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Die Erfindung betrifft eine Spannmutter
zum Aufschrauben auf einen Gewindeabschnitt, insbesondere zum Festlegen
eines Werkzeuges auf eine Antriebswelle nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Eine derartige Spannmutter ist als SDS-Click-Mutter
aus der
DE 197 52
810 A1 bekannt. Nach dem Aufschrauben auf den Gewindeabschnitt
einer Antriebswelle und Anlegen an dem Werkzeug wird durch Axialverschiebung
eines Spannteils die notwendige axiale Spannkraft aufgebracht. Diese SDS-Click-Muttern
sind im Aufbau aufwendig und daher störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Spannmutter der gattungsgemäßen Art
derart weiterzubilden, daß sie
einfach im Aufbau, einfach in der Handhabung und robust in der Benutzung
ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Kerngedanke der Erfindung besteht
darin, die Spannmutter in Einzelsegmente aufzuteilen, wobei jedes
Einzel segment einen Teilumfangsabschnitt des Innengewindes aufweist.
Alle Einzelsegmente zusammen bilden ein vorzugsweise geschlossenes
Innengewinde und sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und drehfest
gehalten. Dabei ist jedes radiale Einzelsegment mit Spiel gelagert,
so daß es
aus einer Spannlage in eine Öffnungslage
verstellt werden kann. Um die Lage des Einzelsegmentes im Gehäuse vorzugeben
bzw. zu "schalten", ist ein Spiel aufhebendes
Schaltelement angeordnet, das in einer ersten Lage – der Öffnungslage – eine Bewegung
der Einzelsegmente im Gehäuse
zuläßt und in
einer zweiten Lage – der
Spannlage – die
Einzelsegmente im Gehäuse
spielfrei derart festlegt, daß ein
im wesentlichen geschlossenes Innengewinde gebildet wird, mit welchem
eine notwendige Spannkraft aufgebracht werden kann.
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Zum Lösen der Spannmutter muß das Schaltelement
lediglich. in die Öffnungslage
verstellt werden, so daß das
dann zugelassene Spiel zu einem Lösen der Einzelsegmente vom
Gewindeabschnitt führt,
wodurch die aufgebrachte Spannkraft. signifikant reduziert wird.
Bei reduzierter Spannkraft ist ein leichtes Abschrauben der Spannmutter – auch von Hand – möglich, was
sonst nur unter erheblichem Kraftaufwand und mit Werkzeug erzielt
werden konnte.
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Bevorzugt ist ein Einzelsegment mit
einem radialen Stützansatz
versehen, dessen Stirnseite an der Umfangswand des Gehäuses abstützbar ist,
wobei die Stützansätze benachbarter
Einzelsegmente in Umfangsrichtung des Gehäuses mit Abstand zueinander
liegen. Über
den Stützansatz
kann die Bewegbarkeit eines Einzelsegmentes in Verbindung mit dem Schaltelement
leicht aufgehoben oder zugelassen werden. Hierzu ist das Einzelsegment
zweckmäßig radial
bewegbar im Gehäuse
angeordnet und im Gehäuse
radial geführt,
so daß bei
einem Zurückweichen
der Einzelsegmente von dem Gewindeabschnitt ein Aufheben der Spannkraft
erzielt werden kann.
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Zwischen dem Boden des Gehäuses und dem
Einzelsegment wirkt ein Führungsstift,
der in eine Radialführung
eingreift. Dieser Führungsstift kann
am Einzelsegment und die Radialführung
als Schlitz im Gehäuseboden
vorgesehen sein, wobei der Führungsstift
auch als Führungsrippe
gestaltet sein kann, der sich in Längsrichtung des Führungsschlitzes
erstreckt. Eine Führungsanordnung
aus einer Führungsrippe
in einem Führungsschlitz
gewährleistet
eine gute translatorische Bewegung eines Einzelsegmentes in Radialrichtung.
Ein Drehen des Einzelsegmentes beim radialen Ausweichen kann so verhindert
werden.
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In Weiterbildung der Erfindung kann
das Einzelsegment schwenkbar im Gehäuse angeordnet sein, wozu im
Gehäuse
eine zentrale Öffnung
vorgesehen ist, die größer als
das Innengewinde ausgeführt
ist. Das Einzelsegment ragt – vorzugsweise über etwa
seine gesamte radiale Höhe – in die
zentrale Öffnung
ein, wobei der Stützansatz
im wesentlichen vollständig
auf dem Gehäuseboden
aufliegt. Eine aufgebrachte Spannkraft wird daher versuchen, das
Einzelsegment um die innere Kante der zentralen Öffnung zu kippen, wodurch der
Stützansatz
axial verlagert wird.
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Für
eine kontrollierte Bewegung des Einzelsegmentes wird eine Umfangskante
der Stirnseite des Stützansatzes,
vorzugsweise die dem Gehäuseboden
benachbarte Umfangskante der Stirnseite des Stützansatzes, gerundet ausgeführt und
in einem gerundeten Übergang
der Gehäuseumfangswand
zum Gehäuseboden
gelagert. Die Umfangskante der Stirnseite und der Übergang
der Gehäuseumfangswand
zum Gehäuseboden
sind. derart aufeinander abgestimmt, daß die gerundete Umfangskante
in der Spannlage etwa spielfrei im gerundeten Übergang aufgenommen ist und
eine definierte Lage der Einzelsegmente in der Spannlage gewährleistet.
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Wird die innere Gehäuseumfangswand
unter einem Öffnungswinkel
von vorzugsweise 1° bis
20° zur
Längsmittelachse
der Spannmutter geneigt ausgeführt,
wird bei einem Kippen des Einzelsegmentes um den Innenrand der zentralen Öffnung gleich
ein radiales Zurückweichen
des Einzelsegmentes ermöglicht,
was zu einer weiteren Absenkung der Spannkraft führt und ein Lösen der
Spannmutter erleichtert. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird
ein Schaltelement verwendet, das mit einem Schaltnocken auf das
Einzelsegment axial einwirkt, wobei jedem Einzelsegment ein Schaltnocken
zugeordnet ist. Dabei greift der Schaltnocken an einer Axialfläche des
Stützansatzes
an und gibt in Öffnungsstellung die
Stützansätze frei,
wozu der Schaltnocken bevorzugt in der Öffnungsstellung zwischen benachbarten Stützansätzen liegt.
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In einer einfachen Ausgestaltung
ist das Schaltelement ein am Gehäuse
unverlierbar gehaltenes Drehelement, vorzugs weise ein Gehäusedeckel, wobei
das Schaltelement mittels einem Drehanschlag in der Drehbewegung
begrenzt wird.
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Um eine definierte Ausgangslage beim
Aufschrauben der Spannmutter auf einen Gewindeabschnitt zu gewährleisten,
ist bevorzugt vorgesehen, das Schaltelement in die Spannlage mit
einer Kraft, insbesondere mit einer Feder, zu belasten.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen
beschriebenes Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spannmutter,
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2 einen
Axialschnitt durch die Spannmutter nach 1,
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3 die
Einzelteile der erfindungsgemäßen Spannmutter
nach 1 in Explosionsdarstellung,
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4 in
vergrößerter Darstellung
einen Gehäusewandabschnitt
im Schnitt,
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5 eine
Draufsicht auf das geöffnete
Gehäuse,
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6 eine
perspektivische Darstellung der Bauteile nach 5,
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7 eine
Ansicht auf den Gehäusedeckel von
der Gehäuseinnenseite
her,
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8 einen
Schnitt durch den Gehäusedeckel,
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9 eine
perspektivische Ansicht des Gehäusedeckels
von innen.
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Die in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Spannmutter 1 dient
dem Aufschrauben auf einen Gewindeabschnitt 2, wie er in 2 schematisch dargestellt
ist. Eine derartige Spannmutter wird z. B. zum Festlegen eines Werkzeugs 3 auf
einer Antriebswelle 4 verwendet, wozu die Spannmutter 1 axial
fest gegen das Werkzeug 3 angezogen wird. Das Werkzeug 3 kann
z. B. die Trennscheibe eines Winkelschleifers, Trennschleifers oder
dgl. sein.
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Die Spannmutter besteht aus einem
Grundkörper 5 mit
einem Innengewinde 6 (5),
wobei der Grundkörper 5 in
Umfangsrichtung 7 der Spannmutter 1 in Einzelsegmente 8 aufgeteilt
ist. Die Einzelsegmente 8 liegen – im gezeigten Ausführungsbeispiel – an radialen
Trennflächen 9 aneinander
an und ergänzen
sich zum Grundkörper 5 der
Spannmutter 1. Jedes Einzelsegment 8 trägt dabei
auf seiner Innenseite einen Teilumfang 18 des Innengewindes 6,
so daß die
an der Trennfläche 9 aneinanderliegenden
Teilumfangsabschnitte 18 sich zu einem vorzugsweise geschlossenen
Innengewinde 6 ergänzen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 5 der
Spannmutter in Umfangsrichtung 7 in vier Einzelsegmente 8 aufgeteilt,
wobei die Einzelsegmente – unabhängig von
der Anzahl – vorzugsweise
gleich ausgebildet sind. Für
die Ausführung
der Erfindung sind mindestens zwei Einzelsegmente notwendig; in
zweckmäßiger Ausgestaltung sind
drei, bevorzugt vier Einzelsegmente 8 vorgesehen, wie im
Ausführungsbeispiel
gezeigt.
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Alle Einzelsegmente 8 sind
in einem gemeinsamen Gehäuse 10 angeordnet,
das – wie 3 zeigt – etwa topfförmig ausgebildet
ist und einen Gehäuseboden 11 aufweist,
der eine große
zentrische Öffnung 12 besitzt.
Die Öffnung 12 hat
einen Durchmesser D, der deutlich größer ist als der Außendurchmesser
G des Innengewindes 6. Die Einzelsegmente 8 liegen
auf der Ringfläche 13 des
Gehäusebodens 11 auf,
wobei sie im wesentlichen über
ihre gesamte radiale Höhe
H in die Öffnung 12 einragen.
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Jedes Einzelsegment weist einen radialen Stützansatz 28 auf,
mit dem es auf der Ringfläche 13 des
Gehäusebodens 11 aufliegt.
Dabei weist der Stützansatz 28 auf
seiner der Ringfläche 13 des
Gehäusebodens 11 zugewandten
Seite einen Führungsstift 14 auf,
der in einen radialen Führungsschlitz 15 des
Gehäusebodens 11 eingreift,
so daß jedes
Einzelsegment radial bewegbar im Gehäuse 10 geführt ist.
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Jeder radiale Stützansatz 28 des Einzelsegments 8 weist
eine der Umfangswand zugewandte Stirnseite 38 auf, mit
der das Einzelsegment 8 radial an der Innenfläche 17 der
Gehäuseumfangswand 16 abstützbar ist.
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Aufgrund der zwischen dem Boden 11 des Gehäuses 10 und
dem Einzelsegment 8 wirkenden Radialführung aus Führungsstift 14 und
Führungsschlitz 15 ist
jedes Einzelsegment in Umfangsrichtung 7 drehfest mit dem
Gehäuse 10 verbunden.
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Die Innenwand 17 der Gehäuseumfangswand 16 liegt
unter einem Winkel 19 zur Längsmittelachse 20 (2) der Spannmutter 1,
wobei der Winkel 19 etwa 1° bis 20° betragen kann. Der Übergang 21 der
Innenfläche 17 der
Gehäusewand 16 zum
Gehäuseboden 11 ist
gerundet ausgeführt,
wobei die zugeordnete Umfangskante 48 der Stirnseite 38 des Stützansatzes 28 entsprechend
mit einem angepaßten
Radius R gerundet ist. Die Rundung wird an der Umfangskante 48 vorgesehen,
die dem Gehäuseboden 11 benachbart
ist. Wie aus 2 und der
vergrößerten Darstellung
in 4 ersichitlich, wird
die gerundete Umfangskante 48 weitgehend spielfrei in dem
gerundeten Übergang 21 des
Gehäuses
aufgenommen, so daß,
liegen der Stützansatz 28 und
das Einzelsegment – zumindest
teilweise – auf
der Ringfläche
des Gehäusebodens 11 auf,
die Einzelsegmente 8 vorzugsweise einen vollständig geschlossenen
Grundkörper 5 mit
einem Innengewinde 6 bilden.
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Wirkt auf ein Einzelsegment 8 eine
axiale Kraft im Sinne eines Festspannens der Mutter, wirkt diese
Kraft K (2) im Zentrum
der Öffnung 12 mit der
Folge, daß das
Einzelsegment um die Innenkante 22 verschwenkt, wie durch
den Pfeil 23 in 4 angedeutet
ist. Durch diese Bewegung hebt sich die gerundete Umfangskante 48 des
Stützansatzes
28 aus dem Übergang 21 heraus
und gleitet an der Innenfläche 17 der
Gehäuseumfangswand 16 nach
oben. Da die Innenfläche 17 unter
einem Winkel 19 zur Längsmittelachse
20 der Spannmutter 1 liegt, ergibt sich durch diese Bewegung
ein radiales Zurückweichen des
Einzelsegmentes 8 von dem Gewindeabschnitt 2,
wobei zugleich die Spannkraft zumindest teilweise aufgehoben wird.
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Das Gehäuse 10 ist durch einen
Gehäusedeckel 24 verschlossen,
der mit einem äußeren, vorzugsweise
auf der Außenseite
geriffelten Ringflansch 25 einen radialen Gehäuseflansch 26 des
Gehäuses 10 übergreift
und mit einem Sicherungsring 27 fest verbunden ist. Dies
kann durch Schweißen,
Löten oder ähnliche
Befestigungstechniken erfolgen. Der Gehäusedeckel 24 ist frei
drehbar am Gehäuseflansch 26 gehalten
und trägt
auf seiner Innenseite 29 (7 bis 9) Schaltnocken 30,
die jeweils mit einem Stützansatz 28 eines
Einzelsegmentes 8 zusammenwirken. Der Gehäusedeckel 24 bildet
somit ein Schaltelement 31, das aus einer Spannlage (2) in eine Öffnungslage
und zurück
gedreht werden kann.
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Zur Drehbegrenzung sind auf der Innenseite 29 des
Deckels 24 Anschläge 32 vorgesehen,
die bezogen auf die Längsmittelachse 20 der
Spannmutter einander vorzugsweise diametral gegenüberliegen und
in den Leerraum 33 zwischen zwei benachbarten Stützansätze 28 eingreifen,
die in Umfangsrichtung 7 mit Abstand A zueinander liegen.
Dabei liegen bevorzugt alle Stützansätze 28 mit
gleichem Abstand A voneinander.
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Auch die Schaltnocken 30 liegen
einander diametral gegenüber,
wobei jeder Schaltnocken – wie die 2 und 4 zeigen – axial auf eine zugewandte Axialfläche 34 eines
Stützansatzes 28 einwirkt.
Alle Schaltnocken steigen in Drehrichtung zum Festspannen der Spannmutter 1 in
Umfangsrichtung 7 an, so daß beim Festziehen der Spannmutter
die Schaltnocken 30 auf eine Axialfläche 34 des Stützansatzes 28 aufgleiten
und eine Kraft S einleiten, durch die jedes Einzelsegment 8 längs der
Innenfläche 17 der
Gehäuseumfangswand 16 in
Richtung auf den Gehäuseboden 11 gedrückt wird,
bis die gerundete Umfangskante 48 eines Stützansatzes
spielfrei im gerundeten Übergang 21 des
Gehäuses
liegt und dabei im wesentlichen plan auf dem Gehäuseboden 11 aufliegt.
In dieser Spannlage bilden die Teilumfangsabschnitte 18 der
Einzelsegmente 8 ein im wesentlichen geschlossenes Innengewinde 6,
so daß durch Festziehen
der Spannmutter die notwendige Spannkraft aufgebracht wird. Die
aufgebrachte Spannkraft bewirkt eine Kraft K auf jedes Einzelsegment 8 und versucht,
dieses um die Umfangskante 22 zu kippen. Dies wird durch
die auf den Axialflächen 34 fest
aufliegenden Schaltnocken 30 des Gehäusedeckels 24 gegengehalten,
so daß die
Spannkraft aufrecht erhalten bleibt. Soll die Spannmutter gelöst werden, wird
der als Schaltelement 31 wirkende Gehäusedeckel 24 in Gegenrichtung
gedreht, wodurch die Schaltnocken 30 von den Axialflächen 34 der
Stütz ansätze 28 heruntergleiten,
so daß deren
axiale Abstützung
aufgehoben ist. Die aus der Spannkraft resultierende Kraft K auf
die Einzelsegmente 8 hat nun die Möglichkeit, die Einzelsegmente 8 um
die Innenkante 22 der zentralen Öffnung 12 zu kippen,
wodurch die gerundete Umfangskante 48 auf der Innenfläche 17 aufgleitet
und – aufgrund
des Winkels 19 – radial
ausweicht. Dadurch lockert sich jeder Teilumfangsabschnitt 18 des
Innengewindes 6 auf dem Gewindeabschnitt 2, wodurch
die Spannkraft signifikant reduziert wird. Der Benutzer kann – von Hand – die Spannmutter
in Löserichtung
abschrauben und das Werkzeug 3 wechseln.
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Bevorzugt wirkt zwischen dem Gehäusedeckel 24 und
dem Gehäuse 10 eine
Spannfeder, eine Drehfeder oder dgl., welche das Schaltelement 31 in seine
Spannlage kraftbeaufschlagt. Dadurch ist sichergestellt, daß nach dem
Lösen der
Spannschraube das Schaltelement 31 selbständig in
die Spannlage zurückgeführt wird,
so daß zum
Spannen der Spannmutter eine definierte Ausgangslage erzielt ist und
die gewünschte
Funktion sichergestellt werden kann.
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Es kann ausreichend sein, am Gehäusedeckel 24 zwischen
der Gehäuseumfangswand 16 und der
Stirnfläche 38 eines
Stützansatzes 28 einen Drehkeil
anzuordnen, der in einer Öffnungslage
der Spannmutter ein radiales Verschieben jeweils eines Einzelsegmentes
zuläßt und in
einer Spannlage dieses radiale Spiel an allen Einzelelementen gleichzeitig
oder sequenziell aufhebt.
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Wird der Führungsstift 14 als
zylindrischer Stift ausgeführt,
der in dem Längsschlitz 15 des
Gehäusebodens 11 geführt ist,
kann das Einzelsegment bei einem Zurückweichen von dem Gewindeabschnitt 2 nicht
nur radial ausweichen, sondern sich auch um den zylindrischen Führungsstift 14 in
dem Führungsschlitz 15 drehen.
Um eine ausschließlich translatorische
Bewegung des Einzelsegmentes 8 zu erzielen, wird der Führungsstift 14 bevorzugt
als Führungsrippe
gestaltet, die sich in Längsrichtung
des Führungsschlitzes 15 erstreckt,
und so eine Drehbewegung des Einzelsegmentes im Führungsschlitz 15 verhindert.
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Die Schaltnocken 30 des
Gehäusedeckels 24 werden
derart angeordnet, daß sie
in Drehrichtung der Antriebswelle 4 ansteigen, so daß beim Anlaufen
der Antriebswelle 4 ein unbeabsichtigtes Lösen der
Spannmutter sicher verhindert ist.
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Wie sich aus der Darstellung in 7 ergibt, liegt der Schaltnocken 30 im
wesentlichen über
die gesamte radiale Höhe
der Axialfläche 34 des
Stützansatzes 28 an.
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Das Schaltelement 31, welches
zugleich das Betätigungselement
für die
Spannmutter 1 ist und dessen Umfangsrand 25 als
gerändelte
Angriffsfläche
zum Aufbringen eines Drehmomentes ausgebildet ist, weist ferner
zwei Eingriffsöffnungen 40 zum Ansetzen
eines Werkzeuges auf. Wenn die Spannmutter 1 von Hand nicht
zu lösen
ist, kann ein Werkzeug zu Hilfe genommen werden.
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Der das Schaltelement 31 bildende
Gehäusedeckel 24 der
Spannmutter 1 hat eine zentrale Öffnung 50, durch welche
das Gewindeende 2 der Antriebswelle 4 ragt, auf
welche die Spannmutter 1 aufgeschraubt ist. Die Öffnung 50 hat
einen Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Gewindedurchmesser
G ist. Anstelle der Öffnung 50 kann auch
eine zentrale Abdeckkappe mit Aufnahmeraum für den Spindelüberstand
vorgesehen sein, so daß das
Gehäuse 10 weitgehend
geschlossen und gegen Staub und Verschmutzung geschützt ist.