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Die
Erfindung betrifft eine Montageeinheit mit einem Verbindungsteil,
das dem gegenseitigen Festlegen von Baukomponenten, insbesondere
Motorenbaukomponenten, aneinander dient und das innerhalb eines
Abstandsteils zumindest zwischen zwei möglichen Endstellungen bewegbar
ist sowie ihre Verwendung.
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In
der Technik, insbesondere im Maschinen- und Fahrzeugbau, kommt es
häufig
vor, dass Schrauben als Verbindungsteile im Zuge eines hohen Vorfertigungsgrades
durch Hülsen
als Abstandsteile hindurchgesteckt und dann dergestalt der Montage
zugeführt
werden. Vorteilhafterweise ist dabei die Hülse mit der Schraube unverlierbar
verbunden. Um dies zu erreichen, versieht man seit je her die Schraube
am Schaft mit einem umlaufenden, radial nach außen stehenden Wulst und die
Hülsen
besitzen innenumfangsseitig eine Engstelle, so dass die Hülse aufgrund
ihrer Engstelle und des umlaufenden Wulstes der Schraube nicht von
dieser abgestreift werden kann.
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Durch
die
EP 1 055 829 A2 ist
eine dahingehende Montageeinheit, bestehend aus einer Schraube als
Verbindungsteil und einer Hülse
als Abstandsteil, bekannt, wobei der Schraubenschaft einen kleineren
Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser
des Gewindebereiches und die Hülse
weist auf der Innenseite eine Engstelle auf, deren Durchmesser kleiner
als der Außendurchmesser
des Gewindebereiches der Schraube ist, so dass die Hülse unverlierbar
an der Schraube angebracht ist. Durch den Einsatz von Standard-Schrauben
mit einem kleineren Schaftdurchmesser als der Außendurchmesser des Gewindebereiches
weist die Schraube von vornherein am Übergang vom Schaft zum Gewinde eine
Verdickung auf, die einen Anschlag für die Engstelle der Hülse bildet.
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Die
bekannte Montageeinheit läßt sich
sehr gut bei der Serienmontage einsetzen und mit Schrauben-Montageeinrichtungen – auch unter
Einsatz von Mehrspindelkopfschraubern – gut an Baukomponenten anordnen;
es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass durch das Spiel der
Schraube als Verbindungsteil im Hülsenkörper als Abstandsteil es zu Montagestörungen kommen
kann, da aufgrund des genannten Spiels die Schraube beim Festlegevorgang
innerhalb der Hülse
leicht kippen kann, was den Einschraubvorgang erschwert, da aufgrund
des durch das Spiel bedingten Versatzes es zu einem Verkanten am
freien Ende des Gewindestückes
der Schraube kommt gegenüber
dem Einschraubgewinde an der zuordenbaren Baukomponente.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik stellt sich daher die Erfindung die
Aufgabe, unter Beibehalten der Vorteile der bekannten Lösung, nämlich bei
Montageeinheiten auf sonderangefertigte Verbindungsteile (Schrauben)
verzichten zu können,
diese dahingehend weiter zu verbessern, dass eine hohe Montagesicherheit
gewährleistet
ist bei gleichzeitig reduzierten Herstell- und Montagekosten.
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Eine
dahingehende Aufgabe löst
eine Montageeinheit nebst ihrer Verwendung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 beziehungsweise des Patentanspruches 11.
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Dadurch,
dass gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 mittels mindestens eines Zentrierteils
das Verbindungsteil zumindest teil weise während seiner Bewegung im Abstandsteil geführt ist,
ist das beschriebene Spiel im Stand der Technik zwischen Verbindungsteil
und Abstandsteil aufgehoben und das Verbindungsteil gelangt immer treffsicher
und in genauer, vorgebbarer Achslage in den vorgesehenen Eingriffsbereich
der zuordenbaren Baukomponente. Das im Stand der Technik auftretende
spielbedingte Verkanten zwischen Ende des Verbindungsteils und Eingangsbereich
der Aufnahme in der Baukomponente ist dergestalt mit Sicherheit
vermieden und aufgrund des jeweiligen Zentrierteils kommt es auch
beim Montagevorgang, insbesondere mittels Automaten, wie Mehrspindelkopfschraubern,
zu einer Stabilisierung des Festlegevorganges, was insgesamt einer
störungsfreien
Montage zugute kommt. Die bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Montageeinheit
gemäß der Merkmalsausgestaltung
des Patentanspruches 11 zum Einsatz kommenden Bauteile sind als
Standard-Bauteile kostengünstig
zu erhalten, was die Herstellkosten senken hilft, und ferner ist
in hohem Maße
eine Funktionssicherheit erreicht, die den zeitlich schnell ablaufenden
Montagevorgängen
entgegenkommt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Montageeinheit
ist vorgesehen, dass das jeweilige Zentrierteil in zumindest einem Bewegungszustand
des Verbindungsteils sich mit seinem einen freien Ende am Verbindungsteil
und mit seinem anderen freien Ende am Abstandsteil abstützt und/oder
in klemmender Anlage am Verbindungsteil gehalten ist. Aufgrund der
dahingehenden Anordnung ist auf der einen Seite eine sichere Abstützung des
Verbindungsteils innerhalb des Abstandsteils über das Zentrierteil erreicht
und neben der vorgesehenen möglichen
axialen Bewegungsrichtung für
das Verbindungsteil ist insbesondere für Schraubvorgänge auch
eine schnell drehende Bewegung möglich,
ohne dass das Zentrierteil seine zentrierende und stabilisierende
statische Lage innerhalb des Abstandsteils verläßt.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, dass das jeweilige Zentrierteil aus einem
Energiespeicher gebildet ist, der zumindest teilweise sich in einem
Abstandsraum zwischen Abstandsteil und Verbindungsteil erstreckt.
Dabei ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass der Energiespeicher
aus einer Druckfeder gebildet ist, die zumindest in einem teilentspannten Zustand
sich größtenteils über die
Baulänge
von Verbindungs- und/oder Abstandsteil erstreckt. Die dahingehende
Druckfeder ist kostengünstig
bereitzustellen und funktionssicher im Gebrauch, da hinreichend
Erfahrungswerte für
den Einsatz dahingehender Druckfedern vorliegen. Sofern vorzugsweise
die als Zentrierteil dienende Druckfeder sich zumindest in ihrem Mittenbereich
an der Innenwand des Abstandsteils abstützt, zentriert die Mantellinie
der Druckfeder das Verbindungsteil entlang der Innenwand des Abstandsteiles.
Sofern die jeweiligen Endwindungen der Druckfeder zumindest teilweise
in einen Bereich am Außenumfang
des Verbindungsteiles anliegen, ist in axialer Bewegungsrichtung
des Verbindungsteiles zum Abstandsteil gegebenenfalls entgegen der Wirkung
der Druckfeder eine Bewegung möglich, ebenso
wie eine schnell drehende Bewegung des Verbindungsteiles gegenüber dem
stationär
angeordneten Zentrierteil.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Montageeinheit weist
diese für
eine endseitige Anlage oder für
eine Unterteilung des Zentrierteils in zwei wirksame Teilbereiche
am Abstandsteil mindestens einen nach innen zum Verbindungsteil
weisenden Vorsprung auf. Vorzugsweise ist dabei ferner vorgesehen,
dass der jeweilige Vorsprung des Abstandsteils im letzten Drittel
zu seinem freien Ende hin orientiert angeordnet ist, so dass zum
einen das Zentrierteil sich am Abstandsteil sicher abstützen kann
und zum anderen ohne Beeinträchtigung
durch den Vorsprung eine möglichst
lange Zentrierstrecke durch ein in axialer Richtung möglichst
groß aufbauendes
Zentrierteil erreicht ist.
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Sofern
der Vorsprung eine Unterteilung eines Zentrierteils in zwei Teilbereiche
ermöglicht, kann
dergestalt das Zentrierteil gegebenenfalls mit unterschiedlichen
Federelastizitäten
in zwei entgegengesetzten Richtungen auf das Verbindungsteil einwirken,
was die möglichen
Einsatzfälle
für die
dahingehende Montageeinheit noch weiter vergrößert.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass das Verbindungsteil eine Schraube, vorzugsweise
eine Sechskant-Schraube ist, die in einem Endbereich ein von einem
Schraubenschaft abgesetztes Gewinde und am gegenüberliegenden Ende des Schaftes
einen Schraubenkopf aufweist. Für
eine sichere Führung
ist dabei vorzugsweise vorgesehen, dass die Länge des Verbindungsteils zwischen
Schraubenkopf und benachbartem Gewindebeginn gleich oder größer ist
als die Länge
des hülsenartigen
Abstandsteils.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Montageeinheit ist
vorgesehen, dass der Abstandsraum zwischen Abstands- und Verbindungsteil
derart groß bemessen
ist, dass bei zumindest teilweiser Anlage der Schraubengänge der
Druckfeder diese vollständig aufgenommen
sind. Auf diese Art und Weise läßt sich auf
sehr kleinem Bauraum eine entsprechend große Zentrierkraft für das Verbindungsteil
erreichen.
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Die
erfindungsgemäße Montageeinheit
dient insbesondere der Verwendung beim gegenseitigen Festlegen von
Baukomponenten, insbesondere von Ventildeckelhauben an Motorenbaukomponenten, wobei
ein Abstandsteil der Montageeinheit die Ventildeckelhaube an einer
vorgebbaren Stelle durchgreift und ein im Abstandsteil geführtes Verbindungsteil
die Verbindung mit der zuordenbaren Motorenbaukomponente vornimmt,
wobei mittels mindestens eines Zentrierteils das Verbindungsteil
zumindest teilweise während
seiner Bewegung im Abstandsteil geführt wird. Mit der dahingehenden
Verwendung ist eine deutliche Vereinfachung des Montageprozes ses beim
Festlegen von Ventildeckelhauben an Motorengehäuseteilen erreicht.
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Im
folgenden wird die erfindungsgemäße Montageeinheit
nebst ihrer Verwendung anhand zweier Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung
näher erläutert. Dabei
zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 und 2 teilweise
im Schnitt, teilweise in Seitenansicht die erfindungsgemäße Montageeinheit
in zwei Betriebszuständen;
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3 teilweise
im Schnitt, teilweise in Seitenansicht eine der 2 entsprechende
Darstellung einer Montageeinheit zum Festlegen zweier Baukomponenten
aneinander;
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4 und 5 eine
den 1 bzw. 2 entsprechende Darstellung
einer geänderten
Ausführungsform;
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6 eine
den 1 und 4 entsprechende Darstellung
einer weiteren dritten Ausführungsform.
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Die 1 zeigt
die erfindungsgemäße Montageeinheit
als Ganzes mit einem Verbindungsteil 10, das dem gegenseitigen
Festlegen von Baukomponenten 12, 14 (vgl. 3)
insbesondere von Motorenbaukomponenten aneinander dient und das
innerhalb eines Abstandsteils 16 zumindest zwischen zwei
möglichen
Endstellungen bewegbar ist, wobei 1 der Darstellung
einer oberen Endstellung entspricht und die 2 der Darstellung
einer unteren Endstellung. Die obere Endstellung nach der 1 entspricht
dabei dem Vormontagezustand vor Festlegen der Montageeinheit an
entsprechenden Baukomponenten 12, 14 und die 2 entspricht
von der Endstellung her dem Endmontagezustand, bei dem die beiden
Baukomponenten 12, 14 gemäß der Darstellung nach der 3 miteinander
verbunden sind.
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Des
weiteren weist die Montageeinheit ein Zentrierteil 18 auf,
das zumindest teilweise das Verbindungsteil 10 während seiner
Bewegung zwischen den beiden genannten möglichen Endstellungen nach
den 1 und 2 im Abstandsteil 16 führt. Wie
des weiteren die 1 und 2 zeigen
stützt sich
das Zentrierteil 18 mit seinem einen freien oberen Ende
am Abstandsteil 16 ab, das hierfür mehrere nach innen eingeprägte einzelne
Vorsprünge 20 aufweist,
die sich vorzugsweise gleichmäßig in gleicher Höhe entlang
des Außenumfanges
des Abstandsteils 16 erstrecken. Anstelle von einzelnen
Vorsprüngen 20 kann
auch eine nutförmig
durchgehende Bördelung
oder ein Einzelvorsprung treten, wobei der Vorsprung und/oder die
Bördelung
derart weit ins Innere des Abstandsteils 16 hineinreicht,
dass jedenfalls das genannte freie Ende des Zentrierteils 18 sich
abstützen
kann. Das andere freie Ende des Zentrierteils 18 liegt
an dem oberen Gewindeauslauf eines Gewindes 22 an, dessen
einzelne Gewindegänge
der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
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Anstelle
des Gewindes 22 könnte
das Verbindungsteil 10 auch ein anderes Verbindungsmittel aufweisen,
beispielsweise in der Art einer Preßpassungshülse oder einer sonstigen Verrastungs-
oder Reibschlußgeometrie
(nicht dargestellt). Am unteren freien Ende des Gewindes 22 mündet dieses
nach einer Verjüngung
in ein im Durchmesser reduziertes Einführstück 24 aus, das Bestandteil
eines zylindrischen Schaftes 26 sein kann, auf das das
Gewinde 22 in entsprechend verbreitertem Durchmesser aufgesetzt
ist. Das dahingehende Einführstück 24 erleichtert
das Einführen
der Montageeinheit in die zweite Baukomponente 14 gemäß der Darstellung nach
der 3.
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Das
jeweilige Zentrierteil 18 ist aus einem Energiespeicher,
vorzugsweise aus einer Druckfeder, gebildet, die zumindest teilweise
sich in einem Abstandsraum 28 zwischen Abstandsteil 16 und
Verbindungsteil 10 erstreckt. Wie insbesondere die 2 des
weiteren zeigt, erstreckt sich die in Rede stehende Druckfeder in
ihrem entspannten oder teilentspannten Zustand sich größtenteils über die
Baulänge
von Verbindungsteil 10 oder Abstandsteil 16. Jedenfalls
ist die Federvorspannung für
die Druckfeder derart gewählt,
dass im voll- oder vorzugsweise teilentspannten Zustand sich das
Gewinde 22 über die
Unterkante des Abstandsteils 16 sich hervor erstreckt und
vorzugsweise dergestalt in radialer Richtung abdeckfrei dem Eingriff
in eine Baukomponente 14 zur Verfügung steht.
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Um
eine sichere zentrierende und abstützende Wirkung für das Verbindungsteil 10 zu
erreichen, umfaßt
die Druckfeder mit einem radialen Abstand in ihrem Mittenbereich
das Verbindungsteil 10 längs seines Schaftes 26 und
liegt in Abhängigkeit
von der Federspannung der Druckfeder mit ihrer Mantellinie in bündiger oder
pressender Anlage an der zylindrischen Innenwand des hohlzylindrischen
Abstandsteils 16 an. Aufgrund des radialen Abstandes zwischen
den einzelnen Windungen der Druckfeder und dem Verbindungsteil 10 ist
es demgemäß für eine wirksame
Zentrierung notwendig, dass zumindest in einem Endbereich der Druckfeder
sich diese im Durchmesser verringert, um dergestalt eine in axialer Richtung
verschiebbare Lagerstelle für
den Schaft 26 des Verbindungsteils 10 herzustellen.
Vorzugsweise ist die Anordnung jedoch derart gewählt, dass im oberen Bereich
an der Stelle des Vorsprunges die Druckfeder eine Art feste Einspannstelle
erfährt,
und am gegenüberliegenden
unteren Ende im zumindest teilentspannten Zustand der Druckfeder
liegt diese mit reduziertem Durchmesser und entgegen der Kraftwirkung
der Druckfeder bewegbar an einer Übergangsstelle des Schaftes 12 zum
Gewinde 22 an. Insoweit ist eine feste und eine lose Lagerstelle gebildet.
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Nimmt
die Montageeinheit die Vormontagestellung nach der 1 ein,
ist die Druckfeder als Zentrierteil 18 derart vollständig zusammengeschoben,
dass ihre Federwindungen aufeinander zu liegen kommen und so lange
im Vormontagezustand das Einführstück 24 nicht
in eine zugeordnete Bohrung in der zweiten Baukomponente 14 in
Eingriff kommt, verbleibt das Verbindungsteil 10 in der
in 1 gezeigten Vormontagestellung; andernfalls greift
das Einführstück 24 in
die zugeordnete Bohrungsausnehmung in der Baukomponente 14 ein
und ein bei einer Drehantriebsbewegung des Verbindungsteils 10 über eine
nicht näher
dargestellte Schrauben-Montageeinrichtung kommt das Gewinde 22 in
Eingriff mit dem zuordenbaren, nicht näher dargestellten Gewindeabschnitt
in der Baukomponente 14, was zum Entspannen der Druckfeder
in Richtung des Zustandes nach der 2 führt, wobei
aufgrund der angesprochenen Fest- und Los-Lagerstelle zu jedem Bewegungszeitpunkt
das Verbindungsteil 10 sicher zentriert im Abstandsteil 16 geführt ist.
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Um
zu vermeiden, dass bei der dahingehenden Festlegebewegung die Druckfeder
auf das Gewinde 22 mit den einzelnen Gewindegängen aufgleiten
kann, ist vorgesehen, dass bei einem Rechtsgewinde die zuordenbare
Druckfeder als Zentrierteil 18 in entgegengesetzter Richtung,
also links oder entgegen dem Uhrzeigersinn, gewickelt ist. Um eine
sichere Montage zu gewährleisten,
ist darüber
hinaus vorgesehen, dass jedenfalls der Außendurchmesser des Gewindes 22 mit
seinen nicht näher
dargestellten Gewindegängen
im Durchmesser kleiner gewählt ist
als der zuordenbare Innendurchmesser des Wandbereiches des vorzugsweise
zylindrisch ausgebildeten Abstandsteils 16. Um einen möglichst
langen Zentrier- oder Federweg zu erreichen, ist der bereits angesprochene
jeweilige Vorsprung 20 des Abstandsteils 16 im
letzten Drittel zu seinem freien Ende hin orientiert angeordnet.
Das Verbindungsteil 10 ist in der Art einer Schraube, vorzugsweise
in Form einer Sechskantschraube, ausgebildet, die an ihrem dem Gewinde 22 gegenüberliegenden
Ende einen Schraubenkopf 30 aufweist, der an seiner Unterseite dergestalt
verbreitert ist, dass er mit einer flächigen Bundanlagefläche in stirnseitiger
Anlage mit der Oberseite des Abstandsteils 16 bringbar
ist, sofern der Montagezustand nach den 2 und 3 eingenommen
ist.
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Um
die Montage des hülsenförmigen Abstandsteils 16 innerhalb
der Bohrung der ersten Baukomponente 12, beispielsweise
in Form einer Ventildeckelhaube, zu erleichtern, kann das Abstandsteil 16 einen
auf Abstand gehaltenen durchgehenden Längsschlitz (nicht dargestellt)
aufweisen, der das Einpressen des Abstandsteils 16 in die
zugeordnete Bohrung der ersten Baukomponente 12 ohne weiteres
ermöglicht.
Im übrigen
kann die Hülse
des Abstandsteils 16 aus einem Blechstanzling oder aus
einem Tiefzieh- oder
Drehteil gebildet sein, oder es wird ein entsprechendes Wickelverfahren,
insbesondere für
längere
Hülsenabschnitte,
eingesetzt. Wie sich des weiteren aus den Figuren ergibt, ist die
Länge des
Verbindungsteils 10 in axialer Verschieberichtung der Schraube
zwischen Unterseite des Schraubenkopfes 30 und dem benachbarten
Beginn des Gewindes 22 gleich oder größer gewählt als die Länge des
hülsenartigen
Abstandsteils 16.
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Sofern
weitere Ausführungsbeispiele
nach den 4ff erläutert werden, geschieht dies
nur noch, sofern diese sich wesentlich von der ersten Ausführungsform
konstruktiv unterscheiden und dieselben Baukomponenten der nachfolgenden
Ausführungsbeispiele
werden mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie das vorangegangene
Ausführungsbeispiel
und die inso fern getroffenen Ausführungen gelten dann auch insoweit
für die
weiteren Ausführungsformen.
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Bei
dem weiteren Ausführungsbeispiel
nach den 4 und 5 ist die
Druckfeder mit ihren einzelnen Gewindegängen durchgehend nach oben
und unten weitergeführt,
so dass der jeweilige Vorsprung 30 von beiden Seiten in
abstützender
Weise von mindestens einem Windungsgang der Druckfeder in abstützender
Weise berührt
wird. Dergestalt ist in axialer Richtung eine Festlegung der Druckfeder über den
jeweiligen Vorsprung 30 in beiden Richtungen erreicht.
Wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel stützt sich
wiederum das untere Ende der Druckfeder an dem Übergangsbereich zu dem Gewinde 22 ab und
das obere Ende der Druckfeder liegt mit reduziertem Durchmesser
in klemmender Anlage an dem Außenumfang
des Schaftes 26 des Verbindungsteils 10 an.
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Die
Unterteilung der Druckfeder als Zentrierteil 18 in zwei
Teilbereiche 32, 34 kann derart erfolgen, dass
der obere Teilbereich 32 mit seiner Federcharakteristik
sicherstellt, dass das Verbindungsteil 10 in seiner in
der 4 gezeigten oberen Vormontagestellung verbleibt,
auch wenn der Druckfederbereich in Form des zweiten Teilbereichs 34 versucht, den
Schaft 26 mit Gewinde 22 aus dem Abstandsteil 16 auszuschieben
in die Endmontagestellung gemäß der Darstellung
nach der 5. Es kann nun bereits eine
geringe axiale Betätigungskraft
einer nicht näher dargestellten
Schrauben-Montageeinrichtung genügen,
um entgegen der Federwirkung der Druckfeder im oberen ersten Teilbereich 32 diese
zusammenzudrücken
und dergestalt von der Federwirkung des zweiten Teilbereichs 34 unterstützt den
Ausschiebevorgang des Gewindes 22 aus dem Abstandsteil 16 zu
bewerkstelligen, wobei bei der Dreh- oder Einschraubbewegung das
Gewinde 22 zusehends in Anlage kommt mit dem Gegengewinde
einer festzulegenden Baukomponente. Der dahingehende Endmontagezustand,
wie er in der 5 für die Montageeinheit wiedergegeben
ist, entspricht inhaltlich der Darstellung nach der 3.
Anstelle, eine Druckfeder mit zwei Teilbereichen 32, 34 vorzusehen,
wäre es
auch möglich,
mehrere Druckfedern, insbesondere zwei, vorzusehen, wobei dann eine
jede Druckfeder ihren eigenen Teilbereich 32 oder 34 ausbildet.
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Bei
der weiteren Ausführungsform
nach der 6 wird die grundlegende Konzeption
der Ausführungsform
nach den 4 und 5 wieder
aufgegriffen, also die Druckfeder über den jeweiligen Vorsprung 30 in
zwei Teilbereiche 32, 34 unterteilt, wobei diesmal
die Federlänge
im Ausgangszustand deutlich länger
ist als bei der Ausführungsform
nach den 4 und 5. Aufgrund
der derart längeren
Baulänge
für die
Druckfeder ist wiederum das Zentrierverhalten für das Einschraubteil verbessert,
wobei wiederum eine Art Festlagerstelle dort gebildet ist, wo der
Vorsprung 20 in Zwischenräume zwischen zwei benachbarte
Gewindegänge
der Druckfeder eingreift.
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Mit
der erfindungsgemäßen Montageeinheit ist
eine Art Baukastenprinzip realisiert, bei dem sich in Abhängigkeit
der Aufgabenstellung standardisierte Verbindungsteile 10 mit
Abstandsteilen 16 und Zentrierteilen 18 miteinander
kombinieren lassen. Zum Herstellen der Montageeinheit ist vorzugsweise
vorgesehen, zunächst
das Zentrierteil 18 in Form der jeweiligen Druckfeder über das
Gewinde 22 auf den Schaft 26 aufzuziehen und dann
den Vorsprung 20 derart in das Abstandsteil 16 einzubringen,
dass die angesprochene Festlagerstelle erreicht ist.