DE1095051B - Sprengring und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen federnden Sprengring von größerer Breite als Dicke, dessen öffnungswinkel weniger als 180° beträgt und der durch konzentrische Innen- und Außenkanten begrenzt ist, zum Einsetzen in eine Ringnut einer Bohrung oder Welle.

Das Kennzeichen des neuen federnden Sprengringes besteht darin, daß der aus der Nut herausragende Teil des Sprengringes dünner ausgebildet und zu radialen Wellen verformt ist, wobei die beiderseitigen Wellenberge innerhalb der durch die Seitenflächen des in der Nut liegenden Ringteiles gebildeten Ebene liegen.

Die üblichen Sprengringe von durchweg gleichförmiger Querschnittshöhe und gleicher Querschnittsdicke haben beim Zusammenpressen oder Ausdehnen um ihren Umfang herum ein ungleichförmiges Biegemoment. Diese Sprengringe haben daher das Bestreben, sich beim Biegen oval zu verformen, so daß sie nach Einsetzen in die Haltenut der Welle oder des Gehäuses keinen gleichförmigen Druck gegen den Boden der Nut ausüben.

Zur Vermeidung dieser unrunden Form sind Ringe vorgeschlagen worden, die an ihrem Mittelquerschnitt eine größte Höhe aufweisen und deren Querschnittshöhe nach dem offenen Ende zu abnimmt. Diese Sprengringe haben exzentrisch zueinanderliegende Umfangskanten, die zu den offenen Enden hin derart konvergieren, daß ein in Umfangsrichtung gleichförmiges Biegemoment erzeugt ist. Infolgedessen werden diese Sprengringe unter Biegung nicht oval verformt und liegen mit einem gleichförmigen Druck auf dem Boden der Haltenut so lange auf, wie die Biegung nicht die Elastizitätsgrenze des Materials übersteigt.

Bei beiden bekannten Arten von Sprengringen besteht jedoch ein Grenzverhältnis zwischen der Querschnittshöhe und der Ringdicke, ein Grenzverhältnis, das nicht überschritten werden kann, ohne daß der Ring bei seinem Ausbiegen eine Dauerverformung annimmt. Für Ringe gleichförmiger Querschnittshöhe beträgt das Verhältnis von Höhe zu Dicke annähernd 2:1. Für Ringe von ungleichförmiger Höhe kann das Verhältnis am Mittelabschnitt auf annähernd 3:1 vergrößert werden. Beim Überschreiten dieser Verhältnisse wird die Radiallänge der Querschnittsfläche auf jeder Seite der Neutralachse des Ringes wesentlich größer als die Dicke des Ringes. Ferner ist eine proportionale Erhöhung in den Druck- und Zugbelastungen bei Umfangsbiegungen vorhanden, die eine Dauerverformung bewirkt.

Die Folge ist, daß die Ringe in verhältnismäßig flache Nuten eingesetzt werden müssen, damit überhaupt eine Fläche vorhanden ist, die sich an den sichernden Maschinenteil anlegt, aber auch dann noch Sprengring und Verfahren zu seiner
Herstellung

Anmelder:

Ludwig S. Bluth,
West Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlm-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenbeirg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Ludwig S. Bluth, West Los Angeles, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

kann die Schulterhöhe kleiner sein als erwünscht. Dies ist besonders nachteilig bei einem Ring mit ungleichförmiger Querschnittshöhe, denn an der schmälsten Stelle des Ringes ist nur eine kleine oder überhaupt keine Schulter vorhanden, die sich an den Maschinenteil anlegt, so daß also die Aufnahmefähigkeit für Axialdruck verringert ist.

Aber auch wenn der Ring innerhalb annehmbarer Dimensionsverhältnisse liegt, gibt es eine zulässige Höchstbiegung, über die hinaus der Ring eine Dauerverformung annimmt. Bei Sprengringen von ungleichförmiger Querschnittshöhe beträgt bekanntlich die zulässige Biegung etwa 10% des Ringdurchmessers. Diese Begrenzung der Biegsamkeit des Ringes bedeutet natürlich eine Verkleinerung der Verwendungsbereiche des Ringes und ist höchst unerwünscht.

Mit der Erfindung wird ein offener Sprengring geschaffen, der konzentrische ringförmige Kanten aufweist und infolgedessen eine gleichförmige Querschnittshöhe hat. Der Ring hat jedoch keine durchweg gleichförmige Wanddicke, sondern hat nahe der einen Kante des Ringes einen ringförmigen Abschnitt verringerter Masse. Dieser ringförmige Abschnitt hat eine gleichförmige Gesamtdicke, hat jedoch eine verringerte Wanddicke, die durch Ausnehmungen, Riffelverzahnungen, Wellen od. dgl. geschaffen ist, die sich in Radialrichtung längs der Stirnflächen des Ringes erstrecken. Der sich zu der anderen Umfangskante erstreckende übrige ringförmige Abschnitt des Ringes

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ist ein vollwandiger Materialblock mit ununterbrochenen Stirnflächen.

In einem typischen Innensprengring ist der Außenrand des Ringes eine ununterbrochene Fläche, und der Innenrand des Ringes ist mit Zahnungen oder Riffelungen versehen. Entsprechend befinden sich bei einem typischen Außensprengring die Zahnungsflächen auf dem Außenrand, und die ununterbrochenen Flächen befinden sich auf dem Innenrand. Form, Zahl, Steigung, Wanddicke und Tiefe der einzelnen Riffelungen können sich innerhalb weiter Grenzen ändern, um jeweils besondere Eigenschaften zu erzielen.

Der geriffelte oder gekerbte Abschnitt des Ringes besteht aus abwechselnden Rippen und Nuten, die komplementär versetzt zueinander sind, um eine sinusförmige oder wellige Kantenwand abgesetzter Dicke zu bilden. Jede Riffelung stellt eine faltenbalgartige Feder dar, die an ihrem einen Ende mit dem vollwandigen Abschnitt des Ringes verbunden ist. Die kollektive Biegsamkeit dieser Federteile ist sehr viel größer als die Biegsamkeit eines entsprechenden vollwandigen Abschnitts. Infolge der neuen Spannungen verschiebt sich die neutrale Achse weit in den vollwandigen Teil hinein. Infolgedessen wird die Querschnittshöhe der unter Zug und Druck stehenden vollwandigen Flächen um die neutrale Achse herum wesentlich verringert, und die Biegsamkeit des vollwandigen Teiles wird proportional erhöht. Es ist daher eine größere Biegung als 10% zulässig, ohne daß der Ring eine Dauerverformung erleidet. Ferner ist wegen der erhöhten Biegsamkeit ein größeres Verhältnis von Querschnittshöhe zu Querschnittsdicke möglich.

Die Zahl und die Steigung der Wellen sowie ihre Wanddicke und ihre Radialtiefe können verändert werden. Durch eine dieser Änderungen oder durch mehrere gleichzeitig ausgeführte Änderungen kann dem Ring ein in Umfangsrichtung gleichförmiges Biegemoment gegeben werden, während eine gleichförmige Gesamtquerschnittshöhe um den Umfang herum aufrechterhalten wird, um sich an den an seiner Stelle zu haltenden Maschinenteil anzulegen.

Mit der Erfindung wird also ein Sprengring geschaffen, der so geformt ist, daß ein erhöhtes Verhältnis von Querschnittshöhe zu Querschnittsdicke erhalten wird. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Rillentiefe oder Nutentiefe und ergibt gleichzeitig eine vergrößerte Schulter, die am Maschinenteil anliegt. Die Druckbelastung je Quadratzentimeter auf der Nutenwand wird verringert, und der Stoß- und Schlagwiderstand des Ringes wird proportional erhöht. Infolge der verringerten Druckbelastung auf der Nuten wand kann der Ring unter Stoß- und Schlagzuständen selbst bei Wellen und Gehäusen verwendet werden, die aus verhältnismäßig weichen Substanzen hergestellt sind. Dies ist besonders für die Flugzeug-Industrie vorteilhaft, in der Leichtlegierungen weitgehend verwendet werden.

Bei der Benutzung werden die Sprengringe weniger durch Scherkraft, sondern vielmehr durch Biegekraft beansprucht. Alle um den Ring herum angeordnete Wellenrippen stehen zur Aufnahme derartiger Belastungen zur Verfügung. Jede Rippe kann im Querschnitt so profiliert sein, daß sie einen freikragenden Träger darstellt, dessen größte Wanddicke an der Wurzel ist, so daß sich infolgedessen die Festigkeit der einzelnen Rippe im Verhältnis zu dem auf die Rippe einwirkenden zunehmenden Biegemoment erhöht. Diese Vergrößerung der den Druck aufnehmenden Schulterfläche, die aus vielen freikragenden Trägern besteht, ergibt eine Druckbelastungsaufnahmefähigkeit und einen Höchstwiderstand gegen Biegen und Stoßbelastungen.

Ferner soll mit der Erfindung ein Sprengring gleichförmiger Querschnittshöhe geschaffen werden, der ein in Umfangsrichtung vorhandenes gleichförmiges Biegemoment aufweist, das bisher nur kennzeichnend für einen Sprengring mit ungleichförmiger Querschnittshöhe war. Infolgedessen nimmt der gesamte Umfang des Ringes gleichmäßig die auf den Ring einwirkenden Belastungen auf.

Ferner soll ein Sprengring verringerten Gewichtes geschaffen werden, der, ohne daß irgendwelche Änderungen in den Gesamtabmessungen erforderlich sind, bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten zentrifugal ausgewuchtet werden kann, wobei diese Auswuchtung durch wahlweise Verschiebung von Masse innerhalb der vollwandigen Fläche und der gewellten Fläche erhalten wird.

Ferner wird mit der Erfindung ein Sprengring geschaffen, der ohne Änderung der Gesamtabmessungen Änderungen für größere Biegsamkeit oder Druckaufnahmefähigkeit ermöglicht, indem Zahl, Teilung, Profil, Wanddicke oder Radiallänge der einzelnen Wellen oder das Verhältnis zwischen dem vollwandigen Abschnitt und dem gewellten Abschnitt verändert wird.

Ferner wird ein Sprengring mit abgeschrägtem Rand geschaffen, der das Axialspiel ausschaltet und infolge der Vergrößerung der Querschnittshöhe und der Nutentiefe eine größere Spannfähigkeit hat. Für besondere Verwendungen können größere Kegelwinkel verwendet werden. Innerhalb derselben Gesamtabmessungen kann der Ring verschiedene Spanngrößen und eine größere oder kleinere Druckaufnahmekapazität haben.

Ferner soll mit der Erfindung ein zur Herstellung eines Ringes der beschriebenen Art dienendes Verfahren geschaffen werden, bei dem eine Reihe von verhältnismäßig einfachen Formarbeiten ausgeführt wird.

Ferner soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines Sprengringes geschaffen werden, bei denen das Material wirtschaftlich günstig verwendet wird und mit denen Ringe verschiedener Größen und Typen hergestellt werden können.

Diese Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der näheren BeSchreibung typischer Ausführungen an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Innensprengringes nach der Erfindung,

Fig· 2 ein Radialschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, wobei das Querschnittsprofil und der Querschnitt einer bevorzugten Ausführung der Riffelwand zu sehen ist,

Fig. 3 eine Kantenansicht des Riffelrandes nach Boden 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 ein Querschnitt, der den Einbau des Innen-Sprengringes in eine Gehäusenut mit einem angrenzenden Maschinenteil zeigt,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Außensprengringes nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Kantenansicht abweichender Form der Riffelkante nach Bogen 6-6 der Fig. 5,

Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Kantenansicht einer anderen Form des Riffelrandes,

Fig. 8 eine Kantenansicht eines für den Eingriff eines Werkzeuges bestimmten Einstecköffnung nach Bogen 8-8 der Fig. 5,

Fig. 9 ein Querschnitt, der den Einbau des Außensprengringes in einer Wellennut mit einem angrenzenden Maschinenteil zeigt,

Fig. 10 eine Teilansicht eines abgeänderten Innensprengringes mit einer abgeschrägten Kante zur Aufnahme des Axialspieles,

Fig. 11 ein Querschnitt, der die Lagerung des in Fig. 10 dargestellten Ringes in einer Gehäusenut und dem angrenzenden Maschinenteil zeigt,

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Biegen eines ununterbrochenen Streifens aus Vorratsmaterial in die gewünschte Kreisform,

Fig. 13 ein Querschnitt nach Linie 13-13 der Fig. 12 eines teilweise geformten Ringes,

Fig. 14 ein vereinfachter Querschnitt eines Schmiedegesenkes zum weiteren Formen des Ringzuschnittes,

Fig. 15 ein der Fig. 14 ähnlicher Querschnitt eines Schneidgesenkes zum Abtrennen des überschüssigen Materials,

Fig. 16 ein Querschnitt, der das Abtrennen des Kantenmaterials von dem Ring zeigt,

Fig. 17 eine Draufsicht des halbfertigen Ringes, wobei die Kante des abzutrennenden überschüssigen Materials durch strichpunktierte Linien angedeutet ist,

Fig. 18 eine Draufsicht des fertiggestellten Ringes mit den längs der einen Umfangskante verlaufenden Riffelungen und

Fig. 19 ein Querschnitt nach Linie 19-19 der Fig. 18.

Der Sprengring 10 (Fig. 1), der als Innensprengring in einer in der Wand eines Gehäuses oder dergleichen geformten Ringnut verwendet werden soll, hat eine ringförmige Form mit einer inneren Umfangskante 11 und einer äußeren Umfangskante 12. Die Umfangskanten 11 und 12 sind kreisförmig und liegen konzentrisch zueinander. Der Sprengring hat also eine gleichförmige Querschnittshöhe im Schnitt einer durch seinen Umfang gelegten beliebigen Radialebene. Damit eine Umfangsbiegung möglich ist, ist der Ring 10 zwischen den freien Endabschnitten 13 und 14 offen und besteht aus Federstahl oder einem beliebigen anderen elastischen Metall. Der Ring kann also zusammengedrückt werden und federt dann nach außen, um sich in die Ringnut einzulegen. In den Endabschnitten 13 und 14 befindet sich je eine Einstecköffnung 15 zur Aufnahme der Spitzen eines Werkzeuges, das den Sprengring bei seinem Einbauen zusammendrückt.

Der Ring 10 (Fig. 2) hat durchweg einen rechteckigen Querschnitt mit sich gegenüberstehenden parallelen Seitenflächen 17 und 18, die die Dicke des Ringes bestimmen. Der nahe der Kante 12 gelegene äußere Randabschnitt hat die dem Ring gegebene Dicke, während der nahe der Kante 11 vorhandene innere Randabschnitt eine verringerte Wandstärke hat, damit die in diesem Abschnitt des Randes befindliche Masse verkleinert wird. In Fig. 1 ist zu sehen, daß sich mehrere Ausnehmungen oder Riffelungen 20 in Radialrichtung längs der Stirnfläche 17 in einer an der Kante 11 angrenzenden Kreisfläche erstrecken. In gleicher Weise weist die entgegengesetzte Stirnfläche 18 entsprechende versetzte Riffelungen 21 (Fig. 3) auf.

Es ist zwar eine bevorzugte Ausführung der Riffelung dargestellt, es sei jedoch hier darauf hingewiesen, daß der Zweck dieser Ausführung darin besteht, die tatsächlich vorhandene Wanddicke an dem inneren Randabschnitt des Ringes zu verringern, um auf diese Weise die relative Biegsamkeit zu erhöhen. Die Riffelflächen des Ringes ist also eine Stirnfläche, die durch Ausnehmungen, Nuten, Wellungen, Zähne od. dgl. unterbrochen ist. Vorzugsweise haben die Riffelungen

20 und 21 die Form von. radial gerichteten, mit rundem Boden versehenen Nuten, die auf den entgegengesetzten Stirnflächen 17 und 18 versetzt zueinander angeordnet sind, um eine sinusförmige oder gewellte Wand 22 verringerte Dicke zu bilden.

Von der Stirnfläche 17 aus gesehen weist die Wand 22 (Fig. 3) abwechselnd Nuten 20 und Rippen 23 auf, von denen die Rippen 23 durch die entgegengesetzt liegenden Nuten 21 innen ausgehöhlt sind. Auf der

ίο anderen Stirnfläche des Ringes befinden sich zwischen den Nuten 21 entsprechend auf Abstand stehende Rippen 24. Die Rippen, und die Nuten erstrecken sich in Radialrichtung in bezug auf die Achse des Ringes und sind in der in Fig. 2 dargestellten Weise profiliert. Fig. 2 zeigt einen radial gerichteten Querschnitt durch eine der Nuten 20 des Ringes. Die Wand 22 nimmt in ihrer Dicke allmählich zum Spitzenende der Rippen 23 und 24 ab und bildet einen freikragenden Träger, dessen größte Festigkeit sich an seiner Wurzel befindet und dessen Festigkeit zum Spitzenende abnimmt. In dieser Weise haben die Rippen, einen höchsten Widerstand gegen Biegen ohne Verwendung von überschüssigem Material und sind in der Lage, die zusammengefaßten Biege- und Scherbeansprudrangen aufzunehmen. Das Innenprofil der Rippe 24 ist im Querschnitt voll ausgezogen, während das Profil der entgegengesetzten Rippe 23 in gestrichelten Linien dargestellt ist.

Bei dem in Umfangsrichtung erfolgenden Biegen des Ringes, beispielsweise beim Zusammendrücken, wird der äußere Randabschnitt des Ringes unter Zugspannung und der innere Randabschnitt des Ringes unter Druck gesetzt. Die neutrale Achse des Ringes verläuft zwischen dem Innenrand und dem Außenrand und bestimmt die Lage der Punkte, an denen weder ein Zug noch ein Druck vorhanden ist. Die Größe der Druckkraft oder der Zugkraft, die das Material des Ringes zu verformen bestrebt ist, nimmt in direktem Verhältnis zur Radialhöhe des Ringabschnittes auf beiden Seiten der neutralen Achse zu. Wie bereits erwähnt, besteht ein Grenzverhältnis zwischen der Querschnittshöhe und der Querschnittsdicke, das für einen üblichen Ring gleichförmiger Ouerschnittshöhe etwa 2:1 beträgt.

Infolge der verringerten Dicke des Innenwandabschnitts 22 wird die neutrale Achse des Ringes 10 in bezug auf die neutrale Achse eines üblichen Ringes nach außen verlagert, und die Druck- und Spannbelastungen in dem übrigen Abschnitt des Ringes werden proportional herabgesetzt. Die Wand 22 entspricht mehreren einzelnen faltenbalgenähnlichen Federn, die an ihren Wurzelenden mit dem vollwandigen Rand verbunden sind. Dieser Abschnitt des Ringes ist außerordentlich biegsam und hat daher nur kleine Spann- und Druckbelastungen aufzunehmen. Das Verhältnis der Querschnittshöhe zur Querschnittsdicke kann daher erhöht werden, ohne daß unzulässige Druck- und Spannbelastungen auf den Ring bei den Umfangsbiegungen zur Einwirkung gebracht werden.

Ebenso kann die höchste Ausbiegung viel größer sein, ohne daß der Ring eine Dauerverformung annimmt.

Um einen Sprengring herzustellen, der auf seinem Umfang ein gleichförmiges Biegemoment aufweist und auf seinem gesamten Umfang eine gleichförmige Querschnittshöhe hat, wird die Länge oder die Radialtiefe der Nuten 20 und 21 bei dieser Ausführung so geändert, daß mit Annäherung an die freien Ringenden 13 und 14 eine größere Materialmenge weggenommen wird. Auf diese Weise werden die Wurzelenden der Nuten 20 und 21 durch einen Kreis

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bestimmt, der exzentrisch zu den Umfangskanten 11 ist beispielsweise bei üblichen Wälzlagern der Fall,

und 12 liegt und zu dem Außenrand 12 in Richtung die aus Herstellungsgründen mit einer abgerundeten

der freien Endabschnitte 13 und 14 konvergiert, so Kante 29 versehen werden. Ein Sprengring mit

daß also die Nuten am kürzesten am Mittelabschnitt schmaler Schulter liegt an der ebenen Fläche des

und, am längsten an den freien Enden des Ringes sind. 5 Wälzlagerlaufringes nicht an, sondern liegt ziemlich

Vorzugsweise werden keine Nuten 20 und 21 in den unwirksam an der abgerundeten Kante 29 an.

Endabschnitten der Enden 13 und 14 geformt, damit Es wurde festgestellt, daß ein üblicher Spreng-

Werkzeugeinstecköffnungen 15 ohne Verringerung der ring von ungleichförmiger Querschnittshöhe nicht an

Festigkeit vorgesehen werden können. der gesamten Umfangsfiäche eines Wälzlagerlauf-

Ein wichtiger Vorteil des neuen Sprengringes ist io ringes anliegt, sondern daß sich bis zu 25 %> der Ringdarin zu sehen, daß der Ring für eine größere Bieg- länge aus den vorstehend erwähnten Gründen außer samkeit oder Druckaufnahmefähigkeit hergestellt wer- Berührung mit dem Wälzlagerlaufring befinden. Hierden kann, ohne daß die Gesamtabmessungen des durch wird die wirksame Druckaufnahmekapazität Ringes geändert werden müssen. Zu diesem Zwecke des Ringes verringert, und es erfolgt auch ein seitkann die Zahl, die Teilung, die Form, die Wanddicke 15 liches Verformen oder Werfen des Ringes infolge des oder die Radiallänge der einzelnen Nuten oder Rippen ungleichmäßigen Druckes. Bei Verwendung des neuen oder das Verhältnis zwischen dem Riffelabschnitt und Sprengringes mit einer vergrößerten Schulterhöhe ist dem übrigen vollwandigen Abschnitt geändert werden. aber eine große Schulterfläche vorhanden, die über Durch diese Änderungen ist auch möglich, einen Ring die abgerundete Ecke hinausragt und fest an der herzustellen, der ein gleichförmiges Biegemoment hat 20 Stirnfläche des Wälzlagerlaufringes od. dgl. anliegt, und für hohe Drehgeschwindigkeit zentrifugal aus- Da außerdem die Schulter eine gleichförmige Höhe gewuchtet ist. Bei bekannten Ringen mit abnehmen- hat, wird die Druckbelastung gleichförmig um den der Querschnittshöhe verursacht die ungleiche Ge- Ring herum verteilt.

wichtsverteilung eine Schleuderunwucht, die bei hohen Die beschriebene bevorzugte Form der auskragen-

Drehzahlen sehr unerwünscht ist. Durch Änderung 25 den Rippen 23 und 24 ergibt den höchsten Widerstand

des Profils der einzelnen Nuten und Rippen kann ein gegen Biegung und gegen Scherdrucke und erhöht

Ring hergestellt werden, der ohne Änderung seiner auch die höchste Belastungskapazität der Ringe. Aus

Gesamtabmessungen zentrifugal ausgewuchtet ist. allen diesen Gründen hat der neue Sprengring eine

In Fig. 4 ist der typische Einbau eines Innenspreng- viel größere Druckbelastungskapazität als die bekannringes 10 in eine in die Innenwand eines Gehäuses 27 30 ten Ringe und kann so ausgeführt werden, daß er bei od. dgl. eingefräste Nut 26 dargestellt. Der Ring 10 allen peripheren Biegungen seine Rundform behält, hat eine größere Querschnittshöhe, als die Tiefe der ohne die Nachteile zu zeigen, die ein Ring ungleich-Nut 26 beträgt, so daß der Ring nach innen ragt und förmiger Querschnittshöhe aufweist. Innerhalb der sich an die Stirnfläche eines Maschinenteils 28 anlegt. gleichen Gesamtabmessungen ist es auch möglich, Die Rippen 23 oder 24 der einen Stirnfläche des 35 Sprengringe herzustellen, die für bestimmte Auf bauten Ringes 10 bilden Schultern, die fest an dem Ma- geeignet sind und verschiedene Biegsamkeit sowie schinenteil 28 anliegen und den Maschinenteil gegen verschiedene Druckbelastungskapazität haben.
Axialbewegung halten. Ein zweiter Ring 10 oder ein In den Fig. 5 bis 9 ist ein Außensprengring 34 daranderer Bauteil liegt am entgegengesetzten Ende des gestellt, der im allgemeinen dem Sprengring 10 entMaschinenteils 28 an, so daß der Maschinenteil gegen 40 spricht, jedoch in eine in einer Welle oder dergleichen eine Axialverschiebung gehalten wird. Die Außen- befindliche äußere Ringnut eingesetzt wird und eine kante 12 und der angrenzende vollwandige Rand- abweichende Riffelkante aufweist. In diesem Falle abschnitt des Ringes befinden sich innerhalb der begrenzt eine innere Umfangskante 35 einen ring-Ringnut 26 und liegen fest an der Bodenwand dieser förmigen Wandabschnitt bestimmter Dicke, während Ringnut an. 45 eine äußere Umfangskante 36 an den übrigen Ab-

Bei Einwirkung eines Axialdruckes auf den schnitt verringerter Wanddicke anschließt. Die freien

Maschinenteil wird eine Scher- und eine Biegebela- Endabschnitte 37 und 38 stehen in einem kleinen

stung auf die an dem Maschinenteil anliegenden Ring- Abstand voneinander und sind mit Einstecköffnungen

rippen 23 übertragen, und eine Druckbelastung wird 39 zum Eingriff einer üblichen Zange od. dgl. ver-

auf das Gehäuse 27 über die Seitenwand der Ringnut 50 sehen, die zum Ausdehnen des Ringes bei seinem Ein-

26 zur Einwirkung gebracht. Die Druckaufnahme- bau verwendet wird.

fähigkeit des Ringes hängt von der Ringfläche ab, die Die Verwendung von Röhrenzangen oder anderen sich an den Maschinenteil als Schulter anlegen kann, Spezialwerkzeugen zum Einsetzen und zum Heraus- und diese Fläche wird durch die größere mögliche nehmen der Sprengringe hat sehr oft deren Ver-Querschnittshöhe des Ringes vergrößert. Ebenso kann 55 wendung bei Maschinen und Ausrüstungen verhindert, der Ringnut 26 eine größere Tiefe gegeben werden, die auf Geländen verwendet wurden, insbesondere in um die Fläche der unter Druck stehenden Ringnuten- entfernten Gebieten, z. B. auf ölfeldern oder Farmen, wand zu vergrößern, so daß die Druckbelastung je Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Quadratzentimeter sinkt. Dies ist dann besonders zur Herstellung der Sprengringe ist es möglich, die vorteilhaft, wenn das Gehäusematerial ein Gußstück 60 üblichen Bohrungen durch Werkzeugeinstecköffnungen aus Leichtlegierung od. dgl. ist, das eine verhältnis- 39 zu ersetzen. Jede Einstecköffnung 39 (Fig. 8) bemäßig begrenzte Druckbelastungsfähigkeit hat. Da steht aus einer verhältnismäßig großen, in der einen derartige Materialien oft in der Flugzeugindustrie Stirnfläche des Ringes gelegenen rechteckigen öffverwendet werden, besteht eine steigende Nachfrage nung, die eine flache Bodenwand 40 und etwas unternach einem Sprengring, der größere Ringnutentiefe 65 schnittene Stirnwände 41 hat, die schrägliegende zuläßt. Greiferlippen bilden. Die Querschnittsbreite der Ein-

Ein weiterer Vorteil der vergrößerten Schulterhöhe Stecköffnungen 39 und die Tiefe der Lippen 41

beruht auf der Tatsache, daß viele Maschinenteile 28 werden so gewählt, daß verhältnismäßig große und

notwendigerweise mit einer abgerundeten Kante 29 kräftige Zangenbacken od. dgl. leicht eingesetzt

versehen sind, an die sich der Sprengring anlegt. Dies 70 werden können. Auf diese Weise kann der Spreng-

ring zum Einsetzen durch Benutzen von zur Verfügung stehenden Handwerkzeugen ausgedehnt werden.

Bis zu einer bestimmten Ringgröße befinden sich die Greiflippen 41 nur auf der einen Stirnfläche des Ringes (wie dargestellt). Für größere, aus kräftigerem Material bestehende Ringe wird eine Einstecköffnung 39 für das Werkzeug auf jeder Stirnfläche des Ringes vorgesehen.

Der in Fig. 5 dargestellte Außensprengring 34 hat den Riffelabschnitt in entgegengesetzter Stellung zu dem auf dem Innensprengring vorhandenen Riffelabschnitt. Der an die Außenkante 36 angrenzende ringförmige Abschnitt hat Riffelungen oder Nuten 44 und 45, die sich auf entgegengesetzten Stirnflächen des Ringes befinden und sich in Radialrichtung erstrecken. Zwischen den auf der einen Fläche befindlichen Nuten 44 und den auf der entgegengesetzten Fläche befindlichen Nuten 45 befinden sich Rippen 46 bzw. 47, so daß der verbleibende Wandabschnitt 48 eine verringerte Dicke und eine sinusförmige oder wellige Form hat. Bei dieser Ausführung haben alle Nuten 44 und 45 die gleiche Länge. Das in Umfangsrichtung vorhandene gleichförmige Biegemoment wird in einer von der erstbeschriebenen Ausführung abweichenden Ausbildung erhalten.

Entsprechend den bereits beschriebenen Prinzipien kann die relative Biegsamkeit der freien Enden des Ringes durch Verringerung der Wanddicke der Wand 48, die durch die Nuten und die Rippen gebildet ist, erhalten werden. Wie Fig. 6 zeigt, wird die Dicke der Wand 48 in Richtung des freien Endes des Ringes allmählich verringert. Dies erhöht die relative Biegsamkeit entsprechend, so daß das gewünschte, in Umfangsrichtung gleichförmige Biegemoment beim peripheren Biegen des Ringes vorhanden ist. Bei dem Außensprengring 34 wird die neutrale Achse des Ringes zum Innenrad gelagert, wobei eine entsprechende Verringerung der Druck- und Spannbelastungen auf den vollwandigen Abschnitt beim Biegen erfolgt. Infolgedessen kann der Außensprengring ebenfalls ein größeres Verhältnis von Querschnittshöhe zu Querschnittsdicke haben, wie das erwünscht ist. Bei dieser Ausführung wird also der Vorteil, der sich aus den Nuten gleichförmiger Tiefe ergibt, aufrechterhalten, und es wird gleichzeitig ein in Umfangsrichtung gleichförmiges Biegemoment erzielt.

In Fig. 7 ist die Kantenansicht einer anderen Ausführung dargestellt, in der das gleichförmige Biegemoment durch Änderung der Zahl der Riffelungen je Längeneinheit des Umfangs geändert wird, also keine Änderung der Wanddicke oder der Radialtiefe der Riffelung erfolgt. Die anderen Kennzeichen des Ringes sind die gleichen wie bei den bereits beschriebenen Ringen. Die Nuten 44a und 45 ο sind in den entgegengesetzten Stirnflächen des Ringes versetzt zueinander geformt. Zwischen den Nuten 44a und 45a befinden sich die Rippen 46 α bzw. 47 a, die zusammen eine Wand verringerter Dicke 48 α bilden. Die Wand 48a hat eine gleichförmige Dicke, und die Nuten und Rippen haben eine gleichförmige Radialtiefe. Die Zahl der Nuten und Rippen je Längeneinheit des Umfanges ist jedoch verschieden und ändert sich, so daß auf diese Weise auch die relative Biegsamkeit des Ringes geändert wird. Die Zahl der Nuten und Rippen nimmt, wie dargestellt, zum freien Ende des Ringes zu, so daß sich die Steigung der Wandkrümmung fortschreitend ändert. Das Profil der Wand 48 α ist geradliniger am Mittelabschnitt des Ringes und hat infolgedessen einen größeren Widerstand in bezug auf die peripherale Biegung. Dem Ring kann infolgedessen ein größeres Verhältnis von Querschnittshöhe zu Querschnittsdicke unter Erzielung der erwähnten. Vorteile gegeben werden.

Fig. 9 zeigt den in eine in der Außenfläche einer Welle 51 geformten Ringnut 50 eingebauten Außensprengring 34. Der vollwandige Innenrand 35 liegt innerhalb der Ringnut 50, und die äußeren Riffelteile erstrecken sich nach außen, um sich an einen Maschinenteil, beispielsweise den Wälzlagerlaufring 52, anzulegen. Die um den gesamten Umfang des Ringes vorhandenen Rippen 46 und 47 liegen an der Stirnfläche des Wälzlagerringes 52 an, so daß eine Axialverschiebung dieses Laufringes verhütet wird. Infolge der vergrößerten Querschnittshöhe ist genügend Schulterhöhe vorhanden, die sich nach außen über eine abgerundete Ecke 53 des Wälzlagerlaufringes hinauserstreckt. Wie bei dem Innensprengring, wird auch bei dem Außensprengring eine Verringerung der Belastung je Quadratzentimeter und eine gleichförmige Verteilung der Belastung über den gesamten Ring erzielt. Ebenso sind die bei dem Innensprengring vorhandenen anderen Vorteile auch bei dem Außensprengring vorhanden.

Eine abgeänderte Form des Innensprengringes ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Der Ringkörper 60 ist von einer runden Innenkante 61 bzw. einer runden Außenkante 62 begrenzt. In einem an die Kante 61 angrenden ringförmigen Abschnitt der Stirnflächen des Ringes befinden sich in Radial richtung verlaufende Riffelungen oder Nuten 63, die einen ringförmigen Abschnitt verringerter Wanddicke bilden, der durch Nuten und abwechselnde Rippen 64 profiliert ist. Bei dieser Ausführung weist der an den Rand 62 angrenzende Außenabschnitt des Ringes eine Schrägfläche 66 auf, die zur entgegengesetzten Stirnfläche konvergiert, um die Wanddicke an der Kante zu verringern und auf diese Weise einen ringförmigen Keil zu bilden.

Durch diese keilförmige Ausbildung des Randes von Ring 60 wird ein Sprengring geschaffen, der die Bearbeitungstoleranzen in Wälzlageraufbauten od. dgl. kompensiert und die Lagerteile fest gegen Axialspiel hält. Diese Keilausführung eines Sprengringes mit abnehmender Querschnittshöhe ist in der USA.-Patentschrift 2 509 081 beschrieben. In dieser Patentschrift befindet sich eine weitgehende Beschreibung der Kennzeichen und Vorteile, die durch Anbringen einer abgeschrägten Kante bei Sprengringen erreicht werden. Die Wand der Ringnut ist entsprechend der Schrägfläche des Ringes abgeschrägt, und die Schrägfläche drückt mit einem Preßsitz gegen das anliegende Ende des Maschinenteils, um das Axialspiel auszuschalten.

Ein mit einer derartigen Schrägfläche versehener Ring hat eine größere Druckbelastungskapazität und einen größeren Spannweg. Wie Fig. 11 zeigt, wird der Ring 60 in eine Ringnut eingesetzt, die sich in der Innenwand eines Gehäuses 71 od. dgl. befindet. Die Rippen 64 des inneren Randabschnittes ragen nach außen über die Nut 70 hinaus und liegen an der Endfläche oder Stirnfläche des Maschinenteils 72 an. Das entgegengesetzte Ende des Maschinenteils 72 wird gegen einen anderen Ring, beispielsweise den bereits beschriebenen Sprengring 10, gehalten. Es ist bekannt, daß in der Länge des Maschinenteils 72, in der Lage der Nut 70 und in der Dicke des Ringes 60 Herstellungstoleranzen auftreten, die nur innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden können. Diese Toleranzen schaffen einen Zustand, bei dem der Maschinenteil 72 eine begrenzte Axialbewegung ausführen kann oder ein Axialspiel aufweist.

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Zur Verhütung dieses Axialspieles ist die dem Ende des Maschinenteils 72 entgegengesetzte Seitenwand 74 der Nut 70 mit einer Abschrägung versehen, die der Schrägfläche 66 des Ringes entspricht. Die Nutabmessung und die Ringdicke werden so gewählt, daß ein Abstand zwischen der geraden Seitenwand der Ringnut und der angrenzenden Fläche des Sprengringes vorhanden ist. Infolgedessen übt der Ring 60 einen Druck auf das anliegende Ende des Maschinenteils 72 entsprechend der Größe der erwähnten Herstellungstoleranzen aus und verhütet ein Axialspiel in dem Aufbau.

Die Druckaufnahmekapazität des Ringes wird jedoch durch die Berührungsflächengröße zwischen der Schrägfläche 66 und der abgeschrägten Ringnutenwand 74 bestimmt. Die Ringnutentiefe, der Schrägwinkel und die Länge der Schrägfläche 66 bestimmen die zuverlässige Größe des Spannweges. Durch das infolge der erfindungsgemäßen Ausführung erhöhte Verhältnis von Querschnittshöhe zu Querschnittsdicke ist es nunmehr möglich, einen abgeschrägten Sprengring herzustellen, der eine größere Druckbelastungsaufnahmekapazität hat als bisher und der auch eine größere Axialanzugslänge aufweist. Die Änderungen für die größere Druckaufnahmekapazität oder die größere Spannlänge können ohne Änderung der Gesamtabmessungen des Sprengringes erhalten werden. Gleichzeitig kann die relative Beweglichkeit des Sprengringes geändert werden, indem die Profilierung und Größe des Riffelabschnittes des Sprengringes geändert werden.

Es ist besonders vorteilhaft, ein im Umfangrichtung gleichförmiges Biegemoment in dem Spannring zu schaffen, wie dies bei den früher beschriebenen Formen der Fall ist. Auch die Benutzung einer gleichförmigen Querschnittshöhe über den gesamten Ring gibt die Sicherheit, daß eine gleichmäßige Verteilung des auf den Maschinenteil ausgeübten Spanndruckes vorhanden ist. Diese Kennzeichen der Erfindung sind nicht auf den abgeschrägten Innensprengring begrenzt, sondern können mit gleichen Vorteilen auch bei dem nicht dargestellten abgeschrägten Außensprengring verwendet werden.

Der in der USA.-Patentschrift 2 580 396 beschriebene Spindelheber arbeitet besonders vorteilhaft mit dem neuen Sprengring zusammen, da die gleichförmige Querschnittshöhe gut zur Lagerung der Spindelhebereinrichtung geeignet ist.

In den Fig. 12 bis 17 ist eine bevorzugte Form einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Herstellung von Sprengringen der beschriebenen Art dargestellt. In diesen Fig. 12 bis 17 wird die Herstellung der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ringart 10 beschrieben. Ähnliche Vorrichtungen und ähnliche Verfahren können auch angewendet werden, um die in den Fig. 5 bis 11 dargestellten anderen Sprengringformen zu erzeugen.

Bei der Herstellung des Ringes 10 ist es höchsterwünscht, daß keine größere Metallmenge abfällt, wie dies bei vielen Stanzvorgängen, wie sie zur Herstellung von anderen Arten von Sprengringen verwendet werden, der Fall ist. Zu diesem Zwecke beginnt der Herstellungsvorgang mit einem langen geradlinigen Material streifen 110, wie er in strichpunktierten Linien in Fig. 12 dargestellt ist. Der Vorratsstreifen 110 hat einen gleichförmigen rechteckigen Querschnitt (Fig. 13) und wird in Längen geschnitten, die der Umfangslänge des fertiggestellten Ringes entsprechen.

Der Ringzuschnitt 110 wird zuerst in eine unterbrochene Ringform von gewünschtem Radius gebogen.

Dies geschieht vorzugsweise durch einen Rollvorgang, so daß eine genaue Kreisform erhalten wird und eine gleichmäßige Spannung des Materials gesichert ist. Es werden drei Rollen zum Biegen des Ringzuschnitts 110 (Fig. 12) verwendet, eine Mittelrolle 111, die von einer Mittelwelle 112 getrieben wird, und zwei versetzte Seitenrollen 113 und 114, die sich auf Leerlaufwellen 115 drehen. Durch Verschieben der Stellung der Rollen 113 und 114 in bezug auf die Rolle 111 wird der Zuschnitt 110 in eine Kreisform von jedem gewünschten Radius gebogen. Entsprechende Änderungen werden in den Längen der geradlinigen Ausgangszuschnitte getroffen, um den zwischen den offenen Enden des Ringes vorhandenen gewünschten offenen Bogen herzustellen.

Nachdem der Zuschnitt 110 in der gewünschten Kreisform gerollt worden ist, wird er in das in Fig. 14 dargestellte Schmiedegesenk eingesetzt. Dieses Gesenk besteht aus einem oberen Gesenkteil 120 und einem unteren Gesenkteil 121, die einen ringförmigen Hohlraum 122 begrenzen. Das Profil des Hohlraumes 122 ist so gewählt, daß beim Schließen des Gesenkes das längs der inneren Umfangskante des Zuschnitts 110 befindliche Material in seiner Dicke verringert und gleichzeitig die Radialbreite des Zuschnitts vergrößert wird. Nach dem Herausnehmen aus dem Schmiedegesenk hat der Zuschnitt 110 (Fig. 15) einen äußeren Umfangsabschnitt 124 von rechteckigem Querschnitt und einen inneren Umfangsabschnitt 125 verringerter Dicke, der eine Kleinstdicke an der Innenkante hat und dessen Dicke allmählich zum rechteckigen Abschnitt hin zunimmt. Der abgesetzte Abschnitt 125 ist nicht gewellt oder ist nicht wellig wie in dem fertigen Ring, sondern hat an dieser Stufe des Bearbeitungsvorganges eine geradlinige Form.

Der Zuschnitt 110 hat, gesehen in Draufsicht nach Fig. 17, exzentrisch liegende Innenkanten und Außenkanten. Der äußere Umfangsabschnitt 124 bildet einen Streifen, der seine größte Breite an der Mitte des Ringes und seine kleinste Breite an den offenen Enden hat. Der innere Abschnitt 125 hat seine kleinste Breite an der Mitte des Ringes und seine größte Breite an den offenen Enden. Da eine größere Materialmenge in ihrer Dicke an den offenen Enden des inneren Abschnitts 125 als an der Mitte verringert ist, besteht eine entsprechende Änderung der Radialbreite des Zuschnitts längs seines Umfanges, mit dem Ergebnis, daß die innere Umfangskante des Ringes exzentrisch in bezug auf die äußere Umfangskante des Ringes verlagert ist. Um den fertigen Ring 110 mit gleichförmiger Querschnittsbreite und konzentrischen Kanten herzustellen, muß also ein Teil des Abschnitts 125 entfernt werden, und zwar die Fläche, die in strichpunktierten Umrißlinien 126 dargestellt ist.

Das Entfernen des überschüssigen Materials 126 erfolgt durch ein Schneidgesenk (Fig. 15). Dieses besteht aus einem oberen Gesenkteil 130 und einem unteren Gesenkteil 131, die zusammen einen Hohlraum 132 begrenzen, der den Zuschnitt 110 aufnimmt. Längs der inneren Umfangskante des Hohlraumes 132 haben die Gesenkteile 130 und 131 sich gegenüberstehende Schneidkanten 135, die so angeordnet sind, daß sie den überschüssigen Ringabschnitt 126 von dem übrigen Teil des Ringzuschnittes 110 abschneiden. Die entstehende Form des Zuschnitts 110 mit dem abgenommenen Abschnitt 126 ist im Schnitt nach Fig. 16 dargestellt.

In dieser Weise erfolgt die Herstellung des Ringes mit zwei getrennten Gesenkarbeiten zum Schmieden und Schneiden. Diese Vorgänge können aber auch in

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einem kombinierten Schmiede- und Schneidgesenk ausgeführt werden, wobei das gleiche Ergebnis erhalten wird, Schmieden ist auch nicht der einzige Arbeitsvorgang, mit dem der abgesetzte Abschnitt des Ringes profiliert werden kann. Eine solche Profilierung und Dickenverringerung des Ringes kann auch mittels eines Fräßvorganges in Verbindung mit einer Abschneidstufe hergestellt werden, um die gewünschte Exzentrizität des abgesetzten Abschnitts zu erzielen.

Zur Umwandlung des Zuschnitts 110 in den fertigen Ring 10 muß der abgesetzte Abschnitt 125 zu einer sinusförmigen Wand 22 gebogen werden, die durch die Riffelungen 21 und 22 gebildet wird. Dies erfolgt durch Schmiede- oder Stanzgesenke, die den beschriebenen Gesenken ähnlich sind und abwechselnd Nuten und Rippen haben, die der Form des fertigen Ringes entsprechen. Die Fig. 18 und 19 zeigen den fertiggestellten Ring 10, der der gleiche Ring ist wie der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ring. Durch Formen des Ringes 10 in der beschriebenen Weise kann eine Mindestmenge an Material verwendet werden, und der Ring läßt sich in einer Reihe von verhältnismäßig einfachen Herstellungsstufen anfertigen.

Zu Darstellungszwecken sind bestimmte Ausführungen beschrieben, ohne daß dabei auf das Herstellungsverfahren des Ringes Bezug genommen worden ist. Das beschriebene Verfahren zur Herstellung der einen Ringform ist gleich gut verwendbar bei der Herstellung der anderen Ringformen. Es sind aber auch Abänderungen und Abwandlungen der Form möglich.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Federnder Sprengring von größerer Breite als Dicke, dessen öffnungswinkel weniger als 180° beträgt und der durch konzentrische Innen- und Außenkanten begrenzt ist, zum Einsetzen in eine Ringnut einer Bohrung oder Welle, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Nut (26, 50, 70) herausragende Teil des Sprengringes dünner ausgebildet und zu radialen Wellen (20 bis 24, 44 bis 48, 63 und 64) verformt ist, wobei die beiderseitigen Wellenberge innerhalb der durch die Seitenflächen des in der Nut liegenden Ringteiles gebildeten Ebene liegen.

2. Sprengring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der gewellte Abschnitt von der Außenkante des Ringes wegerstreckt (Fig. 5).

3. Sprengring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der gewellte Abschnitt von der Innenkante des Ringes wegerstreckt (Fig. 1).

4. Sprengring nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Welle (23, 24) abschnittsweise so profiliert ist, daß sie einen auskragenden Träger bildet, dessen größte Dicke sich an der Wurzel befindet und dessen Dicke sich allmählich zum Spitzenende verringert.

5. Sprengring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Wellen (20 bis 24) von dem Mittelabschnitt des Ringes zu den freien Enden allmählich zunimmt (Fig. 7).

6. Sprengring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des gewellten Abschnittes vom Mittelabschnitt bis zu den freien Enden des Ringes allmählich abnimmt (Fig. 5 und 6).

7. Sprengring nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Nut (70) eingreifende Teil des Ringes im Querschnitt keilförmig gestaltet ist (Fig. 11).

8. Sprengring nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden des Ringes mindestens in der einen Stirnfläche Einstecköffnungen (39) mit flachen Endlippen (41) für eine Spannzange haben.

9. Verfahren zur Herstellung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein geradliniger Materialstreifen, der eine größere Breite als Dicke hat, profiliert wird, um ein Band zu bilden, das längs seiner einen Kante eine verringerte Dicke hat, daß der Streifen um eine Achse gebogen wird, die quer zu der einen Kante verläuft, um einen offenen Ring zu bilden, und daß der dünnere Teil des Ringes in eine radial gewellte Form gepreßt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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