DE7524181U - Kugelrollspindelmuttervorrichtung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Manfred Bonsmann d-405 Mönchengladbach

Patentanwalt Beethovenstraße 15

Φ (02161)12114

Datum: 29. Juli 1975 Mein Zeichen: MB/hb 75 140

Ihr Zeichen:

T.I.P. Technische Industrie- und Produktberatung GmbH 4050 Mönchengladbach 4, Sandstraße 34

Kugelrollspindelmuttervorrichtung

Die Erfindung betrifft Gine Kugelrollspindelmuttervorrichtung mit zur endlos umlaufenden Führung von zwischen den Gewindegängen einer Spindel und der Mutter laufenden Wälzkörpern vorgesehenen geschlossenen Wälzkörperumlaufbahnen, bei denen Gewindegänge der Mutter über Umlenkeinrichtungen verbunden sind.

Kugelrollspindeln, bei denen zwischen einer Gewindespindel und einer oder mehreren Gewindemuttern zwischen den Gewindeflanken der Spindel und der Mutter Kugeln laufen, sind bekannt. Bei derartigen Vorrichtungen wird, ähnlich wie bei Kugellagern, ein sehr hoher Wirkungsgrad erzielt. Da die Kugeln zwischen den Gewindeflanken eine Relativbewegung ausführen, ist es erforderlich, die Kugeln in einer geschlossenen, endlosen Umlaufbahn zu führen.

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Dies erreicht man durch Umlenkeinrichtungen, mittels de-

rer die Kugeln über einen Gewindegang oder mehrere Gewindegänge geführt v/erden, und beispielsweise als Röhrchen (wirksam über mehrere Gewindegänge) oder als Umlenkstücke (meist wirksam über einen Gewindegang) ausgebildet sind.

Zur Erzielung einer spielfreien Einstellung der Lagerung ist es bekannt, zwei Kugelrollspindelmuttern gegeneinander auf der Gewindespindel vorzuspannen. Hierzu ist es bekannt, entweder zwischen den Kugelrollspindelmuttern Paßscheiben anzuordnen, oder die Mutternflansche miteinander zu verbohren, oder eine sogenannte Differentialverspannung über Zahnringe vorzunehmen. Die bekannten Maßnahmen zur Erzielung einer Vorspannung haben den Nachteil, daß es zum Einstellen der Vorspannung erforderlich ist, die Muttern vollständig von der Spindel herunterzudrehen, und unterschiedliche Paßscheiben anzufertigen
bzw. vorrätig zu halten. Werden die Muttern von dem
Spindelgewinde heruntergedreht, so sind zusätzlich Montagebüchsen erforderlich, um ein Herausfallen der Kugeln zu verhindern.

Zur Behebung dieses Nachteils liegt der Erfindung als erste Teilaufgabe die Schaffung einer Kugelrollspindelvorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, bei welcher eine definierte Vorspannung in einfacher Weise einstellbar ist, ohne die Muttern von der Spindel abdrehen und sichern zu müssen.

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Die Befestigung der Umlenkstücke in den Muttern erfolgt bisher durch eine Lötverbindung, eine Schraubverbindung oder eine Klebverbindung. Diese Befestigungsart ist kompliziert und umständlich. Zur Behebung dieses Nachteils liegt der Erfindung als weitere Teilaufgabe die Schaffung einer Kugelrollspindelmuttervorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, bei der die Umlenkeinrichtungen in einfacher Weise und gleichzeitig präzise auf die jeweilige Gewindetiefe eingestellt werden können und in dieser Lage gegen Verdrehung gesichert und schnell und mühelos befestigt und ggf. ausgetauscht werden können. Zur Lösung der ersten der Erfindung zugrundeliegenden Teilaufgabe ist vorgesehen, daß zwei auf der Spindel gegeneinander zu verspannende Muttern an ihren einander zugewandten Stirnseiten Endbereiche mit kreisförmigem Aussendurchmesser aufweisen, und beide Endbereiche von einem gemeinsamen Einstellring umfaßt sind, und der Einstellring zwei axial parallele Lochreihen mit über den Umfang angeordneten Löchern aufweist, und je ein Loch jeder Lochreihe axial zueinander fluchtet, und die radialen Abstände der Löcher in einem großen Umfangsbereich in jeder Lochreihe untereinander gleich, und gegenüber der ande ren Lochreihe unterschiedlich groß sind, und jeweils eine Lochreihe dem Endbereich einer Mutter zugeordnet ist, und in den Endbereichen jeweils eine den Löchern entsprechende und axial mit den Löchern fluchtende Einstecitöffnung für ein jeweils durch eines der Löcher in die Einstecköffnung durchsteckbares Arretierelement vorgesehen ist. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorge-

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sehen sain, daß sich die Anzahl der jeweils in beiden Lochreihen vorgesehenen Löcher um die Zahl "eins" unterscheidet. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Endbereiche der Muttern einen kleineren Außendurchmesser als der übrige Außenumfang der Muttern aufweisen. Durch entsprechende Wahl der Dickenabmessungen des Einstellrings kann auf diese Weise erreicht werden, daß dieser nicht über den Außenumfang der Muttern vorsteht. Die Arretierelemente können in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung als Stifte ausgebildet sein. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens die Löcher in einer Lochreihe als Langlöcher in axialer Richtung ausgebildet. Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einstellring kann erreicht werden, daß äußerst geringe axiale Verstellungen der beiden Muttern zueinander in der jeweils eingestellten Lage arretiert werden können. Wenn beispielsweise in der einen Lochreihe des Einstellringes zwanzig Löcher, und in der anderen Lochreihe einundzwanzig Löcher vorgesehen sind, und zwei der Löcher in axialer Richtung miteinander fluchten, dann ist der radiale Abstand von dem einen Loch in der einen Lochreihe zum nächsten Loch in der gleichen Lochreihe größer als in der anderen Lochreihe. Die nächsten Löcher liegen sich somit nicht mehr genau fluchtend in Achsrichtung gegenüber. Die Abstände werden umso größer, je weiter die Lochpaare von den in Achsrichtung miteinander fluchtenden Löchern

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entfernt sind. Dies gibt nun die Möglichkeit, bei einer Verstellung des Abstandes der beiden Muttern in axialer Richtung also bei einer Einstellung der gegenseitigen Vorspannung, die Arretierelemente jeweils durch die Löeher zu stecken, die gerade oberhalb der in den Muttern vorgesehenen Einstecköffnungen sind, bzw. mit diesen fluchten. Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht dadurch eine Einstellung der Vorspannung in kleinsten Verstellschritten. Die Anzahl der Löcher kann dabei so gewählt werden, daß die Einstellbarkeit in axialer Richtung praktisch einer stufenlosen Einstellbarkeit gleichkommt. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß die Einstellung und auch die Verstellung der gegenseitigen Vorspannung erfolgen kann, ohne daß es erforderlich ist, die Muttern von der Spindel abzudrehen.

Zur Lösung der zweiten, der Erfindung zugrundeliegenden Teilaufgabe ist vorgesehen, daß die Umlenkeinrichtung Jeweils als von außen in eine durchgehende Öffnung der Mutter eingesetztes Umlenkstück mit Umlenkkanal ausgebildet ist, und das UmlenkstUck mit einem seitlich angebrachten Nocken in eine seitliche Aussparung der Öffnung der Mutter einfaßt und in radialer Richtung gegen einen in der Aussparung vorgesehenen Anschlag anliegt, und zur Befestigung des Umlenkstückes ein formschlüssig wirkendes Klemmelement vorgesehen ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Klemmelement als gehärteter Bolzen mit

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einem rillenförmigen Spitzprofil mit einem abgeflachten Seitenbereich ausgebildet ist, und der Bolzen in eine in Richtung der Wandung der Öffnung der Mutter verlaufende Wandungen aufweisende kreiszylindrische Ausnehmung eingesetzt ist, und der Radius der Ausnehmung etwa um die Tiefe des Spitzprof.ils größer als der Abstand des Mittelpunktes der Ausnehmung von dem Rand des Umlenkstückes ist, und der Bolzen eine Einstecköffnung für ein Drehwerkzeug aufweist.

Mit dem Anschlag des Umlenkstückes wird erreicht, daß das Umlenkstück sowohl genau auf die gewünschte Gewindetiefe eingestellt, eis auch in dieser Lage gegen eine Verdrehung gesichert wird. Die Befestigung des Umlenkstückes in dieser Lage erfolgt mittels des Klemmelementes. Besonders zweckmäßig ist die Ausgestaltung des Klemmelementes als gehärteter Bolzen mit Spitzprofil und einem abgeflachten Seitenbereich, da dieser Bolzen exzentrisch gestaltet ist und sich mit seinem harten Spitzprofil in das üblicherweise nicht gehärtete Umlenkstück und die Wandung der Mutter einpreßt. Dabei findet eine Kaltverformung in den beiden anliegenden Teilen statt, was eine sichere Fixierung des Umlenkstückes in der gewünschten Lage bewirkt. Ein Lösen des Umlenkstückes ist durch entgegengesetztes Drehen des Bolzens jederzeit möglich. Der erfindungsgemässe Vorschlag ermöglicht somit ein schnelles und problemloses Ein- und Ausbauen von Umlenkstücken für Kugelrollspindelmu\,tem.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisehe Seitenansicht des Anlagebereichs von zwei gegeneinander verspannten Kugelrollspindelmuttern;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung des Einstellrings, wobei lediglich einige der in den beiden Lochreihen vorgesehenen Löcher dargestellt sind;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kugelrollspindelanordnung mit Gewindespindel und Gewindemutter von der Stirnseite her gesehen, wobei die Lage des Umlenkstückes ersichtlich ist;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das in Fig. 5 dargestellte Umlenkstück mit einer schematischen Darstellung der dem Umlenkstück zugeführten bzw. der aus dem Umlenkstück herausgeführten Kugeln;

Fig. 5 eine Seitenansicht des in Fig. 4 dargestellten Umlenkstückes;

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Umlenkstück gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Detaildarstellung des Umlenkstückes mit einer Draufsicht auf das als Bolzen ausgebildete Klemmelement;

Fig. 8 eine Seitenansicht des in Fig. 7 dargestellten

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Klemmelementes.

Auf einer schematisch dargestellten Spindel 1 mit Aussengewinde sind zwei Kugelrollspindelmuttern 2 und 3 mit Innengewinde angeordnet. Zwischen dem Außengewinde der Spindel 1 und den Innengewinden der Muttern 2 und 3 sind Kugeln 4 geführt. In den Muttern 2 und 3 sind Umlenkeinrichtungen vorgesehen, die einen Gewindegang der Mutter miteinander verbinden, wodurch eine endlos umlaufend geschlossene Führung für die Kugeln 4 gebildet wird. Die beiden Muttern 2 und 3 liegen mit ihren Stirnseiten 5 und 6 gegeneinander an und sind gegeneinander verspannt, um eine spielfreie Führung auf der Gewindespindel 1 zu erreichen. Hierzu ist vorgesehen, daß die beiden Muttern 2 und 3 Endbereiche 7 und 8 kleineren Außendurchmessers als der übrige Außendurchmesser der Muttern aufweisen. Auf diesen Endbereichen befindet sich ein Einstellring 9, in welchem in axialer Richtung der Spindel zwei zueinander parallele Lochreihen 10 und 11 vorgesehen sind. Die Lochreihen 10 und 11 weisen eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Löchern 10a, 10b, 10c, 1Od, usw. sowie 11a, 11b, 11c, 11d, usw. auf. Die Anzahl der Löcher ist unterschiedlich. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Anzahl der in der Lochreihe 10 vorgesehenen Löcher gleich einundzwanzig ist, und die Anzahl der in der Lochreihe 11 vorgesehenen Löcher gleich zwanzig ist. In den Endbereichen 7 und 8 sind jeweils Einstecköffnungen 12 und 13 vorgesehen. Die Anordnung ist derart, daß als

Stifte ausgebildete Arretierelemente jeweils durch eines der in der Lochreihe 10 vorgesehenen Löcher in die Einstecköffnung 12, und jeweils ein weiterer Stift durch eines der in der Lochreihe 11 vorgesehenen Löcher in die Einstecköffnung 13 eingesteckt werden kann, wodurch die beiden Muttern 2 und 3 in der jeweils gewünschten axialen Lage gegeneinander arretiert und damit einer bestimmten Vorspannlage eingestellt werden können. Da die Anzahl der in den Lochreihen 10 und 11 vorgesehenen Löcher miteinander differiert, sind über den Umfang gesehen die Abstände der Löcher 10a, 10b, 10c, usw. einerseits und die radialen Abstände der Löcher 11a, 11b, 11c usw. andererseits unterschiedlich. Die beiden Löcher 10a und 11a fluchten miteinander in axialer Richtung. Wenn in der gewünschten Vorspannlage die Einstecköffnungen 12 und 13 ebenfalls miteinander fluchten, wie in Fig. 1 dargestellt, können die als .Arretierelement vorgesehenen Stifte durch das Loch 10a in die Einstecköffnung 12 und durch das Loch 11a in dio Einstecköffnung 13 eingesteckt werden. Wenn es nun erforderlich ist, die beiden Muttern 2 und 3 zur Änderung der Vorspannlage radial gegeneinander zu verdrehen, so ändert sich auch die radiale Zuordnung der Einstecköffnungen 12 und 13. Um die Muttern 2 und 3 in dieser neuen Lage gegeneinander arretieren zu können, ist es lediglich erforderlich, den Einstellring 9 so lange zu verdrehen, bis über der neuen Lage der Einstecköffnungen 12 und 13 entsprechende Löcher aus den Lochreihen 10 und 11 liegen, so beispielsweise die gegeneinander versetzt angeordneten

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Löcher 10c und 11c. Auf diese Weise ist es möglich, sehr geringe axiale Verstellungen der Muttern gegeneinander durchzuführen und die Muttern dann auf einfache Weise in dieser neuen Lage gegeneinander zu arretieren. Bei dem bisher beschriebenen Beispiel entspricht die Teilung 20:21. Es ist natürlich auch eine Teilung 30:31» entsprechend 30 Löchern in der einen Lochreihe und 31 Löchern in der anderen Lochreihe, oder andere Lochanzahlen möglich. Es besteht auch die Möglichkeit, eine Teilung etwa entsprechend 20:20,05 oder 30:30,2 od. dgl. vorzunehmen, derart, daß Zähler und Nenner des die Teilung ausdrückenden Verhältnisses nicht beide ganzzahlig sind, v/as eine Zustellung feinster Größenordnung ermöglicht, und praktisch einer stu-

-^ fenlosen Einstellung gleichkommt. Wenn Zähler und Nenner des die Teilung bezeichnenden Verhältnisses ganzzahlig sind (z.B. 20:21, entsprechend 20 Löchern in der einen und 21 Löchern in der anderen Lochreihe), so fallen bei beiden Lochreihen Anfang und Ende zusammen, d.h., über den gesamten Umfang sind die radialen Abstände der Löcher in den einzelnen Lochreihen gleich groß. Sind Zähler und Nenner des die Teilung bezeichnenden Verhältnisses nicht beide ganzzahlig (z.B. 20:20,05), so entfallτ in der der Zahl "20,05" entsprechenden Lochreihe das Ie;;.-te Loch, so daß in diesem Fall der Bereich, in welchem die radialen Abstände der Löcher gleich groß sind, sich nicht über den gesamten Umfang dieser Lochreihe erstrec-v; Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Veränderung

— A Λ —

der Vorspannung erfolgen kann, ohne daß es erforderlich wäre, die Muttern 2 und 3 von der Spindel 1 abzuschrauben.

In den Fig. 4 bis 3 ist die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung dargestellt. Die Umlenkeinrichtung ist als Umlenkstück 15 ausgebildet, welches in eine durchgehende Öffnung 16 in der über Kugeln auf der Spindel 1 abgestützten Mutter 2 eingesetzt ist. Das Umlenkstück 15 weist einen Umlenkkanal 17 auf, durch welchen die Kugeln 4 von einem Gewindegang 18a zu einem weiteren Gewindegang 18b umgelenkt werden. Das Umlenkstück 15 weist einen seitlich angebrachten Nocken 19 auf, welcher in eine in der Öffnung 16 vorgesehene Aussparung einfaßt und in radialer Richtung gegen einen in der Aussparung vorgesehenen Anschlag anliegt. Damit wird einerseits eine Verdrehsicherung erreicht, und zum anderen eine genaue Lage des Umlenkstückes 15 hinsichtlich der Gewindegänge 18a bzw. 18b. Weiterhin weist das Umlenkstück 15 gegenüber dem Nocken 19 ein Klemmelement 20 auf, welches als Bolzen 21 mit einem rillenförmigen (nicht gewindeförmigen) Spitzprofil 22 versehen ist. Das Spitzprofil ist in einem Seitenbereich 23 abgeflacht ausgebildet. Weiterhin weist der Bolzen 21 eine Einstecköffnung 24 für ein Drehwerkzeug auf, beispielsweise einen Schlitz zur Aufnahme eines Schraubenziehers. Der Bolzen 21 ist in eine kreiszylindrisch gestaltete Ausnehmung 25 in dem Umlenkelement 15 eingesetzt. Der Radius der Ausnehmung 25 ist, wie insbesondere Fig. 6 und Fig. 7 erkennen

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läßt, etwa um die Tiefe des Spitzprofils 22 größer als der Abstand des Mittelpunktes der Ausnehmung von dem Rand des Umlenkstüokes 15. Wenn der Bolzen gegenüber der in Flg. 7 dargestellten Lage um 180° verdreht ist, so kann das Umlenkelement ohne weiteres in die öffnung 16 eingesetzt werden. Wird das Umlenkelement dann mittels des in die Einstecköffnung 24 eingesteckten Drehwerkzeuges gedreht, so wird der Bolzen gegen die Innenseite der Ausnehmung 25 in dem Umlenkstück 15 und die Innenseite der Öffnung 16 verspannt. Der Bolzen 21 ist im Gegensatz zu dem Umlenkstück 15 und zu der Mutter 2 gehärtet, so daß sich das gehärtete Spitzprofil 22 in das Umlenkstück 15 und die Wandung der Öffnung 16 in der Mutter 2 einpreßt. Es findet in den beiden Teilen eine Kaltverformung statt, was eine sichere Fixierung des Umlenkstückes 15 in der gewünschten Lage bewirkt. Zum Lösen des Umlenkstückes ist es lediglich erforderlich, den Bolzen 21 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht ein schnelles und problemloses Einbauen und Ausbauen von Umlenkstücken für Kugelrollspindelmuttern.

Ansprüche

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Claims (7)

1. Ansprüche

   .) Kugelrollspindelmuttervorrichtung mit zur endlos umlaufenden Führung von zwischen den Gewindegängen einer Spindel und der Mutter laufenden Wälzkörpern vorgesehenen geschlossenen Wälzkörperumlaufbahnen, bei denen Gewindegänge der Mutter über Umlenkeinrichtungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf der Spindel (1) gegeneinander zu verspannende Muttern (2, 3) an ihren einander zugewandten Stirnseiten (5, 6) Endbereiche (7, 8) mit kreisförmigen Außendurchmessern aufweisen, und beide Endbereiche von einem gemeinsamen Einstellring (9) umfaßt sind, und der Einstellring (9) zwei axial paralle-

   Postscheck Köln 177123-506· Deutsche Bank AG Mönchengladbach 6234876 (BLZ 3107CX)Ol) · Stadtsparkasse Mönchengladbach 132985 (BLZ 31050000»

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   le Lochreihen (10, 11) mit über den Umfang angeordneten Löchern (10a, 10b usw.; 11a, 11b usw.) aufweist, und je ein Loch (10a, 11a) jeder Lochreihe (10, 11) axial miteinander fluchtet, und die radialen Abstände der Löcher in einem großen Umlangsbereich in jeder Lochreihe (10, 11) untereinander gleich, und gegenüber der anderen Lochreihe unterschiedlich groß sind, und jeweils eine Lochreihe (10, 11) dem Endbereich (7, 8) einer Mutter (2, 3) zugeordnet ist, und in den Endbereichen jeweils eine den Löchern entsprechende und axial mit den Löchern fluchtende Einstecköffnung (12, 13) für ein jeweils durch eines der Löcher und in die Einstecköffnung durchsteckbares Arretierelement vorgesehen ist.
2. 2. Kugelrollspindelmuttervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anzahl der jeweils in beiden Lochreihen (10, 11) vorgesehenen Löcher um die Zahl "eins" unterscheidet.
3. 3. Kugelrollspindelmuttervorrichtung nach Anspruch 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (7, 8) der Muttern (2, 3) einen kleineren Außendurchmesser als der übrige Außenumfang der Muttern aufweisen.
4. 4. Kugelrollspindelmuttervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierelemente als Stifte ausgebildet sind.

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5. 5. Kugelrollspindelmuttervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Löcher in einer Lochreihe als Langlöcher in axialer Richtung ausgebildet sind.
6. 6. Kugelrollspindelmuttervorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung jeweils als von außen in eine durchgehende Öffnung (16) der Mutter (2) eingesetztes Umlenkstück (15) mit Umlenkkanal (17) ausgebildet ist, und das Umlenkstück (15) mit einem seitlich angebrachten Nocken (19) in eine seitliche Aussparung der öffnung (16) der Mutter (2) einfaßt und in radialer Richtung gegen einen in der Aussparung vorgesehenen Anschlag anliegt, und zur Befestigung des Umlenkstückes (15) ein formschlüssig wirkendes Klemmelement (20) vorgesehen ist.
7. 7. Kugelrollspindelmuttervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (20) als gehärteter Bolzen (21) mit einem rillenförmigen Spitzprofil (22) mit einem abgeflachten Seitenbereich (23) ausgebildet ist, und der Bolzen (21) in eine in Richtung der Wandung der Öffnung (16) der Mutter (2) verlaufende Wandungen aufweisende, kreiszylindr-.sche Ausnehmung (25) eingesetzt ist, und der Radius der Ausnehmung (25) etwa um die Tiefe des Spitzprofils (22) größer als der Abstand des Mittelpunktes der

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   Ausnehmung von dem Rand des Umlenkstückes (15) ist, und der Bolzen (21) eine Einstecköffnung (24) für ein Drehwerkzeug aufweist.

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