DE1049642B

DE1049642B -

Info

Publication number: DE1049642B
Application number: DENDAT1049642D
Authority: DE
Priority date: 1956-02-17
Publication date: 1959-01-29
Also published as: CH344875A; GB796378A; FR1143371A

Description

DEUTSCHESGERMAN

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.The invention relates to retaining rings, in particular for housings, and their installation. It is known, such rings as spring rings, preferably with decreasing towards the free ends. Cross-section heights to be trained and provided with a gap of such a width that when tightening or inserting the Ring (closing the gap) the ring slide into the bore of a housing and into a groove the housing can be blown in. The width of the gap of such a ring, its maximum cross-sectional height and the depth of the groove into which it is to be stamped to act as a removable shoulder for support To serve by machine parts, must be dimensioned so that firstly when tightening the ring a maximum permissible stress is not exceeded, but secondly, this voltage is so high as possible, d. H. up to the yield point of this material, is selected to the shoulder height of the ring on the one hand and on the other hand to be able to keep the depth of the groove as large as possible.

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.Since the permissible stress of such a ring made of spring material depends on the properties of the Material depends, in particular on its degree of hardness, which in turn depends on the heat treatment isvt that is not done absolutely evenly can be, the case occurs more often that such rings, their gap width depending on the The cross-section height of the ring, the ring diameter and the yield strength of the material are correctly determined is a permanent change in shape the first time it is clamped suffer, so that when they relax they no longer return to their old gap width and the original one return free diameter. Such a permanent change in shape is disadvantageous because it leads to a too little pressure of the ring against the bottom of the groove and because in one of the deepest permissible Groove recessed ring (i.e. a groove that is the calculated depth plus the required Toleramz) it can happen that the ring no longer touches the bottom of the groove, but sits loosely in the groove and therefore the full groove depth in the support against the thrust forces can no longer be used. This disadvantage is all the more pronounced the more sensitive the material is in the hardening treatment.

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 Retaining rings with an oversized gap are known. However, these retaining rings consist of easy-to-pull material with a low elastic limit, e.g. B. cold rolled steel, brass, softer Bronze and aluminum. In the case of these rings, the one enlarged gap width only serves to protect the ring only to push its gap over a shaft. For the material used is the range of elasticity tiny. There is indeed a deformation in the pla retaining ring

Anmelder:Applicant:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. E. G. Ottens, Patentanwalt,
Düsseldorf, Dorotheenstr. 1Representative: Dipl.-Ing. EG Ottens, patent attorney,
Düsseldorf, Dorotheenstr. 1

Hugo Wurzel, The Bronx, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenHugo Wurzel, The Bronx, NY (V. St. Α.),
has been named as the inventor

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.tables area, but this does not wind up Effect achieved after the first deformation to obtain a change in shape that is ideally pure is elastic. Also known are circlips in which the Ringquersohnitte is towards the free ends to rejuvenate.

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.There are also known open retaining rings which can be snapped into the groove transversely to the shaft. Of the The diameter of these rings is slightly smaller than the diameter of the groove bottom. Despite the scaled-down Diameter occurs only a stress within the elastic limit, because the ring ends should not collide.

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. The object of the invention is to eliminate the disadvantages caused by permanent changes in shape Circlips and their installation arise. The invention consists in that the diameter of the ring compared to that of the bore and the gap of the ring are so enlarged that when the first time Insertion and tensioning of the ring results in a permanent change in shape, so that a state occurs which resembles that of a spring washer, the material of which does not show any permanent change in shape. pre-condition for this mode of operation is the use of a steel that has a high elastic limit. So there is a certain permanent change in shape the first time it is inserted and tightened on, which is only so much as a result of the increase in the original diameter and the gap that the free diameter and the gap after setting the ring is not smaller than the calculated one optimal free diameter and the optimal gap width.

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-This has the further technically important consequence that the groove depth increases to a certain extent because you are now sure that the groove

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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. ,diameter after: first setting of the ring can be enlarged to the free diameter. For rings of smaller diameter, i. H. about for a 20 mm hole down to 6 mm, the advantage described is particularly evident because these rings are particularly often exposed to a permanent change in shape with the usual dimensioning and because the groove depth and the shear load are therefore required for these rings with the usual dimensioning must keep it small. ,

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.Particularly important is the property of the ring according to the invention, after the first setting for relax free diameter, for those rings that have a wedge-shaped, beveled edge are provided for engagement in the groove and depending on the play between the ring and the machine part penetrate more or less deeply into the groove. The maximum clearance that such rings can accommodate depends on its free diameter, which according to the invention after the first deformation of the ring reached the full calculated target value when relaxing. According to the invention, the ring cross-sections to taper from the central cross-section to the free ends. This trait is on and for is known for circlips made of material with a low elastic limit. Through the application however, this feature provides an improvement in the effect intended by the present invention is.

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. "■ 'In a further preferred embodiment of the invention, the original diameter of the Circlip between 11 and 13% larger than the diameter of the hole. The free gap of the The locking ring should preferably be between 45mhd 55 °. "■ '

·."■' Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise erläutert. In dieser zeigt ·. "■ ' The subject matter of the invention is explained in the drawing, for example

" Fig.' 1 schematisch ein Spahnungsbild für die übliche Rihgdimensionierung,"Fig. ' 1 schematically a spahnungsbild for the usual Belt dimensioning,

Fig. 2 ein Spannungsbild für einen Ring mit Dimensionierung nach der Erfindung,2 shows a stress diagram for a ring with dimensions according to the invention,

■ Fig^ 3 die Aufsicht eines Ringes mit erfindungsgemäß vergrößertem Durchmesser und Spalt,■ Fig ^ 3 the plan view of a ring according to the invention enlarged diameter and gap,

■ Fig; 4 denselben Ring nach erstmaligem Zuspannen und Wiederentspannen,■ Fig; 4 the same ring after first tightening and relax again,

: Fig.'5 den Ring zusammengepreßt zwecks Einführung in eine Gehäusebohrung, : Fig. 5 the ring compressed for the purpose of insertion into a housing bore,

.. 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: 6 in plan view of the ring with the usual dimensions in full lines, the ring according to the invention in dash-dotted lines, both after the first time Tightening,

:; 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.:; Fig.-7 shows the installation in section through a housing a ring with the usual dimensions with permanent deformation after the first clamping, , · -Fig. "8 a ring according to the invention among the the same conditions as in 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 In Fig. 1, 1 denotes a voltage curve which is plotted as the abscissa as a function of the gap closure. 2 determines the maximum stress J in the central cross-section when the gap is completely closed; it is believed that the yield strength of the material is already. is exceeded. When relaxing, the gap opens again, but not to its original width α, but only to a value b, so that 'a' permanent change in shape cu-rrb 'remains. ■ · '■'' ^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.Fig. 2 shows diagrammatically the relationships in the ring 'according to the invention'; The original gap has 'a greater width ά'. Due to the course of the Spanmings curve, the maximum stress in the middle cross-section is greater than the tension j of the usual ring. When relaxing, the ring again does not get the full gap width, but rather relaxes to form a residual gap V, so that the permanent change in shape is a '- b' . But since the tension s' after the! The course of the tension curve is considerably larger than s, i | t the remaining gap V is also larger than b and z. B. according to cjler dimensioning in Fig. 2 approximately equal to the ¹ original gap α of the usual ίο ring according to 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.The course of the tension curve for such rings is such that, if you open the gap of the usual ring enlarged by about 30% and the free diameter by about 11 to 12% of the bore diameter increased instead of 9 to 10%, as with the usual ring, is achieved that with the first Setting the ring of the remaining gap equal to the original free gap of the known ring is. The free gap should not be widened excessively, otherwise it will result when it is clamped for the first time Unilateral deformations or changes in shape occur due to imperfect symmetry of the legs can.

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. Fig. 3 illustrates a ring according to the invention with enlarged free diameter and enlarged Gap. While the gap in a normal ring is 36 °, here it is increased to 46 °. if but the ring according to Fig. 3 is compressed and relaxed again, it receives a permanent change in shape, which reduces the gap to 36 °, as shown in FIG. 4. The ring according to the invention has therefore after insertion into the groove (with sufficient groove depth, the relaxation up to the free diameter permitted) a gap that corresponds to the gap of the free Durohmesser in the usual ring. When inserting into the housing bore, the ring is compressed so that the ears on his free ends touch (see Fig. 5). In Fig. 6 are comparatively a ring according to the invention and a well-known ring illustrated after the first setting, the first in dash-dotted lines, the second in solid lines. The figure shows that the ring according to the invention after first 'setting a has a wider gap than the known ring after setting, so that the diameter of the new ring after deformation corresponds approximately to the free (not yet set) diameter of the old ring.

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.According to FIGS. 7 and 8, a groove 11 for receiving a locking ring 12 or 12a is in a housing 10 cut; where 12 is the ring according to the old dimensioning, 12a the ring according to the new dimensioning. To one To have sufficient grip on the bottom of the groove, the ring must not suffer any permanent change in shape whose outside diameter is smaller than the diameter of the groove bottom. The usual one so far The ring could therefore only have a groove of limited depth, otherwise it would be after its deformation Outside edge no longer touched the bottom of the groove.

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.This state is shown in FIG. However, as with the new ring according to FIG. 8, the ring diameter remains big enough despite the permanent verbiage. d. h, approximately as large as the free diameter of the known Ring, then it will also fill a deeper groove.

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 bemesseneThe known ring with the cross-sectional heights tapering towards the free ends has an approximate Gap width of 36 ° (10% of the circumference) and one measured according to the yield point for this gap width

Querschnittshöhe. Der Ring nach der Erfindung hat,Cross-section height. The ring according to the invention has

unter Zugrundelegung derselben Querschnittshöhe,based on the same cross-sectional height,

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%.a gap width of about 45 to 55 ° and thus one the stress significantly exceeding the yield point. The free diameter of the ring after the Invention is correspondingly larger than the diameter of the known ring, namely for the specified Gap width about 2% larger. Exceeded the original (free diameter of the old ring the bore diameter by 9 to 10%, the new ring exceeds it by 11 to 13%.

IOIO

Claims

Patent claims:

1. Circlip to support machine parts in housing bores against axial ones Displacement, which is designed as a spring ring with a gap between the free ends and is inserted under compression into a groove in the housing bore, characterized in that that the diameter of the ring compared to that of the bore and the gap of the ring are enlarged so that when the ring is inserted for the first time, a permanent change in shape occurs.

2. Securing ring according to claim 1, characterized in that the ring cross-sections are in known way to taper from the central cross-section to the free ends.

3. Securing ring according to claim 1 and 2, characterized in that its original Diameter is between 11 and 13% larger than the bore diameter.

4. Securing ring according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the free gap of the Ring is approximately 45 to 55 °.

Considered publications:
German Patent No. 848 002;
Swiss patent specification No. 247 080.

1 sheet of drawings

■ 809 747/257 1.