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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verdrehsicherungsvorrichtung zur Sicherung einer Mutter für eine drehbare Welle gegen ein Verdrehen.
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Eine Mutter wird beispielsweise als axiale Lagersicherung für ein Wälzlager oder dergleichen an einer drehbaren Welle genutzt. Da Standard-Muttern üblicherweise nicht über Sicherungsmöglichkeiten gegen Verdrehen verfügen, gibt es Sicherungsmöglichkeiten z. B. nach
DIN 5406. Muttern werden standardmäßig häufig durch Sicherungsbleche oder Sicherungsbügel gegen Verdrehen gesichert. Die
DE 1 400 936 betrifft eine Sicherung für Muttern.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Verdrehsicherungsvorrichtung zur Sicherung einer Mutter für eine drehbare Welle gegen ein Verdrehen gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Verdrehsicherungsvorrichtung zum Sichern einer Mutter für eine drehbare Welle gegen Verdrehen, wobei die Mutter ein Gewinde mit in eine erste Steigungsrichtung ansteigenden Gewindeflanken aufweist, wobei ein erster Winkel zwischen einer axialen Erstreckungsrichtung der Mutter und der ersten Steigungsrichtung ein erstes Vorzeichen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherungsvorrichtung einen koaxial bezüglich der Mutter um die Welle herum anschraubbaren oder angeschraubten Sicherungsring aufweist, der ein Gewinde mit in eine zweite Steigungsrichtung ansteigenden Gewindeflanken aufweist, wobei ein zweiter Winkel zwischen einer axialen Erstreckungsrichtung des Sicherungsrings und der zweiten Steigungsrichtung ein von dem ersten Vorzeichen unterschiedliches zweites Vorzeichen aufweist.
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Die Mutter kann zum Anschrauben um die drehbare Welle herum ausgebildet sein, wobei die Mutter eine axiale Sicherung für ein Lager wie beispielsweise ein Wälzlager oder dergleichen der drehbaren Welle darstellen kann. Dabei kann die drehbare Welle einen ersten Gewindeabschnitt zum Anschrauben der Mutter und/oder einen zweiten Gewindeabschnitt zum Anschrauben des Sicherungsrings aufweisen, wobei zusätzlich oder alternativ ein mit einem Gewinde versehenes Zwischenelement, z. B. in Gestalt einer Hülse, Buchse oder dergleichen, in einem ersten Abschnitt der drehbaren Welle und/oder einem zweiten Abschnitt der drehbaren Welle um die Welle herum anliegend angeordnet sein kann. Bei dem Gewinde der Mutter kann es ich um ein Innengewinde handeln. Bei dem Gewinde des Sicherungsrings kann es sich um ein Innengewinde handeln. Der erste Winkel kann einen spitzen Winkel zwischen der axialen Erstreckungsrichtung der Mutter und der ersten Steigungsrichtung darstellen. Der zweite Winkel kann einen spitzen Winkel zwischen der axialen Erstreckungsrichtung des Sicherungsrings und der zweiten Steigungsrichtung darstellen. Beispielsweise kann die Mutter ein rechtsgängiges Gewinde aufweisen und kann folglich der Sicherungsring ein linksgängiges Gewinde aufweisen. Alternativ könnte die Mutter ein linksgängiges Gewinde aufweisen und könnte folglich der Sicherungsring ein rechtsgängiges Gewinde aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Sichern einer Mutter für eine drehbare Welle gegen Verdrehen, wobei das Verfahren in Verbindung mit einer Mutter ausführbar ist, wobei die Mutter ein Gewinde mit in eine erste Steigungsrichtung ansteigenden Gewindeflanken aufweist, wobei ein erster Winkel zwischen einer axialen Erstreckungsrichtung der Mutter und der ersten Steigungsrichtung ein erstes Vorzeichen aufweist, wobei die Mutter zumindest eine sich an einem Außenumfangsabschnitt der Mutter in die axiale Erstreckungsrichtung der Mutter erstreckende Nut aufweist, und wobei die Mutter um die Welle herum angeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
Anschrauben einer Variante der hier vorgestellten Verdrehsicherungsvorrichtung koaxial bezüglich der Mutter um die Welle herum, sodass der Sicherungsring der Verdrehsicherungsvorrichtung an der Mutter anliegt.
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Das obige Verfahren kann in Verbindung mit einer Variante der hier vorgestellten Verdrehsicherungsvorrichtung vorteilhaft ausgeführt werden, um eine Mutter für eine drehbare Welle gegen Verdrehen zu sichern. Somit kann die vorstehend genannte Verdrehsicherungsvorrichtung vorteilhaft in Verbindung mit dem obigen Verfahren verwendet werden, um eine Mutter für eine drehbare Welle gegen Verdrehen zu sichern.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Mutter mit beispielsweise rechtsgängigem Gewinde mittels einer Verdrehsicherung mit beispielsweise linksgängigem Gewinde oder jeweils umgekehrt gängigen Getrieben an einem Verdrehen gehindert werden, wobei sich die Mutter und die Verdrehsicherung auch jeweils gegenseitig hindern, sich selbst lösen zu können. Durch den Versuch des Selbstlösens eines der beiden Bauteile – der Mutter oder der Verdrehsicherung – kann ein Gegeneffekt bewirkt werden, sodass eine Verbindung eines der Bauelemente mit dem jeweils anderen der Bauteile nur noch fester wird, anstelle sich zu lösen. Im Zusammenhang beispielsweise einer axialen Lagersicherung kann durch den Einsatz der zwei gegeneinander bzw. gegenläufig drehenden oder drehbaren Gewinde, sowie insbesondere auch durch ein Durchstecken einer Schraube oder eines Stiftes zur Verbindung der Mutter und der Verdrehsicherung, ein Selbstlösen der beiden Bauteile dauerhaft ausgeschlossen werden.
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Vorteilhafterweise wird gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung bzw. Erweiterung einer Verdrehsicherung insbesondere für eine axiale Wälzlagersicherung in Gestalt einer Mutter ermöglicht. So kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein selbstständiges Lösen der Mutter, bei Einsatz von Verbindungselementen auch ein selbstständiges Lösen des Sicherungsrings, ausgeschlossen sowie ein Einsatz von versagensanfälligen bzw. platzbedürftigen, bekannten Verdrehsicherungen vorteilhaft verhindert werden. Die Verdrehsicherungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft auch Platz im Konstruktionsraum im Bereich um die drehbare Welle.
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Muttern werden herkömmlicherweise bzw. standardmäßig insbesondere durch Sicherungsbleche oder Sicherungsbügel gesichert. Bei beiden Varianten ist ein selbstständiges Lösen der Mutter möglich. Die Mutter ist dabei beispielsweise lediglich durch eine formschlüssige Verbindung gesichert, z. B. mittels einer Nase des Sicherungsblechs an der Welle. Eine Sicherung der Mutter beispielsweise mittels eines Sicherungsbügels benötigt zusätzlichen Platz für den Sicherungsbügel und für eine zugehörige Schraube. Diese Art der Verdrehsicherung kann insbesondere bei einer Anbringung der Mutter zwischen einem Lager und einem weiteren Bauteil einen unvertretbar großen Platzbedarf benötigen und konstruktionsbedingt eventuell nicht realisierbar sein, z. B. bei Anordnung eines berührungslosen Labyrinthsystems an einem Lager. Bei vorgegebener Konstruktion bzw. konstruktiven Vorgaben kann durch die Verdrehsicherungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der verfügbare Platz vorteilhaft ausgenutzt werden, indem eine Ausformung des Sicherungsrings konstruktionsabhängig bzw. konstruktionsbedingt angepasst werden kann. Wird die Mutter in Kombination mit einem Sicherungsblech z. B. nach DIN 5406 als Verdrehsicherung verwendet, so kann das Sicherungsblech anfällig für ein Versagen sein, d. h., ein Selbstlösen der Mutter ist nicht ausgeschlossen. Das Sicherungsblech wird meist lediglich mittels einer Nase, die in die Welle hineinragt, gesichert. Diese kann bereits beim Einführen in eine Wellennut beschädigt werden. Herkömmliche Muttersicherungen zur axialen Wälzlagersicherung können mittels Sicherungsblechen somit wegen Versagensrisiken und mittels Sicherungsbügel wegen Platzbeschränkungen nur bedingt gewährleistet werden, wobei in beiden Fällen ein Selbstlösen herkömmlicherweise nicht ausgeschlossen ist. Diese Probleme vermeidet eine Lösung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhaft.
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Gemäß einer Ausführungsform der Verdrehsicherungsvorrichtung, wobei die Mutter zumindest eine sich an einem Außenumfangsabschnitt der Mutter in die axiale Erstreckungsrichtung der Mutter erstreckende Nut aufweist, kann die Verdrehsicherungsvorrichtung zumindest ein Verbindungselement aufweisen und kann der Sicherungsring zumindest eine sich in die axiale Erstreckungsrichtung des Sicherungsrings erstreckende Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Verbindungselements aufweisen. Dabei kann das Verbindungselement ausgebildet sein, um sich in einem bezüglich der Mutter koaxial ausgerichteten und an die Mutter angrenzend angeordneten Zustand des Sicherungsrings und bei Aufnahme des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung in die Nut der Mutter hinein zu erstrecken. Hierbei kann das zumindest eine Verbindungselement in Gestalt einer Schraube, eines Gewindestiftes oder dergleichen vorliegen. Zudem kann die zumindest eine Durchgangsöffnung mit einem Innengewinde versehen sein. Somit kann das zumindest eine Verbindungselement in der zumindest einen Durchgangsöffnung unter Herstellung einer Schraubverbindung aufnehmbar sein. Das zumindest eine Verbindungselement ist ausgebildet, um in einem bezüglich der Mutter koaxial ausgerichteten und angrenzend angeordneten Zustand des Sicherungsrings und bei Aufnahme des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung eine Relativdrehbewegung der Mutter bezüglich des Sicherungsrings um eine gemeinsame Drehachse zu verhindern oder zu begrenzen. Die Relativdrehbewegung kann hierbei lediglich innerhalb eines Toleranzbereichs erfolgen, der durch ein Spiel des Verbindungselements in der Nut abhängig ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die für die Mutter vorgesehene Verdrehsicherungsvorrichtung selbst verdrehsicher gemacht wird. Eine formschlüssige Verbindung zwischen Sicherungsring und Mutter durch ein aus der Durchgangsöffnung herausragendes und in die Nut hineinragendes Ende des in die Durchgangsöffnung eingeschraubten Verbindungselements macht die Verdrehsicherungsvorrichtung selbst verdrehsicher. So kann auch sichergestellt werden, dass keines der beiden Bauteile, Sicherungsring und Mutter, sich ohne Einsatz eines Werkzeuges zum Demontieren des zumindest einen Verbindungselements lösen kann.
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Hierbei können die Durchgangsöffnung des Sicherungsrings und das Verbindungselement ausgebildet sein, um eine versenkbare Aufnahme des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung zu bewirken. Dabei kann die Durchgangsöffnung einen Durchmesser aufweisen, der eine vollständige Aufnahme bzw. ein Versenken des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung ermöglicht. Auch kann das Verbindungselement einen Durchmesser aufweisen, der eine vollständige Aufnahme bzw. ein Versenken des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung ermöglicht. Bei dem Verbindungselement kann es sich beispielsweise um eine Zylinderschraube mit Innensechskant, einen Gewindestift mit Innensechskant oder dergleichen handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine solche einseitig versenkbare Aufnahme des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung Platz bzw. Bauraum spart. Vorteilhafterweise kann bei eingesenktem Verbindungselement, z. B. ein Ring eines berührungslosen Labyrinthsystems, ein anderes Bauteil auch von einer Kopfseite des eingeschraubten Verbindungselements her an dem Sicherungsring anliegen.
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Auch kann der zweite Winkel zwischen der axialen Erstreckungsrichtung des Sicherungsrings und der zweiten Steigungsrichtung der Gewindeflanken des Gewindes des Sicherungsrings einen größeren Betrag als der erste Winkel zwischen der axialen Erstreckungsrichtung der Mutter und der ersten Steigungsrichtung der Gewindeflanken des Gewindes der Mutter aufweisen. Somit kann eine Gewindesteigung des Gewindes der Sicherungsring kleiner sein als eine Gewindesteigung des Gewindes der Mutter. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass aufgrund der kleineren Gewindesteigung bzw. feinerer Gewindegänge des Sicherungsrings ein Selbstlösen des Sicherungsrings erschwert wird sowie eine höhere Positioniergenauigkeit von Durchgangsöffnungen des Sicherungsrings bezüglich Nuten der Mutter bewirkt wird. Wird das relativ zu dem Gewinde der Mutter entgegengesetzt gängige Gewinde des Sicherungsrings mit einer kleineren Steigung gewählt, z. B. nach Norm DIN 13, so ist es einfacher, den Sicherungsring an die Mutter so zu drehen, dass zusätzlich zu der gewünschten bzw. geforderten, aufzubauenden Vorspannung des Sicherungsrings gegen die Mutter auch eine zuverlässige Ausrichtung einer Durchgangsöffnung des Sicherungsrings mit einer oder mehreren, beispielsweise bis zu vier, der Nuten zum Durchstecken des Verbindungselements möglich ist.
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Insbesondere kann ein Innendurchmesser des Sicherungsrings kleiner oder gleich einem Innendurchmesser der Mutter sein. Zudem kann ein Außendurchmesser des Sicherungsrings größer oder gleich einem Außendurchmesser der Mutter sein. Dabei kann die drehbare Welle einen ersten Gewindeabschnitt zum Anschrauben der Mutter und/oder einen zweiten Gewindeabschnitt zum Anschrauben des Sicherungsrings aufweisen, wobei zusätzlich oder alternativ ein mit einem Gewinde versehenes Zwischenelement, z. B. in Gestalt einer Hülse, Buchse oder dergleichen, in einem ersten Abschnitt der drehbaren Welle und/oder einem zweiten Abschnitt der drehbaren Welle um die Welle herum anliegend angeordnet sein kann. Ein Außendurchmesser der drehbaren Welle kann in dem ersten Abschnitt oder Gewindeabschnitt und in dem zweiten Abschnitt oder Gewindeabschnitt gleich oder unterschiedlich sein. Insbesondere kann der Außendurchmesser der drehbaren Welle in dem ersten Abschnitt oder Gewindeabschnitt größer als in dem zweiten Abschnitt oder Gewindeabschnitt sein. Der Innendurchmesser des Sicherungsrings kann um einen Gewindetoleranzbetrag größer als der Außendurchmesser der Welle in dem zweiten Gewindeabschnitt oder als der Außendurchmesser des Zwischenelements in dem zweiten Abschnitt sein. Der Innendurchmesser des Sicherungsrings kann so bemessen sein, dass das Gewinde des Sicherungsrings sicher in ein Gewinde des zweiten Gewindeabschnitts der Welle oder ein Gewinde des Zwischenelements in dem zweiten Abschnitt der Welle schraubbar ist. Der Außendurchmesser des Sicherungsrings bzw. eine Differenz zwischen Außendurchmesser und Innendurchmesser des Sicherungsrings kann so bemessen sein, dass in dem Sicherungsring zumindest eine Durchgangsöffnung ausgeformt sein kann und eine sichere Anlage des Sicherungsrings gegen die Mutter bewirkt werden kann, wobei eine Durchgangsöffnung mit einer Nut der Mutter axial ausrichtbar ist.
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Ferner kann der Sicherungsring einen Anlageabschnitt aufweisen, der in Anlage gegen einen Oberflächenabschnitt der Mutter bringbar oder gebracht ist, wenn der Sicherungsring koaxial und anliegend bezüglich einer an der Welle angeschraubten Mutter um die Welle herum angeschraubt ist. Dabei kann der Anlageabschnitt ausgebildet sein, um bei Anlage gegen einen Oberflächenabschnitt der Mutter eine gegen Verdrehen sichere Vorspannung des Sicherungsrings gegen die Mutter zu ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der erste Winkel und/oder der zweite Winkel einen betragsmäßigen Wert aufweisen, der in einem Winkelbereich von null Grad bis 90 Grad liegt. Insbesondere kann dabei der Winkel zumindest eines Gewindes, günstigerweise beider Gewinde innerhalb eines Bereichs von null Grad bis 45 Grad liegen. Die oben genannten Werte beziehen sich dabei auf den Absolutbetrag der Winkel, sodass diese genannten Werte für den/die Winkel als mathematische Orientierung der Winkel zu verstehen ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt sicher, dass einerseits eines der Gewinde rechtsgängig und das andere der Gewinde linksgängig ist, und dass einerseits auch unterschiedliche Steigungen der beiden Gewinde realisierbar sind.
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Die Verdrehsicherungsvorrichtung kann ferner auch konstruktionsabhängig hinsichtlich des Verbauortes bzw. der baulichen Gegebenheiten an der Welle ausformbar sein. Es können auch andere gegen die Mutter in Anlage bringbare Bauteile anstelle eines Sicherungsrings für die Verdrehsicherungsvorrichtung genutzt werden, z. B. ein modifizierter Ring eines berührungslosen Labyrinthes oder ein anderes konstruktionsbedingt anliegendes Bauteil.
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Ferner kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Schritt des Anordnens zumindest eines Verbindungselements in zumindest einer Durchgangsöffnung des Sicherungsrings vorgesehen sin, sodass sich das Verbindungselement in die Nut der Mutter hinein erstreckt. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders sicheren Befestigungs- bzw. Sicherungsmöglichkeit für die Mutter.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1A bis 3B Darstellungen von Verdrehsicherungsvorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Darstellung von Anstiegsrichtungen von Gewindeflanken einer Mutter sowie eines Sicherungsrings gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1A eine Teilquerschnittsansicht einer Verdrehsicherungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an einer drehbaren Welle. Gezeigt sind eine drehbare Welle 101, ein Lager 102 beispielhaft in Gestalt eines Wälzlagers, eine Mutter 103, ein Sicherungsring 104, beispielhaft und darstellungsbedingt ein erstes Verbindungselement 105 beispielhaft in Gestalt einer Schraube, insbesondere einer Zylinderschraube mit Innensechskant, beispielhaft und darstellungsbedingt ein zweites Verbindungselement 106 beispielhaft in Gestalt eines Gewindestifts, insbesondere eines Gewindestifts mit Innensechskant, ein weiteres Bauteil 107, eine Verdrehsicherungsvorrichtung 110, beispielhaft und darstellungsbedingt zwei Nuten 113, beispielhaft und darstellungsbedingt zwei Durchgangsöffnungen 114 und ein Ausschnitt B von 1, der in 1B vergrößert dargestellt ist. Das weitere Bauteil 107 kann optional sein und ist lediglich beispielhaft dargestellt. Die Nuten 113 der Mutter 103 erstrecken sich an einer Außenumfangsfläche der Mutter 103 in eine axiale Erstreckungsrichtung der Mutter 103. Die Verdrehsicherungsvorrichtung 110 weist hierbei den Sicherungsring 104, in dem die Durchgangsöffnungen 114 angeordnet sind, das erste Verbindungselement 105 und das zweite Verbindungselement 106 auf. Die Verdrehsicherungsvorrichtung 110 ist zum Sichern der Mutter 103 gegen Verdrehen vorgesehen.
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Die Welle 101 umfangsmäßig zumindest teilumfänglich umgebend sind das Lager 102, die Mutter 103, der Sicherungsring 104 und das weitere Bauteil 107 angeordnet. Das Lager 102, die Mutter 103, der Sicherungsring 104 und das weitere Bauteil 107 sind an die Welle 101 geschraubt. Dabei ist die Mutter 103 entlang einer axialen Erstreckungsrichtung bzw. Längserstreckungsrichtung der Welle 101 zwischen dem Lager 102 und dem Sicherungsring 104 angeordnet. Die Mutter 103 befindet sich hierbei in axialer Erstreckungsrichtung der Welle 101 in Anlage gegen das Lager 102 und den Sicherungsring 104. Ferner ist der Sicherungsring 104 entlang einer axialen Erstreckungsrichtung bzw. Längserstreckungsrichtung der Welle 101 zwischen der Mutter 103 und dem weiteren Bauteil 107 angeordnet. Der Sicherungsring 104 befindet sich hierbei in axialer Erstreckungsrichtung der Welle 101 in Anlage gegen die Mutter 103 und das weitere Bauteil 107.
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Die Welle 101 weist gemäß dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Bereich des Lagers 102 und der Mutter 103 einen ersten Außendurchmesser, im Bereich des Sicherungsrings 104 einen zweiten Außendurchmesser und im Bereich des weiteren Bauteils 107 einen dritten Außendurchmesser auf. Hierbei ist der zweite Außendurchmesser der Welle 101 kleiner als der erste Außendurchmesser der Welle 101 und größer als der dritte Außendurchmesser der Welle 101. Dabei verringert sich der erste Außendurchmesser der Welle 101 an einer ersten stufenförmigen Übergangsstelle zu dem zweiten Außendurchmesser der Welle 101 und verringert sich der zweite Außendurchmesser der Welle 101 an einer zweiten stufenförmigen Übergangsstelle zu dem dritten Außendurchmesser der Welle 101. Auch wenn es in 1A darstellerisch nicht realisiert ist, so weist die Welle 101 im Bereich der Mutter 103 ein Gewinde zum Anschrauben der Mutter 103 und im Bereich des Sicherungsrings 104 ein Gewinde zum Anschrauben des Sicherungsrings 104 auf.
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Gemäß dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handelt es sich beispielhaft bei dem Gewinde zum Anschrauben der Mutter 103 um ein rechtsgängiges Gewinde und bei dem Gewinde zum Anschrauben des Sicherungsrings 104 um ein linksgängiges Gewinde. Folglich sind an der Welle 101 zumindest ein rechtsgängiges und ein linksgängiges Gewindet ausgeformt. Beispielhaft weist somit die Mutter 103 ein rechtsgängiges Innengewinde auf und weist der Sicherungsring 104 ein linksgängiges Innengewinde auf. Der Sicherungsring 104 erstreckt sich in axialer Richtung zwischen der ersten stufenförmigen Übergangsstelle des Außendurchmessers der Welle 101 und der zweiten stufenförmigen Übergangsstelle des Außendurchmessers der Welle 101. Insbesondere erstreckt sich der Sicherungsring 104 in axialer Richtung von der ersten stufenförmigen Übergangsstelle des Außendurchmessers der Welle 101 bis zu der zweiten stufenförmigen Übergangsstelle des Außendurchmessers der Welle 101.
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Die Durchgangsöffnungen 114 des Sicherungsrings 104 sind zwischen einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche des Sicherungsrings 104 angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 114 erstrecken sich entlang der axialen Erstreckungsrichtung des Sicherungsrings 104 durch den Sicherungsring 104 hindurch. In einer ersten der Durchgangsöffnungen 114 ist das erste Verbindungselement 105 aufgenommen. In einer zweiten der Durchgangsöffnungen 114 ist das zweite Verbindungselement 106 aufgenommen. Dabei sind die Verbindungselemente 105 und 106 in die Durchgangsöffnungen 114 des Sicherungsrings 104 eingeschraubt. Kopfenden der Verbindungselemente 105 und 106 stellen keine Vorsprünge bezüglich einer dem weiteren Bauteil 107 zu gewandten Oberfläche des Sicherungsrings 104 dar bzw. sind in der dem weiteren Bauteil 107 zugewandten Oberfläche des Sicherungsrings 104 versenkt. Den Kopfenden entgegengesetzte freie Enden der Verbindungselemente 105 und 106 stehen bezüglich einer der Mutter 103 zugewandten Oberfläche des Sicherungsrings 104 von dieser Oberfläche vor. Dabei ragt das freie Ende des ersten Verbindungselements 105 aus der ersten der Durchgangsöffnungen 114 in eine erste der Nuten 113 hinein. Ferner ragt das freie Ende des zweiten Verbindungselements 106 aus der zweiten der Durchgangsöffnungen 114 in eine zweite der Nuten 113 hinein.
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Die Verdrehsicherung wird gemäß dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung folgendermaßen bewirkt. Dreht sich die Mutter 103 nach links zum Selbstlösen, so dreht sich der Sicherungsring 104 als Verdrehsicherungselement mit linksgängigem Gewinde nach links und wird angezogen. Dreht sich der Sicherungsring 104 nach rechts zum Selbstlösen, so dreht sich die Mutter 103 mit rechtsgängigem Gewinde nach rechts und wird angezogen. Ein selbstständiges Lösen sowohl der Mutter 103 als auch des Sicherungsrings 104 ist somit kontinuierlich ausgeschlossen, wobei die Verbindungselemente 105 und 106 als Festdreher in den Durchgangsöffnungen 114 eingeschraubt sind.
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1B zeigt einen Ausschnitt aus 1A. In dem in 1B vergrößert dargestellten Ausschnitt B aus 1A sind Teilabschnitte der Welle 101, der Mutter 103 und des Sicherungsrings 104 im Bereich der ersten stufenförmigen Übergangsstelle des Außenumfangs der Welle 101 gezeigt. In der vergrößerten Darstellung von 1B ist erkennbar, dass die Mutter 103 in axialer Erstreckungsrichtung der Welle 101 über die erste stufenförmige Übergangsstelle der Welle 101 hinaus zu dem Sicherungsring 104 hin vorsteht. Somit liegt der Sicherungsring 104 an der Mutter 103 an, wobei zwischen der ersten stufenförmigen Übergangsstelle der Welle 101 und dem Sicherungsring 104 ein Zwischenraum verbleibt.
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2A zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer Verdrehsicherungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an einer drehbaren Welle. Hierbei entsprechen die in 2A gezeigten Elemente den in 1A gezeigten Elementen und entspricht die Darstellung in 2A der Darstellung aus 1A mit den Ausnahmen, dass verglichen mit 1A hier in 2A ein anderes Modell des Wälzlagers 102 angeordnet ist, der Sicherungsring 104 eine veränderte Ausformung aufweist, auf die in 2B eingegangen wird, und zusätzlich eine Hülse 208 in Gestalt einer Spannhülse bzw. Abziehhülse angeordnet ist. Die Hülse 208 ist einen axialen Teilabschnitt der Welle 101 umschließend angeordnet. Genauer gesagt ist die Hülse 208 gemäß dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwischen der Welle 101 und dem Wälzlager 102 sowie der Mutter 103 angeordnet. Dabei erstreckt sich die Hülse 208 in axialer Erstreckungsrichtung der Welle 101 von der ersten stufenförmigen Übergangsstelle des Außenumfangs der Welle 101 zwischen der der Welle 101 und der Mutter 103 sowie zwischen der Welle 101 und dem Wälzlager 102 hindurch über das Wälzlager 102 hinaus. Die Hülse 208 weist einen abgewinkelten Abschnitt auf, der an einer bezüglich der axialen Erstreckungsrichtung der Welle 101 abgewinkelten Stufenflanke der ersten stufenförmigen Übergangsstelle der Welle 101 anliegt. Das Gewinde zum Anschrauben der Mutter 103 ist an der Hülse 208 ausgeformt.
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2B zeigt einen Ausschnitt aus 2A. In dem in 2B vergrößert dargestellten Ausschnitt B aus 2A sind Teilabschnitte der Mutter 103, des Sicherungsrings 104 und der Hülse 208 im Bereich der ersten stufenförmigen Übergangsstelle des Außenumfangs der Welle gezeigt. In der vergrößerten Darstellung von 2B ist erkennbar, dass der Sicherungsring 104 eine Ausnehmung aufweist, die ausgebildet ist, um den abgewinkelten Abschnitt der Hülse 208 aufzunehmen. Hierbei liegt der Sicherungsring 104 an der Mutter 103 an, wobei zwischen dem abgewinkelten Abschnitt der Hülse 208 und der Ausnehmung des Sicherungsrings 104 ein Zwischenraum verbleibt. Somit ist auch eine Berücksichtigung einer durch die Hülse 208 veränderten Geometrie mittels der veränderten Ausformung des Sicherungsrings 104 möglich, sodass die Verdrehsicherung auf die Mutter 103 drücken kann.
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Unter Bezugnahme auf die 1A bis 2B werden die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nochmals mit anderen Worten zusammengefasst. Für eine axiale Lagersicherung werden häufig Spannhülsen oder Abziehhülsen wie die in 2A bzw. 2B gezeigte Hülse 208 mit einer Mutter wie der Mutter 103 versehen, sodass das auf der Hülse 208 angeordnete Wälzlager bzw. Lager 102 gesichert wird. Auch hier ist die verdrehsichere Verdrehsicherungsvorrichtung 110 anwendbar, wie in 2A und 2B gezeigt. Da ein Sicherungsblech für die Mutter 103 weggelassen wird, entsteht ein Freiraum zwischen dem Wälzlager 102 und der Mutter 103. Die beispielsweise DIN-genormte Spannhülse oder DIN- genormte Abziehhülse kann so übernommen werden, wie diese angeboten wird. Um diesen Freiraum zu schließen und um den Sicherungsring 104 der Verdrehsicherungsvorrichtung 110 an die Mutter 103 anliegend anziehen zu können, wird der Sicherungsring 104 dementsprechend modifiziert, dieser ist somit konstruktionsabhängig anpassbar, wie es aus einem Vergleich von 1B mit 2B ersichtlich ist. Das bezüglich der Mutter 103 entgegengesetzte Gewinde des Sicherungsrings 104 wird dann an einem kleineren Wellendurchmesser angebracht und somit ist wie in 1A bzw. 1B die Mutter 103 durch den Sicherungsring 104 als Verdrehsicherung mit entgegendrehendem Gewinde und durchgesteckten Verbindungselementen 105 und 106 gesichert. Somit können DIN-Bauteile verwendet werden und lediglich der Sicherungsring 104 ist anzupassen. Die Verdrehsicherungsvorrichtung 110 ist vorteilhafterweise selbst verdrehsicher.
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3A zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer Verdrehsicherungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an einer drehbaren Welle. Hierbei entsprechen die in 3A gezeigten Elemente den in 1A gezeigten Elementen und entspricht die Darstellung in 3A der Darstellung aus 1A mit den Ausnahmen, dass verglichen mit 1A hier in 3A der Sicherungsring einen größeren Innendurchmesser aufweist und zusätzlich eine Buchse 308 angeordnet ist, an der die Mutter 103 und der Sicherungsring 104 angeschraubt sind. Die Buchse 308 ist einen axialen Teilabschnitt der Welle 101 umschließend angeordnet. Genauer gesagt ist die Buchse 308 gemäß dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwischen der Welle 101 und der Mutter 103 sowie dem Sicherungsring 104 angeordnet. Dabei erstreckt sich die Buchse 308 in axialer Erstreckungsrichtung der Welle 101 von der ersten stufenförmigen Übergangsstelle des Außenumfangs der Welle 101 zwischen der der Welle 101 und der Mutter 103 sowie zwischen der Welle 101 und dem Sicherungsring 104 hindurch bis zu der zweiten stufenförmigen Übergangsstelle des Außenumfangs der Welle 101. Die Buchse 308 liegt hierbei an einer bezüglich der axialen Erstreckungsrichtung der Welle 101 abgewinkelten Stufenflanke der ersten stufenförmigen Übergangsstelle der Welle 101 an. Das Gewinde zum Anschrauben der Mutter 103 sowie das Gewinde zum Anschrauben des Sicherungsrings 104 sind an der Buchse 308 ausgeformt. Die Buchse 308 weist eine stufenförmige Übergangsstelle auf, an der sich ein Außenumfang der Buchse 308 von einem ersten Außenumfang im Bereich der Mutter 103 zu einem zweiten Außenumfang im Bereich des Sicherungsrings 104 stufenförmig verringert.
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3B zeigt einen Ausschnitt aus 3A. In dem in 3B vergrößert dargestellten Ausschnitt B aus 3A sind Teilabschnitte der Mutter 103, des Sicherungsrings 104 und der Buchse 308 im Bereich der stufenförmigen Übergangsstelle des Außenumfangs der Buchse 308 gezeigt. In der vergrößerten Darstellung von 3B ist erkennbar, dass die Mutter 103 in axialer Erstreckungsrichtung über die stufenförmige Übergangsstelle der Buchse 308 hinaus zu dem Sicherungsring 104 hin vorsteht. Somit liegt der Sicherungsring 104 an der Mutter 103 an, wobei zwischen der stufenförmigen Übergangsstelle der Buchse 308 und dem Sicherungsring 104 ein Zwischenraum verbleibt.
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Unter Bezugnahme auf die 1A und 1B sowie 3A und 3B werden die betreffenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nochmals mit anderen Worten zusammengefasst. Gemäß dem in den 3A und 3B dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Gewindebearbeitung nicht an der Welle 101 erfolgt, wie bei dem in den 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, sondern an der zusätzlichen Buchse 308 mit rechtsgängigem und linksgängigem Gewinde für Mutter 103 und Sicherungsring 104. So kann eine fertigungstechnisch teuere Bearbeitung der Welle 101 vermieden werden. Gemäß dem in den 3A und 3B dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Buchse 308 bzw. ein aufgepresster Ring verwendet. Die Buchse 308 wird unter der Mutter 103 und unter dem Sicherungsring 104 angebracht. Somit wird hierbei die Welle 101 nicht bearbeitet, sondern nur die auf die Welle 101 aufgepresste Buchse 308 mit beiden Gewinden versehen. Die Verdrehsicherungsvorrichtung 110 ist somit selbst verdrehsicher und es ist keine Gewindebearbeitung an der Welle 101 erforderlich, sondern lediglich an der Buchse 308.
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4 zeigt eine schematische Darstellung von Anstiegsrichtungen von Gewindeflanken einer Mutter sowie eines Sicherungsrings gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine Mutter 103, ein Sicherungsring 104, eine axiale Erstreckungsrichtung 410, ein Mutterngewinde 413, ein Sicherungsringgewinde 414, eine Gewindeflanke 423 der Mutter, eine Gewindeflanke 424 des Sicherungsrings, eine erste Steigungsrichtung 433, eine zweite Steigungsrichtung 434, ein erster Winkel 443 und ein zweiter Winkel 444. Bei der Mutter 103 kann es sich um die Mutter aus einer der 1A bis 3B handeln. Bei dem Sicherungsring 104 kann es sich um Sicherungsring aus einer der 1A bis 3B handeln. Die Mutter 103 und der Sicherungsring 104 sind in 4 benachbart zueinander angeordnet und bezüglich einander ausgerichtet, sodass dieselben die axiale Erstreckungsrichtung 410 gemeinsam haben.
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Die Mutter 103 weist das Mutterngewinde 413 auf, das eine Mehrzahl von Gewindeflanken 423 umfasst. Die Gewindeflanken 423 der Mutter 103 weisen bezüglich der axialen Erstreckungsrichtung 410 die erste Steigungsrichtung 433 auf, wobei die erste Steigungsrichtung 433 und die axiale Erstreckungsrichtung 410 den ersten Winkel 443 aufspannen. Bei dem ersten Winkel 443 handelt es sich um den spitzen Winkel zwischen der ersten Steigungsrichtung 433 und der axialen Erstreckungsrichtung 410.
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Der Sicherungsring 104 weist das Sicherungsringgewinde 414 auf, das eine Mehrzahl von Gewindeflanken 424 umfasst. Die Gewindeflanken 424 des Sicherungsrings 104 weisen bezüglich der axialen Erstreckungsrichtung 410 die zweite Steigungsrichtung 434 auf, wobei die zweite Steigungsrichtung 434 und die axiale Erstreckungsrichtung 410 den zweiten Winkel 444 aufspannen. Bei dem zweiten Winkel 444 handelt es sich um den spitzen Winkel zwischen der zweiten Steigungsrichtung 434 und der axialen Erstreckungsrichtung 410.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Sichern einer Mutter für eine drehbare Welle gegen Verdrehen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist das Verfahren 500 in Verbindung mit einer Mutter ausführbar, die ein Gewinde mit in eine erste Steigungsrichtung ansteigenden Gewindeflanken aufweist, wobei ein erster Winkel zwischen einer axialen Erstreckungsrichtung der Mutter und der ersten Steigungsrichtung ein erstes Vorzeichen aufweist. Auch weist die Mutter zumindest eine sich an einem Außenumfangsabschnitt der Mutter in die axiale Erstreckungsrichtung der Mutter erstreckende Nut auf. Die Mutter ist hierbei um die Welle herum angeschraubt. Das Verfahren 500 weist einen Schritt des Anschraubens 510 einer Verdrehsicherungsvorrichtung koaxial bezüglich der Mutter um die Welle herum auf. Die Verdrehsicherungsvorrichtung ist zum Sichern einer Mutter für eine drehbare Welle gegen Verdrehen vorgesehen. Die Verdrehsicherungsvorrichtung weist einen koaxial bezüglich der Mutter um die Welle herum anschraubbaren Sicherungsring auf, der ein Gewinde mit in eine zweite Steigungsrichtung ansteigenden Gewindeflanken aufweist, wobei ein zweiter Winkel zwischen einer axialen Erstreckungsrichtung des Sicherungsrings und der zweiten Steigungsrichtung ein zweites Vorzeichen aufweist. Schritt des Anschraubens 510 der Verdrehsicherungsvorrichtung koaxial bezüglich der Mutter um die Welle herum wird so ausgeführt, dass der Sicherungsring der Verdrehsicherungsvorrichtung an der Mutter anliegt. Das Verfahren 500 weist auch einen Schritt des Anordnens 520 zumindest eines Verbindungselements in zumindest einer Durchgangsöffnung des Sicherungsrings auf, sodass sich das Verbindungselement in die Nut der Mutter hinein erstreckt. Im Schritt des Anordnens 520 wird das Verbindungselement in die Durchgangsöffnung des Sicherungsrings beispielsweise eingeschraubt. Das Verfahren 500 kann in Verbindung mit einer Verdrehsicherungsvorrichtung aus 1A, 2A, 3A oder 4 vorteilhaft ausgeführt werden.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1A bis 5 nochmals mit anderen Worten zusammenfassend erläutert. Durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können herkömmliche Verdrehsicherungen entfallen. Insbesondere sind in den 2A bis 3B Ausführungsbeispiele gezeigt, die eine Einsatzmöglichkeit der verdrehsicheren Verdrehsicherungsvorrichtung 110 auch bei verschiedenen Ausführungen von Lagern 102 mit verschiedenen zusätzlichen Zubehörteilen veranschaulichen, z. B. auch anwendbar bei Lagern 102 mit Hülsen 208 oder Buchse 308. Betrachtet man Lagerzubehörteile wie Spannhülsen, Abziehhülsen und Muttern, so können diese – anstatt in Kombination mit herkömmlichen Verdrehsicherungen wie Sicherungsblechen, Sicherungsbügeln und dergleichen eingesetzt zu werden – gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung um die Systematik des sich gegenseitigen Anziehens in Gestalt der Verdrehsicherungsvorrichtung 110 erweitert und bei gegebener Konstruktionsaufgabe- und -umgebung individuell an die Mutter 103 angepasst werden. Somit entfallen herkömmliche Verdrehsicherungen. Durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können auch für Wälzlager 102 eingesetzte Zubehörteile auf kontinuierliches Selbstlösen gesichert werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen Platz in einem gegebenen Konstruktionsraum und insbesondere wird das Selbstlösen durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kontinuierlich ausgeschlossen, denn die Verdrehsicherungsvorrichtung 110 ist selbst verdrehsicher.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- drehbare Welle
- 102
- Lager
- 103
- Mutter
- 104
- Sicherungsring
- 105
- erstes Verbindungselement
- 106
- zweites Verbindungselement
- 107
- weiteres Bauteil
- 110
- Verdrehsicherungsvorrichtung
- 113
- Nut
- 114
- Durchgangsöffnung
- B
- Ausschnitt
- 208
- Hülse
- 308
- Buchse
- 410
- axiale Erstreckungsrichtung
- 413
- Mutterngewinde
- 414
- Sicherungsringgewinde
- 423
- Gewindeflanke der Mutter
- 424
- Gewindeflanke des Sicherungsrings
- 433
- erste Steigungsrichtung
- 434
- zweite Steigungsrichtung
- 443
- erster Winkel
- 444
- zweiter Winkel
- 500
- Verfahren zum Sichern
- 510
- Schritt des Anschraubens
- 520
- Schritt des Anordnens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 5406 [0002]
- DIN 5406 [0010]
- Norm DIN 13 [0013]
