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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannschraube, insbesondere zur Sicherung von Containern an Bord von Schiffen, mit einem Verbindungsteil, einer mit dem Verbindungsteil in Eingriff befindlichen Gewindespindel, wobei die Spannschraube durch Verdrehen des Verbindungsteils gegenüber der Gewindespindel längenverstellbar ist, und einem Sperrelement, welches in einer Sperrposition das Verdrehen des Verbindungsteils gegenüber der Gewindespindel verhindert und durch Einwirkung der Schwerkraft selbsttätig in die Sperrposition bewegbar ist.
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Insbesondere an Bord von heute im Einsatz stehenden Containerschiffen werden große Mengen Container in gestapelter Anordnung transportiert. Zur Sicherung dieser Containerstapel kommen, neben Twistlocks-Sicherungsvorrichtungen wie beispielsweise Spannvorrichtungen zum Einsatz, welche eine Spannschraube (auch als „Turnbuckle” bezeichnet) und eine Laschstange aufweisen. Eine Spannschraube verbindet eine Laschstange, welche an einem oberen Eckbeschlag eines Containers befestigt ist, mit dem Schiff, insbesondere mit dem Deck. Laschstangen der vorbezeichneten Art sind aus
DE 10 2004 057 706 A1 bekannt.
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Durch das Verdrehen der Spannschraube gegenüber einer Gewindespindel wird eine Längenänderung hervorgerufen, durch welche eine Vorspannung zwischen dem Befestigungspunkt an Deck und dem Container-Eckbeschlag aufgebaut wird. Durch eine kreuzweise Anordnung der Spannvorrichtungen entlang der Stirnseiten der Container wird die Stabilität der Containerstapel erhöht. Spannvorrichtungen der vorbezeichneten Art sind aus
DE 88 07 164 U1 bekannt.
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Aus
DE 203 07 918 U1 ist eine Positionierungsanordnung zur Positionierung eines Containers auf einer Plattform eines Fahrzeugs bekannt, welche einen nicht kreisförmigen Eingriffslochbereich aufweist, der mit engem Passsitz in den Eingriffsansatzbereich eingreift, um die -Drehung der Pattformverbindungsstange innerhalb des gewindeten Lochs zu blockieren, wodurch die Plattformverbindungsstange bezüglich der Containerverbindungseinheit positioniert wird.
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Während der Fahrt treten insbesondere auf Containerschiffen starke Vibrationen auf, die ein Lösen der Spannvorrichtung hervorrufen können. Dies kann zu Instabilität des Containerstapels führen und eventuell ein Herabstürzen der Container auf das Schiffsdeck oder in das umgebende Wasser nach sich ziehen. Konventionelle Spannvorrichtungen begegnen diesem Problem, indem sie Sicherungsmittel aufweisen, die zumeist kraftschlüssig mittels eines Konter-Ringes das Lösen der Spannvorrichtung verhindern sollen.
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Den vorbekannten Spannvorrichtungen haftet der Nachteil an, dass sie manuell von einem Bediener zum Entfalten ihrer Wirkung gebracht werden müssen. Wird das manuelle Sichern der Container nicht oder nicht zuverlässig vorgenommen, tritt die Sicherungsfunktion im Bedarfsfall nicht ein und die Schiffsladung kann beschädigt oder verloren werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannschraube anzugeben, die Sicherungsmittel aufweist, welche eine Sicherungsfunktion übernehmen, selbst wenn die geforderte Sorgfalt bei der Verspannung der Container nicht eingehalten wurde.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannschraube der eingangs genannten Art gelöst, indem eine der Gewindespindel (30) zugeordnete Gewindebohrung (51) in einer Verstellmutter (50) vorgesehen und dort im Wesentlichen zentral angeordnet ist, welche innerhalb des Verbindungsteils (20) angeordnet und in Richtung der Längsachse des Verbindungsteils (20) verschiebbar ist.
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Erfindungsgemäß ist das Sperrelement so ausgestaltet und im Betriebszustand positioniert, dass es aufgrund der Schwerkraft selbsttätig oder automatisch in seine Sperrposition bewegt wird und so ein unerwünschtes Lösen der Spannschraube verhindert. Da die Spannschrauben im montierten Zustand ohnehin schräg und somit teilweise vertikal verlaufend angeordnet sind, wirkt die erforderliche Schwerkraft so auf das Sperrelement, dass es automatisch in die Sperrposition gelangen kann, und zwar ohne manuelle Mitwirkung von Bedienpersonal. Dadurch kann die Sicherheit erheblich verbessert werden.
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Die der Gewindespindel zugeordnete Gewindebohrung ist in einem unteren Endabschnitt des Verbindungsteils vorgesehen. Die Längenverstellung der Spannschraube wird durch Verdrehen des Verbindungsteils gegen die Gewindespindel erreicht.
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Die der Gewindespindel zugeordnete Gewindebohrung ist in einer Verstellmutter vorgesehen und dort im Wesentlichen zentral angeordnet, welche innerhalb des Verbindungsteils angeordnet und in Richtung der Längsachse des Verbindungsteils verschiebbar ist.
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Die Erfindung macht sich auch die Erkenntnis zu Nutze, dass die Sperrwirkung des Sperrelements nur dann einzutreten braucht, wenn die Spannschraube Vibrationen ausgesetzt ist. Im vibrationsfreien Zustand ist es unerheblich, ob sich das Sperrelement in Sperrposition befindet oder nicht. Treten allerdings Vibrationen auf und das Sperrelement befindet sich noch nicht in seiner Sperrposition, wird das Sperrelement infolge der einwirkenden Schwerkraft nach einer gewissen Verdrehung des Verbindungsteils gegen die Gewindespindel in die Sperrposition bewegt. In der Sperrposition verhindert das Sperrelement ein weiteres Verdrehen der Gewindespindel gegen das Verbindungsteil. Die Vorspannung wird nicht weiter verringert und das Versagen der Spannvorrichtung kann so verhindert werden.
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Die Erfindung löst die Aufgabe gemäß eines weiteren Aspektes bei einer Spannschraube der eingangs genannten Art dadurch, dass das Sperrelement (40) so an dem Verbindungsteil (20) gelagert ist, dass es entlang der Längsachse des Verbindungsteils (20) frei verschiebbar, aber nicht um die Längsachse des Verbindungsteils (20) verdrehbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sperrelement in montiertem Zustand oberhalb der Gewindespindel angeordnet und dem Verbindungsteil so zugeordnet, dass das Sperrelement entlang der Längsachse des Verbindungsteils frei verschiebbar, aber nicht um die Längsachse des Verbindungsteils verdrehbar ist. Auf diese Weise wird die Längeneinstellung der Spannschraube durch das Sperrelement nicht beeinträchtigt, und zugleich wird gewährleistet, dass in der Sperrposition keine weitere Verdrehung des Verbindungsteils gegen die Gewindespindel auftritt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Sperrelement eine im Wesentlichen zentral angeordnete Öffnung auf, welche im Wesentlichen polygonförmig ist und sich in der Sperrposition mit einem Kopfabschnitt der Gewindespindel in formschlüssigem Eingriff befindet. Für das optimale Ineinander-Gleiten des Sperrelements und der Gewindespindel dürfen die Spaltmaße zwischen den beiden Teilen nicht zu eng sein. Die maximale Längenverstellung der Spannschraube infolge von Vibrationen bei nicht in Sperrposition befindlichem Sperrelement hängt von der Geometrie der polygonförmigen Öffnung ab. Je höher die Anzahl der Ecken der Öffnung wird, desto geringer ist die Längenverstellung, allerdings müssen die Spaltmaße bei steigender Ecken-Anzahl verringert werden, da sonst eine Gefahr des Durchdrehens, insbesondere bei schon ausgeschlagenen Kanten entsteht. Als besonders vorteilhaft hat sich demzufolge ein Viereck, insbesondere ein Quadrat, als Öffnungsquerschnitt herausgestellt. Eine quadratische Öffnung kommt nach spätestens einer Viertel-Umdrehung der Gewindespindel mit dem Kopfabschnitt in Eingriff, und die Spaltmaße zwischen der Öffnung und dem Kopfabschnitt sind noch ausreichend weit, um ein zuverlässiges Ineinander-Gleiten zu gewährleisten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kopfabschnitt an einem in montiertem Zustand oberen Ende der Gewindespindel angeordnet, und weist in Richtung der Längsachse der Gewindespindel einen im Wesentlichen polygonförmigen Querschnitt auf, welcher der Form der zentralen Öffnung des Sperrelements angepasst ist. Entscheidend für das korrekte Ausführen der Sperrfunktion sind die Eckpunkte des polygonförmigen Kopfabschnittes. Es steht dem Hersteller somit frei, die mittleren Abschnitte der Polygonkanten mit Ausnehmungen zu versehen, so dass das Profil einem höhergradigen Polygon, im Falle eines quadratischen Querschnitts der Öffnung des Sperrelements also einem viergezackten Stern ähnelt. Allerdings müssen hier der Herstellungsaufwand und die Ausschlagfestigkeit der Eckpunkte berücksichtigt werden, so dass ein geradliniger Kantenverlauf als vorteilhaft angesehen wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Sperrelement entlang seines Umfangs Ausnehmungen auf, durch welche sich das Verbindungsteil formschlüssig hindurch erstreckt. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein Verdrehen des Sperrelements unabhängig von der Geometrie der Zugstreben des Verbindungsteils nicht möglich ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Sperrelement in seinen Randbereichen Führungsabschnitte auf, die sich in Richtung der Symmetrieachse der zentralen Öffnung erstrecken. Die Führungsabschnitte sorgen für eine Führung des Sperrelements zwischen den Zugstreben des Verbindungsteils. Um ein Verkanten und/oder Verlieren des Sperrelements zu verhindern, sind die äußeren Flächen der Führungsabschnitte parallel zu einander und weisen einen Abstand von einander auf.
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Es ist denkbar, die Führungsabschnitte als die Öffnung des Sperrelements umgebenden Kranz auszuführen. Allerdings erscheint die in den Figuren dargestellte Ausführungsform, nach der die Führungsabschnitte im Wesentlichen der Breite der Zugstreben des Verbindungsteils entsprechen und nicht die gesamte Öffnung umlaufen, als besonders vorteilhaft, da bei der gewählten Ausführung das Sperrelement aus der Sperrposition herausbewegt werden kann, selbst wenn die Laschstange sich bei minimaler Gesamtlänge der Spannvorrichtung unmittelbar oberhalb des Sperrelements befindet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Führungsabschnitte auf zumindest einer ihrer Stirnseiten eine Fase auf. Der Winkel der Fase korrespondiert mit einem Winkel einer Fase der Gewindespindel und/oder einer Verstellmutter. Die Fase ist vorgesehen, damit sich die Gewindespindel und/oder die Verstellmutter in der Sperrposition innerhalb des Körpers des Sperrelements erstreckt. Der Verstellbereich der Spannschraube wird durch die Anwesenheit des Sperrelements umso weniger eingeschränkt, desto weiter die Gewindespindel und/oder die Verstellmutter sich innerhalb des Körpers des Sperrelements erstrecken.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungsteil an dem unteren Endabschnitt anstelle der Gewindebohrung eine Durchgangsbohrung auf, durch welche sich die Gewindespindel hindurch erstreckt. Die Verstellmutter weist in dieser Ausführungsform einen Stützring auf, der geeignet ist, die durch das Verdrehen der Verstellmutter erzeugten Zugkräfte mittels eines oberhalb des unteren Endabschnittes angeordneten Ansatzes auf das Verbindungsteil zu übertragen, und weiterhin an zumindest einer Stirnseite eine Fase aufweist, und dass der Winkel zwischen der Fase und der Längsachse des Verbindungsteils dem Winkel zwischen der korrespondieren Fase des Sperrelements und der Längsachse des Verbindungsteils entspricht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Gewindespindel und die mit der Gewindespindel korrespondierende Gewindebohrung ein Gewinde mit relativ zu Normgewinden verringerter Steigung auf. Je geringer die Gewindesteigung gewählt wird, desto geringer ist die Längenverstellung, die höchstens auftreten kann, bis das Sperrelement die Sperrposition erreicht. Weiterhin ist der Effekt der Selbsthemmung des Gewindes umso stärker ausgeprägt, desto geringer die Gewindesteigung gewählt wird. Ist die Spindel selbsthemmend, kann sich die Länge der Spannschraube ohne äußere Einwirkungen, insbesondere Vibrationen, nicht ändern. Wenngleich verschiedene Gewindesteigungen als zweckdienlich angesehen werden, deren Steigung geringer als 6 mm/Umdrehung beträgt, so hat sich insbesondere eine Steigung von 4 mm/Umdrehung als vorteilhaft erwiesen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Spannschraube feuerverzinkt. Die Verzinkung der Teile der Spannschraube erhöht ihre Korrosionsbeständigkeit in maritimer Umgebung wesentlich.
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Die Öffnung eines Sperrelements weist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Schlüsselweite auf, und der Kopfabschnitt der Gewindespindel weist ebenfalls eine Schlüsselweite auf. Die gegenüberliegenden Zugstreben weisen eine lichte Weite auf, und die gegenüberliegenden Ausnehmungen des Sperrelementes weisen einen Abstand auf. Damit das Sperrelement nicht an einer oberen Kante des Kopfabschnittes hängen bleiben kann, weist das Sperrelement zum einen Fasen auf. Zum anderen ist der Spalt zwischen der Öffnung des Sperrelements und dem Kopfabschnitt geringfügig größer als der Spalt zwischen zwischen den Zugstreben des Verbindungsteils und dem Sperrelement. Auf diese Weise wird das Sperrelement unabhängig von der Winkelanordnung der Spannvorrichtung von den Führungsabschnitten geführt, und es verbleibt ein Bewegungsspiel zwischen dem Kopfabschnitt der Gewindespindel und der zentralen Öffnung des Sperrelements.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 eine seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 in montiertem Zustand,
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2 eine Detailansicht X der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 aus 1,
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3 eine frontale Ansicht des Sperrelements 40 in Richtung der Symmetrieachse der zentralen Öffnung 41, und
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4 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 in einer anderen Position.
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In 1 ist eine Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in montiertem Zustand dargestellt. Die Vorrichtung ist durch Befestigungsmittel 70, 71 mit einem Schiff, insbesondere dem Deckboden des Schiffes, verbunden. Die Spannvorrichtung 10 besteht aus einem Verbindungsteil 20, innerhalb dessen eine Verstellmutter 50 angeordnet ist, einer Gewindespindel 30, die sich im Eingriff mit der Verstellmutter 50 befindet und sich in das Verbindungsteil hinein erstreckt, und einem Sperrelement 40, welches oberhalb des Endes der Gewindespindel und zwischen zwei gegenüberliegenden Zugstreben des Verbindungsteils 20 angeordnet ist und sich in einer entsperrten Stellung befindet. Über eine Laschstange 60, welche lösbar mit einem (nicht dargestellten) oberen Endabschnitt des Verbindungsteils verbunden ist, ist die Spannvorrichtung mit einem (nicht dargestellten) Eckbeschlag eines Containers verbunden, um diesen durch Aufbau einer Zugspannung zu stabilisieren.
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Das Sperrelement 40 ist von den gegenüberliegenden Zugstreben des Verbindungsteils 20 linear geführt und kann entlang der Längsachse des Verbindungsteils 20 frei verschoben werden. Wird es sich selbst überlassen, setzt sich das Sperrelement 40 auf das obere Ende der Gewindespindel 30 aufgrund der frei bewegbaren Lagerung des Sperrelementes 40 und der Wirksamkeit der Schwerkraft. Bei einer geeigneten Winkelstellung zwischen der Gewindespindel und dem Sperrelement fällt das Sperrelement ein letztes Stück herab und gelangt mit der Gewindespindel formschlüssig in Eingriff, wodurch die Sperrposition erreicht und ein weiteres Verdrehen nicht möglich ist, wie in 4 gezeigt ist.
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Eine seitliche Detailansicht von der Anordnung des Sperrelements 40 oberhalb der Gewindespindel 30 und innerhalb des Verbindungsteils 20 ist in 2 dargestellt. Weiterhin ist die Verstellmutter 50 dargestellt. Die Gewindespindel 30 weist in der dargestellten Ausführungsform einen Kopfabschnitt 32 auf. Die Gewindespindel 32 befindet sich mit einer Gewindebohrung 51 der Verstellmutter 50 im Eingriff. Die Verstellmutter 50 ist am oberen Ende der Gewindespindel angeordnet und ist über eine Fläche 54 mit einem Ansatz 53 in Kontakt, über welchen die Zugkräfte zwischen der Gewindespindel 30 und dem Verbindungsteil 20 übertragen werden. Das Verbindungsteil weist einen unteren Endabschnitt 21 auf, an dessen oberer Seite im montierten Zustand der Ansatz 53 angeordnet ist, und der eine im Wesentlichen zentral angeordnete Durchgangsbohrung 11' aufweist. Durch die Durchgangsbohrung hindurch erstreckt sich die Gewindespindel 30. In einer Ausführungsform, in welcher keine Verstellmutter 51 vorgesehen ist, tritt eine Gewindebohrung 11 an die Stelle der Durchgangsbohrung 11'. Die Stirnseite 55 der Verstellmutter 50 weist eine Fase 52 auf, die mit der Längsachse des Verbindungsteils 20 den gleichen Winkel aufschlägt wie die korrespondierende Fase 44' des Sperrelements. Das Sperrelement weist äußere Flächen 42 auf, die parallel zu einander sowie zu den Zugstreben des Verbindungsteils 20 verlaufen und sich über eine Länge β erstrecken. Weiterhin ist die im wesentlichen zentral angeordnete Öffnung 41 des Sperrelements 40 dargestellt. Die Randbereiche des Sperrelements, welche nahe den Zugstreben des Verbindungsteils 20 angeordnet sind, weisen Führungsabschnitte 43 auf, an deren Stirnseiten Fasen 44, 44' vorgesehen sind.
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In 3 sind das Sperrelement 40, die Gewindespindel 30 und das Verbindungsteil 20 dargestellt. Die Gewindespindel 30 und das Sperrelement befinden sich in einer Winkelstellung zu einander, die es dem Sperrelement 40 ermöglicht, in Eingriff mit dem Kopfabschnitt 32 der Gewindespindel 30 zu kommen, da die Kante 33 des Kopfabschnittes parallel zu einer korrespondierenden Kante der Öffnung 41 des Sperrelements 40 verläuft. Es ist außerdem zu erkennen, das die äußeren Kanten 45, 45' des Sperrelements 40 Fasen bzw. Radien aufweisen, um die Verletzungsgefahr für einen Bediener der Spannvorrichtung 10 zu mindern. Aus dieser Darstellung wird weiterhin ersichtlich, dass das Bewegungsspiel zwischen der Schlüsselweite der Öffnung 41 des Sperrelements 40 und der Schlüsselweite des Kopfabschnitts 32 der Gewindespindel 30 größer ist als das Bewegungsspiel zwischen der lichten Weite zwischen den Zugstreben des Verbindungsteils 20 und der Weite zwischen den gegenüberliegenden äußeren Flächen 42 (siehe 2) der Führungsabschnitte 43. Die Zugstreben des Verdingungsteils 20 erstrecken sich teilweise durch die seitlichen Ausnehmungen des Sperrelements 40 hindurch, was ein Verdrehen des Sperrelements 40 gegenüber dem Verbindungsteil 20 ausschließt.
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4 zeigt abschließend eine der Detailansicht aus 2 ähnliche Ansicht. Die Gewindespindel 30 erstreckt sich durch die Durchgangsbohrung 11 des unteren Endabschnitts 21 hindurch und befindet sich im Eingriff mit der Verstellmutter 50. Die Verstellmutter 50 befindet sich weiterhin in Kontakt mit dem Verbindungsteil 20, so dass Zugkräfte übertragen werden können. In dieser Figur ist außerdem das Sperrelement 40 in seiner Sperrposition dargestellt. Der Kopfabschnitt 32 der Gewindespindel 30 erstreckt sich in die Öffnung 41 des Sperrelements 40 hinein, so dass ein Verdrehen zwischen Verbindungsteil 20 und Gewindespindel 30 verhindert wird. Es ist weiterhin zu erkennen, das die korrespondierenden Fasen der Verstellmutter 50 und des Sperrelements 40 mit einander in Kontakt stehen. Die dargestellte Längeneinstellung entspricht der maximalen Länge der Spannschraube 10. In einer kürzeren (nicht dargestellten) Längeneinstellung befänden sich die Fasen 44' des Sperrelements nicht in Kontakt mit den korrespondieren Fasen der Verstellmutter, sondern mit der Gewindespindel.
