DE2507522A1 - Sicherungsring - Google Patents

Description

• Sicherungsring Die Erfindung betrifft einen verjüngten offenendigen Sicherungsring zenit trapezEörmigen Abschnitten zur die Montage in einer Ringnut eines Trägerteils, wie zum Beispiel einer Welle oder einer Gehäusebohrung. zvecks Bildung einer ktlnstlichen Schulter zum Festhalten und/oder Stützen eines anderen Maschinenteils.
• Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Sicherungsringes deutlich zu machen, ist es zweckmßig, die Entwicklung des Standes der Technik auf dem Gebiet der Sicherungsringe zu schildern, die zu der vorliegenden Erfindung geführt hat.
• Die ältesten noch in Vervendung stehenden Sicherungsringe zur Sicherung von Maschinenelementen auf Wellen beziehungsweise in Gehäusebohrungen sind Ringe gleichbleibender radialer Querschnittshöhe, die aus Draht gefertigt werden.
• Unter Belastung verformen sich solche Drahtringe mit gleichbleibender radialer Querschnittshöhe nicht einheitlich kreisförmig, sondern sie verformen sich stattdessen elliptisch und sitzen deshalb unter Belastung nicht ringsum gleichmäßig auf dem Boden der Nut auf, in die sie tblicherveise montiert werden. Außerdem unterliegen solche aus Draht gefertigen Ringe mit einheitlicher radialer Querschnittshöhe einer sehr wesentlichen Beschränkung hinsichtlich des Ausmaßes ihrer Querschnittshöhe, die relativ klein ist, weshalb diese Ringe nur in Nuten geringer Tiefe verwendet werden denen.
• Den ersten druckschriftlich bekannten Versuch, die vorerwähnten Nachteile von Ringen mit einheitlicher radialer Querschnittshöhe zu tbervinden, stellt die US-PS 1.758.515 dar, die einen sogenannten verjüngten Sicherungsring zeigt, das heißt einen Ring, dessen radiale Querschnittshöhe sich progressiv von dem Mittelteil zu den Enden des Ringes hin verringert. Trotzdem dieser verjffngte Ring mit Rticksicht darauf, daß er sich unter Belastung im wesentlichen kreisförmig verformen kann, den Anwendungsbereich von Sicherungsringen beträchtlich erweiterte, da ein solcher Ring einen Ringkörper größerer radialer Querschnittshöhe haben kann, als dies bei Ringen mit einheitlicher radialer Querschnittshöhe möglich war, und somit eine virksamere Schulter zur Sicherung von Maschinenelementen bildet, ohne infolge einer bleibenden Verformung in der Ringnut lose zu werden, vorausgesetzt natürlich, daß während der Montage und Demontage die elastische Grenze des Ringkörpermaterials nicht Uberschritten wird, ergab sich bald, daß auch dieser verjüngte Sicherungsring nur in relativ flachen Ringnuten montiert verden konnte, so daß die Montagen, die einen solchen Ring in einer Nut verwendeten, nur relativ beschränkte Belastungsfähigkeit zeigten.
• Die geschilderten Grenzen der Verwendungsfähigkeit des Ringes nach der US-PS 1.758.515 fahrten dazu, daß die Technik veiter entwickelt vurde, und zvar gemäß der US-PS 2.861.824, velche sogenannte vorgespannte Sicherungsringe für Bohrungen betrifft, und gemäß der US-PS 2.982.165, die derartige Ringe fttr Wellen zeigt. Die sogenannten vorgespannten Sicherungsringe waren durch vergrößerte Querschnittshöhen und Durchmesser charakterisiert, welche gegenüber dem Ring der US-PS 1.758.515 eine mäßig erhöhte Aufweitung beziehungsweise Zusammendrtickung im Laufe der Ringmontage erforderten, aufgrund der diese Ringe eine dem Ausmaß nach im voraus bestimmte leichte bleibende Verformung in Kauf nahmen. Diese Ringkonstruktion ermöglichte die Montage des vorgespannten Ringes in tieferen Nuten von Wellen beziehungsweise Gehäusebohrungen, vas zu einer wesentlichen Erhöhung der Belastungsfähigkeit von Montagen mit solchen Ringen in Nuten im Vergleich zu dem Ring der US-PS 1.758.515 führte. Soveit damals bekannt war, galt die erwähnte tiefere Nut als die maximale Tiefe von Nuten, in welche alle und jegliche Sicherungsringe montiert werden konnten.
• Dies bedeutet, daß, obgleich ein Bedarf an noch tieferen Nuten an sich bestand, damals ein für eine Montage in einer Nut größerer Tiefe als die erwähnte Maximaltiefe konstruierter vorgespannter Ring für nicht praktisch oder fUr ganz und gar unmöglich angesehen wurde, weil die Biegecharakteristiken der vorgespannten Ringe zu beschränkt waren. Auch konnte nicht der Bedarf an einem Ring erftllt verden, der eine wesentlich höhere' Schulter bieten würde, veil die damals bekannte Konstruktion der vorgespannten Ringe dann zu steif für die praktische Handhabung gewesen wäre, wenn bei ihr die radiale Querschnittshöhe in dem Maße vergrößert worden wäre, welches dem Bedarf an einer: höheren Schulter entsprochen hätte. Weiterhin und ebenso wichtigist zu beachten, daß solche höhere Schultern derart erhöhte Querschnittshöhen erfordern würden, daß sie. unweigerlich zu einer unzulässigen dauernden, bleibenden Verformung und infolgedessen zu einem losen Sitz der Ringe in den erwähnten tieferen Nuten flihren wUrden, welche für die Ringe der US-PS 2.861.824 oder 2.982.165 möglich waren.
• Zu der vorstehenden Schilderung der Entwicklung der Technik betreffend Sicherungsringe, wie sie sich aus den genannten Druckschriften ergibt, muß veiterhin bemerkt werden, daß Sicherungsringe im allgemeinen, venn sie auseinandergezogen oder zusammengedrtickt werden, peripheren Belastungen unterliegen, die in Form von Zugspannungen und/oder Druckspannungen auf die Fasern entlang des Ringumfanges in jedem Teil die des Ringes einwirken undldurch die fUr die Aufweitung oder das Zusammendrücken des Ringes aufgevendeten Kräfte verursacht verden, welche ein auf jeden Querschnitt des Ringes einwirkendes Biegemoment zur Folge haben. Diese Biegemomente sind es, velche eine Änderung in der trimmung der Ringe bei deren Aufveitung oder Zusammenddrückung zur Folge haben. Obwohl solche Umfangsspannungen, die durch die auf die Querschnitte entlang des Ringkörpers einvirkenden Biegemomente verursacht werden, theoretisch eine Verlängerung oder eine Verkürzung der Fasern des Ringmaterials zur Folge haben sollten, ist dies praktisch, falls es tberhaupt eintritt, zu gering, um gemessen zu werden. Deshalb wurde der Ververtung solcher Umfangsspannungen keine Beachtung und kein Studium gewidmet und vurde auch in keiner Weise der Ringkörper wissentlich derart konstruiert, um dessen periphere Länge mit RUcksicht auf die kenntnis dieser Umstände wesentlich zu erhöhen oder herabzusetzen.
• Die vorliegende Erfindung sieht einen verjttngten, offenendigen Sicherungsring vor, der bewußt und ausdrtlcklich zu dem Zweck konstruiert ist, die aus den zur Aufweitung oder zum Zusammendrucken des Ringes angewendeten kräften sich ergebenden Biegemomente dazu zu verwerten, um die periphere Länge des Ringkörpers in einem wesentlichen Ausmaß zu erhöhen respektive herabzusetzen. Der erfindungsgemäße Sicherungsring ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper sich aus einer Mehrzahl von in Reihe miteinander verbundenen trapezförmigen Abschnitten zusammensetzt, die abwechselnd radial nach außen und radial nach innen offen ausgebildet sind und von denen jeder Abschnitt aus einem in Umfangsrichtung des Ringkörpers sich erstreckenden und entsprechend der Kreisform des Sicherungsringes gekrümmt ausgebildeten Biegebalken, velcher bei einem nach innen offenen Abschnitt den Außenrand und bei einem nach außen offenen Abschnitt den Innenrand des Ringkörpers darstellt, sowie aus zwei von den Enden des Biegebalkens ausgehenden Armen besteht, welche bei jedem Abschnitt von dessen Biegebalken ausgehend divergierend verlaufen, vobei die Arme eines trapezföraigen Abschnittes gleichzeitig je einen Arm der beiden benachbarten, umgekehrt liegenden trapezförmigen Abschnitte bilden, daß ferner die Biegebalken eine vom Ringscheitel zu den Ringenden hin fortschreitend kleiner werdende radiale Querschnittshöhe aufweisen, und daß ferner die Verbindungsarme eine derartige Länge und im Verhältnis zu den von ihnen verbundenen Biegebalken eine derartige Winkellage aufweisen, daß die bei Spreizung oder ZusammendrUckung des Ringkörpers auf ihn einwirkenden kräfte ueber die Biegebalken derartige auf die Verbindungsarme sich ausuirkende Biegemomente hervorrufen, daß diese Biegemomente eine beträchtliche Verdrehbevegung der Verbindungsarme zur Folge haben und dadurch bei Spreizung eine Vergrößerung beziehungsweise bei ZusammendrUckung eine Verkleinerung der Umfangslänge der trapezförmigen Abschnitte und damit des gesamten Ringkörpers eintritt.
• Hiermit vird eine verbesserte tonstruktion verjüngter Sicherungsringe (sowohl als Außenring vie auch als Innenring) geschaffen, welche in hohem Maße die Nachteile und Beschränkungen der in konventioneller Weise konstruierten verjüngten Sicherungsringe überwindet. Der erfindungsgemäße verjüngte Sicherungsring läßt sich in einem größeren Ausmaß elastisch biegen, so daß die Gefahr einer bleibenden Verformung im Vergleich zu den konventionellen verjüngten Sicherungsringen erheblich verringert wird. Auf grund der höheren Biegbarkeit in Verbindung mit der durch die erfindungsgemäße Ringausbildung erzielten gleichzeitigen Vergrößerung oder Verkleinerung des RingumPanges ist es möglich, mit einer kleineren Anzahl von Ringgrößen fiir einen Bereich von mehreren Wellendurchmessern und Gehäusebohrungsdurchmessern auszukommen. Weiterhin werden mit der erfindungsgemäßen Ringausbildung wesentlich höhere wirksame Querschnittshöhen des gesamten Ringkörpers ermöglicht als bei konventionellen verjüngten Sicherungsringen, so daß der erfindungsgemße Sicherungsring selbst bei Montage in Ringnuten, die tiefer sind als die bisher normalen Ringnuten, höhere Sicherungs- beziehungsweise Absttltzschultern verschafft als die-konventionellen Ringe, wenn diese in die tiefsten Ringnuten eingesetzt sind, welche bei den konventionellen Ringen angevendet werden konnten. Der Ring kann an seinen gekrtlmiten Biegebalken entlang dem in einer Nut sitzenden Rand abgeschrägt verden, um ein Endspiel aufzunehuen, wenn der Ring in der Nut montiert ist.
• In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines Sicherungsringes nach der Erdindung dargestellt, und zwar zeigen Figur 1 einen verjüngten Außenring in Draufsicht; Figur 2 einen Querschnitt entlang der senkrechten Mittelebene in Figur 1, vobei ein Ringkörper dargestellt ist, der entlang seiner wirksamen, an einer Nut anliegenden Innenkante eine Abschrägung für die Endspielaufnahme aufweist; Figur 3 einen verjüngten Innenring in Draufsicht; Figur 4 einen Querschnitt in der senkrechten Mittelebene in Figur 3, vobei eine Abschrägung des Ringkörpers entlang seiner virksamen, an einer Nut anliegenden Außenkante dargestellt ist; Figur 5 einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ringkörpers in der Ansicht zur spezielleren Darstellung von zvei nach innen offenen trapezförmigen Abschnittent deren am Ringkörperaußenrand liegende Biegebalken mit einem am Ringkörperinnenrand liegenden Biegebalken verbunden sind; Figur 6 und 7 vergrößerte Teilansichten eines Teils des erfindungsgemäßen Ringkörpers, insbesondere eines nach i@@@@ offenen trapezförmigen Abschnittes, das heißt eines von mehreren Abschnitten, aus welchen sich der Ringkörper zusanmensetzt, wobei die Darstellung das Verhalten des Biegebalkens und seiner divergierenden Verbindungsarme unter der Einwirkung einer Kraft zeigt, welche den Ring aus dem normalen unbelasteten Zustand gemäß Figur 6 in den belasteiten Zustand gemäß Figur 7 aufweitet.
• Die Figuren 1 und 2 zeigen einen verjüngten Ring in der erfindungsgemäß ausgebildeten Außenringform, wobei die Figur 2 zusätzlich zeigt, daß der Ring auch die Konusform aufweisen kann, das heißt entlang Seines wirksamen inneren Nutsitzrandes mit einer Abschrägung versehen sein kann, was es dem Ring ermöglicht, nach einer Montagen eine Nut ein Endspiel auf zur nehmen. Mit der Ziffer 10 ist ein offenendiger Ringkörper bezeichnet, der eine Mehrzahl von kurzen led ekrUmmten, in Abständen voneinander entlang des Außenrandes des Ringkörpers liegenden Biegebalken 12a, 12b, 12c etc. aufweist (nachstehend als Außenrandbalken bezeichnet), und welcher ferner eine Mehrzahl von kurzen und gekrümmten, in Abständen voneinander entlang dem Innenrand des Ringkörpers liegenden Biegebalken 16a, 16b, 16c etc. aufweist (nachstehend als Innenrandbalken bezeichnet). Die Innenrandbalken sind gegenüber den Außenrandblaken versetzt, das heißt nicht-radial ausgerichtet. Ringkörperabschnitte 20a, 20b, 20a' 20b' etc. in Forn von divergent verlaufenden geradlinigen Armpaaren erstrecken sich zwischen den Enden jedes der Außenrandbalken und den in Umfangsrichtung einen Abstand aufweisenden Enden der benachbarten Innenrandbalken und verbinden die Balken, so daß diese Verbindungsarme als Arme der trapezförmigen Abschnitte wirken.
• Der Ringkörper setzt sich also aus einer Mehrzahl von in Reihe miteinander verbundenen, aufrechten und umgekehrt angeordneten trapezförmigen Abschnitten zusammen, die gemeinsame Arme mit einer nennenswerten Länge haben, wie nachstehend noch näher ausgeführt wird.
• Der Ringkörper 10 in Figur 1, welcher die die Außenringform charakterisierende gespaltene beziehungsweise offenendige Ausgestaltung aufweist, besitzt den üblichen engen Spalt 10g zwischen seinen Ringenden, velche beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Ösen 24a, 24b ausgebildet sind, mit denen respektive in deren Öffnungen die Spitzen einer Zange oder eines anderen geeigneten Ringspreizmittels gekuppelt werden können, um den Ring zwecks Montage und Demontage in eine Ringnut einbauen oder aus einer Ringnut ausbauen zu können.
• Zu erwähnen ist, daß der erfindungsgemäße Sicherungsring, wie er in Figur 1 dargestellt ist, als sogenannter verjüngter Ring ausgebildet ist, das heißt daß sich seine radiale Querschnittshöhe, sowohl die tatsächliche als auch die wirksame Querschnittshöhe, fortschreitend von einem Maximum beim mittleren Ringabschnitt (Scheitel des Ringes) bis zu einem Minimum in der Nähe der Ringenden verringert. Dies bedeutet, daß sich die Querschnittschöhen der am Ringkörperrand mit Abständen voneinander liegenden Außearandbalken 12a, 12b, 12c etc., weiche die tatsächliche Querschnittshöhe darstellen, fortschreitend von einem Maximum zu einem Minimum verringern, genauso wie die Querschnittshöhen des bekannten verjüngten Sicherungsringes.
• Die wirksamen effektiven Querschnittshöhen des erfindungsgemäßen Ringes, das heißt die Höhe der Ringabschnitte gemessen von den Außenkanten der Außenrandbalken bis zu den Innenkanten der Innenrandbalken, verringern sich fortschreitend von einem Maximum im Bereich der Ringmitte bis zu einem Minimum im Bereich der Ringenden, jedoch ist diese wirksame effektive Ring-.
• höhe aufgrund des Vorhandenseins der Verbindungsarme 20a, 2Ob, 20a', 20b' etc. wenigstens etwa das zweifache, je nach Ringgröße sogar bis zum fünffachen der Ringhöhe der bekannten verjüngten Sicherungsringe. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da es hierdurch möglich ist, einen verjüngten Sicherungsring mit einer wesentlich größeren Schulterhöhe und Abbiegbarkeit als bei den bekannten verjüngten Ringen auszubilden, ohne die Gefahr zu laufen, daß der Ring über die zulässigen Beanspruchungsgrenzen hinaus llbermäßig beansprucht wird (Biegung) oder, ii Falle eines vorgespannten Ringes, eine bleibende Verformung annimmt, wenn der Ring bei der Montage über ein Wellenende gespreizt wird.
• Der in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Ring kann in einzelnen wie folgt betrachtet werden. Der Ring hat einen neutralen Durchmesser der Außenrandbalken im biegsamen Bereich,der sich aus neun Teilen zusammensetzt, von denen jeder Teil eine durch den Winkel αbestimmte Länge besitzt, sowie ferner einen: neutralen Durchmesser der Innenrandbalken im biegsamen Bereich, weicher sich aus acht Teilen zusammensetzt, von denen jeder eine durch den Winkel ß bestimmte Länge besitzt. Es kann die gültige Annahme gemacht werden, daß, falls diese Teile ohne die dazwischenliegenden Verbindungsarme 20a, 20b aneinandergefligt wären, die Teile einen Ring laut Figur 1 bilden würden, worin jedoch der Inn#endurchmesser der Außenrandbalken gleich dem Außendurchmesser der Innenrandbalken ist, was eine Aufweitung des Ringes gemäß der folgenden bekannten Formel erlauben würde: Darin bedeuten # = Aufweiturg, das heißt Wellendurchmesser minus freier Durchmesser d1 = freier Durchmesser des Ringes vor dem Spreizen d2 = freier Durchmesser des Ringes nach dem Spreizen und RUckkehr des Ringes in seinen freien Zustand d1 + 2h = neutraler Durchmesser des Ringes vor dem Spreizen d2 + 2h = neutraler Durchmesser des Ringes nach dem Spreizen und Rückkehr des Ringes in seinen freien Zustand h = mittlere Querschnittshöhe der Außenrandbalken hmax n maximale Querschnittshöhe bei der senkrechten Mittellinie s = zulässige liegebeanspruchung E = Elastizitätsmodul Wenn jedoch der Ringkörper aus einer Mehrzahl der beim Ausführungsbeispiel dargestellten und weiter oben beschriebenen trapezförmigen Abs niete einschließlich der Verbindungszrrpaare besteht und die beträchtliche Länge dieser Verbindungsarme berücksichtigt wird, erhöht sich die Abbiegungsfähigkeit des Ringes sehr wesentlich. Wenn man nämlich wiederum von dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 1 ausgeht, bei dem insgesamt 18 Verbindungsarme der trapezförmigen Abschnitte vorhanden sind, von denen jeder Verbindungsarm eine innerhalb des Winkels 8 gebildete neutrale Achse besitzt (Figur 5) und wobei die Achse jedes Verbindungsarms gegenüber dem Radius R um den Winkel # geneigt ist, wird sich beim Öffnen des Ringes, wenn er über eine Achse oder Weile aufgespreizt wird, eine Ablenkung jedes Verbindungsarmes um den Winkel #1 ergeben (vergleiche Figur 1 und 5), wobei diese Ablenkung durch die Armbreite, w, die Armlänge, dem Elastizitätsmodul, die Zugfestigkeit des Ringwerkstoffs und die auf den Verbindungsarm einwirkenden Moments bestimmt wird. Diese Momente werden für jeden der 18 Verbindungsarme unterschiedlich sein infolge der verschiedenen Lage jedes Verbindungsarms entlang des Ringumfangs.
• Aus dem vorstehenden ergibt sich jedoch, daß in einem beispielsveisen Fall eines Ringes mit 18 Verbindungsarmen die Vergrößezung der Biegbarkeit beziehungsweise Aufweitfähigkeit des Ringes die Summe von 18 Radianten # 1 ist. Dies ist ein Betrag, der eine Steigerung der gesamten Aufweitung des freien Durchmesse@ beim Ring der Figur 1 auf das 1,5-fache von ermöglicht, vebei # die zulässige Aufweitung von bekannten verjüngten Sichorungsringen ist.
• Innenringe, wie s@s@@ @@ Fignren 4 und 4 darg@@te@@t siad, wirken in analoger, umgekehrter Weise.
• Die Anzahl der Verbindungsarme und die Querschnittshöhen der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ringkörper werden so gewählt, daß die Ringkörper den gegenwärtigen Ringen entsprechen, die für die gleichen Wellengrößen oder Gehäusebohrungsgrößen angewendet werden. Es können jedoch durch Veränderung der Zahl.und Breite der Verbindungsarme 20a, 20b und der Querschnittshöhen der Biegebalken in mannigfachen Variationen verjüngte Sicherungsringe geschaffen verden, welche eine wesentlich gesteigerte nutzbare Querschnittshöhe und eine wesentlich gesteigerte Aufweitbarkeit bei der Außenringform beziehungsweise Zusammendrückbarkeit bei der Innenringform aufweisen.
• Die Anzahl der trapezförmigen Abschnitte, aus denen sich der erfindungsgemäße Sicherungsring zusammensetzt, kann beispielsweise zvischen drei und fünfzehn variieren, vobei die Anzahl von der Ringgröße abhängt. Die Verbindungsarme an dem Biegebalken des dem Ringspalt zwischen den Ringenden gegenüberliegenden oder nahezu gegenilberliegenden trapezförmigen Abschnittes haben eine Länge, die wenigstens zweimal so groß ist wie die Querschnittshöhe dieses Biegebalkens. Die Querschnittshöhe dieses vorgenannten Biegebalkens kann sich zwischen einem Maß, welches der Dicke des Ringmaterials entspricht, und dem 3,5-£achen dieses Maßes bevegen. Die vorerwähnte Länge der Verbindungsarme kann definiert werden als did Länge entlang der neutralen Mittelachse des Verbindungsarmes zwischen dem Schnittpunkt dieser Achse mit der Außenkante des benachbarten gekrilaten Außenbalkens und dem Schnittpunkt dieser Achse mit der Innenkante des benachbarten gekrümmten Innenbalkens. Der Neigungswinkel der Verbindungsarme gegenüber einem Radius, welcher sich von der Ringmitte zu dem Mittelpunkt der Länge des mit dem Verbindungsarm verbundenen gekrtimmten Außenbalkens erstreckt, kann zvischen 0° und 200 variieren.
• Bei der Variierbarkeit der Anzahl der den Ringkörper bildenden trapezförmigen Abschnitte, die von einer Mindestanzahl von 3 bis zu einer Höchstanzahl von 15 variieren kann, kann die Länge irgendeines der gekrUmmten Biegebalken, sei es Außenrandbalken oder Innenrandbalken, berechnet werden nach der Gleichung Lo = Ro . α worin bedeuten Lo = Länge des jeweiligen gekrümmten Biegebalkens Ro = neutraler Radius dieses gekrtlmmten Biegebalkens, gemessen von der Ringmitte aus alpha;= = Winkel zwischen zwei Radien, welche von der Ringmitte zu den Schnittpunkten der neutralen Achse des Biegebalkens mit den neutralen Achsen der Verbindungsarme an den beiden Enden des Biegebalkens gezogen sind.
• Sicherungsringemit erfindungsgemäßen trapezfrmigen Abschnitten haben, abgesehen von ihrer wesentlich vergrößerten Querschnittshöhe und größeren Aufweitfähigkeit (ungefähr 50 % oder mehr) gegentber den bekannten verjüngten Sicherungsringen, die besonders wichtige und vorteilhafte Charakteriaik, daß sie die Fähigkeit haben, ihre Umfangslänge unter dem Einfluß von Kräften, die beim Spreizen oder Zusammenziehen des Ringkörpers während der Montage oder Demontage auf den Ring einwirken, wesentlich zu erhöhen oder herabzusetzen.
• Dies ist insbesondere aus den Figuren 6 und 7 ersichtlich, welche von dem Ringkörper gemäß der Figur 1 einen aus dem gekrümmten Außenrandbalken 12 und seinen Verbindungsarmen 20a und 20b bestehenden, nach außen gerichteten trapezförmigen Abschnitt zeigen, und zwar in geradlinig ausgestreckter Darstellung. Figur 6 zeigt den Abschnitt des Ringkörpers im normalen, unbelasteten Zustand figur 7 zeigt das Verhalten des trapezförmigen Abschnittes unter dem Einfluß von Momenten M, M'R' welche durch duf len Ringkörper einwirkende Kräfte entstehen, beispielsweise bei der Spreizung des Rings während seiner Montage in eine Ringnut oder @ementage aus der Ringnut und welche auf die Teile 20b beziehungsweise 20a der trapezförmigen Abschnitte wirken. Das Momant n ist die Reaktion zu dem Moment M, analog ist das Moment M' die Reaktion zu dem Moment M'R Obvohl der Biegebalken in Figur 7 eine leicht gekrümate Form annimmt, vie durch die durchgehende Umrandungslinie gegenüber der die ursprüngliche Form andeutenden unterbrochenen Umrandungslinie veranschaulicht ist, bleibt die Länge des Siegebalkens im wesentlichen unverändert. Eine Früfung der zugehörigen Verbindungsarme 20a und 20b eigt jedoch, daß diese Verbindungsarme unter den Einfluß dar Momente M, M2' M', M'R eineLage mit einem neuen Winkel gegenliber der neutralen Achse des Biegebalkens @ eingenommen haben, wobei sich der Verbindungsarm 20a entlang einem in Uhrzeigerrichtung verlaufenden Bogen und der Verbindungsarm 20b entlang einen in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung verlaufenden Bogen sich werdrcht beziehungsveise verschwenkt. Die Ursache dieser Erscheinung ist, daß die: Momente M und M'Rt , velche Uber die mit den Verbindungsarmen 20a und 20b verbundenen Außenrandbalken und Innenrandbalken an den Verbindungsarmen angreifen, eine Verdrehung jedes Verbindunysarmes hervorrufen. Das Ergebnis ist eine nennenswerte Vergrößerung des Abstandes L zwischen den Linien J-J und H-H in Figur 6 auf den Abstand L° in Figur 7. Da jeder der Verbindungsarme der bei dem Ringkörper der Figur 1 vorhandenen neun Verbindungsarmpaare eine Emliche Verdrehung ausführt und unter den dem EinFluß von Momenten M, M'R stent, weiche auf/ den Ring spreizenden Kräften beruhen, wird deutlich und verständlich, daß die erfindungsgemäße Ausbildung des verjüngten Sicherungsringes mit trapezförmigen Abschnitten eine erhebliche Vergrößerung der Umfangslänge des Ringkörpers ermöglicht, wenn eine solche gewünscht oder benötigt wird. Zusätzlich zu seinen anderen erwähnten Vorteilen hat mithin der erfindungsgemäße Sicherungsring den für die Praxis außerordentlich großen Vorteil, daß er es erlaubt, daß eine vesentlich geringere Anzahl unterschiedlich großer Sicherungsringe für ganze Gruppen von Wellengrößen beziehungsweise Gchäasebohrungsgrößen verwendet werden kann. Selbstverständlich gilt dies auch für die Innearingform gemäß den Figuren 3 und 4 in analoger Weise, jedoch in ungekeh@-ten Sinne. Mit @nderen Worten, die den Innearing zusannendräkkendden Eräfte @ @@en zu @@@er erwünschten oder erforderlichen Verkleinerung der Umfangslänge des Ringkörpers.
• Der erfindungsgemäße Sicherungsring kann bei der Außenringform oder bei der Innenring£orm ein Ring mit flachen Seitenwänden sein, er kann aber auch entlang seinem Nutsitzrand mit einer Abschrägung 30 versehen sein, mit deren Hilfe der Ring beim Einsetzen in eine Ringnut in an sich bekannter Weise ein Endspiel aufnehmen beziehungsweise ausgleichen kann. Figur 2 zeigt eine solche Abschrägung 30 an den Innenkanten 32i der Innenrandbalken des Außenringes und die Figur 4 die Abschrägung 30 an den Außenkanten 320 des Innenringes. Der Abschrkgungsvinkel entspricht dem Abschrägungswinkel bei den bekannten abgeschrägten Sicherungsringen (maximal 150), velcher den Sicherheitswinkel darstellt, der es verhindern soll, daß der Ring unter einer axialen Belastung aus seiner Nut herausrutscht oder herausgedrückt vird. Mit Rücksicht auf die Eigenschaft des erfindungsgemäßen Ringes, eine wesentlich erhöhte Aufweitfähigkeit (50 % oder mehr) aufzuweisen, hat der erfindungsgemäße verjüngte Sicherungsring mit trapezförmigen Abschnitten bei abgeschrägter AusfUhrung eine entsprechend höhere Endspielaufnahmefähigkeit (50 % oder nehr) als die bekannten abgeschrägten Ringe, die nicht die den erfindungsgemäßen Ring charakterisie-: renden Biegebalken und Verbindungsarme besitzen.
• Die Verwendung des erfindungsgemßen Sicherungsringes bringt zahlreiche Vorteile und Einsparungen. Diese Vorteile bestehen darin, daß der erEindungsgem§ße Ring, verglichen mit den bekannten verjüngten Sicherungsringen, eine wesentlich erhöhte Abbiegbarkeit besitzt, das heißt bei Außenringen eine wesentlich erhöhte Aufweitfähigkeit und bei Innenringen eine vesentlich erhöhte ZusammendrUckbarkeit aufveist, ohne eine bleibende Verformung zu erleiden, vas es ermöglicht, den erfindungsgemäßen Ring in tiefere Nuten von Wellen beziehungsweise Gehäuse bohrungen einzubauen als es bisher mit den bekannten verjUngten Sicherungsringen möglich war, und was es weiterhin ermöglicht, wesentlich höhere Schultern zur Sicherung von Maschinenteilen zu bilden. Hierbei macht es die beträchtliche Länge der Verbindungsarme der trapezförmigen Abschnitte, aus denen sich der Ringkörper zusammensetzt, möglich, die wirksame Querschnittshöhe des Ringes wesentlich zu erhöhen und auch die Fähigkeit des Rlngkörpers zu erhöhen, sich in dem Maße abzubiegen, daß sein Durchmesser vergrößert respektive verkleinert wird.
• Eine Analyse der ronstruktion des erfindungsgemäßen Ringes zeigt auch, daß infolge der Zwischenschaltung der eine beträchtliche Länge aufweisenden Verbindungsarme zvischen den Außenrandbalken und Innenrandbalken bei Einwirkung der beim Spreizen oder Zusammendrücken des Ringes während seiner Montage entstehenden Kräfte eine tiberraschende tergrdßerung respektive Verkleinerung der Umfangslänge des Ringkörpers eintritt, worin sich der erfindungsgemäße Ring nicht nur gänzlich vom bisherigen Stand der Technik unterscheidet, sondern was auch bisher gänzlich dem Stand der Technik unbekannt war, der bisher als die einzige Reaktion der bekannten Ringkörper unter dem Einfluß von Spreizkräften oder ZusatmnendrUckungskräften lediglich eine Änderung des Ringdurchmessers kannte und hatte, nicht aber eine Änderung der Umfangslänge des Ringkörpers.
• Die Anwendung des erfindungsgemäßen Ausbildungsprinzips eines Ringes mit trapezförmigen Abschnitten bei Ringen mit abgeschrägten Nutsitzkanten wird eine Endspielaufnahmefähigkeit erreicht, die bis zu 100 X höher ist als die Aufnahmefähigkeit der bisher bekannten verjüngten Ring mit abgeschrägten Kanten.
• Ein Vorteil des erfindungsgemäßen verjüngten Sicherungsringes mit trapezförmigen Abschnitten besteht darin, daß der Ring als Innenring auf einen wesentlich kleineren Außenranddurchmesser zusammengedrückt werden kann, ohne eine bleibende Verformung zu erleiden, als dies bisher mit den bekannten verjüngten Sicherungsringen möglich war. Dies @@@aubt ein Zusammendrücken eines erfindungsgemäß ausgebildeten Innenringes auf einen Außendurchmesser, der wesentlich kleiner ist als der 3urchmesser der Gehäusebohrung, so daß in fällen, bei denen die Wand der Gehäusebohrung aus weichem Material besteht; während der Montage eine Hartmetallmuffe zwischen der Gehäusebohrungsvand und dem zusammengedrückten Ring eingesetzt werden kann, um die Gehäusebohrungswand gegen Beschädigung zu schlitzen. Solche Beschädigungen traten früher oft ein, wenn die bekannten verjungen Innensicherungsringe in Bohrungen aus veichem Material montiert wurden.
• Schließlich ist es mit dem erfindungsgemäßen Sicherungsring dank seiner Fähigkeit, eine wesentlich größere Abbiegung mitzumachen und dadurch eine Änderung (Vergrößerung oder Verkleinerung) seine Umfangslänge auszuführen, zum ersten Mal möglich, einen ganzen Bereich von Wellen- oder Gehäusebohrungsgrößen mit einer vesentlich kleineren Anzahl von Ringgrößen zu er fassen, das heißt ein einziger Ring kann flir mehrere Wellengrößen respektive Gehäusebohrungsgrößen verwendet werden.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verjüngter offenendiger Sicherungsring mit trapezförmigen Abschnitten fUr die Montage in einer Ringnut eines Trägerteils, wie zum Beispiel einer Welle oder einer Gehäusebohrung, zwecks Bildung einer kilnstlichen Schulter zum Festhalten und/oder StUtzen eines anderen Maschinenteils, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper sich aus einer Mehrzahl von in Reihe miteinander verbundenen trapezförmigen Abschnitten zusammensetzt, die abwechselnd radial nach außen und radial nach innen offen ausgebildet sind und von denen jeder Abschnitt aus einem in Umfangsrichtung des Ringkörpers sich erstreckenden und entsprechend der kreisform des Sicherungsringes gekrümmt ausgebildeten Biegebalken, welcher bei einem nach innen offenen Abschnitt den Außenrand und bei einem nach außen offenen Abschnitt den Innenrand des Ringkörpers darstellt, sowie aus zwei von den Enden des Biegebalkens ausgehenden Armen besteht, welche bei jedem Abschnitt von dessen Biegebalken ausgehend divergierend verlaufen, wobei die Arme eines trapezförmigen Abschnitts gleichzeitig je einen Arm der beiden benachbarten, umgekehrt liegenden trapezförmigen Abschnitte bilden, daß ferner die Biegebalken eine vom Ringscheitel zu den Ringenden hin fortschreitend kleiner werdende radiale Querschnittshöhe aufweisen, und daß ferner die Verbindungsarme eine derartige Länge und im Verhältnis zu den von ihnen verbundenen Biegebalken eine derartige Winkellage aufweisen, daß die bei Spreizung oder Zusammendruckung des Ringkörpers auf ihn einwirkenden Kräfte Aber die Biegebalken derartige auf die Verbindungsarme sich auswirkende Biegemomente hervorrufen, daß diese Biegemomenge beträchtliche Verdrehbewegungen der Verbindungsarme zur Folge haben und dadurch bei Spreizung eine Vergrößerung beziehungsweise bei Zusammendrückung eine Verkleinerung der Umfangstange der trapezförmigen Abschnitte und damit des gesamten Ringkörpers eintritt.

2. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jedes der Verbindungsarme im wesentlichen gleich der Länge seiner neutralen Achse, gemessen vom Schnittpunkt dieser Achse mit der Außenkante des angrenzenden äußeren Biegebalkens bis zum Schnittpunkt der Achse mit der Innenkante des angrenzenden inneren Biegebalkens, ist.

3. Sicherungsring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der neutralen Achse der Verbindungsarme an demjenigen Biegebalken, der der Öffnung zvischen den Ringenden gegen-Uberliegt, oder nahezu gegenüberliegt. wenigstens zweimal so groß ist vie die Querschnittshöhe dieses Biegebalkens.

4. Sicherungsring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittshöhe des der Öffnung zwischen den Ringenden gegentlberliegenden oder nahezu gegentiberliegenden Biegebalkens ein Ausmaß hat, das zwischen der Ringdicke und dem 3,5-fachen der Ringdicke liegt.

5. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel lage eines jeden Verbindungsarmes zu dem mit ihm verbundenen, am Außenrand des Ringkörpers liegenden Biegebalken im.

wesentlichen dem Neigungswinkel eatspricht, den die neutrale Achse des Verbindungsarmes gegentber einem von der Ringmitte zum Mittelpunkt der Länge dieses Außenrand-Biegebalkens aufweist.

6. Sicherungsring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungsvinkel zvischen OO und 200 liegt.

7. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper aus einer Anzahl von trapezförmigen Abschnitten zwischen 3 und 15 Abschnitten besteht.

8. Sicherungsring nach einem der AnsprUche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Biegebalken der trapezförmigen Abschnitte, welche bei der Außenringform oder Innenringform den in die Ringnut eines Trägerteils eingreifenden Nutsitzrand des Ringkörpers oilden, entlang des wirksamen Nutsitzrandes mit einer den Ausgleich eines Axialspiels des Sicherungsringes in der Ringnut bewirkenden Abschrägung versehen sind.