DE10313018B4

DE10313018B4 - Verfahren zum Einbau eines Sprengringes

Info

Publication number: DE10313018B4
Application number: DE10313018A
Authority: DE
Inventors: Jay Robert Fairfield Deller; Jeffrey Alan Cincinnati Miller; Larry Francis Westchester Traficant; Nelson David Cincinnati Bove; Thomas Frederick Cincinnati McGill
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: DE10313018A1; US20030223809A1; US7090061B2

Abstract

Verfahren zum Einbauen eines Sprengringes an der Innenwand (32) einer insgesamt zylindrischen Kammer mit einer Kammeröffnung (36) und einer Mehrzahl von Sicherungslaschen (26), die am Umfang der Kammer mit jeweils einer dazwischen liegenden Lücke (28) nach innen vorstehen und jeweils eine entgegengesetzt zur Kammeröffnung (36) gerichtete Sicherungsfläche (30) aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Auswählen eines Sprengringes (10) aus einer Menge von Sprengringen mit unterschiedlicher Größe, wobei der ausgewählte Sprengring (10) einen minimalen Außendurchmesser (OD) aufweist, der größer als ein von den nach innen vorstehenden Sicherungslaschen (26) gebildeter Laschendurchmesser (TD) ist;
Einsetzen eines ersten Ringendes (20) in die Kammer durch die Kammeröffnung (36) hindurch;
Einsetzen eines zweiten Ringendes (22) in die Kammer durch die Kammeröffnung (36) hindurch derart, dass der Sprengring (10) eine schraubenförmige Spirale an der Innenwand (32) der Kammer bildet;
Drehen des Sprengringes (10) in Umfangsrichtung der Innenwand (32) der Kammer mit...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbau eines Sprengringes, und insbesondere eines Sprengringes mit verbesserten Sicherungseigenschaften.
Der Verwendung von Sprengringen als Sicherungsvorrichtung für mechanische Bauteile ist wohlbekannt. Einige Sprengringe werden als „äußerer" Typ bezeichnet, was auf deren Verwendung an der Außenseite eines Bauteils, wie einer Welle, hindeutet. Andere Sprengringe werden als „innerer" Typ bezeichnet, was auf deren typische Verwendung an der Innenseite zylindrischer Kammern, wie Rohren, aufgebohrten Zylindern und dergleichen, hindeutet. Bei der Verwendung an der Innenseite einer Kammer kann der Sprengring mit einer Anzahl unterschiedlicher Sicherungsvorrichtungen versehen sein. Zum Beispiel kann eine Nut in einer zylindrischen Wand zum Zurückhalten des gewünschten Sprengringes maschinell bearbeitet sein. In einigen Fällen können zum Beispiel bei einem relativ dünnwandigen Rohr Laschen in der Rohrwandung ausgebildet sein, die von der Innenseite des Rohres vorstehen, um den Sprengring zurückzuhalten.
Bei der Benutzung kann auf einen Sprengring eine axiale Belastung ausgeübt werden, doch ist es häufig die Funktion eines Sprengringes, Widerstand gegen eine durch ein oder mehrere Bauteile ausgeübte axiale Belastung zu schaffen. Bei derartigen Anwendungen ist es wichtig, dass der Sprengring in der Lage ist, der axialen Belastung ohne Verschiebung zu widerstehen. Dies kann ein besonderes Problem für innere Sprengringe mit Sicherungsvorrichtungen, wie Laschen, sein, die anders als durch maschinelle Bearbeitung geformt sind. Besonders erlauben Formvorgänge oft nicht, dass die Sicherungsvorrichtung zuverlässig mit einem Winkel von 90° zu der Zylinderwand geformt werden kann. In vielen Fällen hat die Sicherungsvorrichtung einen Sicherungsvorsprung, der einen stumpfen Winkel mit der Zylinderwand bildet. Daher kann bei Belastung ein Sprengring den Sicherungsvorsprung aufschieben, wodurch eine Reduzierung des Durchmesser erfolgt, was sich zu einer zusätzlichen oder andauernden Belastung fortsetzen kann, bis der Durchmesser des Sprengringes unter einem minimalen Sicherungsdurchmesser ist und die Sicherung verloren geht.

Gemäß DE 35 37 146 A1 wird ein Sprengring in Axialrichtung einer Gehäuseöffnung bis in eine Ringnut hineingedrückt, wobei die einzelnen Abschnitte des Sprengringes nacheinander in der Ringnut fixiert werden.

Gemäß US 4 014 619 wird ein Sprengring in Axialrichtung einer Gehäuseöffnung bis in eine Mehrzahl von Schlitzen am Innenumfang eines Keilwellenprofils hineingedrückt, wobei die einzelnen Abschnitte des Sprengringes genau in den Schlitzen fixiert werden müssen.

Dementsprechend ist es erwünscht, ein Verfahren zum Einbauen eines Sprengringes mit verbesserten Sicherungseigenschaften zu schaffen, wobei die Sicherung bei Vorhandensein einer axialen Belastung beibehalten wird.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 2 beschrieben.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Sprengringes gemäß der Erfindung;
2 eine Draufsicht des Sprengringes aus 1, die einige der Abmessungen im Entlastungszustand des Sprengringes zeigt;
3 eine Draufsicht eines Zylinders von oben, bei dem der Sprengring aus den 1 und 2 verwendet werden kann;
4 einen Schnitt eines Teils des Zylinders aus 3; und
5 eine Draufsicht des Sprengringes aus 1 in einem Belastungszustand.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird ein Sprengring nach einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
1 zeigt einen Sprengring 10 gemäß der Erfindung. Der Sprengring 10 weist einen einstückigen Ringkörper 12 mit einer ersten Ringfläche oder Innenringfläche 14 und einer zweiten Ringfläche oder Außenringfläche 16 auf. Der Ringkörper 12 hat eine Umfangsunterbrechung oder einen Schlitz 18, der durch ein erstes Ringende 20 und ein zweites Ringende 22 definiert ist. Das erste und das zweite Ringende 20, 22 haben jeweils eine insgesamt flache Oberfläche, die entlang einer radialen Linie des Sprengringes 10 ausgerichtet ist. Wie am besten aus 2 ersichtlich ist, hat der Ringkörper 12 einen Innendurchmesser ID und einen Außendurchmesser OD. Die Innenringfläche 14 verläuft entlang eines ersten Umfangs des Ringkörpers 12 mit dem Innendurchmesser. Gleichfalls verläuft die Außenringfläche 16 entlang eines zweiten Umfangs des Ringkörpers 12 mit dem Außendurchmesser.
Wie in 2 gezeigt ist, ist der Sprengring 10 im Entlastungszustand, d.h. es gibt keine auf diesen wirkenden äußeren Kräfte. Wie unten ausführlicher beschrieben, ist der Sprengring 10 ein I.D. oder Sprengring des inneren Typs. Dieser wird häufig an der Innenseite einer zylindrischen Kammer oder eines Zylinders verwendet, um als Sicherungsvorrichtung für ein anderes Bauteil zu dienen. Bei der Benutzung ist ein Sprengring äußeren Kräften ausgesetzt, die teilweise aus dem Kontakt mit den Seitenwänden des Zylinders resultieren. Daher weichen die Abmessungen im Entlastungs zustand des Sprengringes 10, wie in 2 gezeigt, von den Abmessungen im Belastungszustand ab (siehe 5).
Der in 1 und 2 gezeigte Ringkörper 12 ist radial elastisch, d.h. er ist derart aufgebaut, dass er sich elastisch verformt, wenn eine radiale Belastung ausgeübt wird. Dies tritt auf, wenn der Sprengring 10 an der Innenseite eines Zylinders eingebaut wird, der einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Außendurchmesser des Sprengringes im Entlastungszustand ist. Der Sprengring 10 ist aus flachem Federstahldraht, obwohl gleiche Sprengringe aus irgendeinem geeigneten Material sein können. Zum Beispiel kann der Sprengring 10 aus vergütetem oder Ölbad-vergütetem Draht, warmgewalztem oder kaltgezogenem und vergütetem Federstahlband, oder hartgezogenem Draht sein. Andere Materialien, zum Beispiel rostfreier Stahl oder Polymere, wie Polypropylen oder Nylon, können in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung auch geeignet sein. Da der Sprengring 10 aus einem flachen Federstahldraht ist, hat dieser einen insgesamt gleichmäßigen rechteckigen radialen Querschnitt. Wenn der Sprengring 10 im Entlastungszustand ist, ist das erste Ringende 20 in einem vorbestimmten Abstand D von dem zweiten Ringende 22 (siehe 2). Der vorbestimmte Abstand wird auf der Basis der Größe des Zylinders gewählt, in dem der Sprengring verwendet wird.
Das Auswählen des richtigen vorbestimmten Abstandes erfordert Kenntnisse über die besondere Anwendung des Sprengringes. Zum Beispiel zeigt 3 eine Draufsicht eines Zylinders 24 von oben, der für die Verwendung mit dem Sprengring 10 aufgebaut ist. Der Zylinder 24 ist ein Typ, der oft in einem Getriebe, und insbesondere einer Freilaufkupplung in dem Getriebe benutzt wird. Natürlich kann der Sprengring 10 mit anderen Typen von Zylindern verwendet werden, einschließlich Zylindern, die nicht in Getrieben und auch nicht in Kraftfahrzeugen angewendet werden. Am Umfang um die Innenseite des Zylinders 24 herum sind Sicherungslaschen 26 angeordnet. Die Sicherungslaschen 26 haben einen ersten Laschendurchmesser TD, der an um 180° zueinander gegenüberliegenden Laschen gemessen wird. Der erste Laschendurchmesser kann auch als Sicherungsdurchmesser bezeichnet werden und ist als der minimale Durchmesser definiert, den ein Bauteil (z.B. ein Sprengring) haben kann, wenn dieser noch den Kontakt mit den Sicherungslaschen hält. Die Sicherungslaschen 26 haben Lücken 28 dazwischen.
Die Sicherungslaschen 26 sind auch aus 4 ersichtlich, die ein teilweiser Schnitt des Zylinders 24 entlang der Linie 4–4 in 3 ist. In 4 ist nur ein Satz von Sicherungslaschen 26 gezeigt, und vieles wurde der Klarheit halber aus dem Zylinder 24 entfernt. Der stumpfe Winkel zwischen den Sicherungsflächen 30 und der Innenwand 32 ist ein Ergebnis des Herstellungsprozesses, durch den die Sicherungslaschen 26 geformt werden. In einem relativ dünnwandigen Zylinder, wie dem Zylinder 24, können Sicherungslaschen mittels eines Werkzeuges geformt werden, das radial nach innen zu der Mitte des Zylinders hin ausgerichtet ist. Aus diesem Typ von Herstellungsprozess ergeben sich Laschen, wie die in 3 und 4 gezeigten Sicherungslaschen 26, die an der Innenseite des Zylinders ausgebildet sind. Es ist bemerkenswert, dass andere Zylinder in Abweichung von den Sicherungslaschen auch mit anderen Sicherungsmerkmalen, wie einer Sicherungsnut, ausgestattet sein können. Bei einem Zylinder mit einer Sicherungsnut würde ein Sprengring an der Innenseite der Nut sitzen, und der Sicherungsdurchmesser könnte durch einen Innendurchmesser des Zylinders definiert werden.
Beim beginnenden Einbau kontaktiert ein Abschnitt des Sprengringes 10 die Sicherungsflächen 30 der Sicherungs laschen 26. Außerdem liegt die Außenringfläche 16 des Sprengringes 10 an der Innenwand 32 des Zylinders 24 an. Während der Benutzung kontaktiert eine Druckplatte (nicht gezeigt) den Sprengring 10 unter Aufbringen einer Kraft parallel zu einer Achse 34 des Zylinders 24. Insbesondere wirkt die von der Druckplatte ausgeübte Kraft in einer Richtung aus 4 gesehen nach oben. Die Druckplatte ist ein Bauteil einer Freilaufkupplung eines Getriebes, die hier lediglich als ein Beispiel einer besonderen Anwendung der Erfindung benutzt wird. Da innere Sprengringe oft verwendet werden, um mechanische Bauteile zurückzuhalten, ist die Anwendung bei einer Freilaufkupplung zur Erläuterung einiger der Vorteile des Sprengringes 10 geeignet.
Wenn die Druckplatte (oder ein anderes Bauteil in einer anderen Anwendung) eine Belastung auf den Sprengring 10 ausübt, bewegt sich der Sprengring 10 aus 4 gesehen nach oben und nach innen, da jede Sicherungsfläche 30 einen stumpfen Winkel mit der zylindrischen Innenwand 32 bildet. Daher gibt es eine Kraftkomponente, die auf den Sprengring 10 wirkt und dessen Außendurchmesser reduziert. Mit einem herkömmlichen inneren Sprengring würde diese Reduzierung des Durchmessers bleiben, wenn die ausgeübte Kraft groß genug wäre. Schließlich würde der Außendurchmesser des Sprengringes gleich dem Sicherungsdurchmesser der Sicherungslaschen (oder Sicherungsnut) sein. Eine weitere Aufbringung von Kraft auf den Sprengring würde eine zusätzliche Reduzierung des Sprengringdurchmessers und letztendlich einen Verlust der Sicherung ergeben, d.h. der Sprengring würde verschoben werden.
Im Gegensatz dazu ist der Sprengring 10 gemäß der Erfindung derart aufgebaut, dass er sicherstellt, dass die Sicherung nicht verloren geht, selbst bei Vorhandensein von großen axialen Belastungen und/oder großen Sicherungsflächenwinkeln, da der vorbestimmte Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ringende 20, 22 derart minimiert ist, dass der Außendurchmesser des Sprengringes 10 nicht geringer als der Sicherungsdurchmesser der Sicherungslaschen 26 sein kann. Insbesondere ist der vorbestimmte Abstand groß genug, um zu ermöglichen, dass der Sprengring 10 in den Zylinder 24 eingebaut werden kann, aber klein genug, dass das erste und das zweite Ringende 20, 22 einander kontaktieren, bevor der Außendurchmesser weiter als der Sicherungsdurchmesser reduziert wird. Dieses Merkmal ist in 5 dargestellt, die den Sprengring 10 zeigt, wenn auf diesen eine radiale Belastung ausgeübt würde. Der Außendurchmesser des Sprengringes 10 hat ein Minimum erreicht, über das keine weitere Reduzierung des Durchmessers hinaus möglich ist.
Wenn der Außendurchmesser des Sprengringes 10 ein Minimum erreicht hat, wie in S gezeigt ist, liegt das erste Ringende 20 an dem zweiten Ringende 22 an. Da das erste und das zweite Ringende 20, 22 flache Oberflächen haben, die insgesamt in Radialrichtung ausgerichtet sind, bleiben sie in Kontakt miteinander und zeigen ein wenig oder keine Tendenz zum Schlupf oder lockeren Kontakt. Zusätzlich zu der diametralen Stabilität ist der Sprengring 10 auch widerstandsfähig gegen Stauchen. Das Stauchen ist eine Erscheinung, die auftreten könnte, wenn die beiden Ringenden 20, 22 in Kontakt miteinander gedrückt werden. Jedoch wird, da der Sprengring 10 zwischen einer Druckplatte und den Sicherungsflächen 30 angeordnet ist, die Tendenz zum Stauchen im Wesentlichen beseitigt. Bei Vorhandensein einer axialen Belastung, die den Sprengring 10 entlang der Sicherungsflächen 30 drückt, erfährt dieser eine begrenzte Reduzierung des Durchmessers derart, dass der Außendurchmesser niemals kleiner als der Sicherungsdurchmesser sein wird. Auf diese Weise wird die Sicherung des Sprengringes 10 bewahrt, selbst bei Vorhandensein von großen Belastungen.
Der Sprengring 10 hat einen vorbestimmten Abstand D, der sowohl eine untere als auch eine obere Grenze hat. Das heißt, der vorbestimmte Abstand ist klein genug, um sicherzustellen, dass der Außendurchmesser des Sprengringes 10 leicht in einen Zylinder, wie den Zylinder 24, eingebaut werden kann. Daher sollte ein Sprengring für eine besondere Anwendung genau bemessen sein. Zum Beispiel können bei der Benutzung des Sprengringes 10 in dem Zylinder 24 die folgenden Schritte auftreten. Der Sprengring 10 wird aus einer Menge von Sprengringen mit unterschiedlicher Größe ausgewählt. Der Sprengring 10 wird derart ausgewählt, dass dessen minimaler Durchmesser den Sicherungsdurchmesser der Sicherungslaschen 26 überschreitet.
Das erste Ringende 20 wird dann in dem Zylinder 24 durch eine Öffnung 36 hindurch platziert (siehe 4). Der Sprengring wird spiralförmig nach unten zu den Sicherungslaschen 26 hin gedreht, bis das erste Ringende 20 durch eine Lücke 28 hindurch und unter die Sicherheitslaschen 26 tritt. Wenn der Sprengring 10 weiter nach unten gedreht wird, folgt das zweite Ringende 22 dem ersten Ringende 24 durch die Zylinderöffnung 36 hindurch und durch die Lücke 28 hindurch. Der Sprengring 10 wird nun zu einer schraubenförmigen Spirale an der Innenseite des Zylinders 24 unter den Sicherungslaschen 26 geformt. Um den Sitz des Sprengringes 10 an den Sicherungsflächen 30 zu erleichtern, haben das erste und das zweite Ringende 20, 22 jeweils eine Abschrägung 38, 40 benachbart zu der Außenringfläche 16. Die Abschrägungen 38, 40 vereinfachen den Sitz des Sprengringes 10, wenn es eine Überlappung des ersten und des zweiten Ringendes 20, 22 während des Einbaus gibt. Sobald der Sprengring 10 eingebaut ist, hält dieser die Sicherung während des Betriebs aufrecht, da dessen minimaler Außendurchmesser niemals kleiner als der Sicherungsdurchmesser der Sicherungslaschen 26 sein wird.

Claims

Verfahren zum Einbauen eines Sprengringes an der Innenwand (32) einer insgesamt zylindrischen Kammer mit einer Kammeröffnung (36) und einer Mehrzahl von Sicherungslaschen (26), die am Umfang der Kammer mit jeweils einer dazwischen liegenden Lücke (28) nach innen vorstehen und jeweils eine entgegengesetzt zur Kammeröffnung (36) gerichtete Sicherungsfläche (30) aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Auswählen eines Sprengringes (10) aus einer Menge von Sprengringen mit unterschiedlicher Größe, wobei der ausgewählte Sprengring (10) einen minimalen Außendurchmesser (OD) aufweist, der größer als ein von den nach innen vorstehenden Sicherungslaschen (26) gebildeter Laschendurchmesser (TD) ist; Einsetzen eines ersten Ringendes (20) in die Kammer durch die Kammeröffnung (36) hindurch; Einsetzen eines zweiten Ringendes (22) in die Kammer durch die Kammeröffnung (36) hindurch derart, dass der Sprengring (10) eine schraubenförmige Spirale an der Innenwand (32) der Kammer bildet; Drehen des Sprengringes (10) in Umfangsrichtung der Innenwand (32) der Kammer mit dem ersten Ringende (20) durch eine der Lücken (28) zwischen den Sicherungslaschen (26) hindurch, bis das zweite Ringende (22) die Lücke (28) passiert hat; und Anlegen des Sprengringes (10) benachbart zu den Sicherungsflächen (30) der Sicherungslaschen (26).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist: Formen der Sicherungslaschen (26) am Umfang der Kammer radial nach innen zu der Mitte der Kammer hin unter Bildung eines stumpfen Winkels zwischen der jeweiligen Sicherungsfläche (30) und der Innenwand (32) der Kammer.