DE848002C

DE848002C - Sicherungsring zur Verhinderung axialer Verschiebung eines Maschinenteils gegenueber seinem Tragglied

Info

Publication number: DE848002C
Application number: DEW3857A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Heimann
Original assignee: Waldes Kohinoor Inc
Current assignee: Waldes Kohinoor Inc
Priority date: 1947-03-12
Filing date: 1950-09-28
Publication date: 1952-09-01
Also published as: US2595787A

Description

WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 1. SEPTEMBER 1952

W 3857X11147 a

Di«.· Erfindung l>ezieht sich auf einen Sicherungsring, der eine künstliche Schulter bildet, um einen Maschinenteil gegen axiale Verschiebung auf einer Welle oder in einer (jehäusebohrung zu sichern.

Bekannte Sicherungsringe dieser Art l>estehen meist aus einem gespaltenen Ring aus Federmaterial, der ül>er das Ende der Welle oder des Gehäuses gespreizt oder zusammengepreßt wird und im Bereich einer auf der Welle oder im Gehäuse angeordneten N^Tut entspannt wird, so daß er in die Nut einspringt. Es ist notwendig, daß l>eiin Spreizen oder Zusammenpressen die Arl>eitsil>eanspruc'hiungen die Elastizitätsgrenze des Federmaterials nicht übersteigen, so daß der Ring nach Entspannung in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt. Die Dimensionen von Ring und Nut, insl >esondere die Querschnittshöhe des Ringes und die Nutentiefe, hängen von der erlaubbaren Arbeitsl>eanspruchung ab, denen der Ring ausgesetzt ist, so daß weder die Querschnittshöhe noch die Nuten- 20· tiefe gewisse Grenzen überschreiten darf. Ferner unterliegen die bekannten Federringe weiteren Beschränkungen, z. B. in Verbindung mit Maschinenteilen, die mit hohen Umdrehungszahlen rotieren, oder wo der Ring großen Schublasten in Verbindung mit heftigen Vibrationen und Stoßen aus- " gesetzt ist; in solchen Fällen bietet der Ring keine ausreichend sichere Schulter.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, sog. weiche Ringe zu verwenden, d. h. Ringe aus leicht ziehbarem Material mit niedriger Elastizitätsgrenze. Solche weichen Ringe sind als Außenringe bekannt Sie haben die Form von gespaltenen Ringen mil gleichmäßiger Querschnittshöhe und mit einem freien Innendurchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der Welle, so daß sie über die Welle in die Ebene der Nut geschoben werden können, wo sie mittels eines Preßwerkzeugs in die Nut eingepreßt werden. Solche Ringe haben jedoch erhebliche Nachteile und haben keine weite Verbreitung gefunden. Zunächst sind sie schwer zu montieren, da sie mit einem Werkzeug an ihrem »5 ganzen Umfang in die Nut eingepreßt werden müssen. Ferner verformen sich die Ringe von gleichmäßiger Querschnittshöhe, wenn sie geschlossen oder zuammengepreßt werden, oval, so daß der Ring nicht dicht dem Nutenboden angepaßt werden kann. Es wurde auch vorgeschlagen, dem Ring im freien Zustand ovale Form zu geben, in der Hoffnung, daß er sich kreisförmig verformen würde, wenn er in die Nut gepreßt wird. Aber das geschieht nur bei einem vorbestimmten Grad der Veras formung, dessen korrekte Anwendung schwierig ist. In jeder Stellung ^zwischen der ursprünglichen ovalen und der endgültigen Kreisform gibt es gewisse Abweichungen von der letzteren, die bloße Punktiberührung zwischen Ring und Nutenlx>den zur Folge haben. Ferner bedarf ein Ring von ursprünglic'h ovaler Form besonders geformter Stempel und Gesenke, was die Herstellungskosten erheblich erhöht. Schließlich können solche weichen Ringe, die zu ihrer Montierung eines Preßwerkzeugs bedürfen, schlecht oder gar nicht in Gehäuse mit einer Bohrung von kleinem Durchmesser eingesetzt werden; daher ist die Verwendung solcher Ringe als Schulter in einer Gehäusebohrung bisher unl>ekannt.

Die Erfindung bezweckt die Verwendung von weichen Innen- wie Außenringen, die mittels eines einfachen, zangenähnlichen Werkzeugs in die Nut einer Welle oder eines Gehäuses so eingesetzt werden können, daß sie sich in ihrer vollen Bogenlänge dicht in die Nut einlegen. Dabei kann die Nut erhebliche Tiefe und der Ring selbst erhebliche Querschnittshohe haben, so daß er eine sichere Schulter auch unter den erwähnten ungünstigen Bedingungen bietet. Der Erfindungsgegenstand besteht ferner in dem Vorschlag, den Ring oder die Nut oder beide mit einer AbsOhrägung zu versehen, was einen äußerst dichten Preßdruck des Ringes zwischen den Nutenwänden oder zwischen der einen Nutenwand und dem zu sichernden Maschiiienteil zur Folge hat.

Diese und weitere Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein mit einem Spalt versehener weicher (ziebbarer) Ring vorgeschlagen wird, der bei Deformierung im plastischen Bereich Kreisform behält. Zu diesem Zweck wird der Ring so konstruiert, daß sich seine Querschnittshöhen von seinem Mittelteil nach den freien Enden zu allmählich um ein !berechnetes Maß vermindern, indem der innere Ringrand exzentrisch zum äußeren Ringrand ausgebildet wird, wodurch sich die Trägheitsmomente der Ringquerschnitte von einem Höchstwert im Mittelteil zu einem Mindestwert nahe den freien Enden vermindern.

Außenringe zur Anwendung auf einer Welle werden mit einem freien Innendurchmesser konstruiert, der um ein geringes Maß großer ist als der Wellendurchmesser, so daß die Ringe l>ei der Montage leicht über die Welle geführt werden können. Wenn an den offenen Ringenden mit Löchern versehene Vorsprünge angeordnet werden, dann kann der Ring mit einem zangenartigen Werkzeug leicht geschlossen und in die Nut eingepreßt werden. Entsprechend wird der Außendurchmesser eines Innenringes etwas kleiner gehalten als der Durchmesser der Gehäuseibohrung.

Ringe dieser Art können aus jedem weichen Metall mit verhältnismäßig niedriger Elastizitätsgrenze hergestellt werden, wie z. B. aus kalt gewalztem Stahl, Messing, weicher Bronze, Aluminium od. dgl. Da der Ring in jedem Fall im plastisehen Bereich deformiert wird, kann sowohl Schulterhöhe wie Nutentiefe so gewählt werden, wie es in jedem !besonderen Fall wünschenswert erscheint, so daß Erwägungen ül>er Beanspruchungen unnötig sind.

In der Zeichnung ist

Fig. ι die Draufsicht einer Form von Innenring nach der Erfindung,

Fig. 2 eine andere Form von Innenring; Fig. 3, 4 und 5 sind Schnitte durch Teilaggregate unter Verwendung eines Ringes nach Fig. 1 und 2; Fig. 6 ist die Draufsicht einer Form von Außenring nach der Erfindung,

Fig. 7 eine andere Form von Außenring; Fig. 8, 9 ,undi 10 sind Schnitte durch Teilaggregate unter Verwendung eines Ringes nach Fig. 6 und 7;

Fig. 11 ist die Draufsicht eines weichen Innenringes wie nach Fig. 1, aber versehen mit einer Abschrägung längs seiner Außenkante;

Fig. 12 ist ein Ring ähnlich wie der in Fig. 2, aber versehen mit Abschrägungen längs der die Nut berührenden Kanten;

Fig. 13 und 14 sind Schnitte durch Teilaggregate unter Verwendung von Ringen gemäß Fig. 11 und 12;

Fig. 15 ist ein Außenring ähnlich wie der nach Fig. 6, aber versehen mit einer Abschrägung längs seiner Innenkante;

Fig. 16 ist ein Ring ähnlich wie der in Fig. 7 ;ezeigte, aber mit einer Abschrägung an den die Nut 'berührenden Teilen;

Fig. 17 und 18 sind Schnitte durch Teilaggregate unter Verwendung von Ringen nach Fig. 15 und 16.

In Fig. ι bezeichnet 10 allgemein einen weichen Ring des sog. inneren Typs, der als künstliche Schulter in einer Gehäusebohrung dienen soll. In freiem Zustand ist ein solcher Ring von nahezu geschlossener Konstruktion, und der Durchmesser χ seiner Außenkante 11 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Gehäusebohrung, so daß der Ring

leicht eingeführt werden kann. Die Innenkante \2 ist gleichfalls kreisförmig, aber zur Außenkante exzentrisch, so daß die Querschnitte des Ringes sich gleichförmig vom Mittelteil α zu den Punkten b, b' nahe den freien Enden verjüngen. Die freien Enden sind mit nach innen vorspringenden Ohren ^r3> ^r3' versehen, die öffnungen 14, 14' aufweisen zur Aufnahme der Spitzen eines zangenähnlichen Werkzeugs, mittels dessen der Ring gespreizt und durch Hiegen im plastischen Bereich in die Nut geprel.it werden kann. Dank der Verjüngung seiner Querschnitte wird der Ring trotz der Verformung seine Kreisform lieil>ehalten, so daß seine Außenkante konzentrisch sowohl zum Nutenlxxlen wie zur t5 Gehäusebohrung ist.

In Fig. 2 ist eine andere Form eines weichen Innenringes dargestellt, durch die eine gleichmäßige Schulterhöhe in der Bohrung erreicht wird. Der allgemein mit 15 !«zeichnete Ring hat einen äußeren so Kreisrand 16 und einen inneren Kreisrand 17, wo-Ικ-i der Durchmesser der Innenkante wesentlich kleiiner ist als der Durchmesser der Gehäusebohrung und konzentrisch hierzu angeordnet ist. Die freien Ringenden sind mit nach außen hervortretenden, mit Löchern versehenen Ohren 19, 19' ausgestattet, deren äußere Bogenkanten 20, 20' an einem Kreisbogen mit demsell>en Radius Hegen, wie der Punkt 18 der Innenkante r6. Um kreisförmige Verformung zu erzielen, ist die Außenkante 16 exzentrisch zur Innenkante 17 angeordnet, so daß die Ringquerschnitte gleichmäßig vom Mittelteil c (Punkt 18) nach den Punkten d, d' zu nahe den freien Enden abnehmen. Der Durchmesser x' des Kreisbogens, an dem Punkt 18 der Ringaußenkante und Bogen 20, 20' der Ohren 19, 19' liegen, ist etwas kleiner als der Durchmesser der Gehäusebohrung, so daß der Ring leicht in die Bohrung eingeführt werden kann. Der Ring wird dann in die Nut gepreßt, indem er nach außen im plastischen Bereich verformt wird, worauf er sich am Punkt 18 und längs der Bogen 20, 20' gegen den Nutenboden oder die Seitenwand der Nut abstützt. Dank der Exzentrizität l>ehält die innere wirksame Ringkante (Punkt 18 und Kanten 20, 20') Kreisform unter Deformation. -Daher l>esitzt der Ring eine gleichmäßig nach innen vorstehende Schulter, die in der gesamten Ausdehnung des Ringbodens von dersell>en Höhe ist.

Wenn ein Ring aus weichem Metall, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, in eine Nut mit geraden, parallelen Wänden gezwängt wird, und wenn die Weite der Nut um ein geringes Maß größer ist als die Dicke des Ringes, dann müßte der Ring in die Nut gedrückt werden, bis seine Außenkanten oder Teile davon (Fig. 2) sich an den Nutenboden anlegen. Nun hat al>er selbst ein Ring aus weichem Metall, wenn er im plastischen Bereich verformt wird, eine gewisse Rückfederung, die einen Gleitsitz anstatt eines Preßsitzes des Ringes zur Folge hal>en würde, falls nicht größere Kräfte angewendet werden als sie "bei Benutzung einer Zange auftreten. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine Anordnung vorgeschlagen, wie sie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist.

In Fig. 3 bezeichnet 30 einen Innenring aus j weichem Material von der in Fig. 1 oder 2 ge-' zeigten Form, der in der Nut 31 der Gehäusebohrung 32 sitzt. Die Nut 31 ist abgeschrägt, d.h. ihre Vorderwand 33 ist leicht zur geraden Rückwand 34 geneigt. Ferner ist die Weite des Nutenbodens 35 etwas geringer als die Dicke des Ringes 30. Wenn daher der Ring 30 in die Nut gezwängt wird, dann wird seine Außenkante zwischen der geraden Nutenwand 34 und der geneigten Nutenwand 33 eingeklemmt werden. Dadurch wird der Ring sicher gegen Gleiten in der Nut gehalten und wird ferner dicht gegen die Endfläche 36 des Maschinenteils 37 anliegen, wenn letztere in derselben Ebene liegt wie die Nutenwand 34.

Eine hiervon etwas verschiedene Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt, wo die Endfläche $6_α des Maschinenteils 37 _a die gerade Rückwand 34,, der Nut 3r„ ü<l>erhängt, deren Vorderwand 33_a in ähnlicher Weise wie in Fig. 3 abgeschrägt ist. Wenn der Ring 3O_a in die Nut 3r„ gepreßt wird, dann wird er im Bereich seiner Außenkante zwischen der abgeschrägten Nutenwand 33_U und der ülnerhängenden Fläche 3Ci₁₁ des Maschinenteils eingeklemmt. Dadurch wird ein sicherer Sitz des Ringes in der Nut erreicht und Endspiel verhindert.

In der in Fig. 5 gezeigten Anordnung ist nicht nur die vordere Nutenwand 33^ geneigt und der Maschinenteil 37^, überhängend, sondern es ist ferner noch ein Ring 3o_& verwendet, dessen Vorderfläche mit einer Abschrägung 3o_c längs der Ringaußenkante versehen ist, die der Abschrägung der Nutenwand 33_/; entspricht. Wenn ein solcher Ring in die N^Tut 31_& gepreßt wird, wirken die abgeschrägten Flächen 30,. und 33^ zusammen, um den Ring starr zwischen der vorderen Nu ten wand und der Vorderfläche 36^ des Maschinenteils festzuklemmen und den Ring gegen Gleiten oder Rotieren in der Nut zu sichern.

In Fig. 6 bezeichnet 40 einen Außenring aus weichem Metall, der bestimmt ist, über eine Welle gescho1>en zu werden, um auf ihr eine äußere Schulter zu bilden. Der Ring wird von einer inneren Kreiskante 41 !«grenzt, deren Durchmesser ν etwas größer ist als der Durchmesser der Welle, und von einer Außenkante 42, die zur Innenkante exzentrisch verläuft, so daß der Ring von seinem Mittel- no teil e nach den Punkten/, f nahe den freien Enden sich verjüngt. Die Ringenden sind durch einen weiten Spalt getrennt und als nach außen vortretende Ohren 43, 43' mit Löchern 44, 44' für die Aufnahme von Spitzen eines zangenartigen Werkzeugs geformt. Infolge der sich verjüngenden Querschnitte >l>ehält die Innenkante 43 Kreisform bei jedem Grad von Deformation im plastischen Bereich.

Fig. 7 zeigt eine modifizierte Form eines solchen Außenringes, der nach Montage auf der Welle eine gleichmäßige Schulterhöhe aufweisen soll. Der Ring ist allgemein mit 45 bezeichnet und von einer Innenkante 46 und einer Außenkante 47 begrenzt, wol>ei die letztere konzentrisch zur Welle verlaufen soll. Die Innenkante ist um einen berechneten Betrag

exzentrisch zur Außenkante 47, so daß der Ring sich vom Mittelteil·g in Richtung der Punkte h, ti nahe den freien Enden verjüngt. Diese freien Enden sind mit nach innen gerichtete Ohren 49, 49' ausgestattet, deren innere Bogenkanten 50, 50' dasselbe Zentrum haben wie die äußere Ringkante 47. Dieser Kreisbogen mit Durchmesser y ist etwas größer als der Durchmesser der Welle.

Wenn dieser Ring in eine Nut gepreßt wird, verformt er sich kreisförmig und liegt am Punkt 48 und. mit Bogen 50, 50' am Nutenboden an. Da die Außenkante 46 konzentrisch zur Welle Hegt, bildet der Ring in seiner ganzen Bogenlänge eine gleichmäßig hervortretende Schulter.

Fig. 8, 9 und 10 zeigen die Verwendung eines weichen Ringes der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Art. In Fig. 8 bezeichnet 60 einen Ring nach Fig. 6 oder 7 in einer Nut 61 der Welle 62. Die Vorderwandi 63 der Nut ist leicht gegen die gerade Rückwand 64 geneigt. Die Weite des Nutenbodens 65 ist etwas kleiner als die Ringdicke, so daß der Ring, wenn er in die Nut gepreßt wird, im Bereich seiner Innenkante 41 (Fig. 6) oder am Punkt 48 und den Kreisbogen 50, 50' (Fig. 7) zwischen der geneigten Vorderwandi 63 der Nut und ihrer geraden Rückwand festgeklemmt wird. Wenn die Endfläche 66 des Maschinenteils 67 in derselben Ebene liegt wie die rückwärtige Nutenwand 64, dann liegt der Ring auch dicht an den Maschinenteil an. Infolgedessen ist der Ring sicher gegen Gleiten und Rotieren in der Nut gehalten.

In Fig. 9 hängt der Maschinenteil 67,, mit seiner Endfläche 66„ über die Rückwand 64,, der Wellennut 6i_a hinaus. Die Vorderwand 63,, der Nut ist abgeschrägt, so daß ein Ring nach Fig. 6 oder 7 zwischen die abgeschrägte Frontwand 63_a und die gerade Endfläche des Maschinenteils geklemmt wird.

In Fig. 10 ist ein Ring mit einer Abschrägung 6o_c verwendet. Die Vorderfläche 66_b des Maschinenteils 67;, ragt über die gerade Rückwand 64^ der Nut hinaus. Nachdem der Ring in die Nut6i₆ gepreßt ist, wirkt die Abschrägung 6o_c des Ringes mit der abgeschrägten Vorderwand 63^ der Nut zusammen, /um den Ring zwischen dieser Nutenwand und der Fläche 66;, des Maschinenteils einzukeilen.

In Fig. 11 und 12 sind Innenringe aus weichem Metall dargestellt, die sich von den in den Fig. 1 und 2 gezeigten dadurch unterscheiden, daß der Ring nach Fig. 11 im Bereich n_a seiner Außenkante, der Ring nach Fig. 12 im Bereich der Kanten i6_a, 2o_a, 20/ zu dem Ringkörper ioj bzw. i5_a geneigt ist, was z. B. durch Abbiegen geschehen kann. In Fig. 13 und 14, die typische Anwendungen von Ringen nach Fig. 11 und 12 zeigen, bezeichnet 70 eine der beiden Ringformen in einer Nut 71 des Gehäuses 72. Sowohl Vorder- wie Rückwand 73, 74 der Nut sind gerade, und die Nutenweite ist etwas geringer als die Gesamtdicke des Ringes, gemessen von seiner Vorderfläche 7O_a bis zur Ecke 7O₆, die von der Außenkante des Ringes und der abgeschragten Fläche 70^ gebildet wird. Wenn der Ring in die schmale Nut geklemmt wird, hat der Maschinenteil JJ geringes Spiel zum Ring, und der Ring wird zwischen Vorder- und Rückwand der Nut eingeklemmt. Wenn die Vorderfläche 76_a des Maschinenteils Jj die Rückwand der Nut üterhängt (Fig. 14), wird der Ring starr zwischen der Vorderwand 73 der Nut und der Fläche 76 des Maschinenteils gehalten.

Fig. 15 und 16 zeigen entsprechend geformte Außenringe, die im Bereich 4i_a (Fig. 15) bzw. 46,,, 5⁰O- 5°a' (Fig· ^J6) eine Abschrägung gegenülier dem Ringkörper 4O„ bzw. 45_a aufweisen. Fig. 17 und 18 zeigen Anwendungsformen eines solchen mit 80 bezeichneten Außenringes. In Fig. 17 sitzt der Ring in einer Nut 81 der Welle 82, und die Wände 83, 84 der A^Tut sind gerade geformt. Die Nutenweite 85 ist etwas geringer als die Gesamtdicke des Ringes, gemessen von seiner Vorderfläche 8o„ bis zur Ecke 8o;„ die durch die Schnittlinien der Ringinnenkante und der geneigten Fläche 8o_c gebildet wird. Wenn der Ring 80 in die schmalere Nut 81 gepreßt wird, hat der Maschinenteil 87 geringes Spiel zum Ring, aber der Ring ist zwischen den beiden Wänden der Nut festgeklemmt. Wenn die Fläche 86_a des Maschinenteils über die Nutenwandi84a hinausragt, wie in Fig. 18, ist der Ring zwischen Maschinenteil und Vorderwand der Nut festgeklemmt. In beiden Fällen ist der Ring sicher gegen Gleiten und Rotieren gehalten.

Claims

Patentansprüche:

i. Sicherungsring, der in die Nut eines Tragglieds eingepreßt wird, um eine Schulter zur Verhinderung axialer Verschiebung eines Maschinenteils zum Tragglied zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus plastisch verformbarem Material besteht, daß sich seine Querschnitte vom Ringmittelteil nach den freien Enden zu verjüngen und daß sein freier Durchmesser, bevor der Ring zum Eingriff in seine Nut verformt wird, vom Durchmesser des Tragglieds genügend abweicht, um eine freie Verschiebung längs des Tragglieds zu erlauben.
2. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im Bereich seiner freien Enden mit Löchern versehene Vorsprünge aufweist, um die Handhabung durch ein zangenähnliches Werkzeug zu erlaul>en.
3. Sicherungsring nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine die Schulter begrenzende Kante zum Tragglied konzentrisch verläuft.
4. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Nut in Eingriff tretende Kante abgebogen ist, um eine AbschrägUTTg zu bilden.
5. Maschinenteilzusammenstellung, bestehend aus einem mit einer Nut versehenen Tragglied, einem zu diesem Tragglied verschiebbaren Maschinenteil und einem in die Nut des Tragglieds eingesetzten Sicherungsring aus plastisch verformbarem Material zur Verhinderung axialer Verschiebung des Maschinenteils zum Tragglied, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten-

bodenweite und dk· Ringdicke in einem solchen . ". Maschinenteilzusämmenstellung nach AnVerhältnis zueinander stehen, daß bei plastischer j spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ma-Verformung des Ringes die mit der Nut in Ein- j schinenteil über eine Xutenwand hinausragt, griff tretende Ringkante in ihrer ganzen Länge ! S. Ainschinenteilzusammenstelhing nach Anfest in der \^Tut eingeklemmt ist. spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (). Maschinenteilzusanimenstellung nach An- t im Bereich seiner in die Nut eingreifenden spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kante eine der Abschrägung der einen Nuten-Xutenwand zur Ringebene geneigt ist. ; wand entsprechende Abschrägung aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 5308 8. 5i