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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Mutter-Spindelanordnung,
bei der eine Mutter mit Innengewinde und eine Spindel mit Außengewinde im
Eingriff stehen mit mindestens einem Anschlag, der die axiale Verschiebbarkeit
zwischen beiden Bauteilen begrenzt. Derartige Vorrichtungen können insbesondere
allgemein als Vortriebseinheit, beispielsweise im Maschinenbau eingesetzt
werden und werden beispielsweise zur Abgabe von streichfähigen Materialien
verwendet.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Abgabe
von streichfähigen Materialien
bekannt, die beispielsweise in Form eines Stiftes als Deo-, Klebe-,
Lippen-, Trennmittel-, Rasierseifen- oder Farbstifte zum Einsatz
kommen. Alle diese Vorrichtungen umfassen ein ggf. mit einer Kappe
verschließbares
und mindestens ein Abgabeende aufweisendes hülsenförmiges Aufnahmeelement mit
darin zur Abgabe einer in dem hülsenförmigen Aufnahmeelement
befindlichen, vorzugsweise streichfähigen, Produktmasse über eine
Mutter. Diese Mutter ist über
die Länge
des hülsenförmigen Aufnahmeelementes
längsaxial
bewegbar und kann als die kolbenförmiges Element ausgestaltet
sein.
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Eine
Vorrichtung dieser Art ist unter anderem aus der
EP 1 367 919 B1 bekannt.
Die darin beschriebene Vorrichtung zur Abgabe von streichfähigen Materialien
weist ein hülsenförmiges Aufnahmeelement
auf. Dieses hülsenförmige Element
weist ein Abgabeende an der distalen Seite, in Bezug zum Benutzer
der Vorrichtung auf. In dem hülsenförmigen Element
ist in Längsrichtung
vom proximalen Hülsenboden
des Aufnahmeelementes bis zum distalen Abgabeende ein kolben förmiges Element
verschiebbar und verdrehsicher angeordnet. Dieses kolbenförmige Element,
welches mit einem Innengewinde versehen ist und das streichfähige Material
trägt,
ist mittels eines von außen
bedienbaren, am proximalen Ende des Aufnahmeelementes vorgesehenen
sockelförmigen
Drehgriff verschiebbar. Dabei weist der Drehgriff eine in einer
Durchtrittsöffnung
des Hülsenbodens drehbar
gelagerte und in Axialrichtung gehaltene Schraubspindel auf, die
mit dem Innengewinde des kolbenförmigen
Elementes zusammenwirkt. Das kolbenförmige Element ist bis zu einem
axialen Anschlag am proximalen Ende des Aufnahmeelementes verschiebbar.
Um zu vermeiden, dass beim Weiterdrehen der Spindel, trotz Erreichen
des Anschlags des kolbenförmigen
Elementes, die Spindel derart Belastet wird, dass diese abbricht
bzw. abreißt,
geht das Außengewinde
der Spindel im an den Hülsenboden
angrenzenden Bereich in einen gewindefreien Bereich der Spindel über. Dieser
weist gegenüber dem
Innendurchmesser des Innengewindes des kolbenförmigen Elements einen geringeren
Außendurchmesser
auf. Derart, dass das Gewinde der Spindel in unterster Position
des kolbenförmigen
Elementes bei Weiterdrehung nicht mehr mit dem Gewinde des kolbenförmigen Elementes
im Eingriff steht.
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Vorrichtungen
dieser Art haben jedoch den Nachteil, dass nicht zuverlässig gewährleistet
werden kann, dass das Außengewinde
der Spindel beim Vordrehen, also bei der Drehung der Spindel mit
der eine Bewegung des kolbenförmigen
Elementes in Richtung des distalen Abgabeendes erreicht wird, wieder
mit dem Innengewinde des kolbenförmigen Elementes
gelangt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart zu verbessern,
das zum einen eine Belastung der Spindel, insbesondere durch Torsion
und/oder Zug, auch bei Fehlbedienung und ein dadurch bedingter Spindelabriss
zuverlässig vermieden
wird, zum anderen sichergestellt wird, dass beim Vordrehen die Außen- und
Innengewinde in jedem Fall im Eingriff zueinander stehen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Mutter-Spindelanordnung
einzusetzen, wobei mindestens ein Gewindebereich der Mutter und/oder
der Spindel zumindest teilweise radial nachgiebig gestaltet ist/sind.
Auf diese Weise kann selbst bei einer Fehlbedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine Belastung der Spindel und ein damit verbundener Spindelabriss
vermieden werden. Beim Erreichen des Anschlags, der die axiale Verschiebbarkeit
der Mutter und der Spindel zueinander begrenzt, gibt mindestens
ein Gewindebereich mindestens eines Bauteils radial auf elastische
Weise nach. Auf diese Weise wird eine Belastung der Spindel und
insbesondere ein Spindelabriss oder -bruch vermieden. Beim Vordrehen
nach einer solchen Überdrehung
entspannt sich der radial nachgiebige Gewindeteil wieder. So ist
sichergestellt, dass das Außengewinde
der Spindel beim Vordrehen wieder mit dem Innengewinde der Mutter
in Eingriff gelangt. Ein weiterer Vorteil wird durch das höhere Drehmoment
erreicht, welches der Benutzer der Vorrichtung für das Drehen der Spindel aufbringen
muss, resultierend aus der der Verformung mindestens eines Gewindeteils
und die damit einhergehende Reibungsvergrößerung zwischen Außen- und
Innengewinde, indem dem Benutzer das Weiterdrehen spürbar erschwert
wird.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die radiale Nachgiebigkeit
des mindestens einen Gewindeteils bei einem Weiterdrehen nach dem
Erreichen des Anschlags ein Durchrutschen des Gewindes in einen
folgenden Gewindegang. Dies ermöglicht
einen zusätzlichen
Schutz gegen die Belastung der Spindel. Einerseits wird der Benutzer
der Vorrichtung bei einer Fehlbedienung mittels Überdrehung der Mutter-Spindelanordnung über den
Anschlag hinaus durch die radiale Nachgiebigkeit mindestens eines
Gewindeteils am Weiterdrehen gehemmt, da es durch die Verformung
mindestens eines Gewindeteils ein höheres Drehmo ment zu bewältigen gilt.
Andererseits wird eine Zerstörung
der Anordnung auch bei weiterer Belastung vermieden, da ein Durchrutschen
des nachgiebigen Gewindeteils in den nächsten Gewindegang sichergestellt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden/ist die Mutter
und/oder die Spindel, zumindest ein Gewindebereich, aus elastischen Werkstoffen
gefertigt. So kann sowohl die radiale Nachgiebigkeit beim Erreichen
des Anschlags, als auch die Entspannung des nachgiebigen Bauteils
für einen
sicheren Gewindeeingriff nach einer Überbelastung gewährleistet
werden. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem der Mutter
und/oder die Spindel aus elastischem Kunststoff hergestellt wird, wie
beispielsweise POM.
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Zusätzlich oder
alternativ kann vorgesehen werden, die Mutter und/oder die Spindel
jeweils aus mehreren Werkstoffen zu fertigen. Auf diese Weise kann
sowohl die Festigkeit, als auch die Nachgiebigkeit für ein/die
Bauteile gewährleistet
werden. Beispielsweise kann die Mutter aus mehreren Kunststoffen
unterschiedlicher Eigenschaften, beispielsweise im Bi-Injektionsspritzuß, hergestellt
werden. Dadurch bräuchten
nur Gewindebereiche, aus einem federnd elastischen Kunststoff hergestellt
werden, während der
verbleibende Teil der Mutter, die für die Nachgiebigkeit unwesentlich
sind, aus wirtschaftlicheren Materialien hergestellt würden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil angesehen,
die Mutter hülsenförmig auszubilden
und das Gewinde der Mutter in mindestens zwei voneinander getrennte
Segmente zu unterteilen. Dabei kann beispielsweise jedes dieser
Längssegmente
nur noch an der Mutterseite, die dem Anschlag, der die axiale Verschiebbarkeit
zwischen beiden Bauteilen begrenzt, zugewandt ist, befestigt sein.
Diese Form ermöglicht
eine Nachgiebigkeit bei einer Überbelastung
indem die segmentierten Gewindeteile von dem Außengewinde der Spindel radial nach
außen
gespreizt werden. So kann eine Belastung und ein Spindelabriss vermieden
werden. Dabei bietet die hülsenförmige Bauform
der Mutter ausreichend Raum für
die radiale Nachgiebigkeit der Segmente. Die Unterteilung des Gewindes
der Mutter ist sowohl in zwei als auch in mehrere Segmente möglich. Vorzugsweise
sind drei Längssegmente
einzusetzen, da in diesem Fall die Kräfte an der Mutterseite, die
dem Anschlag zugewandt ist, geringer sind als bei nur zwei Segmenten.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, eine hülsenförmige Mutter
einzusetzen, wobei das Gewinde der Mutter in mindestens zwei Segmente
unterteilt ist, die durch Wände
mit reduzierter Wandstärke
verbunden sind. Durch diese Materialdünnstelle wird der Wandbereich
geschwächt und
stellt eine Art Sollbruchstelle dar, die an dieser Stelle gegebenenfalls
bei Überbelastung
definiert reißt.
Die Nachgiebigkeit bei Überbelastung
der Anordnung kann durch elastische Gestaltung der Materialdünnstelle
oder nach einem Reißen
der Materialdünnstelle
durch das radiale Auseinanderspreizen der segmentierten Gewindeteile
erreicht werden. Dadurch kann eine Belastung und ein Spindelabriss
vermieden werden. Derartige Materialdünnstellen können werkzeugtechnisch einfacher
und kostengünstiger
realisiert werden, als die das Gewinde der Mutter ganz zu segmentieren.
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Ein
weiterer Vorteil ist die die Verwendung einer hohlen und/oder geschlitzten
Spindel. Diese Form ermöglicht
eine radiale Nachgiebigkeit bei einer Überbelastung indem die hohle
und/oder geschlitzte Spindel von dem Innengewinde der Mutter radial nach
innen gedrückt
wird. Dadurch kann eine Belastung und ein Spindelabriss vermieden
werden.
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Es
ist weiterhin von Vorteil das Außengewinde der Spindel nur
auf einem Teil des Umfangs der Spindel anzuordnen. Auf diese Weise
ist der Eingriff der des Innengewindes der Mutter und des Außengewindes
der Spindel unterbrochen. So wirkt auch bei einer Überbelastung
das Innengewinde der Mutter nicht mit dem gesamten Gewindegang auf
das Außengewinde
der Spindel, was die Vermeidung einer Überbelastung und eines Abrisses
der Spindel zusätzlich
unterstützt.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorrichtung mit einer
Mutter-Spindelanordnung
als Vortriebseinheit, insbesondere zur Abgabe eines streichfähigen Materials,
eingesetzt. Dabei ist entweder die Spindel oder die Mutter axial
fixiert und drehbar und das jeweils andere Bauteil, die Mutter,
beziehungsweise die Spindel, axial verschiebbar und verdrehsicher
innerhalb der Vorrichtung angeordnet. Dabei kann es sich vorzugsweise
um einen Deo-, Lippen-, Trennmittel-, Rasierseifen- oder Farbstift handeln.
Derartige Abgabevorrichtungen können
mit der erfindungsgemäßen Mutter-Spindelanordnung auch
nach Fehlbedienungen lange verwendet werden, da eine Zerstörung der
Spindel oder eines Gewindes der im Eingriff stehenden Mutter und
Spindel vermieden wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles
näher erläutert:
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1 zeigt
eine geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einer Mutter-Spindelanordnung, wie sie zur Abgabe eines streichfähigen Materials
zum Einsatz kommt.
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2 zeigt
eine Draufsicht einer Mutter der Mutter-Spindelanordnung mit segmentiertem
Innengewinde.
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3 zeigt
eine Draufsicht einer Mutter der Mutter-Spindelanordnung mit segmentiertem
Innengewinde, wobei die Segmente durch Materialdünnstellen verbunden sind.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer Mutter-Spindelanordnung kommt im in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
als Vorrichtung zur Abgabe eines streichfähigen Materials zum Einsatz. Diese
Vorrichtung zur Abgabe eines streichfähigen Materials ist in der
Zeichnung allgemein mit 1 bezeichnet und beim Ausführungsbeispiel
als Klebestift ausgebildet, d.h. bei dem Material handelt es sich
um eine Klebstoffmasse. Die Vorrichtung kann selbstverständlich auch
als Lippenpflegestift, als Deo-, Trennmittel-, Rasierseifen- oder
Farbstift ausgebildet sein, auch andere Anwendungen sind ebenfalls
möglich.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist zunächst ein
hülsenförmiges Aufnahmeelement 2 auf,
dessen distales, im Gebrauchszustand offenes Abgabeende mit 3 bezeichnet
ist, im Bereich des Abgabeendes 3 ist außenseitig
am hülsenförmigen Aufnahmeelement 2 eine
Verjüngung 4 mit
einer umlaufenden Rastwulst 5 vorgesehen, die dazu dient,
eine abnehmbare Verschlusskappe 6 rastend und dicht aufzusetzen.
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Das
hülsenförmige Aufnahmeelement 2 weist
an dem dem offenen Abgabeende 3 gegenüberliegenden, proximalen Ende
einen Hülsenboden 7 mit
einer zentralen Durchtrittsöffnung 8 auf.
Dabei weist der Hülsenboden 7 einen
horizontalen Bodenbereich 23 und einen konisch verlaufenden,
die Durchtrittsöffnung 8 begrenzenden Öffnungsbereich 22 auf,
welcher in einen rohrförmigen,
die Durchtrittsöffnung 8 umgebenden
Bereich 9 übergeht.
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In
der Durchtrittsöffnung 8 bzw.
im rohrförmigen
Bereich 9 des Hülsenbodens 7 ist
ein sockelförmiger
Drehgriff 10 am Aufnahmeelement 2 gelagert. Dazu
weist der sockelförmige
Drehgriff 10 oberseitig einen Rohransatz 11 auf,
welcher mit einer umlaufenden Rastnut 12 versehen ist,
in welche eine umlaufende Rastwulst 13 des Hülsenbodens 7 eingreift,
die die Durchtrittsöffnung 8 begrenzt.
Ferner können
zur weiteren Führung
bzw. Lagerung des sockelförmigen Drehgriffes 10 im
rohrförmigen
Bereich 9 Führungswülste 17 vorgesehen
sein.
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In
der in 1 dargestellten Betriebsstellung ist der sockelförmige Drehgriff 10 in
axialer Richtung zwischen der Rastwulst 12 und dem freien
Ende 24 des rohrförmigen
Bereiches gehalten aber verdrehbar gelagert. Der Rohransatz 11 des
sockelförmigen Drehgriffes 10 geht
in einen konisch verjüngten
Bereich 14 über
und mündet
vorzugsweise einstückig
in eine Spindel 15, deren Länge in etwa der Höhe des Inneren
des Aufnahmeelementes 2 entspricht. Diese Spindel 15 ist
dabei mit einem Außengewinde 16 versehen.
Dabei kann das Außengewinde 16 der
Spindel 15 nur auf einem Teil des Umfangs, beispielsweise
auf der Hälfte
des Umfangs, angeordnet sein.
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Nach
Montage des sockelförmigen
Drehgriffs 10 mit Spindel 15 im Aufnahmeelement 2,
wird die Mutter, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als kolbenförmiges Element 18,
das mit einem Innengewinde 19 ausgerüstet ist, ausgebildet ist,
vom freien, distalen Abgabeende 3 her eingeführt und
auf die Spindel 15 aufgeschraubt. Dabei ist erfindungswesentlich
vorgesehen, dass der Bereich des Innengewinde 19 des kolbenförmigen Elementes 18 derart elastisch
verformbar gestaltet ist, dass sich der Querschnitt der Gewindehülse des
kolbenförmigen
Elementes 18 bei Belastung radial nach außen vergrößert. Dies
wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 1 durch
den Einsatz von elastischem Kunststoff als Werkstoff für das kolbenförmige Element 18 erreicht.
Selbstverständlich
kann eine erfindungswesentliche Verformung auch durch den Einsatz
einer geschlitzten und/oder hohlen Spindel 15 erreicht
werden, deren Durchmesser sich bei Belastung elastisch verformt
und verringert.
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Ferner
weist das kolbenförmige
Element 18 auf der äußeren Mantelfläche mindestens
eine Nut 25 auf, in die der mindestens eine längliche
Vorsprung 20 des hülsenförmigen Aufnahmeelementes 2 eingreift.
Auf diese Weise wird ein Verdrehschutz des kolbenförmigen Elementes 18 gegenüber dem Aufnahmeelement 2 erreicht.
Durch Verdrehen der Spindel 15 wird dadurch das kolbenförmige Element 18 in
Längsrichtung
gegenüber
dem Aufnahmeelement 2 in der proximaler oder distaler Richtung
verschoben.
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Das
kolbenförmige
Element 18 weist innenseitig einen Aufnahmebereich 21 auf,
welcher als Träger
der nicht dargestellten Masse, wie im Ausführungsbeispiel beispielsweise
Klebstoff, eingesetzt wird. Dabei kann im Neuzustand das Aufnahmeelement
mit der nicht dargestellten Masse nahezu komplett befüllt werden.
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Das
kolbenförmige
Element 18 kann über
die Drehung der Spindel 15 bis zu einem Anschlag 14 am
proximalen Ende zwischen dem kolbenförmigen Element 18 und
der Verjüngung
der Spindel 15 in eine unterste Position bewegt werden.
Selbstverständlich
kann der Anschlag 14 auch zwischen dem kolbenförmigen Element 18 und
dem Hülsenboden 7 bzw.
Aufnahmeelement 2 ausgestaltet sein. Bei einer Fehlbedienung
der Spindel 15 durch ein Weiterdrehen dieser in gleicher
Richtung, kann das kolbenförmige
Element 18, welches sich bereits in der untersten Position
am Anschlag 14 befindet, nicht weiter in proximale Richtung
verschoben werden. Durch das Weiterdrehen der Spindel 15 spreizt
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
das Außengewinde
den elastisch ausgestalteten Bereich des Innengewindes 19 des
kolbenförmigen
Elementes 18 in radiale Richtung. Dieses Auseinanderspreizen
des Innengewindes 19 ermöglicht ein Durchrutschen des
Außengewindes 16 der
Spindel 15 gegenüber
dem Innengewinde 19 des kolbenförmigen Elementes 18.
So wird eine übermäßige Belastung
der Spindel 15 vermieden und diese kann insbesondere nicht
vom sockelförmigen
Drehgriff 10 abreißen.
Das Durchrutschen des Außengewindes 16 in
den nächsten
Gewindegang des Innengewindes 19 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch ein hörbares
Geräusch, so
dass dem Benutzer verdeutlicht wird, dass eine Fehlbedienung erfolgt
ist.
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Durch
das Durchrutschen des Außengewindes 16 in
den nächsten
Gewindegang des Innengewindes 19 wird für den Benutzer sichergestellt,
dass beim Vordrehen die Gewinde 16, 19 in jedem
Fall im Eingriff zueinander stehen, so dass anschließend wieder
ein axialer Vorschub erfolgen kann.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die elastische Verformbarkeit
des Innengewindes 19 des kolbenförmigen Elementes 18 durch
eine Segmentierung des Innengewindebereichs, wie in 2 gezeigt.
Der Bereich des Innengewindes 19 des kolbenförmigen Elementes 18 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
in drei Segmente 26 unterteilt, die voneinander komplett
getrennt sind.
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Beim
Einsatz eines derartigen Bauteils in einer in 1 gezeigten
Vorrichtung als kolbenförmiges
Element 18 spreizt die Spindel die Segmente 26 des
Innengewindes 19 bei einem Weiterdrehen dieser nach Erreichen
des Anschlags (14) durch das kolbenförmige Element 18 radial
nach außen.
Dadurch wird ein Durchrutschen des Außengewindes 16 der Spindel 15 gegenüber dem
Innengewinde 19 des kolbenförmigen Elementes 18 ermöglicht und
eine Belastung der Spindel 15 und insbesondere ein Spindelbruch
vermieden.
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3 zeigt
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hier sind die Segmente 26 des
Gewindebereichs 19 des kolbenförmigen Elements 18 durch Materialdünnstellen 27 verbunden.
Diese Materialdünnstellen 27 stellen
eine Sollbruchstelle dar, die gegebenenfalls an dieser Stelle nach Überschreiten einer
bestimmten Kraft definiert reißt.
Selbstverständlich
ist es auch möglich
insbesondere die Materialdünnstelle
aus einem derart elastischen Material zu fertigen, welches sich
bei Belastung ausdehnt, anstatt zu reißen. Der Vorteil gegenüber dem
in Ausführungsbeispiel
2 gezeigten hülsenförmigen Element ist,
dass eine derartige Materialdünnstelle
werkzeugtechnisch einfacher und kostengünstiger zu realisieren ist.
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- 1
- Vorrichtung
zur Abgabe eines streichfähigen Materials
- 2
- hülsenförmiges Aufnahmeelement
- 3
- Abgabeende
- 4
- Verjüngung
- 5
- Umlaufende
Rastwulst
- 6
- Abnehmbare
Verschlusskappe
- 7
- Hülsenboden
- 8
- Zentrale
Durchtrittsöffnung
- 9
- Rohrförmiger Bereich
- 10
- Sockelförmiger Drehgriff
- 11
- Rohransatz
- 12
- Umlaufende
Rastnut
- 13
- Umlaufende
Rastwulst
- 14
- Anschlag
- 15
- Spindel
- 16
- Außengewinde
- 17
- Führungswülste
- 18
- Kolbenförmiges Element
- 19
- Innengewinde
- 20
- Länglicher
Vorsprung
- 21
- Aufnahmebereich
- 22
- Öffnungsbereich
- 23
- Bodenbereich
- 24
- Freies
Ende
- 25
- Nut
- 26
- Segment
- 27
- Materialdünnstelle