DE1915380B2 - Vorrichtung zum sichern eines maschinenteils aus einer welle gegen axiale verschiebungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sichern eines Maschinenteiles auf einer Welle gegen axiale Verschiebung, bestehend aus zwei federnden Ringsegmenten gleicher Form, deren freie Enden in der Ringebene als Haken ausgebildet sind, welche Haken beim Zusammensetzen der Ringsegmente in einer Rille der Welle federnd übereinandergleiten, bis die Hakenausnehmungen des Gegenringsegmentes einspringen und die Segmente in der Form eines vollständigen Ringes zusammenhalten, wobei die Rinjisegmente in ihrem Mittelteil mit einer Ausnehmung versehen sind.

Derartige Ringe sind beispielsweise bekannt nach der deutschen Patentschrift 837 341, und bei der Benutzung derartiger Ringe hat sich gezeigt, daß solche Ringe, obgleich sie an sich zufriedenstellend funktionieren und eine breite Anwendung bei Wellenkonstruktionen gefunden haben, noch insofern nachteilig sind, als sie sehr empfindlich für jede Abweichung ihres freien Durchmessers gegenüber dem präzisen Durchmesser sind, der als korrekter Durchmesser berechnet wurde, wobei auch die Anbringung der genannten mittigen Ausnehmung, die zur Ausbildung einer sogenannten Brücke mit überall gleicher Querschnittsgröße führt, nicht die in eine solche Formgebung gesetzten Erwartungen erfüllte.

Diese Ausnehmungen sind dazu bestimmt, den Ringhälften eine gewisse Flexibilität zu verleihen, die in bezug auf die Verrastungshaken erforderlich ist.

Um einen solchen bekannten Ring an der Wellennut zu montieren, wird die eine Ringhälfte in eine dafür in einem Montageblock vorgesehene Nut eingebracht. Die Welle, die den Ring aufnehmen soll, wird in Jen Montageblock in axialer Stellung derart eingebracht, daß ihre Nut mit der Nut des Blockes und der eingesetzten Ringhälfte fluchtet, so daß sich die im Block befindliche Ringhälfte in die Wellennut einsetzen kann.

Die obere Ringhälfte wird dann der unteren Ringhälfte in der Weise zugeordnet, daß ihr nac!: innen gerichteter Haken mit dem komplementären nach außen gerichteten Haken der unteren Ringhälfte eingehakt und daß schließlich die obere Ringhälfte mit

ig einem Druckblock nach unten gedrückt wird, der eine nach unten gerichtete Kraft in Richtung seiner M'ttelachse aufbringt, bis sich die untere Ringhälfte um einen Betrag öffnet, der es möglich macht, daß ihr nach innen gerichteter Haken über den entsprechenden komplementären nach außen gerichteten Haken der oberen Ringhälfte gleitet und diesen voll hintergreift.

Es liegt auf der Hand, daß bei einer solchen Zusammenstellungsart die untere Ringhälfte ausschließlieh bestimmt ist für die Aufbiegung im wesentlichen des vollen Betrages, der für eine vollständige Hintergreifung der komplementären Haken der Ringhälften erforderlich ist, und daß die volle Biegungsbeanspruchung nur in der Hälfte der Brücke der unteren Ringhälfte auftritt, die sich zwischen ihrer vertikalen Mittellinie und ihren nach innen gerichteten Endhaken erstreckt, weil die Verrastungskräfte, die auf die untere Ringhälfte aufgebracht werden, in der vertikalen Mittellinie verlaufen und eine Biegung demzufolge nur von dieser Mittellinie ausgeht. Da diese Ausbiegung innerhalb der Elastizitätsgrenzen gehalten werden muß, ist der zulässige Ausbiegungsgrad relativ klein und stellt somit eine beachtliche Begrenzung in der Verwendung solcher bekannter Ringe dar.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen, d. h. einen Ring, ausgehend von Ringen der genannten Art, zu schaffen, der größere Biegungsbelastungen zuläßt, damit leichter und gefahrloser zu montieren ist und eine bessere Anpaßbarkeit an verschiedene Wellendurchmesser ermöglicht.

Diese Aufgabenstellung ist mit einem Ring bzw. einer Vorrichtung der genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ausnehmung an den Ringhälften bzw. die Brücken einen an sich bekannten keilförmigen Zuschnitt haben, wobei der größte Brückenquerschnitt dem Ende der Ringhälfte näher liege, das den nach außen weisenden Haken trägt.
Keilförmige Ausnehmungen an Ringhälften sind beispielsweise nach der USA.-Patentschrift 3 162084 ganz allgemein bekannt, dort aber im Bereich der eigentlichen Verhakung, während die Ringmitten starr sind und eine erhebliche Querschnittsfläche aufweisen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung führt dazu, daß beim Niederdrücken der oberen Ringhälfte die untere Ringhälfte (wenn ihre Haken beispielsweise nach links gerichtet sind) im Gegenuhrzeigersinn in ihrer »Stellungsnut« in eine winkelige Stellung gleitet, bei der ihr größter Brückenquerschnitt mit der vertikalen Mittellinie der Druckblock- und Montageblockanordnung im wesentlichen zusammenfällt. Auf diese Weise verschiebt sich die Linie, die von der Biegung der unteren Hälfte des Ringes ausgeht, gegen das Ende der Brücke, das den größten Querschnitt hat, mit dem überraschenden Ergebnis, daß im wesentlichen die ganze Länge der Brücke verbogen werden kann.

Dies vergrößert den Betrag der zulässigen elastischen Gesamtverformung, d. h., durch die Gestaltung und Anordnung der Brücke ist eine um ein Drittel größere Ausbiegung ohne Vergrößerung der Ringspannung im Vergleich mit der Brücke gleichförmigen Querschnittes möglich. Auch kann mit Rücksicht auf den relativ großen Querschnitt der Brücke am Ende jeder Ausnehmung und dem großen Verbindungsradius zwischen der Ausnehmungskante und der inneren Ringkante am anderen Ausnehmungsende eine viel bessere Kontinuität der Biegespannungsverläufe erreicht werden, was die Spannungskonzentration im gröSten Querschnitt der Brücke reduziert, die bei der Ringhälftenbiegung während der Montage oder Demontage auftritt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ringes besteht darin, daß der große Querschnitt der Brücke die Deformation und damit Aoweichungen im freien Ringdurchmesser, die sich infolge der Warmbehandlung ergeben, wesentlich reduziert. Daraus resultiert ein besserer und sicherer Sitz der Ringhälften in ihren Nuten.

Noch ein weiterer Vorteil besteht in einer größeren Sicherheit der Zuordnung der Ringhälften, d. h., bei der eifindungsgemäßen Vorrichtung sind die Kräfte, die die Ringhälften zusammenhalten, viel größer als die, die in vergleichbaren bekannten Ringen auftreten, was sich dadurch ergibt, daß solche Kräfte mit wachsenden Querschnitten der Brücke anwachsen, ohne eine entsprechende Vergrößerung der Biegungskräfte, die \.ahrend der Verrastung der Ringhaken auftreten.

Die Ringhälften mit der erfindungsgemäßen Gestalt haben auch den Vorteil der leichteren Formgebung, da uie Bogenlänge der Brücken der maximalen Querschnittgröße koordiniert sind, d. h., daß die maximale Querschnittsgröße des Ringes, wenn die Brücke länger ist, vergrößert werden kann, was zu den gleichen Spannungsverhältnissen und demselben Ausbiegungsgrad führt. Wenn andererseits ein steifer Ring mit geringerer Biegefähigkeit gefordert wird, so kann dies ohne weiteres dadurch erreicht werden, daß die Brückenlänge reduziert oder der Brückenquerschniti vergrößert wird oder durch beide Maßnahmen gleichzeitig. Die erfindur.gsgemäße Form der Ringe rt auch, wenn Ringe mit größerem oder umgekehrt mit kleinerem Außendurchmesser gefordert werden, ein Vorteil für den Ringkonstrukteur. Dies ist von praktischer Bedeutung, insbesondere in Fällen kleinerer Außendurchmesser, wobei gemäß der Neigung der Brücke die Haltekraft der Nasen ausreichend ist, um eine gute Funktion des Ringes zu gewährleisten, was nicht so leicht mit einem Ring zu erreichen ist, der gleichförmige Brückenquerschnitte hat.

Ferner ist zu beachten, daß die Ringhälften trotz der unsymmetrischen Brückenformen in gleicher Weise wie die bekannten Ringhälften mit gleichförmigen Brückenquerschnitten austauschbar sind, und dies trotz der bisherigen Annahme von Fachleuten auf diesem Gebiet, daß für die Austauschbarkeit von Ringhälften eine symmetrische Brücke notwendig sei. Weitere Einzelheiten werde nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser Darstellung zeigt schematise!!

F i g. 1 in der Draufsicht zwei Ringhälften in getrennter Stellung,

Fig.2 die beiden Ringhälften gemäß Fig-1 in Zusammenstellung und Zuordnung zu einer geschnitten dargestellten Welle,

Fig.3 vergrößert den »Brückene-Abschnitt einer Rkighälfte,

Fig. 4 die Stellung der beiden Ringhälften vor der Montage und

Fig.5 die Stellung der beiden Ringhälften während der Montage.

ίο Gemäß F i g. 1 und 2 sind die beiden identischen Ringhälften mitl und 2 bezeichnet, die in zusammengestellter Zuordnung einen kreisförmigen Ring bilden, der als Wellenschulter für die Aufnahme und Abstützung von Wellenlagern, Ringbunden oder der-

gleichen Maschinenelemente dienen kann, die in fixierter axialer Stellung eine Welle 3 zuzuordnen sind. Für ihre Verrastung miteinander sind die vorzugsweise aus Federstahl bestehenden Ringhälften 1 und 2, die einen Innenkantendurchmesser haben, der

so im wesentlichen gleich ist dem Durchmesser des Nuten', odens 4 der Welle 3, in die die Ringhälften einzusetzen sind, an ihren gegenüberliegenden Enden mit komplementären Haken 5,6,7,8 versehen, die sich hintergreifen, wenn die Ringhälften 1,2 zusammengestellt sind, d. h., die Haken 5,8 sind so an den gegenüberliegenden Erden der Ringhälften angeformt, daß die Haken jeder Ringhälfte nach der gleichen Richtung weisen, d.h., der Haken7 an einem Ende der Ringhälfte 1 ist nach außen gerichtet, und der Haken 8 am entsprechenden Ende der anderen Ringhälfte 2 ist nach innen gerichtet, während umgekehrt der Haken 5 der Ringl.älfte 1 nach innen und der Haken 6 der anderen Ringhälfte 2 nach außen gerichtet ist.

Die Ringhälften 1, 2 sind darüber hinaus in ihrem mittleren Abschnitt mit bogenförmig verlaufenden Innenkantenausnehmungen 9, 10 versehen, die symmetrisch in bezug auf die Ringhälftenlinien angeordnet sind. Die Anordnung dieser Ausnehmungen 9, 10 führt zur Ausbildung der sogenannten Brücken 11,12. Die radialen Querschnitte dieser Brücken 11, 12 sind nun nicht gleichförmig, sondern die Querschnittsgröße nimmt gegen das Ende der Ringhälfte ab, an dem der Haken nach innen weist. Bei der Ringhälfte 1 Hegt also beispielsweise der kleinste Querschnitt der Brücke 11 bzw. die größte Ausdehnungstiefe näher zum Haken 5 als zum Haken 7, u. h., die Brücken 11, 12 und die Ausnehmungen 9, 10 haben jeweils zueinander entgegengesetzte Keilform.

Der Zuschnitt einer solchen Form der BrücKe 11, 12 kann einfach dadurch erzielt werden, daß die Radien der Aunehmungskanten 13, 14 von einem Zentrum 15 geschlagen werden, das seitlich etwas zum

Zentrum 16 versetzt ist, von dem aus die äußeren und inneren Kanten 17, 18, 19, 20 der Ringhälften 1,2 geschlagen sind, wobei der Versatz des Zentrums 15 einem berechneten Betrag entspricht, der die richtige Neigung der Brücken bestimmt. Vorzugsweise ist auch der Anschluß der Ausnehmungskanten 13, 14 an die Ringinnenkanten 19, 20 gemäß F i g. 3 abgerundet, wobei der Radius 21 an der größten Brückenbreite klein ist im Vergleich zum Radius 22 an der kleinsten Brückenbreite, welcher groß gehalten ist und daher eine wesentliche Reduktion der Spannungen am Anschluß des kleineren Brückenendes mit dem Ringkörper erzeugt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen aufeinanderfolgende

Montagestufen der Ringhälften 1,2, wobei die Ringhälfte 2 in einer Nut 23 angeordnet ist, die sich im Wellenaufnahmeausschnitt eines Montageblockes 24 befindet, in den die Welle 3 so abgesenkt wird, daß sich der Ring 2 in die Nut 25 der Welle 3 einsetzt, um die im Trägerblock plazierte Ringfläche in ihrer Ringnut aufzunehmen. Es ist erkennbar, daß die Ringhälfte 1 der Ringhälfte 2 dadurch zugeordnet wird, daß ihr nach innen gerichteter Haken 5 mit dem nach außen gerichteten Haken 6 der Ringfläche 2 verrastet wird, was ohne weiteres durch die Konstruktion der Ringteile möglich ist. Nun müssen noch die beiden anderen Haken 7,8 verrastet werden, was mit Hilfe eines senkrecht aufgesetzten Druckblockes 26 erfolgt, mit dem eine nach unten gerichtete Kraft auf die obere Ringhälfte 1 aufgebracht wird. Der Haken 7 drückt dabei gegen den Haken 8 der unteren Ringhälfte 2, der dadurch geringfügig so weit aufgespreizt wird, daß der Haken 8 über den Haken 7 schnappt und beide Ringhälften verrastet werden.

Bei Anordnung der Haken im Sinne der F i g. 4,5 werden die beiden Ringhälften im Block 24 in Richtung des Pfeiles 27 verdreht, und zwar so lange, bis die größten Brückenquerschnitte mit der Mittellinie 28 zusammenfallen, was sich automatisch durch die unsymmetrische Brückenform ergibt.

Bei Ringhälften mit Brücken gleichbleibender Querschnittsgröße müssen demgegenüber alle Biegungen von der unteren Ringhälfte aufgenommen werden — weil dies die Hälfte ist, die sich ausreichend öffnen kann, um die Haken zu verrasten —

ίο wobei, wie einleitend schon erwähnt, mit Rücksicht auf die gleichförmige Querschnittsgröße der Brücken die durch den Druckblock aufgebrachten Kräfte in Richtung der vertikalen Mittellinie der unteren Ringhälfte weisen, die auch die Mittellinie der unteren Brücke ist. Dadurch tritt die Biegung, die für die Verrastung der Haken erforderlich ist, in der Hälfte der Brücke auf, die sich zwischen ihrer Mittellinie und dem Ende der Ringhälfte befindet, das den nach innen gerichteten Haken aufweist. Es liegt auf der

ao Hand, daß solch eine Konzentration von Biegekräften einen solchen bekannten Ring im Gegensatz zu den hier behandelten Dingen extrem anfällig für jede Abweichung in seinem freien Durchmesser macht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Sichern eines Maschinenteiles auf einer Welle gegen axiale Verschiebung, bestehend aus zwei federnden Ringsegmenten gleicher Form, deren freie Enden in der Ringebene als Haken ausgebildet sind, weiche Haken beim Zusammensetzen der Ringsegmente in einer Rille der Welle federnd übereinandergleiten, bis sie in die Hakenausnehmungen des Gegenringsegmentes einspringen und die Segmente in der Form eines vollständigen Ringes zusammenhalten, wobei die Ringsegmente in ihrem Mittelteil mit einer Ausnehmung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (9, 10) ai den Ringhälften (1, 2) bzw. die Brücken (11, 12) einen an sich bekannten keilförmigen Zuschnitt haben, wobei der größte Brükkenquerschnitt dem Ende der Ringhälfte (1,2) näher liegt, das den nach außen weisenden Haken (6, 7) trägt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge der Ausnehmungsinnenkanten (13, 14) zu den Ringinnenkanten (19, 20) unterschiedliche Radien (21, 22) haben, wobei die größeren Radien (22) im Bereich des kleinsten Querschnittes der Brücken (11,12) angeordnet sind.