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Diese Erfindung befasst sich mit
Verbesserungen der oder in Bezug auf die Befestigung von Schuhstollen
in Schuhsohlen und Absätzen.
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Es ist wohl bekannt, dass Stollen,
z. B. in den Sohlen von Golfschuhen, durch eine Einrichtung eines
Schraubgewindezapfens auf dem Stollen befestigt werden, welcher
in einer entsprechenden Gewindefassung in der Schuhsohle befestigt
wird. Die Fassung wird gewöhnlich
durch eine separat geformte Aufnahme gebildet, welche in eine geformte
Sohle eingearbeitet sein kann oder welche innerhalb einer zusammengesetzten
Sohlenstruktur gesichert sein kann, welche Leder, EVA oder anderes
Folienmaterial umfasst, das eine äußere Sohle bildet. Üblicherweise
können
die Stollen zum Austausch abgeschraubt werden, wenn sie übermäßig abgenutzt oder
beschädigt
sind.
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Stollen, welche auf diese Weise befestigt werden,
können
bodenstechenden Bolzen oder Spike (wie beispielsweise in der GB-A-2
028 102 beschrieben) oder andere Formen von Bodenhaftungselementen
besitzen (wie beispielsweise in der EP-A-0 342 232 beschrieben),
welche aus einer Unterseite eines plattenähnlichen Flanschkörpers hervorstehen;
der Zapfen steht aus einer Oberseite des Flanschkörpers hervor.
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Die meisten bekannten Formen von Schraubgewindestollen
verwenden eher ein eingängiges
Gewinde als ein mehrgängiges
Gewinde. Außer
dass es die einfachste Gewindeform ist, bietet ein eingängiges Gewinde
gegenüber
einem mehrgängigem
Gewinde den Vorteil, einen größeren Wie derstand
zum Abschrauben zu bieten, nachdem der Stollen fest in die Fassung
eingeführt
wurde. Dennoch, mit Blick sowohl auf manuelles Einführen und automatische
Maschinenmontage, können
Vorteile durch die Verwendung mehrgängiger Gewinde erreicht werden.
Im speziellen ermöglicht
der steilere Steigungswinkel eines mehrgängigen Gewindes einem Zapfen
einer gegebenen Länge
mit weniger Drehung und deshalb schneller in die Fassung eingeführt zu werden.
Des weiteren verringert ein mehrgängiges Gewinde die durchschnittlich
erforderliche Drehung, um in das Gewinde einzugreifen, wenn von einer
zufälligen
Stellung begonnen wird. Auch weil ein mehrgängiges Gewinde tiefer als ein
eingängiges Gewinde
geschnitten ist, kann die Scherfestigkeit der Gewinde größer sein.
Daher ist eine kürzere
Zapfenlänge
möglich.
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Es gibt einen Trend zur Verwendung
bodenhaftender Elemente aus weicheren Plastikmaterialien. Die Beständigkeit
dieser Stollen ist um einiges geringer. Deshalb wird der Golfer
häufiger
die Stollen ersetzen müssen.
Außerdem
wird es für
Golfer üblich,
unterschiedliche Stollensätze
für unterschiedliche
Bedingungen zu besitzen, so dass Stollen aufgrund von einschätzbaren
Kursbedingungen vor dem Spiel gewechselt werden. Wenn ein eingängiges Gewindesystem
verwendet wird, kann der Stollenaustausch eine langatmige und mühselige
Tätigkeit
sein, da die Stollen mehrere Drehungen für ihr Entfernen und Einsetzen
erfordern. Da dies sehr häufig
eine manuelle Tätigkeit
ist, sind viele Golfer davon abgeschreckt, ihre Stollen so oft wie
sie sollten auszutauschen.
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Bayonettartige Stollenbefestigungen
wurden als ein Weg vorgeschlagen, die Mühseligkeiten von mehrfach drehendem
Einfügen
und Entfernen zu umgehen, die bei herkömmlichen eingängigen Schraubgewindebefestigungen
notwendig sind; durch eine Einrichtung einer bayonettartigen Kopplung,
kann die Verbindung oder Trennung des Stollens von dem Halter mit
nur einer sehr kleinen Drehung erreicht werden. Dennoch wurden solche
Schnellverbindungskopplungen in der Praxis nicht als genügend zufriedenstellend
erachtet. Erstens können
die Lasten, welche wirken, um den Stollen aus seiner Halterung bei
Verwendung herauszuziehen, sehr groß sein. Während eine Schraubgewindekopplung
einen relativ großen
und gut verteilten lastaufnehmenden Kontaktbereich zwischen den
Komponenten bietet, beruht eine bajonettartige Kopplung auf äußerst wenigen
Kontaktpunkten, welche die gesamte Last aufnehmen müssen, und
ernster Schaden (z. B. Abscheren der Bajonettstifte) vorkommen kann.
Sollte solch ein Schaden vorkommen, kann ein Entfernen eines beschädigten Stollens
in Fällen
schwierig werden, wo das Versagen nicht vollständig war, und der Stollen kann
verloren gehen. Zweitens, während
der Stollen gestaltet werden kann, um leicht in seine Halterung
hinein oder heraus zu gleiten, kann sein Durchgang in der Praxis
entweder durch Verformung der Komponenten oder durch das Eindringen
von Schmutz beeinträchtig,
und die Bedienung des Systems behindert werden.
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Aus diesen unterschiedlichen Gründen kann die
Verwendung eines mehrgängigen
Gewindes attraktiv sein. Ein Beispiel für die Verwendung einer mehrgängigen Gewindeform
wird in der WO 91/04685 beschrieben, wobei es in diesem Fall ein zweigängiges Gewinde
ist.
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Um sicherzustellen, dass ein Stollen
nicht versehentlich abgeschraubt wird (unabhängig davon, ob ein eingängiges oder
mehrgängiges
Gewinde verwendet wird), wurden viele Arten von Sperrsicherungen
vorgeschlagen. Viele von diesen kommen nur an dem letzten Ende des
Einfügens
des Zapfens in die Fassung in Betracht. Beispielsweise verwendet
eine üblicherweise
vorgeschlagene Anordnung ineinander eingreifende Zahnsätze in gegenüberliegenden ringförmigen Anordnungen
auf Oberflächen
senkrecht zur Schraubachse. Solch eine Anordnung erlaubt wenig Freiraum
zur Variierung in der Tiefe des ineinander Eingreifens der Zähne und
entsprechend einen kleinen Freiraum zur Variierung der Einführtiefe des
Zapfens in die Aufnahme, wenn die Sperrsicherung richtig einrastet.
Solche Variierung kann wichtig sein, wenn die Aufnahme in einer
zusammengesetzten Schuhsohle bereitgestellt wird, da es üblicherweise
nicht möglich
ist, während
der Herstellung eine exakte Höhe
für die äußere Oberfläche der äußeren Sohle
in Bezug zur Aufnahme zu garantieren.
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Eine andere Sperrsicherungsform,
welche diese Schwierigkeit bewältigen
kann, wird in der US-A-5 036 606 beschrieben. In dieser Anordnung wird
ein Ring radial herausragender Zähne
auf einer Komponente angeordnet, um in sich axial erstreckende Rillen
einzugreifen, welche um einen Ring der anderen Komponente angeordnet
sind, wobei die Zähne über die
Rillen gleiten (in Freiräume
zwischen den Rillen), während
die zwei Komponenten bei der Einfügung des Zapfens in die Fassung
relativ gedreht werden. Die axiale Erstreckung der Rillen ist zur
vollen Kooperation der Zähne
mit den Rillen über
einen Bereich von Einführtiefen
des Zapfens in die Fassung vorgesehen. Jedoch haben wir herausgefunden, dass
in dieser Anordnung die Zähne
und/oder die Rillen stark abgenutzt werden können und das System nach mehrfachem
Einfügen
und Herausnehmen uneffektiv werden kann.
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Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung,
eine verbesserte Schuhstollen- und -halterkombination vorzusehen,
welche wirksames Sichern ermöglicht,
welches über
eine Reihe von Einführtiefen
des Zapfens in die Fassung erreicht werden soll.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung stellen
wir eine Schuhstollen- und -halterkombination zur Verfügung, in
der ein Schraubgewindezapfen als eine der zwei Komponenten so angeordnet
ist, dass er mit Drehung in eine Schraubgewindefassung der anderen
Komponente eingebracht werden kann, um die zwei Komponenten sicher
miteinander zu verbinden, und in der eine Sicherungseinrichtung
der Komponenten so angeordnet ist, dass sie während des Einbringens des Zapfens
in die Fassung eingreift, um einem späteren Aufschrauben der Verbindung
zu widerstehen, wobei die Sicherungseinrichtung einen Ring aus Stiften,
welche sich axial von einer der Komponenten erstreckt, und einen
Ring aus radial vorspringenden Zähnen
auf der anderen Komponente umfasst, wobei die Ringe koaxial zur
Schraubachse sind und wobei zumindest während späterer Stufen des Einbringens
des Zapfens in die Fassung durch relative Drehung der Ringe der
Kontakt der Zähne
mit den Stiften die Stifte veranlasst, elastisch auszuweichen, und
das Eingreifen der Zähne
zwischen die Stifte ein ineinander Eingreifen der Sicherungseinrichtung
veranlasst.
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Die axiale Erstreckung der Stifte
gewährleistet,
dass die Sicherung über
einen Bereich von Einführtiefen
erreicht werden kann, während
die Stifte und Zähne
gemeinsam eine effektive Sicherungseinrichtung bilden, wobei die
Elastizität
der Stifte den Verschleiß minimiert.
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Die Anzahl der Zähne kann ein ganzzahliges Vielfaches
der Anzahl der Stifte sein. Die Ganzzahl kann eins sein, so dass
die Anzahl der Zähne
die gleiche wie die Anzahl der Stifte ist.
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In üblicher Weise kann der Zapfen
auf dem Stollen und die Fassung auf dem Halter vorgesehen werden,
aber auch die gegenteilige Anordnung verwendet werden kann.
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Es ist auch bevorzugt, dass der Stiftring
auf dem Stollen und der Zähnering
auf dem Halter vorgesehen sind. Besonders bevorzugt stehen die Zähne aus
einer zylindrischen Außenfläche einer
Nabe des Halters hervor (wobei sie die Schraubgewindefassung bilden)
und bei Benutzung werden sie innerhalb des Stiftrings aufgenommen,
wobei die Nabe in einem ringförmigen
Loch aufgenommen ist, welche zwischen dem Zapfen und den Stiften
gebildet ist.
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Vorzugsweise besitzen die Stifte
eine radiale Innenfläche
mit einem konvexen Profil in Richtung auf den Zähnering, um das Passieren der
Zähne über Oberflächen der
Stifte beim Eingreifen der Zähne
in zwischen den regelmäßig angeordneten
Stiften gebildeten Vertiefungen zu erleichtern. Die Oberflächenenden
in Umfangsrichtung können
unterschiedliche Profile besitzen, um der Bewegung der Zähne hinter die
Stifte unterschiedlichen Widerstand beim Schrauben und Abschrauben
zu bieten. Vorzugsweise sind die Profile angeordnet, weniger Widerstand
beim Schrauben als beim Abschrauben darzustellen. Dies erleichtert
das Einsetzen und hilft zu gewährleisten, dass
der Stollen nicht aus Versehen abgeschraubt wird. Die Stifte können paarweise
angeordnet sein, wobei jedes Paar eine gemeinsame Basis besitzt oder
jeder Stift freistehend sein kann.
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Das Schraubgewinde des Zapfens und
der Fassung kann ein mehrgängiges
Gewinde sein (besonders bevorzugt dreigängig), welches ein schnelles
und effizientes Zusammensetzen von Bolzen und Haltern ermöglicht.
Besonders bevorzugt ist die Anzahl der Stifte in dem Ring ein Viel-
faches der Anzahl von Gewindeeingängen, wobei beispielsweise
6, 9 oder 12 Stifte für
ein dreigängiges
Gewinde vorgesehen sind.
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Das Profil der radialen Innenfläche der
Stifte bildet den Gegenstand eines weiteren Aspekts der Erfindung.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung besitzt ein Schuhstollen einen Schraubgewindezapfen zum
drehbaren Einsetzen in eine Fassung eines Halters, um den Stollen
und Halter aneinander zu befestigen, und einen Ring aus Stiften,
welche sich axial erstrecken und angepasst sind, mit Zähnen des Halters
zusammen zu wirken, wobei jeder Stift eine radiale Innenfläche mit
einem gekrümmten
Profil besitzt, welches einen zentralen konvexen Bereich und erste
und zweite Enden in Umfangsrichtung besitzt, wobei das erste und
das zweite Ende unterschiedliche Profile besitzen.
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Die sich unterscheidenden Profile
des ersten und des zweiten Umfangendes bedeuten, dass die Stifte
der Bewegung der Zähne
hinter die Stifte unterschiedliche Widerstände beim Einfügung und
Entfernung des Stollens aus der Halterung aufweisen.
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Vorzugsweise sind die Profile so
angeordnet, dass die Stifte den Zähnen weniger Widerstand beim Einfügen des
Stollens bieten, als sie es bei ihrem Entfernen tun. Das Umfangsende,
welches das vordere Ende beim Einfügen ist, kann ein konkaves,
den Zähnen
gegenüberliegendes
Profil besitzen, um das Passieren der Zähne zu vereinfachen. Das andere Umfangsende,
d. h. das vordere Ende beim Entfernen, besitzt vorzugsweise ein
konvexes Profil in Richtung auf die Zähne, um sich Abschrauben zu
widersetzen, wenn es nicht erforderlich ist.
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Wenn Stollen aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt sind, werden sich die Reib- und Elastizitätseigenschaften
der Stifte unterscheiden. Die Profile der Umfangsenden können dann
verändert werden,
um zu gewährleisten,
dass jeder Stollen ungefähr
die gleiche Kraft erfordert, um eingefügt oder entfernt zu werden,
egal aus welchem Material er ist.
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Wie bei dem ersten Aspekt der Erfindung können die
Stifte freistehend oder paarweise angeordnet sein, wobei jedes Paar
eine gemeinsame Basis besitzt. Das Schraubgewinde des Zapfens ist
vorzugsweise ein mehrgängiges
Gewinde, besonders bevorzugt ein dreigängiges Gewinde.
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Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung, welche
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gelesen werden soll,
von ineinander eingreifenden bolzen- und fassungsbildenden Komponenten,
welche in ihrer Bauweise und in der Art ihres gegenseitigen Zusammenwirkens
alle Aspekte der Erfindung anhand von Beispielen darstellen.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist:
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1 eine
Schnittansicht eines Bolzens von der Seite gesehen;
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2 eine
Draufsicht des Bolzens von oben gesehen;
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3 eine
Schnittansicht einer Aufnahme (welche eine fassungsbildende Komponente
ist) von der Seite gesehen;
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4 eine
Draufsicht der Aufnahme von unten gese- hen; und
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5 eine
Ansicht gleich der 2,
welche einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels zeigt.
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Ein Schuhstollen in der Form eines
Bolzens (1 und 2), welcher zur Verwendung
in einem Golfschuh geeignet ist, besitzt einen plattenähnlichen
Flansch 10. Ein Schraubgewindezapfen 12 steht
aus einer Oberseite des Flansches hervor und ein bodengreifender
Spike 14 steht aus einer unteren Seite des Flansches hervor,
wobei der Zapfen und der Stift mittig auf dem Flansch sind. Der
Flansch und der Zapfen sind durch einheitliches Formen aus Plastikmaterial
gebildet, und der Spike ist durch einen Metallbolzen gebildet, welcher
sich axial durch den Formkörper
erstreckt und in dem Formkörper
in der Art einer Niete befestigt ist.
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Der Bolzen ist zur Sicherung in einer
Sohle oder einem Absatz eines Golfschuhs mittels einer Halteeinrichtung
in der Form einer fassungbildenden Aufnahme (3 und 4)
angeordnet. Die Aufnahme umfasst eine Nabe 16, welche eine
Schraubgewindefassungsbohrung 18 umfasst, wobei die Bohrung
der Nabe an ihrem oberen Ende 20 geschlossen ist. Ein Flansch 22 umringt
die Nabe, wobei der Flansch mit Perforierungen 24 gebildet
ist. Zur Benutzung wird die Aufnahme in einer geformten oder zusammengesetzten
Außensohle
(oder Absatz) eines Golfschuhs aufgenommen, um seine Schraubgewindebohrung 18 zur
Aufnahme des komplementär
gewundenen Zapfens 12 des Bolzens darzustellen, um den
Bolzen an dem Schuh zu befestigen. Die Aufnahme ist als einheitlicher
Formkörper
aus Plastikmaterial gebildet.
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Solch eine Bolzen- und Aufnahmekombination,
wie sie bisher beschrieben wurde, ist im Stand der Technik wohl
bekannt.
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Bei der Erfindung sind die komplementären Gewindeformen
der Bolzen und Aufnahmen dreigängige
Gewinde, die einen relativ steilen Steigungswinkel vorsehen, welcher
es dem Bolzen ermöglicht,
in die Aufnahme mit einem Minimum an Drehung eingefügt zu werden.
Um den Bolzen zu sichern, wenn er in die Aufnahme geschraubt wird,
wobei der Reibungswiderstand zum Abschrauben wegen der Steilheit
des Gewindes relativ gering ist, wird eine Sicherungseinrichtung
verwendet. Diese umfasst einen Ring von sich axial erstreckenden
Zähnen 26,
welche um die Außenseite
der Aufnahmenabe 16 gebildet sind, um mit Innenflächen eines
Rings 28 auf dem Bolzen zusammen zu wirken, wenn die Nabe
in den Ring eingefügt
wird.
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Wie in 3 und 4 zusehen ist, springen die Zähne 26 aus
einer zylindrischen Außenfläche 30 der Nabe
radial nach außen
hervor, wobei die Zähne
die Form kurzer dicker Stifte haben, welche sich in einer Richtung
parallel zur Achse der Nabe erstrecken. Im Querschnitt besitzen
die Stifte eine allgemein dreieckige Form, zeigen aber eine abgerundete
Spitze auf. Die Stifte sind gleichförmig koaxial um die Nabenachse
verteilt, wobei zwölf
Stifte in 30°-Intervallen vorgesehen
sind.
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Der Bolzenring 28 (1 und 2) erstreckt sich axial von dem Flansch 10,
wobei er etwa die halbe Höhe
des Gewindezapfens 12 besitzt, welchen er koaxial umgibt.
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Ein ringförmiges Loch 32 ist
zwischen dem Zapfen 12 und dem Ring 28 zur Aufnahme
der Aufnahmenabe 16 gebildet. Der Ring 28 umfasst
einen Ring von zwölf
separaten Segmenten, welche freistehende Stifte 34 bilden,
welche einheitlich in 30°-Intervallen
um die Achse des Bolzens verteilt sind, wobei die Stifte durch schmale
Schlitze 36 voneinander getrennt sind. Radiale Außenflächen 38 der
Stifte bilden eine zylindrische Außenfläche des Rings. Radiale Innenflächen 40 der
Stifte (welche den Zähnen 26 in der
Anordnung gegenüberliegen)
sind leicht konvex bezogen auf senkrecht zur Bolzenachse liegende Ebenen
(2), um eine Innenfläche des
Rings darzustellen, welche, unterbrochen durch die Schlitze 36,
im allgemein wellenförmig
in einer umlaufenden Richtung um die Bolzenachse verläuft.
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Der Abstand radialen Vorsprungs der
Zähne 26 von
der Aufnahmeachse ist im wesentlichen gleich dem Abstand der Innenflächen der
Stifte 34 an direkt an die Schlitze 36 angrenzenden
Umfangspositionen. D. h., anders als wenn die Aufnahmezähne 26 radial
mit den Ringschlitzen 36 ausgerichtet werden, gibt es radiale
Beeinflussung zwischen den Zähnen
und den Stiften, welche Reibungswiderstände gegenüber Relativdrehung der Komponenten
verursacht. Drehung des Bolzens relativ zur Aufnahme ist daher stufenweise
durch Kontakt der Zähne 26 mit aufeinanderfolgenden
Stiften 34 mit Widerstand versehen. Dies ist der Fall,
unabhängig
davon ob der Bolzen in die Aufnahme vollständig eingeführt oder nur teilweise eingeführt ist
(vorausgesetzt der Grad der Einführung
ist derart, dass die Zähne
und die Stifte ineinander eingreifen).
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Die Zähne 26 sind im wesentlichen
nicht zusammendrückbar
und es wird auf elastisches Ausweichen der freistehenden Stifte 34 vertraut,
um das Passieren der Zähne
hinter den Stiften während
relativer Drehung der Komponenten zu erleichtern. Das konvexe Oberflächenprofil
der Stifte 34 erleichtert das Passieren der Zähne 26 über die
Oberflächen der
Stifte beim Eingreifen der Zähne
in zwischen den regelmäßig angeordneten
Stiften gebildeten Aussparungen. Während der Zapfen 12 in
die Aufnahme geschraubt wird, sind die Stifte 34 weniger
leicht verformbar und stellen so ansteigenden Widerstand gegenüber dem
Passieren der Zähne
dahinter dar (während
sich die Zähne
der Basis der Stifte auf dem Flansch 10 annähern), welcher
dazu dient, gegen jegliche Gefahr des zu starken Anziehens des Bolzens
in die Aufnahme zu wirken. Bei Drehung um 120° des Zapfens relativ zur Fassung,
nach anfänglichem
Zusammenwirken der Zapfen- und Fassungsgewinde, ist der Bolzen vollständig in
die Aufnahme eingeführt.
In dieser Position liegen die Zähne 26 der Aufnahme
den Schlitzen 36 zwischen den Stiften 34 des Bolzenrings
gegenüber.
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Die Sicherungsstifte 34 auf
dem Bolzen verformen sich physikalisch nach außen, wenn sie die Sicherungszähne 26 auf
der Fassung passieren und in die Position zurückkehren, wenn sie in die Aussparungen
zwischen den Zähnen
eingreifen. Diese physikalische Bewegung ist nicht abhängig von
den Gewindeabständen
und ist nicht durch die Gewindegeometrie beeinflusst, was es den
zwei Komponenten der Gewindeanordnung erlaubt, ganz genau gekoppelt
zu werden und dadurch Festigkeit, Widerstand gegen Ablösung und
einfache Platzierung der gepaarten Teile in der Anordnung zu geben.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Rings 28 auf dem Bolzen und entsprechende Referenzzeichen
wurden für
entsprechende Teile verwendet. Anstelle der separaten Stifte 34,
sind in 5 Stifte 42 gepaart,
wobei jedes Paar eine gemeinsame Basis 44 teilt. Die radiale
Innenfläche 40 jedes
Stifts 42 ist auch unterschiedlich. Obwohl immer noch im
allgemeinen konvex in Richtung auf die Zähne, sind die Umfangsenden
der Ober- flächen nicht
spiegelsymmetrisch. Anstatt dessen besitzt jede Oberfläche 40 eine
zentrale konvexe Region 46, ein erstes Umfangsende 48,
welches ein konkaves Profil in Richtung auf die Zähne besitzt,
und ein zweites Umfangsende 50, welches ein konvexes Profil
in Richtung auf die Zähne
besitzt. Das erste Ende 48 ist das vordere Ende und das
zweite Ende 50 ist das hintere Ende, wenn der Bolzen in
den Halter eingeführt
wird, und anders herum, wenn er entfernt wird. Das konkave Profil
des ersten Endes 48 bietet weniger Widerstand gegenüber den
Zähnen
bei Einführung
des Bolzens, während
das konvexe Profil des zweiten Endes 50 größeren Widerstand
bei Entfernung bietet. Dies ermöglicht
dem Bolzen relativ leicht eingeführt
zu werden, verhindert aber sein unbeabsichtigtes Entfernen.
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Die Profile der Enden 48, 50 können variiert werden,
um das benötigte
Drehmoment zum Schrauben und Abschrauben zu ändern oder um unterschiedliche
Reib- und Elastizitätseigenschaften
verschiedener Materialien zu ermöglichen.