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    • 专利摘要:
    EinSpannfutter hat einen Zentralkörpermit einem vorderen Abschnitt und einem hinteren Abschnitt und bildetein zentrales Anschlussende sowie eine Vielzahl von geneigten Führungsnuten(12). Backen könnensich infolge einer Drehung einer drehbaren Mutter (20), die über einSchraubgewinde in Eingriff mit den Backen (14) steht, in den Führungsnuten(12) bewegen. Ein Lagerelement ist in einem sich verjüngendenBereich zwischen dem Körperund der Mutter angeordnet, so dass eine radiale Verlagerung desLagerelements zu einem Verriegeln des Spannfutters gegen Freigebenführt.
    公开号:DE102004024153A1
    申请号:DE200410024153
    申请日:2004-05-14
    公开日:2005-07-07
    发明作者:David Frosterley Harris
    申请人:Black and Decker Inc；
    IPC主号:B23B31-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft Spannfutter. Die Erfindung hat insbesondere,wenn auch nicht ausschließlich,Bedeutung fürsolche Spannfutter, die fürkraftgetriebene Bohrmaschinen, Schrauber o.Ä. verwendet werden.
    [0002] Unabhängig davon,mit welchem Mechanismus das Spannfutter gedreht wird, ist es immernotwendig, ein Werkzeug (wie Bohrer oder Schraubereinsatz) in einernicht-drehbaren Verbindung zu dem Spannfutter zu halten. Einer derfrustrierenden Einflüssebei der Benutzung eines rotierenden Werkzeugs, das von einem Spannfuttergehalten wird, ist das Lösendes Halts des Spannfutters gegenüber demWerkzeug. Dieses hat nicht nur Reibungsverschleiß zwischen dem Halteteil desSpannfutters und dem Werkzeug zur Folge (was zu extrem hohen Temperaturenund sogar zum Schmelzen von Kunststoffbauteilen führen kann),sondern kann auch dazu führen,dass sich das Werkzeug im Werkstückverklemmt, in das gebohrt oder geschraubt wird.
    [0003] Beidenoben genannten Problemen ist sich im Stand der Technik zugewandtworden, allerdings mit unterschiedlichem Maß an Erfolg. Beispielsweise istin der EP-A-0 710 520 ein Spannfutter für die Anwendung mit einer angetriebenenBohrmaschine oder einem Schrauber offenbart, das Verriegelungselementeaufweist, die durch Drehung einer äußeren Hülse in Bezug auf einen Verriegelungsringzwischen einer geschlossenen und einer freigegebenen Stellung bewegtwerden. Zusätzlichist ein Verriegelungsmechanismus offenbart, der zwei Verriegelungsstellungenbesitzt und der zwischen die Hülseund den Ring eingepasst ist. In einer Position ist das Verriegelungselementverriegelt und in der anderen ist es freigegeben. Ferner ist einZwischenring offenbart, der Seitenteile und einen Bund aufweist,um eine Drehung zu verhindern.
    [0004] Während derobige Mechanismus theoretisch ein Verriegeln des Spannfutters erlaubt,wenn dessen Backen hinreichend an das Werkzeug angezogen sind, istder Aufbau hochgradig komplex und daher sowohl schwierig als auchaufwendig zusammenzubauen. Des Weiteren ist für den Fall, dass eines derBauteile versagen sollte, eine einfache und schnelle Reparatur desSpannfutters außerordentlich schwierig.
    [0005] Einalternatives Verfahren, durch das die Spannbacken vor der Benutzungdes Spannfutters fest mit dem Werkzeug verriegelt werden können, ist ausder EP-A-0 519 412 bekannt. Das dort beschriebene Spannfutter weisteine Vielzahl von im Winkel zueinander versetzten Aussparungen auf,die entweder in der drehbaren Mutter oder im Gehäuseaufbau oder in beiden vorgesehensind. Das Ziel ist, dass die Kugeln des Lagerrings in die Aussparungenfallen, wenn die Backen an das Werkzeug angezogen sind. Auf dieseweise soll offenbar die Neigung des Spannfutters, sich während derBenutzung zu lösen,unterbunden werden.
    [0006] Obwohldas in der EP-A-0 519 412 beschriebene Spannfutter wesentlich einfacheraufgebaut ist als das gemäß der EP-A-0710 520, hat es erhebliche Nachteile. So ist zum Beispiel die Wahldes Materials fürdie Mutter oder den Gehäuseaufbau(in dem die Aussparungen ausgebildet sind) kritisch. Wenn das gewählte Materialzu weich ist, könnendie Kugeln im Lauf der Zeit bei jede Festziehen ihre eigenen ringförmigen Bahnenaushöhlen,wodurch die Fähigkeitdes Futters zur Verriegelung verloren geht. Wenn andererseits dasMaterial zu hart gewähltwird, wird es sprödeund kann unter dem währenddes Festziehens angewandten Drehmoment brechen.
    [0007] Esist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Nachteilezumindest dadurch zu mildern, dass ein im Vergleich zum Stand der Technikeinfacheres und wirkungsvolles Verriegelungsmittel für die Verriegelungder Backen eines Spannfutters in der Position vorgesehen wird, inder sie fest an ein Werkzeug angezogen sind. Die Notwendigkeit für eine außerordentlichkomplizierte Anordnung und daher die Notwendigkeit für eine große Zahlvon Teilen wird vermieden. Gleichzeitig werden die Schwierigkeitenhinsichtlich der Wahl der Härte desSpannfutters weniger relevant als im obigen Stand der Technik.
    [0008] Gemäß der vorliegendenErfindung wird daher ein Spannfutter vorgeschlagen, das dadurchgekennzeichnet ist, dass zwischen der Mutter und dem Zentralkörper eineteilweise-kegelige Flächegebildet ist, entlang derer sich wenigstens ein Lagerelement bewegenkann, wenn die Mutter relativ zum Zentralkörper gedreht wird, und entlangderer das wenigstens eine Lagerelement unter dem Einfluss wenigstenseiner vorbestimmten Kraft, die auf das wenigstens eine Lagerelementausgeübtwird, radial in Bezug auf die Drehachse des Zentralkörpers verlagert werdenkann, so dass die Verlagerung des Lagerelements zu einem Reibeingriffzwischen dem Lagerelement und einen Teil des Spannfutters führt, dernicht drehbar in Bezug auf den Zentralkörper ist, wodurch die Mutteran einer Drehung im entgegengesetzten Sinne unter einer Kraft gehindertist, die geringer als die vorbestimmte Kraft ist. Das Nutzen einerteilweise-kegeligen Oberfläche,entlang derer das wenigstens eine Lagerelement sowohl rotiert alsauch radial verlagert wird, erlaubt das Ver riegeln des Spannfutterslediglich durch Nutzung des Lagerelements, wenn die Backen des Spannfuttersfest an das Werkzeug geschoben sind. Dadurch, dass keine große Zahlvon Bauteilen benötigtwird, um das Spannfutter zu verriegeln, wenn die Backen in ihrer „festen" Stellung sind, istsomit die Komplexitätdes Spannfutteraufbaus auf einem Minimum gehalten und dies reduziertdie Herstellungs- und Montagekosten des Spannfutters. Des Weiterenbesteht kein Problem bei der Wahl der Härte des Materials, das für den Verriegelungsmechanismusverwendet wird.
    [0009] Invorteilhafter Weise ist die teilweise-kegelige Fläche durcheine Flächeder Mutter gebildet, die an dem wenigstens einen Lagerelement anliegtund die so angeordnet ist, dass sie nicht senkrecht zur Drehachsedes Zentralkörperssteht. Alternativ ist die teilweise-kegelige Fläche durch eine Fläche desZentralkörpersgebildet, die an dem wenigstens einen Lagerelement anliegt und soangeordnet ist, dass sie nicht senkrecht zur Drehachse des Zentralkörpers steht.Dadurch, dass die Seiten der Mutter und/oder des Zentralkörpers nichtparallel angeordnet sind, wird eine Verjüngung gebildet, entlang derersich die Lageroberflächeunter der Einwirkung mindestens einer vorbestimmten Kraft bewegenkann.
    [0010] Vorzugsweiseerfolgt das radiale Verlagern des Lagerelements von der zentralenDrehachse des Zentralkörpersnach außen.
    [0011] Ineiner bevorzugten Ausführungsformist am Zentralkörpereine Druckscheibe ausgebildet, gegen die sich das wenigstens eineLagerelement unter dem Einfluss der Drehung der Mutter drehen kann. Dieshat den Vorteil, dass das Material des Zentralkörpers in Bezug auf das Lagerelementnicht eine bestimmte Härteaufweisen muss. Materialeigenschaften, die für die Bewegung des Lagerelementsrelevant sind, könnendadurch einfach durch die Druckscheibe angepasst werden.
    [0012] Vorzugsweiseist die Oberflächeder Druckscheibe, gegen die das wenigstens eine Lagerelement rotiert,nicht senkrecht zur Drehachse des Zentralkörpers angeordnet. Auf dieseWeise kann die Druckscheibe daher die teilweise-kegelige Fläche aufweisen.
    [0013] Invorteilhafter Weise weist das wenigstens eine Lagerelement einenelastisch verformbaren Ring auf. Alternativ hat das wenigstens eineLagerelement radial bewegliche oder ausdehnbare Elemente. Weiteralternativ umfasst das wenigstens eine Lagerelement eine Vielzahlvon Lagerelementen, die um einen Drehpunkt schwenkbar sind.
    [0014] Ineiner anderen Alternative sind Mittel vorgesehen, durch welche dasLagerelement radial in Bezug auf die Drehachse des Zentralkörpers verlagertwerden kann. Abhängigvon der Umgebung, in der das Spannfutter benutzt wird, kann eineder oder sogar eine Kombination der obigen Möglichkeiten angewandt werden.
    [0015] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung bildet eine geschlossene Rotationslinieentlang der Oberflächedes Zentralkörpersoder der Druckscheibe oder der Oberfläche der Mutter, an welchendas wenigstens eine Lagerelement anliegt, einen Kegel oder eineKegelstumpfoberfläche.
    [0016] Vorzugsweisebilden die Mutter und der Zentralkörper zwischen sich die teilweise-kegeligeFläche.Oder die Druckscheibe und der Zentralkörper bilden zwischen sich dieteilweise-kegelige Fläche.
    [0017] Vorzugsweiseumfasst das Lagerelement eine Vielzahl von Rollelementen, um dieReibung zwischen dem Lagerelement und der Mutter oder dem Zentralkörper zuvermindern.
    [0018] Invorteilhafter Weise umfasst die Vielzahl von Rollelementen Lagerkugeln.Alternativ umfasst die Vielzahl von Rollelementen zylindrische Lagernadeln.
    [0019] Lediglichals Beispiel wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielenmit Bezug auf die beigefügtenZeichnungen erläutert,wobei
    [0020] 1 eineExplosionsdarstellung des Spannfutters gemäß einem ersten Ausführungsbeispielder vorliegende Erfindung zeigt,
    [0021] 2(a) einen Längsschnitt des Spannfuttersaus 1 entlang der zentralen Drehachse X-X zeigt,
    [0022] 2(b) eine Schnitt entlang der Linie A-A aus 2(a) zeigt,.
    [0023] 3 bis 5 detaillierteSchnitte von Teilen verschiedener Ausführungsformen von Spannfutter-Ausführungenzeigen,
    [0024] 6 bis 9 diegleichen Ansichten wie in den 2(a) und 2(b) aber von unterschiedlichen Ausführungsformenvon Spannfutter-Ausführungenzeigen,
    [0025] 10 einenSchnitt eines weiteren Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung zeigt und
    [0026] 11 schematischeinen Schnitt eines Zwei-Hülsen-Spannfutters ähnlich demaus 6(a) aber mit einer Druckscheibedarstellt.
    [0027] Diein 1 dargestellte Spannfutteranordnung 2 hateinen Zentralkörper 4,der einen vorderen Abschnitt 6 und einen hinteren Abschnitt 8 aufweist. Einezentrale axiale Bohrung 10 verläuft durch den Zentralkörper 4.Sie definiert eine Drehachse X-X des Spannfutters 2. DerTeil der axialen Bohrung, der im hinteren Abschnitt 8 ausgebildetist, hat einen mit einem Innengewinde versehenen Teil (nicht dargestellt)für dieAufnahme durch ein entsprechendes Außengewinde einer Antriebswelleeiner Bohrmaschine, eines Schraubers o.Ä. (ebenfalls nicht dargestellt).Weitere Ausführungsbeispielesind möglich, diekeine Gewindeabschnitte sondern Kegel oder Aufnahmepassungen nutzen,um ein schnelles Freigeben des Spannfutters von der Welle, auf deres angebracht ist, zu erlauben.
    [0028] Imvorderen Abschnitt 6 des Zentralkörpers 4 sind eineVielzahl (in diesem Beispiel drei gleichmäßig um die zentrale axialeBohrung 10 in 120°-Abständen verteilte)Führungsnuten 12 vorgesehen,die in einem Winkel zur Achse X-X geneigt sind. In jeder dieserFührungsnuten 12 isteine Backe 14 vorgesehen, die eine Vorderfläche 16 umfasstund die mit einem auf einer der Vorderfläche 16 gegenüberliegendenSeite angeordneten Gewindeabschnitt 18 versehen sind.
    [0029] Jededer Backen 14 kann gleitend in ihrer jeweiligen Führungsnut 12 bewegtwerden, um vorgeschoben oder zurückgezogenzu werden. Die Backen könnenvorgeschoben werden und sich vorwärts dem vorderen Abschnitt 6 nähern, sodass die Vorderfläche 16 derBacken ein Werkzeug greift, das dort hingehalten wird. Ein Zurückziehender Backen führtzu einer radialen Trennung der Vorderflächen 16, so dass dasWerkzeug freigegeben wird.
    [0030] Einedrehbare Mutter 20 (gebildet aus zwei Hälften) ist um einen zentralenringförmigenAusnehmungsabschnitt 22 des Zentralkörpers 4 angeordnet. Diedrehbare Mutter 20 hat ein inneres Schraubengewinde 24,das in die Gewindeabschnitte 18 jeder der Backen 14 eingreift.In bekannter Weise wird damit durch Drehung der Mutter 20 ineiner Richtung das Vorschieben der Backen 14 in deren jeweiligenFührungsnuten 12 bewirkt,währendeine Drehung der Mutter 20 in entgegengesetzter Richtungein Zurückziehender Backen 14 in deren jeweiligen Führungsnuten 12 bewirkt.
    [0031] DerringförmigeAusnehmungsabschnitt 22 des Zentralkörpers 4 hat ein unteresLippenelement 26, auf dem eine Druckscheibe 28 angebrachtist. Die Druckscheibe 28 ist in Bezug auf den Zentralkörper 4 mittelseiner Vielzahl (in diesem Fall drei im 120°-Abstand um die ZentralachseX-X angeordneter) radial nach innen vorstehender Vorsprünge 30 gehalten, diein entsprechende radial nach innen weisende Aussparungen 32 eingreifen,die auf dem Zentralkörper 4 vorgesehensind.
    [0032] DieDruckscheibe 28, obwohl im Allgemeinen ringförmig, weisteinen L-förmigenQuerschnitt auf, d.h. sie hat eine sich axial erstreckende Umfangslippe 34,deren Zweck späterim Einzelnen erklärtwerden wird.
    [0033] Aufder Druckscheibe 28 ist ein Lagerelement angebracht, indiesem Beispiel eine Vielzahl (hier drei) Lagerelemente 36,deren Zweck nachstehend erklärtwird.
    [0034] Diegesamte Spannfutteranordnung 2 wird in bekannter Weisemittels einer Schiebesitzanordnung durch Reibeingriff zusammengehalten.Ein metallisches Nasenteil 38 ist über den vorderen Abschnitt 6 desZentralkörpers 4 gepresstund ein hinteres Kunststoffhülsenteil 40 über denhinteren Abschnitt 8 des Zentralkörpers 4. Schließlich istein vorderes Kunststoffhülsenteil 42 über diezusammengesetzte Mutter 20 gepresst und überdeckteinen ringförmigen Aussparungsabschnitt 44 derhinteren Hülse 40. DemFachmann ist klar, dass eine Kunststoffhülse nicht unbedingt erforderlichist. Beispielsweise erfüllenMetall oder metallene Hülsenteiledieselbe Aufgabe, nutzen aber ein anderes Material. Dies wird einfachals eine Frage der Auswahl der Ausführung an den angesprochenenFachmann betrachtet.
    [0035] DasVerfahren zum Zusammenbau des vorher beschriebenen Spannfutters 2 wirdhier nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben. Es ist aus dem Standder Technik bekannt, und sofern eine Bezugnahme auf das Verfahrenzum Zusammenbau notwendig sein sollte, wird beispielhaft auf dieEP-A-0 867 249 verwiesen.
    [0036] Inden 2(a) und 2(b) istzu sehen, wie die in 1 dargestellte Anordnung zusammengefügt ist.Insbesondere ist zu erkennen, dass, ausgehend von der ZentralachseX-X, der Zentralkörper 4 die drehbareMutter 20 überden ringförmigenAussparungsabschnitt 22 aufnimmt. Die vordere Kunststoffhülse 42 umgibtdie Mutter 20, wodurch sie diese in ihrer Lage im Aussparungsabschnitt 22 hält. In dem in 2(a) dargestellten Beispiel ist die Druckscheibe 28 alsauf der unteren Lippe 26 aufliegend dargestellt, so dassdas Lagerelement 36 zwischen der Druckscheibe 28 undeiner Lauffläche 48 derMutter 20 ein geklemmt ist. Die Lauffläche 48 ist der Teilder Mutter 20, der in Berührung mit dem Lagerelement 36 steht.
    [0037] Wennsomit der Benutzer die vordere Kunststoffhülse 42 relativ zurhinteren Kunststoffhülse 40 dreht,wird die Mutter 20 relativ zu dem Zentralkörper 4 gedreht,da in bekannter Weise die hintere Kunststoffhülse 40 nicht-drehbar(über einereibschlüssige Schiebesitzverbindung)mit dem hinteren Abschnitt 8 des Zentralkörpers 4 verbundenist. Währenddie vordere Kunststoffhülse 42 innicht-drehbarer Verbindung (wieder über eine reibschlüssige Schiebesitzverbindung)mit der drehbaren Mutter 20 steht, befindet sie sich daherin drehbarem Eingriff mit dem vorderen Abschnitt 6 oderdem metallischen Nasenteil 38 (oder, wie in dem dargestelltenbevorzugten Ausführungsbeispielgezeigt, liegt noch nicht mal an diesen an).
    [0038] Inder in den 2(a) und 2(b) gezeigten Stellungsind die Backen 14 in ihrer vorgeschobenen Stellung. Diesbedeutet, dass deren Vorderflächen 16 entwederein Werkzeug greifen oder sie sich (wie in den Figuren) jetzt inder vollständigvorgeschobenen Stellung befinden, wobei jede der Vorderflächen 16 anihren anderen zwei benachbarten Backen 14 anliegt.
    [0039] Beider genaueren Betrachtung und aus 2(b) lässt sicherkennen, dass das Lagerelement 36 drei gekrümmte Abschnittein 120°-Abständen um diezentrale Bohrung 10 (oder die zentrale Achse X-X) umfasst.In dem in 2(b) gezeigten Beispiel weisendie Lagerelemente 36 jeweils einen gekrümmten elastischen Kunststoffteilringabschnitt 50 auf.Innerhalb der Anordnung aus elastischen Kunststoffabschnitten 50 sindeine Vielzahl von Lagern ausgebildet, in diesem AusführungsbeispielChromstahlkugeln 52. Die Kugeln stehen oberhalb und unterhalbder Oberflächeder Kunststoffringbereiche 50 über (in Richtung entlang derAchse X-X gesehen), um zwei Oberflächen vorzusehen, wobei aufden Oberflächendie Druckscheibe 28 und die Mutter 20 drehen.Dies ist am einfachsten in 2(a) zuerkennen, ist aber eine an sich bekannte Technik.
    [0040] Indem dargestellten Beispiel ist der Winkel zwischen der Oberfläche derDruckscheibe 28, auf der die Kugeln 52 drehen,und der Lauffläche 48 der Mutter 20,die auf anderen Seite der Druckscheibe 28 an den Kugel 52 anliegt,so, dass eine teilweise-kegelige oder kegelförmige Oberfläche gebildetwird. Mit anderen Worten, die teilweise-kegelige Fläche gebildetdurch die Lauffläche 48 derMutter, oder eine teilweise-kegelige Fläche gebildet durch den Winkel derOberflächeder Druckscheibe 28, die an den Kugeln 52 anliegt,ist (in beiden Fällen)so angeordnet, dass sie nicht senkrecht zur Drehachse X-X des Zentralkörpers 4 stehen.Dies wird unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5 deutlichgemacht.
    [0041] In 3 istdie Beziehung zwischen den Laufflächen, entlang derer die Kugeln 52 drehen,genauer dargestellt. Eine OberflächeY-Y ist senkrecht zur Zentralachse X-X angeordnet. Auf der Oberfläche Y-Ysitzt das Lagerelement 36. In 3 sind zwei weitereOberflächenX-Y und Z-Y dargestellt. Fürden Winkel zwischen diesen Oberflächen ist in diesem Beispiel3° gewählt worden.Es hat sich jedoch herausgestellt, dass ein Winkel im Bereich von0° bis 15° möglich ist,vorzugsweise im Bereich von 1° bis10° undweiter bevorzugt zwischen 2° bis5°. In jedem Fallliegt der Zweck eines solchen Winkels zwischen den Ebenen X-Y undZ-Y darin, eine teilweise-kegelige Oberfläche oder eine Verjüngung zubilden, entlang derer das Lagerelement 36 bewegt werden kann.
    [0042] DieLauffläche(d.h. die Oberfläche,entlang derer die Kugeln 52 des Lagerelements 36 rotieren) derDruckscheibe 28, hier die Fläche 54, ist so angeordnet,dass sie in der Ebene X-Y liegt. Andererseits ist die Lauffläche 48 derMutter 20 so angeordnet, dass sie in der Ebene X-Z liegt.
    [0043] Wenndie vordere Kunststoffhülse 42 relativ zurhinteren Kunststoffhülse 40 gedrehtwird und die Backen 14 jeweils vorgeschoben werden, umein Werkzeug zu greifen, oder alternativ in ihre vorderste Positionvorgeschoben werden, wie in 2(a) dargestellt,wirkt eine "Feststell-" oder Klemmkraftauf die Kugeln 52 des Lagerelements 36, wenn dieauf die Mutter 20 ausgeübteDrehkraft infolge des nicht weiter Fortschreitens der Backen 14 inihren jeweiligen Führungsnuten 12 aufgenommenwird. Wegen der teilweise-kegeligen Oberfläche, die zwischen der Lauffläche 48 derMutter 20 und der Lauffläche 54 der Druckscheibe 28 gebildetist, werden die Kugeln 52 (und somit das gesamte Lagerelement 36)(unter der fortgesetzten Drehkraft, die zwischen der vorderen Hülse 42 undder hinteren Hülse 40 aufgebrachtwird) entlang der zwischen den zwei Ebenen X-Y und Z-Y gebildetenVerjüngung,wie in 3 dargestellt, radial nach außen gezwungen. Dieses radialeVerlagern des Lagerelements 36 und der Kugeln 52 führt zu einemReibeingriff bei 56, wobei dies der Berührungspunkt zwischen dem radial äußeren Umfangdes Lagerelements 36 und dem inneren sich in Längsrichtungerstreckenden Umfangsflanschbereich 28a der Druckscheibe 28 ist.Dieser Reibeingriff an der Berührungsstelle 56 istselbstverständlichdurch das Drehmoment bestimmt, das durch den Benutzer als Kraftdifferenzzwischen der vorderen Kunststoffhülse 42 und der hinterenKunststoffhülse 40 aufgebracht wird.Offensichtlich muss eine vorbestimmte Kraft auf das Lagerelement 36 wirken,um es zu zwingen, sich radial nach außen zu bewegen und somit reibschlüssig andem Flanschbereich 28a anzuliegen. Gleichzeitig verhindertdaher der Reibeingriff die Drehung der Mutter 20 in entgegengesetzterRichtung (und damit das Zurückziehender Backen 14 in ihren jeweiligen Führungsnuten 12), solangeder Benutzer nicht überden Drehunterschied zwischen dem vorderen Hülsenelement 42 unddem hinteren Hülsenelement 40 einezweite vorbestimmte Kraft in entgegengesetzter Richtung auf dieMutter 20 aufbringt.
    [0044] Durchdas Vorsehen einer teilweise-kegeligen Fläche, durch die eine Verjüngung zwischenden Ebenen X-Y und Z-Y gebildet wird, wird es somit möglich, diegesamte Spannfutteranordnung gegen ein selbstständiges Lösen zu verriegeln, nachdem siedurch den Benutzer hinreichend festgezogen wurde.
    [0045] Esist fürden Fachmann klar, das es Alternativen zu der in 3 dargestelltenAnordnung gibt. Zum Beispiel ist es (wie in 4 gezeigt)nicht notwendig, dass die Lauffläche 48 derMutter 20 bezüglichder Senkrechten Y-Y zur Zentralachse X-X geneigt ist, wenn die Lauffläche 54 derDruckscheibe 28 zu dieser geneigt ist. Daher ist in 4 gezeigt,dass die Lauffläche 54 derDruckscheibe 28 entlang der Fläche X-Y bezüglich der Ebene Y-Y geneigtist, währenddie Lauffläche 48 derMutter 20 parallel zur Fläche Y-Y verläuft. Alternativkann, wie in 5 dargestellt, die Lauffläche 54 derDruckscheibe 28 parallel zur Fläche Y-Y verlaufen, während dieLauffläche 48 derMutter 20 entlang der Ebene Z-Y in Bezug auf die Fläche Y-Ygeneigt ist.
    [0046] DerFachmann erkennt, dass keine Notwendigkeit für das Vorsehen einer Druckscheibe 28 im Spannfutter 2 besteht.Bei einer passenden Ausgestaltung (die für den Fachmann offensichtlichist) kann das Lagerelement 36 einfach gegen einen Bereichdes Körpers 4 laufen.So könnenzum Beispiel der ringförmigeAusnehmungsbereich 22 und die diesem zugeordnete untereLippe 26 so angepasst werden, dass sie die Lauffläche bilden,entlang derer sich die Kugeln 52 bewegen. Der Fachmannerkennt, dass die einzige Notwendigkeit für das Lagerelement 36 darinbesteht, dass es in Reibeingriff mit einem Bereich der hinterenHülse 40 desSpannfutters 2 gebracht wird, der nicht-drehbar in Bezugauf den Zentralkörper 4 ist,wenn es durch eine vorbestimmte Kraft, wie oben beschrieben, radialverlagert wird.
    [0047] Somitist in 6(a) und 6(b) zuerkennen, dass im Vergleich zu den 1 bis 5 keine Druckscheibe 28 vorhandenist. Das Lagerelement 36 ist zwischen der Mutter 20 aufder einen Seite und dem schraffierten Bereich 58 des Zentralkörpers 4 aufdessen anderer Seite eingeschlossen. Es ist wichtig festzustellen,dass der schraffierte Bereich 58 nur zur Verdeutlichunggezeigt ist. Es handelt sich dabei lediglich um einen Vorsprungder unteren Lippe 26, der zur Verdeutlichung schraffiertist. Alle anderen Teile des Spannfutters 2 sind wie diein 1 bis 5 dargestellten Elemente ausgebildet.
    [0048] In 6 ist jedoch eine alternative Form des Lagerelements 36 gezeigt.Wiederum sind eine Vielzahl von Kugeln 52 vorgesehen, dieradial entlang der teilweise-kegeligen Fläche wie oben beschrieben verlagertwerden können.Im in 6(b) dar gestellten Ausführungsbeispielist das Lagerelement 36 jedoch aus elastischen Kunststoffmaterialwie Polyamid, Polycarbonat oder einem Thermoplast hergestellt, dassich unter dem Einfluss der darauf wirkenden Kräfte als einheitliche Strukturradial ausdehnen und zusammenziehen kann. In jeder weiteren Hinsichtverhältes sich jedoch gemäß der Offenbarung zuden 1 bis 5. In dem in 6 dargestelltenBeispiel hat das Lagerelement 36 daher die Form eines elastischverformbaren Rings.
    [0049] Einealternative Ausführungsformist in 7 dargestellt. Wiederum istkeine Druckscheibe 28 vorhanden (ähnlich dem Beispiel aus 6), aber es ist eine alternative Ausbildungdes Lagerelements 36 dargestellt. Insbesondere in 7(b) ist zu sehen, dass innerhalb derKunststoffringanordnung des Lagerelements 36 eine Vielzahlvon Kugeln 52 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 60 sindjedoch so geformt, dass die Kugeln 52 lediglich spezielleBereiche 62 des Lagerelements 36 bewegen stattdes gesamten Lagerelements 36, wie in den vorhergehenden Beispielen,wenn sie durch eine vorbestimmte Kraft, wie oben beschrieben, entlangder teilweise-kegeligen Flächein radialer Richtung zwangsbewegt werden. Das Ergebnis ist jedochdas gleiche, indem die speziellen Bereiche 62 die Berührungspunkte 56 bilden.
    [0050] Eineweitere Ausbildung eines Lagerelements 36 ist in 8 dargestellt. 8(a) zeigtwieder einen ähnlichenAufbau wie 6 und 7,indem dort eine schraffierte Fläche 58 derLippe 26 statt einer separaten Druckscheibe 28 dargestelltist. Es ist jedoch zu erkennen, dass das Lagerelement 36,obwohl es wiederum Kugeln 52 enthält, in dieser besonderen Ausführungsformmit der Mutter 20 verbunden ist (obwohl es selbstverständlich mitder schraffierten Fläche 58 verbundensein kann; oder ggf. sogar in der unten beschriebenen Weise miteiner Druckscheibe 28 verbunden wird).
    [0051] Zweidargestellte Schwenkpunkte 64 bilden einen Drehpunkt, umdie zwei Hälftender Lageranordnung 36a und 36b unter dem Einflussder teilweise-kegeligen Flächeund der vorbestimmten hinreichenden Kraft, wie oben beschrieben,schwenken können.Somit arbeitet das in 8 dargestellteAusführungsbeispielin einer Weise, die ähnlichder einer Fahrzeugbremsbacke ist, wobei die Lagerelemente 36a, 36b umihre Schwenkpunkte oder Drehpunkte 64 in diesem Fall für einenEingriff mit der hinteren Kunststoffhülse 42 radial nachaußenschwenken.
    [0052] Inden 9(a) und 9(b) isteine alternative Ausführungsformeines Spannfutters 2 dargestellt, das nur eine einzige äußere Hülse 66 aufweiststatt, wie in den anderen Ausführungsbeispielen,eine vordere Hülse 42 undeine hintere Hülse 40.Dem Fachmann ist klar, dass der wesentliche Unterschied zwischeneiner Ein-Hülsen-und einer Zwei-Hülsen-Spannfutteranordnungdarin besteht, dass bei der Ein-Hülsen-Anordnung eine Form einerAntriebswellenverriegelung erforderlich ist, um die Antriebswellefestzuhalten, auf der der hintere Abschnitt 8 des Spannfutters 2 befestigtist. Trotzdem ist die Art der Benutzung bei dem in 9 gezeigtenAusführungsbeispiel ähnlich derder Ausführungennach den 1 bis 5, wobeies wichtig fürdas Lagerelement 36 ist (wobei jede der Ausführungsformenin den vorherigen Figuren genommen werden kann), dass es mit einemBereich des Spannfutters 2 in Eingriff kommt, der nichtrelativ zum Zentralkörper 4 drehbarist. Somit ist es die günstigsteLösung,eine Druckscheibe 28 vorzusehen. Wenn das Lagerelement 36 radialentlang der teilweise-kegeligen Fläche verlagert würde, wieoben dargelegt, und in Reibeingriff mit der inneren Umfangsfläche deseinzigen Hülsenelements 66 gelangte,könntedas Spannfutter 2 nicht gegen ein selbstständiges Lösen verriegeltwerden. Es ist wichtig, dass das Lagerelement 36 einen nicht-drehbarenBereich des Spannfutters berührt – daherder Vorzug füreine Druckscheibe 28, die selbst nichtdrehbar fest mitdem Zentralkörper 4 verbunden ist.
    [0053] Während inden obigen Beispielen die zwischen den Laufflächen 48 und 54 gebildeteteilweise-kegelige Flächeeine sich in Bezug auf die Zentralachse X-X radial nach außen vergrößernde Verjüngung bildet,erkennt der Fachmann, dass sich die teilweise-kegelige Fläche unddamit die so gebildete Verjüngungin gleicher Weise radial zur Zentralachse X-X hin aufweiten kann.Eine solche Anordnung ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 dargestellt, dasden gleichen Aufbau wie dasjenige in 8 aufweist,d.h. ohne eine Druckscheibe 28. In 10 ist zuerkennen, dass die OberflächeY-Y (die senkrecht zur Zentralachse X-X verläuft) wie in den vorherigen Beispielenausgebildet ist. Es ist jedoch auch zu sehen, dass die Oberfläche Z-Yim Vergleich zu den vorherigen Beispielen auf der gegenüberliegenden Seiteder OberflächeY-Y liegt. Dies bedeutet daher, dass die radiale Verlagerung derKugeln 52 und des Lagerelements 36 entlang derteilweise-kegeligen so ausgebildeten Fläche nach Innen auf die ZentralachseX-X zu erfolgt. Dennoch liegt im vergleich zu vorherigen Beispielender reibschlüssigeAnlagepunkt 56 jetzt einfach radial innen.
    [0054] DerFachmann erkennt, dass die teilweise-kegelige Fläche eine geschlossene Rotationslinie über derLauffläche 48 derMutter 20, der Lauffläche 54 derDruckscheibe 28 oder der Oberfläche der unteren Lippe 26 desZentralkörpers 4 beschreibt,an welchen das Lagerelement 36 anliegt, um einen Kegeloder eine Kegelstumpfoberflächezu bilden. Dennoch besteht keine Notwendigkeit dafür, dasssich diese glatt verjüngt.So kann zum Beispiel eine Reihe von Stufen vorgesehen sein, dierechteckig statt glatt sind. Dies wäre zwar nicht bevorzugt, würde aberin der Praxis funktionieren. Es ist auch nicht notwendig, dass dieVerjüngungeinen konstantem Gradienten aufweist. Passend gekrümmte Formenwie beispielsweise Ellipsen würdendie Funktion auch erfüllen.
    [0055] DerFachmann wird aus dem Vorherigen erkennen, dass das wenigstens eineLagerelement 36 eine als Einheit ausgebildete Strukturaufweisen kann, wie einen flexiblen Ring oder eine Vielzahl von einzelnflexiblen oder nicht flexiblen Elementen, die eine zusammengesetzteLagerelementanordnung bilden.
    [0056] Obwohlin den vorherigen Beispielen Lagerkugeln 52 beschriebenwerden, kann jedes alternative Mittel zur Reduzierung der Reibungzwischen der drehbaren Mutter 20 und der anderen Fläche, aufder sich das Lagerelement 36 bewegt, eingesetzt werden.Beispielsweise könnenLagernadeln, andere Rollelemente oder sogar nicht-rollende, abereinen sehr geringen Reibungskoeffizi enten aufweisende Elemente verwendetwerden. Wenn beispielswiese ein Element mit einem geringen Reibungskoeffizientenentweder fürdie Laufflächeder Mutter 20 oder die Lauffläche der Druckscheibe 28 benutztwird, besteht keine Notwendigkeit für Kugel-, Nadel oder zylindrischeRollelemente. In einem solchen Fall kann daher vorgesehen sein,dass das Lager 36 lediglich ein Ringelement ist, das selbstradial verlagert werden kann, um wie oben beschrieben, am Punkt 56 einen Reibeingriffzu erhalten.
    [0057] In 11 istein Zwei-Hülsen-Spannfutter dargestellt,das dem aus 6(a) ähnelt, bei dem aber die Platte 58 aus 6(a) durch eine Druckscheibe 28 ersetztist. Zusätzlichist der vordere Nasenteil 72 aus Kunststoffmaterial, dasin diesem Ausführungsbeispielnicht hinreichend stabil ist, um mit der drehbaren Mutter zusammenzuwirken.Daher ist zwischen der Mutter und dem inneren Umfang des vorderenNasenteils 72 ein Stahlband 72 eingesetzt, umein zuverlässigesFunktionieren des Spannfutters zu ermöglichen. Hinsichtlich alleranderen Aspekte arbeitet das in 11 dargestellteSpannfutter wie das in 6 dargestellteSpannfutter.
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Spannfutter, für die Anwendung bei einer manuellbetriebenen oder kraftgetriebenen Bohrmaschine o.Ä. mit einerdrehbaren Antriebswelle und zum wahlweisen Halten eines Werkzeugschafts,aufweisend: einen eine Drehachse bildenden Zentralkörper miteinem hinteren Abschnitt und einem vorderen Abschnitt, wobeider hintere Abschnitt entlang der Drehachse eine axiale Bohrungaufweist und zur Verbindung des Spannfutters mit einer Bohrmaschinevorgesehen ist, und wobei im vorderen Abschnitt eine Vielzahlvon Führungsnutenausgebildet sind, von denen jede eine Achse bildet, die in Bezugauf die Drehachse des Zentralkörpersgeneigt ist, eine Vielzahl von Backen, von denen jede in jeweils einerder Führungsnutenverschiebbar aufgenommen ist und einen Gewindeabschnitt aufweistund auf einer dem Gewindeabschnitt gegenüberliegenden Seite eine Backenfläche aufweist, eineam Zentralkörperangebrachte Mutter, die um den Zentralkörper drehbar, aber in axialerRichtung relativ zum Zentralkörperunbeweglich ist, wobei die Mutter ein Schraubengewinde für den Eingriffmit den Gewindeabschnitten jeder der Backen aufweist, so dass eineDrehung der Mutter mit einer gleitenden Bewegung jeder Backe innerhalbder jeweiligen Führungsnutverbunden ist, wodurch jede Backe innerhalb ihrer jeweiligen Führungsnutvorgeschoben wird, wenn die Mutter in einer Richtung um die Drehachsegedreht wird, und innerhalb ihrer jeweiligen Führungsnut zurückgezogenwird, wenn die Mutter in entgegengesetzter Richtung um die Drehachsegedreht wird, wenigstens ein Lagerelement, das zwischen derMutter und dem Zentralkörperangeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischender Mutter und dem Zentralkörper eineteilweise-kegelige Flächeausgebildet ist, entlang derer sich das wenigstens eine Lagerelement bewegenkann, wenn die Mutter relativ zum Zentralkörper gedreht wird, und entlangderer das wenigstens eine Lagerelement durch wenigstens eine vorbestimmteKraft radial in Bezug auf die Drehachse des Zentralkörpers verlagertwerden kann, so dass die Verlagerung des Lagerelements zu einem Reibeingriffzwischen dem Lagerelement und einem Bereich des Spannfutters führt, derrelativ zu dem Zentralkörpernicht-drehbar ist, um dadurch die Mutter an einer Drehung in entgegengesetzterRichtung infolge einer Kraft geringer als der vorbestimmten Kraftzu hindern.
    [2] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die teilweise-kegelige Flächevon einer Flächeder Mutter gebildet ist, die an dem wenigstens einen Lagerelementanliegt und so angeordnet ist, dass sie nicht senkrecht zur Drehachsedes Zentralkörperssteht.
    [3] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die teilweise-kegelige Fläche durcheine Flächedes Zentralkörpersgebildet ist, die an dem wenigstens einen Lagerelement anliegt und soangeordnet ist, dass sie nicht senkrecht zu der Drehachse des Zentralkörpers steht.
    [4] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass am Zentralkörpereine Druckscheibe ausgebildet ist, gegen die das wenigstens eineLagerelement unter dem Einfluss der Drehung der Mutter rotierenkann.
    [5] Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Oberflächeder Druckscheibe, gegen die das wenigstens eine Lagerelement rotiert,nicht senkrecht zur Drehachse des Zentralkörpers angeordnet ist.
    [6] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das wenigstens eine Lagerelement einen elastisch verformbarenRing aufweist.
    [7] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das wenigstens eine Lagerelement eine Vielzahl von radial beweglichenoder ausdehnbaren Elementen aufweist.
    [8] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das wenigstens eine Lagerelement eine Vielzahl von Lagerelementenumfasst, die um einen Drehpunkt schwenkbar sind.
    [9] Lagerelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass der Drehpunkt an einem Ende jedes Elements der Vielzahl vonLagerelementen angeordnet ist.
    [10] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass eine geschlossene Rotationslinie um die Oberfläche derMutter, die an dem wenigstens einen Lagerelement anliegt, einenKegel oder eine Kegelstumpfoberfläche bildet.
    [11] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass eine geschlossene Rotationslinie um die Oberfläche desZentralkörpers,die an dem wenigstens einen Lagerelement anliegt, einen Kegel odereine Kegelstumpfoberflächebildet.
    [12] Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass eine geschlossene Rotationslinie um die Oberfläche derDruckscheibe, die an dem wenigstens einen Lagerelement anliegt,einen Kegel oder eine Kegelstumpfoberfläche bildet.
    [13] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Mutter und der Zentralkörper zwischensich die teilweise-kegelige Flächebilden.
    [14] Spannfutter gemäß Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe und der Zentralkörper zwischensich die teilweise-kegelige Flächebilden.
    [15] Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Lagerelement eine Vielzahl von Rollelementen umfasst, umdie Reibung zwischen dem Lagerelement und der Mutter oder dem Zentralkörper zuvermindern.
    [16] Spannfutter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,dass die Vielzahl von Rollelementen Lagerkugeln aufweist.
    [17] Spannfutter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,dass die Vielzahl von Rollelementen zylindrische Lagernadeln aufweist.
    [18] Spannfutter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass die Vielzahl von Rollelementen konische Lagernadeln aufweist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    FR2863188A1|2005-06-10|
    GB0328107D0|2004-01-07|
    US7273214B2|2007-09-25|
    US20050121861A1|2005-06-09|
    CN1623710A|2005-06-08|
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    NZ543273A|2007-06-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-07-07| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-03-15| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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