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Die Erfindung betrifft ein relevantes Element für eine Kugelumlaufspindel, insbesondere einen abschnittsweisen Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel.
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Stand der Technik
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Bei herkömmlichen Rücklaufelementen für eine Kugelumlaufspindel unterscheidet man zwischen dem axialen Zusammenbau [siehe 1] und dem radialen Zusammenbau [nicht gezeigt].
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In
1 ist eine herkömmliche Kugelumlaufspindel mit einem in axialer Richtung montierten Rücklaufelement dargestellt, die aus der
US 4357838 A bekannt ist. Die Kugelumlaufspindel umfasst eine Schraubenmutter
10, eine Spindel
11, mehrere Rollkugeln
12 und ein in axialer Richtung montiertes Rücklaufelement
13. Das Rücklaufelement
13 wird von der Endfläche der Schraubenmutter
10 eingesetzt. Die Rollkugeln
12 werden durch das Rücklaufelement
13 in das nicht näher dargestellte Rücklaufloch der Schraubenmutter
10 geführt. Das Rücklaufelement
13 besitzt ein sehr wichtiges Element, das Fingerabschnitt
14 genannt wird, der sich über das Gewinde der Schraubenmutter
10 erstreckt. Durch den integral ausgebildeten Fingerabschnitt
14 des Rücklaufelements
13 wird eine leichtgängige Verbindung mit der Rollkugelgewinderille gewährleistet. Die Kugelumlaufspindel mit dem in axialer Richtung montierten Rücklaufelement weist jedoch noch die folgenden Nachteile auf:
- 1. Vorteile des Rücklaufelements 13 sind leichtgängige Laufbahn und schnelle Rotation. Da der Fingerabschnitt 14 im Inneren einer Gewinderille 101 der Spindel 11 eingesetzt wird, muss eines der beiden Enden der Gewinderille 101 frei ausgebildet sein, um das integral ausgebildete Rücklaufelement 13 zu montieren. Auf diese Weise muss der Schulterabschnitt der herkömmlichen Spindel 11 ebenfalls frei ausgebildet sein. Die frei ausgebildete Gewinderille der herkömmlichen Spindel 11 bewirkt eine Lücke auf der Auflagefläche des Schulterabschnitts der Spindel 11. Hierdurch ergibt sich eine Unvollständigkeit auf dem Durchmesser der Auflagefläche des Schulterabschnitts. Sind die beiden Enden der Spindel 11 an einem nicht näher dargestellten Lagerblock eines Maschinensitzes angebracht, tritt beim Betätigen des auf dem Maschinensitz befindlichen Motors aufgrund der Rotationsträgheit eine axiale Belastung an den beiden Enden der Spindel 11 auf. Aus der Unvollständigkeit des Durchmessers ergibt sich eine ungleichmäßige Belastungsverteilung auf der Spindel 11. Auf diese Weise werden die Auflageflächen des auf dem Lagerblock des Maschinensitzes montierten Lagers durch Zusammendrücken beschädigt. Im Betriebszustand kommt außerdem die Krümmung und Verformung an der Spindel 11 vor. So kann die umlaufende Leichtgängigkeit der Rücklaufeinheit unmittelbar beeinträchtigt werden, wobei die Lebensdauer der Kugelumlaufspindel reduziert werden kann.
- 2. Beim Stand der Technik muss sich die Spindel 11 zunächst in die Schraubenmutter 10 schrauben, woraufhin die Rollkugeln 12 eingesetzt werden. So müssen die Spindel 11 und die Schraubenmutter 10 aneinander angepasst sein, um ein problemloses Einsetzen der Rollkugeln 12 in gewissem Winkel in das Rücklaufelement 13 zu ermöglichen. Aufgrund des Fingerabschnitts 14 ist das Einsetzen der Rollkugeln 12 in einem gewissen Winkel erforderlich. Beim Zusammenbau des Fingerabschnitts 14, der Spindel 11 und der Schraubenmutter 10 kommt die Interferenz häufig vor, sodass die Montage einen größeren Zeitaufwand erfordert. Eine unsachgemäße Montage kann jedoch zur Beschädigung des Rücklaufelements 13 führen.
- 3. Werden die beiden Enden der Spindel 11 auf dem Lagerblock des Maschinensitzes montiert, wird die Spindel 11 zunächst durch die Schraubenmutter 10 hindurchgeführt, wobei die Rollkugeln 12 eingesetzt werden. Die Montage der Kugelumlaufspindel erfolgt also in manueller Weise. Im Zusammenbauvorgang ist die Einstellung erforderlich, die von einem Experten mit langjährigen Erfahrungen vorgenommen werden muss, da sonst die Rollkugeln 12 herausfallen können, wenn sich die Schraubenmutter 10 und die Spindel 11 beim Trennen oder Zusammenbau über einem gewissen Bereich bewegen.
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Um die oben erwähnten Probleme zu vermeiden, ist eine Konstruktion entwickelt worden, bei der die Montage in radialer Richtung Verwendung findet. Die Schraubenmutter weist außen eine nach innen gerichtete Öffnung [in radialer Richtung] auf. Beim Zusammenbau wird das Rücklaufelement unmittelbar durch diese Öffnung hindurchgeführt und somit montiert. Durch diese Konstruktion kann zwar das Problem mit der schwierigen Justierung zwischen dem Fingerabschnitt des Rücklaufelements und der Gewinderille der Spindel gelöst werden, sie weist aber die folgenden Nachteile auf:
- 1. Durch die axial verlaufende Öffnung der Schraubenmutter ergibt sich eine problematische Dichtigkeit der Schraubenmutter. Außerdem werden die durch die Vibration entstehenden Geräuschemissionen erhöht, wenn die Rollkugeln rollen. Die Geräuschemissionen der Rollkugeln können zur Beeinträchtigung der Konkurrenzfähigkeit des Produkts auf dem Markt führen.
- 2. Das durch die axial verlaufende Öffnung der Schraubenmutter eingesetzte Rücklaufelement ist schwieriger befestigt als das in axialer Richtung montierte Rücklaufelement. Außerdem kann sich das in radialer Richtung montierte Rücklaufelement aufgrund einer größeren Vibration lösen. Schlimmstenfalls kann der Aufbau der Kugelumlaufspindel beschädigt werden.
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Ein Wälzkörpergewindetrieb mit einer Gewindespindel und einer die Gewindespindel umschließenden Gewindemutter ist in
DE 100 11 383 B4 beschrieben. Zwischen einer Außenumfangsfläche der Gewindespindel und einer Innenumfangsfläche der Gewindemutter ist wenigstens ein schraubenförmig verlaufender Gewindekanal vorgesehen. Jeder Gewindekanal bildet zusammen mit einem die beiden Endbereiche des Gewindekanals verbindenden Rückführkanal einen endlosen Umlaufkanal, in dem eine endlose Reihe von Wälzkörpern aufgenommen ist. Jedem der beiden Endbereiche des wenigstens einen Gewindekanals ist ein gesondertes, in einer Aufnahmevertiefung der Gewindemutter aufgenommenes und an der Gewindemutter gehaltenes Umlenkelement mit einem Umlenkkanal zugeordnet zum Überführen der Wälzkörper zwischen dem Gewindekanal und dem Rückführkanal bzw. zwischen dem Rückführkanal und dem Gewindekanal. Weiterhin ist wenigstens eines der Umlenkelemente aus wenigstens zwei Umlenkelement-Teilen zusammengesetzt, die den Umlenkkanal gemeinsam begrenzen.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen abschnittsweisen Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel zu schaffen, der durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen abschnittsweisen Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der Erfindung wird ein erfindungsgemäßer abschnittsweiser Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel geschaffen, der aus einem inneren Rücklaufabschnitt und einem äußeren Rücklaufabschnitt zusammengesetzt ist. Beim Zusammenbau der Schraubenmutter und beim Einsetzen von Rollkugeln kann die abschnittsweise Eigenschaft Verwendung finden. Das heißt, dass der Fingerabschnitt, der die Interferenz leicht bewirkt, zunächst zwischen der Spindel und der Schraubenmutter vorgesehen ist, bevor die Rollkugeln und die Spindel positioniert sind. Damit wird vermieden, dass die Rollkugeln herausfallen oder die Interferenz des Gewindes vorkommt. Nachdem die Rollkugeln und die Spindel positioniert sind, kann der äußere Rücklaufabschnitt mit dem an der Schraubenmutter angebrachten, inneren Rücklaufabschnitt verbunden werden. Dann wird der äußere Rücklaufabschnitt an der Schraubenmutter befestigt. Mit dem erfindungsgemäßen abschnittsweisen Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel, bei dem der Zusammenbau und die Verbindung nacheinander stattfinden, wird vermieden, dass die Rollkugeln herausfallen oder die Interferenz des Gewindes vorkommt. So kann die erfindungsgemäße Schraubenspindel von der Einschränkung befreit werden, dass die Schraubenspindel endseitig frei ausgebildet sein muss, wie dies beim Stand der Technik meist der Fall ist.
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Außerdem wird durch die Erfindung ein abschnittsweiser Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel geschaffen, der einen einfachen Zusammenbau gewährleistet, eine feste Arretierung bewirkt und unnötige (hohe) Geräuschentwicklung verhindert.
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Beim Montieren und Demontieren der erfindungsgemäßen Kugelumlaufspindel wird vermieden, dass das Problem der Interferenz am Fingerabschnitt des Rücklaufelements behandelt werden muss, wenn das Rücklaufelement montiert wird, wie dies beim Stand der Technik meist der Fall ist. Durch den abschnittsweisen Rücklaufaufbau wird die räumliche Interferenz verhindert. Auf diese Weise werden Zusammenbauvorgänge erheblich erleichtert, wodurch der Zusammenbau einen geringeren Zeitaufwand erfordert. Außerdem sind die Bauteile des erfindungsgemäßen abschnittsweisen Rücklaufaufbaus für eine Kugelumlaufspindel aneinander angepasst, wobei ein Befestigungselement in die Schraubenmutter greift, was eine feste Arretierung bewirkt. Überdies wird die geschlossene Eigenschaft der Schraubenmutter aufrechterhalten, wodurch unnötige (hohe) Geräuschentwicklung verhindert wird.
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Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Konfiguration gemäß
US 43578381 A ;
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2 eine perspektivische Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 eine perspektivische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen abschnittsweisen Rücklaufaufbaus für eine Kugelumlaufspindel;
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4 eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Rücklaufaufbaus;
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5 die Vorgehensweise zum Montieren des erfindungsgemäßen Rücklaufaufbaus in montiertem Zustand;
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6 die Vorgehensweise zum axialen Einsetzen eines erfindungsgemäßen inneren Rücklaufabschnitts;
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7 die Vorgehensweise zum radialen Einsetzen des erfindungsgemäßen inneren Rücklaufabschnitts; und
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8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen äußeren Rücklaufabschnitts.
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Bezugnehmend auf die 2 bis 8 umfasst ein erfindungsgemäßer abschnittsweiser Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel eine Schraubenmutter 20, eine Schraubenspindel 30, einen Rücklaufaufbau 40 und mehrere Rollkugeln.
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Die Schraubenmutter 20 weist eine durch den Hauptkörper hindurchführende Rücklaufbohrung 21 und eine um das Innere der Schraubenmutter 20 herum ausgebildete Gewinderille 22 auf, wobei die Endfläche der Schraubenmutter 20 an einer der Gewinderille 22 und der Rücklaufbohrung 21 entsprechenden Stelle mit einer vertieften Aufnahmehöhlung 23 versehen ist.
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Die Schraubenspindel 30 verfügt über eine um das Äußere der Schraubenspindel 30 herum ausgebildete Gewinderille 31, wobei sich die Schraubenspindel 30 in die Schraubenmutter 20 schraubt, und wobei die Gewinderille 31 und die Gewinderille 22 der Schraubenmutter 20 einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von mehreren Rollkugeln abgrenzen.
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Der Rücklaufaufbau 40 weist einen inneren Rücklaufabschnitt 41 und einen äußeren Rücklaufabschnitt 42 auf, die beide in der Aufnahmehöhlung 23 der Schraubenmutter 20 aufnehmbar sind.
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Der innere Rücklaufabschnitt 41 des Rücklaufaufbaus 40 ist aus einem Fingerabschnitt 411, einem vorspringenden Stück 412 und einem mit einer inneren Führungsschiene 414 versehenen Hauptkörper 413 integral zusammensetzbar. Der Fingerabschnitt 411 ist dem Hauptkörper 413 abgewandt und steht in Richtung zur Gewinderille 31 in der Schraubenspindel 30 derart vor, dass der Fingerabschnitt 411 in die Gewinderille 31 eingreift. Der Hauptkörper 413 befindet sich in der Gewinderille 22 der Schraubenmutter 20, wobei die Gewinderille 22 im Inneren der Schraubenmutter 20 über die innere Führungsschiene 414 des Hauptkörpers 413 zur Rücklaufbohrung 21 führt. Das vorspringende Stück 412 steht nach außen vor.
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Der äußere Rücklaufabschnitt 42 ist aus einem Hauptkörper 421 und einem Befestigungsansatz 422 integral aufgebaut. Der Hauptkörper 421 des äußeren Rücklaufabschnitts 42 weist eine der inneren Führungsschiene 414 des inneren Rücklaufabschnitts 41 entsprechende, äußere Führungsschiene 425 auf, und zwar derart, dass die innere Führungsschiene 414 und die äußere Führungsschiene 425 zu einem vollständigen Rücklaufkanal zusammenfügbar sind. Der Hauptkörper 421 des äußeren Rücklaufabschnitts 42 greift in die Gewinderille 22 der Schraubenmutter 20 ein, wobei der Hauptkörper 421 des äußeren Rücklaufabschnitts 42 in einer dem inneren Rücklaufabschnitt 41 entsprechenden Richtung mit einer Ausbuchtung 423 versehen ist. Die Arretierung erfolgt, indem das vorspringende Stück 412 des inneren Rücklaufabschnitts 41 in die Ausbuchtung 423 eingreift. Im Befestigungsansatz 422 befindet sich ein der Schraubenmutter 20 angepasstes Befestigungsloch 424, wobei eine Befestigung durch ein Befestigungselement im Zusammenwirken mit dem Befestigungsloch 424 des Befestigungsansatzes 422 sowie mit der Schraubenmutter 20 erfolgt. Auf diese Weise kann der Rücklaufaufbau 40 stabil in der Aufnahmehöhlung 23 der Schraubenmutter 20 gehalten werden.
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Zwischen dem inneren Rücklaufabschnitt 41 und dem äußeren Rücklaufabschnitt 42 des Rücklaufaufbaus 40 ist eine Mehrzahl von vorspringenden Stücken 412 und Ausbuchtungen 423 vorgesehen, wobei die relative Installierungsposition zwischen den vorspringenden Stücken 412 und den Ausbuchtungen 423 je nach Ausführungen variieren kann.
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Nachfolgend wird der Vergleich des erfindungsgemäßen abschnittsweisen Rücklaufaufbaus zu dem Stand der Technik beschrieben.
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Beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Kugelumlaufspindel wird die Schraubenspindel 30 zunächst in die Schraubenmutter 20 eingeschraubt, wobei die Gewinderille 31 der Schraubenspindel 30 und die Gewinderille 22 der Schraubenmutter 20 einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von mehreren Rollkugeln abgrenzen. Der innere Rücklaufabschnitt 41, der abschnittsweise und leicht in den Zwischenraum zwischen der Schraubenspindel 30 und der Schraubenmutter 20 gelangen kann, wird dann in die Aufnahmehöhlung 23 der Schraubenmutter 20 eingesetzt und in radialer Richtung geringfügig versetzt, damit eine Interferenz des inneren Rücklaufabschnitts 41 mit der Schraubenspindel 30 nicht eintritt. Nachdem der innere Rücklaufabschnitt 41 in axialer Richtung in eine vorgegebene Stellung der Gewinderille 22 der Schraubenmutter 20 eingeschoben wird, dann kann der innere Rücklaufabschnitt 41 in radialer Richtung in seiner Lage geschoben werden. Außerdem sind die innere Führungsschiene (414) und die äußere Führungsschiene (425) des äußeren Rücklaufabschnitts (42) zu einem vollständigen Rücklaufkanal so verbunden, dass die Gewinderille 22 im Inneren der Schraubenmutter 20 über den ausgebildeten Rücklaufkanal zur Rücklaufbohrung 21 führen kann.
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Dann wird eine gewisse Anzahl von Rollkugeln je nach Bedarf eingefüllt, woraufhin der äußere Rücklaufabschnitt 42 in die Aufnahmehöhlung 23 der Schraubenmutter 20 derart eingesetzt wird, dass der äußere Rücklaufabschnitt 42 in die Gewinderille 22 der Schraubenmutter 20 eingreift und dort positioniert ist. So kommt die Arretierung zustand, indem das vorspringende Stück 412 des inneren Rücklaufabschnitts 41 in die Ausbuchtung 423 des äußeren Rücklaufabschnitts 42 eingreift.
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Schließlich kommt die Befestigung zustande, indem ein nicht näher dargestelltes Befestigungselement mit dem Befestigungsloch 424 des Befestigungsansatzes 422 sowie mit der Schraubenmutter 20 zusammenwirkt. Auf diese Weise wird der Rücklaufaufbau 40 stabil in der Aufnahmehöhlung 23 der Schraubenmutter 20 arretiert. Durch die oben erwähnte Gestaltung, dass die Zusammenbauvorgänge nacheinander vorgenommen werden, wird vermieden, dass die Rollkugeln herausfallen und die Interferenz vorkommt.
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Das Wichtigste ist, dass der innere Rücklaufabschnitt 41 und der äußere Rücklaufabschnitt 42 des Rücklaufaufbaus 40 der Reihenfolge nach und abschnittsweise in die Aufnahmehöhlung 23 der Schraubenmutter 20 eingreifen. Damit wird vermieden, dass die Interferenz des Fingerabschnitts 411 mit der Schraubenspindel 30 entsteht. Außerdem kann der innere Rücklaufabschnitt 41 durch die abschnittsweise Montage leichter in den Zwischenraum zwischen der Schraubenspindel 30 und der Schraubenmutter 20 gelangen. So kann die erfindungsgemäße Schraubenspindel 30 von der Einschränkung befreit werden, dass die Schraubenspindel 30 endseitig frei ausgebildet sein muss, wie dies beim Stand der Technik meist der Fall ist. Daher kann der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Kugelumlaufspindel erheblich erweitert werden.
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Der innere Rücklaufabschnitt 41 und der äußere Rücklaufabschnitt 42 des Rücklaufaufbaus 40 greifen der Reihenfolge nach und abschnittsweise in die Aufnahmehöhlung 23 der Schraubenmutter 20 ein. Dadurch erübrigt sich die spezielle Gestaltung der radialen Durchgangsbohrung, mit der die Interferenz des Fingerabschnitts 411 verhindert wird. Hierdurch ergibt sich eine sehr feste Arretierung, indem das Befestigungselement mit dem Befestigungsloch 424 des Befestigungsansatzes 422 sowie mit der Schraubenmutter zusammenwirkt. Darüber hinaus wird die geschlossene Eigenschaft der Schraubenmutter 20 aufrechterhalten, wodurch unnötige hohe Geräuschentwicklung verhindert wird. So kann der erfindungsgemäße abschnittsweise Rücklaufaufbau für eine Kugelumlaufspindel den auf dem Markt gestellten Anforderungen entsprechen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schraubenmutter
- 101
- Gewinderille
- 11
- Spindel
- 12
- Rollkugel
- 13
- Rücklaufelement
- 14
- Fingerabschnitt
- 20
- Schraubenmutter
- 21
- Rücklaufbohrung
- 22
- Gewinderille
- 23
- Aufnahmehöhlung
- 30
- Schraubenspindel
- 31
- Gewinderille
- 40
- Rücklaufaufbau
- 41
- innerer Rücklaufabschnitt
- 411
- Fingerabschnitt
- 412
- vorspringendes Stück
- 413
- Hauptkörper
- 414
- innere Führungsschiene
- 42
- äußerer Rücklaufabschnitt
- 421
- Hauptkörper
- 422
- Befestigungsansatz
- 423
- Ausbuchtung
- 424
- Befestigungsloch
- 425
- äußere Führungsschiene
