Von langsam laufenden Ventilatoren bis zu automobilen High-Speed-Rotationen – die Sicherungsringe von TFC kommen inzwischen in vielen Bereichen der Antriebstechnik zum Einsatz. Je nach Variante unterstützen diese Sicherungsringe aus gewalztem Flachdraht zudem die Lösung schwieriger Einbauprobleme oder die Umsetzung innovativer Design-Ideen. Lesen Sie hier, in welchen Ausführungen sie aktuell zur Verfügung stehen und welche Vorteile sie gegenüber herkömmlichen Spreng- und Seegerringen bieten.

Die meisten in Industrie und Handwerk verwendeten Sicherungsringe gehören zu den in der DIN 471 und der DIN 472 normierten Maschinenelementen. Eingesetzt werden sie vorrangig zur axialen Lagesicherung von Bauteilen – etwa von Wälzlagern auf Wellen – und zur Lagesicherung von Bolzen in Bohrungen. In dynamischen Anwendungen sind es vorrangig die Zentrifugalkräfte rotierender Wellen, die die Funktion von Sicherungsringen begrenzen. Werden die fliehenden Kräfte zu hoch, kann es den Ring aus seiner Nut heben, so dass er von der Welle rutscht. Solange allerdings Standardanforderungen abzudecken sind, greifen Konstrukteure und Einkäufer für die Lagesicherung meist zu gewöhnlichen Spreng- und Seegerringen aus gestanztem Blech. Steigen jedoch die Qualitätsanforderungen, tauchen konstruktive Probleme auf oder sind neue Lösungen zu entwickeln, stoßen traditionelle Sicherungsringe an ihre Grenzen. Weiterführende Perspektiven ergeben sich dann durch die Sicherungsringe des US-amerikanischen Herstellers Smalley im C-Teile-Portfolio von TFC. Denn zum einen handelt es sich hierbei durchweg um hochfeste, gewalzte Flachdrahtprodukte aus verschiedenen Edelstahl-, Federstahl-, Titan- oder Sonderlegierungs-Werkstoffen, und zum anderen zeichnen sie sich durch einige konstruktive Feinheiten aus, die die üblichen Probleme mit herkömmlichen Sicherungsringen vergessen lassen. Darüber hinaus bietet TFC seine Sicherungsringe inzwischen in sechs unterschiedlichen Grundtypen an, die sich bei den Konstrukteuren von antriebstechnischen und kinematischen Baugruppen wachsender Beliebtheit erfreuen.

Insbesondere die Sicherungsringe vom Typ Spirolox haben sich in vielen industriellen C-Teile-Anwendungen mittlerweile als Standard etabliert. Sie sind in ein- und zweilagigen Ausführungen, Durchmessern von 6,0 – 400 mm und mehreren Belastungsklassen lieferbar. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Sicherungsringen weisen sie einen prägnanten Vorteil auf: Sie haben keine Nasen, Ösen oder Bohrungen und – je nach Variante ¬– auch keinen Spalt, sondern schließen rundum bündig ab. Sie sind also wie geschaffen für die Realisierung raumsparender Konstruktionen, da sie peripheren Komponenten keinen Platz rauben. Serienmäßig stehen sie für Drehzahlen von bis 8.000 U/min zur Verfügung. Für High-Speed-Applikationen in der E-Mobility wurden allerdings auch schon kundenspezifische Spirolox-Sicherungsringe für Drehzahlen von bis 17.000 U/min entwickelt.

Eine Serienlösung für den Einsatz auf schnell drehenden Wellen wie sie typisch sind für viele Antriebssysteme in Aerospace-, Automotive- und Automationssystemen ist der Revolox-Ring im Portfolio von TFC. Auch er besteht aus mehrlagigem, gewalztem Flachdraht, verfügt aber über eine außergewöhnliche Eigensperrung. Im englischen Sprachraum wird sie als Dimple- and Slot-Design bezeichnet, was sich annähernd mit Noppe- und Nische-Design übersetzen ließe. Der entscheidende Aspekt hierbei: Kleine, in den Sicherungsring eingearbeitete Erhebungen, die sich in wenige Millimeter breite Ausstanzen in der oberen und unteren Ringwindung schieben und dort einrasten. Exakte Auslegung vorausgesetzt, verleiht diese doppelte Eigensperrung dem Revolox-Ring einen derart sicheren Sitz in der Nut einer Welle, dass er sich als Ideallösung für Anwendungen mit sehr hohen Drehzahlen empfiehlt. Seine Drehzahlkapazität liegt deutlich höher als die eines gleichwertigen Sicherungsrings ohne Eigensperrung.

Das äußere Design des Revolox-Rings ist rundum bündig und bildet eine geschlossene 360°-Anlagefläche. Laut Hersteller ist er zudem besser gewuchtet als herkömmliche Spreng- oder Seegerringe, womit er einen wichtigen Beitrag zur Rundlaufgenauigkeit einer Welle leistet. Das wiederum korrespondiert mit dem Wunsch vieler Konstrukteure nach geringeren Unwuchten von rotierenden Massen – in der Antriebstechnik eine wichtige Voraussetzung für eine verbesserte Energieeffizienz und eine höhere Lebensdauer. Gerade für High-Speed-Applikationen in der Luftfahrt oder im Elektromotorenbau ist der Revolox-Ring besonders gut geeignet.

Weniger als hochspezialisierte High-Speed-Lösung, sondern vielmehr als klassischer Sicherungsring für das weite Feld der Standardanwendungen ausgelegt ist der Smalley-Schnappring im TFC-Sortiment. Dieses Flachdrahtprodukt ist in über 1.000 Größen abrufbar und eignet sich hervorragend für den Einsatz in kinematischen Baugruppen, die häufig starken, stoßartigen Belastungen ausgesetzt sind. Der Schnappring ist stets einlagig und hat einen Spalt. Je nach Einbau-Situation kann der Konstrukteur oder Einkäufer in diesem Fall aus einer Vielzahl verschiedener Enden-Varianten auswählen – also etwa U-förmigen Kerben, Bohrungen, abgeflachte Enden, Enden mit abgewinkelten Stirnflächen und vieles andere mehr. 

Als ein- oder mehrfach gewundene, spiralförmige Flachdraht-Lösung konzipiert und zusätzlich mit einer axialen Wellenform ausgestattet sind die Sicherungsringe vom Typ Wavering. Das Besondere daran: Zusätzlich zu seiner Sicherungsfunktion kann dieser Wellenring bidirektionale Vorspannkräfte bereitstellen bzw. erzeugen. Ist er in der Nut platziert, entfaltet er in zwei Richtungen Vorspannkräfte – gegen die Wandung der Nut und gegen das vorzuspannende Bauteil. Auf diese Weise dient der Wavering unter Beibehaltung seiner Aufgaben als Lagesicherung auch als Element des Toleranzausgleichs. Er reduziert also das freie Spiel in der Baugruppe und reduziert Vibrationen. Ebenso eignet sich dieser Wellenring zur Realisierung von schwimmenden Lagerungen (Stützlagerungen). Dieses Prinzip wird beispielsweise angewendet, wenn ein kinematisches System mechanisch oder thermisch bedingte Lageänderungen zulassen soll, ohne dass rotierende Wellen dabei Gefahr laufen zu verspannen. Die Welle (oder der Bolzen) wird dann nicht fest fixiert, sondern erhält mit Hilfe des Waverings ein definiertes Axialspiel.

Die Lamellenringe werden in mehreren Versionen angeboten und einzeln oder in Gruppen fest auf die Welle gesetzt. Sie sind in der Lage, gasgefüllte und Druck beaufschlagte Hohlräume abzudichten und vor dem Eindringen schädlicher Partikel zu schützen. So gesehen, sind sie auch ein Funktionselement der Fluidtechnik.

Ob Sicherungsring oder Labyrinthdichtung, ob flach oder gewellt – TFC bietet alle Flachdrahtprodukte sowohl in metrischen als auch zöllischen Maßen an. Ihre Herstellung beruht stets auf dem No-Tooling-Cost-Verfahren von Smalley – auch bekannt als Circular-Grain-Methode. Diese Variante der Kantenwindungstechnik lässt sich flexibel einsetzen und erlaubt es, konstruktive Anpassungen und Optimierungen an den Sicherungsringen ohne zusätzliche Tools oder Werkzeug-Modifikationen vorzunehmen. Daher ermöglicht das Verfahren auch die rasche Prototypen-Fertigung und – selbst bei kleinen Stückzahlen – die wirtschaftliche Realisierung von Sonderlösungen.

Autor: Julius Moselweiß, Freier Fachjournalist, Darmstadt

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