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Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung zum Sichern einer auf ein Außengewinde einer Welle aufgeschraubten Spannmutter gegen ungewolltes Losdrehen mittels einer Kontermutter, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Lageranordnung umfassend die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung.
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Bei Lageranordnungen von Getriebewellen ist es bekannt, Lagerspiel und Vorspannung der verwendeten Wälzlager über entsprechend auf der jeweiligen Getriebewelle vorgesehene Einstellscheiben und eine auf einem entsprechenden Gewinde der jeweiligen Getriebewelle geführte Spannmutter zu realisieren, sodaß die Spannmutter die Innenringe der Lagerung im montierten Zustand vorspannen. Ein derartige Lageranordnung ist beispielsweise aus der
DE 38 25 456 A1 bekannt.
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Aufgrund von Mikrobewegungen in Form von Verdrehungen des jeweils benachbart liegenden und als Kopfauflagefläche der Spannmutter dienenden Lagerinnenringes kann es jedoch zu einem ungewollten Lösen der Spannmutter im Betrieb kommen, was in einem Verlust der Lagervorspannung resultiert und zu einem Schaden an dem jeweiligen Getriebes führen kann. Aus diesem Grund werden bei derartigen Lageranordnungen häufig Vorkehrungen getroffen, die ein ungewolltes Losdrehen der jeweiligen Spannmutter verhindern.
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Aus der
US 2016/0131173 A1 ist eine Sicherungsvorrichtung in Form einer Kombination einer speziellen Spannmutter mit einer speziellen Kontermutter bekannt. Die Spannmutter weist einen abgesetzten ungeschlitzten Gewindeabschnitt auf, dessen Außendurchmesser konisch ausgeführt ist. Dieser Außenkonus weist gegenüber der Gewinde-Mittelache einen Achsversatz auf und ist zusätzlich elliptisch ausgebildet. Die zum Sichern der Spannmutter auf dem Wellengewinde einer Welle vorgesehene Kontermutter weist einem zum Außenkonus der Wellenmutter korrespondierenden Innenkonus auf, der im verschraubten Zustand eine Klemmkraft auf den Außenkonus der Spannmutter ausübt.
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Vergleichbare Sicherungsvorrichtungen sind aus der
DE 584 182 C , der
DE 838 840 C , der
FR 57719 E , der
CN 105626660 A und der
CN 106640914 A bekannt, bei denen im Unterschied zur und
US 2016/0131173 A1 der abgesetzte Außenkonus der Spannmutter mit einem oder mehreren Schlitzen versehen ist, sodaß dann, wenn die Kontermutter auf das Außengewinde der Welle geschraubt wird, der Innenkonus der Kontermutter den abgesetzten Gewindeabschnitt der Spannmutter elastisch verformt, war einem unbeabsichtigten Lösen zusätzlich entgegenwirkt.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative und verbesserte Sicherungsvorrichtung zum Sichern einer auf ein Außengewinde einer Welle aufgeschraubten Spannmutter gegen ungewolltes Losdrehen zur Verfügung zu stellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sicherungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Eine Lageranordnung einer Getriebewelle, bei welcher eine erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung zur Anwendung kommt, geht aus dem nebengeordneten Patentanspruch 5 hervor.
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Die Erfindung folgt der Überlegung, dass bei einer Lageranordnung einer drehmomentführenden Welle mit vorzugsweise zwei Kegelrollenlagern die Notwendigkeit besteht, das zu deren ordnungsgemäßem Betrieb erforderliche Lagerspiel mittels einer Spannmutter eingestellt werden soll, wodurch sich eine gewisse Begrenzung des Anzugsdrehmomentes der Spannmutter ergibt und die maximal zulässige Vorspannung zwischen dem Außengewinde der Welle und dem Innengewinde der Spannmutter möglicherweise nicht ausreicht, um den Schaubverbund stets gegen ungewolltes Lösen zu sichern, sodass sich die Notwendigkeit einer separaten Spannmutter-Sicherung ergibt. Weiterhin folgt die Erfindung der Überlegung, dass es sinnvoll ist, die Lageranordnung und damit den Schraubverbund zerstörungsfrei demontierbar auszuführen, sodass nur eine kraftschlüssig arbeitende Sicherungsvorrichtung in Betracht kommt, wobei die beteiligten Sicherungselemente so zu gestalten sind, dass die im Betrieb an der Spannmutter mikrobewegungsbedingten auftretenden Reibkräfte nicht zu einem Lösen der Spannmutter führen können.
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Die Erfindung geht aus von einer Sicherungsvorrichtung zum Sichern einer auf ein Außengewinde einer Welle aufgeschraubten Spannmutter gegen ungewolltes Losdrehen mittels einer Kontermutter, bei der die Spannmutter ein Innengewinde mit einem abgesetzten Gewindeabschnitt und einem an dem abgesetzten Gewindeabschnitt vorgesehenen Außenkonus aufweist, und bei der die Kontermutter ein Innengewinde und einen zum Außenkonus der Spannmutter korrespondierenden Innenkonus aufweist.
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Erfindungsgemäß ist das Innengewinde der Spannmutter im Bereich des abgesetzten Gewindeabschnitts an seiner Gewindedruckflanke derart zurückgesetzt ist, dass die Gewindedruckflanke der Spannmutter beim Aufschrauben der Spannmutter auf das Außengewinde der Welle solange keine Kräfte aufnimmt, bis der Innenkonus der Kontermutter am Außenkonus der Spannmutter kraftschlüssig anliegt. Ermöglicht wird diese Gewindenachbearbeitung durch einem erfindungsgemäß am Innengewinde der Spannmutter im Bereich des Übergangs zum abgesetzten Gewindeabschnitt vorgesehenen Freistich.
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Wird nun nachdem der Innenkonus der Kontermutter lose - also drehmomentübertragungsfrei - am Außenkonus der Spannmutter anliegt, im Zuge der Montage auf die Kontermutter ein Anzugsdrehmoment aufgebracht, verformt sich das zurückgesetzte Gewinde der Spannmutter in radialer Richtung mit steigendem Anzugsdrehmoment derart, dass die vom Innenkonus der Kontermutter auf den Außenkonus der Spannmutter übertragende Klemmkraft auf beide Gewindeflanken der Spannmutter wirkt. Demnach verformt die im montierten Zustand der Kontermutter vom Innenkonus der Kontermutter auf den Außenkonus der Spannmutter übertragende Klemmkraft den abgesetzten Gewindeabschnitt der Spannmutter elastisch.
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Der an der Spannmutter vorgesehene Freistich unterteilt das Innengewinde der Spannmutter in ein Hauptgewinde und ein Klemmgewinde, wobei das Hauptgewinde der Spannmutter die Vorspannung gegenüber dem Außengewinde der Welle erzeugt. Das Klemmgewinde hingegen erzeugt unter Last am Klemmgewinde ein nahezu symmetrisches Kräftepaar, wodurch sich die das unbeabsichtigte Losdrehen der Spannmutter auf der Welle verhindernden Klemmkräfte annährend verdoppeln und zusätzlich auch die klemmkraftreduzierenden Biegekräfte auf das Innengewinde der Spannmutter weitgehend eliminieren. Im Bereich des Freistichs ist die Kernbohrung des Innengewindes der Spannmutter vergrößert, was das elastische Verformen des abgesetzten Gewindeabschnitts der Spannmutter und die symmetrische Kraftübertragung an den Gewindezahnflanken fördert.
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Demnach wird der Kraftschluss der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung hergestellt, indem der Gewindegang als keilförmiges Element betrachtet wird. Die Krafteinleitung in die Gewindeflanken der Spannmutter ist derart gestaltet, dass im montierten Zustand der Kontermutter beide Gewindeflanken der Spannmutter mit Kraft beaufschlagt werden. Die erforderliche Kraft wird über eine Kegelform der Bauteile und einem zweiten Schraubgewinde erzeugt. Durch diese Anordnung kann die Klemmkraft in weiten Grenzen erhöht werden, da sich die Flankenkräfte in Ihrer Wirkkomponente gegenläufig gerichtet addieren und der Konuswinkel vergleichsweise flach gestaltet werden kann, um die gewünschte Klemmkraft zu erzeugen.
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Im Ergebnis lassen sich mit der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik an der Spannmutter erheblich höhere Klemmkräfte realisieren, ohne dabei das Innengewinde der Spannmutter zu beschädigen.
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Zudem zeichnet sich die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung dadurch aus, dass sich im Falle eines beispielsweise durch Temperatur oder Verscheiß hervorgerufene betriebsbedingten Vorspannungsverlusts am Hauptgewinde der Spannmutter die an dem am abgesetzten Gewindeabschnitt vorgesehenen Klemmgewinde der Spannmutter wirkenden Klemmkräfte nicht ändern. Umgekehrt ist auch sichergestellt, dass das je nach Anwendungsfall benötigte Spiel einer Wälzlagerung mittels der erfindungsgemä-ßen Spannmutter exakt einstellt werden kann, ohne dass das Sichern der Schraubverbindung einen Einfluss auf das Lagerspiel hat, weder bei der Montage oder im Betrieb.
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Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung dadurch aus, dass Kontermutter und Spannmutter zerstörungsfrei demontierbar sind, weil die Muttersicherung ausschließlich auf Kraftschluss beruht und keine zusätzlichen form- oder stoffschlüssigen Hilfsmaßnahmen benötigt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, den abgesetzten Gewindeabschnitt der Spannmutter massiv auszuführten, sodaß die Spannmutter sehr hohe Klemmkräfte aufnehmen kann.
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In einer hierzu alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der abgesetzte Gewindeabschnitt der Spannmutter zumindest einen Schlitz aufweist, der sich radial zur Mittelachse der Spannmutter erstreckt. Hierdurch werden die elastischen Eigenschaften der Spannmutter erhöht.
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Gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 5 ist bei einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mindestens ein Wälzlager auf einer Welle platziert, bei welcher es sich bevorzugt um eine Getriebewelle handelt. Eine Vorspannung des mindestens einen Wälzlagers kann dabei über eine mit einem Innengewinde auf einem Außengewinde der Welle geführte Spannmutter eingestellt werden. Zusätzlich ist auf der Welle auf der dem Wälzlager abgewandten Seite der Spannmutter eine Kontermutter vorgesehen. Dabei bilden Spannmutter und Kontermutter die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung zum Sichern der auf der Welle aufgeschraubten Spannmutter gegen deren ungewolltes Losdrehen.
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass Spannmutter und Kontermutter zerstörungsfrei demontiert werden können, da sie in Umfangsrichtung lediglich kraftschlüssig miteinander koppelbar sind.
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Neben der Möglichkeit, an der Spannmutter im Vergleich zum Stand der Technik erheblich höhere Klemmkräfte realisieren zu können, zeichnet sich die erfindungsgemäße Lageranordnung auch dadurch aus, dass sich im Falle eines beispielsweise durch Temperatur oder Verscheiß hervorgerufene betriebsbedingten Vorspannungsverlusts am Hauptgewinde der Spannmutter die an dem am abgesetzten Gewindeabschnitt vorgesehenen Klemmgewinde der Spannmutter wirkenden Klemmkräfte nicht ändern. Umgekehrt ist auch sichergestellt, dass das benötigte Wälzlagerspiel der Lageranordnung mittels der Spannmutter exakt einstellt werden kann, ohne dass das Sichern der Schraubverbindung einen Einfluss auf das Lagerspiel hat, weder bei der Montage oder im Betrieb.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Auch ist die Erfindung nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Anspruchs oder der hiervon jeweils abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsbeispiele der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematisierte dreidimensionale Darstellung einer Lageranordnung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung im montierten Zustand;
- 2 eine Schnittdarstellung der Lageranordnung aus 1, vor Montage der Kontermutter;
- 3 eine Schnittdarstellung der Lageranordnung aus 1, nach Montage der Kontermutter;
- 4 eine geschnittene Teilansicht der Lageranordnung aus 1 beim Fügen der Kontermutter auf den abgesetzten Gewindeabschnitt der Spannmutter während der Montage;
- 5 eine geschnittene Teilansicht der Lageranordnung aus 1 nach dem Anziehen der Kontermutter gegen die Spannmutter;
- 6 eine Detailansicht aus 5; und
- 7 eine dreidimensionale Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematisierte dreidimensionale Darstellung einer Lageranordnung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung im montierten Zustand. Diese beispielhafte Lageranordnung umfasst eine Welle, die vorliegend als Kegelritzelwelle ausgestaltet ist, die beispielsweise - vergleichbar zur
DE 38 25 456 A1 - zur Verbindung einer Abtriebsseite eines Automatikgetriebes mit einem antriebsseitig des Automatikgetriebes liegenden Achsdifferenzial zur Anwendung kommen kann. Dementsprechend ist an der Welle
1 an einem stirnseitigen Ende ein Kegelritzel
3 vorgesehen, über welches im verbauten Zustand ein Zahneingriff mit einem Tellerrad
4 des Achsdifferenzials hergestellt ist, wohingegen an einem hierzu entgegengesetzten Ende der Welle
1 ein Außengewinde
2 vorgesehen ist.
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Weiterhin umfasst die Lageranordnung der Welle 1 zwei axial beabstandet auf der Welle 1 angeordnete Wälzlager 5, 6, die vorzugsweise als Kegelrollenlager oder Schrägkugellager ausgebildet sind. Dabei ist das erste Wälzlager 5 mit seinem Innenring auf einem axial unmittelbar benachbart zum Kegelritzel 3 angeordneten ersten Lagersitzbereich der Welle 1 aufgeschoben und mit seinem Lageraußenring in einer ersten Lagerbohrung 9 eines Gehäuses 8 eingesetzt. Entsprechend ist das auf der dem Ritzel 3 abgewandten Seite des ersten Wälzlagers 5 angeordnete zweite Wälzlager 6 mit seinem Innenring auf einem axial beabstandet zum ersten Lagerabschnitt der Welle 1 angeordneten zweiten Lagersitzbereich der Welle 1 aufgeschoben und mit seinem Lageraußenring in einer zweiten Lagerbohrung 10 des Gehäuses 8 eingesetzt. Axial zwischen den beiden Lagerinnenringen ist eine Distanzhülse 7 eingespannt, welche den axialen Abstand zwischen den beiden Wälzlagern 5, 6 überbrückt, sodaß eine Axialkraft, die von der dem Ritzel 3 abgewandten Seite her auf den Lagerinnenring des zweiten Wälzlagers 6 aufgebracht wird, über die Distanzhülse 7 auf den Lagerinnenring des ersten Wälzlagers 5 übertragen wird. In einer hierzu alternativen Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die beiden Lagerinnenringe axial unmittelbar aneinander anliegen oder dass die beiden Wälzlager in Art eines Kombilagers mit einem gemeinsamen Lagerinnenring ausgebildet sind.
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Weiterhin umfasst die Lageranordnung der Welle 1 eine Spannmutter 11, die im montierten Zustand auf dem Außengewinde 2 der Welle 1 aufgeschraubt ist und eine Vorspannkraft auf den Lagerinnenring des zweiten Wälzlagers 6 aufbringt. Bekanntlich kann es im verbauten Zustand der Lageranordnung während des Betriebs - insbesondere bei Lastwechseln während des Betriebs - dazu kommen, dass die Innenringe der Wälzlagerlager 5, 6 relativ zu der Welle 1 Mikrobewegungen in Form geringfügiger Verdrehungen ausführen. Um diese Verdrehungen nun nicht auf die Spannmutter 11 zu übertragen, was zu deren ungewollten Losdrehen und damit einem Verlust der Lagervorspannung führen könnte, umfasst die Lageranordnung zusätzlich eine Kontermutter 19, die im montierten Zustand ebenfalls auf dem Außengewinde 2 der Welle 1 aufgeschraubt ist und dabei die Spannmutter 11 auf dem Außengewinde 2 der Welle 1 hinreichend verklemmt, um ein unbeabsichtigter Lösen der Spannmutter 11 zu unterbinden. Im montierten Zustand sind Welle 1, Spannmutter 11 und Kontermutter 19 auf einer gemeinsamen Mittelachse 22 angeordnet.
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Der genauere Aufbau von Spannmutter 11 und Kontermutter 19 und deren Zusammenwirken mit der Welle 1 wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der Schnittansichten in den 2 bis 6 näher beschrieben, unter Verwendung der Bezugszeichen aus 1.
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So zeigt 2 eine schematisierte Schnittdarstellung der Lageranordnung aus 1 vor Montage der Kontermutter 19, 3 hingegen eine Schnittdarstellung der Lageranordnung aus 1 nach Montage der Kontermutter 19. Zum Realisieren der Verklemmung der Spannmutter 11 auf dem Außengewinde 2 der Welle 1 ist vorgesehen, dass die mit Innengewinde 12 versehene Spannmutter 11 auf ihrer dem zweiten Wälzlager 6 abgewandten Seite einen abgesetzten Gewindeabschnitt 15 aufweist, an dessen Außendurchmesser ein Außenkonus 16 vorgesehen ist, und dass die mit Innengewinde 20 versehene Kontermutter 19 auf ihrer der Spannmutter 11 zugewandten Seite einen zu diesem Außenkonus 16 korrespondieren Innenkonus 21 aufweist. Beim Aufschrauben der Kontermutter 19 auf das Außengewinde 2 der Welle 1 fügen sich Kontermutter-Innenkonus 21 und Spannmutter-Außenkonus 16 kraftschlüssig. In 2 ist die entsprechende Montagerichtung mit X bezeichnet.
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Ein Teilschnitt der Lageranordnung aus 1 beim Fügen der Kontermutter 19 auf den abgesetzten Gewindeabschnitt 15 der Spannmutter 11 während der Montage ist in 4 näher dargestellt. 5 zeigt diesen Teilschnitt nach dem Anziehen der Kontermutter 19 gegen die Spannmutter 11, wobei der Kontaktbereich der beiden Muttern 11, 19 aus 5 in 6 vergrößert dargestellt ist.
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Erst die besondere Geometrie des Innengewindes 12 der Spannmutter 11 erzielt die gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sicherungseigenschaft der erfindungsgemäßen Lageranordnung. Zum einen erfordert die verbesserte Verklemmung der Spannmutter 11 auf dem Außengewinde 2 der Welle, dass am Innengewinde 12 der Spannmutter 11 im Bereich des Übergangs zum abgesetzten Gewindeabschnitt 15 ein Freistich 17 vorgesehen ist, der dieses Innengewinde 12 in ein Hauptgewinde 14 und ein den abgesetzten Gewindeabschnitt 15 bildendes Klemmgewinde unterteilt. Dieser erfindungsgemäße Freistich 17 ermöglicht, dass zum Erzielen der verbesserte Verklemmung der Spannmutter 11 das Innengewinde 12 der Spannmutter 11 an seiner Gewindedruckflanke 13 im Bereich des abgesetzten Gewindeabschnitts 15 erfindungsgemäß derart zurückgesetzt werden kann, dass die Gewindedruckflanke 13 der Spannmutter 11 bei ihrem Aufschrauben auf das Außengewinde 2 der Welle 1 solange keine Kräfte aufnimmt, bis der Innenkonus 20 der Kontermutter 19 am Außenkonus 16 der Spannmutter 11 kraftschlüssig anliegt.
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4 verdeutlicht, dass zwischen der Gewindedruckflanke 13 des Spannmutter-Innengewindes 12 und der korrespondierenden Gewindeflanke des Wellen-Außengewindes 2 im Bereich des abgesetzten Gewindeabschnitts 15 bzw. des Klemmgewindes ein Spalt S besteht, solange der Kontermutter-Außenkonus 21 noch lose am Spannmutter-Innenkonus 16 anliegt und die Kontermutter 19 noch keine Axialkraft auf die Spannmutter 11 ausübt. 5 und 6 verdeutlichen, dass ein weiteres Anziehen der Kontermutter 19 zur Übertragung einer Kraft F vom Kontermutter-Außenkonus 21 auf den Spannmutter-Innenkonus 16 führt und der abgesetzte Gewindeabschnitt 15 infolge dessen mit einem Drehmoment M belastet wird, welches wiederum in einer gezielten Verformung des abgesetzten Gewindeabschnitts 15 und einer Eliminierung des Spaltes S resultiert.
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Zur Verdeutlichung ist in 6, in der ein Teilschnitt der Lageranordnung aus 1 nach dem Anziehen der Kontermutter 19 gegen die Spannmutter 11 dargestellt ist, der Kontakt zwischen der Gewindedruckflanke 13 des Spannmutter-Innengewindes 12 und der korrespondierenden Gewindeflanke des Wellen-Außengewindes 2 mit K1 bezeichnet, wohingegen der Kontakt zwischen der Gewindezugflanke des Spannmutter-Innengewindes 12 und der korrespondierenden Gewindeflanke des Wellen-Außengewindes 2 mit K2 bezeichnet ist. Analog hierzu ist in 6 der Kontakt zwischen der Gewindedruckflanke des Kontermutter-Innengewindes 20 und der korrespondierenden Gewindeflanke des Wellen-Außengewindes 2 mit K3 bezeichnet. Daher ist in 6 leicht ersichtlich, dass im Bereich des Hauptgewindes 14 des Spannmutter-Innengewindes 12 lediglich die Gewindedruckflanke 13 des Innengewindes 12 der Spannmutter 11 eine Axialkraft auf die Welle 1 überträgt, sobald die Spannmutter 11 mit einem Anzugsdrehmoment beaufschlagt wird, nachdem sie mit ihrer dem Außenkonus 16 abgewandten Stirnfläche kraftschlüssig an der ihr zugewandten Stirnfläche des Lagerinnenrings des zweiten Wälzlagers 6 anliegt. Im Bereich des Klemmgewindes des Spannmutter-Innengewindes 12 (also im Bereich des abgesetzten Gewindeabschnitts 15 der Spannmutter 11) hingegen übertragen beide Gewindeflanken des Innengewindes 12 der Spannmutter 11 (also sowohl die Gewindedruckflanke 13 als auch die nicht mit einem separaten Bezugszeichen versehene Gewindezugflanke des Spannmutter-Innengewindes 12) eine Axialkraft auf die Welle 1, wenn die Spannmutter 11 mit einem Anzugsdrehmoment beaufschlagt wird, nachdem sie kraftschlüssig an dem Lagerinnenring des zweiten Wälzlagers 6 anliegt. Leicht ersichtlich ist auch, dass lediglich die Gewindedruckflanke des Innengewindes 20 der Kontermutter 19 eine Axialkraft auf die Welle 1 überträgt, wenn die Kontermutter 19 mit einem Anzugsdrehmoment beaufschlagt wird, nachdem ihre konische Fläche kraftschlüssig an der korrespondierenden konischen Fläche der Spannmutter 11 anliegt.
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Demnach verformt die im montierten Zustand der Kontermutter 19 vom Innenkonus 21 der Kontermutter 19 auf den Außenkonus 16 der Spannmutter 11 übertragende Klemmkraft den abgesetzten Gewindeabschnitt 13 der Spannmutter 11 in definiertem Maße elastisch. Im eingebauten Zustand wird die je nach Anwendungsfall erforderliche Vorspannung der beiden Wälzlager 5, 6 gegenüber dem Außengewinde 2 der Welle 1 zumindest im Wesentlichen über das Hauptgewinde 14 der Spannmutter 11 erzeugt. Am Klemmgewinde bzw. am abgesetzten Gewindeabschnitt 13 der Spannmutter 11 hingegen entsteht im eingebauten Zustand ein nahezu symmetrisches Kräftepaar, wodurch sich die das unbeabsichtigte Losdrehen der Spannmutter 11 verhindernden Klemmkräfte annährend verdoppeln und zusätzlich auch die klemmkraftreduzierenden Biegekräfte auf das Innengewinde 12 der Spannmutter 11 weitgehend eliminieren. Dabei kann der Fachmann die Klemmkraft mittels geometrischer Auslegung von Konuswinkel und Freistichform in weiten Grenzen variabel vordefinieren und mit niedrigem Aufwand sehr hohe Klemmkraftwerte erzielen, ohne dabei die beteiligten Gewinde zu beschädigen. Auch lässt sich die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung problemlos und zerstörungsfrei demontieren.
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In dem anhand der
1 bis
6 erläuterten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der in definiertem Maß elastisch verformbare abgesetzte Gewindeabschnitt
13 der Spannmutter
11 massiv ausgebildet. Zu Erhöhung der elastischen Eigenschaften des abgesetzten Gewindeabschnitts
13 der Spannmutter
11 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in
7 dargestellt ist, vorgesehen, dass der abgesetzte Gewindeabschnitt
13 der Spannmutter
11 umfangsverteilt mehrere Schlitze
18 aufweist, die sich jeweils radial zur Mittelachse
22 der Spannmutter
11 erstrecken. Die konstruktiv vergleichsweise einfache Maßnahme zur Erhöhung der elastischen Eigenschaften der Spannmutter
11 ist auch aus dem eingangs zitierten Stand der Technik - beispielsweise der
DE 584 182 C - bekannt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Außengewinde der Welle
- 3
- Kegelritzel
- 4
- Tellerrad
- 5
- erstes Wälzlager
- 6
- zweites Wälzlager
- 7
- Distanzhülse
- 8
- Gehäuse
- 9
- erste Gehäusebohrung
- 10
- zweite Gehäusebohrung
- 11
- Spannmutter
- 12
- Innengewinde der Spannmutter
- 13
- Gewindedruckflanke
- 14
- Hauptgewinde der Spannmutter
- 15
- abgesetzter Gewindeabschnitt der Spannmutter; Klemmgewinde der Spannmutter
- 16
- Außenkonus der Spannmutter
- 17
- Freistich des Innengewindes der Spannmutter
- 18
- Schlitz des abgesetzten Gewindeabschnitts der Spannmutter
- 19
- Kontermutter
- 20
- Innengewinde der Kontermutter
- 21
- Innenkonus der Kontermutter
- 22
- Mittelachse von Welle, Spannmutter und Kontermutter
- F
- Kraft
- M
- Drehmoment
- K1
- Kontakt an der Gewindedruckflanke der Spannmutter
- K2
- Kontakt an der Gewindezugflanke der Spannmutter
- K3
- Kontakt an der Gewindedruckflanke der Kontermutter
- S
- Spalt
- X
- Montagerichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3825456 A1 [0002, 0024]
- US 2016/0131173 A1 [0004, 0005]
- DE 584182 C [0005, 0034]
- DE 838840 C [0005]
- FR 57719 E [0005]
- CN 105626660 A [0005]
- CN 106640914 A [0005]
