgebildet, die von einer Auswölbung 74 umgeben ist und in der Ausnehmungen 76 ausgebildet sind, in die JLängsvorsprünge 82 der Abtriebswelle 80 eintreten. Ferner sind Öllöeher 77 sowie eine Ölnut 78 vorgesehen.

Die Abtriebswelle 80 (Fig. 24, 25) ist in die im Exzenterglied 70 ausgebildete Exzenteröffnung 75 einsetzbar. Sie hat einen auf ihrem Umfang liegenden Abschnitt 81 mit großem Durchmesser, auf dem die Iängsvorsprünge 82 ausgebildet sind, die in die Ausnehmungen 76 im Exzenterglied 70 eintreten. Ferner sind Öllöeher 83, 84 und 85 und Ölnuten 86 und 87 vorgesehen.

Wenn die Zylindermantelhälften 1OA und 1OB, die Kolben 2OA und 2OB, die Verbindungsstange 30, der schwenkbare Yerbindungsstangenring 40, das Kugellager 60, das kreisförmige Exzenterglied 70 und die Abtriebswelle 80 gemäß Fig. 1 und 2

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zusammengefügt sine führt der Kolben 2OA (20B) die Ver-Mndungsstange 30 auf einer Geraden, wodurch der andere Kolben 2OB (20A) sich linear bewegt.

Der schwenkbare Verbindungsstangenring 40 wirkt mit dem äußeren Laufring 61 des Kugellagers 60 als Einheit zusammen und ist in bezug auf die Verbindungsstange 30 schwenkbar, während das kreisförmige Exzenterglied 70 und die Abtriebswelle 80 als Einheit mit dem inneren Laufring 63 des Kugellagers 60 zusammenwirken und in bezug auf den schwenkbaren Yerbindungsstangenring 4-0 drehbar sind. Die fest mit dem Exzenterglied 70 verbundene Abtriebswelle 80 erstreckt sich durch die in der Verbindungsstange 30 ausgebildeten Langlöcher 34 und die in den Zylindermantelhälften 1OA und 1OB ausgebildeten Lagerabschnitte 19 nach außen.

Die Punktion der Brennkraftmaschine wird jetzt unter Bezugnahme auf die Pig. 1 und 26-31 erläutert.

Die Kolben 2OA und 2OB (Pig. 1) liegen im oberen bzw. im -.;'* unteren Totpunkt. Wenn der Kolben 2OA seinen Ansaughub beginnt, beginnt der Kolben 2OB seinen Auslaßhub und bewegt sich nach rechts in Pig. 1. Infolgedessen wird der schwenkbare Yerbindungsstangenring 40 um den Verbindungsstift 50 geschwenkt (Pig. 26), so daß sich das kreisförmige Exzenterglied 70 um die Abtriebswelle 80 dreht. Damit dreht sich die auf dem Exzenterglied 70 gesicherte Abtriebswelle 80 in Pfeilrichtung (Pig. 26).

Wenn die Kolben 2OA und 2OB das Ende des Ansaug- bzw. des Auslaßhubs erreichen, erreichen sie den unteren bzw. den oberen Totpunkt (Pig. 27). Wenn die Kolben diese Stellung einnehmen, hat sich der Verbindungsstangenring 40 aus seiner Anfangslage nach Pig. 1 um 180° gedreht, und infolgedessen hat sich auch die Abtriebswelle 80 aus ihrer Anfangslage um 180° gedreht.

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Die Fig. 28-33 zeigen den Betrieb der Brennkraftmaschine in größeren Einzelheiten. Die Stellungen der Kolben 2OA und 2OB in den Fig. 28, 29 und 30 entsprechen denen nach Fig. 1 bzw. 26 bzw. 27, wogegen die Stellungen der Teile in Fig. und 33 denen nach Fig. 29 bzw. 31 entsprechen.

Wenn ein Einlaßsteuerorgan 91A und ein Auslaßsteuerorgan 92B geöffnet sind und die Kolben 2OA und 2OB ihren Ansaug- bzw. Auslaßhub aus den Stellungen nach Fig. 28 beginnen, erreichen die Kolben den unteren bzw. den oberen Totpunkt (Fig. 30), und ihr Ansaug- bzw. Auslaßhub ist nach Durchlaufen der Stellung nach Fig. 29 beendet. Dann werden das Ein- und das Aüslaßsteuerorgan 91A und 92B geschlossen und das Einlaßsteuerorgan 91B geöffnet. Dadurch führen die Kolben 2OA und 2OB einen Verdichtungs- bzw. einen Ansaughub aus. Somit kehren die Kolben 2OA und 2OB in die Stellungen nach Fig. zurück, nachdem sie die Stellungen nach Fig. 31 durchlaufen haben. Wenn die Kolben dann wieder die Stellungen nach Fig. 28 einnehmen, werden die Steuerorgane 9IA und 92B geschlossen. Somit erreichen die Kolben 2OA und 2OB die Stellungen nach Fig. 30 nach Ausführung des Dehnungs- bzw_o des Verdichtungshubs. Auf diese Weise drehen die Kolben 2OA und 2OB die Abtriebswelle 80 ununterbrochen.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung die Innendurchmesser der Zylinder vergrößert und die Kolbenhübe verkürzt werden können. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß eine geringere Menge Stickstoffoxide an die Atmosphäre abgegeben wird, da es möglich ist, das Verhältnis S/V der Ausdehnung einer Brennkammer zu ihrem Volumen zu vergrößern.

Bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung bewegt sich jeder Kolben zwangläufig auf einer Geraden, und es ergibt

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sich keine ruckartige Bewegung. Somit ist jeder Kolben während seiner Bewegung in seinem Zylinder formschlüssig in Flächenkontakt mit dessen Innenfläche gehalten, wodurch die Menge an erzeugtem durchblasendem Gas vermindert und die Erzeugung von Geräuschen verhindert wird, die sonst durch das Aufeinandertreffen des Kolbens und der Zylinderwandung entstehen wurden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Spiel zwischen jedem Kolben und seinem Zylinder verringerbar ist.

Durch die Erfindung wird die Verwendung einer Kurbelwelle, einer Pleuelstange und anderer Teile überflüssig. Dadurch wird der Aufbau der Maschine vereinfacht und die Schaffung einer Brennkraftmaschine mit geringem Raumbedarf und geringem Gewicht ermöglicht.

Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist als Gegenreihenoder Boxermotor zum Ausgleich des Abstands zwischen dem Vergaser und jeder Brennkammer verwendbar. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Verbrennungsleistung, eine verminderte Kohlenwasserstoff- und Kohlenoxidemission und ein geringerer Kraftstoffverbrauch .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 34 und 35 erläutert. Zwei Zylindermantelhälften lOOA und lOOB sind durch Bolzen 115 miteinander verbunden, und Zylinder 11OA und HOB haben einen größeren Durchmesser als die Zylinder HA und HB.

Eine zwei Kolben 120A und 120B miteinander verbindende Verbindungsstange 130 weist Endabschnitte 131 auf, die größer sind als der Hauptteil der Verbindungsstange 130. Nach ELg. 35 hat einer der größeren Endabschnitte 131 aufgrund eines V-förmigen Ölkanals 132 X-Form, und die Vorderenden des X-End-

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abschnitts 131 sind mit G-ewindeabschnitten 131A und 131B ausgebildet, die mit dem Kolben HOB in Eingriff treten. Der andere Endabschnitt 131 (nicht gezeigt) der Verbindungsstange 130 ist identisch ausgebildet. Der schwenkbare Verbindungsstangenring 40, der Verbindungsstift 50, das Kugellager 60, das kreisförmige Exzenterglied 70, die Abtriebswelle 80 und die Langlöcher 34 dieses Ausführungsbeispiels gleichen im wesentlichen den entsprechenden Teilen nach Pig. I und werden daher nicht besonder erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß der Zylindermanteldurchmesser vergrößert werden kann und die Bearbeitung der Zylindermantelhälften vereinfacht wird.

Jig. 36 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das als Motor mit stehenden Zylindern (bzw. Reihenmotor) geeignet ist. Die Zylindermantelhälfte 1OB mit einem Zylinder HB und ein Mantelhauptteil 13B, ein Kolben 2OB, ein schwenkbarer Verbindungsstangenring 40, ein Verbindungsstift 50, ein Kugellager 60, ein kreisförmiges Exzenterglied 70 und eine Abtriebswelle 80 entsprechen im wesentlichen den gleichen Teilen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 36 ist eine Verbindungsstange 230 wie vorher an ihrem einen Ende mit dem Kolben 2OB verbunden, jedoch an ihrem anderen Ende mit einem Pührungsschenkel 231 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet. Eine weitere Zylindermantelhälfte 210, die mittels Bolzen 215 mit der Zylindermantelhälfte 1OB verbunden ist, weist eine an ihr mit Bolzen 213 gesicherte Führungsplatte 212 auf, in der eine Öffnung 211 zur Aufnahme des Pührungs schenke Is 231 ausgebildet ist. In der Verbindungsstange 230 sind Langlöcher 234 ausgebildet, durch die sich die Abtriebswelle 80 lose erstreckt. Somit wird die Verbindungsstange 230 durch die Führungsplatte 212 so geführt, daß sich der Kolben 2OB

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zwangläufig geradlinig bewegt, ohne daß eine ruckartige Bewegung erfolgt und die Innenwandung des Zylinders HB berührt wird.

Aus der vorhergehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß nach der Erfindung der Innendurchmesser eines Zylinders vergrößerbar und der Kolbenhub verringerbar ist, so daß sich der Kolben zwangläufig geradlinig bewegen kann.

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Claims

Ansprüche

1. Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und mit einem im Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, gekennzeichnet durch eine mit ihrem einen Ende am Kolben gesicherte Verbindungsstange (30),

eine Führung zum Führen der Verbindungsstange auf einer Geraden,

ein in der Verbindungsstange (30) verschwenkbares Schwenkglied (40) mit einer kreisförmigen Öffnung, ein in der Öffnung des Schwenkglieds (40) drehbares kreisförmiges Exzenterglied (70), und

eine exzentrisch am Exzenterglied (70) gesicherte Abtriebswelle (80).

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung einen entgegengesetzt zum Zylinder (UA) angeordneten zweiten Zylinder (HB) und einen zweiten Kolben (20B) aufweist, der am anderen Ende der Verbindungsstange (30) gesichert und im zweiten Zylinder (HB) hin- und herbewegbar ist.

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