DE69612854T2

DE69612854T2 - Spannfutter

Info

Publication number: DE69612854T2
Application number: DE69612854T
Authority: DE
Inventors: B. Barton; W. Steadings
Original assignee: Power Tool Holders Inc
Current assignee: Power Tool Holders Inc
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: US5816582A; EP0843607B1; AU6450496A; WO1997006912A1; DE69612854D1; CN1076235C; MX9801087A; JPH11510744A; CA2227596A1; TW300186B; BR9610243A; CN1193294A; EP0843607A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Spannfutter zur Verwendung mit Bohrern oder mit Elektro- bzw. Druckluft-Kraftantrieben. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Spannfutter des schlüssellosen Typs, welches per Hand oder durch Betätigung des Antriebsmotors gespannt bzw. gelöst werden kann. Ein Spannfutter, welches sämtliche Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 gemeinsam umfaßt, ist in DE-C-42 38 503 offenbart.
Sowohl Hand- als auch Elektro- bzw. Druckluft-Werkzeugantriebe sind gut bekannt. Obgleich Spiralbohrer die gebräuchlichsten Werkzeuge sind, welche bei derartigen Antrieben verwendet werden, können die Werkzeuge ferner Schraubendreher, Mutternschlüssel, Umlauffeilen, aufgesetzte Schleifsteine und andere Schneide- bzw. Abtragewerkzeuge umfassen. Aufgrund der Tatsache, daß die Werkzeuge Schäfte mit veränderlichem Durchmesser aufweisen können oder der Querschnitt des Werkzeugschafts polygonal sein kann, ist die Vorrichtung gewöhnlich mit einem Spannfutter versehen, welches in einem relativ breiten Bereich einstellbar ist. Das Spannfutter kann an dem Antrieb durch eine Gewinde- bzw. Konusbohrung befestigt werden.
Eine breite Vielfalt von Spannfuttern wurde in der Technik entwickelt. Bei der einfachsten Spannfutterausführung werden drei Backen, welche in Umfangsrichtung in etwa 120 Grad Abstand voneinander angeordnet sind, durch winkelig angeordnete Durchgänge in einem Körper gehalten, welcher an der Antriebswelle befestigt und derart gestaltet ist, daß eine Drehung des Körpers in einer Richtung bezüglich eines gehaltenen Gewinderings, welcher mit den Backen ineinandergreift, die Backen in eine Greifbeziehung mit dem zylindrischen Schaft des Werkzeugs drängt, während eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung die Greifbeziehung löst. Ein derartiges Spannfutter kann schlüssellos sein, wenn es per Hand gedreht wird. Ein Beispiel eines derartigen Spannfutters ist in US-A-5215673 offenbart.
Trotz des Erfolgs schlüsselloser Spannfutter, wie beispielsweise in US-A-5125673 dargelegt, sind unterschiedliche Gestaltungen schlüsselloser Spannfutter für eine Vielzahl von Anwendungen wünschenswert. Selbstverständlich wäre es gleichfalls wünschenswert, ein schlüsselloses Spannfutter zu besitzen, welches weniger Bauelemente und/oder geringere Herstellungskosten erfordert.
Bei einem herkömmlichen Spannfutter, welches beispielsweise zum Befestigen eines Bohrers in Eingriff beim Schlagbohren verwendet wird, kann die Schwingung, welche von der Verwendung des Werkzeugs herrührt, bewirken, daß sich der Griff der Backen um den Schaft des Werkzeugs herum löst. Dies kann unerwünschte Folgen sowohl für das Werkstück als auch für die Arbeitsweise des Werkzeugs haben.
US-A-5431419 offenbart ein Spannfutter, welches ein elastisch vorgespanntes Sperrad zum Verhindern einer freien Drehung des Gewinderings bezüglich des Spannfutterkörpers aufweist. Diese Anordnung gewährleistet, daß eine Relativdrehung des Gewinderings unterhalb eines vorbestimmten Sperrad-Drehmoments verhindert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft ein Spannfutter zur Verwendung bei einem manuellen bzw. kraftgetriebenen Antrieb mit einer drehbaren Antriebswelle, wobei das Spannfutter umfaßt:
Ein generell zylindrisches Körperelement mit einem Schnauzenabschnitt und einem Schwanzabschnitt, wobei der Schwanzabschnitt eine darin ausgebildete Axialbohrung aufweist und eine Vielzahl von winkelig angeordneten Durchgängen dadurch hindurch verlaufend ausgebildet ist und die Axialbohrung des Schnauzenabschnitts kreuzt, wobei das Körperelement einen Druckaufnahmeabschnitt umfaßt;
eine Vielzahl von Backen, wobei ein getrennter Backen davon jeweils verschiebbar in einem der winkelig angeordneten Durchgänge angeordnet ist, wobei jeder der Backen eine Stirnfläche, welche auf einer Seite davon ausgebildet ist, und Gewindegänge, welche auf der gegenüberliegenden Seite davon ausgebildet sind, aufweist;
einen Gewindering, welcher drehbar bezüglich des Körperelements und in Eingriff mit den Gewindegängen auf den Backen angebracht ist;
ein Federelement, welches bezüglich des Gewinderings selektiv drehbar ist; und
ein generell zylindrisches vorderes Hülsenelement, welches in Antriebseingriff mit dem Gewindering eingerichtet und angeordnet ist und über dem Schnauzenabschnitt des Körperelements liegend angeordnet ist, wodurch, wenn das vordere Hülsenelement bezüglich des Körperelements gedreht wird, die Backen dadurch bewegt werden; wobei das Federelement zwischen dem Gewindering und dem Druckaufnahmeabschnitt in geeigneter Weise derart angeordnet ist, daß bei einem ersten Zustand der Gewindering und der Druckaufnahmeabschnitt gegeneinander frei drehbar sind und bei einem zweiten Zustand das Federelement geeignet ist, einer Drehung des Gewinderings bezüglich des Druckaufnahmeabschnitts bis zu einem vorbestimmten Haltedrehmoment zu widerstehen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berührung zwischen dem Federelement und dem Gewindering die Reibung vermindert ist, verglichen mit der Berührung zwischen dem Federelement und dem Druckaufnahmeabschnitt.
Bei einem derartigen Spannfutter bewirkt eine Schwingung bei Verwendung nicht, daß sich der Griff der Backen um den Schaft des Werkzeugs herum löst.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel weist eine minimale Anzahl individueller Bauelemente auf, welche zusammengesetzt werden müssen.
Vorzugsweise kann das vordere Hülsenelement mit dem Federelement über mindestens eine von einer Vielzahl von Einkerbungen, welche in einer Innenfläche des Hülsenelements ausgebildet sind, ineinandergreifen. Das Federelement kann mindestens einen Arm aufweisen, welcher in Richtung des vorderen Hülsenelements vorgespannt ist, und dieser Arm kann mindestens einen Vorsprung aufweisen, welcher eingerichtet ist, um mit dem vorderen Hülsenelement ineinanderzugreifen. Daher dient ein Haltedrehmoment dazu, eine Relativdrehung zwischen dem Federelement und der vorderen Hülse (und dem Gewindering, welcher geeignet mit der vorderen Hülse verbunden ist) zu verhindern.
Das Körperelement des Spannfutters kann einen Druckaufnahmeabschnitt umfassen. Das Federelement ist zwischen dem Gewindering und dem Druckaufnahmeabschnitt des Körperelements angeordnet, so daß ein nach hinten gerichteter Druck in Axialrichtung das Federelement nicht drehbar relativ zu dem Körperelement feststellt, wenn der Gewindering gedreht wird, um die Backen um den Schaft des Werkzeugs herum in der erwünschten Weise zu spannen. Das Federelement kann mittels einer Lageranordnung, welche zwischen dem Gewindering und dem Federelement angeordnet ist, drehbar bezüglich des Gewinderings angeordnet sein. Die Lageranordnung umfaßt eine reibungsvermindernde Fläche, welche als Beschichtung ausgebildet ist, welche mindestens entweder auf dem Federelement oder dem Gewindering angeordnet ist. Alternativ kann das Spannfutter eine abgeschlossene reibungsvermindernde Lageranordnung umfassen, welche an den Druckaufnahmeabschnitt angrenzend angeordnet ist.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Aspekte der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend genauer erörtert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Eine vollständige und nachvollziehbare Offenbarung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche die beste Ausführungsweise davon umfaßt, für gewöhnlich Fachkundige wird genauer im Rest der Beschreibung dargelegt, wobei dies eine Bezugnahme auf die beigefügten Figuren umfaßt, wobei:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Spannfutters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Teilschnitt ist;
Fig. 2 eine perspektivische Anordnungsansicht des Spannfutterkörpers und bestimmter anderer Abschnitte, welche in Fig. 1 dargestellt sind, ist;
Fig. 3 eine genaue, vergrößerte Draufsicht eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 4 eine teilweise Draufsicht des Bauelements von Fig. 3 ist, welches mit dem Hülsenelement wie in Fig. 1 ineinandergreift.
Die wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und der Zeichnung erfolgt in der Absicht, gleiche bzw. analoge Merkmale bzw. Elemente der Erfindung darzustellen.

Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Bei gewöhnlicher Fachkenntnis ist zu ersehen, daß die vorliegende Erörterung lediglich eine Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele ist und nicht in der Absicht erfolgt, die weiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung zu begrenzen, wobei diese breiteren Aspekte bei der beispielhaften Konstruktion verwirklicht sind.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Spannfutter 10 dargestellt. Das Spannfutter 10 umfaßt ein vorderes Hülsenelement 12, ein optionales hinteres Hülsenelement 14, ein Körperelement 16 und eine Vielzahl von Backen 18. In Fig. 1 und 2 ist das Körperelement 16 generell von zylindrischer Gestalt und umfaßt einen Schnauzen- bzw. Vorderabschnitt 20 und einen Schwanz- bzw. Hinterabschnitt 22. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Axialbohrung 24 in dem Schnauzenabschnitt 20 des Körperelements 16 ausgebildet. Die Axialbohrung 24 ist etwas größer als der größte Werkzeugschaft, zu dessen Aufnahme das Spannfutter gestaltet ist. Eine Gewindebohrung 26 ist in dem Schwanzabschnitt 22 des Körpers 16 ausgebildet und weist eine Normgröße auf, um mit der Antriebswelle eines Kraft- bzw. Handantriebs (nicht dargestellt) ineinanderzugreifen. Obgleich eine Gewindebohrung 26 dargestellt ist, kann eine derartige Bohrung durch eine Konusbohrung mit einer Normgröße zum Ineinandergreifen mit einer verjüngten Antriebswelle ersetzt werden. Die Bohrungen 24, 26 können bei dem mittleren Bereich 28 des Körperelements 16 verbunden sein.
Ein getrennter Durchgang 30 ist in dem Körperelement 16 ausgebildet, um jeden Backen 18 aufzunehmen. Eine Vielzahl von Backen 18 und entsprechenden Durchgängen ist vorgesehen. In Fig. 1 ist, wenn drei Backen 18 verwendet werden, jeder Backen 18 von dem benachbarten Backen durch einen Bogen von etwa 120 Grad getrennt. Die Längsachsen der Durchgänge 30 und der Backen 18 sind bezüglich der Längsachse des Spannfutters in einem Winkel angeordnet, kreuzen jedoch die Spannfütterachse bei einem gemeinsamen Punkt vor dem Spannfutterkörper 16. Jeder Backen 18 weist eine Werkzeugeingriffsfläche 32 auf, welche generell parallel zu der Längsachse des Spannfutterkörpers 16 ist, und Gewindegänge 34 auf dessen gegenüberliegender Außenfläche auf. Gewindegänge 34 jedes geeigneten Typs und jeder geeigneten Steigung können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie bei Fachkenntnis leicht zu ersehen ist.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt das Körperelement 16 ein Druckringelement 36, welches bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einstückig damit ausgebildet ist und den Druckaufnahmeabschnitt 36 des Körperelements 16 bildet. Obgleich dies gegenwärtig nicht bevorzugt ist, kann das Druckringelement 36 ein von dem Körperelement getrenntes Bauelement sein. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt das Druckringelement 36 einen Absatzabschnitt 38, welcher zum Eingriff mit der Verkleidung bzw. dem äußeren Laufring einer abgeschlossenen reibungsvermindernden Lageranordnung 42 gestaltet sein kann, wie unten genauer beschrieben wird. Das Druckringelement 36 umfaßt eine Vielzahl von Backenführungen 40, welche um den Umfang herum in Ausrichtung mit Durchgängen 30 ausgebildet sind, um eine Bewegung (Zurückziehen und Ausfahren) der Backen 18 durch Führungen 40 zu ermöglichen.
In den Fig. 1 und 2 kann der Schwanzabschnitt 22 des Körperelements 16 einen hinteren zylindrischen Abschnitt 44 mit einer gerändelten Fläche 46 daran zur Aufnahme der optionalen hinteren Hülse 14, welche darauf zu drücken ist, umfassen, wenn dies erwünscht ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt der Körper 16 ferner einen ersten verjüngten Abschnitt 48, welcher von dem hinteren zylindrischen Abschnitt 44 zu dem Bereich des Druckrings 36 verläuft. Ein erster mittlerer zylindrischer Abschnitt 51 verläuft von dem Bereich des Druckrings 36 zu einem zweiten zylindrischen Abschnitt 52 mit einem Durchmesser, welcher kleiner als bei dem ersten mittleren zylindrischen Abschnitt 51 ist. Ein vorderer zylindrischer Abschnitt 53 verläuft von einem Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts 52 zu einem abgeschrägten Schnauzenabschnitt 56, welcher geeignet ist, ein Schnauzenstück 58 zum Halten der vorderen Hülse 12 in Antriebseingriff mit einem Gewindering aufzunehmen, wie unten genauer dargelegt wird. Alternativ kann ein Schnappring oder ähnliches verwendet werden, um die vordere Hülse 12 am Ort zu halten, oder es kann die vordere Hülse 12 darauf gedrückt oder auf andere Weise an dem (unten beschriebenen) Gewindering befestigt werden.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner einen Gewindering 60, weicher bezüglich des Körperelements 16 drehbar und in Eingriff mit Gewindegängen 34 auf Backen 18 angebracht ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt der Gewindering 60 Gewindegänge 62 zum Ineinandergreifen mit Gewindegängen 34 auf Backen 18, wodurch, wenn der Gewindering 60 bezüglich des Körpers 16 gedreht wird, die Backen 18 in einer bestimmten Richtung entlang der Längsachse der Durchgänge 30 vorgeschoben bzw. zurückgezogen werden. Diese Richtung weist eine Komponente entlang der Längsachse des Körperelements 16 auf. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann der Gewindering 60 Antriebsschlitze 66 zum Eingriff mit Antriebsrippen 68 an der vorderen Hülse 12 umfassen. In dieser Weise ist der Gewindering 60 mit der vorderen Hülse 60 verzahnt, so daß, wenn die vordere Hülse 12 gedreht wird, sich der Gewindering 60 damit mitdreht und Backen 18 bewegt, wie oben dargelegt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gewindering 60 in der Gestalt eines einstückigen Gewinderings gestaltet, doch kann dieser in zwei oder mehr Stücken ausgebildet sein, welche miteinander verbunden oder lediglich konzentrisch angeordnet sein können.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Gewindering-Halteelement 69 derart gestaltet und angeordnet, daß dieses mit dem vorderen zylindrischen Abschnitt des Körperelements 16 in einer Weise zusammenwirkt, daß der Gewindering 60 davon abgehalten wird, sich in Axialrichtung zu dem Schnauzenabschnitt 20 des Körperelements 16 hin zu bewegen. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist ein Gewindering-Halteelement 69 generell mit einem zylindrisch geformten Abschnitt, welcher mit einem Abschnitt verbunden ist, welcher kegelstumpfförmig gestaltet ist, ausgebildet.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Federelement geschaffen. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist ein Federelement 80 um ein Körperelement 16 herum eingerichtet und angeordnet. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, definiert eine Innenfläche eines ringförmigen Ringabschnitts 83 des Federelements 80 eine zentral angeordnete Öffnung 81, welche es ermöglicht, daß das Federelement 80 um das Körperelement 16 herum angeordnet wird. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist ein ringförmiger Ringabschnitt 83 des Federelements eingerichtet und angeordnet, um an dem Absatz 38 des Druckrings 36 aufzuliegen, und der Durchmesser der Öffnung 81 ist groß genug, daß die Bewegung der Backen 18 durch Führungen 40 in dem Druckring 36 des Körperelements 16 nicht behindert wird.
Wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, umfaßt das Federelement 80 mindestens einen Arm 82, welcher elastisch in Richtung des vorderen Hülsenelements 12 vorgespannt ist, wobei an dem freien Ende des Arms 82 mindestens ein Vorsprung 84 angebracht ist, welcher ausgebildet ist, um mit dem vorderen Hülsenelement 16 ineinanderzugreifen. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist eine Vielzahl von Einkerbungen 85 in einer Innenfläche nahe der Hinterkante des vorderen Hülsenelements 16 derart eingerichtet und angeordnet, daß diese mit dem entsprechenden Vorsprung 84, welcher an dem freien Ende des Arms 82 des Federelements 80 angeordnet ist, ineinandergreifen und diesen aufnehmen. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, weist das Federelement 80 eine Vielzahl von Armen 82 und entsprechenden Vorsprüngen 84 auf, wobei vier symmetrisch in Umfangsrichtung um den Außenumfang des Federelements 80 herum angeordnet dargestellt sind.
Wie schematisch durch die Strich-Umrißlinie von Armen 84 in Fig. 3 angezeigt, biegt sich jeder Arm 82 elastisch in Radialrichtung (in einem allgemeinen Sinn) nach innen zu der Mitte der Öffnung 81 hin und in Radialrichtung (wiederum in einem allgemeinen Sinn) nach außen fort von der Öffnung 81. In dieser Weise sind Arme 82, Vorsprünge 84 und Einkerbungen 85 derart eingerichtet, daß eine Kraft in Umfangsrichtung benötigt wird, um den Eingriff zu überwinden. Daher liefert der Eingriff zwischen Einkerbungen 85 und entsprechenden aufgenommenen Vorsprüngen 84 ein Haltedrehmoment. Solange kein Gleiten dieses Eingriffs bei einer manuellen Bewegung des Gewinderings 60 durch Drehung des Hülsenelements 12 erfolgt, drehen sich das vordere Hülsenelement 12, der Gewindering 60 und das Federelement 80 in Einheit statt relativ zueinander.
Wenn der Gewindering 60 derart gedreht wird, daß Backen 18 die nach vorne gerichtete Greifkraft, welche auf den Schaft eines Werkzeugs ausgeübt wird, vergrößern, wird eine entsprechende Axialkraft in zunehmendem Maß nach hinten durch Backen 18 auf den Gewindering 60 ausgeübt. Diese nach hinten gerichtete Axialkraft wird durch den Gewindering 60 auf das Körperelement 16 und insbesondere auf den Absatz 38 des Druckrings 36 des Körperelements 16 übertragen. Ferner ist, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, das Federelement 80 zwischen dem Gewindering 60 und dem Druckaufnahmeabschnitt 36 des Körperelements 16 angeordnet. Genauer liefert ein ringförmiger Ringabschnitt 83 des Federelements 80 die Einrichtung zum Übertragen der Axialkraft nach hinten von dem Gewindering 60 auf den Absatz 38 des Druckrings 36 des Körperelements 16. Entsprechend führt diese nach hinten gerichtete Axialkraft zu einer Reibungskraft zwischen dem Absatz 38 des Druckrings 36 des Körperelements 16 und dem ringförmigen Ringabschnitt 83 des Federelements 80.
Diese resultierende Reibungskraft zwischen dem Absatz 38 des Druckrings 36 des Körperelements 16 und dem ringförmigen Ringabschnitt 83 des Federelements 80 ist in Umfangsrichtung in eine Richtung, welche der Richtung, in welche die vordere Hülse 12 und der Gewindering 60 manuell durch den Verwender gedreht werden, entgegengesetzt ist, gerichtet. Demgemäß wirkt diese resultierende Reibungskraft derart, daß eine Bewegung des Federelements 80 bezüglich des Druckrings 36 des Körperelements 16 in Umfangsrichtung verhindert wird. Daher verhindert, wenn die Backen 18 um den Schaft eines Werkzeugs herum in der erwünschten Weise gespannt sind, die resultierende Reibungskraft eine weitere Drehung des Federelements 80 bezüglich des Körperelements 16. In dieser Weise wird das Federelement 80 an dem Körperelement 16 arretiert und wird daher selektiv nicht drehbar bezüglich des Körperelements 16 angebracht.
Bei einem herkömmlichen Spannfutter, welches verwendet wird, um beispielsweise einen Bohrer in Eingriff beim Schlagbohren zu befestigen, neigt die Schwingung, welche von der Verwendung des Werkzeugs herrührt, dazu, zu bewirken, daß sich der Gewindering und das vordere Hülsenelement in der Richtung des geringsten Widerstands bewegen und daher zu bewirken, daß der Griff der Backen 18 um den Schaft des Werkzeugs herum gelockert (das heißt, gelöst) wird. Gemäß dem Spannfutter der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Spannung in dem elastischen Arm 82 des Federelements 80 und der Anordnung von Vorsprüngen 84 in Beziehung zu der Anordnung von Einkerbungen 85 derart gesteuert werden, daß ein Haltedrehmoment erzeugt wird, welches einem derartigen Lösedrehmoment entgegenwirkt. Daher muß, bevor sich das vordere Hülsenelement 12 bezüglich des Federelements 80 (und bezüglich des Körperelements 16, welches an dem Federelement 80 durch die zuvor erwähnte nach hinten wirkende Axialkraft befestigt ist) drehen kann, die Größe des Lösedrehmoments, welches durch die Schwingungen, welche auf das Spannfutter wirken, ermöglicht wird, das Haltedrehmoment überschreiten, welches verhindert, daß sich das Federelement 80 relativ zu dem vorderen Hülsenelement 12 dreht. Die erwünschte Größe dieses Haltedrehmoments ist derart, daß verhindert wird, daß derartige Schwingungen bewirken, daß sich das vordere Hülsenelement 12 (und der Gewindering 60, welcher damit durch die Wechselwirkung von Antriebsschlitzen 66 und Antriebsrippen 68 verzahnt ist) relativ zu dem Körperelement 16 dreht. Dies gewährleistet, daß der erwünschte Griff von Backen 18 um den Werkzeugschaft herum bei einer derartigen Schwingung bei Verwendung für die beabsichtige Aufgabe davon, wie etwa Schlagbohren oder eine beliebige andere Anwendung, welche mit Schwingungen verbunden ist, nicht gelöst wird. Bei Anwendung eines Drehmoments, welches das Haltedrehmoment überschreitet, auf das vordere Hülsenelement 12 werden das vordere Hülsenelement 12 und der Gewindering 60, welcher damit verzahnt ist, selektiv drehbar bezüglich des Federelements 80 gemacht, welches mittels der Reibungshaltekraft, welche von dem nach hinten gerichteten Axialdruck herrührt, welcher den ringförmigen Ringabschnitt 83 des Federelements 80 an dem Druckaufnahmeabschnitt 36 des Körperelements 16 befestigt, nicht drehbar an dem Körperelement 16 befestigt wird.
Wie oben bemerkt, ist das Federelement 80 drehbar bezüglich des Gewinderings 60 angebracht. Wünschenswerterweise wird dies mittels einer Lageranordnung, welche zwischen dem Gewindering und dem Federelement angeordnet ist, erreicht. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel umfaßt die Lageranordnung ein Flächenlager zwischen einer Fläche des Gewinderings 60 und einer Fläche des Federelements 80. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine nach vorne angeordnete Fläche 86 des ringförmigen Ringabschnitts 83 des Federelements 80 derart angeordnet, daß diese einer nach hinten gerichteten Fläche 61 des Gewinderings 60 zugewandt ist. Bei der Ansicht, welche in Fig. 2-4 dargestellt ist, ist die Fläche des ringförmigen Ringabschnitts 83, welche sich gegenüber der tatsächlich in diesen Figuren dargestellten Fläche des Ringabschnitts 83 befindet, eine der Flächen, welche bei diesem Flächenlager-Ausführungsbeispiel eingerichtet werden, um an der nach hinten weisenden, das heißt, der unteren Fläche 61 des Gewinderings 60 aufzuliegen.
Wünschenswerterweise wird mindestens eine reibungsvermindernde Materialmischung zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Gewinderings 60 und des Federelements 80, welches in dieser Flächenlagerbeziehung angebracht ist, angebracht. Die mindestens eine reibungsvermindernde Materialmischung kann als Beschichtung bzw. Schicht eines Feststoff- Filmschmiermittels, welches durch Aufsprühen auf eine der Lagerflächen 60 aufgebracht wird und anschließend darauf nachbehandelt wird, verwendet werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Bauelemente mit den Flächen eingetaucht bzw. durch Trommelsprühen behandelt werden. Eine Materialmischung, welche für die reibungsvermindernde Materialmischung geeignet ist, ist das PERMA-SILK"-Schmiermittel, welches durch E/M Corporation, West Lafayette, Indiana, vertrieben wird. Das PERMA-SILK®-Schmiermittel kann auf jede gewünschte Oberfläche gemäß den Anweisungen des Herstellers aufgebracht werden. Anwender glauben, daß eine bevorzugte Nachbehandlungsfilmdicke für jede derartige Schicht des Feststoff-Schmiermittels zwischen 0,0025 mm und 0,0125 mm (0,0001- 0,0005 Zoll) beträgt. Weitere Einzelheiten, welche Feststoff-Schmiermittel betreffen, sind aus WO-A-9640459 zu erfahren.
In Fig. 1 und 2 kann ein alternatives Ausführungsbeispiel der Lageranordnung, welche zwischen dem Gewindering 60 und dem Federelement 80 angeordnet ist, eine abgeschlossene Lageranordnung umfassen, generell durch die Bezugsziffer 42 bezeichnet. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die abgeschlossene Lageranordnung 42 einen inneren Laufring 72, einen äußeren Laufring 74 und Lagerelemente 76, welche dazwischen gehalten werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Lagerelemente 76 Kugellager. Die abgeschlossene Lageranordnung 42 kann ferner eine Verkleidung 78 umfassen, welche den inneren und den äußeren Laufring 72, 74 zum Halten der Lageranordnung als abgeschlossenes Bauelement umgibt. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt der innere Laufring 72 eine gekrümmte Fläche 73, welche derart bemessen und gestaltet ist, daß diese mit einer nach hinten weisenden gekrümmten Aufnahmefläche 61, welche als Abschnitt des Gewinderings 60 ausgebildet ist, ineinandergreift. Ein Gewindering 60 ist zum Halten auf dem inneren Laufring 72 aufgenommen und befindet sich nicht in Reibungskontakt mit dem Körperelement 16, wie bei einigen Vorrichtungen des Stands der Technik. Eine derartige Eingriffsbeziehung unterstützt die Ausrichtung und Minimierung sowohl von axialen als auch radialen Belastungen, wenn mit dem Spannfutter gearbeitet wird, als auch das Minimieren bzw. Beseitigen des Reibungskontakts bzw. Reibens zwischen dem Gewindering 60 und dem Körper 16. Ferner unterstützt eine derartige Beziehung das zentrierte Halten des Gewinderings beim Spannen, um ein gleichmäßigeres Spannen des Spannfutters zu ermöglichen und ein Verlaufen zu verhindern. Diese Anordnung gewährleistet ferner einen optimalen Gewindeeingriff bei jedem Backen, wobei dies die Wirksamkeit weiter steigert und die Belastung sowohl bei Backen- und Gewindering-Gewinden vermindert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die abgeschlossene Lageranordnung 42 ein Schrägdrucklager.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie oben dargelegt, ist das vordere Hülsenelement 12 geeignet, lose über dem Schnauzenabschnitt 20 des Spannfutters 10 angebracht zu werden. Mehrfache Antriebsrippen 68 der vorderen Hülse 12 greifen mit Antriebsschützen 66 des Gewinderings 60 ineinander, so daß die vordere Hülse 12 und der Gewindering 60 geeignet miteinander verbunden bzw. verzahnt werden, das heißt, daß, wenn die vordere Hülse 12 gedreht wird, sich der Gewindering 60 damit mitdreht. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die vordere Hülse 12 einen ringförmigen Absatzabschnitt 13 umfassen, welcher um den Schnauzenabschnitt 20 des Körperelements 16 herum angeordnet ist. Ein Schnauzenstück 58 ist derart bemessen und gestaltet, daß dieses auf den abgeschrägten Schnauzenabschnitt 56 des Schnauzenabschnitts 20 gedrückt wird, um die vordere Hülse 12 auf dem Spannfutter 10 zu halten. Es sei darauf hingewiesen, daß das Schnauzenstück 58 an dem Körper 16 auch durch eine Schnappverbindung, Gewinde oder ähnliches befestigt werden kann. Das Schnauzenstück 58 liegt frei, wenn das Spannfutter zusammengesetzt ist und kann bei einem Ausführungsbeispiel mit einer eisenfreien metallischen Beschichtung zum Verhindern von Rost und zum Verbessern des Aussehens davon beschichtet sein. Beispiele geeigneter Beschichtungen umfassen Zink oder Nickel, doch sei darauf hingewiesen, daß jede geeignete Beschichtung verwendet werden kann.
Das Schnauzenstück 58 dient dazu, die vordere Hülse 12 in Position auf dem Spannfutter 10 und in Antriebseingriff mit dem Gewindering 60 zu halten. Ferner sei darauf hingewiesen, daß, obgleich eine Anordnung von Schnauzenstück und Antriebsschlitzen dargestellt ist, jedes geeignete Verfahren einer geeigneten Verbindung zwischen der vorderen Hülse und dem Gewindering innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Ferner dient das Schnauzenstück 58 dem doppelten Zweck, eine ästhetisch befriedigende Abdeckung für den Schnauzenabschnitt 56 zu liefern, welche rostbeständig ist. Dies bietet den Vorteil eines ästhetisch befriedigen Aussehens ohne die Notwendigkeit, das gesamte Körperelement 16 zu beschichten. Wenn dies erwünscht ist, kann das hintere Hülsenelement 14 weggelassen und das vordere Hülsenelement 12 zu dem Schwanzende des Körperelements 16 verlängert werden. Diese Alternative ist besonders geeignet, wenn eine Spindelarretierung oder ähnliches an dem Antrieb vorgesehen ist oder wenn der Antrieb zum Spannen bzw. Lösen der Backen verwendet wird.
Die äußere Umfangsfläche des vorderen Hülsenelements 12 kann gerändelt sein oder kann mit Längsrippen oder anderen Vorsprüngen versehen sein, um zu ermöglichen, daß der Bediener diese sicher greift. In gleicher Weise kann die äußere Umfangsfläche des hinteren Hülsenelements 14, wenn dieses verwendet wird, gerändelt bzw. gerippt sein, wenn dies erwünscht ist. Die vordere und die hintere Hülse können aus einem Strukturkunststoff, wie etwa Polykarbonat, einem Polypropylen mit Zusätzen, beispielsweise Polypropylen mit Glaszusatz, oder einer Mischung von Strukturkunststoffmaterialien hergestellt werden. Andere Verbundmaterialien, wie beispielsweise Polymere mit Graphitzusatz, sind in bestimmten Anwendungsbereichen ebenfalls geeignet. Wie bei Fachkenntnis zu ersehen ist, hängen die Materialien, aus welchen das Spannfutter der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, von der Endverwendung des Spannfutters ab, und die oben erwähnten sind lediglich beispielhaft angegeben.
Es sei darauf hingewiesen, daß das hintere Hülsenelement 14 an dem Körperelement 16 befestigt ist, während das vordere Hülsenelement 12 geeignet mit dem Gewindering 60 verbunden und drehbar bezüglich des Körperelements 16 ist. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen Gewindegängen 34 auf Backen 18 und Gewindegängen 62 an dem Gewindering 60 bewirkt eine Relativbewegung des vorderen und des hinteren Hülsenelements 12 und 14, daß Backen 18 vorgeschoben bzw. zurückgezogen werden, abhängig von der Richtung der Relativbewegung.
Obgleich die obige Beschreibung im Hinblick auf ein schlüsselloses Spannfutter dargelegt ist, sei darauf hingewiesen, daß das Prinzip der vorliegenden Erfindung gleichermaßen auf ein Schlüsselspannfufter anwendbar ist und sich dies innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung befindet.
Diese und andere Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung können durch gewöhnlich Fachkundige vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welcher in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist. Ferner sei darauf hingewiesen, daß Aspekte der verschiedenen Ausführungsbeispiele sowohl insgesamt als auch teilweise ausgetauscht werden können. Ferner ist bei gewöhnlicher Fachkenntnis zu ersehen, daß die vorangehende Beschreibung lediglich beispielhaft ist und nicht in der Absicht erfolgt, die Erfindung, welche in den beigefügten Ansprüchen beschrieben wird, zu beschränken.

Claims

1. Spannfutter (10) zur Verwendung bei einem manuellen bzw. kraftgetriebenen Antrieb mit einer drehbaren Antriebswelle, wobei das Spannfutter umfaßt:

ein generell zylindrisches Körperelement (16) mit einem Schnauzenabschnitt (20) und einem Schwanzabschnitt (22), wobei der Schwanzabschnitt (22) eine darin ausgebildete Axialbohrung (26) zum Ineinandergreifen mit der Antriebswelle des Antriebs aufweist und der Schnauzenabschnitt (20) eine darin ausgebildete Axialbohrung (24) und eine Vielzahl winkelig angeordneter Durchgänge (30), welche dadurch hindurch verlaufend ausgebildet sind und die Axialbohrung (26) des Schnauzenabschnitts (20) kreuzen, aufweist, wobei das Körperelement (16) einen Druckaufnahmeabschnitt (36) umfaßt;

eine Vielzahl von Backen (18), wobei ein getrennter Backen der Backen (18) jeweils verschiebbar in einem der winkelig angeordneten Durchgänge (30) angeordnet ist, wobei jeder der Backen (18) eine Backenstirnfläche, welche auf einer Seite davon ausgebildet ist, und Gewindegänge, welche auf der gegenüberliegenden Seite davon ausgebildet sind, aufweist;

einen Gewindering (60), welcher drehbar bezüglich des Körperelements (16) und in Eingriff mit den Gewindegängen auf den Backen (18) angebracht ist;

ein Federelement (80), welches selektiv bezüglich des Gewinderings (60) drehbar ist; und

ein generell zylindrisches vorderes Hülsenelement (12), welches in Antriebseingriff mit dem Gewindering (60) eingerichtet und angeordnet ist und über dem Schnauzenabschnitt (20) des Körperelements (16) liegend angeordnet ist, wodurch, wenn das vordere Hülsenelement (12) bezüglich des Körperelements (16) gedreht wird, die Backen (18) dadurch bewegt werden; wobei das Federelement (80) in geeigneter Weise zwischen dem Gewindering (60) und dem Druckaufnahmeabschnitt (36) derart angebracht ist, daß bei einem ersten Zustand der Gewindering (60) und der Druckaufnahmeabschnitt (36) frei gegeneinander drehbar sind und bei einem zweiten Zustand das Federelement (80) geeignet ist, der Drehung des Gewinderings (60) bezüglich des Druckaufnahmeabschnitts (36) bis zu einem vorbestimmten Haltedrehmoment zu widerstehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt zwischen dem Federelement (80) und dem Gewindering (60) verglichen mit dem Kontakt zwischen dem Federelement (80) und dem Druckaufnahmeabschnitt (36) reibungsvermindert ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, wobei das Federelement (80) kreisförmig ist und einen in Radialrichtung verlaufenden Ringabschnitt (83) in geeigneter Weise zwischen dem Gewindering (60) und dem Druckaufnahmeabschnitt (36) umfaßt.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das vordere Hülsenelement (12) mit dem Federelement (80) über mindestens eine von einer Vielzahl von Einkerbungen (85), welche in einer Innenfläche des vorderen Hülsenelements (12) ausgebildet sind, ineinandergreift.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, wobei das Federelement (80) mindestens einen Arm (82) umfaßt, welcher mindestens einen Vorsprung (84) aufweist, welcher derart gestaltet ist, daß dieser in mindestens einer Einkerbung der Vielzahl von Einkerbungen (85) aufgenommen wird.

5. Spannfutter zur Verwendung bei einem manuellen bzw. kraftgetriebenen Antrieb nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Federelement (80) mindestens ein Arm (82) aufweist, welcher in Richtung des vorderen Hülsenelements (12) vorgespannt ist, wobei der mindestens eine Arm (82) mindestens einen Vorsprung (84) aufweist, welcher derart gestaltet ist, daß dieser mit dem vorderen Hülsenelement (12) ineinandergreift.

6. Spannfutter nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei der Arm in Umfangsrichtung verläuft.

7. Spannfutter nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, wobei das Federelement (80) drehbar bezüglich des Gewinderings (60) mittels eines Lagers, welches zwischen dem Gewindering (60) und dem Federelement (80) angebracht ist, angebracht ist.

8. Spannfutter nach Anspruch 7, wobei das Lager (42) mindestens eine reibungsvermindernde Fläche umfaßt, welche zwischen dem Gewindering (60) und dem Federelement (80) angeordnet ist.

9. Spannfutter nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine reibungsvermindernde Fläche als Beschichtung ausgebildet ist, welche mindestens entweder auf dem Federelement (80) oder dem Gewindering (60) angebracht ist.

10. Spannfutter nach einem der Ansprüche 7-9, wobei das Lager eine abgeschlossene Lageranordnung (42) mit einem inneren Laufring (72) und einem äußeren Laufring (74) und Lagerelementen (76), welche zwischen den Laufringen gehalten werden, umfaßt.

11. Spannfutter nach Anspruch 10, wobei die Lagerelemente Kugellager sind.

12. Spannfutter nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei die abgeschlossene Lageranordnung (42) eine Verkleidung (78) umfaßt, welche den inneren und den äußeren Laufring mindestens teilweise umgibt, um die Lageranordnung abgeschlossen zu halten.

13. Spannfutter nach Anspruch 12, wobei das Körperelement (16) einen Druckaufnahmeabschnitt (38) umfaßt, welcher an die Verkleidung (78) angrenzend angeordnet ist.

14. Spannfutter nach Anspruch 13, wobei der Druckaufnahmeabschnitt (38) einstückig mit dem Gewindeelement (16) ausgebildet ist.

15. Spannfutter zur Verwendung mit einem manuellen bzw. kraftgetriebenen Antrieb nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei der Druckaufnahmeabschnitt (38) einen Absatz umfaßt und wobei die abgeschlossene Lageranordnung (42) auf dem Absatz aufgenommen ist.

16. Spannfutter nach einem der Ansprüche 10-15, wobei sowohl der Gewindering (60) als auch der innere Laufring (72) eine entsprechende gekrümmte Aufnahmefläche (73) zum Ineinandergreifen miteinander umfassen.

17. Spannfutter nach einem der Ansprüche 10-16, wobei die Lageranordnung ein Schrägdrucklager ist.

18. Spannfutter nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, wobei der Gewindering (60) ein einstückiger Gewindering ist.

19. Spannfutter nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, wobei der Gewindering (60) Antriebsschlitze (66) zur Aufnahme von Antriebsrippen (68) an dem vorderen Hülsenelement (12) umfaßt.

20. Spannfutter nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, ferner ein hinteres Hülsenelement (14), welches an dem Schwanzabschnitt (22) befestigt ist, umfassend.

21. Spannfutter nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, wobei das vordere Hülsenelement (12) an dem Körperelement (16) und in Eingriff mit dem Gewindering (60) durch ein rostbeständiges Schnauzenstück (58) gehalten wird.