DE2423898A1 - RETAINING RING - Google Patents
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Description
Waldes Kohinoor, Inc. in Long Island City (USA)Waldes Kohinoor, Inc. in Long Island City (USA)
Die Erfindung bezieht sich auf einen offenendigen Sicherungsring für die Montage in der Ringnut eines Trägerteils, wie zum Beispiel Welle oder Gehäusebohrung, zwecks Bildung einer künstlichen Schulter zum Festhalten und/oder Stützen eines anderen Maschinenteils.The invention relates to an open-ended locking ring for mounting in the annular groove of a carrier part, such as for example shaft or housing bore, for the purpose of forming an artificial shoulder to hold and / or support one other machine part.
Überwiegend sind Sicherungsringe der vorgenannten Art, die sowohl Außenringe als auch Innenringe sein können, als sogenannte verjüngte Sicherungsringe ausgebildet, deren besonderes Merkmal es ist, daß die radiale Querschnittshöhe von einem Maximum beim mittleren Ringabschnitt bis zu einem Minimum bei den beiden Ringenden kleiner wird. Diese bekannten verjüngten Sicherungsringe haben, weil das Minimum der radialen Querfschnittshöhe klein ist, den Nachteil, daß diejenige Fläche des Ringkörpers, die die Schulter bilden soll, bei oder in der Nähe der Ringenden verhältnismäßig gering ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten verjüngten Sicherungsringe besteht darin, daß ihr neutraler Durchmesser begrenzt ist, was von der maximalen Querschnittshöhe abhängt, welche eine Funktion der beim Spreizen des Ringes zum Aufstecken auf eine Welle oder beim Zusammenziehen des Ringes zum Einsetzen in eine Gehäusebohrung entstehenden maximal zulässigen Biegebe-Predominantly are circlips of the aforementioned type that Both outer rings and inner rings can be designed as so-called tapered retaining rings, their special It is characteristic that the radial cross-sectional height is from a maximum at the central ring section to a minimum becomes smaller at the two ends of the ring. These known tapered retaining rings have, because the minimum of the radial cross section height is small, the disadvantage that that area of the ring body which is to form the shoulder at or in the proximity of the ring ends is relatively small. There is another disadvantage of the known tapered retaining rings in that their neutral diameter is limited, which depends on the maximum cross-sectional height, which is a function when spreading the ring to attach it to a shaft or when contracting the ring to insert it into a housing bore resulting maximum permissible bending
Ringwerkstoff s,
anspruchung des *fce**i«teHrsl:, aus dem der Ringkörper hergestellt
ist, Während die vorgenannten Nachteile, obgleich sie bestehen, bisher oder manchmal bei Sicherungsringen mit planparallelen Seitenflächen für erträglich gehalten wurden, kann
Ringwe rks toff s,
Claim of the * fce ** i «teHrsl: from which the ring body is made, While the aforementioned disadvantages, although they exist, have been considered tolerable up to now or sometimes in the case of circlips with plane-parallel side surfaces
3699 . : -...2L..- ·3699. : -... 2L ..- ·
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dies nicht mehr für schrägflächige Sicherungsringe gesagt werde, welche beim Einbau in die Nut einer Welle oder einer Gehäusebohrung aufgrund ihrer Abschrägung dazu dienen sollen, ein axiales Spiel aufzunehmen beziehungsweise zu vermeiden.this is no longer said for inclined circlips, which are installed in the groove of a shaft or a Housing bore due to its bevel should serve to absorb or avoid axial play.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten verjüngten Sicherungsringe zu beheben und einen sowohl als Außenring wie auch als Innenring ausführbaren Sicherungsring zu schaffen, der sich in einem größeren Ausmaß als die bekannten verjüngten Ringe elastisch biegen läßt, so daß die Gefahr einer bleibenden Verformung verringert wird und eine kleinere Anzahl an Ringgrößen für einen Bereich an Wellendurchmessern und Gehäusebohrungsdurchmessern ausreicht, und der ferner eine größere nutzbare radiale Querschnittshöhe aufweist und bietet, als es bislang mit den bekannten verjüngten Sicherungsringen möglich war, und sich daher auch besonders gut als abgeschrägter, zur Aufnahme beziehungsweise zum Ausgleich eines axialen Spiels beim Einbau in eine Ringnut fähi-i ger Sicherungsring anwenden läßt.The invention has the task of eliminating the disadvantages of the known tapered retaining rings and one to create both as an outer ring and as an inner ring executable locking ring, which is to a greater extent can bend elastically than the known tapered rings, so that the risk of permanent deformation is reduced and a smaller number of ring sizes is sufficient for a range of shaft diameters and housing bore diameters, and which also has and offers a greater usable radial cross-sectional height than was previously possible with the known tapered retaining rings, and is therefore also special good as a beveled one, capable of accommodating or compensating for axial play when installing in an annular groove ger locking ring can be used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch gelöst, daß der Ringkörper sich aus einer Mehrzahl von in Reihe miteinander verbundenen trapezförmigen Abschnitten zusammensetzt, die abwechselnd radial nach außen und radial nach innen offen ausgebildet sind und von denen jeder Abschnitt aus einem in Umfangsrichtung des Ringkörpers sich erstreckenden und entsprechend der Kreisform des Sicherungsringes gekrümmt ausgebildeten Biegebalken, welcher bei einem nach innen offenen Abschnitt den Außenrand und bei einem nach?According to the invention, this object is primarily achieved in that the ring body is composed of a plurality of trapezoidal sections connected in series, which are alternately open radially outward and radially inward and of which each section consists of one in the circumferential direction of the ring body extending and curved according to the circular shape of the locking ring formed bending beam, which the outer edge in an inwardly open section and in a?
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außen offenen Abschnitt den Innenrand des Ringkörpers darstellt, sowie aus zwei von den Enden des Biegebalkens ausgehenden Armen besteht, welche bei jedem Abschnitt von dessen Biegebalken ausgehend divergierend verlaufen, wobei die Arme eines trapezförmigen Abschnittes gleichzeitig je einen Arm der beiden benachbarten, umgekehrt liegenden trapezförmigen Abschnitte bilden, und daß ferner sowohl die den Außenrand als auch die den Innenrand des Ringkörpers darstellenden Biegebalken eine vom Ringscheitel zu den Ringenden hin fortschreitend kleiner werdende radiale Querschnittshöhe aufweisen.outside open section represents the inner edge of the ring body, as well as two starting from the ends of the bending beam There are arms, which extend diverging from its bending beam starting at each section, the arms of a trapezoidal section at the same time one arm of each of the two adjacent, inverted trapezoidal ones Form sections, and that also both the outer edge and the inner edge of the annular body representing the bending beams have a gradually decreasing radial cross-sectional height from the ring apex to the ring ends.
Die Vorteile und weitere Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben, in der verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen offenendigen Sicherungsringes dargestellt sind, und zwar zeigen Figur 1 einen verjüngten Außenring in der Draufsicht; Figur 2 einen Querschnitt entlang der senkrechten Mittelebene in Figur 1;The advantages and other features of the invention are described below described in more detail with reference to the drawing, in which various embodiments of the open-ended according to the invention Circlips are shown, namely, Figure 1 shows a tapered outer ring in plan view; FIG. 2 shows a cross section along the vertical center plane in FIG. 1;
Figur 3 einen verjüngten Innenring in der Draufsicht; Figur 4 einen Querschnitt in der senkrechten Mittelebene in Figur 3;FIG. 3 shows a tapered inner ring in plan view; FIG. 4 shows a cross section in the vertical center plane in Figure 3;
Figur 5 einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ringkörpers in der Ansicht zur spezielleren Darstellung von zwei nach innen offenen trapezförmigen Abschnitten, deren am Ringkörperaußenrand liegende Biegebalken durch divergierende Ring körperabschnitte beziehungsweise Arme mit einem am Ringkörper innenTand liegenden Biegebalken verbunden sind.FIG. 5 shows part of an annular body designed according to the invention In the view for a more specific representation of two inwardly open trapezoidal sections, the one on the outer edge of the ring body lying bending beams through diverging ring body sections or arms with one on the ring body internal bending beams are connected.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen sogenannten verjüngten RingFigures 1 and 2 show a so-called tapered ring
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in der erfindungsgemäß ausgebildeten Außenringform, wobei die Figur 2 zusätzlich zeigt, daß der Ring auch die Konusform aufweisen kann, das heißt entlang seines wirksamen inneren Randes (Nutsitzrand) mit einer Abschrägung versehen sein kann Mit der Ziffer 10.ist allgemein ein offenendiger Ringkörper bezeichnet, welcher eine Mehrzahl von gekrümmten, den Außenrand des Ringkörpers bildenden Biegebalken 12„a, 12b, 12c, etc. aufweist (nachstehend als Außenrandbalken bezeichnet), die in Umfangsrichtung aufgrund von Außenrandaussparungen 14 a, 14 b, 14 c, etc. einen Ab st and voneinander aufweisen, und welcher ferner eine Mehrzahl von gekrümmten, den Innenrand des Ringkörpers bildenden Biegebalken 16 a, 16 b, 16 c, etc. aufweist (nachstehend als Innenrandbalken bezeichnet), die in Umfangsrichtung aufgrund von Innenrandaussparungen 18 a, 18 b, 18 c, etc. einen Abstand voneinander aufweisen. Die Innenrandbalken 16 a, 16 b, etc. sind also gegenüber den Außenrandbalken 12 a, 12 b, etc. versetzt. Jeder Außenrandbalken wird von zw$i Ringkörperabschnitten bzw. Armen 20 a, 20 b getragen beziehungsweise gestützt, welche divergent ve? laufend sich nach innen erstrecken und die Enden des Außenrandbalkens mit den in Umfangsrichtung einen Abstand aufweisenden Enden der benachbarten Innenrandbalken verbinden. Der Ringkörper setzt sich also aus einer Mehrzahl von in Reihe miteinander verbundenen aufrechten und umgekehrten trapezförmigen Abschnitten zusammen, die abwechselnd radial nach innen und radial nach außen offen sind und gemeinsame, bei allen Abschnitten divergierend verlaufende Arme haben.in the outer ring shape designed according to the invention, wherein the Figure 2 also shows that the ring can also have the conical shape, that is, along its effective inner Edge (Nutsitzrand) can be provided with a bevel. The numeral 10 is generally an open-ended ring body denotes which is a plurality of curved, the outer edge of the ring body forming bending beams 12 "a, 12b, 12c, etc. has (hereinafter referred to as outer edge bar), which in the circumferential direction due to outer edge recesses 14 a, 14 b, 14 c, etc. are at a distance from each other, and which also has a plurality of curved, the inner edge of the annular body forming bending beams 16 a, 16 b, 16 c, etc. has (hereinafter referred to as inner edge bar), which in the circumferential direction due to inner edge recesses 18 a, 18 b, 18 c, etc. have a distance from one another. The inner edge bars 16 a, 16 b, etc. are so opposite to Outer edge bar 12 a, 12 b, etc. offset. Any outside edge bar is made up of two ring body sections or arms 20 a, 20 b worn or supported, which divergent ve? continuously extending inward and the ends of the outer edge beam connect to the circumferentially spaced ends of the adjacent inner edge beams. Of the The ring body is thus made up of a plurality of upright and inverted trapezoidal shapes connected in series Sections together that are alternately open radially inward and radially outward and common, at have diverging arms in all sections.
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Der Ringkörper 10, welcher die die Außenringform charakterisierende gespaltene beziehungsweise offenendige Ausgestaltung aufweist, besitzt den üblichen engen Spalt 10 g zwischen seinen Ringenden, welche beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Ösen 24 a·, 24 b ausgebildet sind, mit denen respektive in deren Öffnungen die Spitzen einer Zange oder eines anderen geeigneten Ringspreizmittels gekuppelt werden können, um den Ring in eine Ringnut einbauen oder aus einer Ringnut ausbauen zu können.The ring body 10, which characterizes the outer ring shape has split or open-ended configuration, has the usual narrow gap of 10 g between its ring ends, which are designed as eyelets 24 a ·, 24 b in the illustrated embodiment, with which or the tips of a pair of pliers or another suitable ring spreading means are coupled into the openings can to install the ring in an annular groove or to be able to remove it from an annular groove.
Der erfindungsgemäße Sicherungsring ist in der Weise als sogenannter verjüngter Ring ausgebildet, daß die Querschnittshöhen der Biegebalken, deren Querschnittshöhen die tatsächlichen Querschnittshöhen des Ringkörpers sind, sich fortschreitend von einem Maximum beim mittleren Ringabschnitt be-|- ziehungsweise beim Scheitel des Ringes bis zu einem Minimum in der Nähe der Ringenden verringern. Darüber hinaus ist beiifi dargestellten Ausführungsbeispiel die wirksame Querschnittshöhe des Ringes, das heißt die Ringhöhe gemessen von der Außenkante der Außenrandbalken bis zur Innenkante der Innenrandbalken, so ausgebildet, daß sie sich ebenfalls fortschrei tend von einem Maximum im Bereich der Ringmitte zu einem Minimum im Bereich der Ringenden verringert. Diese wirksame, effektive Ringhöhe ist aber aufgrund des Vorhandenseins der Verbindungsafcrme 20 a, 20 b etwa das zweifache der Ringhöhe der bekannten, üblichen verjüngten Sicherungsringe. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da es ermöglicht wird, einen verjüngten Sicherungsring mit einer wesentlich größeren SchulterThe locking ring according to the invention is in the way as a so-called tapered ring formed that the cross-sectional heights of the bending beams, whose cross-sectional heights the actual The cross-sectional heights of the ring body are progressively increasing from a maximum at the middle ring section. or at the apex of the ring to a minimum near the ends of the ring. In addition, beiifi illustrated embodiment, the effective cross-sectional height of the ring, that is, the ring height measured from the Outer edge of the outer edge beam to the inner edge of the inner edge beam, designed so that they also tend to progress from a maximum in the center of the ring to one Reduced minimum in the area of the ring ends. However, this effective, effective ring height is due to the presence of the Connection arm 20 a, 20 b about twice the height of the ring the well-known, customary tapered retaining rings. This is a significant advantage as it enables a tapered locking ring with a much larger shoulder
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höhe als bei den bekannten verjüngten Ringen auszubilden ohne! die Gefahr, daß der Ring über zulässige Beanspruchungsgrenzeri hinaus übermäßig beansprucht wird (Biegung) oder, im Falle eines vorgespannten Ringes, eine bleibende Verformung annimmt' wenn der Ring bei. der Montage über ein Wellenende gespreizt wird.height than with the known tapered rings without! the risk that the ring is excessively stressed beyond the permissible stress limiti (bending) or, in the event of a pre-tensioned ring that assumes permanent deformation 'when the ring is at. the assembly spread over one shaft end will.
Mehr im einzelnen kann der in Figur 1 dargestellte Ring vie folgt betrachtet werden. Der Ring hat einen reutralen Durchmesser der Außenrandbalken, und zwar in einem biegsamen Bereich, der aus neun Teilen besteht, von denen jeder eine durch den Winkelσ^ bestimmte Länge besitzt. Der Ring hat ferner einen neutralen Durchmesser der Innenrandbalken, und zwar in dem biegsamen Bereich, der aus acht Teilen besteht, von denen jeder eine durch den Winkel /7 bestimmte Länge besitzt. Es kann die gültige Annahme gemacht werden, daß, wenn diese Teile aneinandergefügt wären, sie einen Ring bilden würden, welcher eine Aufweitung gemäß der bekannten Formel erlauben würde:The ring shown in FIG. 1 can be viewed in greater detail as follows. The ring has a reutral diameter of the outer edge beams, namely in a flexible area, which consists of nine parts, each of which has a length determined by the angle σ ^. The ring also has a neutral diameter of the inner edge beams, namely in the flexible area, which consists of eight parts, each of which has a length determined by the angle / 7. It can be validly assumed that if these parts were put together they would form a ring which would allow expansion according to the well-known formula:
Cd1 + h) . (d2 + h) - sCd 1 + h). (d 2 + h) - s
max.
Darin bedeutenMax.
In it mean
= Aufweitung gleich Wellendurchmesser minus freier Durchmesser d-= Expansion equal to shaft diameter minus free diameter d-
d = Freier Durchmesser des Rings (vor dem Spreizen) do = Freier Durchmesser des Rings (nach dem Spreizen)d = free diameter of the ring (before spreading) d o = free diameter of the ring (after spreading)
maxMax
= Mittlere Querschnittshöhe (der Außenrandstege) = Maximale Querschnittshöhe (entlang der senkrechten= Average cross-section height (of the outer edge webs) = Maximum cross-section height (along the vertical
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Mittellinie)Center line)
E = Elastizitätsmodul
s - Zulässige BiegebeanspruchungE = modulus of elasticity
s - permissible bending stress
Die Aufweitung beziehungsweise Biegbarkeit wird dadurch vergrößert, daß der erfindungsgemäße Ring aus den beschriebene^ miteinander verbundenen trapezförmigen Abschnitten besteht. Es sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel also 18 Verbindungsarme vorhanden,von denen jeder eine innerhalb des Winkels ΛΓ (Figur 1) gebildete neutrale Achse besitzt. Die Achse jedes Verbindungsarmes ist gegenüber dem Radius R um den Winkel £ (Figur 5) geneigt. Wenn der Ring beim Aufspreizen auf eine Achse oder Welle geöffnet wird, wird sich jeder Verbindungsarm um den Winkel £\. biegen beziehungsweise ablenken, wobei diese Ablenkung durch seine Breite <·? (Figur i) und durch die Zugfestigkeit des Ringwerkstoffs bestimmt wird. Da der dargestellte Ring 18 solcher Verbindungsarme hat, beträgt die Vergrößerung der Biegbarkeit beziehungsweise Aufweitfähigkeit des Ringes 18 mal den Radianten £ -·- Dies ist ein Betrag, der eine Steigerung der gesamten Aufwei tung des freien Durchmessers auf das 1,5-fache der zulässigen Aufweitung von bekannten verjüngten Sicherungsringen ermöglicht.The expansion or bendability is increased in that the ring according to the invention consists of the trapezoidal sections described, which are connected to one another. In the illustrated embodiment, there are 18 connecting arms, each of which has a neutral axis formed within the angle ΛΓ (FIG. 1). The axis of each connecting arm is inclined with respect to the radius R by the angle £ (FIG. 5). If the ring is opened when spreading onto an axle or shaft, each connecting arm will move around the angle £ \. bend or deflect, whereby this deflection by its width <·? (Figure i) and is determined by the tensile strength of the ring material. Since the illustrated ring has 18 such connecting arms, the enlargement of the bendability or expandability of the ring is 18 times the radians £ - · - This is an amount that increases the total expansion of the free diameter to 1.5 times the permissible Enables expansion of known tapered locking rings.
Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Innenringausführung wirkt in analoger, umgekehrter Weise. Die Anzahl der Verbin-; dungsarme und die Querschnittshöhen der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ringkörper können so gewählt sein, daßThe inner ring design shown in FIGS. 3 and 4 works in an analogous, reversed manner. The number of connections; Dung poor and the cross-sectional heights of the ring body shown in Figures 1 and 3 can be chosen so that
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— ö —- ö -
sie gegenwärtigen Ringen entsprechen, die für die gleichen Wellengrößen oder Gehäusegrößen angewendet werden. Es können jedoch, durch Veränderung der Zahl und Breite der Verbindungsarme 20 a, 20 b und der Querschnittshöhen der Biegebalken der aus den trapezförmigen Abschnitten bestehenden Ringe in mannigfachen Variationen verjüngte Sicherungsringe geschaffen werden, welche eine wesentlich erhöhte nutzbare Querschnittshöhe und eine wesentlich erhöhte Aufweitfähigkeit respektive Spreizbarkeit aufweisen.they correspond to current rings that are used for the same shaft sizes or housing sizes. It can however, by changing the number and width of the connecting arms 20 a, 20 b and the cross-sectional heights of the bending beams of the rings consisting of the trapezoidal sections created tapered locking rings in manifold variations which have a significantly increased usable cross-sectional height and a significantly increased expandability respectively have expandability.
Der erfindungsgemäße Sicherungsring kann bei Außenringform und Innenringform ein Ring mit planparallelen Seitenflächen sein, er kann mit Vorteil auch entlang seines Nutsitzrandes mit einer Abschrägung 30 versehen sein, so daß der Ring, wenn er in die zugeordnete Nut eingesetzt wird, in herkömmlicher Weise ein axiales Spiel aufnehmen beziehungsweise ausgleichen kann. In den Figuren 2 und 4 ist eine solche Abschrägung 30 entlang der Nutsitzränder des Ringkörpers dargestellt, wobei diese Nut/sitzränder der innere Rand 32 i des Außenringes respektive der Außenrand 32 ο des Innenringes ist. Der Abschrägungswinkel entspricht dem Abschrägungswinkel bei den bekannten konischen Sicherungsringen (maximal 15°) und überschreitet nicht den Sicherheitswinkel, der einzuhalten ist um zu verhindern, daß der Ring aus der Nut herausgleitet oder bei axialer Belastung herausgedrückt wird. Da aber beim verjüngten und abgeschrägten Abstutzring gemäß der Erfindung die effektiven Ringhöhen viel größer sind als bei den bekannten verjüngten Ringen, ungefährThe securing ring according to the invention can have an outer ring shape and inner ring shape be a ring with plane-parallel side surfaces, it can also be advantageously along its groove seat edge be provided with a chamfer 30 so that the ring, when it is inserted into the associated groove, in conventional Way can absorb or compensate for axial play. Such is shown in FIGS. 2 and 4 Bevel 30 along the groove seat edges of the ring body shown, with this groove / Sitzränder the inner edge 32 i of the outer ring or the outer edge 32 ο of the inner ring. The bevel angle corresponds to the bevel angle with the known conical locking rings (maximum 15 °) and does not exceed the safety angle that must be observed to prevent the ring slides out of the groove or is pushed out under axial load. But there with the tapered and beveled support ring according to the invention the effective ring heights are much greater than in the known tapered rings, approximately
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zweimal so groß, hat der erfindungsgemäße Ring eine Aufnahmefähigkeit, die etwa das doppelte der Aufnahmefähigkeit der bekannten mit einer Abschrägung entlang ihres Nutsitzrandes versehenen verjüngten Sicherungsringe ist.twice as large, the ring according to the invention has a capacity which is about twice the capacity of the known with a bevel along its groove seat edge provided tapered retaining rings.
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Claims (4)
gekennzeichnet, daß diejenigen Biegebalken der trapezförmigen Abschnitte, welche den in die Ringnut eines Trägerteils eingreifenden Nutsitzrand des Ringkörpers bilden, mit einer den Ausgleich eines Axialspiels bewirkenden Abschrägung versehen sind.3. Securing ring according to one of claims 1 or 2, characterized
characterized in that those bending bars of the trapezoidal sections which form the groove seat edge of the annular body engaging in the annular groove of a carrier part are provided with a bevel which compensates for axial play.
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