ПАТРОН ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ ИЛИ ПРИВОДОМ ОТ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК B23B31/12 

Изобретение относится в основном к патронам для использования с дрелями с электрическим или пневматическим приводом. В частности, настоящее изобретение относится к патронам, не требующим ключа, которые могут быть затянуты и освобождены вручную или с помощью мотора привода.

Широко известны как ручные дрели, так и дрели с электрическим или пневматическим приводом. Хотя вращающиеся дрели являются наиболее часто используемым инструментом с подобным приводом, в набор инструментов могут также входить отвертки, гаечные ключи, буры, шлифовальные камни и другие режущие или абразивные инструменты. Поскольку инструменты могут иметь хвостовики различного диаметра и в поперечном сечении могут быть многоугольными, дрели обычно снабжаются патроном, который можно регулировать в относительно широком диапазоне. Патрон может присоединяться к приводу с помощью резьбового или конического отверстия.

Известно большое количество различных патронов. В простейшей конструкции патрона три зажимных кулачка, расположенных по окружности под углом примерно 120 градусов относительно друг друга, сжимаются с помощью расположенных под углом проходов в основании, присоединенном к валу привода, и устроены таким образом, что вращение основания в одном направлении по отношению к зажимающей гайке, соединенной с прижимными кулачками, заставляет эти кулачки войти в захватывающее взаимодействие с цилиндрическим хвостовиком инструмента, в то время как вращение в обратном направлении освобождает это захватывающее взаимодействие. Регулировка подобного патрона может производиться без ключа, при этом он вращается вручную.

Один из таких патронов описан в американском патенте N 5125673 под названием "Безударный патрон, не требующий ключа", который в общем случае предназначен для тех же целей, что и настоящее изобретение. Этот патрон предназначен для использования с ручным приводом или с приводом от двигателя, оснащенным вращающимся ведущим валом, и содержит по существу цилиндрической формы основание, имеющее переднюю и заднюю части, причем задняя часть имеет осевое отверстие, форма которого соответствует ведущему валу привода, а передняя часть имеет осевое отверстие и ряд расположенных под углом проходов, сформированных в ней таким образом, что они пересекаются с осевым отверстием. Патрон содержит ряд зажимных кулачков, расположенных с возможностью скольжения в каждом из расположенных под углом проходов, причем каждый из кулачков имеет прижимную поверхность, сформированную на одной из его сторон, и резьбу, нарезанную на противоположной его стороне. Кольцо прижима подшипника закреплено на основании. Узел антифрикционного подшипника расположен в непосредственном контакте с прижимным кольцом. Гайка установлена на узле подшипника с возможностью вращения и имеет соединение с резьбой прижимных кулачков. Цилиндрической формы передняя гильза соединена с гайкой с возможностью сообщения ей вращательного движения и накрывает переднюю часть основания, посредством чего, при вращении передней гильзы относительно основания, прижимные кулачки имеют возможность движения.

Несмотря на преимущество подобных патронов, не требующих ключей, как было указано в американском патенте N 5125673, для различного применения необходимы различные конфигурации патронов, не требующих ключа. Существующие конструкции подшипников, устанавливаемые в патронах, разработаны с целью восприятия нагрузки и уменьшения трения между зажимной гайкой и основанием в осевом направлении. Эти подшипники иногда имеют отдельный корпус и могут содержать отдельные верхние и нижние прижимные обоймы. Иногда, если корпус зажимной гайки достаточно твердый, он может служить в качестве нижней или верхней прижимной обоймы соответственно.

Было бы желательно иметь конфигурацию патрона, которая как радиальные, так и осевые нагрузки при работе с ним позволяли бы иметь минимальными. Кроме того, было бы желательно иметь патрон, в котором трение между основанием патрона и гайкой было бы минимальным и, кроме того, в котором гайка была бы расположена как можно ближе к центру, чтобы обеспечить при ее затягивании более равномерную передачу усилия на каждый из зажимных кулачков. Желательно было бы также иметь патрон, не требующий ключа, с меньшим количеством составляющих, а стоимость производства которого была бы ниже.

В настоящем изобретении учитываются известные конструкции и способы, на которые далее делаются ссылки.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание патрона улучшенной конструкции, не требующего ключа, эффективно зажимающего гайку на зажимных кулачках во время работы с ним, имеющий улучшенный механизм для обеспечения центровки гайки во время ее затягивания, имеющего минимальное количество отдельных деталей, необходимых для сборки, в котором сведены к минимуму трение между основанием патрона и гайкой и осевые и радиальные нагрузки.

Этот технический результат достигается тем, что в патроне для использования с ручным приводом или с приводом от двигателя, оснащенным вращающимся ведущим валом, содержащем по существу цилиндрической формы основание, имеющее переднюю и заднюю части, причем задняя часть имеет осевое отверстие, форма которого соответствует ведущему валу привода, а передняя часть имеет осевое отверстие и ряд расположенных под углом проходов, сформированных в ней таким образом, что они пересекаются с осевым отверстием, ряд зажимных кулачков, расположенных с возможностью скольжения в каждом из расположенных под углом проходов, причем каждый из кулачков имеет прижимную поверхность, сформированную на одной из его сторон, и резьбу, нарезанную на противоположной его стороне, кольцо прижима подшипника, закрепленное на основании, узел антифрикционного подшипника, расположенный в непосредственном контакте с прижимным кольцом, гайку, установленную на узле подшипника с возможностью вращения и имеющую соединение с резьбой прижимных кулачков, и по существу цилиндрической формы переднюю гильзу, соединенную с гайкой с возможностью сообщения ей вращательного движения и накрывающую переднюю часть основания, посредством чего, при вращении передней гильзы относительно основания, прижимные кулачки имеют возможность движения, согласно изобретению антифрикционный подшипник включает внутреннюю обойму и внешнюю обойму с элементами подшипника, заключенными между ними, при этом гайка установлена с возможностью вращения с упором на одну из обойм.

Предпочтительно, чтобы обойма, на которую опирается гайка, была выполнена в виде внутренней обоймы.

Целесообразно, чтобы узел подшипника включал обод, по меньшей мере частично охватывающий внутреннюю и внешнюю обоймы для образования узла подшипника.

Гайка может иметь фигурную посадочную поверхность, соответствующую фигурной посадочной части внутренней обоймы.

Узел подшипника может быть выполнен в виде подшипника радиальной нагрузки.

Желательно, чтобы прижимное кольцо имело выступ, а узел подшипника установлен на этом выступе.

Кольцо прижима может составлять единое целое с основанием.

Гайка может представлять собой цельную деталь.

Возможно, чтобы патрон дополнительно включал заднюю гильзу, закрепленную на задней части основания.

Предпочтительно, чтобы гайка содержала приводные прорези, в которые входят приводные ребра передней гильзы.

Целесообразно, чтобы передняя гильза была смонтирована на основании в зацеплении с гайкой посредством колпачка, выполненного из нержавеющего материала.

Элементы подшипника могут быть выполнены в виде шариков.

Технический результат достигается также и тем, что в патроне для использования с ручным приводом или с приводом от двигателя, оснащенным вращающимся ведущим валом, содержащем по существу цилиндрической формы основание, имеющее переднюю и заднюю части, причем задняя часть имеет осевое отверстие, форма которого соответствует ведущему валу привода, а передняя часть имеет осевое отверстие и ряд расположенных под углом проходов, сформированных в ней таким образом, что они пересекаются с осевым отверстием, ряд зажимных кулачков, расположенных с возможностью скольжения в каждом из расположенных под углом проходов, причем каждый из кулачков имеет прижимную поверхность, сформированную на одной из его сторон, и резьбу, нарезанную на противоположной его стороне, кольцо прижима подшипника, закрепленное на основании, узел антифрикционного подшипника, расположенный в непосредственном контакте с прижимным кольцом и включающий внутреннюю и внешнюю обоймы с элементами подшипника, расположенными между ними, гайку, установленную на узле подшипника с возможностью вращения, находящуюся в соединении с резьбой прижимных кулачков, и по существу цилиндрической формы переднюю гильзу, соединенную с гайкой с возможностью сообщения ей вращательного движения и накрывающую переднюю часть основания, посредством чего, при вращении передней гильзы относительно основания, прижимные кулачки имеют возможность движения, согласно изобретению гайка установлена с возможностью для вращения с упором на внутреннюю обойму.

Целесообразно, чтобы узел подшипника имел обод, по меньшей мере частично охватывающий внутреннюю и внешнюю обоймы для образования узла подшипника.

Гайка может иметь фигурную посадочную поверхность, соответствующую фигурной посадочной части внутренней обоймы.

Предпочтительно, чтобы узел подшипника был выполнен в виде подшипника радиальной нагрузки.

Прижимное кольцо может иметь выступ, а узел подшипника может быть установлен на этом выступе.

Прижимное кольцо может составлять единое целое с основанием.

Гайка может представлять собой цельную деталь.

Целесообразно, чтобы патрон дополнительно включал заднюю гильзу, закрепленную на задней части основания.

Подробное описание настоящего изобретения, включающее предпочтительный вариант его осуществления для одного из обычных применений, приведено ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 представляет собой вид спереди, частично в разрезе, патрона в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, фиг. 2 представляет собой разрез основания патрона и некоторых других частей, показанных на фиг. 1, фиг. 3 представляет собой детальный увеличенный вид подшипника и гайки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 представлен патрон 10 в соответствии с настоящим изобретением. Патрон 10 включает переднюю гильзу 12, дополнительную (не обязательную) заднюю гильзу 14, основание 16 и прижимные кулачки 18. На фиг. 1 и 2 основание 16 в основном имеет цилиндрическую форму и содержит переднюю часть 20 и заднюю часть 22. Осевое отверстие 24 сформировано в передней части 20 основания 16. Осевое отверстие 24 несколько больше, чем наибольший хвостовик инструмента, для которого предназначен данный патрон. Резьбовое отверстие 26 находится в задней части 22 основания 16 и имеет стандартный размер, соответствующий ведущему валу двигателя или ручного привода (не показан). Отверстия 24, 26 могут соединяться в центральной части 28 основания 16. Хотя на фигуре показано резьбовое отверстие 26, оно может быть заменено коническим отверстием стандартного размера, соответствующим коническому валу привода.

В основании 16 сформированы проходы 30 для того, чтобы в них размещать каждый из прижимных кулачков 18. В соответствии с фиг. 1 используются три прижимных кулачка 18, и каждый из прижимных кулачков 18 смещен относительно соседнего кулачка по дуге приблизительно на 120^o. Оси проходов 30 и кулачков 18 наклонены по отношению к оси патрона таким образом, что они пересекают ось патрона в общей точке впереди по отношению к основанию патрона 16. Каждый из кулачков 18 имеет зажимную поверхность 32 для захвата инструмента, которые в целом параллельны оси основания патрона 16, и резьбовую поверхность 34 на их противоположной или внешней поверхности. В рамках настоящего изобретения могут быть использованы резьбовые поверхности 34 любого подходящего типа и шага, известные в подобных устройствах.

Как показано на фиг. 1 и 2, основание 16 включает прижимное кольцо 36, которое в предпочтительном варианте осуществления изобретения является его составной частью. Прижимное кольцо 36 может быть и отдельным от основания элементом, хотя предпочтителен указанный вариант. Прижимное кольцо 36 имеет выступ 38. Выступ 38 предназначен для соединения с ободом внешней обоймы антифрикционного подшипника 42, о чем более детально будет сказано ниже. Прижимное кольцо 36 включает ряд направляющих поверхностей 50 для зажимных кулачков, сформированных по окружности для обеспечения обратного хода кулачков 18.

На фиг. 2 основание 16 включает заднюю цилиндрическую часть 44 с нанесенными насечками 46 для соединения с дополнительной задней гильзой 14 (фиг. 1), которая может быть напрессована на нее в случае необходимости. Основание 16, кроме того, включает первую коническую часть 48, которая сформирована в задней цилиндрической части 44 по направлению к прижимному кольцу 36. Вторая коническая часть сформирована направляющими поверхностями 50 в области прижимного кольца 36 по направлению к передней цилиндрической части 52. Передняя часть 56 приспособлена для насадки на нее колпачка для закрепления передней гильзы во вращательном соединении с гайкой, о чем более подробно будет сказано ниже. В качестве альтернативы возможно применение специального фиксирующего кольца или чего-либо подобного для закрепления передней гильзы, либо передняя гильза может быть напрессована или каким-то другим образом закреплена на гайке.

Настоящее изобретение, кроме того, включает гайку 60, которая в предпочтительном воплощении представляет собой цельную гайку и которая имеет резьбу 62, соответствующую резьбовым поверхностям 34 прижимных кулачков 18, причем когда гайка 60 вращается относительно основания 16, прижимные кулачки 18 будут передвигаться вперед или назад. Гайка 60 может иметь приводные прорези 66, соответствующие приводным ребрам 68 передней гильзы 12 таким образом, что когда передняя гильза 12 вращается, вращение передается на гайку 60, которая будет двигать прижимные кулачки 18, как об этом говорилось выше.

Гайка 60, кроме того, имеет фигурную посадочную поверхность 61, соответствующую фигурной посадочной части подшипника 42, что более подробно будет описано ниже.

Как показано на фиг. 1-3, подшипник 42 как самостоятельный узел предназначен для размещения между прижимным кольцом 36 и посадочной поверхностью 61 гайки 60. Подшипник 42 включает в себя внутреннюю обойму 72 и внешнюю обойму 74, а также элементы 76 подшипника, находящиеся между ними. В предпочтительном варианте осуществления изобретения элементы 76 являются шариками подшипника. Подшипник 42 может, кроме того, включать обод 78, охватывающий внутренние и внешние обоймы 72 и 74 для соединения подшипника в отдельный независимый узел. Внутренняя обойма 72 имеет фигурную поверхность 72', конфигурация которой соответствует фигурной посадочной поверхности 61 на гайке 60. Гайка 60 полностью опирается на внутреннюю обойму 72 и не имеет, как в известных устройствах, фрикционного контакта с основанием 16. С помощью подобного соответствия достигается выравнивание и минимизация как осевых, так и радиальных толчков при работе патрона, а также минимизация или устранение фрикционного контакта или трения между гайкой 60 и основанием 16. Кроме того, такое соответствие помогает обеспечить центровку гайки во время ее затягивания, что обеспечивает более равномерный зажим патрона и уменьшает износ. Такая конструкция обеспечивает также оптимальное резьбовое соединение с каждой плашкой, еще больше увеличивая эффективность и уменьшая нагрузки на резьбу кулачков и гайки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения подшипник 42 как самостоятельный узел представляет собой подшипник радиального давления.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, как упоминалось выше, передняя гильза 12 свободно надевается на переднюю часть 20 патрона 10. Ряд приводных ребер 68 передней гильзы 12 входят в приводные прорези 66 гайки 60, соединяя переднюю гильзу 12 с гайкой 60, т.е. когда передняя гильза 12 вращается, она передает вращение гайке 60. Передняя гильза 12 может иметь кольцевой выступ 79. Размеры колпачка 58 позволяют напрессовать его на переднюю часть 56, чтобы удерживать переднюю гильзу 12 на патроне 10. Было бы также желательно, чтобы колпачок 58 мог бы также закрепляться на основании 16 специальным зажимом или защелкой, резьбой или чем-то подобным. Колпачок 58 остается открытым после сборки указанного патрона и предпочтительно нанести на него покрытие из цветного металла для предотвращения образования ржавчины и для улучшения его внешнего вида. Примерами подходящих покрытий могут быть цинк или никель, однако может применяться любое подходящее покрытие.

Колпачок 58 служит для удержания передней гильзы 12 в необходимом положении на патроне 10 с возможностью вращения совместно с гайкой 60. Кроме того, колпачок 58 имеет также двойное предназначение как эстетичный колпачок для передней части 56 и для предотвращения коррозии. В этом состоит преимущество получения эстетического внешнего вида без необходимости покрытия всего основания 16. Если необходимо, задняя гильза 14 может отсутствовать, а передняя гильза 12 может быть удлинена до конца основания 16. Такая альтернатива возможна в случае, если вал привода снабжен замком или аналогичным элементом, или когда сам привод используется для затяжки и освобождения зажимных плашек.

Круговая поверхность передней гильзы 12 может иметь специальные выемки или может быть снабжена продольными ребрами или другими насечками для обеспечения надежного ее захвата пользователем. Подобным образом круговая поверхность задней гильзы 14, если такая применяется, также может иметь насечки или ребра, если в этом есть необходимость. Передняя и задняя гильзы могут быть изготовлены из структурного пластика, такого как поликарбонат, наполненный полипропилен, например полипропилен со стеклом в качестве наполнителя, или из смеси структурных пластических материалов. Другой композитный материал, такой как, например, полимеры, наполненные графитом, также могут быть применимы в определенной рабочей среде. Было бы желательно использовать для изготовления патрона применяемые обычно для этих целей материалы, в соответствии с предназначением патрона. Предложенные выше материалы приводятся, всего лишь, в качестве примера.

Кроме того, хотя в настоящем изобретении описан колпачок и приводные прорези, возможно применение любого другого функционального соединения между передней гильзой и гайкой.

Было бы предпочтительно, чтобы задняя гильза 14 была зафиксирована на основании 16, в то время, как передняя гильза 12 была бы соединена гайкой 36 и закреплена на основании 16 с обеспечением вращения относительно него. Относительное вращение передней и задней гильз 12 и 14 в соответствии с взаимодействием между прижимом 34 прижимных кулачков 18 и резьбы 62 на гайке 60 заставляет прижимные кулачки 18 двигаться вперед и назад в зависимости от направления относительного вращения.

В то время как вышеприведенное описание соответствует патрону, для которого не требуется ключ, было бы желательно, чтобы принципы настоящего изобретения были бы одинаково применимы и для патрона, зажимаемого ключом, или т.п. в соответствии с описанием настоящего изобретения.

Изобретение и другие его модификации и варианты могут применяться лицами, знакомыми с существующими устройствами, без существенного отхода от духа и рамок настоящего изобретения, что более подробно рассматривается в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, следует понимать, что аспекты различных вариантов осуществления изобретения могут взаимозаменяться как полностью, так и частично.

Изобретение относится к патронам для дрелей с электрическим или пневматическим приводом, в частности к патронам, не требующим ключа, которые могут быть затянуты и освобождены вручную или с помощью мотора привода. Достигаемый технический результат: улучшенная центровка гайки во время ее затягивания, минимальное количество отдельных деталей, необходимых для сборки, сведения к минимуму трения между основанием патрона и гайкой, а также осевых и радиальных нагрузок. Патрон включает кольцо прижима подшипника, закрепленное на основании, и антифрикционный подшипник как отдельный узел, расположенный в непосредственном контакте о прижимным кольцом. Патрон, кроме того, включает гайку, установленную с возможностью вращаться на подшипнике в соединении с резьбой зажимных кулачков, а также в основном цилиндрической формы гильзу, вращательно соединенную с гайкой и накрывающую переднюю часть основания патрона так, что когда передняя гильза вращается относительно основания, зажимные кулачки перемещаются. 2 с. и 18 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Патрон для использования с ручным приводом или с приводом от двигателя, оснащенным вращающимся ведущим валом, содержащий, по существу, цилиндрической формы основание, имеющее переднюю и заднюю части, причем задняя часть имеет осевое отверстие, форма которого соответствует ведущему валу привода, а передняя часть имеет осевое отверстие и ряд расположенных под углом проходов, сформированных в ней таким образом, что они пересекаются с осевым отверстием, ряд зажимных кулачков, расположенных с возможностью скольжения в каждом из расположенных под углом проходов, причем каждый из кулачков имеет прижимную поверхность, сформированную на одной из его сторон, и резьбу, нарезанную на противоположной его стороне, кольцо прижима подшипника, закрепленное на основании, узел антифрикционного подшипника, расположенный в непосредственном контакте с прижимным кольцом, гайку, установленную на узле подшипника с возможностью вращения и имеющую соединение с резьбой прижимных кулачков, и по существу, цилиндрической формы переднюю гильзу, соединенную с гайкой с возможностью сообщения ей вращательного движения и накрывающую переднюю часть основания, посредством чего при вращении передней гильзы относительно основания прижимные кулачки имеют возможность движения, отличающийся тем, что антифрикционный подшипник включает внутреннюю обойму и внешнюю обойму с элементами подшипника, заключенными между ними, при этом гайка установлена с возможностью вращения с упором на одну из обойм. 2. Патрон по п. 1, отличающийся тем, что обойма, на которую опирается гайка, выполнена в виде внутренней обоймы. 3. Патрон по п.2, отличающийся тем, что узел подшипника включает обод, по меньшей мере частично охватывающий внутреннюю и внешнюю обоймы для образования узла подшипника. 4. Патрон по п.2, отличающийся тем, что гайка имеет фигурную посадочную поверхность, соответствующую фигурной посадочной части внутренней обоймы. 5. Патрон по п.1, отличающийся тем, что узел подшипника выполнен в виде подшипника радиальной нагрузки. 6. Патрон по п.1, отличающийся тем, что прижимное кольцо имеет выступ, а узел подшипника установлен на этом выступе. 7. Патрон по п.1, отличающийся тем, что кольцо прижима составляет единое целое с основанием. 8. Патрон по п.1, отличающийся тем, что гайка представляет собой цельную деталь. 9. Патрон по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает заднюю гильзу, закрепленную на задней части основания. 10. Патрон по п.1, отличающийся тем, что гайка содержит приводные прорези, в которые входят приводные ребра передней гильзы. 11. Патрон по п.1, отличающийся тем, что передняя гильза смонтирована на основании в зацеплении с гайкой посредством колпачка, выполненного из нержавеющего материала. 12. Патрон по п.1, отличающийся тем, что элементы подшипника выполнены в виде шариков. 13. Патрон для использования с ручным приводом или с приводом от двигателя, оснащенным вращающимся ведущим валом, содержащий, по существу, цилиндрической формы основание, имеющее переднюю и заднюю части, причем задняя часть имеет осевое отверстие, форма которого соответствует ведущему валу привода, а передняя часть имеет осевое отверстие и ряд расположенных под углом проходов, сформированных в ней таким образом, что они пересекаются с осевым отверстием, ряд зажимных кулачков, расположенных с возможностью скольжения в каждом из расположенных под углом проходов, причем каждый из кулачков имеет прижимную поверхность, сформированную на одной из его сторон, и резьбу, нарезанную на противоположной его стороне, кольцо прижима подшипника, закрепленное на основании, узел антифрикционного подшипника, расположенный в непосредственном контакте с прижимным кольцом и включающий внутреннюю и внешнюю обоймы с элементами подшипника, расположенными между ними, гайку, установленную на узле подшипника с возможностью вращения, находящуюся в соединении с резьбой прижимных кулачков, и, по существу, цилиндрической формы переднюю гильзу, соединенную с гайкой с возможностью сообщения ей вращательного движения и накрывающую переднюю часть основания, посредством чего при вращении передней гильзы относительно основания прижимные кулачки имеют возможность движения, отличающийся тем, что гайка установлена с возможностью для вращения с упором на внутреннюю обойму. 14. Патрон по п.13, отличающийся тем, что узел подшипника имеет обод, по меньшей мере частично охватывающий внутреннюю и внешнюю обоймы для образования узла подшипника. 15. Патрон по п. 13, отличающийся тем, что гайка имеет фигурную посадочную поверхность, соответствующую фигурной посадочной части внутренней обоймы. 16. Патрон по п.13, отличающийся тем, что узел подшипника выполнен в виде подшипника радиальной нагрузки. 17. Патрон по п.13, отличающийся тем, что прижимное кольцо имеет выступ, а узел подшипника установлен на этом выступе. 18. Патрон по п.13, отличающийся тем, что прижимное кольцо составляет единое целое с основанием. 19. Патрон по п.13, отличающийся тем, что гайка представляет собой цельную деталь. 20. Патрон по п.13, отличающийся тем, что дополнительно включает заднюю гильзу, закрепленную на задней части основания.