DE2427615A1 - SELF-LOCKING LOCKING RING - Google Patents
SELF-LOCKING LOCKING RINGInfo
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Description
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Waldes Kohinoor, Inc. in Long Island City (USA)Waldes Kohinoor, Inc. in Long Island City (USA)
Selbstsperrender SicherungsringSelf-locking locking ring
Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstsperrenden offenendigen Sicherungsring zur Bildung einer künstlichen Schulter auf einem wellenartigen Trägerteil mit glatter Oberfläche.The invention relates to a self-locking open ended Retaining ring to form an artificial shoulder on a wave-like support part with a smooth surface.
Eine künstliche Schulter bildende offenendige1 Sicherungsringe,'[ die sich selbsttätig auf der äußeren Oberfläche von nicht mit einer Nut versehenen Trägerteilen wie zum Beispiel Wellen, insbesondere kleinen Wellen, Achsen, Stangen oder dergleichen, allein durch Reibung festklemmen, sind beispielsweise aus der US-PS 2.574.034 bekannt. Diese Sicherungsringe sind so ausgelegtt daß ihre maximale Querschnittshöhe einen maximalen Klemmdruck gleichmäßig rund um den inneren Umfangsrand hervorruft, wenn die Ringe innerhalb ihres Elastizitätsbereichs auf den Durchmesset der Welle aufgeweitet werden und mit ihrem inneren umfangsrand auf der Welle aufliegen. Der Schubwiderstaiid (Widerstandsfestigkeit gegen Axialkräfte) , den diese Ringe gegenüber den von ihnen festgehaltenen oder abgestützten Maschinenteilen aufzuweisen vermögen, ist gleich dem vorgenannten Klemmdruck multipliziert mit dem Reibungskoeffizienten zwischen dem inneren Umfangsrand des Ringes und der Oberfläche der Welle. Es ist aber bei den nach der bekannten Konstruktion ausgebildeten selbstsperrenden Sicherungsringen, mit Rücksicht auf die zulässigen größten Materialspannungen, der durch den Abstand zwischen Wellenoberfläche und äußerem Rand des Ringes gegebenen größten Querschnittshöhe eine Grenze gesetzt und damit auch dem' erzielbaren Klemmdruck. Eine solche Begrenzung wird extrem kritisch, wenn die Wellendurchmesser klein sind^-.-τ Open-ended 1 securing rings forming an artificial shoulder , '[ which automatically clamp themselves on the outer surface of non-grooved carrier parts such as shafts, in particular small shafts, axles, rods or the like, solely through friction, are, for example, from US PS 2,574,034 known. These securing rings are t designed so that their maximum cross-sectional height causes a maximum clamping pressure evenly around the inner peripheral edge when the rings are expanded within their elastic range to the Durchmesset the shaft and rest with their inner peripheral edge on the shaft. The shear resistance (resistance to axial forces) that these rings are able to show against the machine parts they hold or support is equal to the aforementioned clamping pressure multiplied by the coefficient of friction between the inner peripheral edge of the ring and the surface of the shaft. However, with the self-locking locking rings formed according to the known construction, with regard to the maximum permissible material stresses, the maximum cross-sectional height given by the distance between the shaft surface and the outer edge of the ring is set a limit and thus also the 'achievable clamping pressure. Such a limitation becomes extremely critical when the shaft diameters are small ^ -.- τ
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Beispiel 1 ,5 nun betragen oder gar noch kleiner sind. Die laufende Erfahrung mit Ringen, die gemäß der bekannten Konstruktion ausgebildet sind und derart kleine Ringgrößen haben, hat ferner gezeigt, daß ihre Ausführung beziehungsweise Herstellung aufgrund von Herstellungstoleranzen etwas ungleichmäßig ist und in gewissem Grade unzuverlässig ist. Außerdem hat sich die Herstellung solcher kleiner Ringe in der bekannten selbst-: sperrenden Ausführung als sehr teuer herausgestellt.Example 1, 5 are now or are even smaller. The current Has experience with rings that are designed according to the known construction and have such small ring sizes also shown that their execution or production is somewhat uneven due to manufacturing tolerances and is to some extent unreliable. In addition, the production of such small rings has become known in the self-: locking design turned out to be very expensive.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen durch Reibungshaftung beziehungsweise Klemmwirkung selbstsperrenden Sicherungsring zu schaffen, der die folgenden AnforderungenThe object of the invention is to provide a locking ring which is self-locking due to frictional adhesion or clamping action to create the following requirements
erfüllt; ■Fulfills; ■
der Außendurchmesser des Ringes soll effektiv größer sein .: the outer diameter of the ring should effectively be larger. :
als es bei den selbstsperrenden Sicherungsringen der be- ■
kannten Konstruktion möglich war, um zu erreichen, daß mit =
dem Sicherungsring eine Wellenschulter mit wesentlich größerer Höhe als bei den bekannten selbstsperrenden Sicherungsringen
gebildet werden kann;
der Außendurchmesser des Ringes soll einen Mittelpunkt haben, der im wesentlichen mit dem Wellenmittelpunkt zusammenfällt,
so daß der Ring eine konzentrische Schulter bildet, was für viele R ing anordnung en wünschenswert ist und ' :
was in Fällen, in denen die Ringe für eine automatische Ausgabe in,Form von bandumwickelten oder gebundenen Packungen
geliefert werden, mehr oder weniger dringlich ist; die maximalen Querschnittshöhen sollen größer bemessen ;
werden können als bisher, was höchst vorteilhaft und wünschenswert ist angesichts dessen, daß der Klemmdruckthan was possible with the self-locking circlips of the known construction, in order to achieve that with the circlip a shaft shoulder with a significantly greater height than with the known self-locking circlips can be formed;
the outer diameter of the ring to a center, have the substantially coincides with the shaft center, so that the ring forms a concentric shoulder, which ing for many R is arrangement en desirable and ': which, in cases in which the rings for automatic output be delivered in the form of tape-wrapped or tied packages, is more or less urgent; the maximum cross-section heights should be larger; than before, which is most advantageous and desirable in view of the fact that the clamping pressure
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der auf die Wellenoberfläche ausgeübt werden kann, um so größer ist, je größer die Querschnittshöhe ist, wie aus ; der Berechnungsformel hervorgeht, gemäß der der Ringdruck auf die Welle proportional dem Quadrat der Ringquerschnitte* höhe ist;that can be exerted on the shaft surface, the greater the cross-sectional height, as shown in; the calculation formula shows, according to which the ring pressure on the shaft is proportional to the square of the ring cross-sections * height is;
der Ring soll einen größeren Reibungskoeffizienten aufweisen, damit ein dementsprechend größerer Schubwiderstand ■ als mit den bekannten, durch Reibungshaftung selbstsperrenden Sicherungsringen, bei Montage auf einer Welle mit dem gleichen Durchmesser, erreicht wird; der Ring soll vorgespannt gestaltet werden können, das \ heißt sein wirksamer innerer Durchmesser soll um einen solchen Betrag kleiner hergestellt werden können, daß der Ring bei der ersten Montage eine bleibende Verformung annimmt beziehungsweise so vorgespannt wird, daß in dem Ringkörper Restspannungen hervorgerufen werden, welche die maximale Spannung in dem Ring erhöhen und dadurch zu einer veiteren Steigerung des Schubwiderstandes führen; der Ring soll eine Herstellung bei tragbaren Kosten für Wellen auch mit einem Durchmesser von weniger als 1 ,5 buh erlauben, wobei der Ring die für herkömmliche Ringmontage— werkzeuge geeignete Spaltausbildung haben soll.the ring is to have a greater coefficient of friction, so that a correspondingly larger thrust resistance is ■ achieved than with the known self-locking frictional grip by retaining rings, by mounting on a shaft having the same diameter; the ring should be able to be designed biased, the \ means to be more effective inner diameter should be able to be made smaller by an amount such that the ring of the first assembly, a permanent deformation takes is or biased such that in the annular body residual stresses are caused, which increase the maximum tension in the ring and thereby lead to a further increase in the shear resistance; the ring should allow production at affordable costs for shafts even with a diameter of less than 1.5 buh, the ring should have the gap design suitable for conventional ring assembly tools.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch gelöst, daß der Ringkörper an seinem inneren Umfangsrand mit wenigstens drei in der Ringkörperebene liegenden, nach innen in die Ringöffnung vorstehenden Vorsprüngen versehen ist, deren radiale Länge so bemessen ist, daß die Enden According to the invention, the task set is primarily solved in that the ring body on its inner peripheral edge is provided with at least three in the plane of the ring body, projecting inwardly into the ring opening, the radial length of which is dimensioned so that the ends
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der Vorsprünge auf einem gemeinsamen Kreis liegen, dessenof the projections lie on a common circle, whose
Durchmesser um einen vorbestimmten Betrag kleiner ist als • der Durchmesser des zugeordneten vellenförmigen Trägerteils ; und der ferner konzentrisch zu dem von dem äußeren Ringkörperumfangsrand gebildeten Kreis liegt, vobei der die Vorsprünge aufweisende innere Ringkörperumfangsrand mit einer zu dem Ringspalt zvischen den Ringenden hin versetzten Exzentrizität exzentrisch zu dem vom äußeren Ringkörperumfangsrand gebildeten Kreis verläuft. Hierdurch vird ein Ring geschaffen, der die von dem Ring ausgeübte Anpreßkraft nicht auf einen durch-; gehenden Greifrand, vie bei den bisher üblichen selbstsperrenden Sicherungsringen, sondern auf mehrere, beispiels- ; veise drei, in der Ringkörperebene liegende Vorsprünge kon-' zentriert und auf die Wellenoberfläche übertragt, und bei dem ferner der äußere Umfangsrand konzentrisch zum Wellenumfang verläuft und eine ringsum gleichbleibend hohe Abstützschulter bildet, die auch vesentlich höher ist als bei den durch Haftreibung selbstsperrenden bekannten Ringen# und bei dem dennoch der Ringkörper die sogenannte verjüngte Ringkörperform aufveist und beim Aufveiten innerhalb des Elastizitätsbereiches seine Kreisform im vesentlichen beizubehalten vermag. The diameter is smaller by a predetermined amount than • the diameter of the associated wave-shaped support part; and which further lies concentric to the circle formed by the outer ring body peripheral edge, whereby the inner ring body peripheral edge having the projections runs eccentrically to the circle formed by the outer ring body peripheral edge with an eccentricity offset towards the annular gap between the ring ends. As a result, a ring is created which does not apply the pressure exerted by the ring to a through; going gripping edge, vie with the previously common self-locking locking rings, but on several, for example ; three projections, located in the plane of the ring body, are concentrated and transferred to the shaft surface, and in which the outer peripheral edge runs concentrically to the shaft circumference and forms a constantly high support shoulder all around, which is also significantly higher than in the known rings that are self-locking due to static friction # and in which the ring body nevertheless has the so-called tapered ring body shape and is able to essentially maintain its circular shape when widened within the elasticity range.
Vorteilhafterveise liegen die freien Enden beziehungsveise Spitzen der zackenartigen Vorsprünge auf einem Kreis, dessen Durchmesser 2% bis 6% kleiner ist als der Durchmesser der Welle, für die der Ring konstruiert und bestimmt ist. Ferner ist der Durchmesser des Kreises, auf dem der äußere Umfangsrand des Ringkörpers liegt, entsprechend den jeveiligen Kon- :Advantageously, the free ends or tips of the serrated projections lie on a circle, the diameter of which is 2% to 6% smaller than the diameter of the shaft for which the ring is designed and intended. Furthermore, the diameter of the circle on which the outer peripheral edge of the ring body lies is, according to the respective con:
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-'s- ι-'s- ι
struktionsanforderungen, zulässigen Spannringen und dergleichen vorzugsweise fünfmal bis zweieinhalbmal größer als der Durchmesser des Kreises, auf dem die Enden der Vorsprünge liegen. : Der neutrale Durchmesser des Ringkörpers beträgt etva das drei- bis fünffache der größten radialen Querschnittshöhe des Ringkörpers, wobei Ringe mit der kleineren Ringgröße und Ringe mit kleineren Anforderungen an die Aufweitbarkeit die kleineren neutralen Durchmesser haben.structural requirements, permissible tension rings and the like preferably five to two and a half times larger than the diameter of the circle on which the ends of the projections lie. : The neutral diameter of the ring body is approximately three to five times the greatest radial cross-sectional height of the ring body, rings with the smaller ring size and rings with smaller requirements for the expandability have smaller neutral diameters.
In der Zeichnung zeigen die
Figuren 1 und 2 einen durch Reibungs- bzw. KlemmwirkungIn the drawing they show
Figures 1 and 2 a by friction or clamping effect
selbstsperrenden Sicherungsring in der eingangs genannten bekannten Konstruktion und Ausbildung, wobei die Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1 zeigt, und dieself-locking locking ring in the aforementioned known construction and design, wherein Figure 2 shows a section along the line 2-2 in Figure 1, and the
Figuren 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherungsringes, wobei die Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Figur' 3 zeigt.Figures 3 and 4 an embodiment of the invention Circlip, FIG. 4 showing a section along the line 4-4 in FIG.
Mit 10 ist in den Figuren 3 und 4 ein offenendiger (verschiedentlich auch als "gespaltener11 bezeichneter), sich verjüngender Ringkörper aus Federwerkstoff bezeichnet, der an seinem mittleren Abschnitt beziehungsweise in der senkrechten Mittellinie CL die größte Querschnittshöhe iOr hat und dessert Querschnittshöhen zu den Ringenden 10 e hin, zwischen denen ein verhältnismäßig enger Spalt 10 g liegt, allmählich bis zu einem Minimum 10fl kleiner werden. Dies bewirkt, daß der Ringkörper beim Aufweiten und anschließenden ZusammenziehenWith 10 in Figures 3 and 4, an open-ended (variously also referred to as "split 11 "), tapering ring body made of spring material is referred to, which has the greatest cross-sectional height iO r at its middle section or in the vertical center line CL and the cross-sectional heights to the Ring ends 10 e, between which there is a relatively narrow gap 10 g, gradually become smaller to a minimum 10 fl . This causes the ring body to expand and then contract
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innerhalb der Elastizitätsgrenze des Ringwerkstoffs seine kreisrunde Form beibehält. Der Ringkörper klemmt sich nicht mit seinem ganzen inneren Umfangsrand auf der Wellenoberfläche fest, wie die in Figur 1 und 2 gezeigten bekannten Sicherungsringe, sondern besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an seinem inneren Umfangsrand drei planare, das heißt in der Ebene des Ringkörpers 10 liegende Vorsprünge: pi, p2 und p3. Der Vorsprung p1 liegt an dem Ringkörperabschnitt mit der größten radialen Höhe und hat eine vorbestimmte kleinste radiale Länge. Die beiden anderen Vorsprünge p2 und p3 sind symmetrisch in der Nähe und beiderseits des : Ringkörperspaltes angeordnet und besitzen eine gleichgroße radiale Länge, die größer ist als die radiale Länge des Vorsprungs pi. Die radiale Länge' der drei Vorsprünge ist so bemessen, daß nur die 5pitzen bzw. freien Enden der Vorsprünge an der Wellenoberfläche anliegen und mit einer die Selbstsperrung des Ringes bewirkenden und dafür ausreichenden radial nach innen gerichteten Kraft die Wellenoberfläche er-; greifen. Die radiale Länge der drei Vorsprünge ist so bemessen und aufeinander abgestimmt, daß die freien Enden der Vor-!· sprünge auf einem gemeinsamen Kreis Ci liegen, welcher konzentrisch zu dem von dem äußeren umfangsrand des Ringkörpers gebildeten Kreis C2 liegt und welcher einen Durchmesser hat, der vorzugsweise 2 bis 6 % kleiner ist als der Durchmesser der Welle, auf die der Ring montiert werden soll. Der Durchmesser des Außenumfangskreises C2 ist vorzugsweise 2,5 bis 5 mal so groß wie der Durchmesser des Kreises C1. Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, verläuft also der äußere Umfangskreis des erfindungsgemäßen Sicherungsringes, wenn er aufmaintains its circular shape within the elastic limit of the ring material. The ring body does not clamp itself firmly with its entire inner circumferential edge on the shaft surface, like the known locking rings shown in Figures 1 and 2, but in the illustrated embodiment has three planar projections on its inner circumferential edge, that is, in the plane of the ring body 10: pi, p2 and p3. The projection p1 lies on the ring body section with the greatest radial height and has a predetermined smallest radial length. The other two projections p2 and p3 are symmetrical in the vicinity and on both sides of: arranged annulus gap and have an equal radial length, which is greater than the radial length of the projection pi. The radial length of the three projections is so dimensioned that only the tips or free ends of the projections rest against the shaft surface and with a force that causes the self-locking of the ring and is sufficient for this purpose, the shaft surface; to grab. The radial length of the three projections is dimensioned and coordinated in such a way that the free ends of the projections lie on a common circle Ci which is concentric to the circle C2 formed by the outer peripheral edge of the ring body and which has a diameter which is preferably 2 to 6 % smaller than the diameter of the shaft on which the ring is to be mounted. The diameter of the outer peripheral circle C2 is preferably 2.5 to 5 times as large as the diameter of the circle C1. As can be seen from the drawing, the outer circumferential circle of the locking ring according to the invention runs when it opens
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ein wellenförmiges Trägerteil montiert ist, konzentrisch zu dem Umfangskreis des wellenförmigen Trägerteils, und die von dem Ring gebildete Schulter hat eine Höhe, die wesentlich ; größer ist als die Schulterhöhe, die mit den in Figur 1 und ■ 2 veranschaulichten bekannten selbstsperrenden Sicherungsringen geschaffen werden konnte, welche entlang ihres gesamten ; inneren Randes die Welle klemmend greifen. Wie Figur 3 auch : erkennen läßt, verläuft der innere Umfangsrand C3 des eigentlichen Ringkörpers exzentrisch zu dem äußeren Umfangsrand C2, wodurch die bereits erwähnte Verjüngung der Querschnittshöheί des Ringkörpers von dem mittleren Abschnitt zu den Ringenden hin bewirkt wird, wobei der Mittelpunkt des inneren Umfangskreises C3 in der Mittellinie CL um die Exzentrizität e in Richtung zu dem Ringspalt hin gegenüber dem Mittelpunkt des äußeren Umfangskreises C2 versetzt ist.a wave-shaped support part is mounted concentrically with the circumferential circle of the wave-shaped support part, and the shoulder formed by the ring has a height that is substantially; is greater than the shoulder height that could be created with the illustrated in Figure 1 and ■ 2 known self-locking locking rings, which along their entire ; grip the shaft by clamping it on the inner edge. As Figure 3 also shows, the inner circumferential edge C3 of the actual ring body runs eccentrically to the outer circumferential edge C2, which causes the aforementioned tapering of the cross-sectional heightί of the ring body from the middle section to the ring ends, the center of the inner circumferential circle C3 is offset in the center line C L by the eccentricity e in the direction of the annular gap with respect to the center of the outer circumferential circle C2.
So wie bei dem in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten bekannten Ring sind die den Ringspalt begrenzenden Ringenden 10 e vorzugsweise mit gegenüberliegenden, im wesentlichen halbkreisförmigen Aussparungen versehen, die so dimensioniert sind, daß sie ein Werkzeug aufnehmen können, mit dem der Ringkörper um einen kleinen Betrag gespreizt wird, welcher für das Anbringen des Sicherungsringes auf der zugehörigen ' Welle oder für das Abnehmen des Sicherungsringes von dieser Welle erforderlich ist. .As in the case of the known ring illustrated in FIGS. 1 and 2, the ring ends delimiting the annular gap are 10 e preferably provided with opposite, essentially semicircular recesses, which are dimensioned in this way are that they can accommodate a tool with which the ring body is spread by a small amount, which for attaching the locking ring to the associated 'shaft or for removing the locking ring from it Shaft is required. .
Wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, ist die Höhe der Schulter; die mit dem erfindungsgemäßen Ring geschaffen werden kann, gleich der Summe aus der Querschnittshöhe 10'As can be seen from the description, the height of the shoulder is ; which can be created with the ring according to the invention, equal to the sum of the cross-sectional height 10 '
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des Ringkörpers an dessen mittleren Abschnitt plus der radi-: alen Länge des mittleren Vorsprunges pi plus der geringen Vergrößerung des Außendurchmessers des Ringes, die der Ring : beim Aufspreizen über eine Welle erfährt, deren Durchmesser etvas größer ist als der Durchmesser des Kreises C1 . Wie ferner zu erkennen ist, behält diese Schulter auch die vorgenannte Schulterhöhe über die gesamte Bogenlänge des Ring- : körpers bei, und zwar veil die radiale Länge der Vorsprünge p2 und p3 an den Ringenden so bemessen ist, daß ihre Spitzenauf dem gleichen Kreis C1 liegen vie die Spitze des kürzeren·; Vorspranges p1. :of the ring body at its middle section plus the radial length of the middle protrusion pi plus the slight increase in the outer diameter of the ring, which the ring experiences when spreading over a shaft, the diameter of which is somewhat larger than the diameter of the circle C1. As can be seen further, this shoulder also retains the above shoulder height over the entire arc length of the ring: body at, namely veil the radial length of the projections is p2 and p3 dimensioned to the ring ends so that their Spitzenauf are the same circle C1 vie the tip of the shorter ·; Projection p1. :
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ringausbildung ist, daß der Ringkörper vorspannbar ausgebildet werden kann, das heißt so dimensioniert verden kann, daß er bei der ersten Montage eine leichte/bleibende Verformung erhält und dadurch Restspannungen in dem Ringkörper hervorgerufen verden, welche die maximale Greifkraft, die der Ring auf die Welle auszuüben vermag, und damit die Widerstandskraft gegen axiale Belastungen durch von dem Ring abzustützende Maschinenteile erhöhen.An advantage of the ring formation according to the invention is that the ring body can be designed such that it can be prestressed, that is to say it can be dimensioned so that it is at the first Assembly receives a slight / permanent deformation and this causes residual stresses in the ring body, which the maximum gripping force that the ring can exert on the shaft able, and thus the resistance against axial loads from the machine parts to be supported by the ring raise.
Wenn der erfindungsgemäße Sicherungsring bei der Montage auf eine glatte Wellenoberfläche gespreizt und auf die Welle aufgeschoben vird und sich dann auf die Welle zusammenzieht, übertragen, vie aus der Zeichnung zu erkennen ist, die Innen-^- randvorsprünge pi, p2 und p3 die Kraft, die in dem Ringkörper durch das Spreizen erzeugt vird, auf die Spitzen dieser Vorsprünge in Form von Haftreibungskräften. Da das Ausmaß desIf the locking ring according to the invention is spread on a smooth shaft surface during assembly and onto the shaft is pushed up and then contracts on the shaft, transferred, as can be seen from the drawing, the inside - ^ - edge projections pi, p2 and p3 the force acting in the ring body vird produced by the spreading, on the tips of these projections in the form of static friction forces. Since the extent of the
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vorgenannten Spreizens im wesentlichen in der gleichen Größenordnung liegt vie das Aufspreizen eines Ringes der be- : kannten Art, welcher entlang seines gesamten Innenrandes ; die Welle greift, können der über die Vorsprünge am Ringinnenrand übertragene Druck und die von den Spitzen der Vorsprünge auf die Wellenobeifläche ausgeübte Reibungsklemmkraft nach der gleichen Grundformel berechnet werden vie bei den '. eingangs zitierten bekannten Klemmringen.aforementioned spreading in substantially the same order of magnitude vie the spreading of a ring of working: known type, which throughout along its inner edge; grips the shaft, the pressure transmitted via the projections on the inner edge of the ring and the frictional clamping force exerted by the tips of the projections on the shaft surface can be calculated according to the same basic formula as for the '. known clamping rings cited at the outset.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8131 | Rejection |