EP2307170A1 - Spanneinrichtung zum lösbaren befestigen eines teils auf einer welle - Google Patents

Spanneinrichtung zum lösbaren befestigen eines teils auf einer welle

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Publication number
EP2307170A1
EP2307170A1 EP09780838A EP09780838A EP2307170A1 EP 2307170 A1 EP2307170 A1 EP 2307170A1 EP 09780838 A EP09780838 A EP 09780838A EP 09780838 A EP09780838 A EP 09780838A EP 2307170 A1 EP2307170 A1 EP 2307170A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping device
nut
clamping
push button
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09780838A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg BAUER
Hans Bauer
Karl-Franz Sill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2307170A1 publication Critical patent/EP2307170A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B45/00—Means for securing grinding wheels on rotary arbors
    • B24B45/006—Quick mount and release means for disc-like wheels, e.g. on power tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B23/00—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor
    • B24B23/02—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/16—Bushings; Mountings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D2001/0906—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using a hydraulic fluid to clamp or disconnect, not provided for in F16D1/091

Definitions

  • Clamping device for releasably securing a part to a shaft
  • the invention relates to a releasable attachment of a part, in particular a grinding wheel, provided on a shaft clamping device according to the preamble of claim 1.
  • a clamping device of the type mentioned is known for example from DE 199 37 436 A1.
  • This clamping device has a screwed onto a shaft clamping nut for clamping a part.
  • a chamber is provided which contains a hydraulic pressure medium, for example silicone oil.
  • a chamber switchable escape space for the hydraulic pressure medium is provided to take the clamping pressure of the part.
  • the invention has for its object to further develop a screwed onto a shaft clamping device with hydraulic relaxation option.
  • This object is achieved by a clamping device with the features of claim 1.
  • This clamping device comprises a screwed onto a shaft clamping nut and an annular, to the plant on a part to be clamped, in particular a grinding wheel, provided load piston. Between the clamping nut the relative to this at least slightly axially displaceable load piston is filled with a hydraulic medium pressure chamber. The hydraulic medium can be relieved by switching the pressure chamber to an alternative space. The switching of the escape space is carried out by means of a push button, which has an annular shape and concentrically surrounds the shaft.
  • the push button of the clamping device Due to the annular design of the push button forces and force changes, which act on the load piston and on the clamping nut, distributed symmetrically around the shaft in each operating state of the clamping device. This is especially true when pressing the push button, that is, in reducing the force acting on the clamped part mechanical pressure force by switching the escape space to the pressure chamber.
  • the push button of the clamping device according to the invention also has a much larger actuating surface, whereby a lighter manual operation is possible or significantly larger actuation forces can be applied.
  • the end facing away from the clamped part of the clamping nut is filled to a considerable extent, preferably more than 30%, by the push button.
  • the push button and the clamping nut in a preferred embodiment designed as a helical spring spring is tensioned, which is arranged symmetrically to the axis of rotation of the clamping device.
  • the push button acts in a preferred embodiment with an annular, concentric with the axis of rotation of the clamping device, provided for changing the volume of the escape space evasive piston together.
  • the pressure surface of the bypass piston loaded in the axial direction is preferably smaller than half of the pressure surface of the load piston loaded in the same direction.
  • the direction "axial" refers, unless otherwise stated, to the axis of symmetry of the clamping device, that is, to the longitudinal direction of the shaft.
  • the push button has on the side facing away from the load piston preferably an annular circumferential groove, in which engages a cylinder jacket-shaped portion of the clamping nut.
  • a clearance can be produced by actuating the push-button, in which locking body, in particular balls, can be arranged.
  • locking body in particular balls
  • a stop by the cylinder jacket-shaped section is preferably provided for the blocking bodies arranged in the free space.
  • the lock bodies which can be arranged in different, mutually concentric annular spaces take, according to a first embodiment, at least 180 °, in particular at least 270 °, of the respective annular space.
  • the blocking body are arranged approximately vollkugelig in the annular space.
  • individual locking bodies are spaced from each other in the annular space, with portions of the push button serve the defined positioning of the locking body.
  • the push button is in this embodiment preferably directly, that is not on additional parts, against the component which forms the cylinder jacket-shaped portion of the clamping nut, secured against rotation.
  • the anti-rotation device can be realized in a simple manner by means of securing lugs integrally formed on the cylinder-jacket-shaped section, which engage in the annular peripheral groove of the push-button.
  • the push button can be produced as a chipless formed sheet metal part.
  • the clamping nut according to a preferred embodiment of several metal parts composed: A directly screwed onto the shaft, called a trunk nut part of the clamping nut is preferably produced by the extrusion process.
  • the hull nut is designed as a machined metal part.
  • the hull nut radially surrounding part of the clamping nut is preferably a non-cutting formed sheet metal part.
  • the last-mentioned sheet-metal part which can advantageously also form the abovementioned cylinder jacket-shaped section, is preferably not rigidly connected to the hull nut.
  • the load piston for example by means of a partial caulking, secured against rotation, but axially movable, connected.
  • the load piston in turn is secured against rotation relative to the hull nut, for example by means of hexagonal contours, and at the same time displaceable in the axial direction relative to the hull nut.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a clamping device in a first, locked operating state
  • Fig. 2 shows the tensioning device according to Fig. 1 in transition to a second, dissolved operating state
  • FIG. 3 shows the tensioning device according to FIG. 1 in the second, pressed operating state
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a tensioning device in one
  • FIG. 5 shows a push button of the clamping device according to Fig. 4,
  • Fig. 6 is a sleeve of the tensioning device according to Fig. 4, and
  • Fig. 7 is a push button of FIG. 5 and the sleeve of FIG. 6 comprehensive arrangement. Detailed description of the drawing
  • a generally designated by the reference numeral 1, shown in Figures 1 to 3 clamping device is provided for releasably securing a non-illustrated part, such as a grinding wheel on a device, also not shown.
  • a non-illustrated part such as a grinding wheel on a device, also not shown.
  • the clamping device 1 has a clamping nut 2 and an annular load piston 3, between which a pressure chamber 4 is formed, which is filled with a hydraulic pressure medium, such as hydraulic oil.
  • the hydraulic pressure medium can be located either directly between the load piston 3 and the clamping nut 2 or in an annular disk-shaped hydraulic cushion, for example made of rubber or plastic.
  • annular bypass piston 5 adjoins the pressure chamber 4.
  • the blocking body 6 designed as balls abuts against this.
  • the balls 6 take in the arrangement of Figure 1, also referred to as a blocking position, the same radial space as the bypass piston 5 a. Neither in the axial nor in the radial direction is a mobility of the balls 6 given. All balls 6 are located within an annular space 7, which is bounded by three parts, namely the bypass piston 5, a sleeve 8 and an annular push button 9. The balls 6 fill the annular space 7 almost completely, wherein a displacement of all balls 6 radially inward must be possible, as will be explained in more detail below with reference to Figures 2 and 3.
  • the load piston 3 and the bypass piston 5 are pressurized in the opposite direction.
  • the effective pressure surface of the bypass piston 5 is denoted by A ⁇ , the effective pressure surface of the load piston 3 with A L.
  • the printing area ratio A K / A L in the present embodiment is approx. 0.2.
  • Embodiments are also feasible in which the print area ratio A K / A L is up to 0.9.
  • Preferred embodiments have a print area ratio A K / A L of not more than 0.5.
  • the balls 6 In the axial direction, the balls 6 in the locking position of the clamping device 1 on the one hand by the escape piston 5 and on the other hand, that is, in the direction of a load piston 3 opposite end face 10 of the clamping device 1, positioned by a disc portion 11 of the sleeve 8.
  • the balls 6 In the radial direction, the balls 6 are held outwardly by a skirt portion 12 of the sleeve 8 and inwardly by an outer rim 13 of the push button 9.
  • the sleeve 8 is a component of the clamping nut 2 and is manufactured as a non-cutting formed sheet metal part. Another component of the clamping nut 2 is given by a so-called trunk nut 14, which is directly screwed onto the shaft, not shown.
  • the sleeve 8 is secured against rotation by a partial flange 15, but axially movable, connected to the load piston 3.
  • the annular push-button 9 has at its radially inner edge a facing away from the end face 10 inner board 16 which radially surrounds a tubular, provided with an internal thread core portion 17 of the body nut 14 radially.
  • the push button 9 has an annular circumferential groove 18 which is open towards the end face 10.
  • this groove 18 engages a cylindrical jacket-shaped portion 19, which is integrally formed on the disc portion 11 of the sleeve 8.
  • Radially outside the groove 18, the push button 9 has a conical ramp 10, tapering towards the end face 10, which abuts against the disk section 11 and merges into the outer rim 13.
  • the push button 9 is thus mounted axially displaceable within a limited stroke within the clamping nut 2.
  • a spring 21 acting on the pushbutton 9 with an axial force is embodied as a helical spring surrounding the core section 17 and is clamped between the pushbutton 9 and an annular disk-shaped outer section 22 of the trunk nut 14 connected in one piece with the core section 17.
  • the body nut 14 and thus the entire tensioning device 1 tends to become increasingly tight due to the forces acting on the machining processes Increasing the pressure in the pressure chamber 4 means.
  • the annular pushbutton 9 is pressed inwards, that is to say in the direction of the pressure chamber 4, whereby an inner annular space 23 is created in which the balls 6 dodge.
  • the displacement of the balls 6 from the annular space 7 in the inner annular space 23 is significantly effected by a conical end face 24 of the bypass piston 5, wherein the taper of the end face 24 of the taper of the ramp 20 is directed opposite.
  • the function of the tensioning device 1 shown completely or partially in FIGS. 4 to 7 corresponds in principle to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3.
  • the same reference numerals are used in both exemplary embodiments for parts which have the same or equivalent effect.
  • each cage section 27 is arranged in the circumferential direction between two balls 6 and inclined relative to the axis of rotation, so that the annular groove 18 is interrupted several times, namely at each ball 6, and has an asymmetrical V-shape in cross-section.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

Eine Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines Teils auf einer Welle umfasst eine auf die Welle aufschraubbare, zum Einspannen des Teils vorgesehene Spannmutter (2) sowie einen ringförmigen, zur Anlage an dem Teil vorgesehenen Lastkolben (3), wobei zwischen dem Lastkolben (3) und der Spannmutter (2) eine mit einem hydraulischen Medium befüllbare Druckkammer (4) gebildet ist. Dieser ist ein Ausweichraum (25) mittels eines ringförmigen, die Welle umgebenden Druckknopfes (9) zuschaltbar.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines Teils auf einer Welle
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine zur lösbaren Befestigung eines Teils, insbesondere einer Schleifscheibe, auf einer Welle vorgesehene Spanneinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Eine Spanneinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 199 37 436 A1 bekannt. Diese Spanneinrichtung weist eine auf eine Welle aufschraubbare Spannmutter zum Einspannen eines Teils auf. Zwischen einem Lastkolben zur Anlage an das Teil und der Spannmutter ist eine Kammer vor- gesehen, die ein hydraulisches Druckmedium, beispielsweise Silikonöl, enthält. Weiter ist ein der Kammer zuschaltbarer Ausweichraum für das hydraulische Druckmedium vorgesehen, um den Einspanndruck von dem Teil zu nehmen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf eine Welle aufschraubbare Spanneinrichtung mit hydraulischer Entspannmöglichkeit weiterzuentwickeln.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spanneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Spanneinrichtung umfasst eine auf eine Welle aufschraubbare Spannmutter sowie einen ringförmigen, zur Anlage an einem einzuspannenden Teil, insbesondere einer Schleifscheibe, vorgesehenen Lastkolben. Zwischen der Spannmutter dem relativ zu dieser zumindest geringfügig axial verschiebbaren Lastkolben befindet sich eine mit einem Hydraulikmedium gefüllte Druckkammer. Das Hydraulikmedium kann entlastet wer- den, indem der Druckkammer ein Ausweichraum zugeschaltet wird. Das Zuschalten des Ausweichraums erfolgt mit Hilfe eines Druckknopfes, welcher eine ringförmige Gestalt hat und die Welle konzentrisch umgibt.
Durch die ringförmige Ausbildung des Druckknopfes sind Kräfte sowie Kraftän- derungen, die auf den Lastkolben und auf die Spannmutter wirken, in jedem Betriebszustand der Spanneinrichtung symmetrisch um die Welle verteilt. Dies gilt insbesondere beim Betätigen des Druckknopfes, das heißt bei der Reduzierung der auf das eingespannte Teil wirkende mechanischen Druckkraft durch Zuschaltung des Ausweichraums zum Druckraum. Im Vergleich zum Druck- knöpf der aus der DE 199 37 436 A1 bekannten Vorrichtung weist der Druckknopf der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung zudem eine wesentlich größere Betätigungsfläche auf, wodurch eine leichtere manuelle Betätigung möglich ist beziehungsweise wesentlich größere Betätigungskräfte aufbringbar sind.
Die dem einzuspannenden Teil abgewandte Stirnseite der Spannmutter ist zu einem erheblichen Teil, vorzugsweise zu mehr als 30%, durch den Druckknopf ausgefüllt. Zwischen den Druckknopf und die Spannmutter ist in bevorzugter Ausgestaltung eine als Schraubenfeder ausgebildete Feder gespannt, welche symmetrisch zur Rotationsachse der Spanneinrichtung angeordnet ist.
Der Druckknopf wirkt in bevorzugter Ausgestaltung mit einem ringförmigen, zur Rotationsachse der Spanneinrichtung konzentrischen, zur Veränderung des Volumens des Ausweichraums vorgesehenen Ausweichkolben zusammen. Die in axialer Richtung belastete Druckfläche des Ausweichkolbens ist vorzugswei- se kleiner als die Hälfte der in derselben Richtung belasteten Druckfläche des Lastkolbens. Die Richtungsangabe „axial" bezieht sich, soweit nicht anders angegeben, auf die Symmetrieachse der Spanneinrichtung, das heißt auf die Längsrichtung der Welle. Der Druckknopf weist auf dessen dem Lastkolben abgewandter Seite vorzugsweise eine ringförmig umlaufende Nut auf, in welche ein zylindermantelförmiger Abschnitt der Spannmutter eingreift. Radial außerhalb des zylindermantelför- migen Abschnitts ist gemäß einer möglichen Ausführungsform durch Betätigung des Druckknopfes ein Freiraum herstellbar, in welchem Sperrkörper, insbesondere Kugeln, anordenbar sind. Je nach Positionierung der Sperrkörper wird durch diese der Ausweichkolben in axialer Richtung freigegeben oder blockiert. Ist der Ausweichkolben freigegeben, so ist für die im Freiraum angeord- neten Sperrkörper vorzugsweise ein Anschlag durch den zylindermantelförmi- gen Abschnitt gegeben.
Die in verschiedenen, zueinander konzentrischen Ringräumen anordenbaren Sperrkörper nehmen gemäß einer ersten Ausführungsform mindestens 180°, insbesondere mindestens 270°, des jeweiligen Ringsraums ein. Beispielsweise sind die Sperrkörper annähernd vollkugelig im Ringraum angeordnet.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind einzelne Sperrkörper voneinander beabstandet im Ringraum gehalten, wobei Abschnitte des Druckknopfes der definierten Positionierung der Sperrkörper dienen. Der Druckknopf ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise unmittelbar, das heißt nicht über zusätzliche Teile, gegenüber derjenigen Komponente, die den zylindermantelförmigen Abschnitt der Spannmutter bildet, verdrehgesichert. Die Verdrehsicherung ist auf einfache Weise durch an den zylindermantelförmigen Abschnitt einstückig an- geformte Sicherungsnasen, welche in die ringförmig umlaufende Nut des Druckknopfes eingreifen, realisierbar.
In besonders rationeller Weise ist der Druckknopf als spanlos umgeformtes Blechteil herstellbar. Die Spannmutter ist dagegen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus mehreren Metallteilen zusammengesetzt: Ein direkt auf die Welle aufschraubbares, als Rumpfmutter bezeichnetes Teil der Spannmutter ist vorzugsweise im Fließpressverfahren hergestellt. Alternativ ist die Rumpfmutter als spanend bearbeitetes Metallteil ausgebildet. Bei einem weite- ren, die Rumpfmutter radial umgebenden Teil der Spannmutter handelt es sich vorzugsweise um ein spanlos umgeformtes Blechteil. Das letztgenannte Blechteil, welches vorteilhafterweise auch den oben genannten zylindermantelförmi- gen Abschnitt bilden kann, ist mit der Rumpfmutter vorzugsweise nicht starr verbunden. Vielmehr ist es mit dem Lastkolben, beispielsweise mittels einer partiellen Verstemmung, verdrehgesichert, jedoch axial beweglich, verbunden. Der Lastkolben wiederum ist relativ zur Rumpfmutter verdrehgesichert, beispielsweise mit Hilfe von Sechskantkonturen, und zugleich in axialer Richtung relativ zur Rumpfmutter verschiebbar.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen in teilweise geschnittenen Darstellungen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Spanneinrichtung in einem ersten, gesperrten Betriebszustand,
Fig. 2 die Spanneinrichtung nach Fig. 1 im Übergang zu einem zweiten, gelösten Betriebszustand, und
Fig. 3 die Spanneinrichtung nach Fig. 1 im zweiten, gedrückten Betriebszustand,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Spanneinrichtung in einer
Darstellung analog Fig. 1 ,
Fig. 5 einen Druckknopf der Spanneinrichtung nach Fig. 4,
Fig. 6 eine Hülse der Spanneinrichtung nach Fig. 4, und
Fig. 7 eine den Druckknopf nach Fig. 5 sowie die Hülse nach Fig. 6 umfassende Anordnung. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete, in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Spanneinrichtung ist zum lösbaren Befestigen eines nicht dargestellten Teils, beispielsweise einer Schleifscheibe, auf einem ebenfalls nicht dargestellten Gerät vorgesehen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion der Spanneinrichtung 1 wird auf die DE 199 37 436 A1 verwiesen.
Die Spanneinrichtung 1 weist eine Spannmutter 2 sowie einen ringförmigen Lastkolben 3 auf, zwischen welchen eine Druckkammer 4 gebildet ist, die mit einem hydraulischen Druckmedium, beispielsweise Hydrauliköl, gefüllt ist. Das hydraulische Druckmedium kann sich hierbei entweder unmittelbar zwischen dem Lastkolben 3 und der Spannmutter 2 oder in einem ringscheibenförmigen Hydraulikkissen, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff, befinden.
In der Anordnung nach Figur 1 grenzt ein ringförmiger Ausweichkolben 5 an die Druckkammer 4. Auf der dem Lastkolben 3 abgewandten Seite des Ausweichkolbens 5 liegen an diesem als Kugeln ausgebildete Sperrkörper 6 an. Die Kugeln 6 nehmen in der Anordnung nach Figur 1 , auch als Sperrstellung bezeichnet, denselben radialen Bauraum wie der Ausweichkolben 5 ein. Weder in axialer noch in radialer Richtung ist eine Beweglichkeit der Kugeln 6 gegeben. Sämtliche Kugeln 6 befinden sich innerhalb eines Ringraums 7, der durch drei Teile, nämlich den Ausweichkolben 5, eine Hülse 8 und einen ringförmigen Druckknopf 9, begrenzt ist. Die Kugeln 6 füllen den Ringraum 7 annähernd vollständig aus, wobei eine Verlagerung aller Kugeln 6 radial nach innen möglich sein muss, wie untenstehend anhand der Figuren 2 und 3 noch näher erläutert wird.
Der Lastkolben 3 und der Ausweichkolben 5 sind in entgegengesetzter Richtung mit Druck beaufschlagt. Die wirksame Druckfläche des Ausweichkolbens 5 ist mit Aκ, die wirksame Druckfläche des Lastkolbens 3 mit AL bezeichnet. Das Druckfächenverhältnis AK/AL beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 0,2. Es sind auch Ausführungsformen realisierbar, in denen das Druckfächen- verhältnis AK/AL bis zu 0,9 beträgt. Bevorzugte Ausführungsformen weisen ein Druckfächenverhältnis AK/AL von nicht mehr als 0,5 auf.
In axialer Richtung sind die Kugeln 6 in der Sperrstellung der Spanneinrichtung 1 einerseits durch den Ausweich kolben 5 und andererseits, dass heißt in Richtung zu einer dem Lastkolben 3 gegenüberliegenden Stirnseite 10 der Spanneinrichtung 1 , durch einen Scheibenabschnitt 11 der Hülse 8 positioniert. In radialer Richtung sind die Kugeln 6 nach außen durch einen Mantelabschnitt 12 der Hülse 8 und nach innen durch einen äußeren Bord 13 des Druckknopfes 9 gehalten. Die Hülse 8 stellt eine Komponente der Spannmutter 2 dar und ist als spanlos umgeformtes Blechteil gefertigt. Eine weitere Komponente der Spannmutter 2 ist durch eine so genannte Rumpfmutter 14 gegeben, welche unmittelbar auf die nicht dargestellte Welle aufschraubbar ist. Die Hülse 8 ist durch eine partielle Bördelung 15 verdrehgesichert, jedoch axial beweglich, mit dem Lastkolben 3 verbunden.
Der ringförmige Druckknopf 9 weist an seinem radial inneren Rand einen von der Stirnseite 10 weg weisenden inneren Bord 16 auf, der einen rohrförmigen, mit einem Innengewinde versehenen Kernabschnitt 17 der Rumpfmutter 14 radial unmittelbar umgibt. In einem radialen Bereich zwischen dem inneren Bord 16 und dem äußeren Bord 13 weist der Druckknopf 9 eine zur Stirnseite 10 hin offene, ringförmig umlaufende Nut 18 auf. In diese Nut 18 greift ein zy- lindermantelförmiger Abschnitt 19 ein, welcher an den Scheibenabschnitt 11 der Hülse 8 angeformt ist. Radial außerhalb der Nut 18 weist der Druckknopf 9 eine konische, zur Stirnseite 10 hin spitz zulaufende Rampe 20 auf, welche am Scheibenabschnitt 11 anschlägt und in den äußeren Bord 13 übergeht. Insgesamt ist der Druckknopf 9 somit bei begrenztem Hub innerhalb der Spannmutter 2 axial verschieblich gelagert. Eine den Druckknopf 9 mit einer Axialkraft beaufschlagende Feder 21 ist als den Kernabschnitt 17 umgebende Schraubenfeder ausgebildet und zwischen den Druckknopf 9 und einen ringscheibenförmigen, einteilig mit dem Kernabschnitt 17 verbundenen Außenabschnitt 22 der Rumpfmutter 14 eingespannt. Während des Betriebs des Gerätes, beispielsweise Winkelschleifers, an welchem ein Teil, insbesondere eine Schleifscheibe, mittels der Spanneinrichtung 1 befestigt ist, zieht sich die Rumpfmutter 14 und damit die gesamte Spanneinrichtung 1 durch die bei den Bearbeitungsvorgängen wirkenden Kräfte tendenziell immer weiter fest, was ein Ansteigen des Drucks in der Druckkammer 4 bedeutet. Um zum Zwecke des Lösens der Spanneinrichtung 1 diesen Druck zu reduzieren, wird, wie anhand der Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, der ringförmige Druckknopf 9 nach innen, dass heißt in Richtung zur Druck- kammer 4, gedrückt, wodurch ein innerer Ringraum 23 entsteht, in welchen die Kugeln 6 ausweichen. Die Verlagerung der Kugeln 6 vom Ringraum 7 in den inneren Ringraum 23 wird maßgeblich durch eine konische Stirnfläche 24 des Ausweichkolbens 5 bewirkt, wobei die Konizität der Stirnfläche 24 der Konizität der Rampe 20 entgegengerichtet ist. Mit anderen Worten: Während sich die Rampe 20 des Druckknopfes 9 radial nach außen der Druckkammer 4 sowie dem Lastkolben 3 annähert, ist der axiale Abstand zwischen der Druckkammer 4 und der ebenfalls eine Rampe bildenden Stirnfläche 24 im radial äußeren Bereich des Ausweichkolbens 5 größer als in dessen radial innerem, dem äußeren Bord 13 des Druckknopfes 9 benachbarten Bereich. Im Querschnitt nach Figur 2 beschreiben die Oberflächen 24,20 des Ausweichkolbens 5 sowie des Druckknopfes 9, zwischen welchen die Kugel 6, wie durch die nebeneinander liegende Anordnung zweier Kugeln 6 angedeutet, verlagerbar ist, eine V- Form, wobei die Spitze des V der Stirnfläche 10 abgewandt ist.
Gleichzeitig mit der Verlagerung der Kugeln 6 radial nach innen, dass heißt vom Ringraum 7 in den inneren Ringraum 23, bildet sich zwischen der ursprünglichen Druckkammer 4 und den Ausweichkolben 5 ein in Figur 3 erkennbarer Ausweichraum 25, welcher den für das hydraulische Druckmedium zur Verfügung stehenden Raum vergrößert und damit ein leichtes Lösen der Spanneinrichtung 1 ermöglicht. Solange ein ausreichender Druck im hydraulischen Druckmedium herrscht, verbleibt der Ausweichkolben 5 in der in Figur 3 dargestellten, als entsperrte Stellung bezeichneten Positionierung. Fällt der Druck des hydraulischen Druckmediums weit genug ab, so bewirkt die Feder 21 eine Verlagerung der Kugeln 6 nach außen und damit eine Rückstellung der Spanneinrichtung 1 in die in Fig. 1 dargestellte Position. Um die Spannmutter 2 auch unabhängig von der Funktion der hydraulischen Entriegelung, beispielsweise bei einem Versagen des das hydraulische Druckmedium aufnehmenden Druckkissens, mittels eines Werkzeugs lösen zu können, weist der Kernabschnitt 17 der Rumpfmutter 14 an seinem Umfang eine Mitnahmekontur 26 in Form zweier Abflachungen, das heißt eines Zweiflachs, auf.
Die Funktion der in den Figuren 4 bis 7 komplett oder teilweise dargestellten Spanneinrichtung 1 entspricht prinzipiell dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3. Für einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in beiden Ausführungsbeispielen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 sind im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 7 einzelne Sperrkörper, nämlich Kugeln 6, voneinander beabstandet im Ringraum 7 beziehungsweise im inneren Ringraum 23 - je nach Positionierung des Druckknopfes 9 - gehalten. Die Kugeln 6 werden mittels des Druckknopfes 9 geführt, welcher somit als Käfig fungiert. Nicht nur im gelösten Betriebszustand der Spanneinrichtung 1 , son- dem auch im gesperrten Betriebszustand (Fig. 4), existiert ein Überlapp in radialer Richtung - bezogen auf die Rotationsachse der Spanneinrichtung 1 - zwischen Käfigabschnitten 27 am äußeren Umfang des Druckknopfes 9 und den Kugeln 6. Jeder Käfigabschnitt 27 ist in Umfangsrichtung zwischen zwei Kugeln 6 angeordnet und gegenüber der Rotationsachse schräg gestellt, so dass die ringförmige Nut 18 mehrfach, nämlich bei jeder Kugel 6, unterbrochen ist und im Querschnitt eine unsymmetrische V-Form aufweist.
In Umfangsrichtung zwischen zwei Käfigabschnitten 27 befindet sich jeweils ein im Vergleich zu den Käfigabschnitten in radialer Richtung kürzerer, ebenfalls durch den Druckknopf 9 gebildeter, in einer zur Rotationsachse normalen Ebene liegender Vorsprung 28, welcher im gesperrten Zustand der Spanneinrichtung 1 einen Anschlag für die Kugel 6 radial nach innen bildet. Gleichzeitig ist die Kugel 6 durch die schräg gestellten Käfigabschnitte 27 in Umfangsrichtung festgelegt. Diese Positionierung in Umfangsrichtung bleibt auch bestehen, wenn der Druckknopf 9 gedrückt wird, so dass die Spanneinrichtung 1 in den gelösten Zustand übergeht. Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 ist für diesen Übergang in den gelösten Zustand eine geringere radiale Verlagerung der Kugel 6 ausreichend. Dies wird durch eine L-Form (im Querschnitt) des Ausweichkolbens 5 mit einem längeren, die Kugel 6 kontaktierenden L-Schenkel 29 und einem kürzeren auf der Druckkammer 4 aufliegenden L-Schenkel 30 ermöglicht. Der längere, am Mantelabschnitt 12 der Hülse 8 anliegende L-Schenkel 29 ist hierbei, gemessen in radialer Richtung, dünner als der Kolben 5 der Spanneinrichtung 1 nach den Figuren 1 bis 3. Der nur geringen Bauraum beanspruchende Sperr- und Lösemechanismus im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 7 ermöglicht eine im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 breitere (in radialer Richtung) und damit noch benutzerfreundlichere Ausbildung des Druckknopfes 9.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 und dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 7 ist darin gegeben, dass bei letztgenannter Ausführungsform die Hülse 8, welche in diesem Fall eine Rändelung 31 aufweist, unmittelbar gegenüber dem Druckknopf 9 verdrehgesichert ist. Hierbei greifen einzelne Sicherungsnasen 32, auch als Drehmomentnasen bezeichnet, welche an den zylindermantelförmigen Abschnitt 19 der Hülse 8 angeformt sind, in korrespondierende Sicherungsschlitze 33, die in der umlaufenden Nut 18 des Druckknopfes 9 gebildet sind, ein. Die durch die Sicherungsnasen 32 und die Sicherungsschlitze 33 gebildete Ver- drehsicherung ist damit derart gesaltet, dass die axiale Verschiebbarkeit des Druckknopfes 9 gegenüber der Hülse 8 gewährleistet bleibt. Bezugszeichenliste
1 Spanneinrichtung
2 Spannmutter
3 Lastkolben
4 Druckkammer
5 Ausweichkolben
6 Kugel
7 Ringraum
8 Hülse
9 Druckknopf
10 Stirnseite
11 Scheibenabschnitt
12 Mantelabschnitt
13 äußerer Bord
14 Rumpfmutter
15 partielle Bördelung
16 innerer Bord
17 Kernabschnitt
18 Nut
19 zylindermantelförmiger Abschnitt
20 Rampe
21 Feder
22 Außenabschnitt
23 innerer Ringraum
24 Stirnfläche
25 Ausweichraum
26 Mitnahmekontur
27 Käfigabschnitten
28 Vorsprung
29 längerer L-Schenkel
30 kürzerer L-Schenkel
31 Rändelung 32 Sicherungsnase
33 Sicherungsschlitz
Aκ wirksame Druckfläche des Ausweichkolbens AL wirksame Druckfläche des Lastkolbens

Claims

Patentansprüche
1. Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines Teils auf einer Welle, mit einer auf die Welle aufschraubbaren, zum Einspannen des Teils vorgese- henen Spannmutter (2), sowie mit einem ringförmigen, zur Anlage an dem
Teil vorgesehenen Lastkolben (3), wobei zwischen dem Lastkolben (3) und der Spannmutter (2) eine mit einem hydraulischen Medium befüllbare Druckkammer (4) gebildet ist, und wobei ein Ausweichraum (25) mittels eines Druckknopfes (9) zu der Druckkammer (4) zuschaltbar ist, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Druckknopf (9) eine ringförmige, die Welle konzentrisch umgebende Gestalt aufweist.
2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druckknopf (9) mit einem ringförmigen, zur Veränderung des Volumens des Ausweichraums (4) vorgesehenen Ausweichkolben (5) zusammenwirkt.
3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichkolben (5) konzentrisch zur Symmetrieachse der Spannmutter (2) angeordnet ist.
4. Spanneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckflächenverhältnis (AK/AL) zwischen Ausweichkolben (5) und Lastkolben (3) weniger als 0,5 beträgt.
5. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckknopf (9) auf dessen dem Lastkolben (3) abgewandter Seite eine ringförmig umlaufende Nut (18) aufweist, in welche ein zylindermantelförmiger Abschnitt (19) der Spannmutter (2) eingreift.
6. Spanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb des zylindermantelförmigen Abschnitts (19) durch Betätigung des Druckknopfes (9) ein Freiraum (23) für Sperrkörper (6), welche die axiale Verschiebbarkeit des Ausweichkolbens (5) beeinflussen, herstellbar ist.
7. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkörper (6) einen ringförmigen Raum (7, 23) zu mehr als 180° ausfüllen.
8. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Sperrkörper (6) mittels des Druckknopfes (9) voneinander beabstandet in einem ringförmigen Raum (7, 23) gehalten sind.
9. Spanneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindermantelförmige Abschnitt (19) der Spannmutter (2) gegenüber dem Druckknopf (9) verdrehgesichert ist.
10. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zylindermantelförmige Abschnitt (19) der Spannmutter (2) einen Anschlag für die Sperrkörper (6) bildet.
11. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckknopf (9) als spanlos umgeformtes Blechteil aus- gebildet ist.
12. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmutter (2) eine zum Aufschrauben auf die Welle vorgesehene Rumpfmutter (14) sowie eine spanlos umgeformtes Blechteil (8) aufweist.
13. Spanneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rumpfmutter (14) eine zum Ansetzen eines Werkzeugs vorgesehene Mitnahmekontur (26) aufweist.
14. Spanneinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das spanlos umgeformte Blechteil (8) der Spannmutter (2) die Rumpfmutter (14) radial umgibt.
15. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastkolben (3) gegenüber der Rumpfmutter (14) bei axialer Beweglichkeit verdrehgesichert ist, und das spanlos umgeformte Blech- teil (8) der Spannmutter (2) ebenfalls verdrehgesichert sowie axial beweglich mit dem Lastkolben (3) verbunden ist.
16. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Spannmutter (2) und den Druckknopf (9) eine konzentrisch zur Symmetrieachse der Spannmutter (2) angeordnete Feder
(20) gespannt ist.
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