DE852319C

DE852319C - Sicherungsring

Info

Publication number: DE852319C
Application number: DES21825A
Authority: DE
Original assignee: Seeger & Co
Current assignee: Seeger & Co
Priority date: 1950-05-05
Filing date: 1951-02-10
Publication date: 1952-10-13
Also published as: FR1048757A; BE502952A; CH282482A; GB702932A

Description

Zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiale Verschiebung zu anderen Maschinenteilen, z. B. einer Welle in einem Gehäuse oder einem Gehäuse auf einer Welle, sind bisher verschiedene Arten von Sicherungsringen bekanntgeworden.

Diese Ringe werden in eine Rille auf der Welle oder im Gehäuse eines Maschinenteiles eingesetzt, bilden eine künstliche Schulter und hindern damit das auf dem ersten lagernde Maschinenteil an einer axialen Verschiebung. Unter den geschlitzten Ringen befinden sich solche mit gleichmäßiger Querschnittshöhe und solche mit von den den Schlitz bildenden Enden nach dem Scheitel hin zunehmender Querschnittshöhe. Im ersten Fall ergibt sich eine Schulter von gleichmäßiger Querschnittshöhe, und im zweiten Fall nimmt die Querschnittshöhe vom Schlitz nach dem Scheitel hin zu.

Bei der Sicherung mit gleicher Querschnittshöhe ergibt sich beim Spannen in der Rille eine nicht runde Verformung und damit nur eine Punktberührung zwischen Ring und Rillenboden. Bei den Ringen des zweiten Falles ergibt sich dagegen infolge des verjüngenden Querschnittes beim Spannen eine runde Verformung, so saß eine Flächenberührung am ganzen Umfang des Rillenbodens erreicht wird.

Die vorerwähnten Ringarten ergeben nach dem Einsetzen in die Rille in axialer Richtung ein festes Maß gegenüber dem zu sichernden Maschinenteil.

Infolge der notwendigen Herstellungstoleranz in der Dicke des Ringes selbst, in der Breite der Rille,

in der Lage der Rille zum zu sichernden Teil und in der Länge des zu sichernden Teiles entstehen jedoch unterschiedliche Maße in axialer Richtung, die sich aus der Summe der Herstellungstoleranzen ergeben Dazu kommen noch Abnutzungserscheinungen der zu sichernden Teile, sofern sie sich gegeneinander bewegen.

Zur Überbrückung der Herstellungstoleranzen verwendete man seither sogenannte Distanzscheiben in ίο verschiedenen Stärken. Bei sich gegeneinander bewegenden Teilen müssen zum Ausgleich der Abnutzungserscheinungen die Distanzscheiben nach einer gewissen Zeit durch verstärkte Scheiben ersetzt werden, was ein Aus- und' Einbauen der Teile erforderlich macht. Der Sprengring zur Sicherung gegen axiale Verschiebung, verbunden mit Ausgleichung des axialen Spiels, hat die Aufgabe, die Herstellungstoleranzen bzw. die nach einiger Zeit auftretenden Abnutzungserscheinungen auszugleichen. Um dieses mögliche axiale Spiel auszugleichen, hat man schon am inneren Ringrand gebogene vorstehende Lappen oder auch zylindrisch verbogene Ringe verwendet, die aber auch nicht alle Bedingungen erfüllen konnten, im besonderen erreichten sie keine axial zentrische Federung.

Gemäß der Erfindung ist bei Sicherungen eines Gehäuses auf einer Welle mittels eines Sprengringes, der in eine Rille auf der Welle eingesetzt ist und dessen Querschnitt, wie bekannt, von den Enden des Ringes bis zum Scheitel in der Höhe gleichmäßig zunimmt sowie an seinem Umfang mit Lappen versehen ist, der Sprengring zum Ausgleich der bestehenden Toleranzen, bezogen auf den Mittelpunkt der Welle, kegelförmig in einem bestimmten Winkel durchgebogen, so daß die Ringfläche einschließlich der Lappen einen Teil eines Kegelmantels bildet. Der Ring wird konisch gepreßt. Beim Aufspannen des Ringes zum Aufsetzen auf die Welle vergrößert sich der öffnungswinkel des Kegels, wodurch sich der Ring der ebenen Form nähert. Beim Einsetzen in die Rille nimmt der Ring die alte kegelige Form wieder an und überbrückt das durch die Herstellungstoleranzen entstandene Spiel. Die Lappenenden haben am ganzen Umfang gleichmäßigen Abstand vom Rillenboden; hierdurch wird der axiale Druck zentrisch zum Mittelpunkt der Welle aufgenommen. In der anderen Ausführungsform als Innenring zum Ausgleich der bestehenden Toleranzen ist nach der Erfindung der Ring zur Ebene seiner Rille in der Art durchgebogen, daß der äußere Teil des Ringes kegelförmig in einem bestimmten Winkel durchgebogen und der innere Teil ebenfalls kegelförmig, aber in entgegengesetzter Richtung gebogen ist, wobei der öffnungswinkel des letzteren Kegels kleiner ist als der des ersteren. Die beiden Winkel stehen in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Da die Spitzen der beiden Kegel auf einer Mittelachse liegen, ist die Schnittlinie der Winkel zentrisch zur Mittelachse. Beim Zusammenspannen des Ringes zum Einsetzen in die Nut des Gehäuses verkleinert sich der öffnungswinkel des Kegels des äußeren Teiles. Gleichzeitig vergrößert sich der öffnungswinkel des Kegels 'des inneren Teiles, d. h. die inneren Enden der Lappen bewegen sich hinter die Ebene der dem zu sichernden Teil zugekehrten Rillenkante. Beim Aufspannen des Ringes in der Nut bewegen sich die Lappenenden in umgekehrter Richtung bis zur Überbrückung des axialen Spiels. Durch den gleichmäßigen Abstand der Lappenenden vom Rillenboden wird auch hier der axiale Druck zentrisch zum Mittelpunkt der Welle aufgenommen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Fig. ι und 2 sind zwei Ansichten eines Außenringes nach der Erfindung mit Außenlappen;

Fig. 3 und 4 zeigen ein Wellenende mit Rille ohne und mit Sprengring nach Fig. 1 und 2;

Fig. 5 zeigt den Sprengring nach Fig. 2 in normaler und gespannter Lage;

Fig. 6 und 7 zeigen ein Gehäuse mit Innenrille und Wellenstumpf ohne und mit Sprengring;

Fig. 8 und 9 sind zwei Ansichten eines Innenringes mit Innenlappen;

Fig. 10 zeigt die Winkelverschiebung der Innenlappen aus dem Ruhezustand in die Spannungslage beim Einsetzen, um 90° zur Fig. 7 verdreht.

In Fig. ι und 2 ist der geschlitzte Sprengring 5 dargestellt, der in der Rille 1 auf einer Welle 2 eingesetzt wird, um das Gehäuse 3 gegen axiale Verschiebung zu sichern. Der Sprengring wird aus federndem Material hergestellt. Er besitzt von den den Schlitz bildenden Enden 4, 4° einen in der Höhe gleichmäßig zunehmenden Querschnitt bis zu dem gegenüberliegenden Scheitelpunkt 5 und ist an seinem äußeren Umfang mit Lappen 6 versehen. Der äußere Umfang der Lappen liegt auf einem Kreisumfang, der zentrisch zu dem Kreisumfang des inneren Durchmessers liegt. Die beiden Lappen am Schlitz 4, 4" sind mit Löchern 7, 7° versehen, die zum Einsetzen von Spitzen eines Werkzeuges zum Auf- und Zuspannen des Ringes dienen.

Fig. 5 zeigt die kegelige Verformung des Ringes, wobei der Ursprung des Kegels in der Mittelachse der Welle 2 liegt, die den Ring in ihrer Rille 1 aufnimmt. Wird der Ring zum Aufsetzen in die Rille 1 der Welle 2 aufgespannt, vergrößert sich der in Fig. 5 dargestellte öffnungswinkel 8 des Kegels, und die Höhe 9 des ungespannten Ringes verringert sich dadurch auf die Höhe 10 des aufgespannten Ringes. Nach dem Einsetzen in die Rille 1 wird der Ring entspannt und übt einen axialen Druck gegen das zu sichernde Gehäuse 3 aus, indem er bestrebt ist, in seine ursprüngliche kegelige Form zurückzukehren; damit überbrückt er aus Herstellungstoleranzen herrührendes axiales Spiel. Da der äußere Umfang der Lappen 6 zentrisch zu dem auf dem Rillenboden liegenden inneren Durchmesser des Ringes liegt, wird der axiale Drück zentrisch zur Mittelachse der Welle aufgenommen.

In Fig. 8 und 9 ist der geschlitzte innere Sprengring dargestellt, der in eine Rille 11 in einem Gehäuse 12 (Fig. 6 und 7) eingesetzt wird, um die Welle 13 gegen axiale Verschiebung zu sichern. Der Sprengring wird aus federndem Material hergestellt. Er besitzt von den den Schlitz bildenden Enden 14, 14° ebenfalls inen gleichmäßig zunehmenden Querschnitt bis zum gegenüberliegenden Scheitelpunkt 15 und ist an

seinem inneren Umfang mit Lappen 16 versehen. Der innere Umfang der Lappen liegt auf einem Kreisumfang, der zentrisch zu dem Kreisumfang des äußeren Durchmessers liegt. Die beiden Lappen am Schlitz 14, 14" sind mit Löchern 17, iy^a versehen, die zum Einsetzen von Spitzen eines Werkzeuges zum Auf- und Zuspannen des Ringes dienen.

Fig. 10 zeigt die Verformung des Ringes in Form eines Doppelkegels. Der Ursprung des Kegels 18 der äußeren Ringflächc α liegt dem Ursprung des Kegels 19 der inneren Lappen b gegenüber, wobei der öffnungswinkel 20 des Kegels 18 größer als der öffnungswinkel 21 des Kegels 19 ist und der Ursprung beider Kegel in der Mittelachse 22 des Gehäuses 12 liegt, das den Ring in seiner Rille 11 aufnimmt. Daraus ergibt sich eine zentrischc Lage der Schnittlinie der beiden Winkel 20 und 21.

Wird der Ring zum Einsetzen in die Rille 11 des Gehäuses 12 zugespannt, verkleinert sich deröffnungswinkel 20 des äußeren Umfanges α zu 20', während sich der öffnungswinkel 21 des inneren Umfanges b zu 21' vergrößert. Dadurch stellt sich die innere Ebene 23 der Lappenenden b' hinter die Ebene 24 der zuerst in die Rille einzuführenden Ringkante a'. Nach dem Einsetzen in die Rille 11 wird der Ring entspannt und übt einen axialen Druck gegen die zu sichernde Welle 13 aus, indem er bestrebt ist, seine ursprüngliche Form wieder, anzunehmen. Damit überbrückt er aus Herstellungstoleranzen herrührendes axiales Spiel. Da der Umfang der Lappen 16 zentrisch zu dem auf dem Rillenboden liegenden äußeren Durchmesser des Ringes liegt, wird der axiale Druck zentrisch zur Mittelachse des Gehäuses 12 aufgenommen. Zur Ausschaltung des axialen Spieles, das bei der Anwendung von Sprengringen infolge der Herstellungstoleranzen der einzelnen zusammentreffenden Teile entsteht, sind wie erwähnt, bereits verschiedene Ringformen bekannt. So wurde der bekannte geschlitzte Sicherungsring mit zunehmender Querschnittshöhe und mit einer Wölbung in axialer Richtung in eine gegenüber der Stärke des Ringes wesentlich breitere Rille eingesetzt. Die Wölbung des Ringes in axialer Richtung in Verbindung mit der breiteren Rille bewirkt dann die Ausschaltung des axialen Spieles, wobei sich der Ring aber nur punktförmig einerseits in der Rille und andererseits im zu sichernden Teil anlegt.

Da die Größe der axialen Kraft, die mit einem geschlitzten Sprengring übertragen werden kann, wesentlich von dem Verhältnis der Rillenbreite zur Stärke des Ringes in dem Sinne abhängt, daß bei wachsender Größe dieser Verhältniszahl die Größe der übertragbaren Kraft nach einer Hyperbelfunktion abnimmt, und die punktförmige Berührung einerseits in der Rille, andererseits am zu sichernden Teil eine spezifisch hohe Flächenpressung hervorruft, hat diese Ausführungsform erhebliche Nachteile.

Andererseits verwendet man, wie oben erwähnt, geschlossene Ringe mit nach innen bzw. nach außen stehenden Lappen, die aus der Ebene des Ringkörpers herausgebogen sind und durch Reibungsschluß auf der Welle bzw. in einem Gehäuse sitzen. Wenn auch bisweilen die Einsparung des Einstechens von Rillen in Wellen bzw. Gehäuse von Vorteil sein mag, so ist eine formsclilüssige Sicherung vor allem bei größeren und in ihrer Richtung wechselnden Axialkräften einer nur reibungsschlüssigen Sicherung überlegen.

Claims

Patentansprüche:

1. Sprengring zur Sicherung gegen axiale Verschiebung zweier Maschinenteile gegeneinander, der als geschlitzter federnder Ring mit nach dem Scheitel wachsender Querschnittshöhe gestaltet und mit Lappen am Umfang versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring und die Lappen als Teil eines Kegelmantels konisch durchgebogen sind.

2. Sprengring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen am äußerem Umfang angeordnet sind, deren äußerer Umfang auf einem Kreis zentrisch zu der Rille verläuft, in die der Sprengring eingesetzt ist.

3. Sprengring nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen am inneren Umfang angeordnet sind und ihr innerer Umfang auf einem Kreis zentrisch zu der Rille verläuft, in die der Sprengring eingesetzt ist.

4. Sprengring nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen auf einem anderen Konus liegen als die Ringfläche, wobei dann beide Teile, Lappen und Ring, einen Winkel bilden.

5. Sprengring nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ringes innerhalb der Lappen immer gleich groß ist.

6. Sprengring nach Anspruch 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Breite aller Lappen einen für die Verformung beim Spannen erforderlichen Prozentsatz des Gesamtumfanges nicht überschreitet. .

7. Sprengring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lappen und der den Ring bildende Kegel in der gleichen Achse liegt, die die Mittelachse des Gehäuses bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen