DE1049642B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Sicherungsringe, insbesondere für Gehäuse, und deren Einbau. Es ist bekannt, solche Ringe als Federringe, vorzugsweise mit nach den freien Enden zu abnehmenden. Querschnittshöhen auszubilden und mit einem Spalt von solcher Weite zu versehen, da beim Zuspannen oder Einsetzen des Ringes (Schließen des Spalts) der Ring sich in die Bohrung eines Gehäuses einschieben und in eine Nut des Gehäuses einsprengen läßt. Die Weite des Spalts eines solchen Ringes, seine maximale Querschnittshöhe und die Tiefe der Nut, in die er einzusprengen ist, um als enttfernbare Schulter für die Abstützung von Maschinenteilen zu dienen, müssen so bemessen werden, daß erstens beim Zuspannen des Ringes eine maximal zulässige Beanspruchung nicht überschritten wird, daß jedoch zweitens diese Spannung so hoch wie möglich, d. h. bis zur Streckgrenze dies Materials, gewählt wird, um die Sohulterhöhe des Ringes einerseits und die Tiefe der Nut andererseits so groß wie möglich halten zu können.

Da die zulässige Beanspruchung eines solchen Ringes aus Federtnaterial von den Eigenschaften des Materials abhängt, insbesondere von seinem Härtegrad, der seinerseits von der Wärmebehandlung abhängig isvt, die nicht absolut gleichmäßig durchgeführt werden kann, tritt häufiger der Fall auf, daß solche Ringe, deren Spaltbreite in Abhängigkeit von der Querschnittshöhe des Ringes, dem Ringdurchmesser und der Streckgrenze des Materials korrekt ermittelt ist,, beim ersten Zuspannen eine bleibende Formänderung erleiden, so daß sie beim Entspannen nicht mehr zu ihrer alten Spaltweite und dem urspünglichen freien Durchmesser zurückkehren. Eine solche bleibende Formänderung ist nachteilig, weil sie zu einer zu geringen Anpressung des Ringes gegen den Nutenboden fühirt und weil bei einem in die tiefste zulässige Nut eingesprengten Ring (d. h. einer Nut, die die rechnungsmäßige Tiefe zuzüglich der erforderlichen Toleramz aufweist) der Fall eintreten kann, daß der Ring den Nutenboden nicht mehr berührt, sondern lose in der Nut sitzt und daher die volle Nutentiefe bei der Abstützung gegen die Schubkräfte nicht mehr ausnutzen kann. Dieser Nachteil tritt um so starker in Erscheinung, je empfindlicher das Material bei der Härtebehandlung ist.

Sicherungsringe mit übergroßem Spalt sind zwar bekannt. Diese Sicherungsringe bestehen jedoch aus leicht ziehbareni Material mit niedriger Elastizitätsgrenze, z. B. kalt gewalztem Stahl, Messing, weicher Bronze und Aluminium. Bei diesen Ringen dient die eine vergrößerte Spaltbreite lediglich dazu, den Ring nut seinem Spalt über eine Welle zu schieben. Bei dem verwendeten Material ist der Elastizitätsbereich sehr klein. Es findet zwar eine Deformation im pla-Sicherungsring

Anmelder:

Waldes Koh-I-Noor, Inc.,
Long Island City, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. G. Ottens, Patentanwalt,
Düsseldorf, Dorotheenstr. 1

Hugo Wurzel, The Bronx, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

tischen Bereich statt, jedoch wind hierbei nicht die Wirkung erzielt, nach der ersten Deformation eine Formänderung zu erhalten, die in idealem Sinne rein elastisch ist. Bekannt sind ferner Sicherungsringe, bei denen die Ringquersohnitte sich nach den freien Enden zu verjüngen.

Es sind ferner offene Sicherungsringe bekannt, die quer zur Welle in die Nut einsprengbar sind. Der Durchmesser dieser Ringe ist etwas kleiner als der Durchmesser des Nutenbodens. Trotz des verkleinerten Durchmessers tritt nur eine Beanspruchung innerhalb der Elastizitätzgrenze auf, da die Ringenden nicht zusammenstoßen sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile zu beseitigen, die durch bleibende Formänderungen bei Sicherungsringen und durch deren Einbau entstehen. Die Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser des Ringes gegenüber dem der Bohrung und der Spalt des Ringes so vergrößert sind, daß bei erstmaligem Einsetzen und Spannen des Ringes eine bleibende Formänderung entsteht, so daß ein Zustand eintritt, der dem eines Federringes gleicht, dessen Material keine bleibende Formänderung aufweist. Voraussetzung für diese Wirkungsweise ist die Verwendung eines Stahles, der eine hohe Elastizitätzgrenze aufweist. Es tritt also beim erstmaligen Einsetzen und Zuspannen eine bestimmte bleibende Formändierung auf, die infolge der Vergrößerung des ursprünglichen Durchmessers und des Spalts nur so viel beträgt, daß der freie Durchmesser und der Spalt nach dem Setzen des Ringes nicht kleiner ist als der rechnungsmäßig optimale freie Durchmesser und die optimale Spaltweite.

Das hat die weitere technisch wichtige Folge, daß die Nutentiefe in einem gewissen Ausmaß vergrößert werden kann, weil man nun sicher ist, daß der Nuten-

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durchmesser nach dem:erstmaligen Setzen des· Ringes bis zum freien Durchmesser vergrößert werden kann. Für Ringe von kleinerem Durchmesser, d. h. etwa für eine 20 mm Bohrung abwärts bis zu 6 mm, tritt der geschilderte Vorteil besonders in Erscheinung, weil diese Ringe bei der üblichen Bemessung besonders häufig einer bleibenden Formänderung ausgesetzt sind und weil man deshalb für diese Ringe bei üblicher Bemessung die Nutentiefe und die Schubbelastung klein halten muß. ,

Besonders wichtig ist die Eigenschaft des Ringes nach der Erfindung, sich nach dem ersten Setzen zum freien Durchmesser zu entspannen, für diejenigen Ringe, die mit einer keilförmig, abgeschrägten Kante zum Eingriff in die Nut versehen sind und die je nach dem Spiel zwischen Ring und Maschinenteil mehr oder weniger tief in die Nut eindringen. Das maximale Spiel, das solche Ringe aufnehmen können, hängt von ihrem freien Durchmesser ab, der erfindungsgemäß nach der ersten Verformung des Ringes den vollen rechnungsmäßigen Sollwert beim Entspannen erreicht. Erfindungsgemäß können sich die Ringquerschnitte vom Mittelquerschnitt nach den freien Enden zu verjüngen. Dieses Merkmal ist an und für sich'bei Sicherungsringen aus Material mit niedriger Elastizitätsgrenze bekannt. Durch die Anwendung dieses Merkmals wird jedoch eine Verbesserung derjenigen Wirkung erzielt, die erfindungsgemäß beabsichtigt ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der ursprüngliche Durchmesser des Sicherungsringes zwischen 11 und 13% größer als der Durchmesser der Bohrung. Der freie Spalt des Sicherungsringes soll vorzugsweise etwa zwischen 45mhd 55° liegen. "■ '

·."■' Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise erläutert. In dieser zeigt

" Fig.' 1 schematisch ein Spahnungsbild für die übliche Rihgdimensionierung,

Fig. 2 ein Spannungsbild für einen Ring mit Dimensionierung nach der Erfindung,

■ Fig^ 3 die Aufsicht eines Ringes mit erfindungsgemäß vergrößertem Durchmesser und Spalt,

■ Fig; 4 denselben Ring nach erstmaligem Zuspannen und Wiederentspannen,

: Fig.'5 den Ring zusammengepreßt zwecks Einführung in eine Gehäusebohrung,

.. Fig: 6 in Aufsicht den Ring mit der üblichen Dimensionierung in ausgezogenen' Linien, den Ring nach der Erfindung in strichpunktierten Linien, beide nach erstmaligem Zuspannen,

:; Fig.-7 im Schnitt durch ein Gehäuse den Einbau eines Ringes mit üblicher Dimensionierung mit Dauerverformung nach dem ersten Zuspannen, ,·-Fig." 8 einen Ring nach 'der Erfindung unter den gleichen Bedingungen wie bei Fig. 7.

- In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Spannungskurve, die in Abhängigkeit von der Spaltschließung als Abszisse aufgezeichnet ist. 2 bestimmt die maximale Spannung J im Mittelquerschnitt, wenn 'der Spalt vollständig geschlossen ist; es ist angenommen, daß die Streckgrenze des Materials schon. überschritten ist. Beim Entspannen öffnet sich der Spalt wieder, aber nicht zu seiner ursprünglichen Breite α, sondern nur zu einem Wert b, so daß' eine' bleibende Formänderung cu-rrb'verbleibt,. ■·'■' ' ^v

Fig. 2 stellt diagrammatisch die Verhältnisse beim Ring, nach der Erfindung' dar; Der ursprüngliche Spalt hat'eine größere Weite ά'. Die maximale Beanspruchung im'Mittelquerschnitt/ ist vermöge des Verlaufes der Spanmingskurve größer als die Spannung j des üblichen Ringes. Beim Entspannen bekommt der Ring wiederum nicht die volle Spaltweite, sondern entspannt sich zui einem Restspalt V, so daß die bleibende Formänderung a' — b' beträgt. Da aber die Spannung s' nach dem! Verlauf der Spannkurve erheblich größer ist als s, i|t der Restspalt V auch größer als b und z. B. gemäß cjler Dimensionierung in Fig. 2 angenähert gleich dem¹ ursprünglichen Spalt α des üblichen ίο Ringes nach Fig. 1.

Der Verlauf der Spannkurve für solche Ringe ist derart, daß, wenn man den Spalt des üblichen Ringes um ungefähr 30% vergrößert und den freien Durchmesser um etwa 11 bis 12% des Bohrungsdurchmessers erhöht anstatt um 9 bis 10%, wie beim üblichen Ring, erreicht wird, daß beim erstmaligen Setzen des Ringes der verbleibende Spalt dem ursprünglichen freien Spalt des bekannten Ringes gleich ist. Der freie Spalt sollte nicht übermäßig erweitert werden, weil sonst beim erstmaligen Zuspannen infolge nicht vollkommener Symmetrie der Schenkel einseitige Verformungen bzw. Formänderungen auftreten können.

Fig. 3 veranschaulicht einen Ring nach der Erfindung mit erweitertem freiem Durchmesser und erweitertem Spalt. Während bei einem normalen Ring der Spalt 36° beträgt, ist er hier auf 46° erhöht. Wenn jedoch der Ring nach Fig. 3 zusammenpreßt und wieder entspannt wird, erhält er eine bleibende Formänderung, die den Spalt auf 36° verkleinert, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Der Ring nach der Erfindung hat mithin nach Einsetzen in die Nut (bei ausreichender Nutentiefe, die ein Entspannen bis zum freien Durchmesser gestattet) einen Spalt, der dem Spalt des freien Durohmessers beim üblichen Ring entspricht. Beim Einschieben in die Gehäusebohrung wird der Ring zusammengepreßt, so daß die Ohren an seinen freien Enden sich berühren (s. Fig. 5). In Fig. 6 sind vergleichsweise ein Ring nach der Erfindung und ein bekannter Ring nach dem ersten Setzen veranschaulicht, der erste in strichpunktierten, der zweite in ausgezogenen Linien. Die Figur zeigt, daß der Ring nach der Erfindung nach erstmaligem' Setzen einen weiteren Spalt aufweist als der bekannte Ring nach Setzen, so daß der Durchmesser des neuen Ringes nach der Verformung ungefähr dem freien (noch nicht gesetzten) Durchmesser des alten Ringes entspricht.

Nach Fig. 7 und 8 ist in ein Gehäuse 10 eine Nut 11 zur Aufnahme eines Sicherungsringes 12 bzw. 12a geschnitten; dabei sei 12 der Ring nach der alten, 12a der Ring nach der neuen Dimensionierung. Um einen ausreichenden Halt am Nutenboden zu haben, darf der Ring keine bleibende Formänderung erleiden, bei der sein Außendurchmesser kleiner wird als der Durchmesser des Nutenbodens. Der bisher übliche Ring konnte deshalb nur eine Nut von beschränkter Tiefe haben, weil sonst nach seiner Verformung sein Außenrand den Nutenboden nicht mehr berührte.

Dieser Zustand ist in Fig. 7 gezeigt. Bleibt aber wie beim neuen Ring nach Fig. 8 der Ringdurchmesser trotz Dauerverfonmung groß genug,. d. h, annähernd so groß wie der freie Durchmesser des bekannten Ringes, dann wird er auch eine tiefere Nut ausfüllen.

Der bekannte Ring mit sich nach den freien Enden zu verjüngenden Querschnittshöhen hat eine ungefähre Spaltweite von 36° (10% des Kreisumfangs) und eine nach der Streckgrenze für diese Spaltweite bemessene

Querschnittshöhe. Der Ring nach der Erfindung hat,

unter Zugrundelegung derselben Querschnittshöhe,

eine Spaltweite von etwa 45 bis 55° und damit eine die Streckgrenze wesentlich übersteigende Beanspruchung. Der freie Durchmesser des Ringes nach der Erfindung ist entsprechend größer als der Durchmesser des bekannten Ringes, und zwar für die angegebene Spaltweite um etwa 2% größer. Überstieg der ursprüngliche (freie Durchmesser des alten Ringes den Bohrungsdurchmesser um 9 bis 10%, so übersteigt ihn der neue Ring um 11 bis 13%.

IO

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Sicherungsring zum Abstützen von Maschinenteilen in Gehäusebohrungen gegen axiale Verschiebung, der als Federring mit einem Spalt zwischen den freien Enden ausgebildet ist und unter Zusammenpressen in eine Nut in der Gehäusebohrung eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Ringes gegenüber dem der Bohrung und der Spalt des Ringes so vergrößert sind, 'daß bei erstmaligem Einsetzen des Ringes eine bleibende Formänderung entsteht.

2. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringquerschnitte sich in bekannter Weise vom Mittelquerschnitt nach den freien Enden zu verjüngen.

3. Sicherungsring nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein ursprünglicher Durchmesser zwischen 11 und 13% größer ist als der Bohrungsdurchmesser.

4. Sicherungsring nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Spalt des Ringes ungefähr 45 bis 55° beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 848 002;
schweizerische Patentschrift Nr. 247 080.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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