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Die
vorliegende Anmeldung betrifft eine Einstellanordnung für mit Bolzen
verbundene Elemente. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere
eine exzentrische Mutter zur Verwendung in einer einstellbaren Anordnung
für mit
Bolzen verbundene Elemente.
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Mechanische
Anordnungen, wie die, die in Automobilsteuersystemen (Automobillenksystemen) verwendet
werden, erfordern oft eine Ausrichtung und Einstellung. Die montierten
(z.B. mit Bolzen befestigten) Komponenten verwenden im allgemeinen geschlitzte Öffnungen,
Nockenflächen
und speziell hergestellte Komponenten, um solche Einstellfähigkeiten
zu liefern. Bei einer Verwendung solch einer Einstellanordnung wird
die Kraftfahrzeugradausrichtung (Spureinstellung) durchgeführt, um
die Steuerungsleistung zu maximieren und um eine richtige Straßenlage
und Reifenabnutzung zu schaffen.
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Eine
gewünschte
Radausrichtung variiert je nach den besonderen Automobilherstellern
und Modellen und kann ferner von äußeren Konditionen wie Gummi-
und Ölansammlungen
um die verbundenen Teile und Wetterbedingungen abhängen. Die
Kraftfahrzeugausrichtung schließt
typischerweise zwei Parameter ein, nämlich Nachlauf und Radsturz.
Der Nachlauf wird im allgemeinen als der Winkel zwischen der Steuerungsachsschenkelbolzenachse
und der Vertikalen erkannt. Dies kann in einer Seitenansicht des
Autos gesehen werden; d.h. wenn man direkt auf die Seite des Fahrzeugrades
schaut. Der Radsturz wird als der Betrag definiert, um den die Autoreifen
sich oben relativ zum Boden neigen. Dies wird als nach innen oder
außen
geneigt erkannt, von der Vorderseite des Autos aus gesehen. Als
Folge von Verschleiß wie
auch von Straßenbedingungen, Gummi-
und Ölansammlungen
und ähnlichem ändern sich
die Nachlauf- und Radsturzmessungen während der Lebensdauer des Autos.
Dies führt
zu einer erforderlichen periodischen Radausrichtung. Diese Ausrichtungen
werden innerhalb vorgegebener Herstellertoleranzen vorgenommen.
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Die
gegenwärtig
verwendeten Anordnungen zur Schaffung der für die Radausrichtung notwendigen
Einstellung verwenden gewöhnliche
Bolzen, wie Nockenbolzen oder Kuppelbolzen, um die notwendige Einstellung
zu schaffen. Bei einer Anordnung wie in 1 dargestellt, ist ein Kuppelbolzen oder
Nockenbolzen 1 in eine geschlitzte Öffnung 2 in der Steueranordnung 3 eingepasst.
Der Bolzen 1 enthält einen
exzentrischen Flansch 4, der als eine Nockenfläche dient.
Wenn der Bolzen 1 gedreht wird, wirkt der exzentrische
Flansch 4 mit einer stationären Oberfläche S zusammen, um den Bolzen 1 quer durch
die geschlitzte Öffnung 2 zu
bewegen. Eine Mutter 6 wird dann mit Gewindeeingriff am
Schaft des Bolzens 1 aufgenommen, um den Bolzen 1 in
der Querposition wie eingesetzt unter Verwendung der Nockenfläche des
exzentrischen Flansches 4 zu befestigen.
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2 zeigt eine zweite Anordnung,
bei der ein Nockenbolzen 7 durch einen länglichen
Schlitz 8 eingeführt
wird, und eine exzentrische oder Nocken-Zwischenscheibe 9 auf dem Schaft
des Bolzens 7 positioniert wird. Die Nocken-Zwischenscheibe 9 enthält einen
exzentrischen Schlitz 10, durch den der Bolzen 7 eingeführt wird.
Der Nockenbolzen 7 hat eine flache Oberfläche 11 die
sich längs
dessen Länge
erstreckt und die mit dem Schlitz 10 in der Zwischenscheibe 9 zusammenwirkt.
Wenn der Bolzen 7 gedreht wird, dreht er folglich die Zwischenscheibe 9, die
als ein Nocken wirkt, um den Bolzen 7 quer zur Befestigungsrichtung
zu bewegen. Eine Mutter 12 wird dann auf den Schaft des
Nockenbolzens 7 geschraubt und festgezogen, um die Anordnung
an ihrem Platz zu halten.
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Diese
bekannten Einstellanordnungen benötigen beide speziell hergestellte
Bolzen zur Schaffung dieses Einstellmerkmals. Da die gesamten Steuerungsaufbauanordnungen
stark von einem Fahrzeug zum anderen variieren, ist außerdem eine große Vielfalt
dieser speziell hergestellten Bolzen erforderlich, um die speziellen
Teile für
jedes Fahrzeug zu schaffen. Bei der in 2 dargestellten Anordnung sind außerdem mehrere
Teile, d.h. speziell hergestellte Bolzen und Zwischenscheiben sowie
Muttern, wieder für
einzelne oder unterschiedliche Steuerungsaufbauanordnungen erforderlich,
um dieses Einstellmerkmal zu liefern. Ferner wurde bei dieser Anordnung
festgestellt, dass, da der Bolzen typischerweise ein kleines Antriebssechseck
aufweist, die Drehmomenteinstellung an der Anordnung begrenzt ist.
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Folglich
besteht ein Bedarf an Einstellanordnungskomponenten, die die unterschiedliche
Anzahl von Teilen, die bei verschiedenen Fahrzeugen notwendig sind,
minimieren. Wünschenswerterweise verwenden
solche Einstellanordnungskomponenten eine maximale Anzahl von Standard-
oder herkömmlichen
Teilen und erfordern eine minimale Anzahl von speziell hergestellten
und/oder konstruierten Teilen. Es ist am wünschenswertesten, dass diese
sich unterscheidenden Teile bei einer Vielzahl von Steuerungsanordnungen
verwendbar sind und so einen minimalen Lagerbestand an sich unterscheidenden Teilen
erfordern.
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Eine
exzentrische Einstellmutter ist zur Verwendung bei einem Bolzen
zur Einstellung mindestens einer Kenngröße von mechanisch verbundenen Elementen
konfiguriert. Es wird ein üblicher
Bolzen verwendet, der einen Kopf und einen sich davon wegerstreckenden
Schaft aufweist. Mindestens ein Teil des Schafts ist zum Eingriff
mit der Stellmutter mit einem Gewinde versehen. Die Stellmutter
liefert die mechanische Befestigung der Komponenten aneinander,
bei denen eine Querpositionierung (d.h. Seite an Seite) der Befestigungsanordnung
erforderlich ist.
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Die
Mutter enthält
ein Körperteil,
das eine Mutterachse durch dieses hindurch definiert. Der Körper legt
ferner eine obere Oberfläche
und ein unteres Teil fest. Ein runder Flansch ist integral mit dem Körper am
unteren Teil gebildet. Der Flansch ist so am Körper gebildet, dass die Mutterachse
zu einer Achse des Flansches kolinear ist.
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Im
Mutterkörper
ist eine Bohrung gebildet, die sich von der oberen Oberfläche zum
unteren Teil und durch den Flansch erstreckt. Die Bohrung hat ein Gewinde
in sich gebildet zum Eingriff mit dem Gewinde des Bolzenschafts.
Die Bohrung ist exzentrisch im Mutterkörper ausgebildet und definiert
eine Bohrungsachse, die parallel zur Mutterachse und von ihr beabstandet
ist. Die Mutterachse kann in der Mutterbohrung liegen. Alternativ
kann die Mutterachse an einer Wand liegend, die die Bohrung begrenzt,
um einen größeren Einstellbereich
zu schaffen. Gemäß einer
weiteren Alternative kann die Mutterachse außerhalb der Bohrung liegen,
um einen noch größeren Einstellbereich
zu schaffen.
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Wenn
die Stellmutter und der Bolzen miteinander in Eingriff sind, bewegt
eine Drehung der Stellmutter die Stellmutter und den Bolzen durch
eine Nockenwirkung in eine Richtung quer zu einer Eingriffsrichtung,
d.h. Seite an Seite. Die Drehung des Bolzenkopfes bewegt die Stellmutter
und den Bolzen in die Eingriffsrichtung, d.h. Festziehen und Lösen.
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Eine
Sicherungsmutter mit einer exzentrischen Bohrung und einer Klemmausnehmung,
auf der eine Federzwischenscheibe in einer vormontierten Weise gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 angebracht ist, ist in der
US 4 031 936 offenbart.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
hat der Mutterkörper
eine hexagonale Form. Bei dieser Konfiguration begrenzt der Mutterkörper eine
größte Ausdehnung über die
gegenüberliegenden
Spitzen der hexagonalen Form. Der Flansch kann einen Durchmesser
haben, der gleich der größten Ausdehnung über die
gegenüberliegenden
Spitzen ist. Alternativ kann der Flansch einen Durchmesser haben, der
größer ist
als die größte Ausdehnung über die
gegenüberliegenden
Spitzen.
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Die
Wände,
die die Bohrung definieren, sind kreisförmig und können an einer Verbindung mit
der oberen Oberfläche
abgeschrägt
sein. Die die Bohrung begrenzende Wand kann auch am Flansch an einer
Verbindung mit dem unteren Teil abgeschrägt sein.
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Eine
besondere Ausführungsform
wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
in denen
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1 eine schematische Ansicht
einer bekannten Radeinstell-Ausrichtungsanordnung
ist, welche bei von Chrysler Corporation hergestellten Autos üblich ist;
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2 eine schematische Ansicht
einer zweiten bekannten Radausrichtungs-Einstellanordnung ist, die normalerweise
bei Autos von General Motors gefunden wird;
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3A–3C eine
Draufsicht (3A), eine Seitenansicht
(3B) und eine Querschnittsansicht längs der
Linie 3C-3C (3C)
einer Ausführungsform
einer exzentrischen Stellmutter ist, die die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung verkörpert;
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4A–4C Drauf-,
Seiten und Querschnittsansichten sind, ähnlich wie 3A–-3C, einer alternativen Ausführungsform
einer exzentrischen Einstellmutter;
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5A–5C Drauf-,
Seiten und Querschnittsansichten sind, ähnlich wie 3A–-3C, einer nochmals alternativen Ausführungsform
einer exzentrischen Einstellmutter; und
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6A und 6B den Bereich der Einstellfähigkeiten
der Ausführungsform
der exzentrischen Einstellmutter von 3A–3C darstellen.
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Eine
Einstellanordnung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung liefert eine mechanische Befestigung
von Komponenten miteinander, bei denen eine gesteuerte, genaue Querpositionierung (d.h.
Seite-an-Seite-Positionierung) der Befestigungsanordnung erforderlich
ist. Wie in 6A–B zu sehen ist, schafft bei der Anwendung
in einer typischen Anordnung zum Befestigen zweier Komponenten miteinander,
wie z.B. einen Lenkhebel mit einer Verstrebungsanordnung oder Teile
einer Steueranordnung miteinander, eine Stellmutter gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung die Einstellung dieser Komponenten relativ
zueinander, um zum Beispiel die Radausrichtung zu erleichtern.
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Ein
herkömmlicher
Bolzen 110 mit einem Kopf 112 und einem Bolzenkörper oder
Schaft 114 weist an einem Ende des Schafts 114 zum
Kopf 112 gegenüberliegend
ein Gewindeteil 116 auf. Der Bolzen 110 wird durch
erste und zweite Elemente 118, 120 eingeführt, die
aneinander befestigt sind. Eine Stellmutter 122 gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung wird auf das Gewindeende 116 des Bolzenschafts 114 geschraubt
und darauf festgezogen. Die Komponenten 118, 120,
die aneinander befestigt sind, sind quer zur Eingriffsrichtung (d.h.
Seite-an-Seite-Einstellung) durch eine längliche gekerbte oder geschlitzte Öffnung 124 einstellbar,
die in einem der Elemente, wie z.B. dem Element 120, gebildet
ist, um eine Quereinstellung zu ermöglichen, wenn die Elemente 118, 120 zusammen
befestigt werden.
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Die
exzentrische Stellmutter 122 enthält einen Körper 126, der eine
Achse durch sie hindurch, wie bei 128 angegeben, definiert.
Eine Nockenfläche 130 ist
als Teil des Körpers 126 im
wesentlichen symmetrisch relativ zur Mutterachse 128 ausgebildet.
Bei einer derzeitigen Ausführungsform
hat der Mutterköper 126 eine
hexagonale Form, welche (d.h. eine hexagonale Mutter) allgemein
bei mechanischen Befestigungsanordnungen verwendet wird. Die Nockenfläche 130 kann
als ein Flansch 132 konfiguriert sein, der integral mit
dem Körper 126 ausgebildet
ist und auch relativ zur Mutterachse 128 symmetrisch ist. Das
heißt,
der Flansch 132 ist rund und seine Achse 134 ist
kolinear zur Mutterachse 128. Als solches ist es zu verstehen,
dass jeder Bezug auf die Mutterachse 128 notwendigerweise
die Flanschachse 134 enthält oder einschließt.
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Bei
einer vorliegenden Ausführungsform,
bei der der Körper 126 eine
hexagonale Form definiert, wird eine größte Ausdehnung über gegenüberliegende
Spitzen der hexagonalen Form definiert. Der Flansch 132 kann
einen Durchmesser aufweisen, der gleich ist wie diese größte Ausdehnung.
Alternativ kann der Flansch 132, obwohl nicht dargestellt,
einen Durchmesser haben, der größer ist
als diese größte Ausdehnung über die
gegenüberliegenden
Spitzen.
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Durch
den Körper 126 ist
eine exzentrische Bohrung 136 ist gebildet, die eine Bohrungsachse definiert,
wie bei 138 angegeben. Die Bohrung 136 ist exzentrisch
im Körper 126 gebildet,
so dass die Bohrungsachse 138 und die Mutterachse 128 nicht
kolinear sind oder voneinander beabstandet sind, wie bei S122 angegeben. Bei einer typischen Konfiguration
ist die Bohrung 136 mit einem Gewinde versehen, wie bei 140 angegeben,
zum Gewindeeingriff mit zusammenpassenden Gewinden 116 am
Bolzen 110. Auf diese Weise ist die Mutter 122 mit
dem Bolzen 110 in einer exzentrischen Weise in Eingriff,
so dass der Bolzen 110 und die Mutter 124 asymmetrisch
zusammengeschraubt sind.
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Die
Bohrung 136 kann so konfiguriert sein, dass sie abgeschrägte oder
abgewinkelte Wände 142, 144 am
oberen Ende bzw. einem unteren Teil aufweist, um einen leichten
Eingriff der Mutter 122 mit dem Bolzen 110 zu
ermöglichen.
Die abgeschrägten
Enden 142, 144 erleichtern auch das Bilden oder Bearbeiten
der Gewinde 140 in der Mutter 122 und erlauben
ferner das Reinigen der Gewinde 140 nach der Bildung.
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Die
Bohrung 136 kann in der Mutter 122 in verschiedenen
Positionen gebildet sein. Wie in den 3a–3C zu sehen ist, kann die
Bohrung 136 so geformt sein, dass die Wand 146,
die die Bohrung 136 begrenzt (z.B. an den Gewinden 140),
im wesentlichen längs
der Mutterachse 128 liegt. Alternativ, wie in den 4A–4C dargestellt,
kann die Mutter 224 so konfiguriert sein, dass die Mutterachse 228 in der
Bohrung 236 zur Bohrungsachse 238 versetzt liegt.
Alternativ kann die Mutter 322 noch, wie in den 5A–5C zu
sehen ist, so geformt sein, dass die Wand 346, die die
Bohrung 336 begrenzt (z.B. an den Gewinden 340)
von der Mutterachse 328 beabstandet ist.
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Wie
es Fachleute zu würdigen
wissen werden und wie unten im Detail beschrieben wird, sind die
Einstellfähigkeiten
der Mutter 122 um so größer, je
größer der
Abstand d122 zwischen der Bohrungsachse 138 und
der Mutterachse 128 ist. Dies ist natürlich deshalb der Fall, da
ein größerer Abstand
zwischen der Mutterachse 128 und der Bohrungsachse 138 zu
einem größeren Unterschied
zwischen den größten und
kleinsten Abständen
dI, d5 (wie in 3A zu sehen) zwischen der
Bohrungsachse 138 und den Kanten des Flansches führt, wie
bei 148 bzw. bei 150 angegeben ist.
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Mit
Bezug auf 6A und 6B, ist eine schematische
Darstellung angegeben, wie die vorliegende exzentrische Mutter 122 diese
Einstellfähigkeit
liefert. Die Mutter 122 und der zugeordnete Bolzen 110 sind
in einem Teil eines Steuerungsverbindungselements 118, 120 positioniert
dargestellt. Diese Teile können
zum Beispiel ein Teil des Lenkhebels (Achsschenkels) 118 und
ein Teil einer Halterung 120 sein, die sich von der Vorderradstrebe
erstreckt. Die Steuerungsaufbauteile entsprechen den in 1 dargestellten Teile. Da
der Lenkhebel 118 und die Strebenhalterung 120 unter
Verwendung der vorliegenden Stellmutter 122 aneinander
befestigt werden sollen, enthält
der Lenkhebel eine runde Öffnung
(nicht dargestellt), die darin gebildet ist und durch die der Bolzen 110 eingeführt ist.
Die Strebenhalterung 120 enthält einen länglichen Schlitz 124,
durch den der Bolzen 110 auch eingeführt wird. An der Halterung 120 ist
eine stationäre
Oberfläche 154 gebildet,
gegen die der Mutterflansch 132 anliegt, um durch eine
Nockenwirkung die Einstellfähigkeit
zu schaffen.
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Zum
Zweck der folgenden Beschreibung ist es zu verstehen, dass, da die Öffnung im
Hebel 118 fest ist (d.h. rund), die Position des Bolzens 110 der Position
des Hebels 118 entspricht. Das heißt, der Bolzen 110 und
der Hebel 118 bewegen sich zusammen. Mit Bezug auf 6A ist die Anordnung so
positioniert dargestellt, dass die Mutter in einer ersten Position
liegt, in der der Lenkhebel 118 am weitesten von der stationären Oberfläche 154 an
der Strebenhalterung 120 entfernt ist. Dies wird erreicht
durch Schrauben der Mutter 122 auf den Bolzen 110 und Drehen
der Mutter 122 so, dass ein erster Flanschteil 156,
der am weitesten von der Bohrungsachse 138 entfernt positioniert
ist, an der stationären
Oberfläche 154 anliegt.
In dieser Position sind der Bolzen 110 (und so der Hebel 118)
in der entferntesten Position relativ zur Halterung 120.
Dies schafft einen maximale Einstellabstands-dmax-Fähigkeit. Es ist dann nur erforderlich,
den Bolzen 110 festzuziehen (anstatt die Mutter 122 festzuziehen),
während
die Mutter 122 stationär
gehalten wird, um diese Hebel 118-/Halterungs 120-Position
zu fixieren.
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Im
Gegensatz dazu, wie in 6B dargestellt,
positioniert das Drehen der Mutter 122 um einhundertachtzig
Grad (180°)
relativ zur Position von 6A ein
zweites Flanschteil 158 an der stationären Oberfläche 154. In dieser
Position ist der Bolzen 110 (und so der Hebel 118)
in der am nächsten
liegenden Position relativ zur Halterung 120. Dies liefert eine
minimale Einstellabstands-dmin-Fähigkeit.
Es ist wiederum dann nur erforderlich den Bolzen 110 festzuziehen
(anstatt die Mutter 122), während die Mutter 122 stationär gehalten
wird, um diese Hebel-/Halterungs- 118/120-Position
zu fixieren. Es ist leicht zu verstehen, dass aufgrund des gewölbten oder
runden Umfangs des Flansches 132 die Einstellungen, die
im Rahmen der Einstellungen möglich
sind (d.h. dmax – dmin),
eher kontinuierlich sind als in getrennten Stufen.
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Wie
von einem Fachmann erkannt und gewürdigt wird, erlaubt die vorliegende
Stellmutter 122 Räderausrichtungseinstellungen
ohne den Bedarf an spezialisierten Bolzen, Zwischenscheiben und ähnlichem.
Bei einem üblichen
Bolzen 110 (innerhalb den Spezifikationen und Toleranzen
des Herstellers) liefert die vorliegende Stellmutter 122 eine
ziemlich kontinuierliche Einstellung des Abstandes zwischen zum
Beispiel einem Lenkhebel 118 und seiner zugeordneten Strebenhalterung 120.
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Wie
oben dargelegt, bestimmt die Position der Bohrungsachse 138 relativ
zur Mutterachse 128 die Gesamteinstellfähigkeit der Mutter 122. 4A, C und 5A, C zeigen
das Verhältnis
zwischen der Anordnung der Bohrungsachse und der Mutterachse, und
den resultierenden Bereich der Einstellfähigkeiten. Wie aus 4A zu sehen ist, ist, wenn
die Mutterachse 228 in der Bohrung 236 liegt (d.h.
wenn die Mutter- und Bohrungsachsen 228, 238 nahe
beieinander sind) die resultierende Einstellfähigkeit relativ klein. Umgekehrt
ist, wie in 5A zu sehen
ist, wenn die Bohrungsachse 338 in einem größeren Abstand
zur Mutterachse 328 ist, die Einstellfähigkeit der exzentrischen Mutter 322 vergrößert.