DE10023388A1 - Hydraulisches Gerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Gerät mit einem Mutterteil mit einem Einschraubloch, das ein Innengewinde mit einem bestimmten Nenndurchmesser und mit einer bestimmten gleichförmigen Steigung aufweist, und mit einem Schraubenteil, das ein Außengewinde mit dem Nenndurchmesser des Einschraublochs und mit einer bestimmten gleichförmigen Steigung aufweist und das in das Einschraubloch eingeschraubt ist. Bei hydraulischen Geräten werden Schraubenteile, insbesondere Düsenkörper, im allgemeinen eingeklebt, um sie gegen ein Lösen zu sichern. Das Kleben hat gewisse Nachteile, weil die Gewinde fettfrei sein müssen, bei Düsen eine Verstopfungsgefahr besteht, Klebstoff in den Hydraulikkreislauf gelangen kann auch die Prozeßsicherheit beim Auftragen nicht gewährleistet ist. DOLLAR A Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen der Steigung des Innengewindes des Mutterteils und der Steigung des Außengewindes des Schraubenteils ein geringfügiger Unterschied besteht. Dieser geringfügige Unterschied in der Steigung führt beim Einschrauben des Schraubenteils zu einer elastischen Verformung mehrerer Gewindewindungen, wodurch das Schraubenteil gegen ein Lösen gesichert ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Gerät, z. B. von einem hydrauli­ schen Ventil oder einer hydraulischen Pumpe, wobei das hydraulische Gerät ein Mutterteil, z. B. ein Gehäuse oder einen Steuerkolben, mit einem Einschraubloch, das ein Innengewinde mit einem bestimmten Nenndurchmesser und mit einer be­ stimmten gleichförmigen Steigung hat, und ein Schraubenteil aufweist, das ein Außengewinde mit dem Nenndurchmesser des Einschraublochs und mit einer be­ stimmten gleichförmigen Steigung hat und das in das Einschraubloch einge­ schraubt ist.

Z. B. aus der Zeitschrift "Industrieanzeiger", Ausgabe 83/88, Seiten 24 bis 25, ist es bekannt, ein Schraubenteil in einem Einschraubloch durch Kleben zu sichern. Da­ zu müssen die Gewinde frei sein von Fett, Schmutz und Feuchte. Bei hydrauli­ schen Geräten, bei denen das Schraubenteil sehr oft eine Düse oder eine Ver­ schlußschraube ist, die durchaus auch einmal ausgetauscht oder gelöst und wie­ der eingesetzt werden muß, sind die bei einem solchen Austausch zur Sicherung des eingesetzten Schraubenteils notwendigen Maßnahmen recht umfangreich, weil es schwierig ist, die Gewinde frei von Fett zu halten oder von Fett oder Hy­ drauliköl, das während des Betriebs des hydraulischen Geräts in den Spalt zwi­ schen den Gewinden eingedrungen ist, zu befreien. Nachteilig ist auch, daß beim Einschrauben des Schraubenteils in das Einschraubloch Kleber wegfließen oder abgeschabt werden kann und in den hydraulischen Kreislauf gelangt, in dem sich das hydraulische Gerät befindet. Dadurch wird die verwendete hydraulische Flüs­ sigkeit verschmutzt. Insbesondere besteht dann, wenn das Schraubenteil eine Düse ist, die Gefahr, daß die Düsenbohrung durch aufgebrachten Klebstoff ver­ stopft wird. Insgesamt ist eine Schraubensicherung durch Klebung umständlich, nicht sehr prozeßsicher und unsauber.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Gerät mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwic­ keln, daß das Schraubenteil ohne Klebstoff auf einfache Weise im Einschraubloch gesichert ist.

Das angestrebte Ziel wird bei einem hydraulischen Gerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Patentanspruchs 1 zwischen der Steigung des In­ nengewindes des Mutterteils und der Steigung des Außengewindes des Schrau­ benteils ein geringfügiger Unterschied besteht. Der Unterschied wird unter Be­ rücksichtigung der nach dem Einschrauben des Schraubenteils ineinandergreifen­ den Gewindewindungen so gewählt, daß einzelne Windungen nicht dauerhaft, sondern elastisch verformt werden. Durch diese elastisch verformten Windungen sind Außen- und Innengewinde elastisch gegeneinander verspannt, so daß das Schraubenteil durch die von den elastisch verformten Windungen ausgeübten Kräfte aneinander gesichert ist.

Es ist zwar z. B. aus den US-Patenten 42 66 590, 28 70 668 oder 19 22 689 be­ kannt, das Mutterteil einer Schraubenverbindung mit einer anderen Steigung zu versehen, als das Schraubenteil. Bei einem hydraulischen Gerät ist diese beson­ dere Art der Schraubenverbindung trotz der großen Unzulänglichkeiten der gängi­ gen Klebeverfahren bisher nicht angewandt worden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydraulischen Geräts kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So ist, wie schon angedeutet, eine Schraubensicherung durch unterschiedliche Steigungen des Innengewindes und des Außengewindes vor allem von großem Vorteil, wenn gemäß Patentanspruch 2 das Einschraubteil ein Düsenkörper ist, bei dem bei Verwendung von Klebstoff die Gefahr einer Verstopfung besteht.

Gemäß Patentanspruch 3 liegt der Unterschied zwischen der Steigung des Mut­ terteils und der Steigung des Einschraubteils bevorzugt im Bereich von 15% bis 10% eines Mittelwerts zwischen den beiden Steigungen.

Düsen sind bisher vornehmlich aus Messing gefertigt worden, einem Material, in dem auch Bohrungen mit sehr kleinem Durchmesser zwischen 0,5 und 1,5 mm verhältnismäßig leicht gebohrt werden können. Allerdings ist Messing wenig ela­ stisch. Außerdem können, zumal bei den erfindungsgemäßen unterschiedlichen Steigungen zwischen dem Innengewinde und dem Außengewinde die Gewinde gegeneinander verspannt werden, Partikel abgeschabt werden, die in die Hydrau­ likflüssigkeit gelangen und diese verschmutzen. Deshalb wird in der besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Geräts ge­ mäß Patentanspruch 4 das Einschraubteil aus einem Stahl, insbesondere aus ei­ nem Automatenstahl, gefertigt. Dieser Stahl besitzt eine hohe Elastizität und läßt sich auch noch einigermaßen gut bearbeiten.

Es sind bisher für hydraulische Geräte Schraubenteile verwendet worden, die ei­ nen das Außengewinde tragenden Schraubenschaft und einen Schraubenkopf aufweisen und die bis zur Anlage des Schraubenkopfes am Mutterteil in dieses eingeschraubt worden sind. Sind die Gewinde erfindungsgemäß mit unterschiedli­ chen Steigungen ausgestattet, so werden Gewindewindungen schnell über die Elastizitätsgrenze hinaus plastisch verformt, wenn das Schraubenteil über die An­ lage des Schraubenkopfes hinaus weitergedreht wird. Dadurch geht die Schrau­ bensicherung verloren. Deshalb ist gemäß Patentanspruch 5 vorgesehen, daß zur Begrenzung der Einschraubbewegung des Einschraubteils eines der beiden Ge­ winde einen Auslaufabschnitt hat, in dem die Tiefe der Gewindefurche stetig ab­ nimmt. Sobald das Gegengewinde in den Auslaufabschnitt des einen Gewindes eingreift, steigt das für das Einschrauben notwendige Drehmoment stark an, ohne daß eine dauerhafte Verformung zumindest der außerhalb des Auslaufabschnitts befindlichen Gewindewindungen stattfindet. Um einerseits dem Monteur nicht das Gefühl zu geben, das Schraubenteil so weit einschrauben zu müssen, bis ein Schraubenkopf am Mutterteil anliegt, und um andererseits trotzdem das Schrau­ benteil mit einem größeren Schraubenkopf ausstatten zu können, ist gemäß Pa­ tentanspruch 7 vorgesehen, daß der Kopf vom Schaft aus über eine bestimmte axiale Länge im Durchmesser zunimmt. Diese Zunahme erfolgt gemäß Patentan­ spruch 8 vorzugsweise in Form eines Kegelstumpfes.

In der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 9 sind das Innengewinde des Mutterteils und das Außengewinde des Einschraubteils, insbe­ sondere das Außengewinde einer Düse, metrische Gewinde mit einem Durch­ messer von 4 mm, ist die Steigung des ersten Gewindes, vorzugsweise die Stei­ gung des Innengewindes, 0,7 mm und unterscheidet sich die Steigung des zwei­ ten Gewindes von der Steigung des ersten Gewindes um 0,05 mm und beträgt die Eingriffslänge zwischen den beiden Gewinden etwa 4 mm. Vorzugsweise ist ge­ mäß Patentanspruch 10 das Einschraubteil an seiner Oberfläche gehärtet und gemäß Patentanspruch 11 mit einer Oxidschutzschicht versehen, die als Rost­ schutz wirkt.

Ein Ausführungsbeispiel eines als vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil ausge­ bildeten, erfindungsgemäßen, hydraulischen Geräts ist in den Zeichnungen darge­ stellt. An Hand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus der Hauptstufe des erfindungsgemäßen Druckbe­ grenzungsventils, bei dem in das Gehäuse als Mutterteil eine Düse als Schraubenteil eingedreht ist,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den Bereich aus Fig. 1, in dem sich die Düse befindet,

Fig. 3 einen noch einmal vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 mit einer deut­ licheren Darstellung der ineinandergreifenden Gewinde und

Fig. 4 eine Alternative zur aus Fig. 3 ersichtlichen Ausbildung des Auslauf­ abschnitts des Gewindes der Düse.

Bei dem gezeigten Druckbegrenzungsventil nimmt ein Gehäuse 10 aus einem Ei­ senguß in einer Bohrung eine Hülse 11 fest auf, in der ein Hauptkegel 12 geführt ist und an der ein Sitz 13 für den Hauptkegel ausgebildet ist. Der Hauptkegel 12 wird von einer relativ schwachen Druckfeder 14, die sich in einem rückwärtigen mit Steueröl gefüllten Steuerraum 15 befindet, in Richtung auf den Ventilsitz 12 be­ aufschlagt. Auf dem Gehäuse 10 sitzt das nicht näher dargestellte Gehäuse des nur in seinem Schaltbild gezeigten Pilotventils 16. Soweit das Druckbegrenzungs­ ventil in seinen konstruktiven Einzelheiten nicht näher dargestellt ist, kann es dem Datenblatt RD 25 802/01.99 der Anmelderin entnommen werden.

Der zu begrenzende Druck steht in einem Eingangskanal 17 des Gehäuses 10 und an der diesem zugewandten Stirnseite des Hauptkegels 12 an. Wenn dieser vom Sitz 13 abhebt, kann Druckflüssigkeit vom Eingangskanal 17 durch die stirn­ seitige Öffnung sowie durch Radialbohrungen der Hülse 11 in einen Ausgangska­ nal 18 des Gehäuses 10 und von dort zu einem Tank abfließen.

Im Gehäuse 10 verlaufen noch Kanäle, die Teil eines Steuerölströmungspfades sind. Im Zulauf zum Pilotventil 16 liegen eine radial vom Eingangskanal 17 abge­ hende Steuerbohrung 19, in die eine Steueröldüse 20 eingeschraubt ist und die exzentrisch in eine größere, nach außen durch einen Stopfen 21 verschlossene Querbohrung 22 übergeht. Von der wiederum führt eine parallel zur Achse der Hülse 11 verlaufende Bohrung 23 zum Eingang des Pilotventils 16. An diesen Eingang ist über eine Leitung 24 auch der Steuerraum 15 angeschlossen. Vom Ausgang des Pilotventils führt eine Leitung, in der auch eine parallel zur Hülse 11 verlaufende Bohrung 25 des Gehäuses 10 gehört, in dessen Ausgang 18.

Somit steht, wenn das Pilotventil 16 geschlossen ist, über die Steueröldüse 20 im Steuerraum 15 hinter dem Hauptkegel 12 derselbe Druck wie im Eingang 17 an.

Die Feder 14 hält deshalb den Hauptkegel 12 geschlossen. Steigt der Druck im Eingang 17 auf den am Pilotventil 16 eingestellten Wert an, so öffnet dieses und es kann Steueröl aus dem Steuerraum 15 über das Pilotventil 16 in den Ausgang 18 abfließen. Der Druck im Eingang 17 steigt noch geringfügig um das Druckäqu­ valent zur Druckfeder 14 an und wird dann durch einen entsprechenden Öff­ nungsquerschnitt zwischen der Hülse 11 und dem Hauptkegel 12 auf diesem Wert gehalten. Über die Steueröldüse 20 fließt ein Steuerölstrom, der durch den Öff­ nungsquerschnitt der Düse und das im Bereich von wenigen bar liegende Druckäquivalent der Druckfeder 14 bestimmt ist.

Die Düse 20 ist in die Bohrung 19 eingeschraubt. Diese Bohrung ist dazu von der größeren Querbohrung 22 her über eine gewissen Strecke mit einem metrischen Innengewinde versehen, das einen Nenndurchmesser von 4 mm und eine Stei­ gung von 0,70 mm hat. In Kurzform sagt der Fachmann: Das Innengewinde ist ein Gewinde M4 × 0,70.

Die Düse oder genauer ausgedrückt, der Düsenkörper 20 besitzt einen Schrau­ benschaft 31 und einen Schraubenkopf 32, dessen Durchmesser vom Schrauben­ schaft, beginnend nach Art eines Kegelstumpfes mit einem Öffnungswinkel von 30 Grad zunächst linear zunimmt und dann noch über eine kurze Strecke konstant bleibt. Am Schraubenkopf 32 kann man also einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 33 und einen kreiszylindrischen Abschnitt 34 voneinander unterscheiden. Am Schraubenschaft trägt der Düsenkörper 20 ein Außengewinde 35, das wie das In­ nengewinde 30 ein M4-Gewinde ist, dessen Steigung jedoch nicht 0,70 mm, son­ dern 0,75 mm beträgt, also geringfügig größer als die Steigung des Innengewin­ des 30 ist. Schraubenschaft und Schraubenkopf gehen, wie man deutlich sieht, ohne dazwischenliegenden Einstich ineinander über. Dementsprechend läuft das Gewinde 35 auch nicht in einem Einstich aus. Vielmehr wird in einer geringen Entfernung zum Kopf 32 die Gewindefurche allmählich weniger tief und läuft schließlich noch im Schaft 31 ganz aus. Dies wird dadurch erreicht, daß beim Schneiden des Gewindes das Schneidwerkzeug bei weiterem Drehen und weite­ rer, axialer Bewegung des Düsenkörpers radial zurückgezogen wird. In Fig. 3 ist ersichtlich, wie die Gewindefurche 36 nahe am Kopf 32 flacher geworden ist. Ist während des Herausziehens des Schneidwerkzeugs die Geschwindigkeit der axialen Bewegung des Düsenkörpers die gleiche, wie beim Schneiden des Gewin­ des vor dem Auslaufabschnitt, so besteht auch im Auslauf der gleiche Abstand zwischen den Gewindewindungen, wie im regulären Teil des Gewindes. Der Ge­ windekamm ist im Auslauf dann nicht spitz, sondern flach, wie dies aus Fig. 3 bei 37 erkennbar ist.

Es ist auch möglich, beim Schneiden des Gewindes im Auslaufabschnitt die Ge­ schwindigkeit für die axiale Bewegung des Düsenkörpers 20 zu verringern. Dann bleibt, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist, der Gewindekamm 37 spitz; im Auslau­ fabschnitt ist jedoch der axiale Abstand zwischen zwei Gewindewindungen verrin­ gert.

Der Unterschied zwischen der Steigung des Innengewindes 30 und des Außen­ gewindes 35 bringt es mit sich, daß beim Einschrauben des Düsenkörpers 20, der als Schraubenteil bezeichnet sein möge, in die Bohrung 19, die als Einschrau­ bloch bezeichnet sein möge, nur die vorderste Gewindewindung an einer Stelle an einer Windung des Innengewindes anliegt, wenn während des Eindrehens ein ge­ wisser Druck auf den Düsenkörper 20 ausgeübt wird. Ohne diesen Druck liegt die hinterste, mit dem Innengewinde 30 in Eingriff stehende Gewindewindung des Dü­ senkörpers 20 an einer Stelle am Innengewinde 30 an. Ist der Düsenkörper 20 weit genug in die Bohrung 19 eingeschraubt, so stößt eine weitere Gewindewin­ dung - allerdings mit der entgegengesetzten Flanke - gegen eine Flanke des In­ nengewindes 30. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Man sieht, daß die am weitesten eingeschraubte Gewindewindung des Düsenkörpers 20 mit der nach innen zeigenden Flanke und die letzte in Eingriff stehende Windung des Düsen­ körpers 20 mit der nach außen zeigenden Flanke an entsprechenden Windungen des Innengewindes 30 anliegt. Wird nun der Düsenkörper 20 weiterverdreht, so werden die aneinander anliegenden Windungen elastisch verformt und der Dü­ senkörper 20 und das Gehäuse 10 miteinander verspannt, wobei weitere Gewin­ dewindungen in Anlage aneinander kommen können. Bei den gegebenen Gewin­ demaßen und Steigungen geschieht das bei einer Gewindelänge von etwa 4 mm. Sobald die Situation nach Fig. 3 besteht oder kurz zuvor oder kurz danach ge­ langt das Innengewinde 30 in den Auslaufabschnitt des Außengewindes 35, so daß beim weiteren Verdrehen des Düsenkörpers 20 das notwendige Drehmoment stark ansteigt und die Verdrehung des Düsenkörpers bewußt beendet wird, noch ehe reguläre, ineinandergreifende Gewindewindungen über die Elastizitätsgrenzen der Materialien hinaus dauerhaft verformt sind. Im Auslauf findet eine gewisse dauerhafte Verformung der Gewindewindungen statt, die zusätzlich zur Sicherung des Schraubenteils im Einschraubloch beiträgt.

Die besondere Form des Kopfes 32, dessen größerer Durchmesser notwendig ist, um an die eigentliche Düsenbohrung 40 eine das Strömungsverhalten des Steu­ eröls beeinflussende, kegelige Erweiterung 41 anschließen und den Schlitz 42 ein­ bringen zu können, läßt jedenfalls beim Monteur nicht das Gefühl aufkommen, den Düsenkörper 20 bis zu einem axialen Anschlag einschrauben und dann noch mit einem hohen Drehmoment anziehen zu müssen, was die Gefahr einer dauerhaf­ ten Verformung der Gewindewindungen mit sich bringen würde.

Der Düsenkörper 20 ist aus einem Automatenstahl gefertigt, der gute elastische Eigenschaften hat und sich trotzdem noch gut bearbeiten läßt, um insbesondere die sehr kleine Düsenbohrung 40 bohren zu können. An seiner Oberfläche ist der Düsenkörper 20 insbesondere durch Karbonitrieren gehärtet, so daß die Gefahr gering ist, daß beim Einschrauben von den Gewindewindungen Teilchen abge­ schabt werden, die in den hydraulischen Kreislauf gelangen könnten. Außerdem ist der Düsenkörper 20 an seiner Oberfläche mit einer Oxidschutzschicht verse­ hen.

Claims (11)

1. Hydraulisches Gerät mit einem Mutterteil (10) mit einem Einschraubloch (19), das ein Innengewinde (30) mit einem bestimmten Nenndurchmesser und mit einer bestimmten, gleichförmigen Steigung aufweist, und mit einem Schraubenteil (20), das ein Außengewinde (35) mit dem Nenndurchmesser des Einschraub­ lochs (19) und mit einer bestimmten, gleichförmigen Steigung aufweist und das in das Einschraubloch (19) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steigung des Innengewindes (30) des Mutterteils (10) und der Steigung des Außengewindes (35) des Schrauben­ teils (20) ein geringfügiger Unterschied besteht.

2. Hydraulisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubenteil (20) ein Düsenkörper ist.

3. Hydraulisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der Steigung des Mutterteils (10) und der Steigung des Schraubenteils (20) im Bereich von 5% bis 10% eines Mittelwertes zwischen den beiden Steigungen liegt.

4. Hydraulisches Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubenteil (20) aus einem Stahl, insbesondere aus einem Automatenstahl, gefertigt ist.

5. Hydraulisches Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Einschraubbewegung des Schrauben­ teils (20) eines der beiden Gewinde (30, 35) einen Auslaufabschnitt hat, in dem die Tiefe der Gewindefurche (36) stetig abnimmt.

6. Hydraulisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (35) des Schraubenteils (20) den Auslaufabschnitt aufweist.

7. Hydraulisches Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubenteil (20) einen das Außengewinde (35) tragenden Schaft (31) und einen Kopf (32) aufweist, in dem der Durchmesser des Schraubenteils (20) größer als im Schaft (31) ist, und daß der Kopf (32) vom Schaft (31) aus über eine bestimmte, axiale Länge im Durchmesser zunimmt.

8. Hydraulisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser unter Bildung eines Kegelstumpfes (33) linear zunimmt und daß der Öffnungswinkel des Kegelstumpfes (33) im Bereich von 30 Grad liegt.

9. Hydraulisches Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (30) des Mutterteils (10) und das Außen­ gewinde (35) des Schraubenteils (20) metrische Gewinde mit einem Durchmesser von 4 mm sind, daß die Steigung des ersten Gewindes, vorzugsweise die Stei­ gung des Innengewindes (30), 0,7 mm ist und sich die Steigung des zweiten Ge­ windes, vorzugsweise die Steigung des Außengewindes (35), von der Steigung des ersten Gewindes um 0,05 mm unterscheidet und daß die durch das kürzere Gewinde (35) der beiden Gewinde bestimmte Eingriffslänge zwischen den beiden Gewinden (30, 35) etwa 4 mm beträgt.

10. Hydraulisches Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubenteil (20) an seiner Oberfläche insbesondere durch Karbonitrieren gehärtet ist.

11. Hydraulisches Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubenteil (20) an seiner Oberfläche mit einer Oxid­ schutzschicht versehen ist.