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Arretierungen dienen in Getrieben zur temporären oder lösbaren, gegenseitigen Festlegung von Getriebeteilen. Als Arretierungen werden Baugruppen verwendet, welche bei vielen Ausführungen eine Aufnahme und ein in der Aufnahme längsverschiebbar und durch eine Federvorrichtung vorgespanntes Arretierelement aufweisen Die Aufnahme ist an einem Getriebeteil festgelegt, wobei sich das Arretierelement an dem anderen Getriebeteil arretiert, indem dieses in der Längsverschiebungsrichtung in einer Arretieraufnahme des anderen Getriebeteils einrastet.
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Eine derartige Arretierung ist beispielsweise in der Druckschrift
US 8,261,424 B1 offenbart, wobei diese eine Hülse aufweist, in der eine Feder und eine Kugel angeordnet sind und die Feder die Kugel in Richtung einer Ausgangsöffnung vorspannt. Damit die Kugel die Hülse nicht verlassen kann, ist die Hülse an der Ausgangsöffnung durch ein Umbördeln oder eine andere umformtechnische Bearbeitung verengt.
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Die Druckschrift
US 4,553,795 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, zeigt eine ähnliche Vorrichtung, wobei die Ausgangsöffnung durch eine Platte gebildet ist, welche innerhalb der Hülse angeordnet ist und z. B. in diese eingeschraubt ist.
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Weitere Arretiervorrichtungen gehen aus
DE 90 16 978 U1 ,
DE 88 14 844 U1 ,
DE 101 18 874 A1 und aus
JP 2011-057 393 A hervor. Die
DE 90 16 978 U1 zeigt eine Arretiervorrichtung, bei der ein Kragen einer Kappe oder einer Innenhülse endseitig angeordnet ist und die
DE 88 14 844 U1 eine Arretiervorrichtung mit einteilig ausgebildeten Führungslaschen. Die
JP 2011 057 393 A zeigt ein Lager mit einer Kunststoffkappe, die an einem Schaft verschnappt ist. In der Herstellung sind diese Arretiervorrichtungen aufwändig.
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Gebiet der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und/oder kostengünstig zu fertigende Arretiervorrichtung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Arretiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Arretiervorrichtung vorgeschlagen, welche ausgebildet ist, sich relativ zu einem Arretierpartner zu arretieren, insbesondere in den Arretierpartner einzurasten. Besonders bevorzugt ist der Arretierpartner als ein Getriebeteil eines Getriebes, insbesondere eines Fahrzeuggetriebes, im speziellen eines Fahrzeugschaltgetriebes ausgebildet. Das Getriebeteil ist bevorzugt als ein bewegbares Getriebeteil ausgebildet, wie z. B. als eine Welle oder ein Rad. Alternativ ist das Getriebeteil stationär ausgebildet und die Arretiervorrichtung ist selbst bewegbar oder in einem bewegbaren weiteren Getriebeteil angeordnet, so dass die Arretiervorrichtung bzw. das bewegbare weitere Getriebeteil sich zu dem stationären Getriebeteil arretiert. Das stationäre Getriebeteil kann z. B. als eine Achse oder als ein Gehäuseabschnitt oder als eine andere stationäre Umgebungskonstruktion ausgebildet sein.
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Die Arretiervorrichtung umfasst eine Hülse sowie ein Abschlussteil, wobei die Hülse mit dem Abschlussteil an einem Ende abgeschlossen ist. Das Abschlussteil weist ein Arretierfenster auf, welches als eine Öffnung in dem Abschlussteil ausgebildet ist.
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Die Arretiervorrichtung umfasst ferner eine Arretiereinrichtung, über die sich die Arretiervorrichtung auf dem Arretierpartner abstützt und/oder eine Arretierung bildet. Insbesondere ist die Arretiereinrichtung längs verschiebbar entlang der Längserstreckung der Hülse in der Hülse angeordnet. Die Arretiereinrichtung durchgreift zumindest abschnittsweise das Arretierfenster. Insbesondere steht die Arretiereinrichtung mit einem überstehenden Teilabschnitt über das Abschlussteil über. Die Arretiereinrichtung kann beispielsweise als ein Arretierfinger ausgebildet sein. Bevorzugte Ausführungsformen für die Arretiereinrichtung werden nachfolgend noch erläutert.
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Die Arretiervorrichtung umfasst ferner eine Feder, wobei die Feder in der Hülse angeordnet ist und wobei die Arretiereinrichtung durch eine Federkraft der Feder in Richtung des Arretierfensters vorgespannt ist. Die Feder kann unmittelbar auf die Arretiereinrichtung wirken oder die Arretiereinrichtung über Zwischenelemente vorspannen. Besonders bevorzugt sind Arretiereinrichtung und Feder in Längserstreckung der Hülse seriell oder hintereinander in der Hülse angeordnet. Bei der Feder handelt es sich besonders bevorzugt um eine oder mehrere Spiralfedern. Besonders bevorzugt ist der Außendurchmesser der Spiralfeder kleiner oder gleich zu dem Außendurchmesser der Arretiereinrichtung ausgebildet. Der Außendurchmesser der Arretiereinrichtung ist zumindest abschnittsweise größer als der freie Durchmesser des Arretierfensters, sodass die Arretiereinrichtung durch das Arretierfenster formschlüssig in dem Innenraum der Hülse gehalten ist. Besonders bevorzugt liegt die Arretiereinrichtung unmittelbar und/oder kontaktierend an dem Abschlussteil im Bereich des Arretierfensters an.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Abschlussteil auf der Hülse stirnseitig aufliegt, insbesondere die Hülse stirnseitig bedeckt.
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Zudem ist das Abschlussteil mit dieser formschlüssig verbunden. Die formschlüssige Verbindung ist so ausgebildet, dass ein Abheben des Abschlussteils in Richtung der Federkraft und/oder in Längserstreckung zu der Hülse und zugleich weg von der Hülse formschlüssig verhindert ist.
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Es ist eine Überlegung der Erfindung, dass durch eine derartige Ausgestaltung ein funktionssicherer Abschluss der Arretiervorrichtung geschaffen werden kann, wobei zugleich die Fertigung einfach und damit die Fertigungskosten niedrig sind. Zum einen wird vermieden, dass – wie aus dem Stand der Technik bekannt – ein freies Ende der Hülse umformtechnisch bearbeitet werden muss. Auf der anderen Seite wird vermieden, dass ein Zusatzteil aufwendig in die Hülse integriert werden muss. Stattdessen wird das erfindungsgemäße Abschlussteil in einfacher Weise auf die Hülse stirnseitig aufgesetzt und mit dieser formschlüssig verbunden. Damit wird im Vergleich zu der umformtechnischen Lösung ein einfacher und im Vergleich zu der Lösung mit dem im inneren der Hülse aufgenommenen Zusatzteil kostengünstiger Weg zur Realisierung der Arretiervorrichtung offenbart.
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Die Hülse weist Zapfenabschnitte auf, wobei die Zapfenabschnitte das Abschlussteil durchgreifen oder umgreifen und formschlüssig an dem Abschlussteil festgelegt sind. Das Abschlussteil kann – sobald die Feder und die Arretiereinrichtung in der Hülse angeordnet sind – in einfacher Weise auf die Hülse aufgesetzt werden. Nachfolgend kann mit den Zapfenabschnitten die formschlüssige Verbindung hergestellt und das Abschlussteil dadurch gesichert werden. Insgesamt ergibt sich ein simpler Montageprozess der Arretiervorrichtung.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Zapfenabschnitte an den freien Enden umgeformt, um die formschlüssige Verbindung zu bilden. Das Abschlussteil wird somit auf der Hülse montiert, wobei die Zapfenabschnitte unverformt sind. Nachfolgend werden die Zapfenabschnitte verformt. Beispielsweise kann eine Verformung durch ein Verstemmen der freien Enden der Zapfenabschnitte erfolgen.
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Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Zapfenabschnitte als Rastzapfenabschnitte ausgebildet, wobei die Rastzapfenabschnitte am Abschlussteil verrastend angeordnet sind, um die formschlüssige Verbindung zu bilden. Insbesondere übergreifen Rastbereiche der Rastzapfenabschnitte Teilbereiche des Abschlussteils, sodass dieses formschlüssig gesichert sind. Diese Ausgestaltung hat neben der einfachen Montage, die in einem einfachen Aufdrücken des Abschlussteils auf die Hülse besteht, den Vorteil, dass die Verbindung vorzugsweise sogar lösbar ist und die Arretiervorrichtung reparaturfreundlich ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung definiert die Hülse, insbesondere die Innenwandung und die Außenwandung der Hülse, einen Hohlzylinder, wobei die Zapfenabschnitte innerhalb einer Wand, insbesondere innerhalb einer Verlängerung der Wand des Hohlzylinders angeordnet sind. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Zapfenabschnitte aus dem Grundkörper der Hülse, nämlich einer zuvor längeren Hülse, trennend herausgearbeitet sind. Für die Alternative, dass die Zapfenabschnitte an den freien Enden umgeformt sind, können die Zapfenabschnitte als in Umlaufrichtung begrenzte Bereiche der Wandung der Hülse ausgebildet sein. Für die Alternative, dass die Zapfenabschnitte als Rastzapfenabschnitte ausgebildet sind, können diese aus dem Grundkörper durch trennende Verfahren, insbesondere Schneiden und Spanen, herausgearbeitet worden sein. Beide Lösungen haben den Vorteil, dass der Grundkörper der Hülse in einfacher Weise gefertigt werden kann und die Zapfenabschnitte durch eine nachträgliche Bearbeitung herausgearbeitet werden können.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist das Abschlussteil Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme der Zapfenabschnitte auf, welche wahlweise randseitig geschlossen oder geöffnet sein können. Besonders bevorzugt sind die Aufnahmeöffnungen als randseitig geöffnete Erweiterungen des Arretierfensters ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Arretierfenster und die Aufnahmeöffnungen durch einen einzigen Trennschnitt umgesetzt werden können.
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Prinzipiell können sowohl die Hülse als auch das Abschlussteil aus einem beliebigen Material ausgebildet sein. So ist es beispielsweise im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Hülse und/oder das Abschlussteil aus Kunststoff ausgebildet sind. Es ist auch möglich, dass eines der Teile aus Kunststoff und das andere Teil aus Metall ausgebildet ist, da durch die formschlüssige Verbindung der Materialmix keine Probleme macht. Es ist jedoch besonders bevorzugt, dass die Hülse und/oder das Abschlussteil aus Metall ausgebildet sind.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Hülse als eine Metallhülse, insbesondere als eine gezogene Metallhülse mit Boden ausgebildet ist. Eine derartige Hülse ist durch einen Umformprozess in hoher Qualität und mit niedrigen Fertigungskosten einfach herzustellen. Die Zapfenabschnitte können in einem nachfolgenden Schritt durch trennende Verfahren eingebracht werden.
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Es ist bevorzugt, dass das Abschlussteil aus einem Flachmaterial gefertigt ist und/oder als eine flache Platte ausgebildet ist. Insbesondere ist das Abschlussteil aus einem Blech gefertigt. Etwaige Öffnungen insbesondere das Arretierfenster und/oder die Schnittstellen zur formschlüssigen Befestigung auf der Hülse können in einfacher Weise trennend eingebracht werden. Somit ist auch das Abschlussteil sehr kostengünstig herstellbar. Das Abschlussteil ist bevorzugt in der Flächenerstreckung senkrecht zu der Längserstreckung der Hülse angeordnet.
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Optional kann die Arretiervorrichtung zur Befestigung eingepresst sein.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung steht das Abschlussteil in radialer Richtung zur Längserstreckung der Hülse über die Hülse über. Daraus ergibt sich zunächst der Vorteil, dass die Montage des Abschlussteils vereinacht ist, da der überstehende Bereich eine Griffhilfe bildet. Über die Vereinfachung der Montage hinausgehend, ist es besonders bevorzugt, dass das Abschlussteil mechanische Schnittstellen, insbesondere Durchgangsöffnungen, zur Befestigung der Arretiervorrichtung über das Abschlussteil an einer Umgebungskonstruktion, z. B. an einem Getriebeteil aufweist. Vorzugsweise sind die mechanische Schnittstellen im überstehenden Bereich des Abschlussteils angeordnet. In dieser Weiterbildung nimmt das Abschlussteil eine Doppelfunktion ein und zwar zum einen zur Sicherung bzw. zum Zurückhalten der Arretiereinrichtung in der Hülse und zum zweiten als Grundkörper zur Befestigung der Arretiervorrichtung an einer Umgebungskonstruktion.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung ist die Arretiereinrichtung als eine Kugel ausgebildet oder umfasst diese. Die Kugel als Arretiereinrichtung kann bei dem Arretierpartner in eine Arretieraufnahme eingeführt werden, so dass die Kugel und die Arretieraufnahme die Arretierung bilden.
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Bei einer besonders praxisnahen Realisierung der Erfindung ist die Arretiervorrichtung zur Arretierung einer Welle, insbesondere einer Schaltwelle ausgebildet, wobei die Kugel als Arretiereinrichtung in eine Vertiefung der Welle als Arretieraufnahme über die Feder vorgespannt einrasten und dadurch die Welle arretieren kann.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen
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1 eine Arretiervorrichtung in dreidimensionaler Explosionsdarstellung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 die Arretiervorrichtung in der 1 in dreidimensionaler Darstellung in einem montierten Zustand,
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3 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsvariante der Arretiervorrichtung in den 1 und 2;
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4 eine Ausschnittvergrößerung der Arretiervorrichtung in der 4;
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5 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante für die Arretiervorrichtung in den 1 und 2;
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6 eine Ausschnittvergrößerung der Arretiervorrichtung in der 5.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind mit jeweils entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt in einer dreidimensionalen, schematischen Explosionsdarstellung eine Arretiervorrichtung 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Arretiervorrichtung 1 kann beispielsweise eingesetzt werden, um in einem Schaltgetriebe Schaltwellen zu arretieren, indem die Arretiervorrichtung 1 in diese einrastet.
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Die Arretiervorrichtung 1 weist eine Hülse 2 auf, welche als eine Büchse ausgebildet ist und welche mit ihrer Symmetrieachse und/oder mit ihrer axialen Richtung eine Längserstreckungsrichtung L definiert. Insbesondere nimmt die Hülse 2 in der Grobkontur die Form eines geraden Hohlzylinders ein.
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An einem Ende weist die Hülse 2 eine Öffnung auf, welche durch ein Abschlussteil 3 abgedeckt ist. Das Abschlussteil 3 ist als eine runde, flache Platte ausgebildet, welche beispielsweise aus einem Flachmaterial als Halbzeug durch ausschließlich trennende Verfahren hergestellt wurde, und liegt auf einer Stirnseite der Hülse 2 auf. Insbesondere ist das Abschlussteil 3 außerhalb des Innenraums der Hülse angeordnet. Das Abschlussteil 3 weist ein Arretierfenster 4 auf, welches durch Teilabschnitte eines Kreises gebildet ist. An dem Abschlussteil 3 zugewandten Ende der Hülse 2 ist eine Arretiereinrichtung in Form einer Kugel 5 angeordnet.
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Wie sich insbesondere aus der 2 ergibt, die die Arretiervorrichtung 1 in der 1 in einem zusammengebauten Zustand zeigt, ist der freie Durchmesser des Arretierfensters 4 so bemessen, dass die Kugel 5 das Arretierfenster abschnittsweise durchgreift und über die Vorderseite des Abschlussteils 3 vorsteht. Die Kugel 5 ist in der Hülse 2 vorgespannt angeordnet, sodass die Kugel 5 durch eine Kraftbeaufschlagung in Richtung Längserstreckung L gegen das Abschlussteil 3 gedrückt wird.
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Bei einer Integration der Arretiervorrichtung, z. B. in einem Schaltgetriebe, wird die Arretiervorrichtung 1 in einer Umgebungskonstruktion oder an einem Getriebeteil befestigt. In der gezeigten Ausgestaltung weist das Abschlussteil 3 mechanische Schnittstellen in Form von mehreren, hier vier Durchgangsöffnungen 6 auf, welche in Umlaufrichtung regelmäßig verteilt sind und welche im montierten Zustand der Arretiervorrichtung 1 über die Hülse 2 radial zu der Längserstreckungsrichtung L überstehen. Durch die Durchgangsöffnungen 6 können Schrauben oder Bolzen durchgeführt werden und auf diese Weise die Arretiervorrichtung 1 mit der Umgebungskonstruktion oder dem Getriebeteil fest verbunden werden. Im Betrieb wird die Arretiervorrichtung 1 relativ zu einem Getriebeteil, wie z. B. einer Schaltwelle oder dergleichen, verschoben, wobei die Kugel 5 über das Getriebeteil gleitet oder rollt und in eine Arretieraufnahme in dem Getriebeteil einrasten kann.
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In der 3 ist eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante der Arretiervorrichtung 1 in den 1 und 2 gezeigt. Aus dieser Schnittdarstellung ist zu erkennen, dass die Hülse 2 als eine umformtechnisch hergestellte, insbesondere tiefgezogene Hülse 2 ausgebildet ist, welche auf der dem Abschlussteil 3 abgewandten Seite einen integrierten Hülsenboden 7 aufweist. In dem Innenraum der Hülse 2 ist eine Feder 8 angeordnet, welche als eine Spiralfeder ausgebildet ist und sich auf der einen Seite an dem Hülsenboden 7 abstützt und auf der anderen Seite die Kugel 5 in Richtung des Abschlussteils 3 vorspannt, sodass diese vorgespannt in der Hülse 2 angeordnet ist.
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Der Durchmesser der Feder 8 bzw. der Kugel 5 sind zueinander in etwa gleich groß gewählt und sind beide kleiner als der freie Innendurchmesser der Hülse 2. Dagegen ist der freie Durchmesser des Arretierfensters 4 kleiner als der Durchmesser der Kugel 5 gewählt, sodass diese durch das Arretierfenster 4 nicht durchgedrückt werden kann.
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Die Befestigung des Abschlussteils 3 an der Hülse 2 erfolgt über eine formschlüssige Verbindung. Die formschlüssige Verbindung wird durch Zapfenabschnitte 9 gebildet, wobei in diesem Ausführungsbeispiel vier Zapfenabschnitte 9 gezeigt sind. Die Zapfenabschnitte sind als Wandabschnitte in Verlängerung der Hülse 2 ausgebildet und können beispielsweise aus einem Grundkörper der Hülse 2 herausgearbeitet sein. Beispielsweise kann der Grundkörper der Hülse 2 in Längserstreckung L länger ausgebildet sein und die Zapfenabschnitte 9 durch Abtrennen der Zwischenbereiche zwischen den Zapfenabschnitten 9 gefertigt worden sein.
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Das Abschlussteil 3 weist zur Aufnahme der Zapfenabschnitte Aufnahmeöffnungen 10 auf, welche in Richtung des Arretierfensters 4 randseitig geöffnet sind. Die Zapfenabschnitte 9 durchgreifen in Längserstreckung L das Abschlussteil 3 durch die Aufnahmeöffnungen 10 und stehen über das Abschlussteil 3 in Längserstreckung L über.
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Wie sich insbesondere aus der 4 ergibt, welche eine Detaildarstellung aus der 3 ist, sind die freien Enden 11 der Zapfenabschnitte 9 umgeformt, in diesem Beispiel verstemmt, sodass ein Teilbereich der umgeformten Zapfenabschnitte 9 auf der Vorderseite des Abschlussteils 3 aufliegt und dieses formschlüssig in Längsrichtung L sichert.
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Die Form der Aufnahmeöffnungen 10 ist zudem so ausgebildet, dass die Hülse 2 in Umlaufrichtung um die Längserstreckung L durch die Zapfenabschnitte 9 ebenfalls formschlüssig gesichert ist. Bei einer Montage der Arretiervorrichtung 1 müssen somit nur die Feder 8 und die Kugel 5 in den Innenraum der Hülse 2 eingeführt werden, das Abschlussteil 3 aufgesetzt werden, sodass die Zapfenabschnitte 9 die Aufnahmeöffnungen 10 durchgreifen und nachfolgend die freien Enden 11 der Zapfenabschnitte 9 umgeformt werden.
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Die 5 und 6 zeigen in gleicher Darstellung wie die 3 und 4 eine alternative Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindung, wobei die Zapfenabschnitte 9 als Rastzapfenabschnitte ausgebildet sind und am freien Ende 11 Rastnasen 12 aufweisen, welche formschlüssig das Abschlussteil 3 übergreifen und dieses formschlüssig halten. Die Rastnasen 12 sind radial nach außen gerichtet. Diese Alternative hat den Vorteil, dass die Montage der Arretiervorrichtung 1 durch ein einfaches Aufstecken des Abschlussteils 3 auf die Hülse 2 durchgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arretiervorrichtung
- 2
- Hülse
- 3
- Abschlussteil
- 4
- Arretierfenster
- 5
- Kugel
- 6
- Durchgangsöffnungen
- 7
- Hülsenboden
- 8
- Feder
- 9
- Zapfenabschnitte
- 10
- Aufnahmeöffnungen
- 11
- freie Enden
- 12
- Rastnasen
- L
- Längserstreckungsrichtung
