专利名称：卡具的制作方法
本申请要求保护美国第60/134,350号临时申请的权益。
本发明通常涉及用在钻具或者电动或气动动力驱动装置上的卡具。更确切地讲，本发明涉及一种无键型卡具，其可以用手或用驱动装置电机的致动，将卡具拧紧或松开。
手动和电动或气动的工具驱动装置都是公知的。尽管麻花钻是与这种驱动装置使用的最普通的工具，但是工具中还包括螺丝刀、螺母驱动器、磨盘、悬挂式砂轮和其它的切削或研磨工具。由于工具可以具有变直径的柄部或者可以具有多边形横断面，所以，通常装置上配装的卡具，可以在相当宽的范围内进行调整。卡具可以通过螺纹或者锥形孔形式固定在驱动装置上。
在本领域中，已开发了多种卡具。在卡具的一种型式中，三个夹爪彼此分开、在圆周上大概间隔120°，夹爪被限制在主体内倾斜设置的通道内，该主体与驱动轴连接。卡具的形状使得主体相对于受约束的螺母在某一方向上转旋时，迫使夹爪进入或脱离与工具柄部的夹紧关系。如果通过手动旋转就可使卡具拧紧或拧松，这种卡具可以是无键型的。在美国专利5,125,673号中公开了这种卡具的一个示例，该专利也以普通方式转让给本受让人，在此引入上述专利的整个公开文本作为参考。
本发明认识并指出现有技术的结构和方法的不足之处。
因此，本发明的目的在于提供一种用于动力驱动装置的改进的卡具。
通过与具有一旋转主轴的动力驱动装置使用的卡具，可以实现本发明的上述和其它目的。该卡具包括一通常圆柱形的主体，其限定了一末尾部分，该末尾部分构成与动力驱动装置的主轴一起转动；一前伸部分，其内形成一轴向孔，以及多个轴向狭槽。多个夹爪沿轴向可移动地分别设置在轴向狭槽内，与轴向孔连通。每个夹爪上，设有一横穿夹爪的外表面延伸的凹槽。一驱动盘沿轴向可移动地围绕着主体，与夹爪处于可驱动配合的状态，因而驱动盘相对于主体的轴向运动，就使夹爪朝向或远离轴向孔的轴运动，夹爪运动的方向取决于轴向运动的方向。驱动盘设有螺纹外圆周表面和多个挡块，这些挡块沿径向、向内伸入各自的凹槽和各自的轴向狭槽内。至少有一个挡块横跨轴向狭槽的宽度延伸。一通常圆柱形的套管可旋转地围绕主体安装，并且设有一与驱动盘的螺纹外表面相啮合的螺纹内圆周表面，因而，在驱动盘和套管之间的相对旋转，就使驱动盘相对于主体沿轴向运动。
在本发明的另一实施例中，卡具包括一通常圆柱形的主体和多个夹爪，这些夹爪可移动地设置于主体内的轴向狭槽内。一驱动盘沿轴向可移动地围绕主体设置，该主体与夹爪处于驱动配合状态，因而，驱动盘相对于主体的轴向运动，就使夹爪朝向或远离轴向孔的轴运动，夹爪运动的方向取决于轴向运动的方向。一通常圆柱形的套管可旋转地围绕主体安装，并且，设有一与驱动盘的螺纹外表面相啮合的螺纹内圆周表面，因而驱动盘和套管之间的相对旋转，就使驱动盘相对于主体沿轴向运动。一端部件固定在主体的前伸部分上，并包括多个指状物，这些指状物向后延伸，至少超出各个狭槽的一部分，从而使夹爪的外表面顶靠在指状物上。
在本发明的另一实施例中，卡具包括一通常圆柱形的主体，该主体设有一末尾部分，该末尾部分构成与动力驱动装置的主轴一起旋转；以及一其内形成一轴向孔的前伸部分。多个夹爪沿轴向可移动地设置在与轴向孔连通的位置。一驱动盘沿轴向可移动地围绕主体设置，与夹爪处于驱动配合状态，因而，驱动盘相对于主体的轴向运动，就使夹爪朝向或远离轴向孔的轴运动，夹爪的运动方向取决于轴向运动的方向。驱动盘设有一螺纹外圆周表面。一驱动套管可旋转地围绕主体安装，并设有与驱动盘的螺纹外表面相啮合的螺纹内圆周表面，因而，在驱动盘和套管之间的相对旋转，就使驱动盘相对于主体沿轴向运动。一通常圆柱形的外套管围绕驱动套管并以与驱动套管可旋转地驱动配合的方式设置。
在本发明的再一实施例中，卡具包括一通常圆柱形的主体，其设有一末尾部分，该末尾部分构成与动力驱动装置的主轴一起旋转；以及一前伸部分，其内具有一轴向孔。多个夹爪沿轴向可移动地设置在与轴向孔连通的位置。一驱动盘沿轴向可移动地围绕主体设置，与夹爪处于驱动配合状态，因而，驱动盘相对于主体的轴向运动，就使夹爪朝向或远离轴向孔的轴运动，夹爪运动的方向取决于轴向运动的方向。驱动盘设有螺纹外圆周表面。一通常圆柱形的套管可旋转地围绕主体安装，并且设有与驱动盘的螺纹外表面相啮合的螺纹内圆周表面，因而驱动盘和套管之间的相对旋转，就使驱动盘相对于主体沿轴向运动。在套管和主体之间设置一轴承，因而通过轴承，套管将沿轴向、向后的力传递给主体。
下面，参照附图，在本说明书的其余部分，对本领域的普通技术人员将本发明进行充分和尽可能的公开，其中包含实施发明的最佳模式。其中
图1是表示本发明中卡具的优选实施例的局部剖视正视图；图2是表示图1中所示的卡具处于打开位置的局部剖视正视图；图3是表示图1中卡具的部件分解图；图4是表示图2中沿4-4线剖开的卡具的横断面图；图5A是表示图1中卡具的夹爪的后视图；图5B是表示图1中卡具的夹爪的侧视图；图5C是表示图1中卡具的夹爪的顶视图；图5D是表示图1中卡具的夹爪的底视图；以及图5E是表示图1中卡具的夹爪的正视图。
在本说明书和附图中重复使用的附图标记，是用于表示本发明中相同或相似的部件或元件。
本领域普通技术人员都可以理解，目前的讨论，只能针对一个或多个示例性实施例进行描述，而并非试图限定本发明的宽阔范围，而本发明的宽阔范围会在示例性的结构中具体体现出来。
参照图2和3，本发明中的卡具10具有一由点划线12表示的中心纵轴。卡具10包括一前套管14；一任选的后套管16和多个夹爪18。一外形通常圆柱形的主体20包括一前伸或向前部分22和一末尾或向后部分24。在前伸部分内形成一轴向孔26，该孔略大于卡具中打算容纳的最大工具柄部。对本领域来讲可以理解，主体20可以由钢棒坯料或任何其它适用的材料形成。
主体20在其末尾部分设有一螺纹孔28。螺纹孔28具有标准尺寸，与动力或手动的驱动装置(未示出)的驱动轴相配合。同时，所表示的螺纹孔28，可以由一具有标准尺寸的锥形孔替代，以便与一锥形驱动轴相配合。孔26，28可以在主体20的中心区域30连通。中心区域30可以形成带有一承座，以接收驱动齿，从而主体可以利用驱动齿拧紧在主轴上。这种承座的结构公开在美国第5,193,824号专利中，在此作为参考。
主体20还设有三个通道32，用于分别容纳三个夹爪18。在这三个夹爪的布置中，每个通道容纳一夹爪，每个相邻的通道大约隔开120°的弧度。通道32和夹爪28的纵轴，相对于卡具的纵轴12具有一角度，然而通道和夹爪的轴与卡具的轴相交在卡具主体20前面的公共点上。再参照图5A，5B，5D和5E，每个夹爪18具有一工具接合面34，其与卡具主体20的纵轴大体上平行。
再回到图2和3，主体20包括一止推环件36，其在优选实施例中构成主体的一个组成部分。尽管现有最佳方案中止推环可以是一个能与主体的主要部分分开的分离部件。止推环包括一凸缘部分40，其用于安装一轴承组件42。轴承罩44包围着轴承滚珠46，其相对于卡具主体20向前顶靠在一前垫圈48上，同时后面顶靠在一后垫圈50上。后垫圈50邻靠在一台肩表面52上，该台肩表面在止推环36的隆起处和凸缘部分之间形成。前垫圈48在沿轴向、向前的方向顶靠在一驱动套管55的台肩54上。轴承组件42可以是任何适当的结构，例如可以是美国专利第5,348,318号中描述的型式，在此作为参考。
主体件20的末尾部分24可包括一带有滚花表面56的后圆柱部分，根据需要，该部分用于接收被压紧在该部分上的后套管16。在没有滚花时利用压紧配合或用楔形物将后套管定位在某一位置。后套管还可以利用卷边、凿缝、铆接、螺纹连接或任何其它适用的紧固机构来固定。前和后套管14和16，可以由一大体上沿主体20的长度延伸的单个套管来替代，一夹紧盘可以压紧或固定在末尾部分24上，以在向后的方向上将套管保持在主体上。
在卡具的前端，前伸部分22安放一端部件57，用于阻止前套管14相对于卡具主体的向前轴向运动。在一个优选实施例中，利用在前伸部分22和端部件的内环形表面53之间的压紧配合，使端部件57与主体固紧。而且可以理解，端部件可以以任何适用的方式与主体固定。一开口环或其它适用的结构都可以使用或替代端部件，以便沿轴向固紧套管。利用止推环36通过轴承组件42和驱动套管55，阻止套管在主体上的向后轴向运动。
前套管14的外圆周表面可以是滚花的或具有纵向的肋条或具有其他突出物，以便于操作者紧紧抓住。与前面的方式相似，如果需要，后套管16的圆周表面也可以是滚花的或者是具有肋条的。前和后套管可以由下述材料制成，即结构塑料例如聚碳酸酯、一种充填聚丙烯材料例如玻璃充填聚丙烯，或者结构塑料的混合物。其它的合成材料例如石墨充填聚合物也可以在某些情况下使用。而且，套管还可以由适用的金属例如钢构成。本领域的普通技术人员能够理解，本发明中制造卡具所选用的材料，取决于最终使用卡具的具体情况，而前面只是在示例中顺便予以说明。
前套管14的内表面设有三个等角度间隔的纵向肋条59，其大体上沿套管的长度延伸，并且这些肋条分别装配在驱动套管55内的相应的窄槽61内。窄槽61的宽度足以容纳肋条59，但是其宽度又能防止套管14和驱动套管55之间的相对转动。因此，转动前套管14使驱动套管55旋转。驱动套管55可以认为是前套管的一部分，而且这两个元件可以形成一个整体。
驱动套管55的内表面设有内螺纹58。可以理解，其可以采用任何适用的螺纹形状和型式。
一驱动盘60包括外螺纹62，该外螺纹围绕驱动盘的外圆周表面延伸。螺纹62与螺纹58的齿距相同，因而当螺纹62由螺纹58容纳时，在前套管14、驱动套管55和驱动盘60之间的相对旋转，使得驱动盘在套管内沿轴向运动。
再参照图5C和5D，每个夹爪18包括一凹槽68，其容纳三个等角度间隔设置的凸块66中的一个，该凸块从驱动盘60的外环形盘状部分67、沿径向向内延伸。每个夹爪都具有与容纳夹爪的通道32的横断面相对应的大致长方形的横断面，因而，通道可滑动地容纳夹爪，但是能防止夹爪围绕夹爪的轴转动。每个凸块66都有一相似的横断面，并且延伸到夹爪内的凹槽68和主体内的通道32内。因此，利用凸块66在通道32内的配合，驱动盘60可转动地固定在主体20上。
而且，这种配合仍允许驱动盘在主体上沿轴向运动。通过凸块66的前和后面顶靠在夹爪内凹槽68的各个前和后面的接合，驱动盘的轴向运动会导致通道32内的夹爪18相应的轴向运动。因此，前套管14包括驱动套管55的旋转，使驱动盘60和夹爪18相对于主体沿轴向或向前或向后运动，这一运动的方向取决于套管的旋转方向。图2表示卡具10中的套管14已将驱动盘和夹爪移动到它们的最后面的位置(卡具的最大打开位置)。图1表示卡具中的套管14已将驱动盘和夹爪移动到它们的最前面的位置(卡具的最大关闭位置)。
如从图1和4中可以明显地看出，当夹爪在通道内向前移动时，夹爪18从盘60沿径向向内移动。凹槽68应足够深，使凸块66可以充分地向凹槽68内延伸，因而当卡具处于它的最大关闭位置时，凸块仍然容纳在凹槽68内。因此，在卡具的整个操作范围内，驱动盘都能沿轴向驱动夹爪。在凸块端部和凹槽68的底部处的台阶形，有助于在卡具完全打开的位置使夹爪稳定。
如图3所示，通道32从止推环36穿过前伸部分22通入主体20的圆周外表面。这种卡具的结构很简单，夹爪可以与驱动盘配装，然后它可以在主体的整个前伸部分上移动。为了形成通道的顶表面，端部件57包括三个等角度间隔设置的指状物70，它们相对于卡具轴从表面53沿径向向后延伸。指状物70延伸入通道32内，因而指状物的径向向内的表面72就顶靠在夹爪18的外表面74上。因此指状物在通道内夹持夹爪，二者保持在同一条直线的位置，同时指状物顶靠在一工具柄部上。
上面已对本发明的一个或多个优选实施例进行了描述，可以理解，任何和全部与本发明等同的结构，都落在本发明的范围和构思内。列举的示例只是为了进一步描述本发明，而非试图限制本发明。因此，本领域的普通技术人员能够理解，由于可以进行改型，所以本发明不仅仅局限于这些实施例。值得注意的是，包含在本发明中的任何和所有的这些实施例，都落在本发明的范围和构思内。
权利要求
1.一种用在动力驱动装置上的卡具，具有一旋转主轴，所述卡具包括一通常圆柱形的主体，设有一末尾部分，该末尾部分构成与所述动力驱动装置的所述主轴一起旋转；一前伸部分，其内形成一轴向孔；以及多个轴向狭槽；多个夹爪，其沿轴向可移动地设置在各个所述的轴向狭槽内，与所述轴向孔连通，其中每个所述夹爪设有一凹槽，该凹槽横穿所述夹爪的外表面延伸；一驱动盘，围绕所述主体沿轴向可移动地设置，与所述夹爪驱动配合，因而所述驱动盘相对于所述主体的轴向运动，使所述夹爪朝向或者远离所述轴向孔的轴运动，这一运动的方向取决于所述轴向运动的方向，其中所述驱动盘设有螺纹外圆周表面和多个凸块，这些凸块沿径向向内延伸入各个所述凹槽和各个所述轴向狭槽内，并且，其中至少有一个所述凸块横跨所述轴向狭槽的宽度延伸；以及一通常圆柱形的套管，可围绕所述主体旋转地安装，并设有螺纹内圆周表面，与所述驱动盘的螺纹外表面啮合，因而在所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转，使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向运动。
2.根据权利要求1所述的卡具，其中所述末尾部分内设有一轴向孔，其形状与所述动力驱动装置的所述驱动轴相配合。
3.根据权利要求1所述的卡具，其中包括一后套管，沿轴向和可旋转地与所述主体的所述末尾部分固定。
4.根据权利要求1所述的卡具，其中包括一端部件，固定在所述主体的所述前伸部分上，与所述套管配合，因而所述端部件将所述套管保持在沿轴向向前的方向上。
5.根据权利要求4所述的卡具，其中所述的端部件包括多个指状物，这些指状物向后延伸至少超出各个所述狭槽的一部分，因而所述夹爪的外表面顶靠在所述指状物上。
6.一种用在动力驱动装置上的卡具，具有一旋转主轴，所述卡具包括一通常圆柱形的主体，设有一末尾部分，该末尾部分构成与所述动力驱动装置的所述主轴一起旋转；一前伸部分，其内形成一轴向孔；以及多个轴向狭槽；多个夹爪，沿轴向可移动地设置在各个所述轴向狭槽内，与所述轴向孔连通；一驱动盘，围绕所述主体沿轴向可移动地设置，与所述夹爪驱动配合，因而所述驱动盘相对于所述主体的轴向运动，使所述夹爪朝向或者远离所述轴向孔的轴运动，这一运动的方向取决于所述轴向运动的方向；一通常圆柱形的套管，可围绕所述主体旋转地安装，并设有螺纹内圆周表面，其与所述驱动盘的螺纹外表面啮合，因而在所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转，使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向运动；以及一端部件，固定在所述主体的所述前伸部分上，并包括多个指状物，这些指状物向后延伸至少超出各个所述狭槽的一部分，因而所述夹爪的外表面顶靠在所述指状物上。
7.根据权利要求6所述的卡具，其中所述套管包括一驱动部分，可围绕所述主体旋转地安装，并设有所述的螺纹内圆周表面；以及一通常圆柱形的外部分，设置成围绕所述驱动部分并与所述驱动部分可旋转的驱动配合。
8.根据权利要求7所述的卡具，其中所述的外部分可滑动地安置所述驱动部分。
9.根据权利要求6所述的卡具，其中包括一安置于所述套管和所述主体之间的轴承，因而所述套管通过所述轴承将沿轴向向后的力传递给所述主体。
10.一种用在动力驱动装置上的卡具，具有一旋转主轴，所述卡具包括一通常圆柱形的主体，设有一末尾部分，该末尾部分构成与所述动力驱动装置的所述主轴一起旋转；以及一前伸部分，其内形成一轴向孔；多个夹爪，沿轴向可移动地设置，与所述轴向孔连通；一驱动盘，围绕所述主体沿轴向可移动地设置，与所述夹爪驱动配合，因而所述驱动盘相对于所述主体的轴向运动，使所述夹爪朝向或者远离所述轴向孔的轴运动，这一运动的方向取决于所述轴向运动的方向；所述驱动盘设有螺纹外圆周表面；一驱动套管，围绕所述主体可旋转地安装，并设有螺纹内圆周表面，其与所述驱动盘的螺纹外表面啮合，因而在所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转，使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向运动；以及一通用圆柱形的外套管，设置成围绕所述驱动部分并与所述驱动套管可旋转的驱动配合。
11.根据权利要求10所述的卡具，其中所述外套管可滑动地安放所述驱动套管。
12.根据权利要求10所述的卡具，其中所述驱动套管和所述外套管中的一个设有一在其上延伸的纵向肋条，并且，其中所述驱动套管和外套管中的另一个设有一容纳所述肋条的纵向凹槽，因而所述套管和所述内套管可转动地彼此相互固定。
13.一种用在动力驱动装置上的卡具，具有一旋转主轴，所述卡具包括一通常圆柱形的主体，设有一末尾部分，该末尾部分构成与所述动力驱动装置的所述主轴一起旋转；以及一前伸部分，其内形成一轴向孔；多个夹爪，沿轴向可移动地设置，与所述轴向孔连通；一驱动盘，围绕所述主体沿轴向可移动地设置，与所述夹爪驱动配合，因而所述驱动盘相对于所述主体的轴向运动，使所述夹爪朝向或者远离所述轴向孔的轴运动，这一运动的方向取决于所述轴向运动的方向；所述驱动盘设有螺纹外圆周表面；一通常圆柱形的套管，围绕所述主体可旋转地安装，并设有螺纹内圆周表面，其与所述驱动盘的螺纹外表面啮合，因而在所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转，使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向运动；以及一轴承，安置于所述套管和所述主体之间，因而所述套管通过所述轴承将沿轴向向后的力传递给所述主体。
14.根据权利要求13所述的卡具，其中包括一沿径向延伸的止推环，沿轴向与所述主体固定，其中所述轴承环设置在所述止推环的上面，因而所述轴承通过所述止推环，将所述沿轴向向后的力传递给所述主体。
15.根据权利要求14所述的卡具，其中所述止推环与所述主体构成一整体。
16.根据权利要求13所述的卡具，其中所述轴承设置于所述套管和所述主体的所述末尾部分之间。
17.一种用在动力驱动装置上的卡具，具有一旋转主轴，所述卡具包括一通常圆柱形的主体，设有一末尾部分，该末尾部分构成与所述动力驱动装置的所述主轴一起旋转；一前伸部分，其内形成一轴向孔；以及多个轴向的狭槽；多个夹爪，其沿轴向可移动地设置在各个所述的轴向狭槽内，与所述轴向孔连通，其中每个所述的夹爪设有一凹槽，该凹槽横穿所述夹爪的外表面延伸；一驱动盘，围绕所述主体沿轴向可移动地设置，与所述夹爪驱动配合，因而所述驱动盘相对于所述主体的轴向运动，使所述夹爪朝向或者远离所述轴向孔的轴运动，这一运动的方向取决于所述轴向运动的方向；其中所述驱动盘设有螺纹外圆周表面和多个凸块，这些凸块沿径向向内延伸入各个所述凹槽和各个所述轴向狭槽内，并且，其中至少有一个所述凸块横跨所述轴向狭槽的宽度延伸；一驱动套管，围绕所述主体可旋转地安装，并设有螺纹内圆周表面，其与所述驱动盘的螺纹外表面啮合，因而在所述驱动盘和所述套管之间的相对旋转，使所述驱动盘相对于所述主体沿轴向运动；一通用圆柱形的外套管，设置成围绕所述驱动部分并与所述驱动套管可旋转的驱动配合；一端部件，固定在所述主体的所述前伸部分上，并包括多个指状物，这些指状物向后延伸至少超出各个所述狭槽的一部分，因而所述夹爪的外表面顶靠在所述指状物上；一径向延伸的止推环，沿轴向与所述主体固定；以及一轴承，设置于所述套管和所述止推环之间，因而所述套管通过所述轴承和所述止推环，将沿轴向向后的力传递给所述主体。
18.根据权利要求17所述的卡具，其中所述端部件与所述驱动套管和所述外套管中的一个接合，因而所述端部件使所述驱动套管和所述外套管中的一个，保持在沿轴向向前的方向上。
19.根据权利要求17所述的卡具，其中所述的外套管可滑动地安置所述驱动套管。
20.根据权利要求17所述的卡具，其中所述的止推环固定在所述主体的所述末尾部分上。
全文摘要
一种用于动力驱动装置的卡具,包括驱动盘,其设有螺纹外圆周表面,与通常圆柱形套管的螺纹内圆周表面啮合,因而在套管和驱动盘之间的相对旋转,使驱动盘相对于卡具主体沿轴向运动。主体内包括轴向狭槽,夹爪设置在狭槽内,驱动盘可至少包括一个凸块,该凸块伸入轴向狭槽内并横跨其宽度。卡具可包括有多个指状物的端部件,指状物向后延伸至少超出各狭槽的一部分,从而夹爪的外表面顶靠在指状物上。卡具可包括有螺纹的驱动套管,和通常圆柱形的外套管。
文档编号B23B31/12GK1275466SQ0011816
公开日2000年12月6日 申请日期2000年5月14日 优先权日1999年5月15日
发明者特洛伊·L·麦柯利, 博伊斯·A·霍利迪 申请人:动力工具霍德尔斯公司