DE1272639B

DE1272639B - Anordnung zur loesbaren Befestigung eines buchsenfoermigen Bauteils in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehaeuses mittels eines aufweitbaren Federringes sowie Montagevorrichtung hierzu

Info

Publication number: DE1272639B
Application number: DEW31443A
Authority: DE
Inventors: Hans Erdmann; Hugo Wurzel
Original assignee: Waldes Kohinoor Inc
Current assignee: Waldes Kohinoor Inc
Priority date: 1961-02-09
Filing date: 1962-01-11
Publication date: 1968-07-11
Also published as: US3104905A; GB927889A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F16b

Deutsche Kl.: 47 a - 5

Nummer: 1272 639

Aktenzeichen: P 12 72 639.5-12 (W 31443)

Anmeldetag: 11. Januar 1962

Auslegetag: 11. Juli 1968

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur lösbaren Befestigung eines buchsenförmigen Bauteils in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuses unter Verwendung eines in eine Innennut des Gehäuses eingesprengten, mittels eines Spreizwerkzeuges aufweitbaren Federringes, wobei die Tiefe der Nut mindestens der größten radialen Breite des Federringes entsprechen soll.

Anordnungen mit dieser Bauart sind bekannt. Es hat sich jedoch ergeben, daß solche Anordnungen für höhere Ansprüche an Festigkeit und Präzision nicht ausreichen. Bei Maschinenteilen, die einer größeren Belastung ausgesetzt sind, oder bei denen an den genauen Sitz des Werkstückes hohe Anforderungen gestellt werden, muß auch der zur Sicherung dienende Federring diesen Anforderungen hinsichtlich Schulterhöhe, Festigkeit und Genauigkeit des Sitzes genügen. Auch muß bei Federringen bzw. Sicherungsringen von hoher Beanspruchung die erforderliche Verformung so erfolgen, daß weder eine bleibende Formänderung von spürbarer Größe zurückbleibt noch das Material Risse erhält. Der letztgenannte Fall kann insbesondere dann eintreten, wenn gleichzeitig an die äußere Härte des Sicherungsringes hohe Ansprüche gestellt werden. Diesen Anforderungen genügen weder die bekannten Spreizwerkzeuge noch ein beliebiger Federring. Der Erfindung lag daher vornehmlich die Aufgabe zugrunde, die Voraussetzungen dafür zu schaffen, daß die Beanspruchung des Federringes beim Spreizvorgang möglichst gleichmäßig und kontrollierbar erfolgt.

Bei einer bekannten Befestigungsvorrichtung findet nur eine einfache Blattfeder Verwendung. Diese Blattfeder ist zwar in radialer Richtung sehr elastisch. Sie weist aber den Nachteil auf, daß sie eine sehr geringe Schulterhöhe besitzt. Deshalb sind die Beanspruchungen beim bekannten Gerät auf die Feder schwer erfaßbar. Bei größeren Axialkräften kann eine ungünstige Torsionsbeanspruchung der Feder auftreten, die zu örtlichen Überbelastungen führen kann. Auch greift bei dem bekannten Gerät das Spreizwerkzeug an einem einzigen Punkt der Feder an, was sehr ungünstig ist. Das bekannte Gerät ist daher für erhöhte Anforderungen nicht geeignet.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung erfolgt die Spreizung des Sicherungsringes durch einen Keil, der in den Spalt zwischen den Ringenden einschiebbar ist. Diese Ausführung stellt keine Basis für die Weiterentwicklung eines Gerätes mit hohen Anforderungen dar, weil grundsätzlich bei einem derartigen Spreizvorgang eine örtliche Überbean-Anordnung zur lösbaren Befestigung eines
buchsenförmigen Bauteils in einer zylindrischen
Ausnehmung eines Gehäuses mittels eines
aufweitbaren Federringes sowie
Montagevorrichtung hierzu

Anmelder:

Waldes Kohinoor, Inc., Long Island City, N. Y.
(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. G. Ottens, Patentanwalt,
8000 München 23, Leopoldstr. 33

Als Erfinder benannt:
Hans Erdmann, Maplewood, N. J.;
^a° Hugo Wurzel, The Bronx, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Februar 1961 (88 126)

spruchung des Materials des Federringes an der Angriffsstelle eintreten kann. Sehr ungünstig ist bei dieser Ausführung, daß der Kraftangriff in tangentialer Richtung erfolgt. Eine andere ähnliche bekannte Vorrichtung bedient sich ebenfalls eines Keilstückes zum Spreizen des Federringes, so daß auch hier der Kraftangriff in tangentialer Richtung zum Federring erfolgt, was grundsätzlich ungünstig ist.

Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung des an erster Stelle erwähnten Gerätes dar. Die Erfindung besteht darin, daß der ständig in der Nut verbleibende Federring an seiner Ringinnenfläche für den Eingriff des Spreizwerkzeuges eine stufenförmige Ausdrehung aufweist, daß ferner der zu haltende Bauteil an der dem Federring zugewandten Stirnseite einen dem Innendurchmesser des ungespannten Federrings entsprechenden Schulteransatz kleineren Durchmessers aufweist und die Gehäusebohrung im Bereich zwischen der Nut und der Stirnseite des Gehäuses einen auf den Durchmesser der stufenförmigen Ausdrehung des gespreizten Ringes erweiterten Durchmesser hat. Diese Ausbildung nach der Erfindung ermöglicht einen annähernd gleichen Kräfteangriff, der infolge der Eigenart des spreizbaren Werkzeuges sehr fein regelbar ist und infolgedessen

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eine Überbeanspruchung beim Verformen des ring 14 gehalten, der in einer Nut 15 sitzt. Der Bau-Sicherungsringes ausschließt und ein gleichmäßiges teil 11 ist an seiner Außenfläche mit einer kreis-Aufweiten bewirkt. Der Vorteil der regelbaren Ver- förmigen Schulter 16 versehen, die einen etwas formung ist dann besonders wesentlich, wenn ein kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser Federring eine größere Schulterhöhe aufweisen muß, 5 des Ringes 14 in ungespanntem Zustand aufweist so daß seine spezifische Verformbarkeit sinkt oder und zur Zentrierung des Ringes 14 dient,
nur im Bereich bestimmter Grenzen zulässig ist. Der Federring 14 ist in der Gehäusebohrung Einen weiteren Vorteil bietet die Vorrichtung nach dauernd angeordnet, während Bauteil 11 entfernbar der Erfindung dadurch, daß sie mit einem hydrauli- sein muß. Das macht es nötig, den Federring 14 so sehen Antrieb vereinigt werden kann, der den Vor- io weit zu spreizen, daß sein Innendurchmesser zum teil bietet, daß der Kraftangriff durch die Einstellung Durchmesser der Gehäusebohrung 10 a erweitert des hydraulischen Druckes sicher und in kleinen wird. Dies wiederum bedingt, daß die Tiefe der Nut Stufen reguliert werden kann. 15 der radialen Breite des Ringes gleichkommen

Nach der Erfindung weist der Federring ferner in. muß. Nur wenn der Ring vollständig in der Nut aufan sich bekannter Weise Querschnittshöhen auf, die 15 genommen wird, kann Bauteil 11 herausgenommen

vom Mittelquerschnitt nach den freien Enden zu werden oder herausfallen.

gleichmäßig abnehmen. Ferner ist der Sicherungs- Der Federring 14 muß aber noch anderen Anfor-

ring in an sich bekannter Weise im Bereich seiner derungen genügen. Wenn er anfänglich in die Nut 15

freien Enden mit nach außen gerichteten Vorsprün- eingesetzt wird, und wenn er später gespreizt wird,

gen versehen, deren radiale Höhe der Höhe des 20 muß er sich genau kreisförmig verformen. Ferner ist

Mittelquerschnittes entspricht. Die Erfindung betrifft es nötig, daß seine Außen- und Innenkante sowohl

ferner eine Montagevorrichtung für diese Anordnung in gespanntem wie in ungespanntem Zustand kon-

mit einem hydraulischen Antrieb. Bei der nach zentrisch zum Boden der Nut verlaufen. Nur so ist

diesem Prinzip ausgebildeten Montagevorrichtung es möglich, daß der Ring immer genau zentriert ist

hat das Spreizwerkzeug die Form eines an sich be- 25 und daß seine Innenperipherie der Peripherie der

kannten offenen Federringes, der an den freien Gehäusebohrung entspricht.

Enden der Schenkel und am gegenüberliegenden Vor allem aber ist es erforderlich, daß der Feder-Mittelteil nach außen vorspringende Nasen aufweist, ring mit einem Werkzeug so gespreizt werden kann, wobei der eine Schenkel über die Nase mit dem daß das Werkzeug dem Bauteil 11 nicht im Wege ist. Kolben eines Kraftzylinders verbunden ist, während 30 Um diesen Erfordernissen zu genügen, muß der der andere Schenkel über die Nase am Kraftzylinder Federring 14 ein Präzisionsteil sein. Wie aus F i g. 2 festgelegt ist, so daß bei Bewegung des Kolbens in und 3 ersichtlich ist, hat der Federring einen gespaleiner Richtung die freien Enden sich voneinander tenen Ringkörper, dessen Ringinnenflächel4a den entfernen. Schließlich ist an der erfindungsgemäßen Radius R₁ und dessen Außenfläche 14 öden Radius R₀ Montagevorrichtung am Ringteil des Spreizwerk- 35 hat, wobei der erste vom Zentrum C₁, der letztere zeuges ein Hals vorgesehen, dessen Abmessungen vom Zentrum C₁, ausgeht. Die Ringflächen liegen sohinsichtlich Durchmesser und Breite den Abmessun- mit in an sich "bekannter Weise exzentrisch zueingen der stufenförmigen Ausnehmung des Feder- ander, derart, daß die Querschnittshöhen des Ringes ringes entsprechen. vom Scheitel (gegenüber dem Ringspalt) nach den

In der Zeichnung ist 40 freien Enden zu gleichmäßig abnehmen mit der

Fig. 1 ein Teillängsschnitt, der die Ringmontage Folge, daß der Federring sich beim Zusammenpres-

nach der Erfindung zeigt; sen oder Spreizen im Elastizitätsbereich immer kreis-

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf den neuen hier zur förmig verformt. Ferner weist Federring 14 VorAnwendung kommenden Federring; Sprünge 17,18 mit vom Mittelpunkt C₁ ausgehendem

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2; 45 Radius R₃ auf, die die gleiche Höhe haben wie der

F i g. 4 zeigt das Montagegerät nach der Erfindung Mittelquerschnitt und konzentrisch zur Innenkante

in Draufsicht, teilweise im Schnitt; liegen mit der Folge, daß der Ring trotz seiner Ex-

F i g. 5 ist eine Endansicht des Montagegerätes; zentrizität eine gleichförmige Schulter hat. Ein solcher

Fig. 6 und 7 zeigen den bei dem Montagegerät Ring ist durch Patent 869 280 bekanntgeworden,

verwendeten Spreizring in Aufsicht bzw. Schnitt; 50 Der Federring 14 weist ferner eine Form auf, die

Fig. 8 ist ein Teilschnitt, der die anfängliche Ver- es ermöglicht, daß er von einem Spreizwerkzeug er-

bindung des Montagegerätes mit dem Federring faßt und verformt werden kann, bis er vollständig in

zeigt; die Nut 15 eintritt, ohne daß das Spreizwerkzeug den

Fig. 9 ist ein Schnitt nach Linie 9-9 der Fig. 8 Austritt des Bauteils 11 behindert. Zu diesem Zweck

und zeigt das Ansetzen des Spreizringes; 55 ist der Federring an seiner Innenkante mit einer

F i g. 10 ist eine ähnliche Darstellung wie F i g. 8, Gegenbohrung versehen, so daß er bei der stufenzeigt aber Werkzeug und Federring nach dem Sprei- förmigen Ausdrehung 14 c dünner ist und eine zen des Ringes, um ein Maschinenelement oder eine Schulter 14 d bildet, die konzentrisch zu der Innen-Deckplatte aus dem Gehäuse zu entfernen; kante des Ringes verläuft. Die Schulter 14 d bildet

Fig. 11 ist ein Schnitt nach Linie 11-11 der 60 daher einen Anschlag für ein Werkzeug, mit dem der

Fig. 10. Ring gespreizt werden kann, wenn das Werkzeug

Fig. 1 zeigt das Ergebnis einer typischen Ring- auf die durch die an der Ringinnenfläche 14a ge-

montage nach der Erfindung. In einem Hohlzylinder bildete Stufe aufgesetzt wird. Dabei ist vorgesehen,

10 mit Gehäusebohrung 10 a befindet sich ein Bauteil daß die Austrittsöffnung der Bohrung 10 a einen ver-

11, der z. B. durch einen üblichen Sicherungsring 12 65 größerten Durchmesser 10 b hat, um den Arbeitsteil

in einer Nut 13 nach innen zu abgestützt wird. An des Spreizwerkzeuges aufzunehmen,

dem der Austrittsöffnung zugekehrten Teil der Ge- Die Montagevorrichtung besteht aus einem ring-

häusebohrung wird der Bauteil 11 durch einen Feder- förmigen Spreizwerkzeug und aus einem mechanisch

angetriebenen Kraftzylinder 30, 31 zur Betätigung des Spreizwerkzeuges. Wie am besten in F i g. 6 und 7 gezeigt ist, besteht das Spreizwerkzeug 20 aus einem gespaltenen Ring aus federndem Werkstoff. Der Ring hat erhebliche axiale Dicke und weist an seinem Mittelquerschnitt und an den freien Enden radiale Vorsprünge 21, 22, 23 auf. Wie der Ring 14, und zwar aus dem gleichen Grund, hat das Spreizwerkzeug sich vom Mittelquerschnitt nach den freien Enden zu verjüngende Querschnittshöhen. Der Arbeitsteil 26 des Spreizwerkzeuges ist an seinem Außendurchmesser verdünnt und bildet daher einen zylindrischen Flansch oder Hals. Der Innendurchmesser des Spreizwerkzeuges einschließlich des Halses entspricht dem Innendurchmesser des Sieherungsringes 14 in ungespanntem Zustand. Der Außendurchmesser des Flansches 26 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Schulter 14d (Fig. 9). Die axiale Länge des Flansches 26 ist etwas größer als die Entfernung zwischen der Innenfläche 14 a des Ringes 14 und der Stirnfläche des Gehäuses 10.

Die Antriebsmittel für das Spreizwerkzeug (Fig. 4, 8 und 10) bestehen aus einem Kraftzylinder 30, 31 mit Kolben 32, der durch Preßluft oder Öl betrieben wird, die abwechselnd durch Ein- und Auslaßöffnungen 33, 34 zu- bzw. abgeführt werden. Die Kolbenstange 32 a hat Gleitlagerung in einem Gehäuse 35 des Zylinders und ist an ihrem freien Ende mit einem Joch 36 starr verbunden, an dem auch eine Führungsstange 37 angeordnet ist, die gleichfalls im Gehäuse 35 gleitend gelagert ist, das einen kragartigen Ansatz 38 aufweist.

Der Kraftzylinder 30, 31 wird mit den Enden des Spreizwerkzeuges 20 durch Stifte 40, 41 verbunden, die in Löcher 40 a, 41a der vorspringenden Nasen 21, 22 des Spreizwerkzeuges eingreifen. In der Normalstellung ist das Spreizwerkzeug ungespannt. Der Kolben 32 befindet sich in einer neutralen mittleren Stellung. Wenn das Spreizwerkzeug leicht zusammengedrückt werden soll, um es in die Gehäusebohrung einzuführen und auf die stufenförmige Ausdrehung 14 c aufzusetzen, dann wird dem unteren Zylinderteil Luft oder Flüssigkeit zugeführt, so daß der Kolben nach rechts gedrückt wird (Fig. 8). Wenn dagegen in den oberen (rechten) Zylinderteil Luft oder Flüssigkeit eingelassen wird, bewegt sich der Kolben 32 nach links und spreizt das Werkzeug 20 und damit den Federring 14. Da die Bewegungen von einer Mittelstellung des Kolbens aus erfolgen, wird die Beanspruchung des Spreizwerkzeuges wesentlich verringert und die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert.

Wie aus F i g. 4 und 5 ersichtlich ist, ist auf dem Gehäuse 35 ein plattenähnlicher Stützarm 46 angeordnet, der sich über den Vorsprung 23 hinaus erstreckt. Ein Stift 47 mit schmaler abgesetztem Endteil 47a ist am Ende des Spreizarmes so montiert, daß der Teil 47 a in die Öffnung des Vorsprunges 23 eintreten kann. Um dem Vorsprung das seitliche Spiel zu geben, das er beim Spreizen benötigt, ist entweder der Stift 47 auf dem Stützarm 46 lose angeordnet, oder dem Stützarm selbst ist die erforderliche Bewegungsfreiheit gegeben.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung bei der Montage und Demontage des Bauteils 11 ist wie folgt:

Angenommen, der Bauteil 11 befindet sich im Gehäuse 10, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und soll aus dem Gehäuse entfernt werden. Das Gehäuse mit Ring wird mit der Spreizvorrichtung so verbunden, daß der Hals 26 des Spreizwerkzeuges 20 in die Gehäusebohrung 10 α eintritt, bis er an die stufenförmige Ausdrehung 14 c des Ringes 14 anschlägt. Wenn dem rechten Teil des Zylinders 31 z.B. Druckluft zugeführt wird, wird das Joch 36 von dem Halsansatz 38 wegbewegt. Dadurch wird das Spreizwerkzeug 20 und damit der Federring 14 gespreizt, bis der Ring so weit in die Nut 15 eintritt, daß der Innendurchmesser des Ringes bis zum Innendurchmesser des Gehäuses erweitert wird. Der Bauteil 11 kann jetzt herausgenommen werden. Man kann ihn auch durch Umkehren des Gehäuses herausfallen lassen.

Wenn ein neuer Bauteil eingesetzt werden soll, wird der Federring 14 in gleicher Weise gespreizt und der Bauteil 11 eingesetzt, bis er an den Ring 12 anstößt. Der Druck im Zylinder 31 wird dann umgekehrt, so daß die Teile in ihre Normalstellung zurückkehren, worauf das Spreizwerkzeug entfernt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur lösbaren Befestigung eines buchsenförmigen Bauteils in einer zylindrischen Ausnehmung eines Gehäuses unter Verwendung eines in eine Innennut des Gehäuses eingesprengten, mittels eines Spreizwerkzeuges aufweitbaren Federringes, wobei die Tiefe der Nut mindestens der größten radialen Breite des Federringes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der ständig in der Nut verbleibende Federring (14) an seiner Ringinnenfläche (14 α) für den Eingriff des Spreizwerkzeuges (20) eine stufenförmige Ausdrehung (14 c) aufweist, daß ferner der zu haltende Bauteil (11) an der dem Federring zugewandten Stirnseite einen dem Innendurchmesser (14 a) des ungespannten Federringes entsprechenden Schulteransatz (16) kleineren Durchmessers aufweist und die Gehäusebohrung (10 a) im Bereich zwischen der Nut (15) und der Stirnseite des Gehäuses einen auf den Durchmesser (14 d) der stufenförmigen Ausdrehung (14 c) des gespreizten Ringes erweiterten Durchmesser (10 b) hat.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (14) in an sich bekannter Weise Querschnittshöhen aufweist, die vom Mittelquerschnitt nach den freien Enden zu gleichmäßig abnehmen.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsring (14) in an sich bekannter Weise im Bereich seiner freien Enden mit nach außen gerichteten Vorsprüngen (17,18) versehen ist, deren radiale Höhe der Höhe des Mittelquerschnittes entspricht.

4. Montagevorrichtung für die Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizwerkzeug (20) die Form eines an sich bekannten offenen Federringes hat, der an den freien Enden der Schenkel und am gegenüberliegenden Mittelteil nach außen vorspringende Nasen (21, 22, 23) aufweist, wobei der eine Schenkel über die Nase (22) mit dem Kolben (32) eines Kraftzylinders (30) verbunden ist, während der andere Schenkel über die Nase (21) am Kraftzylinder festgelegt ist, so daß bei Bewegung des Kolbens (32) in einer Richtung

die freien Enden (20, 21) sich voneinander entfernen.

5. Montagevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ringteil des Spreizwerkzeuges (20) ein Hals (26) vorgesehen ist, dessen Abmessungen hinsichtlich Durchmesser und Breite, den Abmessungen der stufen-

förmigen Ausnehmung (14 c) entsprechen.

des Federringes

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1075 898; schweizerische Patentschrift Nr. 99 345; britische Patentschrift Nr. 848 715.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen