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Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung zur Bildung eines radialen Vorsprungs auf einem wellenartigen Trägerteil, wobei die Sicherungsvorrichtung seitlich das Trägerteil teilweise umfassende Schenkel aufweist, die durch einen gemeinsamen Steg miteinander verbunden sind und die an dem dem Steg abgewandten Ende eine Öffnung zum Hintergreifen des Trägerteils bilden, wobei insbesondere im Bereich der Öffnung die Schenkel zueinander einen Abstand aufweisen welcher geringer ist als der größte Durchmesser des Trägerteils in der Sitzebene der Sicherungsvorrichtung.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Montageverfahren zum Anordnen einer derartigen Sicherungsvorrichtung an einem Trägerteil.
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Eine gattungsgemäße Sicherungsvorrichtung ist aus der Druckschrift
DE 2 413 982 A bekannt. Diese zeigt eine Sicherung zum axialen Festlegen von Bolzen, Wellen oder dergleichen in einem Maschinenteil mit einem in eine Bohrung oder Durchbrechung des zu sichernden Bolzens oder dergleichen in radialer Richtung einführbaren, zentralen Dorn und seitlichen, den Bolzen teilweise umfassenden Schenkeln, wobei der Dorn und die seitlichen Schenkel durch einen gemeinsamen Steg miteinander verbunden sind und die seitlichen Schenkel im Bereich ihrer Enden gegeneinander gerichtete Vorsprünge aufweisen, deren Abstand zueinander geringer ist als der Durchmesser des Bolzens oder dergleichen und mit denen sie diese hintergreifen.
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Die Druckschrift
DE 1 400 767 A beschreibt eine Sicherungsvorrichtung mit federnder, gewölbter Sicherungsscheibe zur axialen Sicherung von Teilen auf Achsen, Wellen oder dergleichen. Die Sicherungsscheibe weist eine schlitzförmige Aussparung und eine zur Mittelöffnung etwa konzentrische Erhöhung auf, die beim radialen Aufschieben der Scheibe durch einen Ansatz der Achse, Welle oder dergleichen selbsttätig federnd zurückdrückbar und in eine die Achse, Welle oder dergleichen umschließende Raststellung bringbar ist.
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Sicherungsvorrichtungen sind unter unterschiedlichen Handelsbezeichnungen bekannt und werden im Allgemeinen unabhängig von ihrer konkreten geometrischen Form auch als Sicherungsring oder Federring bezeichnet. Neben ebenen Sicherungsvorrichtungen, wie zum Beispiel in der Druckschrift
DE 24 27 615 A1 beschrieben, sind auch solche bekannt, die in Achsrichtung des Trägerteils verformt sind. Die Druckschrift
DE 30 38 585 A1 offenbart ein Axialschubsicherungselement, das auf einer einen Einstich aufweisenden und eine Platte in einer Bohrung durchsetzenden Achse sitzt und mit einer radial montierbaren Sicherungsklemme mit die Achse umgreifenden, durch einen Steg zusammengehaltenen, federnden Schenkeln versehen ist, die symmetrisch einander gegenüberliegende, nach innen gerichtete Vorsprünge aufweisen, die sich im eingebauten Zustand federnd hinter die Achse setzen.
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Das Trägerteil ist ein lang gestreckter Körper, beispielsweise eine Welle oder ein Bolzen. Die Sicherungsvorrichtung liegt in der Funktionsposition an der Oberfläche des Trägerteils an oder ist in einer Nut des Trägerteils positioniert. Die Sicherung der axialen Verschieblichkeit erfolgt dabei über den Kraftschluss der Sicherungsvorrichtung auf dem Trägerteil und/oder den Formschluss zwischen diesen Elementen. Die Funktionsposition des Sicherungselements definiert die Sitzebene als die Querschnittsebene im Bereich der Sicherungsvorrichtung. Bei allen bekannten Vorrichtungen zum Sichern gegen eine axiale Verschiebung auf einem Trägerteil, die radial montiert werden, muss die Öffnung der Sicherungsvorrichtung unter einem hohen Kraftaufwand geweitet werden. Dabei werden in die Sicherungsvorrichtung starke Spannungen eingetragen. Zugleich ist in der Funktions- oder Betriebsposition die auf das Trägerteil wirkende Klemmkraft gering, zumindest geringer als die bei der Montage erforderlichen Kräfte zum Weiten der Öffnung.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsvorrichtung sowie ein Montageverfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass ein radiales Anbringen einer Sicherungsvorrichtung auf einem Trägerteil mit gegenüber dem Stand der Technik geringer Montagekraft möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Sicherungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also eine selbstsperrende, offenendige Sicherungsvorrichtung vorgesehen, bei welcher der Steg einen Schlitz aufweist. Durch den Schlitz ist zumindest ein äußerer Bereich des Stegs in zwei Abschnitte geteilt. Diese partielle Unterbrechung des Stegs ermöglicht es, zur radialen Montage der Sicherungsvorrichtung an dem Trägerteil die beiden Abschnitte gegeneinander so weit zu verbiegen, dass sie aneinander vorbeigleiten. Hierdurch wird der erforderliche Kraftaufwand zum Verformen der Schenkel herabgesetzt. Ist die Sicherungsvorrichtung dann in der Funktionsposition, federn die Abschnitte in ihre Ausgangslage zurück und verriegeln die Sicherungsvorrichtung gegen unplanmäßiges Öffnen.
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Vorteilhaft ist es, dass der Schlitz an einer der Öffnung gegenüberliegenden Außenkante des Stegs angeordnet ist. Im Bereich der Außenkante werden beim Aufweiten der Öffnung Druckspannungen aufgenommen, während im Bereich der Innenkante des Stegs Zugspannungen übertragen werden. Durch die Anordnung des Schlitzes in der Druckzone an der Außenkante sind die beim Aufweiten der Öffnung entstehenden Druckspannungen deutlich kleiner. Dies resultiert daraus, dass ein Teil der Druckspannungen durch eine elastische Verformung der Außenkante insbesondere der beiden den Schlitz begrenzenden Abschnitte in Richtung der Druckspannungen abgebaut wird. Dabei bewegen sich die Abschnitte aufeinander zu.
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Diese aufeinander zu gerichtete Bewegung der beiden den Schlitz begrenzenden Abschnitte wird ermöglicht durch ein vorheriges oder zeitgleiches elastisches Verformen der Abschnitte aus der Ebene der Sicherungsvorrichtung heraus. Sind die beiden Abschnitte gegeneinander verschränkt, ist auch eine elastische Bewegung der Abschnitte in Richtung der Druckkräfte aufeinander zu möglich. Weiterhin ist es mit einer derartigen Sicherungsvorrichtung, die einen erfindungsgemäßen Schlitz aufweist und aus einem elastischen Werkstoff besteht, möglich, das ungewollte Aufweiten der Öffnung im montierten Zustand weitestgehend zu verhindern. In der Funktionsposition sind die den Schlitz begrenzenden Abschnitte in einer Ebene angeordnet. Dadurch ist eine Bewegung der Abschnitte aneinander vorbei nicht möglich. Wird in der Funktionsposition die Öffnung aufgeweitet, drücken die Abschnitte gegeneinander und der Schlitz schließt sich, sodass für ein weitergehendes Aufweiten der Öffnung sehr hohe Kräfte auf die Schenkel wirken müssen.
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Bei der Sicherungsvorrichtung ist in dem Steg eine Durchbrechung ausgebildet. Diese Durchbrechung ermöglicht es, den Kräfte- und Spannungsfluss in dem Steg in eine Druckzone und eine Zugzone einzuteilen. Die Durchbrechung ist dazu zwischen der Außenkante und der Innenkante angeordnet. Sie erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Achse des Trägerteils, durch den gesamten Steg. Durch die Breite des Stegs in der Zugzone, die zwischen Durchbrechung und Innenkante erstreckt ist, kann die für die radiale Montage der Sicherungsvorrichtung erforderliche Kraft beeinflusst werden. So kann durch die Wahl der Lage der Durchbrechung beziehungsweise durch die Bemessung des Materialquerschnitts in der Zugzone die für die Montage erforderliche Kraft zum Aufweiten der Öffnung definiert, bestimmt und/oder eingestellt werden. Im Funktionszustand würden für ein ungewolltes Aufweiten der Öffnung aufgrund der Verriegelung der Abschnitte Demontagekräfte erforderlich, die weit größer sind als die erforderlichen Montagekräfte.
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Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Schlitz von der Außenkante der Sicherungsvorrichtung in Richtung zur Öffnung hin erstreckt ist. Dabei ist der Schlitz vorzugsweise von der Außenkante bis zu der Durchbrechung erstreckt. Durch die vollständige Durchbrechung der Druckzone des Stegs ist es möglich, im Montagefall die Elastizität der Sicherungsvorrichtung zu erhöhen und so die erforderliche Montagekraft herabzusetzen. Um eine Kerbwirkung des Schlitzes in dem Steg zu vermeiden, hat es sich als wirkungsvoll erwiesen, dass die Durchbrechung eine abgerundete, insbesondere kreisförmige Form aufweist.
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Die Orientierung des Schlitzes und/oder der Durchbrechung ist quer zur Erstreckung der Schenkel, insbesondere in Funktionsposition weitestgehend parallel zu der Achse des Trägerteils. Schlitz und/oder Durchbrechung erstrecken sich dabei über die gesamte Bauteilstärke des Stegs. Eine besondere Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung ist es, dass in der Funktionsposition der Schlitz und die Sitzebene der Sicherungsvorrichtung einen Winkel einschließen. Dabei ist der Winkel größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad, vorzugsweise zwischen 5 und 60 Grad, idealerweise zwischen 30 und 45 Grad. Durch die Winkelstellung ist es möglich, dass die Abschnitte beim Aufweiten der Öffnung selbsttätig verschwenken und bei der Montage der Sicherungsvorrichtung selbsttätig gegeneinander verriegeln. Zwar würde eine Verriegelung der Abschnitte bei einem schräg gestellten Schlitz selbsttätig nicht vollständig erfolgen, dennoch wäre das Verhältnis von erforderlicher Montagekraft zur in der Funktionsposition herrschenden Klemmkraft in den Schenkeln geringer und somit günstiger als bei vergleichbaren Vorrichtungen aus dem Stand der Technik.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Montageverfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zuerst der Steg beidseitig des Schlitzes verschränkt wird, dann unter Beibehaltung der Verschränkung die Sicherungsvorrichtung auf das Trägerteil aufgedrückt wird und schließlich in der Funktionsposition der Sicherungsvorrichtung auf dem Trägerteil die Verschränkung aufgehoben wird. Hierdurch wird die Montage erleichtert und zugleich die ungewollte Demontage der Sicherungsvorrichtung erschwert. Das Verschränken der Abschnitte des Stegs wird dadurch möglich, dass auf den Steg beidseitig des Schlitzes entgegengesetzt wirkende Kräfte aufgebracht werden. Diese Kräfte sind parallel zur Achse des Trägerteils beziehungsweise senkrecht zur Ebene der Sicherungsvorrichtung orientiert. Die Scherrichtung beim Verschränken ist ebenso parallel zur Achse des Trägerteils beziehungsweise senkrecht zur Ebene der Sicherungsvorrichtung orientiert. Beim Aufdrücken der Sicherungsvorrichtung auf das Trägerteil werden die Abschnitte aneinander vorbeigeschoben. Diese einander entgegengerichtete Bewegung der Abschnitte in der Ebene der Sicherungsvorrichtung resultiert aus den auf die Schenkel wirkenden Druckkräften. Bei der radialen Montage werden die Schenkel über den Querschnitt des Trägerteils bewegt, wobei die Öffnung entsprechend dem größten Durchmesser des Trägerteils aufgeweitet wird. In der Funktionsposition greifen die Schenkel hinter den größten Durchmesser des Trägerteils. Die auf die Schenkel wirkenden Kräfte sind deutlich geringer, wodurch die Abschnitte parallel zu der Ebene der Sicherungsvorrichtung voneinander weg bewegt werden. Das Montageverfahren endet, indem die Krafteinwirkung parallel zur Achse des Trägerteils beziehungsweise senkrecht zur Ebene der Sicherungsvorrichtung aufgehoben wird. Bei diesem Entspannen der Sicherungsvorrichtung bewegen sich die Abschnitte elastisch zurück in ihre Ausgangsposition in die Ebene der Sicherungsvorrichtung. Mangels Krafteinwirkung parallel zur Achse des Trägerteils beziehungsweise senkrecht zur Ebene der Sicherungsvorrichtung auf die Abschnitte ist die Sicherungsvorrichtung verriegelt. Eine ungewollte Demontage ist nur unter hoher Krafteinwirkung möglich. Für eine gewollte Demontage der Sicherungsvorrichtung wird das Montageverfahren in gegensätzlicher Reihenfolge durchgeführt.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Diese zeigt in
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1 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung einer Sicherungsvorrichtung bei der Montage an einem Trägerteil;
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2 eine schematische Darstellung einer Frontansicht der in 1 gezeigten Sicherungsvorrichtung;
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3 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung vor ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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4 eine schematische Darstellung einer Frontansicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung vor ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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5 eine schematische Darstellung einer Draufsicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung vor ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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6 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung zu Beginn ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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7 eine schematische Darstellung einer Frontansicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung zu Beginn ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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8 eine schematische Darstellung einer Draufsicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung zu Beginn ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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9 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung während ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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10 eine schematische Darstellung einer Frontansicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung während ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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11 eine schematische Darstellung einer Draufsicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung während ihrer Montage an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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12 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung in ihrer Funktionsposition an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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13 eine schematische Darstellung einer Frontansicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung in ihrer Funktionsposition an dem in 1 gezeigten Trägerteil;
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14 eine schematische Darstellung einer Draufsicht der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung in ihrer Funktionsposition an dem in 1 gezeigten Trägerteil.
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Die 1 und 2 zeigen eine Sicherungsvorrichtung 1 bei der Montage an einem wellenartigen Trägerteil 2. Die Sicherungsvorrichtung 1 hat seitlich des Trägerteils 2 teilweise umfassende Schenkel 3. Die Schenkel 3 sind durch einen gemeinsamen Steg 4 miteinander verbunden. Die Schenkel 3 bilden an dem dem Steg 4 abgewandten Ende eine Öffnung 5 zum Hintergreifen des Trägerteils 2. Dabei weisen die Schenkel 3 in ihrer Ausgangsstellung zueinander einen Abstand 6 auf, welcher geringer ist als der größte Durchmesser 7 des Trägerteils 2. Der Steg 4 hat eine der Öffnung 5 zugewandte Innenkante 8 und eine dieser Innenkante 8 gegenüberliegende Außenkante 9. Weiterhin weist der Steg 4 einen an der Außenkante 9 angeordneten Schlitz 10 und eine zwischen der Innenkante 8 und der Außenkante 9 angeordnete Durchbrechung 11 auf. Der Schlitz 10 erstreckt sich von der Außenkante 9 bis zur Durchbrechung 11. Der Steg 4 ist durch den Schlitz 10 in zwei Abschnitte 12, 13 geteilt.
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Die 3 bis 14 zeigen die einzelnen Zustände der in den 1 und 2 gezeigten Sicherungsvorrichtung 1 vor, während und nach der Montage an dem Trägerteil 2. Dabei ist in den 3, 4 und 5 die Sicherungsvorrichtung 1 in ihrer Ausgangsstellung vor der Montage dargestellt.
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Die 6, 7 und 8 zeigen die Sicherungsvorrichtung 1 zu Beginn der Montage. Beider Montage werden zuerst die beiderseitig des Stegs 10 angeordneten Abschnitte 12, 13 gegeneinander aus der Ebene der Sicherungsvorrichtung heraus verschränkt 14. Die Verschränkung 14 ist durch einen Pfeil angedeutet.
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Die 9, 10, 11 zeigen die Sicherungsvorrichtung 1 während der Montage an dem Trägerteil 2. Nach dem Verschränken 14 der Abschnitte 12, 13 wird unter Beibehaltung der Verschränkung 14 die Sicherungsvorrichtung 1 auf das Trägerteil 2 aufgedrückt. Das Aufdrücken 15 ist mit einem Pfeil angedeutet. Dabei werden die Schenkel 3 über den Durchmesser 7 geführt, was zu einer zeitweisen elastischen Aufweitung 16 der Öffnung 5 führt. Durch die Aufweitung 16 der Öffnung 5 werden die Abschnitte 12, 13 aufeinander zu bewegt 17. Da die Abschnitte 12, 13 verschränkt zueinander gehalten werden bewegen 17 sie sich aneinander vorbei. Da sich die Abschnitte 12, 13 aneinander vorbeibewegen 17 können, ist die für das Aufweiten der Öffnung 5 und die Montage erforderliche Kraft gering. Erreicht die Sicherungsvorrichtung 1 ihre Funktionsposition umgreifen die Schenkel 3 das Trägerteil 2. Dabei bewegen sich die Enden der Schenkel 3 aufeinander zu und die Öffnung 5 wird verengt 18. Durch die Entlastung der Schenkel 3 bewegen 19 sich die noch verschränkt gehaltenen Abschnitte 12, 13 voneinander weg.
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Die 12, 13, 14 zeigen die Sicherungsvorrichtung 1 in der Funktionsposition an dem Trägerteil 2. Nach dem die Sicherungsvorrichtung 1 die Funktionsposition erreicht hat wird die Verschränkung 14 der Abschnitte 12, 13 aufgehoben, wodurch die Abschnitte 12, 13 in ihre Ausgangslage zurückkehren und die Sicherungsvorrichtung 1 verriegeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherungsvorrichtung
- 2
- Trägerteil
- 3
- Schenkel
- 4
- Steg
- 5
- Öffnung
- 6
- Abstand
- 7
- Durchmesser
- 8
- Innenkante
- 9
- Außenkante
- 10
- Schlitz
- 11
- Durchbrechung
- 12
- Abschnitt
- 13
- Abschnitt
- 14
- Verschränkung
- 15
- Aufdrücken
- 16
- Aufweitung
- 17
- Bewegung
- 18
- Verengung
- 19
- Bewegung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2413982 A [0003]
- DE 1400767 A [0004]
- DE 2427615 A1 [0005]
- DE 3038585 A1 [0005]
