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Die
Neuerung bezieht sich auf eine Stromschienenhaltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Schutzanspruches 1.
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Eine
solche Vorrichtung ist aus der
US 4,230,209 bekannt.
Zum Halten einer Stromschiene als Oberleitung für schienengebundene, elektrisch angetriebene
Fahrzeuge wird dort ein ortsfestes, beispielsweise über Isolatoren
an einer Tunneldecke befestigtes, längs geschlitztes Kastenprofil
verwendet, durch dessen Schlitz ein Bolzen ragt, an dessen unteren
Ende eine Stromschiene mit eingespanntem Fahrdraht, der als Rillendraht
ausgebildet ist, angeschraubt ist. Das obere, in dem Kastenprofil
liegende Ende des Bolzens hat einen verbreiterten Kopf als Widerlager
für eine
Torsionsfeder, deren unteres Ende an dem Kastenprofil bzw. einem
in das Kastenprofil eingesetzten tellerartigen Zentrierkörper abgestützt ist.
Die Stromschiene ist mit dieser Spiralfeder gegenüber dem
ortsfesten Kastenprofil elastisch gelagert, wobei die Spiralfeder
im wesentlichen das Eigengewicht der Stromschiene trägt.
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Für Hochgeschwindigkeitsstrecken,
die mit 240 km/h und höher
befahren werden, ist ein exakter Abstand zwischen Fahrdraht und
Gleis unabdingbar, um möglichst
gleichmäßige Kontaktkräfte zwischen dem
Stromabnehmer des Fahrzeuges und dem Fahrdraht zu haben. Sich ändernde
Abstände
führen zu
Kontaktkraftschwankungen und damit Schwankungen des elektrischen Übergangswiderstandes, was
unerwünschte
Funkenbildung zur Folge hat und auch einen höheren Verschleiß am Stromabnehmer des
Fahrzeuges und/oder am Fahrdraht, sei es durch Abrieb oder durch
Funkenerrosion. Durch die beschriebene federnde Aufhängung der
Stromschiene werden zwar Schwingungen der Stromschiene gedämpft und
Unregelmäßigkeiten
des Abstandes zwischen Fahrdraht und Fahrbahn in gewissem Umfange
ausgeglichen, gleichwohl ist es bei der bekannten Vorrichtung erforderlich,
das ortsfeste Kastenprofil sehr exakt hinsichtlich seiner Höhe über der
Fahrbahn (Schiene) auszurichten. Da insbesondere Tunneldecken in
der Praxis selten oder nie wirklich exakt parallel zur Fahrbahn,
d.h. zum Gleiskörper
ausgerichtet sind, erfordert die Justierung des Kastenprofiles sehr
hohen Aufwand. Ein Nachjustieren an einer bestehenden Strecke ist
daher auch extrem aufwendig.
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Die
DE 195 17 806 A1 beschreibt
eine Fahrdrahtaufhängung
für Schnellbahnen,
die Schwingungen durch federelastische Dämpfungselemente vermindert.
Die dabei verwendeten Federn sind so angeordnet, daß sie einer
nach oben von der Fahrbahn fortweisenden Kraft, die den Fahrdraht
anhebt, entgegenwirken.
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Eine ähnliche
Haltevorrichtung ist aus der
DE 195 48 103 C1 bekannt, bei der eine den
Fahrdraht haltende Klemme ebenfalls an einem federvorgespannten
Bolzen befestigt ist, der beweg lich an einer ortsfesten Halterung
befestigt ist. Auch hier spannt die Feder den Fahrdraht nach unten
in Richtung zur Fahrbahn vor.
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Die
EP 0 572 869 B1 (entsprechend
DE-GM 92 07 518 U1) zeigt einen Fahrleitungsstützpunkt, bei dem der Fahrdraht
bzw. die Stromschiene über
eine federelastische Dämpfungseinrichtung
an einer Tunneldecke aufgehängt
ist. Die Dämpfungseinrichtung besteht
dabei aus einem äußeren Stahlmantel,
einem inneren Stahlkern und einer dazwischenliegenden Gummischicht.
Der Stahlkern hat eine Durchgangsbohrung, durch die eine Verbindungsschraube eingesetzt
ist, die eine Haltevorrichtung für
den Fahrdraht bzw. die Stromschiene trägt. Der Schraubenkopf ist an
der Oberseite der Dämpfungseinrichtung abgestützt. Die
Dämpfungseinrichtung
ihrerseits ist fest mit einem Hohlrohr verbunden. Das Hohlrohr seinerseits
ist an einer Ankerplatte befestigt und kann dort in einer Bohrung
linear verschoben werden und durch einen quer zur Längsachse
des Hohlrohres liegende Zentrierschraube arretiert werden, wodurch die
Höhenlage
der Stromschiene einstellbar ist. Problematisch hierbei ist aber
die Halterung des Hohlrohres durch die quer verlaufende Zentrierschraube. Wird
diese nur leicht gelockert, so kann bereits das Hohlrohr samt Dämpfungseinrichtung
und Fahrdraht nach unten aus der Ankerplatte herausfallen. Eine feinfühlige, einfach
zuhandhabende Höhenjustierung ist
damit nicht möglich.
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Aufgabe
der Neuerung ist es, die Stromschienenhaltevorrichtung der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei gutem dynamischen Verhalten
der Stromschiene deren Justierung, insbesondere in Bezug auf die
Höhenlage,
verbessert ist. Es soll ein feinfühliges, einfach durchzuführendes
Justieren möglich
sein und auch nachträglich
an einer bestehenden Installation.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Neuerung sind
den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Grundprinzip
der Neuerung ist es daher, an einer Halteplatte eine Gewindehülse mit
Außengewinde
und Innenbohrung vorzusehen, wobei an der Halteplatte eine zweite
Hülse mit
Innengewinde, wie z.B. eine Schraubmutter, fest angebracht ist,
beispielsweise angeschweißt.
In der ersten Hülse
ist ein Dorn axial verschieblich und drehbar gelagert, wobei das
untere freie Ende des Dornes die Stromschiene trägt. Das obere Ende des Dornes
ragt aus der ersten Hülse
heraus und ist durch eine Feder an der oberen Stirnseite der Hülse abgestützt. Somit
ist die Stromschiene über
den Dorn elastisch gelagert und belastet mit ihrem Eigengewicht
die Feder. Durch das Außengewinde
der ersten Hülse
kann die Höhenlage feinfühlig justiert
werden. Der Dorn dient auch als Dreh- bzw. Schwenkgelenk, so daß eine seitliche Justierung
der Stromschiene in Bezug auf die Fahrbahnmitte problemlos möglich ist,
wobei die Halteplatte dann über
ein Tragwerk mit einem zweiten Gelenk an einem Befestigungspunkt,
wie z.B. einer Tunnelwand, gehalten ist.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung hat die erste Hülse an ihrem
Außengewinde
die Außenkontur
eines Sechseckes. Damit kann die Hülse von einem Schraubenschlüssel oder
sonstigem Werkzeug problemlos gedreht werden, um die Höhenlage
zu justieren.
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Nach
einer Weiterbildung der Neuerung kann damit auch die Drehstellung
der ersten Hülse durch
eine Sicherungsscheibe fixiert werden, die eine mittige Ausnehmung
aufweist, die formschlüssig das
Sechseck der ersten Hülse
ergreift. Vorzugsweise hat die Ausnehmung die Form eines Zwölfecks. Die
Sicherungsscheibe stützt
sich gegen Verdrehung an Vorsprüngen
oder Schrauben der Halteplatte ab.
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Nach
einer Weiterbildung der Neuerung ist die federelastische Aufhängung durch
eine Feder realisiert, die sich an der oberen Stirnseite der ersten Hülse abstützt und
durch eine am oberen freien Ende des Dornes angebrachte Mutter gesichert
ist, wobei die Feder vorzugsweise durch ein Paket aus Teller federn
realisiert ist.
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Vorzugsweise
ist die Halteplatte gegenüber einem
Tragwerk seitlich verschiebbar angebracht. Damit kann die Seitenlage
der Stromschiene bei der Feinregulierung eingestellt werden. Dadurch,
daß der
als Drehgelenk wirkende Dorn relativ zur ersten Hülse auch
drehbar ist, kann die Stromschiene bei Längenänderung in Folge von Umgebungs-
und Traktionsstromwärme
in Verbindung mit einem Gegengelenk des Tragwerkes ausschwenken.
Das Gegengelenk ist vorzugsweise am hinteren Ende des Tragwerkes
zwischen dem dort üblicherweise
vorhandenen Isolator und einer Hängesäule angebracht.
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Mit
der Neuerung erreicht man eine gute Stromabnahme, da über die
Länge der
Stromschienenstrecke eine gleichförmige Elastizität erreicht wird.
Jedes den Fahrdraht und die Stromschiene haltende Bauteil führt infolge
der punktuell am Stromleiter angebrachten Masse zu einer Unstetigkeitsstelle. Durch
den entlastenden Gelenkkopf der Stromschiene oder einer Fahrdrahtklemme
erhält
man durch die Feder nicht nur eine Dämpfung sondern eine dauernd "schwimmende" Lagerung des Stromleiters.
Die Federung, die als Federpaket ausgebildet ist, wird auf die am
Aufhängepunkt
angreifenden Gewichtslast des Stromleiters abgestimmt. Dieses Federpaket ist
durch das Eigengewicht des Stromleiters ständig vorgespannt und entlastet
bei Anhub des Stromleiters durch den Stromabnehmer die Feder. Die
Einfederung der Feder läßt damit
nach, der Stromleiter wird nach oben angehoben und der Stromabnehmer des
Fahrzeuges kann nach oben ausweichen, was zu einem Abbau der Kontaktkraft
zwischen dem Stromleiter und dem Stromabnehmer führt. Durch die Möglichkeit
der feinfühligen
Höheneinstellung
können
die Kontaktkräfte
sehr positiv beeinflußt
werden.
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Im
folgenden wird die Neuerung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang
mit der Zeichnung ausführlicher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine Vorderansicht einer
Haltevorrichtung nach der Neuerung;
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2 eine Seitenansicht der
Haltevorrichtung der 1;
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3 eine Draufsicht der Haltevorrichtung der 1;
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4 eine Vorderansicht eines
Tragwerkes für
eine Stromschienenanlage mit einer Haltevorrichtung nach der Erfindung
in zwei Varianten;
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5 eine Draufsicht auf eine
bei der Neuerung verwendete Anschlußplatte;
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6 einen Querschnitt der
Anschlußplatte der 5;
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7 eine Seitenansicht des
bei der Neuerung verwendeten Dornes;
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8 eine Seitenansicht des
Dornes mit angeschweißter
Anschlußplatte,
Federpaket und Schraubmutter;
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9 eine Seitenansicht eines
Sicherungsspintes zur Sicherung der Schraubmutter an dem Dorn;
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10 eine Draufsicht einer
Sicherungsscheibe;
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11 einen Querschnitt einer
bei der Neuerung verwendeten Hülse;
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12 eine Draufsicht der Hülse der 11; und
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13 einen Querschnitt einer
zweiten Hülse.
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Zunächst sei
auf die 1 und 2 Bezug genommen. Die Haltevorrichtung 1 zur
Halterung einer Stromschiene 2, die einen Rillenfahrdraht 3 hält, hat einen
zylindrischen Dorn 4, an dessen in normaler Betriebsstellung
unteren Ende eine Anschlußplatte 5 befestigt
ist, beispielsweise angeschweißt.
Die Stromschiene 2 wird an dieser Anschlußplatte 5 durch
Klemmwinkel 6 und Schrauben mit Muttern 7 befestigt,
wobei die Klemmwinkel einen Querträger 8 der Stromschiene 2 zwischen
sich und der Anschlußplatte 5 einspannen.
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Der
Dorn 4 ist in einer ersten Hülse 9 linear verschieblich
und drehbar gelagert. Die Hülse 9 hat ein
Außengewinde 10,
das in ein Innengewinde 11' einer
zweiten Hülse 11 eingeschraubt
ist. Die zweite Hülse 11 ist
an einer Halteplatte 12 befestigt, beispielsweise angeschweißt. Die
Halte platte 12 wird durch Schrauben 13 an einem
Tragwerk befestigt, das im Zusammenhang mit 4 ausführlicher erläutert wird.
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Ein
oberer Abschnitt des Dornes 4 ragt aus der Hülse 9 heraus
und trägt
eine Feder 14, die direkt oder über eine Scheibe 15 auf
der oberen Stirnseite der Hülse 9 abgestützt ist.
Das andere Ende der Feder 14 ist über eine weitere Scheibe 16 und
eine Mutter 17, die auf ein Gewinde 18 am freien
Ende des Dornes aufgeschraubt ist, relativ zum Dorn 4 abgestützt. Die
Feder 14 ist hier als Federpaket von Tellerfedern ausgebildet.
Generell können
aber auch andere Federn verwendet werden, wie z.B. eine Spiralfeder,
eine Elastomerhülse
oder ähnliches.
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Die
Mutter 17 ist relativ zum Dorn 4 drehgesichert,
beispielsweise durch eine Bohrung 19, die sich durch die
Mutter 17 und den Dorn 4 erstreckt und in die
ein Sicherungssplint (vgl. 9)
eingesetzt wird.
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Die
Hülse 9 kann
in ihrer Höhenlage
relativ zu der ortsfesten Halteplatte 12 durch Drehen relativ zur
zweiten Hülse 11 verstellt
werden, womit die Höhenlage
der Anschlußplatte 5 und
damit der Stromschiene 2 und des Fahrdrahtes 3 stufenlos
und feinfühlig
eingestellt werden können.
Um die Drehlage der Hülse 9 zu
fixieren, ist eine Sicherungsscheibe 20 vorgesehen, die
die Hülse 9 übergreift,
auf der Oberseite der Halteplatte 12 aufliegt und an den
Schrauben 13 gegen ein Verdrehen abgestützt ist.
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Wie
noch detailierter im Zusammenhang mit den 10 und 13 beschrieben
wird, hat die Hülse 9 eine
Sechskant-Außenkontur
und die Sicherungsscheibe 20 eine mittige Öffnung,
die hier als Zwölfeck ausgebildet
ist, wodurch die Hülse 9 drehfest
arretiert werden kann. Das Außengewinde 10 der
Hülse 9 hat dementsprechend
im Querschnitt eine sechseckige Kontur, d.h. die im wesentlichen
tragenden Gewindegänge
sind jeweils im wesentlichen in den Spitzen des Sechseckes vorhanden.
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Anstelle
der Sicherungsscheibe 20 könnte auch eine Kontermutter
vorgesehen sein, die auf dem Außengewinde 10 des
Dorns 4 aufgeschraubt ist und gegen die Oberseite der Halteplatte 12 verspannt
wird.
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Die
Feder 14 wird durch das Eigengewicht der Stromschiene 2 mit
Fahrdraht 3 vorgespannt bzw. belastet, so daß im Ergebnis
die Stromschiene 2 elastisch an der Feder 14 schwimmend
aufgehängt ist
und bei vertikal nach oben gerichteten Kräften durch den Stromabnehmer
eines Fahrzeuges unter Mitwirkung der Feder 14 angehoben
werden kann.
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Durch
die elastische Lagerung des Eigengewichtes der Stromschiene läßt sich
ein wesentlich besseres dynamisches Verhalten der Stromschiene erreichen,
da zwangsläufig
durch den Stromabnehmer eines vorbeifahrenden Fahrzeuges induzierte Schwingungen
besser gedämpft
werden, so daß die Strecke
auch mit wesentlich höheren
Geschwindigkeiten bis über
240 km/h befahren werden kann. Man erhält gleichmäßigere Kontaktkräfte zwischen
Stromabnehmer und Fahrdraht bzw. Stromschiene, damit eine bessere
Stromübertragung
und weniger Funkenbildung und zusätzlich einen geringeren Verschleiß am Stromabnehmer
und dem Fahrdraht bzw. der Stromschiene. Durch die Höheneinstellung
läßt sich
die Stromschiene exakter justieren und Toleranzen des Tragwerkes
können
besser ausgeglichen werden. Die Höheneinstellung ist auch bei
montierter Stromschiene leicht möglich.
Es muß lediglich
die Sicherungsscheibe 20 angehoben und die Hülse 9 verdreht
werden. Anschließend
läßt man die
Sicherungsscheibe 20 wieder auf die Halteplatte 12 fallen, wo
sie sich zwischen den Schrauben 13 blockiert.
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Weiter
ist darauf hinzuweisen, daß sich
der Dorn 4 relativ zur Hülse 9 um seine Längsachse
drehen kann. Damit ist es möglich,
das Tragwerk für
die Stromschiene schwenkbar auszugestalten, um beispielsweise die
Stromschiene seitlich wegzuschwenken, was für Wartungs- und Reparaturarbeiten,
in Montagehallen und ähnlichem
erforderlich ist. Auch können
hierüber
Schwingungen, die sich längs
der Stromschiene ausbreiten, abgefangen werden.
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4 zeigt eine Stromschienenanordnung mit
Tragwerk und der Haltevorrichtung nach der Neuerung am Beispiel
eines Tunnels. An einer Tunnelwand 21 ist in herkömmlicher
Weise ein Tragrohr 22 befestigt, an dem ein Schwenkgelenk
mit vertikaler Schwenkachse befestigt ist, worauf ein Isolator 24 folgt,
an dessen freien Ende eine Trageinrichtung 25 befestigt
ist, an welcher die Halteplatte 12 mit den Schrauben 13 befestigt
wird. Je nach Anforderungen können
der Isolator 24 und die Trageinrichtung 25 horizontal
(oberer Teil der 4)
oder schräg
nach unten geneigt (unterer Teil der 4)
ausgerichtet sein. Die Stromschiene 2 mit Fahrdraht 3 kann
durch die federnde Aufhängung
vertikal verschoben werden. Zusätzlich
kann die Höhe
der Stromschiene 2 mit Fahrdraht 3 in vertikaler
Richtung eingestellt werden. Soll die Stromschiene zur Seite geschwenkt
werden, so können
die Trageinrichtung 25 und der Isolator 24 mittels
des Schwenkgelenkes 23 in einer horizontalen Ebene geschwenkt
werden, wobei die Ausrichtung der Stromschiene 2 durch
das zwischen dem Dorn 4 und der Innenwand der Hülse 9 gebildete, ebenfalls
mit vertikaler Schwenkachse ausgebildete Schwenkgelenk erhalten
bleibt.
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Die 5 bis 12 zeigen einzelne Komponenten der Haltevorrichtung
nach der Neuerung.
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Die 5 und 6 zeigen die Anschlußplatte 5 in Draufsicht
und im Querschnitt. Die Anschlußplatte 5 ist
in der Draufsicht im wesentlichen quadratisch. In ihrem mittleren
Bereich hat sie eine Erhebung 26 mit einer mittigen Bohrung 27 für den Durchtritt
des Dornes 4, der beidseitig der Erhebung angeschweißt wird.
Die beiden seitlich der Erhebung 26 anschließenden Abschnitte 28 liegen
wiederum in einer Ebene und haben je zwei Bohrungen 29 für den Durchtritt der
Schrau ben 13.
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7 zeigt den Dorn 4,
der ein zylindrisches, verbreitertes Mittelteil 30 aufweist,
das einen Teil eines Gleitlagers mit der Hülse 9 bildet. Im oberen
Bereich hat er einen zylindrischen Abschnitt 31 geringeren
Durchmessers. An der zwischen dem Mittelteil 30 und dem
Abschnitt 31 gebildeten Stufe 32 stützt sich die
Feder 14 entweder direkt oder über eine Lochscheibe 15 ab.
Am oberen freien Ende des Dornes 4 ist ein Gewinde 33 angebracht
zur Aufnahme der Schraubmutter 17. In diesem Bereich hat
das Gewinde auch eine Querbohrung 19 für die Aufnahme des Sicherungssplintes.
Das untere, sich an den Mittelteil 30 anschließende Ende
des Dornes 4 hat ebenfalls einen Abschnitt 34 geringeren
Durchmessers, der in die Bohrung 27 der Anschlußplatte 5 eingesetzt
werden kann, worauf der Dorn in diesem Bereich beidseitig an die
Anschlußplatte 5 angeschweißt wird.
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In 8 ist dargestellt, wie der
Dorn 4 über Schweißnähte 35 an
der Anschlußplatte 5 angeschweißt ist.
Auch ist die Feder 14 zwischen zwei Scheiben 15 und 16 am
Abschnitt 31 angeordnet und die Mutter 17 auf
das Gewinde 33 aufgeschraubt.
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9 zeigt einen Sicherungssplint 36,
der einen geradlinig verlaufenden Schenkel 37 hat, der
in die Bohrung 19 der Mutter 17 und des Gewindes 33 eingesetzt
wird. Ein in etwa halbkreisförmig
gebogener Schenkel 38 umgreift die Mutter 17,
um so den Sicherungssplint 36 gegen Herausfallen zu sichern. Ein
vorderer aufgebogener Schenkel 39 erleichtert das Einsetzen
des Sicherungssplintes.
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10 zeigt die Sicherungsscheibe 20 in Draufsicht;
diese ist in etwa quadratisch mit abgeschrägten Kanten 40 und
einer mittigen Öffnung 41, die
hier als Zwölfeck
ausgebildet ist.
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11 und 12 zeigen die Hülse 9 mit Außengewinde 10 und einer
mittigen Bohrung 42. Wie aus 12 zu
erkennen ist, hat die Außenkontur
sechseckige Gestalt. Die Gewindegänge des Gewindes 10 haben
daher an den Spitzen eine größere Tiefe
als an den flachen Bereichen. Gleichwohl kann auch ein solches Gewinde
problemlos in das Innengewinde der zweiten Hülse 11 (1 und 2) eingeschraubt werden. Wie aus 11 zu erkennen ist, erstreckt sich
das Gewinde nicht über
die volle Länge
der Hülse 9.
Vielmehr ist am oberen Ende ein gewindefreier Bereich 43 vorgesehen,
der einerseits als zusätzliche Sicherung
gegen ein Herausschrauben aus dem Innengewinde der zweiten Hülse 11 dient
und auch als Ansatz für
einen Schraubenschlüssel
verwendet werden kann. Zusätzlich
wird hierdurch eine sauber definierte und gewindefreie Anlagefläche für die Scheibe 15 bzw.
die Feder 14 geschaffen.
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13 zeigt die zweite Hülse 11,
deren Innengewinde 11' an
das Außengewinde 10 der
ersten Hülse 9 angepaßt ist.
Die zweite Hülse 11 kann
auch als Schraubenmutter ausgebildet sein, die an die Halteplatte 12 angeschweißt wird.
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Statt
der zweiten Hülse 11 mit
Innengewinde 11' kann
auch vorgesehen sein, daß die Öffnung der Halteplatte 12 ein
Innengewinde hat, in das die erste Hülse 9 eingeschraubt
werden kann.