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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Kolben- und Stangenanordnung und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Koppeln eines Kolbens und einer Stange.
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Hintergrund
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Hydraulikzylinderanordnungen umfassen typischerweise ein Kolbenelement, das an ein Stangenelement gekoppelt ist, um eine Kolben- und Stangenanordnung zu bilden. In der Vergangenheit wurden verschiedene Kopplungsanordnungen verwendet, um ein Kolbenelement an ein Stangenelement zu koppeln.
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Bei einer standardmäßigen Kolben- und Stangenanordnung ist beispielsweise ein Stangenelement mit einem Gewindeende mit verringertem Durchmesser vorgesehen. Ein Kolbenelement ist vorgesehen, um über das Ende des Stangenelements aufgenommen zu werden und für einen verschiebbaren Eingriff mit einem gewindelosen Bereich neben dem Ende des Stangenelements. Eine Kolbenmutter kann mit dem Ende des Stangenelements in Gewindeeingriff stehen, um das Kolbenelement am Stangenelement zu halten.
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In einem anderen Beispiel wird eine Kolben- und Stangenanordnung in 1 gezeigt. Hier wird das Kolbenelement 6 selbst auf das Stangenende 7 geschraubt, mit standardmäßigen Gewinden des Typs M mit einem Grundradius von etwa 0,125-mal der Steigung oder einem Grundradius von 0,375 mm, wenn die Steigung 3 ist. Um eine relative Drehung zwischen dem Kolbenelement und dem Stangenelement zu verhindern, wird ferner ein Paar kompensierende sinuLOCTM-Feststellschrauben durch den Körper des Kolbenelements zum Eingriff in das Stangenende verwendet. Auch wenn die Anordnung in 1 bei leichteren Aufgaben zufriedenstellend funktioniert, wie beispielsweise niedrigem Druck, kurzem Arbeitszyklus und/oder Anwendungen mit einem niedrigen Lebenszyklus, wie sie beispielsweise in Einsatzgebieten, die Baggerlader erfordern, anzutreffen sind, besteht weiterhin ein Bedarf für eine Anordnung, die schwerere Aufgaben bewältigen kann.
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Eine weitere Kolben- und Stangenanordnung wird in der koreanischen Patentanmeldung Nr.
KR 20100094186A beschrieben. Die Veröffentlichung offenbart eine Kolben- und Stangenanordnung einschließlich einer Stange, deren mit einem Außengewinde versehenes Ende mit einer Innengewindebohrung eines Kolbens verbunden ist. Um ein Lösen des Kolbens von der Stange zu verhindern, steht eine Kolbenmutter ebenfalls im Gewindeeingriff mit dem Stangenende und in Kontakt mit dem Kolben. Eine oder mehrere Feststellschrauben werden durch entsprechende radiale Öffnungen eingefügt, die sich radial durch den Innenumfang der Kolbenmutter erstrecken, um in das Stangenende einzugreifen. Zwei Feststellschrauben sind beispielsweise exzentrisch in Bezug auf die Mitte der Stange angeordnet. Die Position der abgestuften Schnittstelle zwischen dem Kolben und der Stange näher am Kopfende als am Stangenende steigert ferner unerwünschterweise das Risiko der Entstehung von Spannungserhöhern an dieser Schnittstelle und somit ein Versagen der Verbindung.
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Wie zuvor beschrieben, können vorhergehende Kolben- und Stangenanordnungen im Wesentlichen auf einen Eingriff zwischen einer verschiebbar in Eingriff stehenden Stangen- und Kolbenverbindung mit einer an dem Stangenende geschraubten Mutter bauen, um ein Kolbenelement und ein Stangenelement miteinander zu koppeln. Für solche Konfigurationen wird jedoch ein hohes Drehmoment von beispielsweise 13.000 bis 20.000 Nm verwendet, um die Mutter an dem Stangenende festzuziehen und die Halteverbindung zwischen den Kolben- und Stangenanordnungen zu bilden. In Folge der Anwendung des hohen Drehmoments sind die Gewinde vorgespannt und typischerweise sind nur die ersten drei Gewindegänge zwischen der Mutter und dem Stangenende dem Großteil der Last ausgesetzt, wodurch die verbleibenden Gewindegänge nicht ausgelastet sind. Die Ausübung einer axialen Belastung sowohl vom Stangenende als auch vom Kopfende her in Kombination mit Vorspannung führt daher zu einem insgesamt größeren Belastungsbereich an den Gewindegängen und hat zur Folge, dass die Gewindegänge sehr anfällig für Ermüdung und Lösen sind. Zur Kopplung der Mutter mit dem Stangenende wird das Stangenende oft auf eine reduzierte effektive Querschnittsfläche hin bearbeitet, wodurch eine kleinere Querschnittsfläche verbleibt, um den höheren Belastungen standzuhalten. Folglich muss das Stangenende in Hinsicht auf eine Erhöhung der Festigkeit verarbeitet (beispielsweise aus Materialien mit höherer Festigkeit hergestellt und/oder vergütet) sein, wodurch die Gesamtkosten der Herstellung erhöht werden und/oder die Gefahr von Spannungserhöhern steigt. Ferner ist die Ermüdungsfestigkeit der Gewindeverbindung durch hohes Drehmoment im Vergleich zur Anwendung eines niedrigeren Drehmoments wesentlich verringert. Aus diesem Grund könnte die Verringerung oder Beseitigung solcher Abhängigkeiten festere oder anderweitig geeignetere oder wirtschaftlichere bauliche Konfigurationen erleichtern als die früherer Kupplungsanordnungen.
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen zielen auf die Bewältigung eines oder mehrerer Nachteile ab, die mit früheren Kolben- und Stangenanordnungen verknüpft sind.
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Kurzdarstellung
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In einem Beispiel ist eine Kolben- und Stangenanordnung zur Verwendung mit einer Stellvorrichtung vorgesehen. Die Anordnung kann ein Kolbenelement, ein Stangenelement und ein Halteelement einschließen. Das Kolbenelement kann eine Kolbenbohrung haben, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt. Die Kolbenbohrung kann ein Gewindeabschnitt sein. Das Stangenelement kann einen ersten Gewindebereich aufweisen, um mit dem Gewindeabschnitt der Kolbenbohrung in Gewindeeingriff gebracht zu werden. Ein Endbereich des Stangenelements kann sich über das zweite Ende des Kolbenelements hinaus erstrecken. Ein zweiter Gewindebereich kann entlang des Endbereichs vorgesehen sein. Das Halteelement kann eine sich darin erstreckende Haltebohrung aufweisen. Die Haltebohrung kann einen Gewindeteil aufweisen, um mit dem zweiten Gewindebereich des Stangenelements in Gewindeeingriff gebracht zu werden. Der Gewindeabschnitt und der erste Gewindebereich können mit einem Grundradius von mehr als 0,125·P (Pitch = Gewindesteigung P) am Kern des Außengewindes, einem Grundradius im Bereich von etwa 0,18042·P bis etwa 0,15011·P am Kern des Außengewindes ausgebildet werden, oder alternativ in Übereinstimmung mit einem Gewinde des Typs MJ.
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In einem weiteren Beispiel kann das Kolbenelement mit einem niedrigen Drehmoment von weniger als oder gleich etwa 1000 Nm mit dem Stangenelement gekoppelt werden. Die Kolbenbohrung kann einen Innensitz und das Stangenelement kann eine Außenstufe einschließen. Der Innensitz und die Außenstufe können ineinander eingreifen, um eine Schnittstelle zu bilden. Die Kolbenbohrung kann eine innere Dichtungsnut einschließen, die neben dem Innensitz angeordnet ist, um ein Dichtungselement einzuschließen. Die Schnittstelle und die innere Dichtungsnut können näher am ersten Ende oder der Stirnseite der Stange des Kolbenelements angeordnet sein als der Gewindeabschnitt. In einem weiteren Beispiel kann das Halteelement ein Paar von Feststellschraubenbohrungen und entsprechende Feststellschrauben einschließen, die darin in einer versetzten Zuordnung zueinander relativ zu einer Querachse in Gewindeeingriff stehen. Die Spitzen der Feststellschrauben können in eine vertiefte Aufnahme im Endbereich des Stangenelements eingreifen.
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In einem Beispiel ist ein Verfahren zum Koppeln eines mit einer Kolbenbohrung versehenen Kolbenelements mit einem Stangenelement vorgesehen. Das Verfahren kann einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen. Ein Schritt kann einschließen, einen ersten Teil des Stangenelements mit der Kolbenbohrung mit einem vorbestimmten Drehmoment in Gewindeeingriff zu bringen, bis ein Innensitz der Kolbenbohrung und eine Außenstufe des Stangenelements miteinander in Eingriff stehen. Ein Außengewinde eines jeden Gewindeabschnitts der Kolbenbohrung und ein erster Gewindebereich des ersten Teils des Stangenelements weist eine Steigung auf und ist mit einem Grundradius von mehr als 0,125·P ausgebildet. Das Drehmoment kann ein beliebiges Drehmoment bis zu etwa 1000 Nm sein. Ein weiterer Schritt kann einschließen, einen zweiten Abschnitt des Stangenelements in einer Haltebohrung eines Halteelements in Gewindeeingriff zu bringen. Ein weiterer Schritt kann einschließen, mindestens eine Feststellschraube durch eine im Halteelement ausgebildete entsprechende Feststellschraubenbohrung in Gewindeeingriff zu bringen, sodass eine Spitze der Feststellschraube in das Stangenelement eingreift.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Kolben- und Stangenanordnung.
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2 veranschaulicht eine Zylinderanordnung mit einer Kolben- und Stangenanordnung.
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3 ist eine Querschnittdarstellung des Halteelements und zeigt die Feststellschraubenbohrungen.
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Obwohl die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen oder Merkmale der vorliegenden Offenbarung zeigen, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, und bestimmte Merkmale können zur besseren Veranschaulichung und Erläuterung der vorliegenden Erfindung übergroß dargestellt sein. Die hier dargelegten Erläuterungen veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen oder Merkmale der Offenbarung und sind in keiner Weise als Einschränkung des Umfangs der Erfindung anzusehen.
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Ausführliche Beschreibung
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Es wird nun ausführlich Bezug genommen auf Ausführungsformen der Erfindung, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Soweit dies möglich ist, werden die gleichen Bezugszeichen durchgängig in den Zeichnungen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen.
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Bezug nehmend auf 2 kann eine Zylinderanordnung 10 eine Kolben- und Stangenanordnung 14 einschließen. Die Kolben- und Stangenanordnung 14 kann ein Kolbenelement 18, ein vorzugsweise zylindrisches Stangenelement 22 und ein Halteelement 26 einschließen. Die Zylinderanordnung 10 kann ein Kopfende 27 und ein Stangenende haben, dargestellt durch den Pfeil 29.
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Das Kolbenelement 18 kann ein ringförmiges Element mit einer darin in Längsrichtung ausgebildeten Kolbenbohrung 30 sein, die sich zwischen einem ersten Ende 31 und einem zweiten Ende 33 des Kolbenelements 18 erstreckt. Das zweite Ende 33 kann näher an dem Kopfende 27 der Zylinderanordnung sein als das erste Ende 31. Die Kolbenbohrung 30 kann im Wesentlichen eine zylindrische Form haben und kann sich vollständig durch das Kolbenelement 18 erstrecken. Eine oder mehrere äußere Dichtungsnuten 42 können um den äußeren Umfang des Kolbenelements ausgebildet sein. Ein Dichtungselement (nicht abgebildet) oder Verschleißband kann in den Nuten 42 zum dichtenden Eingriff einer inneren Oberfläche 58 eines Zylinderkörpers 62 des Zylinders sitzen. Der Außendurchmesser des Kolbenelements 18 kann geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders sein.
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Das Kolbenelement 18 kann mit dem Stangenelement 22 in Gewindeeingriff stehen. Wie erläutert werden wird, kann ein niedriges Drehmoment verwendet werden, um das Kolbenelement 18 mit dem Stangenelement 22 in Gewindeeingriff zu bringen. In einem Beispiel kann ein erster äußerer Abschnitt 63 des Stangenelements 18 mit einem Gewinde versehen sein, um einem inneren Gewindeabschnitt 65 der Wand, die die Kolbenbohrung 30 definiert, zu entsprechen, um einen ersten Gewindeeingriff 67 zu definieren.
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Es versteht sich, dass die Schnittstellenabschnitte des Stangenelements 22 und der Kolbenbohrung 30 für eine wirksame Kopplung für die spezifische Anwendung zumindest im Wesentlichen die gleichen Abmessungen haben können, z. B. Durchmesser.
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Eine erste innere Dichtungsnut 66 kann in einem Wandabschnitt der Wand, die die Kolbenbohrung 30 definiert, angeordnet sein. Ein Dichtungselement 70, wie beispielsweise ein O-Ring, kann darin zum dichtenden Eingriff mit einer äußeren Oberfläche des Stangenelements 22 sitzen. Das Dichtungselement 70 kann ein unter Druck stehendes Fluid daran hindern, zwischen dem Stangenelement 22 und der Kolbenbohrung 30 entweder in der Richtung einer Fluidkammer 74 der Zylinderanordnung 10 oder in Richtung einer gegenüberliegenden Fluidkammer 88 hindurchzuströmen.
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Eine Außenstufe 75 kann um den äußeren Umfang des Kolbenelements 22 ausgebildet sein. Die Außenstufe 75 kann beispielsweise von einem ersten Übergang von dem ersten Außendurchmesser des Stangenelements 22 zu einem zweiten, kleineren Durchmesser des Stangenelements 22 ausgebildet sein. Der erste Außendurchmesserbereich des Stangenelements kann ein Nicht-Gewindebereich sein, während der zweite Außendurchmesserbereich dem ersten äußeren Abschnitt 63 des Stangenelements entsprechen kann, das mit einem Gewinde versehen sein kann. Das Kolbenelement 18 kann einen Innensitz 76 einschließen, der um den Innenumfang der Kolbenbohrung 30 ausgebildet ist, um in die Außenstufe 75 einzugreifen. Der Innensitz 76 kann beispielsweise durch einen Übergang von dem ersten Außendurchmesser des Kolbenelements 18 zu einem zweiten, kleineren Durchmesser des Kolbenelements 18 ausgebildet sein. Der erste Außendurchmesserbereich des Kolbenelements kann ein Nicht-Gewindebereich sein, während der zweite Außendurchmesserbereich dem inneren Gewindeabschnitt 65 des Kolbenelements entsprechen kann. Die Außenstufe 75 und der Innensitz 76 können für eine verbesserte konische Schnittstelle jeweils kegelförmig sein.
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In einem Beispiel kann die Schnittstelle von Außenstufe 75 und Innensitz 76 näher an dem ersten Ende 31 als an dem zweiten Ende 33 des Kolbenelements 18 angeordnet sein, um die Wahrscheinlichkeit von Spannungserhöhern an der Nahtstelle der Schnittstelle zu verringern. In einem anderen Beispiel kann sich die Schnittstelle von Außenstufe 75 und Innensitz 76 in Richtung des Stangenendes 29 befinden, derart, dass eine solche Schnittstelle axialen Belastungen aus einer Richtung vom Kopfende 27 her standhalten kann, wodurch die Höhe der axialen Belastungen des Gewindebereichs zwischen den Stangen- und Kolbenelementen verringert wird. Folglich kann sich für eine verbesserte Leistung eine solche Schnittstelle auf dem Stangenende (das ist die rechte Seite) des Gewindebereichs befinden.
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Die relativen Positionen zwischen dem Dichtungsbereich, der durch die erste innere Dichtungsnut 66 und dem Dichtungselement 70 gebildet ist, und der Schnittstelle zwischen der Außenstufe 75 und dem Innensitz 76 können sich nebeneinander befinden. In einem Beispiel kann sich für eine verbesserte Anordnung ein solcher Dichtungsbereich auf dem Stangenende (das ist die rechte Seite) der Schnittstelle befinden. Dies kann den gewünschten Gewindeeingriff zwischen den Stangen- und Kolbenelementen vor der Kompression des Dichtungselements 70 ermöglichen. Je näher am Dichtungsbereich am Stangenende relativ zur Schnittstelle, desto schwieriger kann eine Anordnung sein, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eines Quetschens oder Einschneidens von Dichtungselement 70.
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Ein Teil des Stangenelements 22, beispielsweise der erste Außendurchmesserabschnitt, kann in der Kolbenbohrung 30 aufgenommen werden. Ein Ende 82 des Stangenelements 22 kann sich vollständig über das zweite Ende 33 des Kolbenelements 18 erstrecken. Das Stangenelementende 82 kann konfiguriert und angeordnet werden, um mit dem Halteelement 26 zu koppeln.
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Das Halteelement 26 kann ein ringförmiges Element mit einer darin in Längsrichtung ausgebildeten Durchgangsbohrung 83 sein, die sich zwischen einem ersten Ende 85 und einem zweiten Ende 86 des Halteelements 26 erstreckt. Das zweite Ende 86 kann näher an dem Kopfende 27 der Zylinderanordnung sein als das erste Ende 85. Die Durchgangsbohrung 83 kann im Wesentlichen eine zylindrische Form haben und kann sich vollständig durch das Halteelement 26 erstrecken.
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Das Halteelement 26 kann mit dem Stangenelement 22 in Gewindeeingriff stehen. In einem Beispiel kann ein zweiter äußerer Abschnitt 89 des Stangenelements 18, das dem Stangenelementende 82 entspricht, mit einem Gewinde versehen sein, um einem inneren Gewindeabschnitt 90 der Durchgangsbohrung 83 zu entsprechen, um einen zweiten Gewindeeingriff 87 zu definieren. Es versteht sich, dass der Abschnitt des Stangenelements 22 und die Durchgangsbohrung 30 für eine wirksame Kopplung für die spezifische Anwendung zumindest im Wesentlichen die gleichen Abmessungen haben können, z. B. Durchmesser. Der zweite äußere Abschnitt 89 kann durch eine Aufnahme 89A getrennt werden, die gewindelos bleibt. Die Aufnahme 89A kann im Verhältnis zum umgebenden benachbarten Gewindeteil des zweiten äußeren Abschnitts 89 vertieft sein.
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In einem Beispiel kann das Halteelement 26 aus einem im Wesentlichen starren Material wie Stahl oder dergleichen ausgebildet sein und kann eine Zugfestigkeit von mindestens dem 1,3-fachen Wert der maximalen Spannungen, die voraussichtlich im Betrieb der Kolben- und Stangenanordnung 14 auftreten, aufweisen. Die äußere Oberfläche des Halteelements 26 kann vergütet sein, um die gewünschte Zugfestigkeit zu erreichen.
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3 zeigt eine Querschnittdarstellung eines Beispiels des mit dem Stangenelementende 82 gekoppelten Halteelements 26. Dabei wird das Halteelement 26 um eine zentrale axiale Achse 91 angeordnet gezeigt. Eine Querachse 92 erstreckt sich über und quer zu der zentralen axialen Achse 91, um Halbabschnitte des Halteelements 26 festzulegen. Eine oder mehrere Feststellschraubenbohrungen 94 können ausgebildet sein, um sich von dem äußeren Umfang zu dem inneren Umfang des Halteelements 26 zu erstrecken, derart, dass die Feststellschraubenbohrung in Fluidverbindung mit der Durchgangsbohrung 83 des Halteelements 26 sein kann. Die Feststellschraubenbohrung 94 kann mit Innengewinde versehen sein und kann, wie in 2 gezeigt, eine Feststellschraube 96 aufnehmen. Wenn sie angezogen ist, kann die Feststellschraubenspitze in den äußeren Umfang des Stangenelementendes 82 eingreifen, um ein Lösen des Halteelements 26 zu verhindern. In einem Beispiel kann die Feststellschraubenspitze in die Aufnahme 89A eingreifen. Gemäß 3 können sich die Bohrungen entlang der Querachse 92 oder um eine Achse befinden, die im Wesentlichen parallel zur Querachse 92 liegt, oder auch in einer versetzten Position sein, wenn ein Paar von Feststellschraubenbohrungen 94 ausgebildet werden soll. In einem Beispiel können zwei Feststellschraubenbohrungen (jeweils zur Aufnahme einer Feststellschraube) jeweils von der Querachse 92 versetzt sein, und vorzugsweise um im Wesentlichen gleiche Abstände versetzt sein. Hier kann beim Anziehen das in einer versetzten Beziehung zueinanderstehende Feststellschraubenpaar helfen, ein Lösen des Halteelements 26 am Ende des Stangenelements 82 zu verhindern. Für einen verbesserten Eingriff, d. h. um ein Herausdrehen zu verhindern, kann ein Teil des Feststellschraubengewindes der Feststellschrauben 96 mit einem wellenförmigen Abschnitt ausgebildet sein, wie z. B. sinuLOCTM-Gewinde. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass eine einzige Feststellschraube entlang der Querachse oder davon versetzt oder an jeder beliebigen Position entlang des Halteelements vorgesehen werden kann, oder dass mehr als zwei Feststellschrauben an jeder beliebigen Position entlang des Halteelements vorgesehen werden können.
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In einem Beispiel kann sich die Gewindesteigung des ersten Gewindeeingriffs 67 von der Gewindesteigung des zweiten Gewindeeingriffs 87 unterscheiden. In einem weiteren Beispiel kann die Gewindesteigung des ersten Gewindeeingriffs 67 gröber als die Gewindesteigung des zweiten Gewindeeingriffs 87 sein.
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Die Gewindegeometrie sowohl des ersten als auch des zweiten Gewindeeingriffs 67, 87 kann jedem herkömmlichen dem Stand der Technik bekannten Gewinde entsprechen. Das Äußere einer Gewindegeometrie umfasst mehrere Unterscheidungsmerkmale. Das heißt, die Gewindegeometrie umfasst eine Flanke oder Gewindeflanke, eine Gewindespitze oder die oberen Flächen, die zwei Flanken eines Gewindegangs verbinden, einen Gewindegrund oder untere Fläche, die die Flanken zweier benachbarter Flanken verbindet, und eine Gewindesteigung (P), die den Abstand zwischen zwei entsprechenden Punkten benachbarter Gewindegänge parallel zur Achse gemessen darstellt, typischerweise in Gewindegängen pro Zoll ausgedrückt. Der Kerndurchmesser des Außengewindes kann der Durchmesser eines virtuellen Zylinders sein, der den Grund des Außengewindes berührt, während der Außendurchmesser des Innengewindes der Durchmesser eines virtuellen Zylinders sein kann, der die Spitze des Innengewindes berührt.
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Es wurde festgestellt, dass eine Gewindegeometrie mit einem Grundradius größer als etwa 0,125·P die Ermüdungsfestigkeit gegenüber herkömmlichen Gewinden des Typs M verbessern kann. Darüber hinaus muss das mit einer solchen Gewindegeometrie versehene Stangenende nicht nach einem Verfahren für höhere Festigkeit bearbeitet werden, wie z. B. aus Materialien mit höherer Festigkeit hergestellt und/oder vergütet werden, was zu einem größeren Spannungserhöherrisiko beiträgt. In einem Beispiel kann die Gewindegeometrie einen Grundradius im Bereich von etwa 0,15·P bis zu etwa 0,18·P (0,18042·P bis 0,15011·P) am Grund des Außengewindes umfassen. Ein Grundradius von mehr als 0,18042·P kann die Ermüdungsfestigkeit weiter verbessern. Zu diesem Zweck kann der Kerndurchmesser sowohl des Außen- wie auch des Innengewindes vergrößert werden, um eine Nenngewindehöhe von 0,5625·H vorzusehen, um den maximalen Kerndurchmesser des Außengewindes aufzunehmen. Die Gewindegeometrie kann ein metrisches Luft- und Raumfahrtgewinde (MJ) in Übereinstimmung mit der ISO-Norm 5855 sein. In einem Beispiel kann jede Gewindegeometrie ein Gewinde vom Typ MJ sein.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können einen relativ einfachen Montageprozess erleichtern, während sie gleichzeitig einen robusten Kopplungsmechanismus und ein Verfahren für eine Kolben- und Stangenanordnung 14 bieten. Ferner können die hierin beschriebenen Ausführungsformen die Haltbarkeit, Herstellbarkeit und Wartungseignung des Kopplungsmechanismus verbessern.
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Während der Montage kann das Stangenelement 22 schraubbar in der Kolbenbohrung 30 des Kolbenelements 18 aufgenommen werden, bis die Außenstufe 75 in den Innensitz des Kolbens 76 eingreift, der eine konische Schnittstelle bilden kann. Das Stangenelementende 82 kann sich auch außerhalb des Kolbenelements 18 erstrecken. Das zur Kopplung des Kolbenelements mit dem Stangenelement angewandte Drehmoment kann jedes beliebige Drehmoment sein. In einem Beispiel kann ein niedriges Drehmoment weniger als oder gleich etwa 1000 Nm betragen, im Bereich von etwa 400 bis etwa 500 Nm liegen oder vorzugsweise 450 Nm sein, um Probleme mit hohem Drehmoment zu vermeiden. Eine Kopplung mit niedrigem Drehmoment ermöglicht eine leichte Bewegung des Kolbenelements relativ zu dem Stangenelement, um im Wesentlichen alle Gewindebereiche in vollem Umfang für eine bessere Verteilung der Kräfte entlang der mit einem Gewinde versehenen Schnittstelle zu nutzen. Das Dichtungselement kann vor dem Gewindeeingriff in der Nut sein. Ein Teil des Stangenelements kann mit der Gewindebohrung des Halteelements in Gewindeeingriff stehen. Eine oder mehrere Feststellschrauben, wie z. B. die erste Feststellschraube und die zweite Feststellschraube, können durch entsprechende in dem Halteelement ausgebildete Feststellschraubenbohrungen eingreifen. Die Feststellschrauben können kraftschlüssig in das Stangenende eingreifen, um ein Lösen des Kolbenelements zu verhindern. Die ersten und zweiten Feststellschrauben können für einen verbesserten Eingriff von der Querachse versetzt angeordnet werden.
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Es wird angenommen, dass eines oder mehrere der folgenden Merkmale, alleine oder in irgendeiner Kombination daraus, zu der längeren Lebensdauer der Zylinderanordnung 10 auch bei hoher Maschinenbelastung und schweren Anwendungen beitragen. Die Lage der Schnittstelle zwischen der Außenstufe des Stangenelements und dem Innensitz des Kolbenelements kann näher an dem Stangenende als dem ersten Gewindeeingriff zwischen dem Kolben und Stangenelement sein. Eine solche Lage kann es der Schnittstelle eher als dem ersten Gewindeeingriff erlauben, im Wesentlichen allen axialen Belastungen aus Richtung des Kopfendes standzuhalten. Jedoch kann der erste Gewindeeingriff so konfiguriert werden, dass er im Wesentlichen allen axialen Belastungen aus Richtung des Stangenendes standhalten kann. Beispielsweise erlaubt die Verwendung eines niedrigen Drehmoments (z. B. etwa 450 Nm) zum anfänglichen Koppeln des Kolbenelements an das Stangenelement, dass der Eingriff zwischen Kolbenelement und dem Stangenelement (im Wesentlichen kein Drehmoment) sich während des Betriebs der Zylinderanordnung entspannt. Folglich können axiale Belastungen selektiv zwischen der Schnittstelle und dem ersten Gewindeeingriff wie hier beschrieben verteilt werden. Die Lage des durch die erste innere Dichtungsnut des Kolbenelements und des Dichtungselements gebildeten Dichtungsbereichs kann näher am Stangenende als an der Schnittstelle sein.
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Das Halteelement kann ein Paar Feststellschrauben einschließen, zum Beispiel sinuLOCTM-Feststellschrauben, gegeneinander versetzt zum kraftschlüssigen Eingriff in dem Stabende, um die Wahrscheinlichkeit einer relativen Drehung zwischen dem Halteelement und dem Stangenelement zu verringern. Die Gewindesteigung des ersten Gewindeeingriffs kann gröber als der zweite Gewindeeingriff sein, um ein Lösen des Kolbens vom Stangenelement zu verhindern. Der erste Gewindeeingriff, der zweite Gewindeeingriff oder beide können eine Gewindegeometrie einschließlich eines Grundradius im Bereich von z. B. etwa 0,18042·P bis etwa 0,15011·P am Grund des Außengewindes aufweisen oder alternativ mit einem Gewinde des Typs MJ versehen sein. In einem Beispiel kann die Kolben- und Stangenanordnung jedes Merkmal umfassen.
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Beispielsweise kann die Kombination von Merkmalen die Ermüdungsfestigkeit bei Schwerlastanwendungen erhöhen, wie z. B. hoher Druck, langer Arbeitszyklus und/oder Anwendungen mit einem hohen Lebenszyklus. In einer beispielhaften Anwendung der beschriebenen Vorrichtung kann die Zylinderanordnung 10 auf einer Erdbewegungsmaschine, wie einer Planierraupe, verwendet werden. Zum Beispiel kann die Anordnung 10 auf der Planierraupe so konfiguriert und angeordnet werden, dass ein hoher Druck innerhalb eines Kopfraums des Zylinders eine Bewegung der Kolben- und Stangenanordnung 10 zur Folge hat, um das Schild der Planierraupe zu positionieren oder anderweitig zu bewegen. Wie gemäß der oben angegebenen Erklärung zu erkennen ist, können die von der Anordnung 10 unterstützten Stelldrücke (um das Schild der Planierraupe zu bewegen) größer sein als diejenigen, die von ähnlich großen Zylindern eines früheren Stands der Technik unterstützt werden, die im Durchmesser reduzierte Gewindestangenenden haben können und dementsprechend mit reduziertem Durchmesser in Abschnitte eines Kolbenelements eingreifen. Ferner können Herstellungskosten reduziert werden, da das Stangenelement nur eine geringe bis gar keine Vergütung erfahren muss, die sonst typischerweise mit Stangenelementen verbunden ist, wobei die Vergütung oft zum Risiko der Spannungserhöher und der verringerten Ermüdungsfestigkeit beitrug.
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Es versteht sich für Fachleute, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Fluidsteuersystem vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden für Fachleute ausgehend von der Betrachtung der Spezifikation und Praxis der vorliegenden Beschreibung offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Spezifikation und Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der tatsächliche Umfang und Wesen der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen aufgezeigt wird.
