DE19546101A1

DE19546101A1 - Schnellspannkupplung mit radial wirkenden Klemmkörpern

Info

Publication number: DE19546101A1
Application number: DE1995146101
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Zielfleisch; Matthias Sperber
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1997-06-12
Also published as: WO1997021519A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lösbaren Befestigung eines auf einer Triebspindel angeordneten scheibenförmigen Werkzeuges, z. B. Schleifscheibe, mit einer auf der Triebspindel angeordneten Schnellspannmutter, zwischen der und einem Gegenflansch das scheibenförmige Werkzeug angeord net ist, wobei die Schnellspannmutter eine in einen Gewindezapfen der Trieb spindel eingreifende, mit einem Flansch versehene Mutter, einen zu der Trieb spindel konzentrisch angeordneten Stellring, eine gegenüber der Mutter axial bewegliche Spannscheibe, und mehrere über den Umfang angeordnete Klemm körper aufweist, die mittels des Stellringes betätigbar sind.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der EP-A 0 381 809 bekannt. Bei Verdrehung des Stellrings verschwenken die Klemmkörper derart, daß die Spannscheibe gegenüber dem Flansch der Mutter axial bewegt und die Schleif scheibe be- bzw. entlastet wird. Bei einer derartigen Einrichtung weisen die Klemmkörper in Bohrungen der Mutter gelagerte Zapfen auf, wobei der Stellring an seiner Innenseite mit durch radiale Erhebungen gebildete Kurvenbahnen versehen ist, die die Klemmkörper bei Drehung des Stellringes überrollen, wobei die Klemmkörper kippen. Während dieses Kippvorgangs stützen sich die Klemmkörper einerseits an der Mutter und andererseits an der Spannscheibe ab.

Sowohl die Spannscheibe als auch die Mutter sind mit in Umfangsrichtung ausgebildeten Keilen versehen, die aneinander abgleiten. Während der Relativ drehung zwischen Mutter und Spannscheibe findet in Folge der Keilwirkung zusätzlich eine axiale Relativbewegung statt, wobei die Spannscheibe be- bzw. entlastet wird. Diese Einrichtung erfordert eine aufwendige Bearbeitung der Einzelteile, wie z. B. die präzise Ausbildung der Kurvenbahnen an dem Stell ring, oder die Herstellung der mit Zapfen versehenen Klemmkörper und der separaten Bohrungen in der Mutter für diese Klemmkörper.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsbildende Ein richtung derart weiterzubilden, daß insbesondere der Stellring und die Klemm körper auf wirtschaftliche Weise herstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klemmkörper zwischen radial einander gegenüberliegenden zylindrischen Klemmbahnen des Stellringes und eines radial verschiebbaren Zwischengliedes angeordnet sind, wobei der Spannscheibe und der Mutter stirnseitig zugeordnete Anlageflächen für das Zwischenglied einen sich radial verjüngenden Spalt begrenzen. Klemm körper, wie sie beispielsweise in handelsüblichen Freiläufen eingesetzt sind, können hier eingesetzt werden, wobei diese Klemmkörper lediglich mit den Klemmbahnen zu gewandten Klemmflächen versehen sind, und ansonsten keine aufwendige Bearbeitung insbesondere der axialen Stirnseiten erfordern. Die Klemmflächen der Klemmkörper wälzen während ihres Kippens an den Klemm bahnen des Stellringes und des radial verschiebbaren Zwischengliedes ab, wobei sich der Abstand zwischen den beiden Klemmbahnen in radialer Rich tung vergrößert bzw. verkleinert. Das radial verschiebbare Zwischenglied wird zum Spannen der Schleifscheibe in den Spalt hinein- oder herausgedrückt, wobei die Spannscheibe axial in Richtung auf die Schleifscheibe bewegt wird, und diese festspannt. Andersherum, wenn das radial verschiebbare Zwischen glied in entgegengesetzter Richtung bewegt wird, bewegt sich die Spannscheibe axial weg von der Schleifscheibe, so daß diese entlastet wird. In diesem Fall kann die Schnellspannmutter dann beispielsweise zum Wechseln der Schleif scheibe ohne Probleme per Hand abgeschraubt werden.

Es ist auch zweckmäßig, daß das Zwischenglied über den Umfang verteilt angeordnete Ringsegmente aufweist. Die Ringsegmente weisen dann jeweils teilzylindrische Abschnitte auf, die gemeinsam die zylindrische Klemmbahn bilden. Bei dieser zweckmäßigen Weiterbildung ist die Änderung des Umfangs des Zwischengliedes berücksichtigt, die sich in Folge der radialen Verschiebung der Ringsegmente ergibt. Ein beispielsweise radial nach innen vorgespanntes er stes Federelement drückt die Ringsegmente gegen die Klemmkörper, wobei das Federelement in besonders vorteilhafter Weise aus einem ringförmig gebogenen Draht gebildet sein kann. Die Ringsegmente sind vorzugsweise je aus einem axialen Schenkel und aus einem radialen Schenkel gebildet, wobei der Draht der einen Anlagefläche und wobei der axiale Schenkel der anderen Anlageflä che des Spalts zugeordnet ist. Die eine zur Achse der Triebspindel geneigt angeordnete Anlagefläche ist in besonders günstiger Weise an dem Flansch der Mutter ausgebildet.

Um nach dem Entspannen der Schleifscheibe zu verhindern, daß beim Drehen des Stellringes in Löserichtung dieser rotiert, ohne daß die Mutter mitdreht, also relativ zu der Triebspindel unbewegt bleibt, ist es zweckmäßig, daß zwischen den Stellring und die Mutter ein Reibelement geschaltet ist. Bei Drehung des Stellringes in Löserichtung wird dann die Mutter über das Reibelement mit genommen, das beispielsweise durch einen handelsüblichen O-Ring gebildet sein kann.

Als weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung bietet sich an, an einem mit Taschen für die Klemmkörper versehenen Käfig ein zweites Federelement vorzusehen, das einerseits gegen den Käfig und das andererseits gegen die Klemmkörper angefedert ist. Die Klemmkörper werden dabei derart angelenkt, daß sie gegen die Klemmbahnen angedrückt werden, also in Klemmbereitschaft mit den Klemmbahnen stehen. Die beiden Federelemente lassen sich in wirt schaftlich günstiger Weise gemeinsam mit dem Käfig aus Kunststoff im Spritzver fahren einteilig herstellen, wobei die Federelemente in vorteilhafter Weise als federelastische Zungen gebildet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt im Längshalbschnitt eine erfindungsgemäße Einrichtung,

Fig. 2 zeigt in axialer Draufsicht ein Ringsegment,

Fig. 3 zeigt im Querschnitt die Einrichtung aus Fig. 1 mit geänder tem Ringsegment,

Fig. 4 zeigt im Längshalbschnitt eine weitere erfindungsgemäße Ein richtung und

Fig. 5 zeigt die entlang der Linie IV-IV geschnittene Einrichtung gemäß Fig. 4.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Eine Schnellspannmutter 1 ist auf einer Triebspindel 2 einer nicht dargestellten Handschleifmaschine angeordnet. Zwischen der Schnellspannmutter 1 und einem auf der Triebspindel 2 befestigten Gegenflansch 3 ist eine Schleifscheibe 4 angeordnet. Die Schnellspannmutter 1 weist eine Mutter 5 auf, die in einen Gewindezapfen 6 der Triebspindel 2 eingreift. An ihrem von der Schleifscheibe abgewandten Ende ist die Mutter 5 mit einem Flansch 7 versehen. Eine Spann scheibe 8 ist auf der Mutter 5 angeordnet, wobei zwischen der Mutter 5 und dem Flansch 7 ein radial verschiebbares Zwischenglied 9 angeordnet ist. Das Zwischenglied 9 weist eine Feder 10, die durch einen ringförmig gebogenen Draht gebildet ist, und weiter mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Ringsegmente 11 auf, die konzentrisch zur Triebspindel 2 angeordnet sind. Zwi schen einem konzentrisch zur Triebspindel 2 angeordneten Stellring 12 und dem Zwischenglied 9 sind Klemmkörper 13 angeordnet, wie sie üblicherweise in handelsüblichen Klemmkörperfreiläufen vorgesehen sind. An ihren einander zugewandten Mantelflächen weisen der Stellring 12 und die Ringsegmente 11 zylindrische Klemmbahnen 14, 15 auf, an denen die Klemmkörper mit ihrer Mantelfläche anliegen. Der Stellring 12 ist mit einer griffigen Rändelung 16 versehen. Das Zwischenglied 9 ist in einem keilförmigen Spalt 17 angeordnet, wobei den Spalt 17 begrenzende Anlageflächen 18, 19 für das Zwischenglied 9 an der Spannscheibe 8 und an dem Flansch 7 vorgesehen sind. Ein auf der Mutter 5 lösbar befestigter Sicherungsring 20 verhindert, daß die Spannscheibe 8 axial von der Mutter 5 abrutschen kann.

Fig. 2 zeigt in axialer Draufsicht eines der Ringsegmente, das einen radialen Schenkel 21 und einen axialen Schenkel 22 aufweist, der hier verdeckt und daher gestrichelt dargestellt ist. Zwischen dem Flansch 7 und dem Stellring 12 ist ein Dichtungsring 23 angeordnet, der zum einen das Eindringen von Ver unreinigungen in das Innere der Schnellspannmutter 1 verhindert, und der zum anderen eine Reibung zwischen dem Stellring 12 und dem Flansch 7 bei Drehung des Stellringes 12 erzeugt. Ein weiterer Dichtungsring 24 ist zwischen der Spannscheibe 8 und dem Stellring 12 angeordnet, der das Eindringen von Verunreinigungen in das Innere der Schnellspannmutter 1 verhindert. Ein weiterer Dichtungsring 25 ist zwischen der Mutter 5 und der Triebspindel 2 angeordnet, wobei dieser Dichtungsring 25 das Eindringen von Verunreinigun gen in das Gewinde des Gewindezapfens 6 verhindert.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung aus Fig. 1, jedoch weisen die Ringsegmente 11 zusätzlich an ihren axialen Schen keln 22 umfangsseitig einander gegenüberliegende Stützschenkel 22a auf. Zwischen benachbarten Stützschenkeln 22a sind Federn 22b und die Klemm körper 13 angeordnet. Die Federn 22b stützen sich jeweils an einem der Stützschenkel 22a ab und drücken andererseits die Klemmkörper 13 gegen die jeweils anderen Stützschenkel 22a.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung näher erläutert: Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß zwischen der Spannscheibe 8 und der Schleifscheibe 4 Spiel vorhanden ist, die Schleifscheibe 4 also lose auf der Triebspindel 2 angeordnet ist. Zur Einspannung der Schleifscheibe 4 zwischen der Spannscheibe 8 und dem Gegenflansch 3 wird die Schnellspannmutter 1 auf der Triebspindel 2 einwärts in Richtung auf die Schleifscheibe 4 geschraubt, wobei der Stellring 12 manuell gedreht wird und über den Dichtungsring 23 den Flansch 7 mitnimmt. Schließlich gelangt die Spannscheibe 8 zur Anlage an die Schleifscheibe 4. Wenn die Klemmkörper 13 dem Druck der Federn 22b nachgeben und an den benachbarten Stützschenkeln 22a anliegen, sind die Klemmkörper 13 voll aufgerichtet und aus diesem Grund mit ihrem größten Klemmdurchmesser in Kontakt mit den Klemmbahnen 14, 15. Bei Betätigung der Handschleifmaschine zieht sich die Schnellspannmutter 1 auf der Trieb spindel 2 fest. Zum Lösen der Schleifscheibe 4 wird der Stellring 12 in ent gegengesetzter Drehrichtung betätigt, wobei die Klemmkörper 13 kippen und wobei das Zwischenglied 9 in Folge der Federwirkung der Feder 10 radial nach außen bewegt wird. Bei dieser Auswärtsbewegung des Zwischengliedes 9 wird das Spiel zwischen der Schleifscheibe 4 und der Spannscheibe 8 zunehmend größer, wobei die Schnellspannmutter 1 ohne jeden Kraftaufwand von der Triebspindel 2 abgeschraubt werden kann.

Eine weitere in den Fig. 4 und 5 dargestellte erfindungsgemäße Schnell spannmutter 26 weist eine Mutter 27 auf, die in den nicht dargestellten Gewin dezapfen Gewindezapfen einer Handschleifmaschine eingreift. An ihrem einen Ende weist die Mutter 27 einen Flansch 28 mit am Außenumfang vorgesehener Rändelung 29 auf. Eine Spannscheibe 30 ist auf der Mutter 27 angeordnet. Stirnseitig einander zugewandte Anlageflächen 31, 32 des Flansches 28 und der Spannscheibe 30 begrenzen einen keilförmigen Spalt 33, wobei die Anlageflä che 32 des Flansches 28 zu der anderen Anlagefläche 31 geneigt ist. Zwischen den Anlageflächen 31,32 sind mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Ringsegmente 34 angeordnet, die radial angefedert sind und infolge einer Keilwirkung gegen die Anlageflächen 31, 32 angedrückt sind. Die Ringsegmente 34 und ein konzentrisch auf der Mutter 27 angeordneter Stellring 35 sind an ihren einander zugewandten Umfängen mit Klemmbahnen 36,37 für Klemm körper 38 versehen. Der Stellring 35 ist an seinem äußeren Umfang mit einer Rändelung 39 versehen. In einem von dem Stellring 35 und der Spannscheibe 30 gebildeten Ringraum ist ein O-Ring 40 angeordnet. In einem von dem Stellring 35 und dem Flansch gebildeten Ringraum ist ein weiterer O-Ring 41 angeordnet. Mittels der O-Ringe 40, 41 ist das Innere der Spannmutter 26 gegenüber der äußeren Umgebung gegen das Eindringen von unerwünschten stofflichen Substanzen verschlossen. Die Klemmkörper 38 sind in Taschen 42 eines Käfigs 43 angeordnet. An dem aus Kunststoff gebildeten Käfig 43 sind federelastische Zungen 44, 45 einstückig angeformt. Die Zungen 44 sind in Umfangsrichtung gegen die Klemmkörper 38 derart angefedert, daß die Klemm körper gegen die Klemmbahnen 36, 37 angedrückt sind. Die Zungen 45 sind radial gegen die Ringesegmente 34 angefedert. Für die Ringsegmente 34 sind in dem Käfig 43 je eine zu beiden Stirnseiten geöffnete Segmenttasche 46 vor gesehen. Die Klemmkörper 38 sind mit Sperrnasen 47 versehen, die ein un erwünschtes Kippen der Klemmkörper 38 verhindern. Die Sperrnasen 47 schla gen in einer Kipplage der Klemmkörper 38 gegen die Klemmbahnen 36, 37 an und verhindern ein weiteres Kippen. Die an den Klemmbahnen 36, 37 ab wälzenden Mantelflächen der Klemmkörper 38 sind jeweils gleichmäßig ge krümt und besitzen einen gemeinsamen fiktive Kreismittelpunkt.

Die Wirkungsweise dieses erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles stimmt im Prinzip mit dem oben beschriebenen überein. Da die Ringsegmente 34 hier nach radial innen angefedert sind, können sich die Klemmkörper 38 leicht aufrichten unter der Anfederung durch die Zungen 44.

Bezugszeichenliste

1 Schnellspannmutter
2 Triebspindel
3 Gegenflansch
4 Schleifscheibe
5 Mutter
6 Gewindezapfen
7 Flansch
8 Spannscheibe
9 Zwischenglied
10 Feder
11 Ringsegment
12 Stellring
13 Klemmkörper
14 Klemmbahn
15 Klemmbahn
16 Rändelung
17 Spalt
18 Anlagefläche
19 Anlagefläche
20 Sicherungsring
21 radialer Schenkel
22 axialer Schenkel
22a Stützschenkel
22b Feder
23 Dichtungsring
24 Dichtungsring
25 Dichtungsring
26 Schnellspannmutter
27 Mutter
28 Flansch
29 Rändelung
30 Spannscheibe
31 Anlagefläche
32 Anlagefläche
33 Spalt
34 Ringsegment
35 Stellring
36 Klemmbahn
37 Klemmbahn
38 Klemmkörper
39 Rändelung
40 O-Ring
41 O-Ring
42 Tasche
43 Käfig
44 Zunge
45 Zunge
46 Segmenttasche
47 Sperrnase

Claims

1. Einrichtung zur lösbaren Befestigung eines auf einer Triebspindel (2) angeord neten scheibenförmigen Werkzeuges (4), z. B. Schleifscheibe, mit einer auf der Triebspindel (2) angeordneten Schnellspannmutter (1 ,26), zwischen der und einem Gegenflansch (3) das scheibenförmige Werkzeug (4) angeordnet ist, wobei die Schnellspannmutter (1, 26) eine in einen Gewindezapfen (6) der Triebspindel (2) eingreifende, mit einem Flansch (7, 28) versehene Mutter (5,27), einen zu der Triebspindel (2) konzentrisch angeordneten Stellring (12, 35), eine gegenüber der Mutter (5, 27) axial bewegliche Spannscheibe (8, 30), und mehre re über den Umfang verteilt angeordnete Klemmkörper (13, 38) aufweist, die mittels des Stellringes (12, 35) betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (13, 38) zwischen radial einander gegenüberliegenden zylindri schen Klemmbahnen (14, 15, 36, 37) des Stellringes (12, 35) und eines radial ver schiebbaren Zwischengliedes (9, 34) angeordnet sind, wobei der Spannscheibe (8, 30) und der Mutter (5, 27) stirnseitig zugeordnete Anlageflächen (18, 19, 31 ,32) für das Zwischenglied (9, 34) einen sich radial verjüngenden Spalt (17, 33) begrenzen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischen glied (9) über den Umfang verteilt angeordneten Ringsegmente (11 ,34) aufweist, die mit der radial innere Klemmbahn (15, 37) versehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes, radial vorgespanntes Federelement (10, 45) vorgesehen ist, das gegen die Ringsegmen te (11, 34) radial angefedert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Feder element (10) aus einem ringförmig gebogenen Draht gebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmen te (11) je aus einem axialen Schenkel (22) und aus einem radialen Schenkel (21) gebildet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Achse der Triebspindel (2) geneigt angeordnete Anlagefläche (18) an dem Flansch (7) der Mutter (5) ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stellring (12, 35) und der Mutter (5, 27) ein Reibelement (23, 41) geschaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem mit Taschen (42) für die Klemmkörper (38) versehenen Käfig (43) ein zweites Feder element (44) vorgesehen ist, das einerseits einerseits an dem Käfig (43) abge stützt und andererseits umfangsseitig gegen die Klemmkörper (38) angefedert ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Federelement (44, 45) beide einstückig mit dem Käfig (43) vorzugs weise aus Kunststoff im Spritzverfahren gebildet sind, wobei die Federelemente als federelastische Zungen (44, 45) gebildet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm körper (38) mit Sperrnasen (47) zur Anlage an die Klemmbahnen (36, 37) ver sehen sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm körper (13, 38) mittels Federn (22b, 44) gegen die Klemmbahnen (14, 15, 36, 37) angefedert sind.