Aus dem Stand der Technik sind verschiede Lösungen bekannt. Bei einer oubli- chen Gewindepaarung entsprechend der Klassifizierung F16B der IPC (Internationale Patentklassifikation) zweier miteinander verschraubter Schraub- gewindeteile erfolgt die Verschraubung zumeist gegen einen axialen Anschlag eines dieser Schraubgewindeteile, wodurch sich, verbunden mit einer zulässi- gen axialen Spannungsbelastung als Vorspannung, eine form-und kraftschlüs- sige Verbindung ergibt. Diese ergibt sich einerseits durch das formschlüssige Ineinandergreifen der Flanken des Gewindes ineinander und andererseits durch die bei vorgespannten Schraubgewindeteilen bewirkte kraftschlüssige Pressung jeweils einer Flanke des Gewindes gegeneinander.

Eine dichtende Schraubverbindung ist bsw. in der Druckschrift DE-U1- 29604120 offenbart. Dabei schließt sich an den hohlzylindrischen Teil einer Gewindehülse ein im wesentlichen hohlzylindrischer Aufnahmeabschnitt an, wobei der Übergang eine Stufe aufweist, die als Dichteinrichtung ausgebildet ist und welche das zugeordnete Gegenstück aufnimmt, wobei über eiastisch oder plastische Deformation eine Dichtung gewährleistet wird. Bei einer derarti- gen Schraubverbindung ist eine Weiterdrehung eines dieser Schraubgewinde- teile tuber den sich durch den axialen Anschlag bestimmten Drehwinkel hinaus nicht gegeben, da durch die axiaie Anschlagbegrenzung eine eindeutige Zu- ordnung vorhanden ist und jede weitere Verdrehung eine unzulässige Locke- rung oder übermäßige Verspannung bewirkten würde. Die Stellungsanomalien

der Schraubgewindeteile gegeneinander bestehen zum Einen in der Unterbin- dung einer freien Verdrehbarkeit und zum Anderen in der durch den Anschlag fest vorgegebenen axialen Position. Derartige eindeutige Lagezuordnungen der Schraubgewindeteile zueinander bedingen in der Serienfertigung oft umfang- reiche Anpassungsarbeiten, bsw. einstellbare Anschlagbegrenzungen. Dies verteuert die Fertigung unnötig.

Des weiteren ist bekannt, daß kraftschlüssige keilförmige Verbindungs-oder Dichtvorrichtungen zur Übertragung axialer Zug-oder Fluidkräfte eingesetzt werden. Die Druckschrift DE4439250C1 offenbart bsw. ein Dichtelement fur Rohre, welches eine keilförmige Lippe aufweist, welche in Verbindung mit ei- nem axialen Ringkeil eine lösbare kraftschlüssige Verbindung und Dichtung ergibt. Derartige kraftschICissige Verbindung sind bezügiich der Lagezuordnung der zu verbindenden Teile zumeist unzureichend fixiert sowie oft nur schwer oder nicht lösbar, insbesondere fehlt die Möglichkeit, eine Justierung der Lage- zuordnung vorzunehmen.

Des weiteren sind"schwimmende Lagerungen"bekannt. Bei diesen erfolgt nur eine formschlüssige Zuordnung der Schraubgewindeteile, so dans, bedingt durch die fehlende Verspannung, die Schraubgewindeteile gegeneinander ein gewisses Spiel aufweisen. Eine derartige Lagerung ist rein formschlüssig durch die Lagezuordnung der Schraubgewindeteile bestimmt : Dadurch besteht die Notwendigkeit, diese Lagezuordnung, beispielsweise gegen Verdrehung, zu sichern. Ein derartiges Spiel ist bei vielen Anwendungen jedoch nicht statthaft.

Zum Abdichten einer Gewindepaarung ist bekannt, den Gewindegang durch geeignete Dichtungsmassen zu verschließen. Derartige Dichtungsmassen wer- den, zumeist in flüssiger oder pastöser Form, vor der endgültigen Verschrau- bung in den Gewindegang eingebracht und härten anschließend zumeist aus. Dadurch ist gewährleistet, daß dieser Gewindegang selbst keine Öffnung dar-

stellt. Zugleich wird eine Lagesicherung durch Fixierung der Gewindepaarung erzielt.

Bei einer üblichen form-und kraftschlüssigen Verschraubung ist jedoch eine Dichtung mit einer geeigneten Dichtungsmasse nicht möglich, da diese, infolge des einseitigen Anzugs der Gewindepaarung und der diesbezüglichen Bean- spruchung, die tragenden Flanken nicht zusammenhängend zwischen der Ge- windepaarung, die aufeinandergepeßt sind, ausfüllen kann. Kleine Risse in der Dichtungsmasse und Abrisse von der Flanke, die sich mit der Zeit und der Be- anspruchung ausbreiten, sowie die damit verbundene Undichtheit der Gewin- depaarung sind die Folgen. Aus diesem Grund wird ein derartiges Ausfullen des Gewindegangs, welches nur zwischen der freien Flanke ausreichend fol- lend wirkt, ausschließlich zur Lagefixierung miftels eines Klebers verwendet.

Eine Dichtungswirkung ist hingegen nicht nutzbar.

Bei der"schwimmenden Lagerung"hingegen ist eine derartige Dichtung mit einer geeigneten Dichtungsmasse mit Erfolg einsetzbar, da beide Flankensei- ten des Gewindeganges ausreichend mit Dichtungsmasse ausgefullt werden können. Die Schraubgewindeteile sind jedoch nicht mit ihren Flanken direkt aneinander gegengelagert sondern in die Dichtungsmasse weich eingebettet, wodurch sich eine wesentlich geringere Bauteilsteifigkeit als bei einer üblichen Verschraubung ergibt. Diese ist fur viele Anwendungen nicht hinreichend steif.

Die Aufgabe der Erfindung besteht bei Oberwindung der obigen Nachteile dar- in, eine sowohl axial positionierbare, als auch verdrehbare Gewindepaarung zu ermöglichen, die zugleich tuber eine kraftschlüssige Flankenlagerung eine hin- reichend steife Verschraubung als auch durch die Ausfüllung des formschlüssi- gen Gewindegangs mit Dichtungsmasse eine dichte Verbindung erzielt. Insbe- sondere soll bei druckmitteibetriebenen Arbeitszylindern das Führungsver- schlußteil bzw. das Bodenverschlußteil mit dem Zylinderohr technologisch ein- fach befestigt werden können.

Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale ge- lest. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Wesen der Erfindung liegt darin begründet, daß zumindest ein Schraub- gewindeteil der Gewindepaarung bezüglich seiner axialen Gewindelange aus einem zylindrischen und einem nichtzylindrischen, vorzugsweise kegligen, flan- kentragenden Grundkörper mit gleichem Steigungswert besteht, indem sich bei der Verschraubung mit dem zugeordneten Schraubgewindeteil im axialen Lutin- genbereich des nichtzylindrischen flankentragenden Grundkörpers eine radiale Vorspannung zwischen den Flanken ausbildet. Vermittelt über die Haftreibung ist damit eine Fixierung der Verbindung tuber die Flanken gewährleistet. Durch die direkte Flankenpressung ist im Vergleich zur"schwebenden Lagerung"eine hohe Verbundsteifigkeit gegeben.

Bei einer axial vorspannungsfreien Verschraubung dieses Längenbereiches der Gewindepaarung tritt nur eine linienhafte Berührung der entgegengesetzten Flanken innerhalb des gesamten Gewindeganges auf, namlich am Punkt ma- ximaler radialer Differenz gegenuber dem Grundkörper des zugeordneten Ge- windeteils. Bedingt durch eine derartige radiale Vorspannung ordnen sich die entgegengesetzten Flankenspitzen zueinander symmetrisch an, bei einer axial vorspannungsfreien Verschraubung tuber die gesamte Gewindelänge, anson- sten zumindest in der Umgebung der linienhaften Beruhrung. Die jeder axialen Position zugeordnete radiale Differenz der Grundkörper der zugeordneten Schraubgewindeteile ist ein direktes Mats fur das tuber die Form der Flanken und deren Steigungswert vermittelten Gewindeflankenspiels. Insbesondere ist dieses Gewindeflankenspiel außerhalb der linienhaften Beruhrung grofer Null und die Flankenspitzen sind zueinander symmetrisch angeordnet. Dies gestat- tet eine Bettung beider Flankenseiten in die Dichtungsmasse. Damit ist die Voraussetzung fOr eine erfolgreiche Dichtung erfulit.

Die radiale Differenz und damit die radiale Vorspannung ist abhängig von der relativen Lageposition der Schraubgewindeteile zueinander und der Geometrie der einzelnen Grundkörper. Demnach bestehen bsw. bei einem vorgegebenen axialen Einstellbereich der Gewindepaarung und einem zulässigen radialen Vorspannungsintervall als Randbedingungen eine Vielzahl geeigneter nichtzy- lindrischer Grundkörper zur Wahl. Vorzugsweise wird auf stückweise keglige Bereiche zurückgegriffen werden. Entsprechend der Geometrie der Flanken und der Grundkörper sowie des zulässigen radialen Vorspannungsintervalls ist demnach stets eine Einstellbarkeit der relativen Lage beider Schraubgewinde- teile gewährleistet. Bezüglich einer Verdrehung ist diese stetig und bei vorge- gebenem Verdrehwinkel bezüglich einer axialen Position, abhängig vom Stei- gungswert des Gewindes, diskret gegeben. tuber eine Kombination mit einer ähnlichen zweiten Gewindepaarung entgegengesetzten Drehsinns ist sowohl die Verdrehung, als auch die axiale Position, stetig einstellbar.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in der technologisch einfachen Fertigung derartiger Gewindepaarungen, . die Gewährleistung einer Dichtheit bei gleichzeitiger Einstellbarkeit, und eine im Vergleich zur"schwebenden Lagerung"hohe Verbundsteifigkeit.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von Fig. 1 als Prinzip der Gewindepaarung sowie Einzelheit X der Fig. 2 Fig. 2 als Anwendungsbeispiel in einem Arbeitszylinder fur fluide Druckmedien naher erlautert.

Nach Fig. 1 wird das Prinzip einer dichtenden Gewindepaarung zur Übertra- gung axialer Kraft beschrieben. Zwei einander zugeordnete Schraubgewin- deteile 1 und 2 sind jeweils mit Gewinde mit gleichem Steigungswert 3 kraft- und formschlüssig miteinander verbunden. Der sich zwischen den Flanken 4 ausbildende Gewindegang 5 ist dabei mit einer Dichtungsmasse 6, bsw. ein aushartender pastoser oder lackartiger Kunststoff, ausgefüllt. In der erfin-

dungsgemäßen Ausführung besteht zumindest ein Schraubgewindeteil 1 der Gewindepaarung bezüglich seiner axialen Gewindelänge 7 aus einem zylindri- schen flankentragenden Grundkörper 8 und einem nichtzylindrischen flanken- tragenden Grundkörper 9. Bei der Verschraubung mit dem zugeordneten Schraubgewindeteil 2 im axialen Langenbereich des nichtzylindrischen flan- kentragenden Grundkörpers 9 bildet sich am Punkt maximaler radialer Diffe- renz gegenüber dem flankentragenden Grundkörper des zugeordneten Schraubgewindeteils 2 eine linienhafte Berührung der entgegengesetzten Flan- ken 4 unter radialer Vorspannung zwischen den Flanken 4 aus. Diese radiale Vorspannung gewahrleistet einerseits eine relative Fixierung der Schraubge- windeteile [1,2] tuber die Flanken 4 und gestattet andererseits auch eine stetige Verdrehung der Schraubgewindeteile [1,2] tuber einen anschlagfreien axialen Einstellbereich 10. Zugleich sorgt diese radiale Vorspannung dafür, daß im Gewindegang 5 die auf den jeweiligen zylindrischen flankentragenden Grund- körpern 8 vorhandenen Flanken 4 mit einem Gewindeflankenspiel 11 zueinan- der frei stehen. tuber das Gewindeflankenspiel 11 wird sichergestellt, daß beide Seiten der Flanken 4 in die Dichtungsmasse 6 vollständig eingebettet sind und somit eine zuverlässige Dichtung gewährleistet ist.

Nach Fig. 2 und der Einzelheit X nach Fig. 1 kann eine derartige Gewindepaa- rung vorteilhaft in einem Arbeitszylinder fOr fluide Druckmedien angewendet werden. Der Schraubgewindeteil 1 eines Zylinderrohres 12 des Arbeitszylinders besteht, bezüglich seiner axialen Gewindelange 7, aus einem zylindrischen flankentragenden Grundkörper 8 und einem nichtzylindrischen flankentragen- den Grundkörper 9, vorzugsweise einem kegeligen Grundkörper. Das Zylinder- rohr 12 ist vorzugsweise an beiden Enden desselben mit einer derartigen Ge- windepaarung versehen. Beide Gewindearten des Schraubgewindeteils 1, in der Ausführung als Zylinderrohr 12, haben gleichen Steigungswert 3 und wer- den mit dem zugeordneten Schraubgewindeteil 2, in der Ausführung als Füh- rungsverschluflteil 13 und Bodenverschlußteil 14 verschraubt. Bei der Ver- schraubung entsteht jeweils eine radiale Vorspannung zwischen dem Zylinder-

rohr 12 und dem Führungsverschlußteil 13 bzw. dem Bodenverschlußteil 14. Infolge dieser radialen Vorspannung ist ein Haftdrehmoment wirksam, welches jeweils eine Lagefixierung der Schraubverbindung gewährleistet und gleichzei- tig einen freien Gewindegang 5 ausbildet. In diesen Freiraum wird jeweils eine Dichtungsmasse 6 eingebracht, die auf diese Weise fOr eine erfolgreiche Ab- dichtung gegenüber dem fluiden Druckmittel sorgt. Die Kopplung des Zylinder- rohres 12 mit dem Führungsverschlußteil 13 bzw. dem Bodenverschlußteil 14 ermöglicht die Einstellbarkeit auf beiden Seiten des Zylinderrohres 12, wenn dafür gesorgt wird, daß das Zylinderrohr 12 nicht gegen einen Führungsendan- schlag 15 bzw. einen Bodenendanschlag 16 verschraubt wird. Bei der Ver- schraubung werden die Stirnflächen des Zylinderrohres 12 in einem Abstand des anschlagfreien axialen Einstellbereiches 10 zum Führungsendanschlag 15 bzw. Bodenendanschlag 16 gehalten, welcher vorzugsweise mit der Halte des Steigungswertes 3 dimensioniert ist.

Das Gewinde wird fur Anwendungen als pneumatischer Arbeitszylinder im Druckbereich von 0,2-2 MPa bzw. als hydraulische Arbeitszylinder im Druckbereich von 2-100 MPa vorzugsweise in den Grenzen folgender Parameter ausgefuhrt : Kegelwinkel 1 : 8-1 : 18 . Gewindesteigung 0.5 mm-5 mm Zwei am Zylinderrohr 12 vorhandenen dichtenden Gewindepaarungen glei- chem Drehsinns ermöglichen die stetige/diskrete Einstellung der axialen Zu- ordnung der Ortslage des Führungsendanschlages 15 zum Bodenendanschlag 16, wodurch die erwünschte exakte Hubeinstellung gegeben ist und zum ande- ren die diskrete/stetige Einstellung der Drehwinkelzuordnung des Führungstei- les 13 zum Bodenverschlußteil 14 bzw. umgekehrt. Beide Einstellungen wer- den, hinsichtlich der Größe des verfcjgbaren anschlagfreien axialen Einstellbe- reiches 10, begrenzt durch das zulässige radiale Vorspannungsintervall. Unter Beachtung dieser Randbedingungen ist die Einstellbarkeit der relativen Lage

der verschraubten Teile gewahrleistet, deren Genauigkeit von der Wahl des Steigungswertes 3 des Gewindes abhängt und deren Dichtheit, bei der Wahl einer geeigneten Dichtungsmasse 6, vom Gewindeflankenspiel 11 zwischen den Flanken 4 innerhalb der zylindrischen Flankenpaarung bestimmt ist. Die dichtende Gewindepaarung an den Enden des Zylinderrohres 12 kann als Rechtsgewinde, Linksgewinde oder, zur genaueren Einstellung der relativen Lage des Führungsteiles 13 zum Bodenverschlußteil 14, auf einer Seite mit Linksgewinde, auf der anderen Seite mit Rechtsgewinde ausgeführt sein, so daß eine stetige Zustellung finir die axiale Einstellung und/oder Verdrehung möglich ist.

Verwendete Bezugszeichen 1 Schraubgewindeteil 2 zugeordnetes Schraubgewindeteil 3 Steigungswert 4 Flanke 5 Gewindegang 6 Dichtungsmasse 7 axialen Gewindelänge 8 zylindrischer flankentragender Grundkörper 9 nichtzylindrischer flankentragender Grundkörper 10 anschlagfreier axialer Einstellbereich 11 Gewindeflankenspiel 12 Zylinderrohr 1 3 Führungsverschlußteil 14 Bodenverschlußteil 15 Fuhrungsendanschlag<BR> 1 6 Bodenendanschlag