DE7419634U - Selbstsperrender Sicherungsring - Google Patents

Description

VaIdes Kohinoor, Inc. in Long Island City (USA) Selbstsperrender Sicherungsring

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstsperrenden offen- : endigen Sicherungsring zur Bildung einer künstlichen Schulter auf einem wellenartigen Trägerteil «it glatter Oberfläche.

Eine künstliche Schulter bildende offenendige Sicherungsringe, die sich selbsttätig auf der äußeren Oberfläche von nicht mit einer Nut versehenen Trägerteilen vie 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 ausgelegt, daß ihre maximale Querschnittshöhe einen maximalen ■ Klemmdruck gleichmäßig rund um den inneren Umfangsrand her- ] vorruft, venn die Ringe innerhalb ihres Elastizitätsbereichs auf den Durchmesser der Welle aufgeweitet werden und mit ihrem: inneren Umfangsrand auf der Welle aufliegen. Der Schubwider- ;' stand (Widerstandsfestigkeit gegen Axialkräfte), den diese Ringe gegenüber den von ihnen festgehaltenen oder abgestützten i Maschinenteilen aufzuweisen vermögen, ist gleich dem vorge- ;

2G nannten 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 Querscbnittshöhe eine Grenze gesetzt und damit auch dem erzielbaren Klemmdruck. Eine solche Begrenzung wird extrem kritisch, wenn die Wellendurchmesser klein sind ,zum

Beispiel 1,5 mm 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 etvas ungleichmäßig ist und in gevissem Grade unzuverlässig ist. Außerdem hat sich die Herstellung solcher kleiner Ringe in der bekannten selbst-: sperrenden Ausführung als sehr teuer herausgestellt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen durch

Reibungshaftung beziehungsweise Klemmwirkung selbstsperrenden Sicherungsring zu schaffen, der die folgenden Anforderungen erfüllt:

der Außendurchmesser des Ringes soll effektiv größer sein 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 ha ben, der im wesentlichen mit dem Wellenmittelpunkt zusam menfällt, so daß der Ring eine konzentrische Schulter bildet, was für viele Ringanordnungen wünschenswert ist und was in Fällen, in denen die Ringe für eine automatische Ausgabe in Form von bandumwickelten oder gebundenen Packun gen 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 Klemmdruck

der auf die Wellenoberfläche ausgeübt werden kann, um so gröf3er ist, je größer die Querschnittshöhe ist, vie aus der Berechnungsformel hervorgeht, gemäß der der Ringdruck auf die Welle proportional dem Quadrat der Ringquerschnittshöhe ist;

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 weiteren Steigerung des Schubwiderstandes führen;

der Ring soll eine Herstellung bei tragbaren Kosten für j Wellen auch mit einem Durchmesser von weniger als 1,5 mm erlauben, wobei der Ring die für herkömmliche Ringmontage- : werkzeuge geeignete Spaltausbildung haben soll.

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

- 4 der Vorsprünge auf einem gemeinsamen Kreis liegen, dessen

Durchmesser um einen vorbestimmten Betrag kleiner ist als
der Durchmesser des zugeordneten veilenförmigen Trägerteils
und der ferner konzentrisch zu dem von dem äuüeren Ringkörperuirfangsrand gebildeten Kreis liegt, wobei 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 wird ein Ring geschaffen, der

die von dem Ring ausgeübte Anpreßkraft nicht auf einen durchgehenden Greifrand, vie bei den bisher üblichen selbstsperrenden Sicherungsringen, sondern auf mehrere, beispielsweise drei, in der Ringkörperebene liegende Vorsprünge kon- _; zentriert und auf die Wellenoberflache überträgt, und bei dem; ferner der äußere Umfsngsrand konzentrisch zum Wellenumfang ; verläuft und eine ringsum gleichbleibend hohe Abstützschulter; bildet, die auch wesentlich höher ist als bei den durch
Haftreibung selbstsperrenden bekannten Ringen, und bei dem ; dennoch der Ringkörper die sogenannte verjüngte Ringkörper-

form aufweist und beim Aufweiten innerhalb des Elastizitäts- ; bereiches seine Kreisform im wesentlichen beizubehalten vermag. ·

Vortailhafterweise liegen die freien Enden beziehungsweise , Spitzen der zackenartigen Vorsprünge auf einem Kreis, dessen '.' j

I ₂c Durchmesser 2% bis 6Ά kleiner ist als der Durchmesser der : j Welle, für die de^ Ring konstruiert und bestimmt ist. Ferner ■ ist der Durchmesser des Kreises, auf der. der äußere Umfangs- ' rand des Ringkörpers liegt, entsprechend den jeweiligen tov,-

struktionsanforderungen, zulässigen Spannungen und dergleichen vorzugsweise fünfmal bis zweieinhalbmal größer als der Durchmesser des Kreises, auf dem die Enden der Vorsprtlnge 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.

In der Zeichnung zeigen die

Figuren 1 und 2 einen durch Reibungs- bzw. Klemmwirkung selbst sperrenden 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 die

Figuren 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherungsringes, wobei die Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Figur 3 zeigt.

Mit 10 ist in den Figuren 3 und 4 ein offenendiger (verschie-i dentlich auch als "gespaltener" bezeichneter), sich verjtingender Ringkörper aus Federwerkstoff bezeichnet, der an seinem mittleren Abschnitt beziehungsweise in der senkrechten Mittellinie C. die größte Querschnittshöhe 10* hat und dessen Querschnittshöhen zu den Ringenden 1Oe hin, zwischen denen ein verhältnismäßig enger Spalt 10 g liegt, allmählich bis zu einem Minimum 10" kleiner werden. Dies bewirkt, daß der Ringkörper beim Aufweiten und anschließenden Zusammenziehen

innerhalb der Elastizitätsgrenze des Ringwerkstoffs seine kreisrunde Form beibehält. Der Ringkörper klemmt sich nicht mit seinem ganzen inneren Umfangsrand auf der Wellenoberfläche fest, vie 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 pi liegt an dem Ringkörperabschnitt mit der größten radialen Höhe und hat eine vorbestimmte kleinste radiale Länge. Die beiden anderen Vorsprünge p2 und p3 sind symnetrisch 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 bemes-i sen und aufeinander abgestimmt, daß die freien Enden der Vor4 sprünge auf einem gemeinsamen Kreis C1 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 auf

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 ümfangsrand C3 des eigentlichen Ringkörpers exzentrisch zu dem äußeren Umfangsrand C2, wodurch die bereits erwähnte Verjüngung der Querschnittshöhei des Ringkörpers von dem mittleren Abschnitt zu den Ringenden: hin bewirkt wird, wobei der Mittelpunkt des inneren Umfangs-! kreises C3 in der Mittellinie C_L um die Exzentrizität e in : Richtung zu dem Ringspalt hin gegenüber dem Mittelpunkt des ;

äußeren Umfangskreises C2 versetzt ist. :

So wie bei dem in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten be- : kannten Ring sind die den Ringspalt begrenzenden Ringenden 10 e vorzugsweise mit gegenüberliegenden, im wesentlichen i 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. ^;

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 iü'

des Ringkörpers an dessen mittleren Abschnitt plus der radialen Länge des mittleren Vorsprunges pi plus der geringen Vergrößerung des Außendurchmessers des Ringes, die der Ring beim Aufspreizen über eine Welle erfährt, deren Durchmesser etwas 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 Ringkörpers bei, und zwar veil die radiale Länge der Vorsprünge p2 und p3 an den Ringenden so bemessen ist, daß ihre Spitzen auf dem gleichen Kreis C1 liegen vie die Spitze des kürzeren-Vorspringes pi .

Ein Vorteil der erfindungsgemäflen Ringausbildung ist, daß der Ringkörper vorspannbar ausgebildet werden kann, das i heißt so dimensioniert verden kann, daß er bei der ersten Montage eine leichtelbleibende Verformung erhält und dadurch '■ Rest spannungen in dem Ringkörper hervorgerufen werden, welch? 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.

Wenn der erfindungsgemäße Sicherungsring bei der Montage auf eine glatte Wellenoberfläche gespreizt und auf die Welle' aufgeschoben wird und sich dann auf die Welle zusammenzieht, übertragen, vie aus der Zeichnung zu erkennen ist, die Innenrandvorsprünge 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 des

vorgenannten Spreizens im wesentlichen in der gleichen Grö ßenordnung liegt vie das Aufspreizen eines Ringes der bekannten Art, welcher entlang seines gesamten Innenrandes die Welle greift, können der über die VorsprUnge am Ringinnenrand übertragene Druck und die von den Spitzen der Vor sprünge auf die WellenoberfLäche ausgeübte Reibungsklemmkraft nach der gleichen Grundformel berechnet werden vie bei den eingangs zitierten bekannten Klemmringen.

Claims (4)

3700 4.3.74 /wr

1. Selbst sperrender offenendiger Sicherungsring zur Bildung einer künstlichen Schulter auf einem wellenartigen Trägerteil mit glatter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper an seinem inneren Umfangsrand mit venigstens drei in der Ringkörperebene liegenden, nach innen in die Ringöffnung vorstehenden VorsprUngen versehen ist, deren radiale Länge so bemessen ist, daß die Enden der Vorsprünge auf einem gemeinsame! Kreis liegen, dessen Durchmesser um einen vorbestimmten Betrag kleiner ist als der Durchmesser des zugeordneten wellenförmigen Trägerteils und der ferner konzentrisch zu dem von dem äußeren Ringkörperumfangsrand gebildeten Kreis liegt, wobei der die Vorsprünge aufweisende innere Ringkörperumfangsrand mit einer zu dem Ringspalt zwischen den Ringenden hin versetzten Exzentrizität exzentrisch zu dem vom äußeren Ringkörperumfangsrand gebildeten Kreis verläuft.

2. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des' Kreises, auf dem die Enden der Vorsprünge liegen, 2 bis 6 % kleiner ist als ier Durchmesser des für die Montage des Sicherungsringes vorgesehenen wellenförmigen Trägerteils.

3. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des vom äußeren Ringkörperumfangsrand gebildeten Kreises um das 2,5-fache bis 5-fache größer bemessen ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem die Enden der Vorsprünge liegen.

4. Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Vorsprünge: vorgesehen sind, von denen e^n Vorsprung an der das Maximum der radialen Querschnittshöhe aufweisenden Ringmitte liegt und die kleinste radiale Länge aufweist und von denen die beiden anderen Vorsprünge an den das Minimum der radialen Querschnittshöhe aufweisenden Endabschnitten des Ringkörpers liegen und eine gleiche radiale Länge aufweisen, welche um soviel größer ist als die Länge des Vorsprungs an der Ringmitte, daß die freien Enden aller drei Vorsprünge auf einem gemeinsamen Kreis liegen.