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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein Futter zur Verwendung mit Bohrern oder
mit elektrischen oder pneumatischen kraftbetriebenen Antriebe. Insbesondere
betrifft die Erfindung Backen zur Verwendung mit derartigen Futtern.
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Bekannt
sind sowohl manuelle wie auch elektrische oder pneumatische Werkzeugantriebe. Obwohl
Spiralbohrer die gängigsten Werkzeuge an derartigen Antrieben
sind, können die Werkzeuge auch Schraubenschlüssel,
Mutternschlüssel, Senker, montierte Schleifscheiben und
andere Schneide- oder Abschleifwerkzeuge umfassen. Da die Werkzeugschäfte
verschiedene Durchmesser aufweisen oder polygonal im Querschnitt
sein können, ist die Vorrichtung üblicherweise
mit einem Futter versehen, das in einem vergleichsweise weiten Bereich
einstellbar ist. Das Futter kann an dem Antrieb mittels einer Gewinde-
oder Kegelbohrung angebracht werden.
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Im
Stand der Technik ist eine Vielzahl von Futtern entwickelt worden.
Bei einem Schiefbackenfutter beinhaltet ein Futterkörper
drei Durchlässe, die annähernd 120° voneinander
angeordnet sind. Die Durchlässe sind derart ausgestaltet,
dass sich ihre Mittellinien an einem Punkt entlang der Futterachse vorderhalb
von dem Futter treffen. Die Durchlässe grenzen drei Backen
ein, die in den Durchlässen beweglich sind, um einen zylindrischen
oder polygonalen Werkzeugschaft zu greifen, der annähernd
entlang der Mittelachse des Futters versetzt wird. Das Futter beinhaltet
eine Mutter, die sich um die Mitte des Futters dreht und die mit
Windungen an den Backen derart in Eingriff ist, dass eine Drehung
der Mutter die Backen in jedwede Richtung innerhalb der Durchlässe
bewegt. Der Körper ist an dem Antriebsschaft eines Antriebes
angebracht und derart ausgestaltet, dass eine Drehung des Körpers
in einer Richtung in Bezug auf die Mutter die Backen in eine Greifbeziehung
mit dem Werkzeugschaft bringt, wohingegen eine Drehung in der entgegengesetzten
Richtung die Greifbeziehung freigibt. Das Futter kann schlüssellos
sein, wenn es manuell gedreht wird. Beispiele für derartige
Futter sind in den
US-Patenten 5,125,673 und
5,193,824 offenbart, die
gemeinsam an den vorliegenden Anmelder übertragen worden sind
und deren gesamte Offenbarungen hier durch Verweis mitaufgenommen
sind. Verschiedene Ausgestaltungen von schlüssellosen Futtern
sind aus dem Stand der Technik bekannt und bei einer Vielzahl von
Anwendungen wünschenswert.
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Wie
vorstehend bemerkt worden ist, weisen Bohrerelemente üblicherweise
Schäfte auf, die entweder zylindrisch sind oder einen polygonalen
Querschnitt aufweisen. Üblicherweise weist bei denjenigen
Anwendungen, bei denen ein Zubehörteil mit großem
Durchmesser am Ende des Bohrerelementes erforderlich ist, der Schaft
des Bohrerelementes einen polygonalen Querschnitt auf, um einen
sicheren Halt des Bohrerelementes mittels der Backen des Futters
zu fördern. So weisen beispielsweise Bohrerelemente mit
automatischer Zuführung sowie Bohrerelemente, die zur Herstellung
von Kanälen durch Läufer (joists) für
Rohrleitungen und elektrische Verdrahtungen verwendet werden, oftmals
polygonale Schäfte auf.
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Die
typische Ausgestaltung einer Backenfläche zum Halten von
derartigen Bohrerelementen in einem Viertelinch-Standardfutter ist
in 1 gezeigt. Jede Backenfläche beinhaltet
einen oder mehrere Zähne, die sich an einer spitz zulaufenden
Spitze für einen Eingriff mit einer flachen Seitenwand 53 des polygonalen
Schaftes 51 des Bohrerelementes treffen. Während
Bohrvorgängen ist es möglich, dass ein auf das
Bohrerelement einwirkendes Drehmoment bewirkt, dass sich der Schaft 51 innerhalb
der Backen vor und zurückbewegt, wodurch er gelockert wird.
Fortwährende Bohrvorgänge in diesem Zustand führen
oftmals dazu, dass die Spitzen der Backenzähne Material
an dem Schaft des Bohrerelementes abtrennen. Unter Umständen
wird der Schaft des Bohrerelementes zerstört, sodass das
Bohrerelement nicht mehr verwendet werden kann.
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Eine
andere bekannte Ausgestaltung einer Backenfläche ist in 2 gezeigt.
Um eine Beschädigung an dem Schaft 51 des Bohrerelementes
zu verhindern, ist jede Backenfläche über die
Breite der entsprechenden Seitenwand 53, mit der der Eingriff besteht,
planar. Damit trennt die Backenfläche kein Material des
Schaftes ab. Aufgrund dessen, dass die Breite jeder Backenfläche
annähernd gleich der Breite der entsprechenden Seitenwand
des Schaftes ist, kommt jedoch durchaus nicht selten vor, dass das
auf das Bohrerelement einwirkende Drehmoment bewirkt, dass sich
die Backen innerhalb ihrer jeweiligen Backendurchlässe
drehen. Eine derartige Drehung kann bewirken, dass die Backen an
dem Schaft 51 des Bohrerelementes derart stark festgezogen
werden, dass der Anwender das Futter ohne Aufwenden einer übermäßigen
Kraft nicht lockern kann.
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Die
vorliegende Erfindung geht unter anderem von den vorherigen Betrachtungen
sowie den Ausgestaltungen und Verfahren aus dem Stand der Technik
aus und geht diese an.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine
Backe zur Verwendung in einem Bohrfutter mit einer Längsmittelachse
bereit, beeinhaltend einen Futterkörper, der eine Backenfläche, die
an einer inneren Oberfläche des Futterkörpers ausgebildet
ist, und eine Mehrzahl von Zähnen, die an einer äußeren
Oberfläche des Futterkörpers ausgebildet sind,
aufweist. Die Backenfläche ist im Wesentlichen parallel
zur Längsmittelachse, wobei ein Steg von der Backenfläche
hin zur Längsmittelachse nach innen vorsteht. Der Steg
beinhaltet eine Werkzeugeingriffsfläche, die im Wesentlichen
parallel zur Längsmittelachse ist und eine Breite von zwischen 0,020
bis 0,060 Inch aufweist.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
stellt eine Backe zur Verwendung in einem Bohrfutter mit einer Längsmittelachse
bereit, beinhaltend einen Futterkörper, der eine Backenfläche,
die an einer inneren Oberfläche des Futterkörpers
ausgebildet ist, und eine Mehrzahl von Zähnen, die an einer äußeren
Oberfläche des Futterkörpers ausgebildet sind,
aufweist. Die Backenfläche ist im Wesentlichen parallel
zur Längsmittelachse, wobei ein Steg von der Backenfläche
hin zur Längsmittelachse nach innen vorsteht. Der Steg
beinhaltet eine Werkzeugeingriffsfläche, die planar und
parallel zur Längsmittelachse ist.
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Die
begleitende Zeichnung, die zur vorliegenden Druckschrift gehört
und einen Teil derselben bildet, zeigt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung und dient zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Eine
vollständige und umsetzungsfähige Offenbarung
der vorliegenden Erfindung, beinhaltend die für einen Fachmann
auf dem einschlägigen Gebiet optimale Ausführung,
wird in der restlichen Druckschrift eingehender beschrieben, wobei
auf die begleitende Zeichnung Bezug genommen wird, die sich wie
folgt zusammensetzt.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Satzes von Backen aus dem Stand der
Technik, die mit einem Schaft eines Bohrerelementes in Eingriff
stehen.
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2 seine
Querschnittsansicht eines Satzes von Backen aus dem Stand der Technik,
die mit einem Schaft eines Bohrerelementes in Eingriff stehen.
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3 ist
eine teilweise im Schnitt vorliegende Längsansicht eines
Futters, das eine Mehrzahl von Backen entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
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4 ist
eine Explosionsansicht des Futters von 3.
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5 ist
eine Seitenansicht der Mehrzahl von Futterbacken des Futters von 3,
die mit einem Schaft eines Bohrerelementes in Eingriff stehen.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht der Futterbacken des Futters von 3.
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7A, 7B und 7C sind
eine Vorder-, eine Seiten- beziehungsweise eine bezüglich der
Linie 7C-7C von 7A gegebene Querschnittsansicht
der Futterbacke des Futters von 3.
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8 ist
eine Querschnittsansicht der Mehrzahl von Futterbacken des Futters
von 3.
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9 ist
eine bezüglich der Linie 9-9 von 5 gegebene
Querschnittsansicht der Mehrzahl von Futtern in Eingriff mit dem
Schaft eines Bohrerelementes.
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10 ist
eine Explosionsansicht des Lagers und der Mutter des Futters von 3.
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11A ist eine teilperspektivische Ansicht der Hülse
des Futters von 3.
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11B ist eine teilperspektivische Ansicht des Lagers
und der Hülse des Futters von 3.
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11C ist eine teilperspektivische Ansicht des Lagers
und der Hülse des Futters von 3.
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12 ist
eine Explosionsansicht eines alternativen Ausführungsbeispieles
eines eine Mehrzahl von Backen enthaltenden Futters entsprechend einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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13 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Backenfutters
entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Die
wiederholte Verwendung von Bezugszeichen soll in der vorliegenden
Druckschrift und der Zeichnung dieselben oder analoge Merkmale oder Elemente
der Erfindung bezeichnen.
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Detailbeschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
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Nachstehend
wird detailliert auf derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung verwiesen, von der ein oder mehrere Beispiele in der
begleitenden Zeichnung dargestellt sind. Jedes Beispiel ist zum
Zwecke der Erläuterung der Erfindung und nicht zur Beschränkung
derselben angeführt. Einem Fachmann auf dem einschlägigen
Gebiet erschließt sich unmittelbar, dass Abwandlungen und
Abänderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen
werden können, ohne vom Schutzumfang oder Wesen derselben
abzugehen. So können beispielsweise Merkmale, die als Teil
eines Ausführungsbeispieles dargestellt oder beschrieben
sind, bei einem anderen Ausführungsbeispiel zum Einsatz
kommen, wodurch sich ein weiteres Ausführungsbeispiel ergibt.
Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung all diese Abwandlungen
und Abänderungen als in den Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche und der Äquivalente hiervon fallend
abdeckt.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, beinhaltet ein
Futter 10 einen Körper 14, eine Mutter 16,
eine vordere Hülse 18, ein Nasenstück 20 und
eine Mehrzahl von Backen 22. Der Körper 14 ist
der Form nach im Allgemeinen zylindrisch und umfasst eine Nase oder
einen vorderwärtigen Abschnitt 24 und einen Sockel
oder einen hinterwärtigen Abschnitt 26. Der Nasenabschnitt 24 weist
eine vordere Fläche 28 quer zur Längsmittelachse 30 des
Körpers 14 und eine verjüngte bzw. kegelartige
Oberfläche 32 an seinem vorderwärtigen
Ende auf. Der Nasenabschnitt legt eine Axialbohrung 34 fest,
die ein wenig größer als der größte
Werkzeugschaft, für dessen Aufnahme das Werkzeug ausgelegt
ist, bemessen ist. Eine Gewindebohrung 36 ist in dem Sockelabschnitt 26 ausgebildet
und weist eine Standardgröße derart auf, dass
sie auf die Antriebswelle eines kraftbetriebenen oder manuellen
Antriebes (nicht gezeigt) abgestimmt ist. Die Bohrungen 34, 36 können
in einem mittleren Bereich 38 des Körpers 14 verbunden
sein. Obwohl eine Gewindebohrung 36 dargestellt ist, kann
eine derartige Bohrung auch durch eine verjüngte bzw. kegelartige
Bohrung mit einer Standardgröße derart, dass sie
auf eine verjüngte bzw. kegelartige Antriebswelle abgestimmt
ist, ersetzt werden. Darüber hinaus kann der Körper 14 integral
mit der Antriebswelle ausgebildet sein.
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Der
Körper 14 legt drei Durchlässe 40 zur Aufnahme
von drei Backen 22 fest. Jede Backe ist von der benachbarten
Backe durch einen Bogen von annähernd 120° getrennt.
Die Achsen der Durchlässe 40 und der Backen 22 sind
in Bezug auf die Mittelachse 30 des Futters derart gewinkelt,
dass die Achse jedes Durchlasses durch die Axialbohrung 34 läuft und
die Achse 30 an einem gemeinsamen Punkt vorderhalb von
dem Körper des Futters schneidet. Die Backen bilden einen
Griff, der sich radial hin zur Achse des Futters und weg von dieser
bewegt, um einen Schaft 51 eines Werkzeuges zu greifen,
wie in 5 gezeigt ist.
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Wie
am besten in 5 bis 8 zu sehen ist,
weist jede Backe 22 eine im Wesentlichen planare Fläche 42 auf,
die im Allgemeinen parallel zur Mittelachse 30 des Futterkörpers 14 ist.
Windungen 44 sind an den Backen entgegengesetzt zu bzw.
oder der äußeren Oberfläche ausgebildet
und können von einer beliebigen geeigneten Art sein oder
eine beliebige geeignete Ganghöhe aufweisen. Ein Steg 45 steht
von der Fläche 42 jeder Backe 22 nach
außen vor und erstreckt sich entlang derselben. Bei den
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Steg 45 symmetrisch
um eine Zentralsymmetrieebene 41 der Backe 22,
wobei sich die Zentralsymmetrieebenen jeder Backe 22 entlang
der Längsmittelachse 30 des Futterkörpers 14 schneiden.
Jeder Steg 45 beinhaltet eine im Wesentlichen planare Werkzeugeingriffsoberfläche 43,
die parallel zur Längsmittelachse des Futterkörpers 14 ist.
Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
bei dem die Mehrzahl der Backen 22 in einem Viertelinch-Bohrfutter
zur Aufnahme von Viertelinch- oder kleineren Bohrerelementen verwendet
wird, ist die Breite (w) jeder Werkzeugeingriffsoberfläche 43 von 0,020
bis 0,060 Inch, während die Höhe (h) innerhalb des
Bereiches von 0,010 bis 0,030 Inch ist. Insbesondere beträgt
die Breite (w) der Werkzeugeingriffsoberfläche 43 jeder
Backe 22 annähernd 0,032 Inch, während
die Höhe annähernd 0,010 Inch beträgt, wenn
die Backen zur Sicherung eines Schaftes 51 eines Viertelinch-
oder kleineren Bohrerelementes verwendet werden. Wie am besten in 9 zu
sehen ist, sind die Werkzeugeingriffsoberflächen 43 der
offenbarten Backen 22 schmäler als die entsprechenden Seiten 53 des
polygonal geformten Schaftes 51 des gesicherten Bohrerelementes.
Als solches fördert die Breite (w) der Werkzeugeingriffsoberflächen
die Vermeidung einer Abtrennung von Material des Schaftes 51,
während sie gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit verringern
hilft, dass die Backen gegenläufig innerhalb der entsprechenden
Durchlässe gedreht werden.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, beinhaltet der
Körper 14 einen Laufring 46, der bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel integral mit dem
Körper ausgebildet sein kann. Es ist jedoch einsichtig, dass
der Laufring 46 und der Körper 14 auch
getrennte Komponenten sein können. Der Laufring 46 beinhaltet
eine Mehrzahl von Backenführungen 48, die längs
des Umfanges hiervon ausgebildet sind, um ein Einrücken
der Backen 22 hierdurch zu ermöglichen, und umfasst
zudem einen Stufenabschnitt 50 zur Aufnahme einer nachstehend
noch beschriebenen Lageranordnung. Der Stufenabschnitt 50 beinhaltet
eine erste Oberfläche 47 und eine zweite Oberfläche 49.
Die erste Oberfläche 47 erstreckt sich radial
nach außen und ist senkrecht zur Längsmittelachse 30 des
Futterkörpers. Die zweite Oberfläche 49 erstreckt
sich axial entlang der Längsmittelachse 30 des
Futterkörpers sowie konzentrisch hierzu.
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Der
Körpersockelabschnitt 26 beinhaltet eine gerändelte
Oberfläche 54, die bei 55 eine optionale hintere
Hülse 12 in Presspassung aufnimmt. Die hintere
Hülse 12 kann auch durch Presspassung ohne Rändelung
unter Verwendung eines Schlüssels oder mittels Sicken,
Verkerben, Nieten oder Versehen mit einem Gewinde oder mittels eines
beliebigen anderen geeigneten Sicherungsmechanismus zurückgehalten
werden. Darüber hinaus kann das Futter auch mittels einer
einzelnen Hülse ohne hintere Hülse konzipiert
werden.
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Das
Nasenstück 20 hält die Mutter 16 gegen eine
Vorwärtsaxialbewegung zurück. Das Nasenstück
ist an den Körpernasenabschnitt 24 pressgepasst.
Es sollte jedoch einsichtig sein, dass andere Verfahren zur axialen
Sicherung der Mutter an dem Körper ebenfalls verwendet
werden können. Die Mutter kann beispielsweise eine zweistückige
Mutter sein, die an dem Körper innerhalb einer Umfangsnut an
dem Außenumfang des Körpers gehalten ist. Das Nasenstück 20 kann
mit einer metallischen Nichteisenbeschichtung beschichtet sein,
um Rost zu verhindern und das äußere Erscheinungsbild
zu verbessern. Beispiele für geeignete Beschichtungen beinhalten
Zink oder Nickel, obwohl einsichtig sein sollte, dass auch eine
beliebige andere geeignete Beschichtung Verwendung finden kann.
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Die äußere
Umfangsoberfläche der vorderen Hülse 18 kann
gerändelt oder mit Längsrippen 77 oder
anderen Vorsprüngen versehen sein, um den Bediener in die
Lage zu versetzen, sie sicher zu greifen. Auf gleiche Weise kann
die Umfangsoberfläche der hinteren Hülse 12,
wenn sie eingesetzt wird, bei 79 gegebenenfalls gerändelt
oder gerippt sein.
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Die
vordere Hülse 18 ist gegen eine Bewegung in Vorwärtsaxialrichtung
durch eine ringförmige Schulter 91 an dem Nasenstück 20 gesichert.
Ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 95 an dem hinterwärtigen
Abschnitt des Nasenstückes erleichtert die Bewegung der
Backen 22 innerhalb des Futters.
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Die
vorderen und hinteren Hülsen können geformt oder
auf andere Weise aus einem Strukturkunststoff hergestellt werden,
so beispielsweise aus Polycarbonat, einem gefüllten Polypropylen,
so beispielsweise aus einem glasgefüllten Polypropylen, oder
einem Gemisch aus strukturellen Kunststoffmaterialien. Andere Verbundmaterialien,
so beispielsweise graphitgefüllte Polymere, können
in bestimmten Umgebungen ebenfalls geeignet sein. Wie für
einen Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet einsichtig
ist, hängen die Materialien, für die das Futter der
vorliegenden Erfindung hergestellt wird, von der Endverwendung des
Futters ab, weshalb die obigen Materialien nur beispielhalber angegeben
sind.
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Die
Mutter 16 weist Windungen 56 auf, die auf die
Backenwindungen 44 abgestimmt sind. Die Mutter 16 ist
in dem Körper in Eingriff mit den Backenwindungen derart
positioniert, dass dann, wenn die Mutter in Bezug auf den Körper 14 gedreht
wird, die Backen in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Mutter
ausrücken oder einrücken.
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Wie
in 10 gezeigt ist, beinhaltet die vorderwärtige
Axialfläche der Mutter Ausnehmungen 62, die jeweilige
Antriebsmitnehmer 64 (4) aufnehmen,
die sich von der inneren Oberfläche der vorderen Hülse 18 aus
erstrecken. Die Winkelbreite der Antriebsmitnehmer ist geringer
als diejenige der Ausnehmungen, was zu einem schmalen Bereich der
relativen Drehbewegung beispielsweise von 6° bis 10° zwischen
der Mutter und der vorderen Hülse führt.
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Die
Mutter 16 legt zudem eine Mehrzahl von Nuten fest, die
als Senken 68 längs des Außenumfanges
der Mutter ausgebildet sind. Die Senken 68 nehmen jeweilige
Fortsätze 70 auf, die sich vorderhalb von einer
inneren Laufbahn 72 einer Lageranordnung 74 aus
erstrecken. Der Eingriff der Fortsätze 70 und
der Senken 68 fixiert die innere Laufbahn drehend an der
Mutter, obwohl einsichtig sein sollte, dass auch eine leichte Drehtoleranz
zwischen beiden vorhanden sein kann.
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Die
innere Laufbahn 72 nimmt eine Mehrzahl von Lagerelementen,
in diesem Fall Lagerkugeln 76, auf, die zwischen ihr und
einer äußeren Laufbahn 78 angeordnet
sind, die an einer Laufringstufe 50 aufsitzt (1).
Die äußere Laufbahn 78 ist drehend an dem
Körper 14 mittels einer Mehrzahl von Fortsätzen 80 fixiert,
die sich von einem inneren Umfang 81 der äußeren
Laufbahn 78 aus nach innen erstrecken. Die Mehrzahl von
Fortsätzen 80 ist in entsprechenden Nuten 82 aufgenommen,
die durch die zweite Oberfläche 49 der Laufringstufe 50 festgelegt
sind.
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Die äußere
Laufbahn 78 weist zudem ein Gesperre auf. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist das Gesperre als Mehrzahl von sägezahnförmigen
Zähnen 84 ausgebildet, die längs der inneren
Umfangsoberfläche der äußeren Laufbahn angeordnet
sind. Eine erste Klinke 86 erstreckt sich von einer Seite
jedes Fortsatzes 70 aus und ist von der inneren Laufbahn
aus radial nach außen vorgespannt, sodass ein distales
Ende 88 jeder Klinke 86 hin zu dem Gesperre der äußeren
Laufbahn gedrängt wird.
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Jeder
Zahn 84 weist eine erste Seite mit einer Neigung von annähernd
90° auf. Die zweite Seite weist eine geringere Neigung
auf. Die Klinke 86 ist biegsam und im Allgemeinen in Ausrichtung
zur Neigung der zweiten Seite angeordnet. Damit bewegt eine Drehung
der inneren Laufbahn 72 in einer Richtung 90 in
Bezug auf die äußere Laufbahn 78 die
distalen Enden 88 der Klinke wiederholt über die
Zähne 84, was zu einem Klickgeräusch
führt, wenn die Enden 88 wieder auf die zweite
Seite eines nachfolgenden Zahnes fallen. Diese Ausgestaltung der
Zähne 84 und der Klinke 86 verhindert
eine Drehung der inneren Laufbahn in einer entgegengesetzten Richtung 92.
Ein in dieser Richtung erfolgendes Aufbringen einer Drehkraft auf
die innere Laufbahn drängt die distalen Enden 88 in
die steil geneigten ersten Seiten der Zähne 84.
Da die Klinke 86 im Allgemeinen senkrecht zu den ersten
Seiten ist, biegt sie sich nicht nach innen, um eine Drehung zu
ermöglichen.
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Wie
nachstehend noch erläutert wird, entspricht die Richtung 90 der
Schließrichtung des Futters, während die Richtung 92 der Öffnungsrichtung des
Futters entspricht. Entsprechend ermöglichen dann, wenn
die Klinke 86 mit den Zähnen 84 des Gesperres
in Eingriff ist, die Zähne eine Bewegung der inneren Laufbahn
in der Schließrichtung des Futters, verhindern jedoch eine
Bewegung hiervon in der Öffnungsrichtung.
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Eine
zweite biegsame Klinke 94 erstreckt sich von der anderen
Seite jedes Fortsatzes 70 aus. Wie bei den Klinken 86 ist
jede Klinke 94 radial nach außen vorgespannt.
Im Gegensatz zu den Klinken 86 sind die Klinken 94 jedoch
nicht mit dem Gesperre der äußeren Laufbahn in
Eingriff.
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Die
Klinken 86 und 94 beinhalten Fortsätze 96 beziehungsweise 98 an
ihren distalen Enden. Wie ebenfalls in 11A gezeigt
ist, legt eine innere Umfangsoberfläche der Hülse 18 erste
und zweite Ausnehmungen 100 und 102 fest. Während
der Betätigung des Futters ist jeder Fortsatz 98 in
einer dieser Ausnehmungen aufgenommen, und zwar in Abhängigkeit
von der Drehposition der Hülse in Bezug auf die Mutter,
wie nachstehend noch detaillierter erläutert wird. Die
Hülse legt zudem eine dritte Ausnehmung 104 und
eine Nockenoberfläche 106 fest. Ebenfalls in Abhängigkeit
von der Drehposition der Hülse wird jeder Fortsatz 96 entweder
von der Nockenoberfläche oder von der Ausnehmung 104 aufgenommen.
Die Hülse beinhaltet ein Paar von Ausnehmungen 100, 102 für
jeden Fortsatz 98 sowie eine Ausnehmung 104 und
eine Nockenoberfläche 106 für jeden Fortsatz 96.
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11C zeigt die Anordnung der Klinken 86 und 94,
wenn die Hülse 18 in einer ersten von zwei Positionen
in Bezug auf die Mutter 16 (4) ist,
wohingegen 11B diese Komponenten darstellt, wenn
die Hülse in einer zweiten Position in Bezug auf die Mutter
ist. Zur Erleichterung der Darstellung ist in beiden Figuren die
Mutter weggelassen. Wie in 4 und mit
Bezug auf die zweite Position der Hülse gemäß Darstellung
in 11B gezeigt ist, ist jeder Antriebsmitnehmer 64 gegen
eine oder benachbart zu einer Seite 108 des Spaltes 62,
in dem er aufgenommen ist, angeordnet. Jede von den Ausnehmungen 102 der
Hülse nimmt den Fortsatz 98 von einer der Klinken 94 auf,
wobei jede Ausnehmung 104 einen Fortsatz 96 von
einer der Klinken 86 aufnimmt. Entsprechend ist das distale
Ende 88 jeder Klinke 86 mit den Zähnen 84 des
Gesperres in Eingriff, wobei sich die innere Laufbahn 72 nur
in der Richtung 90 in Bezug auf die äußere
Laufbahn 78 drehen kann.
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Wie
in 11C gezeigt ist, bewegt sich dann, wenn sich die
innere Laufbahn 72 in der Öffnungsrichtung 92 in
Bezug auf die äußere Laufbahn bewegt, jeder Fortsatz 98 aus
seiner Ausnehmung 102 heraus und in eine Ausnehmung 100 hinein,
wie durch den Pfeil 108 angedeutet ist. Jeder Fortsatz 96 fährt
seine Ausnehmung 104 hinauf und aus dieser heraus auf seine
Nockenoberfläche 106, wie durch den Pfeil 110 angedeutet
ist. Wie durch den Pfeil 112 angedeutet ist, schiebt dies
jeden biegsamen Fortsatz 86 radial nach innen, wodurch
der Eingriff der distalen Enden 88 mit den Zähnen 84 des
Gesperres gelöst wird. Damit kann sich die innere Laufbahn
in Bezug auf die äußere Laufbahn frei drehen.
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Wie
nachstehend noch detaillierter beschrieben wird, bewegen sich dann,
wenn sich die Hülse 18 in der Richtung 92 derart
dreht, dass sich die innere Laufbahn von der in 11B gezeigten Position in die in 11C gezeigte Position bewegt, die Antriebsmitnehmer 64 innerhalb
der Nuten 62 der Mutter 16 (4)
derart, dass jeder Antriebsmitnehmer gegen eine Seite 110 der
Nut oder unmittelbar benachbart zu dieser ist.
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Bei
Betätigung nehmen, wie in 4, 10, 11B und 11C gezeigt
ist, die Nuten 62 der Mutter die Antriebsmitnehmer 64 auf,
wenn das Futter zwischen den vollständig geöffneten
und vollständig geschlossenen Positionen ist, sodass die Antriebsmitnehmer
benachbart zu den Nutseiten 110 sind. Die innere Laufbahn 72 ist
in Bezug auf die äußere Laufbahn 78 derart
angeordnet, dass die Fortsätze 96 und 98 von
der Nockenoberfläche 106 beziehungsweise der Ausnehmung 100 aufgenommen werden.
Dies bedeutet, dass die Hülse 18 in der ersten
Position in Bezug auf die Mutter ist. In diesem Zustand fixieren
die Fortsätze 98 und die Ausnehmungen 100 die
innere Laufbahn 72 an der Hülse 18 drehend.
Da die innere Laufbahn 72 drehend an der Mutter 16 mittels
der Fortsätze 70 und der Senken 68 fixiert
ist, treibt ein Bediener, der die Hülse 18 dreht, die
Mutter drehend durch die innere Laufbahn 72, damit hierdurch
die Backen geöffnet oder geschlossen werden. Dreht der
Bediener die Hülse/die innere Laufbahn des Lagers/die Mutter
in der Schließrichtung (in 10 durch
den Pfeil 90 angedeutet) bis zu demjenigen Punkt, an dem
sich die Werkzeugeingriffsoberflächen 43 der Backen
an dem Werkzeugschaft festziehen, wie in 9 gezeigt
ist, wobei die Mutter nach hinten die Backenwindungen hinaufgedrängt
wird, wodurch die Backe gegen die innere Laufbahn 72, die
Lagerelemente 76, die äußere Laufbahn 78 und
den Laufring 46 geschoben wird. Die Rückwärtskraft
erzeugt eine Reibungsarretierung zwischen der Mutter und der inneren
Laufbahn 72, die die beiden Komponenten weiter drehend
fixiert.
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Die
Verkeilung zwischen den Windungen der Mutter und den Windungen der
Backen setzt der Drehung der Mutter zunehmend einen Widerstand entgegen.
Setzt der Bediener die Drehung der Hülse 18 fort
und übersteigt der Widerstand den durch die Fortsätze 98 in
den Ausnehmungen 100 bereitgestellten Halt, so dreht sich
die Hülse 18 in Bezug auf die Mutter 16 und
die innere Laufbahn 72 des Lagers. Dies bewegt die Antriebsmitnehmer 64 von
den Seiten 110 der Nuten 62 zu den Seiten 108 und
schiebt die Fortsätze 98 aus den Ausnehmungen 100 in
die Ausnehmungen 102. Gleichzeitig drehen sich die Nockenoberflächen 106 weg
von den Fortsätzen 96, sodass die Fortsätze
in die Ausnehmungen 104 freigegeben werden, wodurch ein
Eingriff der distalen Enden 88 der Klinken 86 mit
den Zähnen 84 des Gesperres, wie in 11B gezeigt ist, gegeben ist.
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An
diesem Punkt ist die innere Laufbahn 72 und daher die Mutter 16 drehend
an der äußeren Laufbahn 76 und daher
dem Körper 14 gegen eine Drehung in der Öffnungsrichtung
des Futters arretiert. Dies bedeutet, dass die Mutter drehend an
dem Futterkörper in der Öffnungsrichtung arretiert
ist. Da die Drehung der Mutter in Bezug auf den Körper
notwendig ist, um das Futter zu öffnen, verhindert dies ein
unbeabsichtigtes Öffnen während der Verwendung.
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Die
innere Laufbahn 72 und daher die Mutter 16 können
sich jedoch immer noch in Bezug auf die äußere
Laufbahn 78 und daher den Körper 14 in
der Schließrichtung des Futters drehen. Während
einer derartigen Drehung treibt die Hülse 18 die
Mutter 16 durch die Antriebsmitnehmer 64 gegen
die Nutseiten 108 wie auch durch die innere Laufbahn 72.
Dies setzt das Festziehen des Futters fort, und erzeugt, wie vorstehend
beschrieben worden ist, ein Klickgeräusch, das dem Bediener
mitteilt, dass das Futter in einer vollständig festgezogenen
Position ist.
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Zum Öffnen
des Futters dreht der Bediener die Hülse 18 in
der entgegengesetzten Richtung. Die Hülse 18 überträgt
dieses Drehmoment auf die innere Laufbahn 72 in Eingriff
mit den Fortsätzen 96 und 98 in den Ausnehmungen 104 beziehungsweise 102. Da
die Klinken 86 mit der äußeren Laufbahn 78 in Eingriff
sind, die drehend an dem Körper fixiert ist, und zwar durch
die Gesperrezähne, kann sich die innere Laufbahn nicht
mit der Hülse drehen. Daher bewegt sich bei Einwirken eines
ausreichenden Drehmomentes in der Öffnungsrichtung die
Hülse 18 in Bezug auf die innere Laufbahn und
die Mutter. Dies bewegt die Fortsätze 96 zurück
auf die Nockenoberflächen 106 hinauf, wodurch
der Eingriff der Klinken 86 mit den Gesperrezähnen 84 gelöst
wird. Die Fortsätze 98 bewegen sich aus den Ausnehmungen 102 in
die Ausnehmungen 100, und die Antriebsmitnehmer 64 bewegen
sich von den Seiten 108 zu den Seiten 110 der
Nuten 62. Damit bewegt sich die Hülse in ihre
erste Position in Bezug auf die Mutter, wie in 11C gezeigt ist, und die innere Laufbahn und die Mutter
können sich in Bezug auf die äußere Laufbahn und
den Futterkörper frei drehen. Entsprechend bewegt eine
weitere Drehung der Hülse 18 in der Öffnungsrichtung
die Werkzeugeingriffsflächen 43 der Backen 22 weg
von der Futterachse, wodurch das Futter geöffnet wird.
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In 12 ist
das Futter 10 bei einem alternativen Ausführungsbeispiel
einer äußeren Laufbahn 78a zur Verwendung
in einer Lageranordnung 74 gezeigt. Im Gegensatz zu dem
bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel beinhaltet die äußere
Laufbahn 78a nicht eine Mehrzahl von Fortsätzen,
die sich von einem inneren Umfang 81 aus nach innen erstrecken.
Ebenso wenig legt eine zweite Oberfläche 49 des
Stufenabschnittes 50 des Futterkörpers 14 eine Mehrzahl
von Ausnehmungen fest. Anstelle eines drehenden Fixierens der äußeren
Laufbahn 78a an dem Futterkörper 14 mit
den Fortsätzen und den entsprechenden Ausnehmungen werden
Reibungskräfte eingesetzt, um die äußere
Laufbahn 78a selektiv an dem Futterkörper 14 zu
fixieren, während das Futter, wie nachstehend beschrieben
wird, betätigt wird.
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Bei
Betätigung nehmen, wie in 10, 11B, 11C und 12 gezeigt
ist, die Nuten 62 der Mutter die Antriebsmitnehmer 64 auf,
wenn das Futter zwischen den vollständig geöffneten
und vollständig geschlossenen Positionen ist, sodass die Antriebsmitnehmer
benachbart zu den Nutenseiten 110 sind. Die innere Laufbahn 72 ist
in Bezug auf die äußere Laufbahn 78a derart
angeordnet, dass die Fortsätze 96 und 98 von
der Nockenoberfläche 106 beziehungsweise der Ausnehmung 100 aufgenommen
werden. Dies bedeutet, dass die Hülse 18 in der ersten
Position in Bezug auf die Mutter ist. In diesem Zustand fixieren
die Fortsätze 98 und die Ausnehmungen 100 drehend
die innere Laufbahn 72 an der Hülse 18,
und die äußere Laufbahn 78 kann sich
frei um den Körper 14 drehen. Da die innere Laufbahn 72 drehend
an der Mutter 16 durch die Fortsätze 70 und die
Senken 68 fixiert ist, treibt ein Bediener, der die Hülse 18 dreht,
drehend die Mutter durch die innere Laufbahn 72, wodurch
die Backen 22 geöffnet oder geschlossen werden.
Dreht der Bediener die Hülse/die innere Laufbahn des Lagers/die
Mutter in der Schließrichtung (in 10 durch
den Pfeil 90 angedeutet) bis zu demjenigen Punkt, an dem
sich die Werkzeugeingriffsoberflächen 43 der Backen 22 an dem
Werkzeugschaft festziehen, wie in 9 gezeigt
ist, wobei die Mutter nach hinten die Backenwindungen 44 hinaufgedrängt
wird, wodurch die Mutter gegen die innere Laufbahn 72,
die Lagerelemente 76, die äußere Laufbahn 78a und
den Laufring 46 geschoben wird. Die Rückwärtskraft
erzeugt eine Reibungsarretierung zwischen der Mutter und der inneren
Laufbahn 72, die die beiden Komponenten weiter drehend
fixiert. Darüber hinaus erhöht die Rückwärtskraft
die Reibungskräfte zwischen der hinteren Oberfläche
der äußeren Laufbahn 78a und einer ersten
Oberfläche 47 des Stufenabschnittes 50 in
einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen Richtung, in der die
Hülse 18 und die Mutter 16 gedreht werden. Gegebenenfalls
widerstehen die Reibungskräfte einer Drehung der äußeren
Laufbahn 78a in Bezug auf den Körper 14.
Die Lagerkugeln 76 ermöglichen jedoch, dass sich
die Hülse 18 und die Mutter 16 weiter relativ
zu dem Körper 14 und der äußeren
Laufbahn 78a in der Schließrichtung 90 drehen.
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Die
Verkeilung zwischen den Windungen der Mutter und den Windungen 44 der
Backen setzt der Drehung der Mutter zunehmend einen Widerstand entgegen.
Setzt der Bediener das Drehen der Hülse 18 fort
und übersteigt der Widerstand den durch die Fortsätze 98 in
den Ausnehmungen 100 bereitgestellten Halt, so dreht sich
die Hülse 18 in Bezug auf die Mutter 16 und
die innere Laufbahn 72 des Lagers. Dies bewegt die Antriebsmitnehmer 64 von
den Seiten 110 der Nuten 62 zu den Seiten 108 und
schiebt die Fortsätze 98 aus den Ausnehmungen 100 heraus in
die Ausnehmungen 102. Gleichzeitig drehen sich die Nockenoberflächen 106 von
den Fortsätzen 96 weg, sodass die Fortsätze
in die Ausnehmungen 104 freigegeben werden, wodurch die
distalen Enden 88 der Klinken 86 mit den Gesperrezähnen 84,
wie in 11B gezeigt ist, in Eingriff
treten. Nunmehr sind die innere Laufbahn 72 und daher die
Mutter 16 an der äußeren Laufbahn 78a und
daher dem Körper 14 gegen eine Drehung in der Öffnungsrichtung
des Futters arretiert. Dies bedeutet, dass die Mutter drehend an
dem Futterkörper in der Öffnungsrichtung arretiert ist.
Da die Drehung der Mutter in Bezug auf den Körper notwendig
ist, um das Futter zu öffnen, verhindert dies ein unbeabsichtigtes Öffnen
während der Verwendung.
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Die
innere Laufbahn 72 und daher die Mutter 16 können
sich jedoch immer noch in Bezug auf die äußere
Laufbahn 78a und daher den Körper 14 in
der Schließrichtung des Futters drehen. Während
einer derartigen Drehung treibt die Hülse 18 die
Mutter 16 durch die Antriebsmitnehmer 64 gegen
die Nutseiten 108 wie auch durch die innere Laufbahn 72.
Dies setzt das Festziehen des Futters fort, und es wird, wie vorstehend
beschrieben worden ist, ein Klickgeräusch erzeugt, das
dem Bediener mitteilt, dass das Futter in einer vollständig
festgezogenen Position ist.
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Zum Öffnen
des Futters dreht der Bediener die Hülse 18 in
der entgegengesetzten Richtung. Die Hülse 18 überträgt
dieses Drehmoment auf die innere Laufbahn 72 in Eingriff
mit den Fortsätzen 96 und 98 in den Ausnehmungen 104 beziehungsweise 102. Da
die Klinken 86 mit der äußeren Laufbahn 78a in Eingriff
sind, die drehend an dem Körper mittels einer Reibungskraft
fixiert ist, und zwar durch die Gesperrezähne, kann sich
die innere Laufbahn nicht mit der Hülse drehen. Damit bewegt
sich bei Einwirken eines ausreichenden Drehmomentes in der Öffnungsrichtung
die Hülse 18 in Bezug auf die innere Laufbahn und
die Mutter. Dies bewegt die Fortsätze 96 zurück auf
die Nockenoberflächen 106 hinauf, wodurch die Klinken 86 aus
dem Eingriff mit den Gesperrezähnen 84 gelöst
werden. Die Fortsätze 98 bewegen sich aus den
Ausnehmungen 102 in die Ausnehmungen 100, und
die Antriebsmitnehmer 64 bewegen sich von den Seiten 108 zu den
Seiten 110 der Nuten 62. Damit bewegt sich die
Hülse in die erste Position in Bezug auf die Mutter, wie
in 11C gezeigt ist, und die innere Laufbahn und die
Mutter können sich frei in Bezug auf die äußere
Laufbahn 78a und den Futterkörper drehen. Entsprechend
bewegt eine weitere Drehung der Hülse 18 in der Öffnungsrichtung
die Werkzeugeingriffsoberflächen 43 der Backen 22 weg
von der Futterachse, wodurch das Futter geöffnet wird. Ebenso
werden, wenn die Mutter 16 in der Öffnungsrichtung
gedreht wird und die Rückwärtskraft an den Backen 22 nachlässt,
die Reibungskräfte zum Arretieren der äußeren
Laufbahn 78a an der ersten Oberfläche 47 derart
weitgehend verringert, dass sich die äußere Laufbahn 78a um
den Körper des Futters drehen kann.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel des Futters sind
der innere Umfang 81 der äußeren Laufbahn 78a und
die zweite Oberfläche 49 des Stufenabschnittes 50 derart
bemessen, dass die äußere Laufbahn 78a um
den Körper in Presspassung aufgenommen ist. Dieses Ausführungsbeispiel
funktioniert auf eine Weise, die zu derjenigen, die in 4 gezeigt
und vorstehen beschrieben worden ist, ähnlich ist. Die
Beschreibung der Betätigung wird daher nicht wiederholt.
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Obwohl
ein oder mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung beschrieben worden sind, sollte einsichtig sein, dass alle
beliebigen äquivalenten Umsetzungen der vorliegenden Erfindung
dem Schutzumfang und Wesen der Erfindung entsprechen. Daher sind
das dargestellte Ausführungsbeispiel beziehungsweise die
dargestellten Ausführungsbeispiele rein beispielhalber angegeben
und sollen keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung
darstellen. Als Beispiel ist ein alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in 13 gezeigt,
wo eine Backe 22a einen Steg 45a mit einer Werkzeugeingriffsoberfläche 43a beinhaltet,
wobei der Steg 45a in einer Nut 49 aufgenommen
ist, die in der Fläche der Backe 22a aufgenommen
ist. Der Steg 45a kann durch Sicken, Verkerben, Löten
und dergleichen mehr zurückgehalten sein. Ein zusätzliches
alternatives Ausführungsbeispiel kann einen Steg beinhalten,
der sich entlang der Backenfläche erstreckt und der im
Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse des Futters,
jedoch nicht symmetrisch bezüglich einer Zentralsymmetrieebene der
Backe ist. Das Ausführungsbeispiel weist eine Werkzeugeingriffsoberfläche
auf, die bezüglich der Zentralsymmetrieebene der Backe
nicht symmetrisch ist. Es sollte einsichtig sein, dass die Aspekte des
einen oder der verschiedenen mehreren Ausführungsbeispiele
sowohl als Ganzes als auch in Teilen untereinander ausgetauscht
werden können. Es ist beabsichtigt, dass beliebige derartige
Ausführungsbeispiele in der vorliegenden Erfindung enthalten sind,
wenn diese in den wörtlichen und äquivalenten Schutzumfang
der beigefügten Ansprüche fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5125673 [0003]
- - US 5193824 [0003]