DE3335916A1

DE3335916A1 - Verbindung eines ersten teils mit einer bohrung eines zweiten teils und verfahren zur herstellung der verbindung

Info

Publication number: DE3335916A1
Application number: DE19833335916
Authority: DE
Inventors: John Stephen Christchurch McCallister
Original assignee: SIM Tech Ltd
Current assignee: SIM Tech Ltd
Priority date: 1982-10-04
Filing date: 1983-10-03
Publication date: 1984-04-05
Also published as: AU1987283A; AU566648B2; NZ202076A; US4630958A; ZA837330B; GB8326120D0; GB2129092A; CA1222389A; BE897900A; FR2533983A1; JPS5986709A; GB2129092B

Description

O, J _ O ί 0

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen einem ersten Teil und einer Bohrung, welche in einen zweiten Teil eingeformt ist, wobei die Verbindung derart gestaltet ist, daß der erste und zweite Teil leicht voneinander für die Wartung oder Reparatur getrennt werden können. Insbesondere ist die Verbindung verwendbar für die Befestigung eines Kolbens an einer Kolbenstange in einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder. Für diesen speziellen. Anwe p. dungs zweck wird die Erfindung im folgenden noch näher erläutert. Jedoch ist die Erfindung verwendbar auch für andere Anwendungszwecke, bei denen ein erster Teil in der Bohrung eines zweiten Teils befestigt werden soll, insbesondere in solchen Anwendungsfä11 en, in denen hohe axiale Schubkräfte auftreten.

Zwei der am meisten verwendeten her körrrnl i chen Arten um einen Kolben, an einer Kolbenstange zu befestigen sind in den beiliegenden Figuren 1 und 2 dargestellt. Hie Fig.l zei^t einen Längsschnitt durch einen Kolben 2, welcher an einer Kolbenstange 3 mittels eines Sprengringes 4 befestigt ist. Line umlaufende Nut 5 ist' hierzu in. der Umfangsf1äche der Kolben-

J ,- . Z- ο

stange 3 eingeformt, wobei die innen1iegende Kante der Nut an den Kolbenrand angrenzt. Der Sprengring ist in die Nut 5 eingesetzt und der Teil des Sprengrings, der über die Nut übersteht, hält den Kolben an der Kolbenstange. Ein entsprechender Sprengring ist auch am anderen Kolbenendc an diesem anliegend befestigt. Beim Betrieb werden auf den Sprengring Kräfte ausgeübt, welche im wesentlichen Scherkräfte (Pfeile L) sind. Die Festigkeit der gesamten Kolben- und Kolbenstangenanordnung ist durch die Festigkeit des Sprengringes und/oder die Festigkeit der Nut gegenüber Scherbeanspruchungen begrenzt. Derartige Verbindungen sind bekannt aus den US-Patentschriften 40 69 747 und 41 71 665.

Die Fig.2 zeigt eine Seitenansicht einer Kolbenstange 10, welche durch Bearbeitung mit einem Stangenteil 11 mit verringertem Durchmesser versehen ist. Dieser Stangenteil endet in einem Schraubgewindeteil 12. Der nicht mehr dargestellte Kolben ist am Stangenteil 11 befestigt und wird durch eine nicht näher dargestellte Kreuz1ochschraube, welche auf den Gewindeteil 12 aufgeschraubt ist, festgehalten. Diese Schraube drückt den Kolben gegen eine Schulter 13.

Diese Ausführungsform besitzt folgende Nachteile:

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a) Die Festigkeit der Kolbenstange ist durch den Stangenteil 11 mit dem verringerten Durchmesser entsprechend ve r r i nger t.

b) Es ist eine äußerst genaue Bearbeitung zur Herstellung des Stangenteils 11 mit dem verringerten Durchmesser erforderlich, damit eine exakte konzentrische Anordnung mit dem übrigen Teil der Kolbenstange erzielt wird. Wenn diese konzentrische Anordnung nicht erreicht wird, sitzt der Kolben exzentrisch im Zylinder und Dichtungs- und Verschleißringe nutzen sich dabei sehr stark ab. Ferner werden auf die Schulter 13 einwirkende Scherkräfte erhöht.

c) Die Kreuzlochschraube muß äußerst fest auf den. Kolben aufgeschraubt werden. Selbst dann besteht die Gefahr, daß im Lauf der Zeit sie sich lockerer schüttelt, insbesondere bei häufigen Stoßbelastungen. Ferner verringert die Vorbelastung, welche durch das Festziehen der Kreuzlochschraube an der Kolbenstange aufgewendet wird, die Gesamt fest i gke i t der Ko 1 ben- und Kolbenstangenanordnung.

Es ist auch möglich den Kolben an der Kolbenstange durch Schweißen zu befestigen (wie das beispielsweise in der US-PS 33 12 150 beschrieben ist), jedoch ergeben sich hierbei

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die beiden Hauptschwierigkeiten:

1. Beim Entfernen des Kolbens von der Kolbenstange muß die Schweißverbindung beseitigt werden.

2. Die Schweißwärme bringt die Gefahr der Zerstörung des Kolbens und der Kolbenstange und/oder die Zerstörung des Materials, aus welchem die beiden hergestellt sind, mit sich.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Verbindungsarten gibt es eine Reihe von weiteren Vorschlägen:

Aus der US-PS 28 53 347 ist ein Pumpenkolben bekannt, der auf eine Kolbenstange aufgeschraubt ist. Ein Gurrmi ko 1 benkör per ist am Kolbenkopf mit Hilfe eines Sprengrings, der in den Kolbenkopf e i nge formten. Nuten liegt, befestigt und liegt gegen eine Sicherungsplatte am Körper an. Hierbei wird in Kauf genommen, daß die Schraubverbindung zwischen Kolben und Kolbenstange beim Betrieb sich lockert und die Sprengringverbindung zwischen dem Kolbenkörper und dem Kolbenkopf besitzt die im vorstehenden schon erläuterten Nachteile.

Aus der US-PS 34 57 842 ist eine Anordnung bekannt, bei der der Kolben durch Kl errmhü 1 senpaare an der Kolbenstange

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gehalten wird, wobei jeweils ein Kl errmhü 1 senpaar an jedem Kolbenende vorgesehen ist. Ein Teil einer jeden Klenrrnhülse liegt in einer in. den Kolben eingeformten Nut. F^c i dieser Anordnung wird der im Zusammenhang mit der Fig.l im vorstehenden beschriebene Nachteil in Kauf genommen, daß die auf d i e Kl errmhü 1 sen wirkenden Kräfte hauptsächlich Scherkräfte sind. Ferner ergibt sich noch die Schwierigkeit, daß zur einwandfreien Befestigung des Kolbens die Außenfläche des Halterings einer jeden Klcmmhülse die Zy1inderbohrung berührt, wobei der Bohrungsabrieb erhöht wird.

Aus der US-PS 39 51 048 ist es bekannt den Kolben an der Kolbenstange durch Sprengringe zu befestigen, die in Ausnehmungen der Ko1benf1ächcn ragen. Diese Anordnung besitzt die im Zusamnenhang mit der Fig.l beschriebenen Nachteile.

Aus der US-PS 43 17 409 ist ein Kolben und Kolbenstange für eine Schlammpumpe bekannt, bei denen der äußere Rand eines jeden Kolbens abgeschrägt ist und so ausgebildet ist, daß er sich nach außen zur Zylinderwand hin erweitert durch den Sch 1 arrmdruck. Auf diese Weise wird eine gute Dichtung zwischen dem Kolben und der Zylinderwand erzielt. Jeder abgeschrägte Teil wird von einem im Querschnitt dreieckigen Druckring gehalten, welcher durch einen im Querschnitt runden Haltering wiederum gehalten wird. Letzterer sitzt in einer

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halbkreisförmigen Nut. Der Haltering berührt den Kolben nicht, jedoch wirkt er als Sprengring bezüglich des Druckripges. Diese Anordnung ist nur wirkungsvoll einsetzbar, wenn Substanzen mit extremer Abriebswirkung gepumpt werden und eine ungewöhnlich hohe Ko 1 benabnutzung verhindert werden soll. Anwcpdungen allgemeiner Art sind bei dieser bekannten Ausführungsform nicht von Interesse.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile eine Verbindung zu schaffen, bei der die beiden miteinander verbundenen Teile leicht voneinander getrennt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1, wobei in den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbi1dungep der Erfindung angegeben sind.

Durch die Erfindung wird eine Verbindung geschaffen zwischen einem ersten. Teil und einer ßohrung in einem zweiten Teil, wobei die Umfangsf1äche des ersten Teils eine Gestalt besitzt, ähnlich der Form der Bohrung und der erste Teil so dimensioniert ist, daß in der Bohrung ein Gleitsitz erzielt wird. Diese Verbindung enthält: zwei im Abstand voneinander angeordnete Nuten, die umlaufend auf der Umfangsf1ächc des ersten Teils gebildet sind, zwei im Abstand voneinander

vJ s.· O \J O , Ö

angeordnete in die Bohrung eingeformte umlaufende Stufen, wobei der Abstand zwischen, den Stufen nicht größer ist als der Abstand zwischen den. Nuten, jeweils eine Druckspange, die in jeder Nut liegt und den größten Teil der IJmfangs 1 änge einer jeden Nut überdeckt, wenigstens eine Nut, welche in eine der Stufen derart eingerastet ist, daß die Druckspange in dieser einen Nut zwischen einer Fläche der Nut und einer Fläche der Stufe zusammengedrückt wird und der Winkel zwischen den Druckkräften, welche auf die Druckspange wirken

ο ο und der Längsachse der Bohrung im Bereich von. 30 bis 70

1iegt.

Ferner wird durch die Erfindung eine Verbindung zwischen einem ersten Teil und einer Bohrung in einem zweiten Teil geschaffen, bei der die Unfangsflache des ersten Teils eine ähnliche oder gleiche Form aufweist wie die Bohrung und der erste Teil solche Abmessungen besitzt, daß ein Gleitsitz in der Bohrung erzielt wird, wobei die Verbindung folgende Bauteile aufweist: zwei im Abstand voneinander angeordnete und in die Umfangsf1äche des ersten Teils eingeformte Nuten, zwei umlaufende in die Bohrung eingeformte Stufen, deren Abstand voneinander etwa gleich dem Abstand der Nuten ist, eine Druckspange in jeder Nut, die den größten Teil der Umfangslänge der Nut bedeckt, wobei jede Nut eingerastet ist mit einer entsprechenden Stufe, derart, daß die Druckspange

4 -

zwischen einer Fläche einer jeden Nut und einer Fläche der entsprechenden Stufe zusarrmengedr ück t wird und der Winkel zwischen den Druckkräften, die auf jede Druckspange wirken

ο und der Längsachse der Bohrung im Bereich von 30 bis

ο ο

70 liegt. Bevorzugt beträgt dieser Winkel etwa 45 . Ferner ist es von Vorteil, wenn eine Stufe in der Nähe eines jeden Bohrungsendes liegt.

In bevorzugter Weise kann die Druckspange ausgewählt sein aus der folgenden Gruppe von Gestaltungen: ein spiralförmiges Segment; eine Reihe von spiralförmigen Segmenten; ein Ringsegment; eine Reihe von Ringsegmenten; ein unvollständiges Ringsegment; eine Reihe von unvollständigen Ringsegmenten. Durch die Bezeichnung "eine Reihe von Segmenten" sind mehrere Segmente gemeint, die Ende-an-Ende ausgerichtet sind bzw. annähernd ausgerichtet sind, so daß durch die Kombination der Segmente der größte Teil der Umfangsf1äche der Nut bedeckt ist. Der erste und der zweite Teil können konzentrisch sein. Dies ist jedoch nicht erforderlich.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Ringschnitt durch einen Teil eines Kolbens und einer Kolbenstange nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Kolbenstange nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 einen Teil eines Hydraulikzylinders, der einen Kolben und eine Kolbenstange enthält, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, wobei die Zylinderwand und ein Teil des Kolbens beschnitten sind; und

Fig. 4 einen Teil der Anordnung der Fig. 3 in vergrößertem Ma ß s t a b.

Lediglich zur Erläuterung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Fig. 3 und k dargestellt, welches bei einem Hydraulikzylinder zur Anwendung korrmt.

Wie die F ig.3 zeigt, ist in einen Hydraulikzylinder 20 ein Kolben 21, der von einer Kolbenstange 22 getragen, wird, dicht eingebaut. Der Kolben 21 ist mit Dicht- und Verschleißringen 23 in bekannter Weise ausgestattet. Eine weitere Dichtung 2k befindet sich zwischen der Kolbenstange und dem Kolben in ebenfalls bekannter Weise.

Der Teil der Kolbenstange 22, an welchem der Kolben 21 befestigt ist, ist mit zwei einen Abstand voneinander aufwei-

senden parallelen Umf angsnuten. 25, 26 versehen. Jede Umfangsnut 25 und 26 in den Figuren besitzt einen V-förmigen Querschnitt. Ann Fuß ist die V-förmige Nut etwas abgerundet um eine FJec i nt rächt i gung der mechanischen Eigenschaften der Kolbenstange möglichst gering zu halten. Der Abstand der Nuten 25 und 26 ist derart gewählt, daß jeweils eine Nut in der Nähe jeden Endes des Kolbens 21 liegt.

Eine Stufe 27, 28 ist in die Bohrung des Kolbens 21 eingeformt und die Bohrung ist an der Stelle 27' im Bereich der Stufe 27 erweitert um einen erleichterten Zutritt zu erzielen. Die Stufen sind im Abstand voneinander angeordnet, wobei der Abstand der Stufen voneinander gleich dem Abstand zwischen den Nuten 25 und 26 ist. Der Abstand zwischen den Stufen kann exakt gleich dem Abstand der Stufen sein. In diesem Fall ist kein Spiel zwischen dem Kolben und der Kolbenstange vorhanden, wenn diese zusarrmengcbaut sind. Dies ist von Bedeutung für einige Anwendungsfälle. Hierbei gestaltet sich jedoch der Zu sarrmenbau von Kolben und Kolbenstange schwierig. Für die meisten Anwendungsfälle ist ein geringes Spiel zwischen Kolben und Kolbenstangc zulässig und häufig sogar erwünscht. In diesen Fällen besitzen die Nuten einen um etwa 0,2 bis 0,3 mn größeren Abstand voneinander als die Stufen. Dies erlaubt ein axiales Spiel und der Zusammenbau von Kolben und Kolbenstange ist bedeutend einfacher.

3 Π 35C 1 6

In der Öffnung, die zwischen der Nut 25 und der Stufe 27 und der Nut 26 und der Stufe 28 jeweils gebildet ist, befindet sich eine Druckspange 29 und 30.

Jede Druckspange 29 und 30 besitzt eine oder mehrere Längen eines Feder draht es in Form eines Segmentes beispielsweise einer Wendel oder eines Segmentes eines ganzen oder unvollständigen Kreises. Mit der Bezeichnung "unvollständiger Kreis" ist eine Form beschrieben, welche, obgleich im allgemeinen kreisförmig, in Wirklichkeit keinen vollständigen Kreis bildet. 3ede Druckspange kann eine einzelne Länge bzw. Windung eines Federdrahtes aufweisen, wobei zwischen den Enden des Drahtes ein Spalt vorhanden ist, so daß die Druckspange in die Nut, die im folgenden noch beschrieben wird, eingesetzt werden kann. 3ede Druckspange kann auch aus einer Reihe von zwei oder mehr Segmenten zusarrmengesetzt sein, wobei die Enden der Segmente miteinander ausgerichtet sind oder annähernd miteinander ausgerichtet sind. In all diesen Fällen ist die Gesamtlänge der Druckkkkkkkkko, daß sie den größten Teil der Urnfangs länge der Nut bedeckt, wenn sie in die Nut eingesetzt ist. Bevorzugt bestehen die Druckspangen aus Segmenten einer Wendel oder eines unvollständigen Kreises. Nach diesen Fällen steht die Druckspange nicht über ihre gesamte Umfangslänge mit der Nut in Berührung, wenn sie sich im entlasteten Zustand befindet (d.h., 'wenn der Kolben nicht unter

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Belastung steht). Es ergibt sich nur eine Punktberührung zwischen den benachbarten Flächen der Nut und der Druckspange. Wenn eine Belastung auf den Kolben ausgeübt wird und die Druckspange mehr und mehr fest in die Nut eingedrückt wird, verformt sich die Druckspange stufenweise und nirrmt allmählich die Gestalt der Nut an. Auf diese Weise wird fortlaufend eine dämpfende Wirkung durch die Veränderung der Gestalt der Druckspange erzielt. Wenn die Belastung nicht mehr vorhanden ist, nirrmt die Druckspange ihre ursprüngliche Gestalt wieder an. Eine Druckspange, die aus einem oder mehreren Wende 1 segment en gebildet ist, erweist sich besonders geeignet um eine fortschreitende dämpfende und puffernde Wirkung auf den unter Last stehenden Kolben auszuüben. Diese Eigenschaft der dämpfenden und puffernden Wirkung ist in' der Praxis äußerst vorteilhaft, da die Zy1indertei1e plötzlichen Stoßbelastungen unterworfen werden, was häufig zu Ausfälle der Bauteile führen kann.

Die Druckspangen beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen einen runden Querschnitt, jedoch ist es auch möglich eine andere gewünschte Quer sehni11sform zu wählen. Beispielsweise kann ein Draht mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet werden, der an den Ecken abgerundet ist. Bei der Verwendung in Hydraulikzylindern ist es von Vorteil, wenn der Querschnitt der Druckspange so ist, daß die Be-

riihrungspunkte 31 zwischen der Druckspange und der Nutfläche innerhalb der Berührungsfläche von Kolbenstange und Kolbenbohrung liegen. Dies hat seinen Grund darin, daß bei längerem Gebrauch die Druckspange bestrebt ist die Nut an den Berührungspunkten 31 zu verformen. Wenn diese Berührungspunkte in oder sehr nahe dieser Berührungsfläche liegen, besteht die Gefahr, daß durch die Verformung der Kolben mit Kolbenstange verbunden wird, wodurch die Entfernung des Kolbens schwierig wird oder der Kolben sogar beschädigt wird.

Wenn die Druckspangen 29, 30 in den Nuten 25, 26 so angeordnet werden, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, und eine Belastung auf die Kolbenstange 22, z.B. in Richtung eines Pfeiles A und in Gegenrichtung dazu (Fig.3) ausgeübt wird, wirken auf jede Druckspange Kräfte ein, wie sie durch die Doppelpfeile B in der Fig. k dargestellt sind. Diese Kräfte wirken auf die Druckspangen im wesentlichen als Druckkräfte, d.h., die Druckspange wird zwischen die Flächen 32 und 33 sowie die Stufe gedrückt.

Die Festigkeit des Materials bei Druckbelastung ist in jedem Fall größer als die Festigkeit des Materials bei Schwer beanspruchung. Demzufolge gestatten die Druckspangen eine bedeutend höhere Belastung bei einer Anordnung gemäß der Erfindung als dies bei her körrml i chen Anordnungen mit vergleich-

barer Abmessungen und vergleichbaren Material der Fall ist.

Die Pfeile C , C , Π , D stellen eine Zerlegung der

12 12

Druckkräfte (Pfeile B) in zwei zueinander senkrechten Richtungen dar. Die Kraft komponente C wirkt so, daß sie die

2
Druckspange aus der Nut herausdrückt. Diese Kraftkomponente

wird ausgeglichen durch die Kraftkomponente C und die

1 Kr a ft komponente D wirkt so, daß die Druckspange aus der

1
Nut herausgedrückt wird, jedoch wird diese Kr aft komponente

ausgeglichen durch die Kraft komponente D . Demzufolge cr-

2 gibt sich keine resulierende Kraft, die bestrebt ist, die

Druckspange aus der Nut zu entfernen. Hierzu ist es erforderlich, daß die Druckkräfte B einen bestimmten Winkel χ

gegenüber der Längsachse der Kolbenstange 22 einschließen.

ο ο Dieser Winkel liegt im Bereich von 30 bis 70 , bevor-

o
zugt bei etwa k5 . Hierdurch wird sichergestellt, daß keine

Komponente der Druckkräfte B so wirkt, daß die Druckspange aus der Nut entfernt wird.

Die sich gegenüberliegenden Flächen 32 und 33 der Nut und der Abstufung liegen bevorzugt parallel zueinander. Diese Parallelität ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, wenn gewährleistet ist, daß der Winkel dieser Flächen so ist, daß die Druckkräfte innerhalb des im vorstehenden angegebenen Wi nke1bereichs liegen. Auch kann die Quer sehni11sform der Nut

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verschiedene Ausbildungen aufweisen, immer unter der Voraussetzung, daß die Druckkräfte innerhalb des angegebenen Wi nke 1 bcre i chs liegen. V- und U-förmige Quer sehn i 11 si orrnen für die Nuten sind jedoch bevorzugt, da sie den vorstehenden Erfordernissen genügen und leicht zu formen sind.

Beim Zusammenbau des Kolbens und der Kolbenstange wird zunächst die innere Druckspange 30 in die entsprechende Aufnahmenut 26 eingesetzt. Dann wird der Kolben über die Kolbenstapge 22 geschoben, bis die Druckspange 30 ip der Abstufung 28 liegt, wie das in. Fig.3 dargestellt ist. Es ist auch möglich den Kolben über die Kolbenstange zu schieben und dann die Druckspange 30 in die Nut 26 einzusetzen. Wenn eine aus einem Stück bestehende Druckspange verwendet wird, wird eine Sprengr i p.gspannzange verwendet um die Druckspange auszudehnen, so daß die Druckspange in. die Nut eingesetzt werden kann. Wenn eine Druckspange, bestehend aus einem Vielfachsegment, verwendet wird, werden diese Segmente in einfacher Weise in die Nut eingelegt. Demzufolge ist es von Vorteil, für die innere Nut 26 eine Durckspange aus mehreren Segmenten zu verwenden.

Abschließend wird die äußere Druckspange in die äußere Nut eingesetzt. Der Kolben ist dann an der Kolbenstange befestigt. Der Kolben kann jedoch relativ gegenüber der Kolben-

- 22 - q - -. γ, q ι ς

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stange sich drehen. Auf diese V/eise wird eine ungleiche Abnutzung des Zylinders, welche durch wiederholte Reibung an lokalen Bereichen des Zylinders entstehen könnte, verhindert. Um den Kolben von. der Kolbenstange aus Reparatur gründen oder zu Instandhaltungszwecken zu entfernen, wird die vorstehend beschriebene Vcrfahrens sehrittfο Ige umgekehrt durchgeführt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehten, daß der Zylinder mit einer binären Dämpfung ausgestattet wird. Hierzu werden die Nuten in die Kolbenstange in einem größeren Abstand voneinander eingeformt als der Abstand zwischen den Stufen bzw. Abstufungen, in der Ko 1 benbohr ung. Beide Nuten sind dabei ausgestattet mit Druckspangen, die aus einem Stück bestehen. Der Kolben besitzt entlang der Kolbenstange ein Spiel von normalerweise 5,00 rrm bis 30 rrm, wobei dieses Spiel in einigen Anwendungsfä 1 1 en auch größer als 30 rrm sein kann. Bei jeder vorhandenen Positition ist nur eine der Stufen in der Ko1benbohrung in Eingriff mit der entsprechenden Nut und der entsprechenden Druckspange.

Ein Kolben und eine Kolbenstange, welche nach der Erfindung miteinander verbunden sind, besitzen die folgenden Vorteile:

1. Der Kolben und die Kolbenstange sind vollständig konzentrisch zueinander angeordnet, weil der Kolben sich selbst

zentriert aufgrund des GJeitsitzes an der Kolbenstangc. Natürlich unter der Voraussetzung, daß die Abriebsrinnc, die Dichtnuten und die Kolbenbohrung genau bearbeitet sind. Aus diesem Grund ist die Erfindung, insbesondere anwendbar für die Herstellung von Zylindern mit durchgehender Kolbenstange. Die Nuten in der Kolbenstange und die Stufen in der Ko1benbohrung müssen nicht unbedingt genau gearbeitet sein. Der Kolben und die Kolbenstange sind dann trotzdem vollständig konzentrisch, selbst wenn diese Nuten und Stufen ungenau sind und zueinander nicht konzentrisch liegen, weil der Kolben über dem gesamten Umfang der Kolbenstange zentriert ist.

2. Die Druckspangen werden im wesentlichen von. Druckkräften beaufschlagt. Scherkräfte treten nicht auf. Demzufolge können sie höheren Belastungen standhalten im Vergleich zu her körrrnt 1 i chen Sprengr i ngen .

3. Im Vergleich zu der bekannten Anordnung gemäß der Fig.2 sind der Kolben und die Kolbenstange bedeutend stärker. Es ist keine Verringerung im Außendurchmesser der Kolbenstange vorhanden. Lediglich im Bereich der Nuten sind Verringerungen des Durchmessers im geringen Umfang vorhanden. Außerdem wird die Kolbenstange durch eine Vorspannmutter nicht unter Vorspannung gehalten. Eine

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Spannmut ter , die sich lockern kann., ist ebenfalls nicht vorhanden.

k. Da der Kolben und die Kolbenstange vollständig konzentrisch zueinander sind, ergeben sich keine seitlichen. Belastungen des Kolbens aufgrund einer Exzentrizität des Kolbens gegenüber der Kolbenstange und damit gegenüber dem Zylinder. Das bedeutet, daß der Abnutzungsgrad der Ko1 bendichtringc und Abnutzungsringe stark ver r i ngert ist.

5. Die Nuten der Kolbenstange und die Stufen in der Kolbcnbohrung können einfacher und rasch erzeugt werden unter Verwendung bekannter Materialien und Verfahren. Demzufolge sind die Herstellungskosten erheblich verringert gegenüber bekannten Anordnungen. Die vorbereiteten Teile können rasch und einfach miteinander verbunden werden bzw. zusammengebaut werden. Da eine nur geringe Bearbeitung an den Kolbenstangen, vorgenommen werden muß, kann die Bearbeitung an gehärtetem und/oder gechromtem Material durchgeführt werden. Dies erweist sich vorteilhaft gegenüber einem Verfahren, bei dem das Material vor dem Härten bearbeitet wird, weil dann eine Korrektur von Abrnes sungsände r un.gen, die durch das Härten nach der Bearbeitung ti ervorgerufen wu rden, erforderlich ist.

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Die Erfindung ist nicht nur verwendbar für das Befestigen von Kolben und Kolbenstangen, sondern die Erfindung kann auch zur Anwendung kommen um ein beliebiges anderes Bauteil in eine
Bohrung eines zweiten Bauteils einzusetzen und dort zu Befestigen. Die Bauteile brauchen dabei nicht konzentrisch zu
sein, beispielsweise kann es hier sich auch um einen exzentrischen Nocken handeln, der an einer Welle befestigt wird. Auch hierfür läßt sich die Erfindung anwenden. Auch für Axialdrucklager an Wellen ist die Erfindung verwendbar.

Claims

Patentanwälte Steinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 · Tel. 089 / 22 94 41 · Telex: 5 22208 TELEFAX: GR.3 89/2716063 · GR.3 + RAPII-AX + RICOH 89/2720480 CiU.2 + INIOIFiC 6(100 89/2720481 ]ÖS'f5 - N /LC S 1,W-TECH LTD. c/o HI LSON, FAGERLUND AND KEYSE Patentansprüche:

1. Verbindung eines ersten Teils mit einer Bohrung in einem zweiten Teil, von denen der Umfang des ersten Teils die gleiche Form aufweist wie die Bohrung und der erste Teil mit Gleitsitz in. der Bohrung gehalten ist, d a d u r c h g e k e η. η ζ ei c h η e t , da (J am Umfang des ersten Teils '22) zwei Nuten (25, 26) im Abstand voneinander gebildet sind, daß zwei umlaufende Stufen. (27", 28) in der Bohrung vorgesehen

sind, deren Abstand voneinander nicht größer ist als der Abstand der Nuten (25, 26) voneinander, daß jeweils eine Druckspan.ge (29, 30) in jeder Nut (25, 26) angeordnet ist und den größten Teil der Umfangslänge jeder Nut einnirrmt, daß wenigstens eine Nut (25 bzw. 26) eingerastet ist mit einer der
Stufen (27, 28) derart, daß die Druckspange (29 bzw. 30) in dieser Nut zusammengedrückt wird zwischen einer Fläche der
Nut (25 bzw. 26) und einer Fläche der Stufe (27 bzw. 28) und der Winkel (x) zwischen den Druckkräften, welche auf die

Druckspange (29 bzw. 30) wirken, und der Längsachse der Boh-

o ο
rung im Bereich von 30 bis 70 liegt.

2. Verbindung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspange (29, 30) ausgewählt ist aus der folgenden Formgruppe: ein. v/ende 1 förrni ges
Segment, eine Reihe von. wendeiförmigen. Segmenten, ein Kreissegment, eine Reihe von Kreissegmenten, ein unvollständiges Kreissegment, eine Reihe von unvollständigen Kreissegmenten.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge· kennze i chnct , daß der Winkel (x) zwischen den

Druckkräften, welche auf die Druckspange (29, 30) wirken,

ο
und der Längsachse der ßohrung etwa 45 beträgt.

4. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Nut (25, 26) mit der entsprechenden einen Stufe (27 bzw. 28) derart in Verbindung steht, daß die jeweilige Druckspange (29 bzw. 30) zwischen einer Fläche (32) der entsprechenden Nut und einer Fläche (33) der entsprechenden Stufe zusammengedrückt wird und der Winkel (x) zwischen den Druckkräften, die auf die jeweilige Druckspange (29 bzw. 30) wirken und der Längsachse der Boh-

o ο
rung im Bereich von 30 bis 70 liegt.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis ^,dadurch gekenn zeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Stufen (27 und 28) in der Bohrung gleich ist dem Abstand zwischen den beiden Nuten (25 und 26) in der KoIbeηstange.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stufe (27) nahe dem einen Ende der Bohrung und die andere Stufe (2S) nahe dem anderen Ende der Bohrung liegt.

7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekcnnze i chnet , daßdie Bohrung und der Umfang des ersten Teils (22) kreisförmig sind.

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S. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (22) konzentrisch zum zweiten Teil (21) ist.

9. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (22) als Kolbenstange und der zweite Teil (21) als Kolben ausgebildet sind.

10. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungspunkte (31) zwischen der jeweiligen Druckspange (29, 30) und der entsprechenden Nut (25, 26) innerhalb der Grenzfläche zwischen Kolbenstange (22) und Kolbenbohrung liegen.

11. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (25, 26) V-förmig im Querschnitt ausgebildet ist.

12. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche einer jeden Nut (25 bzw. 26) und eine Fläche der entsprechenden Stufe (27 bzw. 2S) zueinander parallel liegen.

13. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem

. ο .J 3

erster Teil und einer Bohrung in einem zweiten Teil, von denen der Umfang des ersten Teils die gleiche Form aufweist wie die Bohrung und der erste Teil mit Gleitsitz in der Bohrung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zv.'e i im Abstand voneinander angeordnete Nuten (25, 26) im Umfang des ersten Teils (22) eingeformt werden, daß zwei umlaufende im Abstand voneinander angeordnete Stufen (27, 28) in der Bohrung gebildet werden, daß der Abstand zwischen den Stufen rieht größer ist als der Abstand zwischen den Stufen (27 und 28), daß der erste Teil (22) in die Bohrung eingesetzt wird und in eine der Nuten (25, 26) eine erste Druckspange (29 bzw. 30) eingesetzt wird oder eine erste Druckspange (29 bzw. 30) in eine der Nuten (25, 26) eingesetzt wird und dann der erste Teil (22) durch die Bohrung eingeschoben wird, daß der erste Teil (22) gegenüber der Bohrung so lange bewegt wird bis wenigstens eine der Nuten (25, 26) in Rastverbindung mit einer der Stufen (27, 28) steht, daß eine zweite Druckspange (29 bzw. 30) in der anderen Nut angeordnet wird, daß jede Druckspange (29, 30) den größten Teil der Umfangs1änge der entsprechenden Nut (25, 26) bedeckt und daß dann, wenn die Nuten (25, 26) und die entsprechenden Stufen (27, 28) in Rastverbindung miteinander stehen, die jeweilige Druckspange (29, 30) zwischen einer Fläche der entsprechenden Nut und einer Fläche der entsprechenden Stufe in der Weise zu sarrmengedr ückt wird, daß der

u \j j u υ ίθ

Winkel (χ) zwischen den Druckkräften, die auf die jeweilige Druckspange wirken, und der Längsachse der Bohrung im Bereich

ο
von 30 bis 70 1iegt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Form für die Druckspange (29, 30) ausgewählt wird aus der folgenden Forrnengruppe:

ein winkelförmiges Segment, eine Reihe von winkelförmigen
Segmenten, ein kreisförmiges Segment, eine Reihe von kreisförmigen Segmenten, ein unvollständiges kreisförmiges
Segment, eine Reihe von unvollständigen kreisförmigen Segmenten.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet , daß der erste Teil (22) und der zweite Teil (21) konzentrisch zueinander angeordnet

wc r d e η .

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daßfür den
ersten Teil (22) eine Kolbenstange und für den zweiten Teil (21) ein Kolben verwendet werden.