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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem hohlzylinderförmigen Element mit einer Innenverzahnung und eine Vorrichtung mit einem zylinderförmigen Element mit einer Außenverzahnung, die in die Innenverzahnung eingreift und in ihr axial verschieblich ist. Die beiden Elemente können so miteinander verbunden werden, dass sie gegen eine axiale Verschiebung zueinander gesichert sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Set, welches die beiden Vorrichtungen umfasst.
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Stand der Technik
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Zur Verbindung von Elementen, die insbesondere hohen Drehmomenten standhalten müssen, werden im Stand der Technik zylinderförmige Elemente mit einer Außenverzahnung in hohlzylinderförmige Elemente mit einer Innenverzahnung eingeführt. Um diese Elemente gegen eine axiale Verschiebung zu sichern, wurde beispielsweise vorgeschlagen, im Innern des Hohlzylinders ein ringförmiges Einrastelement vorzusehen, das in eine Ausnehmung des außenverzahnten Zylinders eingreift und die beiden Elemente dabei unlösbar miteinander verbindet.
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Eine lösbare Verbindung derartiger Elemente ist für Kraftschrauber bekannt, an deren Gehäuse ein Reaktionsarm angeordnet ist, der in Anlage an ein ortsfestes Widerlager gebracht werden kann, um die beim Schrauben entstehende Reaktionskraft abzuleiten. Der Reaktionsarm weist einen Ring mit einer Arretiereinrichtung in Form einer Innenverzahnung auf, die auf eine am Gehäuse angeordnete Außenverzahnung des Kraftschraubers aufschiebbar ist und dort in einer drehfesten Position gehalten wird. Zur Axialsicherung einer derartigen Verbindung ist es aus der
DE 10 2009 005 997 A1 bekannt, dass an einem Zahn der Innenverzahnung eine Kugel als Feststellelement vorgesehen ist und dass eine Betätigungseinrichtung vorgesehen ist, die einen in Axialrichtung des Rings verschieblichen federvorgespannten Betätigungsstift umfasst, der eine Kulisse aufweist, derart, dass die Kugel im nicht betätigten Zustand über die Zahnflanken des Zahns seitlich übersteht und im betätigten Zustand hinter die Zahnflanken des Zahns zurück gleitet. Hierbei kann allerdings problematisch sein, dass eine sichere Positionierung der beiden verzahnten Elemente ineinander bei sehr großer Krafteinwirkung in axialer Richtung eventuell nicht sichergestellt werden kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Axialsicherung verzahnter Elemente bereitzustellen, die eine sichere Verbindung dieser Elemente auch bei sehr großer Krafteinwirkung in axialer Richtung gewährleistet und zudem ein reversibles Verbinden und wieder Lösen der Elemente ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße erste Vorrichtung gelöst, die ein hohlzylinderförmiges Element mit einer Innenverzahnung umfasst, wobei das hohlzylinderförmige Element eine um die Innenverzahnung umlaufende ringförmige Ausnehmung aufweist, die sich über die Innenverzahnung hinausgehend in das hohlzylinderförmige Element erstreckt, wobei mindestens eine durchgehende Öffnung in dem hohlzylinderförmigen Element angeordnet ist, welche die umlaufende Ausnehmung mit einer äußeren Mantelfläche des hohlzylinderförmigen Elements verbindet. Weiterhin wird diese Aufgabe durch die zweite erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst. Diese umfasst ein zylinderförmiges Element mit einem Außengewinde, wobei das zylinderförmige Element einen um das Außengewinde umlaufenden Einstich aufweist, in der eine Zahnlänge der Außenverzahnung gegenüber der Zahnlänge der restlichen Außenverzahnung verringert ist.
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Wenn das zylinderförmige Element der zweiten Vorrichtung in dem hohlzylinderförmigen Element der ersten Vorrichtung anordenbar ist, bilden die beiden Vorrichtungen gemeinsam ein Set von Vorrichtungen, die gegen eine axiale Verschiebung zueinander gesichert werden können. Hierzu kann ein ringförmiges Rastelement zumindest teilweise in der umlaufenden ringförmigen Ausnehmung der ersten Vorrichtung angeordnet werden, welches beim Einführen der zweiten Vorrichtung in die erste Vorrichtung in den Einstich der zweiten Vorrichtung eingreift und diese gegen eine axiale Verschiebung sichert.
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Das Rastelement, das in der umlaufenden Ausnehmung angeordnet ist, ist vorzugsweise ein Sprengring, d. h. ein Draht mit gleichbleibendem Querschnitt, der zum Ring gebogen ist. Unter einem Sprengring wird erfindungsgemäß insbesondere ein Sprengring gemäß der Norm DIN 7993 verstanden. Ein Sprengring weist zwischen seinen beiden Drahtenden einen Spalt auf, der es ermöglicht, den Durchmesser des Rings unter Krafteinwirkung zu ändern. Es ist besonders bevorzugt, dass der Außendurchmesser des Sprengrings kleiner oder gleich dem Durchmesser der umlaufenden Ausnehmung ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Sprengring vollständig in der umlaufenden Ausnehmung angeordnet. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ragt der Sprengring im entspannten Zustand teilweise aus der Ausnehmung heraus. Beim Einführen der zweiten Vorrichtung in die erste Vorrichtung muss dann eine Kraft aufgewandt werden um den Sprengring aufzuweiten. Hierbei wird Federenergie in dem Sprengring gespeichert, die freigesetzt wird, sobald sich die Ausnehmung der ersten Vorrichtung und der Einstich der zweiten Vorrichtung auf der gleichen Höhe befinden, so dass der Sprengring in einen entspannten Zustand zurückkehren kann. Dabei kommt es zu einer Verringerung des Durchmessers des Sprengringes, so dass dieser in den Einstich der ersten Vorrichtung eingreift. Hierdurch findet eine reversible Axialsicherung der beiden Vorrichtungen zueinander statt. Hierzu ist es bevorzugt, dass die Ränder des umlaufenden Einstichs der zweiten Vorrichtung abgeschrägt sind. Weiterhin ist besonders bevorzugt, dass der Sprengring eine Dicke aufweist, die nicht größer ist als die radiale Tiefe der umlaufenden Ausnehmung. Hierdurch ist es möglich, den Sprengring vollständig in der umlaufenden Ausnehmung anzuordnen bzw. ihn beim Einführen der zweiten Vorrichtung in die erste Vorrichtung unter Aufweitung des Spaltes zwischen den beiden Drahtenden so weit aufzuweiten, dass er vollständig in die umlaufende Ausnehmung hineinbewegt wird.
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Die durchgehende Öffnung weist vorzugsweise ein Innengewinde auf, sodass sie einen Gewindestift aufnehmen kann, dessen Position stufenlos in der durchgehenden Öffnung verstellt werden kann. Besonders bevorzugt ist ein Gewindestift in der durchgehenden Öffnung angeordnet. Indem der Gewindestift durch die durchgehende Öffnung in die umlaufende ringförmige Ausnehmung hineingedreht wird, kann eine Kraft auf ein in der Ausnehmung angeordnetes Rastelement ausgeübt werden, um dieses zu komprimieren und es so in den umlaufenden Einstich der zweiten Vorrichtung hineinzubewegen. Es ist ganz besonders bevorzugt, dass das hohlzylinderförmige Element mehrere durchgehende Öffnungen aufweist, in denen jeweils ein Gewindestift angeordnet ist. Indem durch Drehen der Gewindestifte in die Ausnehmung von mehreren Seiten Kraft auf ein Rastelement ausgeübt werden kann, welches in der Ausnehmung angeordnet ist, kann dieses vollständig aus der Ausnehmung heraus und in den umlaufende Einstich der zweiten Vorrichtung hineinbewegt werden, sodass ein Lösen der zweiten Vorrichtung aus der ersten Vorrichtung zuverlässig verhindert wird. Werden die Gewindestifte wieder aus der Ausnehmung herausgedreht, kann sich das Rastelement in die Ausnehmung zurückbewegen, sodass ein Lösen der zweiten Vorrichtung aus der ersten Vorrichtung ermöglicht wird. Wenn das hohlzylinderförmige Element mehrere durchgehende Öffnungen aufweist ist es weiterhin bevorzugt, dass eine dieser Öffnungen als Sichtöffnung ausgebildet ist, die es einem durch diese Sichtöffnung hindurch sehenden Benutzer ermöglicht zu erkennen, wann die ringförmige Ausnehmung der ersten Vorrichtung und der umlaufende Einstich der zweiten Vorrichtung sich auf derselben Höhe befinden, so dass es möglich ist, den Sprengring aus der ringförmigen Ausnehmung heraus und in den umlaufenden Einstich hinein zu bewegen.
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Die erste Vorrichtung kann insbesondere einen Reaktionsarm für einen Kraftschrauber umfassen und die zweite Vorrichtung kann insbesondere ein Kraftschrauber sein. Ein axiales Verrutschen des Kraftschraubergehäuses in dem Reaktionsarm kann erfindungsgemäß zuverlässig verhindert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine Detailseitenansicht des in 1 mit dem Bezugszeichen II/III bezeichneten Ausschnitts.
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3 ist eine Detailaufsicht des in 1 mit dem Bezugszeichen II/III bezeichneten Ausschnitts.
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4 zeigt einen Sprengring, der in der Vorrichtung gemäß 1 angeordnet ist.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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6 zeigt eine erste Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher eine zweite Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingeführt ist.
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7 zeigt eine Detailseitenansicht des in 6 mit dem Bezugszeichen VII/VIII bezeichneten Ausschnitts.
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8 zeigt eine Detailaufsicht des in 6 mit dem Bezugszeichen VII/VIII bezeichneten Ausschnitts.
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9 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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10 zeigt einen Kraftschrauber und eine Rohr-in-Rohr-Verlängerung mit einem Reaktionsarm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Eine erste Vorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in einer Schnittseitenansicht in 1 dargestellt. Sie weist ein hohlzylinderförmiges Element 11 mit einer Innenverzahnung 111 auf. Eine ringförmige nutartige Ausnehmung 112 läuft um die Innenverzahnung 111 um und erstreckt sich über die Innenverzahnung hinausgehend in das hohlzylinderförmige Element 11. Zwei mit Innengewinden versehene durchgehende Öffnungen 113, 114 sind in dem hohlzylinderförmigen Element 11 so angeordnet, dass die umlaufende Ausnehmung 112 mit der äußeren Mantelfläche des hohlzylinderförmigen Elements 11 durch die durchgehenden Öffnungen 113, 114 verbunden wird. Dies ist in Detailansichten in den 2 und 3 gezeigt. In der umlaufenden Ausnehmung 112 ist ein in 4 dargestellter Sprengring 12 angeordnet. Die Dicke d des Sprengrings 12 ist kleiner als die radiale Tiefe der umlaufenden Ausnehmung 112 und der Außendurchmesser D des Sprengrings 12 ist kleiner als der Durchmesser der umlaufenden Ausnehmung 112. In das Innengewinde der beiden durchgehenden Öffnungen 113, 114 ist jeweils ein Gewindestift 13, 14 so eingefügt, dass er den Sprengring 12 nicht deformiert.
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Eine zweite Vorrichtung 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in einer Schnittseitenansicht in 5 dargestellt. Sie weist ein zylinderförmiges Element 21 mit einer Außenverzahnung 211 auf. Um die Außenverzahnung 211 läuft ein nutartiger Einstich 212 ringförmig um. In dem Einstich 212 ist die Zahnlänge der Außenverzahnung 21 gegenüber der Zahnlänge der restlichen Außenverzahnung 21 verringert. Die zweite Vorrichtung 2 wird in die erste Vorrichtung 1 eingeführt, wobei die Außenverzahnung 211 der zweiten Vorrichtung 2 in die Innenverzahnung 111 der ersten Vorrichtung 1 eingreift. Sobald sich der umlaufende Einstich 212 der zweiten Vorrichtung auf derselben Höhe befindet wie die umlaufende Ausnehmung 112 der ersten Vorrichtung, können die beiden Gewindestifte 13, 14 so tief in die durchgehenden Öffnungen 113, 114 hineingedreht werden, dass sie aus diesen hinaus und in die umlaufende Ausnehmung 112 hineinragen. Dabei komprimieren sie den Sprengring 12, sodass dieser vollständig aus der umlaufenden Ausnehmung 112 hinaus und in den Einstich 212 der zweiten Vorrichtung 2 hineinbewegt wird. Dies ist in den 6–8 gezeigt. Somit ist die zweite Vorrichtung gegenüber einer axialen Verschiebung gegenüber der ersten Vorrichtung 1 gesichert. Um die beiden Vorrichtungen 1, 2 wieder voneinander zu trennen, werden die beiden Gewindestifte 13, 14 in den durchgehenden Öffnungen 113, 114 wieder so weit zurückgedreht, dass sie den Sprengring 12 nicht mehr deformieren. Dadurch kann dieser vollständig in die umlaufende Ausnehmung 112 zurückexpandieren. Dies ermöglicht es, die zweite Vorrichtung 2 wieder aus der ersten Vorrichtung 1 zu entfernen. Diese Ausführungsform der Erfindung gewährleistet somit eine reversible Axialsicherung der beiden Vorrichtungen 1, 2 zueinander.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Sprengring 12 nur teilweise in der umlaufenden Ausnehmung 112 der ersten Vorrichtung 1 angeordnet. Die Ränder des umlaufenden Einstichs 212 der zweiten Vorrichtung 2 sind abgeschrägt. Dies ist in 9 gezeigt. Wird die zweite Vorrichtung 2 in die erste Vorrichtung 1 eingeführt, wobei die Außenverzahnung 211 der zweiten Vorrichtung 2 in die Innenverzahnung 111 der ersten Vorrichtung 1 eingreift, so drückt die Außenverzahnung 211 den Sprengring 12 zunächst auseinander, sodass er tiefer in die umlaufende Ausnehmung 112 hineinbewegt wird. Sobald sich der umlaufende Einstich 212 der zweiten Vorrichtung auf derselben Höhe befindet wie die umlaufende Ausnehmung 112 der ersten Vorrichtung, findet eine Entspannung des Sprengrings 12 statt, sodass dieser wieder teilweise aus der umlaufenden Ausnehmung 112 heraus und in den Einstich 212 hineinbewegt wird. In dieser Anordnung wäre es nun möglich, die zweite Vorrichtung wieder aus der ersten Vorrichtung herauszubewegen, wobei der Sprengring 12 erneut zunächst gedehnt und dann wieder komprimiert wird. Um dieses Entfernen zu verhindern und eine zuverlässige Axialsicherung der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung zueinander zu gewährleisten, werden die beiden Gewindestifte 13, 14 so tief in die durchgehenden Öffnungen 113, 114 hineingedreht, dass sie aus diesen hinaus und in die umlaufende Ausnehmung 112 hineinragen. Dabei komprimieren sie den Sprengring 12, sodass dieser vollständig aus der umlaufenden Ausnehmung 112 hinaus und in den Einstich 212 der zweiten Vorrichtung 2 hineinbewegt wird. Es ist nun nicht mehr möglich, den Sprengring 12 zu expandieren, indem in axialer Richtung Kraft auf die zweite Vorrichtung 2 ausgeübt wird. Somit ist diese gegenüber einer axialen Verschiebung gegenüber der ersten Vorrichtung 1 gesichert. Um die beiden Vorrichtungen 1, 2 wieder voneinander zu trennen, werden die beiden Gewindestifte 13, 14 in den durchgehenden Öffnungen 113, 114 wieder so weit zurückgedreht, dass sie den Sprengring 12 nicht mehr deformieren. Dadurch kann dieser teilweise in die umlaufende Ausnehmung 112 zurückexpandieren. Wird nun Kraft auf die zweite Vorrichtung 2 ausgeübt, so wird der Sprengring 12 dadurch noch weiter expandiert und vollständig in die umlaufende Ausnehmung 112 hineinbewegt.
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Dies ermöglicht es, die zweite Vorrichtung 2 wieder aus der ersten Vorrichtung 1 zu entfernen. Auch diese Ausführungsform der Erfindung gewährleistet somit eine reversible Axialsicherung der beiden Vorrichtungen 1, 2 zueinander.
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In einer in 10 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Vorrichtung 1 eine Rohr-in-Rohr-Verlängerung 3, die aus einem Reaktionsarm 31 und einem Außenrohr 32 besteht. Die zweite Vorrichtung 2 ist in dieser Ausführungsform der Erfindung ein Kraftschrauber 4. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, das Rohr 32 der Rohr-in-Rohr-Verlängerung 3 in Axialrichtung an einer definierten Position am Gehäuse des Kraftschraubers 4 zu fixieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009005997 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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