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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Ziehen einer Teilgewindeschraube aus einem Schwenklager eines Lenksystems in einem Fahrzeug und ein Verfahren zum Lösen einer an einem Schwenklager eines Lenksystems in einem Fahrzeug.
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Insbesondere beim Tausch eines Federbeines bei Automobilen mit sogenannten Vierlenkern, wie beim Audi A4 B5, Baujahr 11/94 - 09/01; Audi A4 B8, Baujahr 11/07 - 12/15; Audi A4 B9, Baujahr ab 08/15; Audi A5 8T3, Baujahr ab 06/07; Audi A6 C5, Baujahr 01/97 - 01/05; Audi A7, Baujahr ab 10/10; Audi A8, Baujahr 03/94 - 12/02 Audi A8, Baujahr ab 11/09; Audi A8, Baujahr ab 06/17; Audi Q5, Baujahr ab 11/08 und Audi Q5, Baujahr ab 05/16 sowie VW Passat B2, Baujahr 08/96 - 12/01 und Passat B3, Baujahr 11/00 - 05/05 ist es erforderlich, die Teilgewindeschraube aus einer Bohrung durch das Schwenklager zu lösen, die die oberen Querlenker festhält, damit diese entfernt werden können. Diese Teilgewindeschraube wird auch als Sicherungsschraube bezeichnet und sitzt häufig fest, so dass sie sich nur mit einem entsprechenden Kraftaufwand lösen lässt.
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Bisher bekannte Werkzeuge, wie sie beispielsweise aus dem Hauptkatalog 2017/18 der Firma SW-Stahl GmbH, Seite 446, Artikelnummer 302435L bekannt sind, drücken diese Teilgewindeschraube aus der Bohrung durch das Schwenklager.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung, umfasst ein Werkzeug zum Ziehen einer Teilgewindeschraube aus einem Schwenklager eines Lenksystems in einem Fahrzeug einen Kulissenstein mit einer Halteeinrichtung zum Halten eines Schraubgewindes der Teilgewindeschraube, eine Zugstange, die am Kulissenstein gegenüberliegend zur Halteeinrichtung befestigt ist, ein Gehäuse mit einem den Kulissenstein zwangsführenden Führungskanal, der eine eingangsseitige Öffnung und eine ausgangsseitige Öffnung besitzt, wobei die Zugstange durch die ausgangsseitige Öffnung geführt ist, und einen Zugmechanismus, der eingerichtet ist, die Zugstange durch die ausgangsseitige Öffnung zu ziehen, so dass der Kulissenstein die an der Halteeinrichtung gehaltene Teilgewindeschraube durch die eingangsseitige Öffnung zieht.
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Dem angegebenen Werkzeug liegt die Überlegung zugrunde, dass es das Drücken der Teilgewindeschraube im Stand der Technik nicht zulässt, die Teilgewindeschraube in einem Arbeitsgang aus der Bohrung durch das Schwenklager zu drücken, da die Teilgewindeschraube immer nur eine relativ kurze Strecke geschoben werden kann. Um die gesamte Teilgewindeschraube aus der Bohrung des Schwenklagers zu schieben, muss dann insgesamt dreimal die Schubstange gewechselt werden, wodurch folglich vier Arbeitsgänge erforderlich werden. Verkantet die Teilgewindeschraube beim Drücken, muss sie zurückgeschlagen werden, was die Anzahl der Arbeitsgänge entsprechend erhöht.
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Demgegenüber wird mit dem angegebenen Werkzeug vorgeschlagen, die Teilgewindeschraube nicht aus der Bohrung zu drücken, sondern am Gewinde zu ziehen. Anders als beim Schieben, bei der die Schubstange werkzeugbedingt nicht beliebig lang gewählt werden kann, kann die Zugstange die Teilgewindeschraube grundsätzlich in ein beliebig langes Gehäuse ziehen, so dass sich die Teilgewindeschraube in einem einzigen Arbeitsgang aus der Bohrung des Schwenklagers lösen lässt.
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In einer Weiterbildung des angegebenen Werkzeuges sind der Kullisenstein und der Führungskanal zylinderförmig ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich der Kulissenstein und das Gehäuse relativ zueinander verdrehen, wodurch sich der Kulissenstein in einfacher Weise durch Drehen der Zugstange auf das Schraubgewinde aufschrauben lässt, während das Gehäuse festgehalten werden kann.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Werkzeuges umfasst der Zugmechanismus ein Außengewinde an der Zugstange, eine auf das Außengewinde aufgeschraumte Zugmutter und eine im Führungskanal ausgebildete und zwischen der Zugmutter und dem Kulissenstein angeordnete Schulter. Auf diese Weise braucht lediglich das Gehäuse auf das Schwenklager aufgesetzt und die Zugschraube am Werkzeug gedreht zu werden, um die zuvor genannten Zugvorgang durchzuführen. Dies stellt die einfachste und wirksamste Ausführung des Zugmechanismus des angegebenen Werkzeuges dar.
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In einer besonderen Weiterbildung umfasst das angegebene Werkzeug ein Kugellager, welches zwischen der Zugmutter und der Schulter angeordnet ist. Durch dieses Kugellager lässt sich die Zugmutter besonders leicht Weise drehen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Werkzeuges ist das Kugellager über einen Sprengring auf der Schulter gehalten. Durch den Sprengring lässt sich das Kugellager zu Wartungszwecken, wie beispielsweise Ölen, ausbauen.
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In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegeben Werkzeug eine Gegenmutter zum Verspannen der Zugmutter in einer festen axialen Lage. Durch das Verspannen der Zugmutter in einer festen axialen Lage lässt sich die Zugstange beim Aufschrauben des Kulissensteines auf die Teilgewindeschraube drehen. Sobald das Werkzeug ausreichend an der Teilgewindeschraube befestigt ist, kann die Gegenmutter von der Zugmutter gelöst und die Teilgewindeschraube aus der Bohrung des Schwenklagers gezogen werden.
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In einer weiteren Weiterbildung des angegebenen Werkzeuges besitzt die Zugmutter an ihrer zur Schulter gerichteten Seite einen Kragen. Dieser Kragen kann radial zwischen den Spannring und die Zugstange greifen und direkt auf das Kugellager aufgelegt werden.
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In einer noch weiteren Weiterbildung des angegebenen Werkzeuges besitzt die Zugstange alternativ oder zusätzlich an ihrem dem Kulissenstein gegenüberliegenden Ende ein Antriebsprofil für einen Schraubenschlüssel. Mit diesem Antriebsprofil kann die Zugstange auch unmittelbar gedreht werden, um das angegebene Werkzeug an der Teilgewindeschraube zu befestigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Lösen einer an einem Schwenklager eines Lenksystems in einem Fahrzeug mit einer Mutter verschraubten Teilgewindeschraube zum verschwenkbaren Halten wenigstens eines Achslenkers am Schwenklager die Schritte Abschrauben der Mutter von der Teilgewindeschraube, Abtrennen eines Schraubenkopfes der Teilgewindeschraube von einem Schraubenschaft der Teilgewindeschraube, und Ziehen der Teilgewindeschraube aus dem Schwenklager durch Halten der Teilgewewindeschraube am Schraubgewinde der Teilgewindeschraube mit einem der angegebenen Werkzeuge.
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In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird der Schraubenkopf vom Schraubenschaft mit einem Schlagschrauber, einem Ringschlüssel oder einem Maulschlüssel getrennt.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden verständlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einem Lenksystem,
- 2a und 2b schematische Teilansichten des Lenksystems aus dem Fahrzeug der 1,
- 3a eine schematische Ansicht eines Werkzeuges zum Ziehen einer Teilgewindeschraube aus einem Schwenklager des Lenksystems der 2a und 2b,
- 3b eine schematische Schnittansicht des Werkzeuges der 3a,
- 4 eine perspektivische Ansicht des Werkzeuges der 3a und 3b,
- 5 eine perspektivische Ansicht des Werkzeuges der 3a und 3b in einem anderen Werkzeugzustand,
- 6a bis 6c schematische Ansichten des Werkzeuges der 3a bis 5 im Einsatz.
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In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Die Figuren sind rein schematisch und geben vor allem nicht die tatsächlichen geometrischen Verhältnisse wieder.
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Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges 1 mit einem Lenksystem 2 zeigt.
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Das Fahrzeug 1 besitzt ein Chassis 3, das von zwei Vorderrädern 4 und zwei Hinterrädern 5 in einer Fahrtrichtung 6 verfahrbar getragen wird. Eine Richtung zwischen den Vorderrädern 4 oder Hinterrädern 5 quer zur Fahrtrichtung wird Querrichtung 7 genannt, während eine Richtung quer zur Fahrtrichtung 6 und zur Querrichtung 7, also in die Höhe, Höhenrichtung 8 genannt wird.
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Die Vorderräder 4 lassen sich über das Lenksystem 2 mit einem Lenkwinkel 9 um die Höhenrichtung 8 herum einschlagen, der durch ein Drehen eines Lenkrades 10 um eine Lenkachse 11 vorgegeben werden kann. Ein bestimmter Stellwinkel 12 des Lenkrad 10 entspricht dabei einem bestimmten einzustellenden Lenkwinkel 9 an den Vorderrädern 4.
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Das Lenksystem 2 ist Teil eines Vorderachssystemes 13, in das weitere Komponenten des Fahrzeuges, wie Federung, Antrieb und dergleichen integriert sein können. Für diesbezügliche Details wird auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.
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Anhand der 2a und 2b, die je eine schematische Teilansicht des Lenksystems 2 aus dem Fahrzeug 1 der 1 zeigen, soll der Teil des Lenksystems 2 näher erläutert werden, der zum Verständnis der vorliegenden Ausführung notwendig ist.
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Das Lenksystem 2 ist als sogenannter Vierlenker aufgebaut. Ein derartiges Lenksystem umfasst für jedes Vorderrad 4 ein Schwenklager 14, an dem über ein Radlager 15 eine Radnabe 16 gehalten ist, welche durch einen nicht weiter gezeigten Antrieb über eine Gelenkwelle 17 angetrieben werden kann.
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Das Schwenklager 14 kann gegenüber den Chassis 3 über vier Lenkern um den Lenkwinkel 9 verdreht werden, von denen in 2a und 2b nur ein vorderer Oberlenker 18 und ein hinterer Oberlenker 19 zu sehen ist. Auf die Darstellung des ebenfalls vorhandenen Traglenkers und Führungslenkers wurde der Kürze halber verzichtet, weil diese für das Verständnis der Ausführung nicht weiter relevant sind. Die beiden Oberlenker 18, 19 sind um die Längsachse 6 beweglich an einem Federbein 20 gehalten. Das Federbein 20 besitzt eine in 2b zu sehende Feder 21, die Oberlenker 18, 19 sowie das daran gehaltene Schwenklager 14 mit allen weiteren Komponenten in der Höhenrichtung 9 federnd und in allen anderen Richtungen 6, 7 ortsfest hält. Diese Feder 21 ist mit einer in 2a zu sehenden Schutzabdeckung 22 abgedeckt. Den Oberlenkern 18, 19 gegenüberliegend ist das Federbein 20 in nicht weiter dargestellter Weise um die Fahrtrichtung 6 herum verschwenkbar am Traglenker gehalten.
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Am Schwenklager 14 sind die Oberlenker 18, 19 um die Höhenrichtung 9 herum verschenkbar in je einer Schelle 23 gehalten, die mit einer gemeinsamen Teilgewindeschraube 24 und einer auf die Teilgewindeschraube 24 aufgesetzten Verschlussmutter 25 zugespannt werden. Die Teilgewindeschraube 24 dient dabei auch als Formschlusselement, welches die Oberlenker 18, 19 in der Höhenrichtung 8 in den jeweiligen Schellen 23 hält.
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Das Schwenklager 12 weist einen Hebelarm 26 auf, an dem endseitig ein Gelenkpunkt 27 zum Angriff einer nicht weiter gezeigten Spurstange vorhanden ist. Der Hebelarm 26 ist in 2b nicht zu sehen, weil das Schwenklager 14 dort gebrochen dargestellt ist. Zur Lenkung zieht oder schiebt die nicht gezeigte Spurstange den Hebelarm 26 am Gelenkpunkt 26 in Abhängigkeit der Drehung des Lenkrades 8 in der Querrichtung 7. Dies bewirkt, dass sich der Schwenkarm 14 um eine virtuelle Achse dreht, die senkrecht durch einen Schnittpunkt der beiden Oberlenker 18, 19 verläuft. Auf diese Weise lässt sich der Lenkwinkel 9 durch Drehen des Lenkrades 10 einstellen.
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Müssen das Federbein 20, das Schwenklager 14 oder andere mit diesen Komponenten im Wirkzusammenhang stehende Teile des Fahrzeuges 2 gewartet oder ausgetauscht werden, kann es notwendig sein, die Oberlenker 18, 19 vom Schwenklager 14 zu lösen. Hierzu muss die Teilgewindeschraube 24 aus dem Schwenklager 14 entfernt werden. Da die Teilgewindeschraube 24 häufig festsitzt kann zur Entfernung ein hoher Kraftaufwand notwendig sein. Dieser hohe Kraftaufwand kann mit dem nachstehend beschriebenen Werkzeug 28 in einfacher Weise aufgebracht werden.
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Es wird auf die 3a, 3b und 4 Bezug genommen, die entsprechend eine schematische Ansicht, eine schematische Schnittansicht und eine erste perspektivische Ansicht des Werkzeuges 28 zum Ziehen der Teilgewindeschraube 24 aus dem Schwenklager 23 des Lenksystems 2 in einem ersten Funktionszustand zeigen.
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Das Werkzeug 28 besitzt einen Kulissenstein 29, der um eine Rotationsachse 30 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. In den Kulissenstein 29 führen von den beiden Stirnseiten entsprechend ein erstes Innengewinde 31 und ein zweites Innengewinde 32, wobei das zweite Innengewinde 32 einen nicht weiter referenzierten Durchmesser besitzt, der größer ist, als ein Durchmesser des ersten Innengewindes 31. In das zweite Innengewinde 32 ist eine Zugstange 33 mit einem Außengewinde 34 eingeschraubt, wobei die Zugstange 33 aufgrund des kleineren Durchmessers des ersten Innengewindes 31 nicht in dieses eingeschraubt werden kann.
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Der Kulissenstein 29 ist im Innenraum 35 eines rohrförmigen Gehäuses 36 axial zwangsgeführt, so dass der Innenraum 35 als Führungskanal dient. Das Gehäuse 36 besitzt eine eingangsseitige Öffnung 37 und eine ausgangsseitige Öffnung 38. Dabei ist die am Kulissenstein 29 gehaltene Zugstange 33 in die eingangsseitige Öffnung 37 eingesetzt und durch die ausgangsseitige Öffnung 38 derart geführt, dass sich der Kulissenstein 29 im Innenraum 35 des Werkzeugs 28 befindet.
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Zwischen dem Kulissenstein 29 und der ausgangsseitigen Öffnung 38 besitzt das Gehäuse 36 im Innenraum 35 eine axiale Schulter 39, auf die ein Kugellager 40 aufgelegt ist. Das Kugellager 40 ist mit einem Sprengring 41 auf der Schulter 39 axial gesichert, wobei der Sprengring 41 in einer entsprechend geeigneten Radialnut 42 gehalten ist.
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Aus Sicht der ausgangsseitigen Öffnung 38 sind auf ein dem Kulissenstein 29 gegenüberliegendes Ende der Zugstange 33 eine Zugmutter 43 und eine Gegenmutter 44 augeschraubt. Die beiden Muttern 43, 44 sind dabei im Wesentlichen gleich ausgebildet, wobei die Zugmutter 43 an ihrer zum Gehäuse 36 gerichteten Seite einen Kragen 45 besitzt. Der Kragen 45 besitzt einen Radius, der ausreichend dünn ist, um radial innerhalb des Sprengringes 41 hindurchzugreifen und axial auf das Kugellager 40 aufgelegt zu werden. Dieser Zustand ist in 3b dargestellt.
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Am dem Kulissenstein 29 gegenüberliegenden Ende besitzt die Zugstange 33 ein Antriebsprofil 46 für einen nicht weiter dargestellten Schraubenschlüssel, so dass sich die Zugstange 33 mit dem Schraubenschlüssel um die Rotationsachse 30 drehen lässt.
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Liegt die Zugmutter 43 auf dem Kugellager 40 in dem in 3b gezeigten Zustand auf und wird sie zum Kulissenstein 29 hin geschraubt, kann der Kulissenstein 29 im Innenraum 35 des Gehäuses 36 zur Verwendung des Werkzeuges 28 axial von der eingangsseitigen Öffnung 37 weggezogen werden. Wird die Zugmutter 43 allerdings vom Kulissenstein 29 weggeschraubt, kann die Zugstange 33 durch die ausgangsseitige Öffnung 38 hindurch zur eingangsseitigen Öffnung 37 geschoben werden, so dass der Kulissenstein 29 über die eingangsseitige Öffnung 37 hervorsteht. Dieser Zustand ist in 5 angedeutet.
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Nachstehend wird auf die Verwendung des Werkzeuges 28 anhand der 6a bis 6c näher eingegangen, die schematische Ansichten des Werkzeuges der 3a bis 5 im Einsatz zeigen.
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Bevor das Werkzeug 28 eingesetzt wird, sollte ein Schraubenkopf der Teilgewindeschraube 24 abgetrennt werden. Dies kann grundsätzlich beliebig, beispielsweise mit einer geeigneten Säge durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise geschieht dies allerdings mit einem Schlagschrauber, so dass vorab geprüft werden kann, ob die Teilgewindeschraube 24 tatsächlich so fest sitzt, dass sie sich nicht mehr lässt. Bricht der Schlagschrauber den Schraubenkopf ab, ist dies der Fall. Wenn der Anwender in der Lage ist, genügend Muskelkraft aufzubringen, kann statt eines Schlagschraubers auch ein Ringschlüssel oder ein Maulschlüssel verwendet werden.
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Anschließend wird von der Teilgewindeschraube 24 die Verschlussmutter 25 gelöst und abgeschraubt. Danach wird das Werkzeug 28 in den in 5 gezeigten Zustand gestellt, so dass sich der Kulissenstein 29 an der eingangsseitigen Öffnung 37 des Werkzeuges 28 befindet. In diesem Zustand kann das erste Innengewinde 31 des Kulissensteines 29 auf das aus der Schelle 23 des Schwenklagers 14 herausschauende Innengewinde der Teilgewindeschraube 24 augeschraubt werden. Das erste Innengewinde 31 dient daher als Halteelement für die Teilgewindeschraube 24.
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Hierzu kann die Zugstange 33 direkt über das Antriebsprofil 46 gedreht werden. Der Zugstange 33, die in dem Werkzeug 28 der 6a bis 6c verbaut ist, fehlt dieses Antriebsprofil 46 allerdings. Deshalb ist auf die Zugstange 33 in dem Werkzeug 28 der 6a bis 6c eine Hilfsmutter 46' aufgeschraubt, welche gemeinsam mit der Gegenmutter 44 axial auf der Zugstange 33 verspannt wird. Auf diese Weise lässt sich die Zugstange 33 ebenfalls direkt drehen und der Kulissenstein 29 auf die Teilgewindeschraube 24 aufschrauben.
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Ist das Werkzeug 28 auf die Teilgewindeschraube 24 aufgeschraubt, wird das Antriebsprofil 46 oder alternativ die Hilfsmutter 46' mit einem ersten Schraubenschlüssel 47 gehalten, so dass sich die Zugstange 33 nicht drehen kann. Dies ist in 6b dargestellt. Mit einem zweiten Schraubenschlüssel 48 wird dann die Zugmutter 43 gegen den Kulissenstein 29 gedreht, so dass der Kulissenstein 29 die Teilgewindeschraube 24 in den Innenraum 35 des Gehäuses 36 zieht. Die auf dem Kugellager 40 aufliegende Zugmutter 43 dient daher als Zugmechanismus für die Zugstange 33.
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Sobald die Teilgewindeschraube 24 ausreichend weit aus dem Schwenklager 14 gezogen ist und sich durch Muskelkraft herausziehen lässt kann sie mit dem Werkzeug 28 herausgezogen werden. Dies ist in 6c abgebildet.
