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Diese Erfindung betrifft ein Schwenkverbindungsglied,
insbesondere zur Anwendung für die drehbare Verbindung
zweier, im Verhältnis zueinander verdrehbarer Maschinen-,
Bau- oder Konstruktionselemente oder ähnlicher
scharnierartig zusammenhängender Elemente an deren
jeweiligen Endabsahnitten, wobei eines der Teile, das
gabelförmig sein kann, mit zwei axial ausgerichteten
Befestigungslöchern für das Schwenkverbindungsglied
versehen ist und dieses Schwenkverbindungsglied einen
Bolzen mit jeweils in entgegengesetzter Richtung sich
konisch verjüngenden Endabschnitten sowie zwei
expandierbare Muffen mit Innenkonus umfasst und diese
Endabschnitte in die Befestigungslöcher plaziert werden und
mit einer der Muffen mit Innenkonus zusammenwirken, wobei
für jede eine Mutter für das axiale Verschieben der
jeweiligen Innenkonusmuffe vorhanden ist, um letztere
rundum in Eingriff mit dem zugehörigen konischen
Endabschnitt des Bolzens im jeweiligen Befestigungsloch zu
bringen, und wobei der Bolzen eine durchgehende, mittige,
axiale Bohrung zur drehbaren Aufnahme eines Schaftes mit
Gewindeabschnitten für die Muttern hat.
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Solch ein Schwenkverbindungsglied ist beispielsweise aus
der WO-A 9 015 262 bekannt und wird dort verwendet, wo
Raumbedingungen es nicht zulassen, eine der Muttern mittels
eines geeigneten Werkzeuges anzuziehen, d.h., in Fällen, in
denen die Mutter ausserhalb von einer Befestigung nicht zu
erreichen ist.
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Ähnlich ist es vorbekannt, dass der durchgesteckte Schaft
eine Schlüsselnut an seinem freien Ende aufweist, welches
frei zugänglich ist. Auf Drehung des Schaftes am Ende,
welches frei zugänglich ist, soll die unzugängliche Mutter
ohne irgendwelche Drehungen axial verschiebbar sein, um die
zugehörige Muffe mit Innenkonus, oft als Konusmuffe
bezeichnet, während der Axialverschiebung auf den
angrenzenden konischen Endabschnitt des Bolzens zu drücken,
wobei die Konusmuffe dazu gebracht wird, sich radial
aufzuspreizen, wobei sie sich selbst in dem Raum zwischen
dem konischen Endabschnitt des Bolzens und der inneren
Wand, welche das jeweilige Befestigungsloch definiert,
verkeilt.
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Damit das Schwenkverbindungsglied entsprechend seiner
Bestimmung funktioniert, ist es natürlich Voraussetzung,
dass die unzugängliche Mutter nicht mit dem durchgehenden
Schaft dreht. Solch eine unerwünschte Drehung der Mutter
ist, wie auch immer, sehr schwer, wenn nicht sogar
unmöglich, zu verhindern.
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In der Praxis jedoch wurde, wenn dieses, dem Stand der
Technik entsprechende Schwenkverbindungsglied montiert
werden sollte, entdeckt, dass die unzugängliche Mutter
nicht sauber angezogen wurde, weil sie im Kreis gedreht
wurde, wenn der durchgehende Schaft an dessen zugänglichem
Ende beim Schrauben gedreht wurde. Tatsächlich verhindert
nichts das Drehen der Mutter, bestenfalls wird ein sehr
unbefriedigender Einfluss auf die jeweilige Konusmuffe
erreicht, welche dann nicht richtig innerhalb des
Befestigungsloches expandiert wird und Lagerluft oder Spiel
innerhalb des Loches nicht genügend aufgehoben werden kann.
Das vollständige Ergebnis einer solchen ungeeigneten
Anbringung eines Schwenkverbindungsgliedes dieser Art ist
eine Gelenkverbindung, in welcher der Bolzen locker an
einer Befestigung ist, was Beschädigungen an der
Einrichtung hervorrufen kann, in der solch eine
Gelenkverbindung angeordnet ist.
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Die zugängliche Mutter ist auf das gegenüberliegende
Gewindeabschnittsende des durchgehenden Schaftes
aufschraubbar und wird, wie gewöhnlich, angezogen, so dass
an dem zugänglichen Ende des Schwenkverbindungsgliedes
keine Schwierigkeiten beim richtigen Aufspreizen der
Konusmuffe innerhalb des Raumes zwischen der Wand des
Befestigungsloches und des konischen Endabschnittes des
Bolzens auftreten.
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Zwischen den zwei sich konisch verjüngenden Endabschnitten
hat der Bolzen einen mittigen, kreiszylindrischen
Bolzenabschnitt, an welchem das schwenkbare Maschinen-,
Bau- oder Konstruktionselement, gewöhnlich durch das
Dazwischenlegen eines Lagers (Verbindungs- oder Schwenklager,
Gleit- oder Radiallager, Kalotte), drehbar gehalten ist,
welches in einer Bohrung in dem schwenkbaren Endabschnitt
des Elementes angeordnet ist, welches, in Gebrauchslage,
zwischen den zwei Schenkeln des gabelförmigen Endes des
Befestigungsteiles vorgesehen ist, wobei die Bohrung
koaxial mit den zwei Befestigungslöchern ausgerichtet ist.
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Der durchgehende Schaft hat einen mittigen Schmierkanal,
welcher an seinem inneren Ende in einen Radialkanal
übergeht. Das nach aussen führende Ende des letzteren geht
in eine radiale Schmiernut in dem Bolzen über, wobei die
Bolzennut sich in der Mantelfläche des Bolzens im Bereich
des mittleren Teils des Lagers öffnet, welches eine
entsprechende Schmiernut aufweisen kann.
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Es wurde als extrem schwierig angesehen, das
Schwenkverbindungsglied so zu montieren, dass die Schmiernut des
durchgehenden Schaftes mit der Schmiernut des Bolzens
übereinstimmt und dass die Schmiernut des Bolzens mit der
Schmiernut des Gleitlagers übereinstimmt.
Schwenkverbindungsglieder dieser Art werden oft durch keine
fachmännischen Personen montiert, die mit feinen Toleranzen
von Anpassungs- und massnehmenden Verfahren nicht vertraut
sind. Daraus kann resultieren, dass die Schmierkanäle nicht
in die gemeinsame Übereinstimmung gebracht werden, aber so
überdeckt werden, dass Schmierfett vom zugänglichen Ende
des Schaftes her das Lager nicht erreicht. Dann kann
Reibung und übermässiger Verschleiss Bolzen und Gleitlager
beschädigen.
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Wenn das Schwenkverbindungsglied ersetzt werden soll oder
wenn die Einrichtung demontiert werden soll, in der das
Schwenkverbindungsglied enthalten ist und eine
Gelenkverbindung bildet, können grosse Probleme aufkommen. Oft
kann das Schwenkverbindungsglied nicht zerlegt werden.
Sobald der durchgehende Schaft ausgeschraubt wurde,
steckten der Bolzen sowie beide Konusmuffen in der
Gelenkverbindung fest. Diese können nicht gerade
herausgezogen werden. Deshalb erfordert die Zerlegung, dass
die Bolzen- oder die Befestigungsaugen, welche die
Befestigungen bilden, herausgebrannt werden. Es ist sehr
schwierig, an den Abschnitt heranzukommen, welcher mit
Werkzeugen und Schweissapparat behandelt werden muss, da
die Struktur des Schwenkverbindungsgliedes eines der am
meisten gebräuchlichsten zum Positionieren in Räumen ist,
welche einen schmalen Zwischenraum zwischen Befestigung und
Getriebegehäuse oder anderer Einrichtung aufweisen.
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Bestenfalls verursacht solche eine Lösung einen langen
Betriebsstillstand und hohe Reparaturkosten.
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In Praxis ist in vielen Fällen ausserdem festgestellt
worden, dass der durchgehende Schaft nicht herausgezogen
werden kann, weil die unzugängliche Mutter während des
Abschraubens zusammen mit dem Schaft dreht. Auch hat es
sich als schwierig erwiesen, Konusmuffen, welche eine zu
grosse Dimensionierung besitzen, zu verwenden, um Lagerluft
innerhalb der Befestigungslöcher infolge einer klopfenden
oder schlagenden Aktion sowie eines Verschleissens und
Reisses nach einiger Zeit des Gebrauches auszugleichen.
Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass die bekannten
Konusmuffen sowohl in einem Stück geformt sind, als auch
einen äusseren Durchmesser entsprechend dem inneren
Durchmesser der Bohrung in dem Gelenk- oder Schwenklager
des Verbindungsgliedes aufweisen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung war es vor allem, ein
Schwenkverbindungsglied der eingangs erwähnten Art zu
schaffen, welches garantiert, dass die unzugängliche Mutter
nicht zusammen mit dem durchgehenden Schaft dreht, so dass
die zugehörige Konusmuffe auf den angrenzenden konischen
Endabschnitt des Bolzens pressend aufgeschoben wird, damit
derselbe innerhalb des Befestigungsloches verkeilt wird,
sowie die Zerlegung des Schwenkverbindungsgliedes ohne
Probleme garantiert und das Ersetzen der Konusmuffe, mit
welcher die unzugängliche Mutter zusammenwirkt, durch eine
neue Konusmuffe ermöglicht, welche einen grösseren,
geeigneteren Aussendurchmesser aufweist, wenn sich der
Durchmesser des Befestigungsloches vergrössert hat.
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Gemäss der Erfindung werden diese Aufgaben dadurch gelöst,
dass das Schwenkverbindungsglied entsprechend den
Merkmalen, die in den beiliegenden Ansprüchen aufgeführt
sind, ausgestaltet ist.
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Gemäss der Erfindung hat der Schaft nahe einem Endabschnitt
einen Anlaufflansch, und der Bolzen ist mit axial
ausgerichteten Führungs- und Halteelementen ausgestaltet,
welche so geformt sind, um mit entsprechenden, komplementär
axial ausgerichteten Führungs- und Halteelementen
zusammenzuwirken, welche in einer Mutter (die unzugängliche
Mutter in der Gebrauchslage) des Schwenkverbindungsgliedes
enthalten sind, wobei die entsprechenden axial
ausgerichteten Führungs- und Halteelemente eine relative
axiale Bewegung erlauben. Das Trägheitsmoment des Bolzens
ist sehr wichtig im Verhältnis zu dem Drehmoment, welchem
diese (unzugängliche) Mutter durch die Drehung des
durchgehenden Schaftes unterworfen ist, so dass der Bolzen,
dadurch, dass seine Führungs- und Halteelemente in die
Führungs- und Halteelemente der Mutter eingreifen,
effizient die Drehung der unzugänglichen Mutter verhindert,
wenn der Schaft dreht. Dies garantiert das richtige
Anziehen der Konusmuffe, welches durch die unzugängliche
Mutter verursacht wird.
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In der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann beim Zerlegen
der durchgehende Schaft ausgeschraubt werden, ohne der
unzugänglichen Mutter eine Gelegenheit zur Drehung zu
geben, was in einem beträchtlichen Ausmass die Zerlegung
des Schwenkverbindungsgliedes erleichtert.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die
unzugängliche Konusmuffe nach einiger Zeit des Gebrauches
durch eine neue Konusmuffe ersetzt werden kann, welche
einen grösseren effizienten Durchmesser hat. Dies ist
notwendig, falls die Lagerluft innerhalb der
Befestigungslöcher im Laufe der Zeit beträchtlich geworden ist. Zu
diesem Zweck ist die Konusmuffe (ausgenommen der äussere
Flansch) in zwei Segmenthälften geteilt, welche während der
Montage mittels eines Elastikringes zusammengehalten
werden, welcher in einer Umfangsnut der Muffenhälften
gelagert wird. Zwei Hälften der Konusmuffe, hergestellt durch
Sägen, erhalten einen geringeren, inaktiven (Montage-)
Druchmesser als eine ungeteilte Muffe, weil ca. 4 mm von
dem Muffenumfang durch Sägen entfernt werden. Solch eine
geteilte Konusmuffe kann vor dem Aufspreizen durch die
Bohrung eines kugelformigen Gleitlagers geführt werden,
weil dieser nicht gespreizte, inaktive Durchmesser ein
wenig geringer ist als der Bohrungsdurchmesser und die
Konusmuffenhälften durch den Elastikring in dieser
inaktiven Lage während der Montage festgehalten werden.
Nichtsdestoweniger ist diese neue Konusmuffe in der Lage zu
expandieren und Lagerluft innerhalb des Befestigungsloches
auszugleichen. Wenn die neue Konusmuffe auf den
benachbarten konischen Bolzenabschnitten aufgezogen wird,
spreizt sich die Konusmuffe zu einem grösseren, effizienten
Durchmesser, als ihn die ursprüngliche Konusmuffe hatte.
Dabei wird ein zusätzlicher Ausgleich der Lagerluft
innerhalb des Befestigungloches erreicht.
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Ein Beispiel eines bevorzugten Ausführungsbeispieles ist
desweiteren nachfolgend erklärt. Bezug wird auf die
Zeichnung genommen, in welcher eine einzige Figur einen
axialen Schnitt durch ein Schwenkverbindungsglied gemäss
der Erfindung in dessen befestigter, funktioneller Lage
zeigt.
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Das gezeigte Ausführungsbeispiel des
Schwenkverbindungsgliedes ist insbesondere für drehbare Verbindungen zweier,
im Verhältnis zueinander drehbarer Maschinen-, Bau- oder
Konstruktionselemente 1 und 2 an deren jeweiligen
Endabschnitten zu verwenden.
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Eines 1 dieser Elemente 1, 2 ist gabelförmig und deshalb
mit zwei Gabelästen oder Befestigungsklammern versehen,
welche ausgerichtete Befestigungslöchern 3 für das
Schwenkverbindungsglied aufweisen, während das andere
Elemente 2 ein Gelenk- oder Schwenklager (nicht
dargestellt) beinhaltet, das eine durchgehende Bohrung 2'
für die Aufnahme von dem kreiszylindrischem Mittelabschnitt
des Bolzens 4 des Schwenkverbindungsgliedes aufweist. Der
Bolzen 4 hat zwei sich in entgegengesetzter Richtung
konisch verjüngende Endabschnitte 4', 4".
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Neben dem Bolzen 4 beinhaltet das Schwenkverbindungsglied
zwei im Inneren konische, spreizbare Muffen 5', 5",
sogenannte Konusmuffen, von denen jede so geformt ist, dass
sie mit den benachbarten konischen Bolzenabschnitten 4', 4"
zusammenwirkt, wenn letztere innerhalb des zugehörigen
Befestigungsloches 3 positioniert sind.
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Für die axial ausgerichtete Verschiebung ist jeder
Konusmuffe 5', 5" eine Mutter 6, 7 zugeordnet, welche sich
wechselseitig unterscheidende Gestaltungen aufweisen. Die
Muttern 6, 7 dienen dazu, die Konusmuffen 5', 5" in einen
umfassenden Eingriff mit den zugeordneten konischen
Bolzenabschnitten 4', 4" zu verschieben, wobei sie selbst
von der Wandfläche der Befestigungslöcher umrundet sind.
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Das Schwenkverbindungsglied 4 ist mit einer mittigen, axial
durchgehenden Bohrung 8 für die drehbare Aufnahme eines
Schaftes 9 versehen, welcher Endabschnitte mit Gewinde für
die Muttern 6, 7 aufweist, wobei der durchgehende Schaft 9
mit einem Anlaufflansch 10 versehen ist, welcher gegen das
gegenüberliegende Ende oder die Stirnfläche des Bolzens in
Anschlag gebracht werden und sich dort abstützen kann.
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Jede Konusmuffe 5', 5", wie für sich bekannt, ist drehbar,
nicht-axial verschiebbar mit der zugehörigen Mutter 6 bzw.
7 verbunden.
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Zu diesem Zweck greift ein radial nach aussen gerichteter
Kragen 11 an der Mutter 6 drehbar in eine innere umlaufende
Nut 12 in einem nach aussen gerichteten Flansch 5''' der
Konusmuffe 5' ein, während ein nach innen gerichteter
Kragen 13 an der Konusmuffe 5" drehbar in eine äussere
umlaufende Nut 14 in der Mutter 7 eingreift.
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Ein Schwenkverbindungsglied, welches solch eine
Ausgestaltung aufweist, wird dort verwendet, wo
Raumbedingungen an der Montierstelle die Verwendung von
Werkzeugen zum Anziehen der Mutter 7 nicht erlauben, welche
deswegen mittels des durchgehenden Schaftes 9 angezogen
werden muss. Aus dem gleichen Grund muss das ganze
Schwenkverbindungsglied geeignet sein, durch die Bohrung 2'
des Gelenklagers (nicht dargestellt) des Elementes 2
gesteckt zu werden, und folglich kann die Konusmuffe 5"
keinen nach aussen gerichteten Flansch entsprechend dem
Flansch 5''' der Konusmuffe 5' aufweisen.
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Zu diesem Zweck ist das Ende 9' des durchgehenden Schaftes
9 mit einer axial ausgerichteten Nut 9" für ein Werkzeug
(Schraubenschlüssel) ausgebildet, mit dem der Schaft 9
gedreht wird. Wenn der Flansch 10 des Schaftes 9 sich gegen
die Stirnfläche des Bolzens 4, wie in der Figur der
Zeichnung dargestellt, abstützt, wird der Schaft 9 wie eine
Antriebsschraube für die Mutter 7 wirken, so dass die
Mutter 7 bei fortgesetzter Drehung des Schaftes 9 axial
nach innen in die Richtung des Gelenklagers des Elementes 2
gezogen wird, vorausgesetzt, dass die Mutter 7 sich nicht
dreht. Es war nicht möglich, solch eine unerwünschte
Drehung der Mutter in Schwenkverbindungsgliedern zu
vermeiden, welche in Übereinstimmung mit dem Stand der
Technik ausgebildet wurden.
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Die unerwünschte Drehung der Mutter, welche ernsthafte
Folgen für die Befestigung des Schwenkverbindungsgliedes im
Bereich der Mutter 7 haben kann, wird, in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, durch die Zuordnung von
zwei Führungs- und Halteelementen zu dem Bolzen 4, 4', 4"
- gemäss der Darstellung - vermieden, welche hier in Form von
zwei exzentrisch angeordneten Stiften 15 dargestellt sind,
welche entfembar in entsprechende Bohrungen 16 in der
Mutter 7 eingreifen. Sogar nur ein exzentrisch angeordneter
Stift 15, welcher eine zugehörige Bohrung 16 aufweist, wird
in der Lage sein, die Drehung der Mutter 7 zu verhindern,
wenn der Schaft 9 gedreht wird. Wie auch immer, es wird
eine, mehr symmetrische Positionierung der Führungs- und
Halteelemente um die Achse A des Schwenkverbindungsgliedes
bevorzugt.
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Die Führungs- und Haltestifte 15, welche in den Bolzen 4,
4', 4" geschraubt sein können, könnten statt dessen an der
Mutter 7 befestigt sein. Dann ist der Bolzen mit Bohrungen
versehen, die eine genügende axiale Länge besitzen, welche
die notwendige axiale Bewegung der Mutter möglich macht.
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Somit können ein oder mehrere zusammenwirkende Führungs-
/Halteelemente 15, 16 an dem Bolzen und der unzugänglichen
Mutter 7 angeordnet sein, um die Mutter daran zu hindern,
der Drehung des Schaftes 9 während dem Anziehen der Mutter
7 und der Ausdehnung (Spreizung) der zugehörigen Konusmuffe
5" innerhalb des Befestigungsloches 3 zu folgen, während
sie den zugehörigen konischen Bolzenabschnitt 4" umfasst.
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Die Führungs-/Haltevorrichtung 15, 16 dient einem
entsprechenden und sehr wichtigen Zweck beim Zerlegen des
Schwenkverbindungsgliedes beim Ersatz oder beim Ersetzen
von Konusmuffe (n).
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Von einem Schmiernippel 17 in dem hohlen Ende 9' des
Schaftes 9 führt ein mittiger, axial ausgerichteter
Schmierkanal 18 in die Mitte des Schaftes 9, wo der
Schmierkanal in einen radialen Schmierkanal 19 übergeht,
welcher bei einem richtig montierten
Schwenkverbindungsglied in einen radialen Schmierkanal 20 in dem Bolzen 4
übergeht, wobei der zuletzt genannte Schmierkanal 20 in
einer Schmiernut (nicht dargestellt) in dem Gelenklager
(dem Schwenklager) ausmündet. Die Vorrichtung gemäss der
Erfindung garantiert, dass der radiale Kanal 19 in dem
Schaft 9 immer in den Kanal 20 des Bolzens übergeht, und
dass der zuletzt genannte Kanal immer in die
Lagerschmiernut übergeht. Dies ist der Tatsache
zuzuschreiben, dass die Konusmuffen 5" durch die
Zwischenschaltung der Mutter 7 immer auf den konischen
Endabschnitt 4" des Bolzens aufgezogen wird, so dass der
Bolzen 4 jederzeit in einer symmetrischen Position in Bezug
auf die mittige Lagerschmiernut ist.
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Wie bereits eingangs erwähnt, kann die im Inneren konische
Muffe 5" oder möglicherweise beide Muffen 5', 5" entlang
ihrer Axialebene (-ebenen) geteilt sein, beispielsweise
durch Sägen. In nicht expandiertem Zustand erreicht solch
eine Muffe 5" eine nicht ganz kreisförmige
Aussenumfangsgestalt, welche einen weitesten Durchmesser hat, der
geringer sein muss, als der Durchmesser der Bohrung 2'. In
gespreiztem Zustand wird die Muffe eine kreisförmige
Aussenumfangsgestalt haben, welche einen Durchmesser
aufweist, der den Durchmesser der Bohrung 2' übersteigt.
Somit ist solch eine Muffe in einer Lage, ein Spiel
innerhalb des unerwünscht erweiterten Befestigungsloches 3
aufzufangen. Die Konussegmente, welche die Muffen 5', 5"
ausmachen, werden mittels O-Ringen 21 und 21'
zusammengezogen.
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Die (unzugängliche) Mutter 7 kann an ihrem axialen inneren
Ende im Zusammenhang mit der Umfangsnut 14 mit einem radial
nach aussen gerichteten Flansch 22 versehen sein, welcher
sich gegen den radial nach innen gerichteten Flansch 13 an
der einen Muffe 5" abstützt Wird anschliessend an das
Lösen der Muttern 6 und 7 während des Zerlegens des
Schwenkverbindungsgliedes ein Schlag auf den Schaft 9
ausgeübt, so wird der Mutternflansch 22 als ein Überträger
wirken und die Konusmuffe 5" mit sich aus dem
Befestigungsloch 3 ziehen. Solch ein herausziehender Effekt
für die Konusmuffe erscheint sogar dann, wenn die Konus
muffe 5" innerhalb des Befestigungsloches festgerostet ist.
Nachdem die Konusmuffe 5" auf diesem Weg gelöst wurde, wird
der elastische O-Ring 21' die beiden Konusmuffenhälften
(die Konusmuffensegmente) radial so zusammenklemmen, dass
die Konusmuffe 5" durch die Bohrung 2 herausgezogen werden
kann.