(57)【要約】      （修正有）【課題】自動ロック機構と手動ロック機構との両方を有するキーレスチャック。【解決手段】  前記自動ロック機構は、所定の締め付けトルクを超過したときに、前記チャックを締め付けられた状態にする自動ロックを提供する。前記チャックは、係合された前記自動ロック機構でのみ利用できる。必要に応じて手動ロック機構も係合することができ、それにより前記本体に対する前記外側スリーブの回転を防ぐ。保持機能を使用して、ロック（施錠）とアンロック（解除）の位置の間で手動ロック機構の前記動作を抑制できる。それにより前記保持機能は、前記手動ロック機構の不慮の係合および非係合（解除）を避けることができる。【選択図】      図２
2006055992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックであって、
ワークピースを選択的に保持するように動作可能な可動式ジョーと、
動作部材であって、前記動作部材は前記ジョーに対して回転するときに、前記ジョーを動かすように動作可能であり、前記ジョーの動きは前記ジョーを締め付けるおよび緩めるのに対応するものである、前記動作部材と、
前記動作部材が前記ジョーに対して回転するのを選択的に防ぐように動作可能な第１のロック機構と、
前記動作部材が前記ジョーに対して回転するのを抑制するように動作可能な第２のロック機構であって、所定の値を超える締め付ける力が前記動作部材と前記第２のロック機構の構成部品との間に与えられた後、前記ジョーが緩むのを抑制するものである、前記第２のロック機構と
を有するチャック。
【請求項２】
請求項１のチャックにおいて、前記動作部材は第１と第２の位置の間を軸方向に手動で移動可能であって、前記第１のロック機能に対応する前記第１の位置は前記ジョーに対する前記動作部材の回転を許容し、前記第１のロック機能に対応する前記第２の位置は前記ジョーに対する前記動作部材の回転を防ぐものである。
【請求項３】
請求項２のチャックであって、このチャックは、さらに、
前記第１と第２の位置との間の前記動作部材の軸方向への動きを防ぐように動作可能な保持機構を有するものである。
【請求項４】
請求項１のチャックであって、このチャックは、さらに、
前記ジョーが周囲に配置される本体であって、前記本体と前記ジョーはお互いに実質的に回転方向に固定されている、前記本体と、
前記本体に配置され、前記本体に対して回転可能なナットであって、前記ナットはジョーと係合しており、それにより前記ジョーに対する前記ナットの回転が前記ジョーの動作を引き起こすものである、前記ナットとを有し、
前記第２のロック機構は、前記ナットに対して回転方向に固定され、回転力を前記作動部材から前記ナットへ伝えるような動作可能なロック機構部材であって、前記ロック機能部材は、前記ジョーの締め付の間前記動座部材の第１の凹部と係合されており、前記ロック機構部材は、前記所定の値を超える前記締め付ける力が前記作動部材と前記前記ロック機構部材との間に与えらているとき、前記動座部材の第２の凹部と係合されているものである。
【請求項５】
請求項４のチャックにおいて、前記動作部材は前記ナットと直接係合しているスリーブであり、前記スリーブと前記ナット間の前記係合により、それらの間の限定された相対的な回転が許容されるものである。
【請求項６】
請求項５のチャックにおいて、前記スリーブは前記ナットに対して軸方向に動くことができ、且つ前記動作部材と前記ナット間の前記係合を維持するものである。
【請求項７】
請求項１のチャックにおいて、前記動作部材は複数の歯部を有し、前記第１のロック機構の構成部品は、前記ジョーに対して実質的に回転方向に固定された歯部を含み、前記動作部材の歯部と前記第１のロック機構の前記構成部品の前記歯部との係合が、前記動作部材の前記ジョーに対する回転を防止するものである。
【請求項８】
請求項１のチャックにおいて、前記第２のロック機構は、前記動作部材と共に第１の係合位置と第２の係合位置との間で動作可能なロック機構部材を含み、前記第１の位置は前記ジョーの緩みを抑制せず、前記第２の位置で前記ジョーの緩みを抑制し、前記所定の値を超えた前記締め付ける力が前記動作部材と前記ロック機構部材との間に与えられているとき、前記ロック機構部材は前記第１の位置から前記第２の位置に移動するものである。
【請求項９】
請求項１のチャックにおいて、前記第１のロック機構は、前記動作部材が前記ジョーに対して前記第２のロック機構の状態と無関係に回転するのを防ぐように動作可能である。
【請求項１０】
チャックであって、
外部表面を有し、その上に突起部を有する本体と、
ワークピースを保持するように動作可能な複数の可動式ジョーであって、前記本体の周囲に配置される、前記ジョーと、
前記本体の一部を放射状に取り囲み、前記本体に対して軸方向の動きおよび回転運動の両方が可能なスリーブであって、前記スリーブが内部表面を有し、そのなかに前記本体に対向する凹部を有し、前記本体に対する前記スリーブの回転が前記ジャーの動作を引き起こす、前記スリーブとを有し、
前記本体の前記突起部と前記スリーブの前記凹部との間の係合は、前記本体に対する前記スリーブの軸方向の動きを抑制するものである。
【請求項１１】
請求項１０のチャックにおいて、前記スリーブは前記本体に対して第１の位置と第２の位置との間で軸方向に移動でき、前記スリーブは、前記第１の位置にあるとき前記本体に対して回転方向にロックされており、前記スリーブが前記第２の位置にあるとき、前記本体に対して回転できるものである。
【請求項１２】
請求項１１のチャックにおいて、前記スリーブは前記本体に対向する複数の歯部を有し、前記本体は前記スリーブに対向する複数の歯部を有し、前記スリーブの歯部と前記本体の歯部は、前記スリーブが前記第１の位置にあるとき係合しており、前記スリーブの歯部と前記本体の歯部は、前記スリーブが前記第２の位置にあるとき非係合であり、前記スリーブの歯部と前記本体の歯部との係合は、前記スリーブを前記本体に対して回転方向にロックするものである。
【請求項１３】
請求項１１のチャックにおいて、前記本体の前記突起部と前記スリーブの前記凹部との係合は、前記スリーブが前記第１の位置から前記第２の位置に軸方向に動くのを抑制するものである。
【請求項１４】
請求項１０のチャックにおいて、前記突起部は環状突起物であり、前記凹部は環状凹部であり、それにより前記突起部と前記凹部との間に３６０度の係合を可能にする。
【請求項１５】
請求項１０のチャックにおいて、前記凹部は第１の凹部であり、前記スリーブは前記本体に対向し、且つ前記第１の凹部から軸方向に離れて間隔があいており、前記スリーブは、前記突起部が前記第１の凹部と係合している第１の位置と、前記突起部が前記第２の凹部と係合している第２の位置との間で、前記本体に対して軸方向に移動できるものである。
【請求項１６】
チャックであって、
本体と、
ワークピースを保持するように動作可能な複数の可動式ジョーであって、前記本体の周囲に配置される、前記可動式ジョーと、
前記本体に配置され、前記ジョーと係合するナットであって、前記本体に対する前記ナットの回転が前記ジョーを動かす、前記ナットと、
スリーブであって、前記本体の一部を放射状に取り囲み、且つ前記本体に対する前記スリーブの回転により前記ナットが前記ジョーの動作を駆動させるように、回転力を前記ナットに伝えるように動作可能な、前記スリーブとを有するものであり、
前記スリーブは前記ナットに対して軸方向に動くことが可能である、チャック。
【請求項１７】
請求項１６のチャックにおいて、前記スリーブは前記ナットとの直接係合を有し、前記スリーブは第１と第２の位置の間で前記ナットに対して軸方向の移動が可能であり、前記スリーブは、第１と第２の位置の両方で、前記ナットに係合したままである。
【請求項１８】
請求項１６のチャックにおいて、前記スリーブは、前記第１の位置にあるとき前記本体に対して回転可能であり、前記スリーブが前記第２の位置にあるとき、前記本体に対して回転方向にロックされるものである。
【請求項１９】
請求項１６のチャックにおいて、前記スリーブは内側スリーブであり、さらに前記内側スリーブの一部分を放射状に取り囲んだ外側スリーブを有し、前記外側スリーブは前記内側スリーブに回転方向および軸方向の両方で固定されているものである。
【請求項２０】
チャックであって、
ワークピースを選択的に保持するように動作可能な可動式ジョーであって、前記ジョーの動作は前記ジョーの締め付けおよび緩みに対応するものである、前記ジョーと
前記ロック機構部材が前記ジョーに対して回転するとき、前記ジョーが動くように動作可能なロック機構部材と、
前記ロック機構部材と係合して、前記ジョーに対して回転できる動作部材であって、前記動作部材は、前記ロック機構部材を回転させ、且つ前記ジョーの動作を駆動するように動作可能であり、前記動作部材は、前記ロック機構部材との係合を保持しながら、前記ロック機構部材に対して軸方向に移動可能である、前記動作部材とを有し、
前記ロック機構部材は、前記動作部材と共に第１の係合位置と第２の係合位置との間で動作可能であって、前記第１の位置は前記ジョーの緩みを抑制せず、前記第２の位置が前記ジョーの緩みを抑制し、所定の値を越えた締め付ける力が前記動作部材と前記ロック機構部材との間に与えられたとき、前記ロック機構部材は前記第１の位置から前記第２の位置に移動する、チャック。
【請求項２１】
請求項２０のチャックであって、このチャックは、さらに、
ナットであって、前記ジョーに対する前記ナットの回転が前記ジョーを動かすように前記ジョーと係合している前記ナットを有し、前記ナットは前記ロック機構部材に係合し、且つ回転方向に固定されているものである。
【請求項２２】
請求項２１のチャックにおいて、前記動作部材は前記ナットと係合し、前記ナットに対して軸方向に動くことができ、前記動作部材は前記第１および第２の位置の両方で前記ナットと係合するものである。
【請求項２３】
請求項２０のチャックにおいて、前記動作部材は、前記ジョーに対して実質的に回転方向に固定されている前記動作部材に対応する位置と、前記ジョーに対して回転運動が可能である前記動作部材に対応する位置との間で、前記ロック機構部材に対して軸方向に動くものである。
【請求項２４】
請求項２０のチャックにおいて、前記動作部材は、前記ジョーの一部と前記ロック機構部材とを放射状に取り囲むスリーブである。
【請求項２５】
請求項２０のチャックにおいて、前記ロック機構部材は、前記ジョーが締め付けられる時に可聴音を提供するラッチェト部材を含むものである。
【請求項２６】
チャックにワークピースを固着する方法であって、
（ａ）前記ワークピースを前記チャックのジョーの間に配置する工程と、
（ｂ）動作部材を前記ジョーに対して回転させ、前記ジョーを前記ワークピースに締め付ける、前記回転させる工程と、
（ｃ）所定の値を越えた締め付ける力が前記動作部材と前記ロック機構部材との間に与えられた後、第１のロック機構部材と共に前記動作部材の回転が緩むのを自動的に抑制する工程と、
（ｄ）第２のロック機構部材と共に前記ジョーに対して前記動作部材を回転方向にロックする工程と
を有する方法。
【請求項２７】
請求項２６の方法において、工程（ｄ）は、前記動作部材が前記ジョーに対して回転するのを許容する第１の位置から、前記動作部材を前記ジョーに対して回転方向にロックする第２の位置に、前記動作部材を軸方向に移動することを含むものである。
【請求項２８】
請求項２６の方法において、前記ジョーの動作は前記動作部材と前記ロック機構部材との間の係合によって駆動され、工程（ｂ）は前記動作部材の第１の係合機構と係合している前記ロック機構部材と共に実行され、工程（ｃ）は、前記力が前記所定の値を超えるとき、前記ロック機構部材が前記動作部材の前記第１の係合機構から第２の係合機構へ移動する工程を含むものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的にキーレスチャックに関するものであり、具体的には、自動軸ロックを有するキーレスチャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
キーレスチャック、つまりチャック本体に対する外側スリーブの回転運動によって、その中のワークピース（加工品）を保持するように動作可能なキーレスチャックが知られている。これらのキーレスチャックの多くは、使用中にスリーブがチャックを開くのを防ぐロック（施錠）機構を備えている。ロック機構のタイプの１つには自動ロック機構があり、ワークピース周囲のジョーが締まるときに、スリーブが所定の値を越えた締め付けトルクを受けると、チャックがゆるむのを阻止する固定された位置に、スリーブがロックまたは回転止めになる。この自動ロック機構は、チャックにワークピースをロックする、迅速で簡単な方法を提供する。しかしながら、この自動ロック機構は、例えば急激な失速、激しい振動、および狭い場所での作業中にスリーブが物体にこすれた場合などの状況下で、使用中に開いてしまう場合がある。したがって、このタイプの自動ロック機構は、チャックの中のワークピースを保持するための迅速で簡単な方法を提供する一方で、普通程度の能力を提供するだけであり、使用中に開いてしまう恐れがある。
【０００３】
利用できる第２のタイプのロック機構は、手動ロック機構である。このタイプのロック機構では、ユーザはワークピース上にチャックを締め付けてから、次に本体に対するスリーブ（または連結部品）の軸方向の移動を介して、チャックスリーブを手動でロックする必要がある。このタイプのロック機構チャックは、ロックされたスリーブが本体に対して回転式に固定されることにより、作動中ゆるむことを防ぐ優れた能力を提供する。ただし、前記手動ロック機構の使用は、道具の使用にチャックを組み込むという余分な工程が加わる。従って、より優れた能力を達成できるが、このようなチャックの使用にはより時間を必要とする。
【０００４】
従って、現在のキーレスロック機構チャックでは、自動ロックを組み込んだものを使用するかまたは手動ロック機構を組み込んだものを使用するかの選択が必要となる。従って、チャックを選択する際、迅速に作動できるが締め付けの弱いロック機構を提供し、使用中に緩んでしまう場合があるものを選択するか、またはより優れたロック能力を提供するが、その利点を得るために追加の工程を必要とするものを選択するかのどちらかの両立しないものの妥協点（トレードオフ）を見出す必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の発見者は、従来技術のキーレスチャックで要求されるトレードオフを解決するための新しく斬新な方法を開発した。本発見者は、自動ロック機構と手動ロック機構の両方を組み入れた新しいキーレスチャックを開発した。チャックにワークピースを迅速に締め付けることが望ましく、手動ロック機構の追加的保護を必要としない場合には、自動ロック機構だけでチャックが作動できる。手動ロック機構が提供する追加的保護が必要であり、手動ロック機構の実行に関連する余分な工程が望ましい場合には、チャックを手動でも固定することもできる。従って、本発明のキーレスチャックは、自動ロック機構と手動ロック機構の両方の利点を提供し、２つのタイプのロック機構のトレードオフを要求しない。さらに、本発明のチャックでは、全く自動ロック機構だけで利用するか、または手動ロック機構と併用して自動ロック機構を利用することもできる。
【０００６】
本発明の原理に基づくチャックは、ワークピースを選択的に保持する動作可能な可動式ジョーを含む。前記ジョーに対して動作部材が回転すると、前記ジョーが動くように動作可能な動作部材がある。前記ジョーの動きは、前記ジョーの締め付けと緩みに対応する。第１のロック機構は、前記ジョーに対して前記動作部材が回転するのを選択的に防止するように動作可能である。第２のロック機構は、前記動作部材が前記ジョーに対して回転するのを防ぐように動作可能である。第２のロック機構は、所定の値を越えた締め付ける力が前記動作部材と第２のロック機構の構成部品との間に与えられた後、前記ジョーが緩むのを防ぐ。
【０００７】
本発明の別の側面において、チャック中にワークピースを締め付ける方法を開示している。前記方法は（１）チャックのジョーの間にワークピースを配置する工程と、（２）動作部材を前記ジョーに対して回転させて、前記ジョーをワークピースに締め付ける工程と、（３）所定の値を越えた締め付ける力が動作部材と第２のロック機構の構成部品との間に与えられた後、第１のロック機構部材と共に前記動作部材のゆるみ回転を自動的に防ぐ工程と、および（４）第２のロック機構部材と共に、前記ジョーに対して塩基動作部材を回転しないように固定する工程とを含む。
本発明の適用の更なる領域は、以下で説明されている詳細な説明で明らかになるであろう。当然のことながら、詳細な説明および具体例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、説明の目的で意図されたものであり、本発明の範囲の限定を意図したものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
好ましい実施形態の以下の説明は事実上単なる模範的なものであり、本発明、その適用、または使用を限定することを意図したものでは全くない。
【０００９】
図１を参照すると、本発明の原理に基づいたキーレスチャック２０が、例えばドリルなどの電動工具２２に取り付けられているのが示されている。チャック２０の分解組立図が図２に示されている。チャック２０は、エンドキャップ２４、３つのジョー２６、本体２８、保持カップ３０、ルースボールベアリング（ｌｏｏｓｅ  ｂａｌｌ  ｂｅａｒｉｎｇｓ）３２、自動ロックおよびラッチェット機構３４、ナット２６、内側ノーズ３８、内側スリーブ４０、外側スリーブ４２、および外側ノーズ４４を含む。チャック２０のこれらの構成部品は１つに組み立てられ、チャック２０が選択的にワークピースを保持し、電動工具２２の操作を介してそこに望ましい動作を与えることができるようにする。
【００１０】
図３ＡとＢを参照すると、チャック２０は通常４６として示される自動ロック機構を含む。自動ロック機構４６はチャック２０を、締め付けられた位置にロックし、チャック２０が緩むのを抑制するように機能する。自動ロック機構４６は、前記自動ロックおよびラチェット機構３４（以下、ラチェット機構と称す）と内側スリーブ４０との間の係合を含み、以下で詳細に説明する。チャック２０はまた、通常４８として示される手動ロック機構を含む。手動ロック機構４８は、内側スリーブ４０を本体２８に回転方向にロックするように動作可能であり、それによりそれらの間の相対的回転が阻止される。図６ＡとＢに示すように、手動ロック機構４８は、内側スリーブ４０を本体２８に対して軸方向に動かすことにより、内側スリーブ４０と本体２８との間の選択的係合を可能にするものであり、以下で詳細に説明する。チャック２０はまた、通常５０として示される保持機能を含む。保持機能５０は、本体２８に対する内側スリーブ４０の軸方向の移動を抑制し、手動ロック機構４８と連動して機能するものであり、以下で詳細に説明する。
【００１１】
ジョー２６は、本体２８周囲のガイド５２の中に配置される。各ジョー２６は、ナット３６上の内部スレッド５５と係合する外側スレッド５４を有する。ジョー２６は、ナット３６が本体２８に対して回転するとき、ガイド５２の中央線軸（非表示）に沿って本体２８に対して軸方向に動く。ジョー２６は、例えばスチールなどの金属製であることが望ましい。
【００１２】
本体２８は、放射状に外側に延出している３組の歯部５６を有する。歯部５６は、本体２８の外部表面に沿って離して間隔が空けられている。歯部５６は手動ロック機構４８の一部を形成し、内側スリーブ４０の補完的歯部と係合し、内側スリーブ４０と本体２８を共に回転方向に固定するので、それらの間の相対的回転が阻止されるものであり、以下で詳細に説明する。本体２８は放射状に延出する環状突起部５８も含んでおり、これは内側スリーブ４０の補完的環状凹部と係合して本体２８に対する内側スリーブ４０の軸方向への移動を阻止し、それによって手動ロック機構４８が不慮にアンロック（解除）されるのを防ぐまたは最小限にするものであり、以下で詳細に説明する。環状突起部５８と内側スリーブ４０の補完的環状凹部との前記係合が保持機能５０を形成する。本体２８は、例えばスチールなどの金属製であることが望ましい。
【００１３】
図２と４を参照して、保持カップ３０が本体２８の周囲に配置される。カップ３０上の放射状に内部に延出している突起部またはタブ６０は、本体２８の補完的凹部と係合してカップ３０を本体２８に回転方向に固定することで、それらの間の相対的回転を阻止する。カップ３０は軌道またはレース（軸受レース）を含み、チャック２０の緩みおよび締め付けの間ずっと、ベアリング３２がそこに属し且つ転がるものである。カップ３０は複数のラチェットステップまたは歯部６２を含み、これはラチェット機構３４と係合して、チャック２０の締め付けを示す可聴音を提供するものであり、以下で詳細に説明する。カップ３０は、スチールなどの金属製であることが望ましい。
【００１４】
図２、３および４を参照すると、ラチェット機構３４は本体２８の周囲に配置されている。ラチェット機構３４は、本体２８に対して回転することができる。ラチェット機構３４には軌道または案内溝が含まれており、これはカップ３０の前記軌道に面し、その間に配置されているベアリング３２と係合する。ベアリング３２は、ラチェット機構３４と本体２８の相対的回転を促進する。ラチェット機構３４には通常６４として示される３セットのアームがあり、これは軸的および放射状に外側に伸びて、ラチェット機構３４に沿って等間隔に並んでいる。図３と４に示すように、アーム６４の各セットにはラチェットアーム６６とロック機構アーム６８とが含まれる。各ラチェットアーム６６は、凹部と内側スリーブ４０及びカップ３０のラチェットステップ６２と係合し、以下に説明するように、チャック２０が締め付けられるに従ってクリック音を提供する。各ロック機構アーム６８は内側スリーブ４０の一組の凹部に係合し、チャック２０を締め付ける或いは緩めるために、内側スリーブ４０がラチェット機構３４を回転させることができるようにする。以下に説明するように、内側スリーブ４０によってラチェット機構３４に適用されるトルクが所定の値をいったん越えると、ロック機構アーム６８はチャック２０を締め付けられた状態に自動ロックするように機能する。ラチェット機構３４は、証印バネ鋼のような金属製であることが望ましい。
【００１５】
図２、３および５を参照すると、ラチェット機構３４は軸方向に延出している突起部またはタブ７０を含み、これがナット３６の凹部７２と係合して、ラチェット機構３４を回転的にナット３６に固定し、これらの間の相対的回転を不可能にする。
【００１６】
図２と５を参照すると、スレッド５５がジョー２６のスレッド５４に係合され、ナット３６が本体２８に配置されている。ナット３６は本体２８とジョー２６に対して回転できる。ナット３６は軸方向に延出している突起部またはタブ７４を含むが、これは内側スリーブ４０の内部表面の凹部７６と係合する。タブ７４が凹部７６よりも狭いので、ナット３６と内側スリーブ４０との間の相対的回転が制限範囲で可能である。この制限された相対的回転は、以下により詳細に説明するように、締め付けられた状態にあるチャック２０をロック機構アーム６８でロックまたは開錠することを可能にする。当業界では周知のように、本体２８に対するナット３６の回転は、ジョー２６がチャック２０から出入りする動きを生起させ、加工物を掴むまたは放すようにさせる。ナット３６は強化金属のような金属製であることが望ましい。
【００１７】
図２と３を参照すると、内側ノーズ３８が本体２８に押し入れられ、そこに回転的および軸的に固定される。チャック２０が締め付けられる及び緩められる際、ジョー２６は内側ノーズ３８から伸縮する。内側ノーズ３８はカップ３０、ラチェット機構３４およびナット３６を本体２８に対して軸的に固定する。内側ノーズ３８は放射状に外側に延出する環状突起部８０を含むが、図３ＡとＢに示すように、これは外側ノーズ４４の前方への軸運動を制限する。内側ノーズ３０はスチールのような金属製であることが望ましい。
【００１８】
図２〜６を参照すると、内側スリーブ４０が本体２８の周囲に配置されており、開錠位置（図３Ａ、４Ａ、５Ａ、及び６Ａ）とロック位置（図３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、及び６Ｂ）との間を本体２８に対して軸運動できる。開錠位置にある場合には、内側スリーブ４０は本体２８に対して回転できる。ロック位置にある場合には、内側スリーブ４０は本体２８に回転方向に固定され、その間の相対的回転は防止される。前記内側スリーブ４０の内部表面は放射状に内部に延出している複数の歯部８２を含み、これは本体２８の歯部５６と選択的に係合でき、本体２８に対する内側スリーブ４０の軸運動を通して、内側スリーブ４０を本体２８に回転的にロックして、それらの間の相対的回転を防止する。歯部８２と歯部５６の係合は、内側スリーブ４０の前記ロック位置に対応する。内側スリーブ４０の歯部３８と本体２８と歯部５６とが手動ロック機構４８を形成する。内側スリーブ４０は、ガラス充填ナイロンのようなポリマー製であることが望ましい。前記ナイロンが少なくとも重量で３０％のガラスを含むことが望ましい。
【００１９】
図３ＡとＢで最もよく分かるように、前記内側スリーブ４０の内部表面は、前と後の環状凹部８４、８６を含む。凹部８４、８６は本体２８の環状突起部５８に係合して、本体２８に対する内側スリーブ４０の軸運動を阻止する。前記相対的軸運動を阻止することにより、手動ロック機構４８の不慮のロックと開錠を防止するかまたは最小限にする。突起部５８と凹部８４、８６との係合を克服するのに充分な軸方向の力を適用すると、前記阻止は克服される。内側スリーブ４０の前と後の凹部８４、８６と本体２８の環状突起部５８が保持機能５０を形成する。前記開錠位置にある場合は、図３Ａに示すように、突起部５８は後凹部８６内に配置される。前記ロック位置にある場合は、図３Ｂに示すように、突起部５８は前凹部８４内に配置される。環状突起部５８の使用が好ましいのは、凹部８４、８６との３６０度の係合を提供するからで、これはより強力な保持機能を提供し、係合および非係合運動の際には、突起部５８と前凹部８４、８６により平等に負担を分与する。
【００２０】
図４ＡとＢを参照すると、内側スリーブ４０が軸方向に伸びた３セットの凹部を含み、これはラチェット機構３４の３セットのアーム６４と係合する。凹部の各セットにはラチェット凹部８８、緩み／開き凹部９０および締め付け或いは閉じ凹部９２とが含まれる。ラチェット凹部８８は締め付け／閉じランプ９４と緩み／開きランプ９６とを含む。ラチェットアーム６６は、内側スリーブ４０がチャック２０を締め付けるように回転する際には締め付けランプ９４に沿って乗り、内側スリーブ４０がチャック２０を緩めるように回転する際には緩みランプ９６に沿って乗る。緩みランプ９６の形または斜面によって、ラチェットアーム６６が放射状に内部方向に移動してラチェットステップ６２から非係合になるので、チャック２０の前記緩み中にはクリック音が聞えない。
【００２１】
ジャンプまたは突起部９８は、緩みと締め付け凹部９０、９２の間に配置されている。ロック機構アーム６８は緩み凹部９０内に乗り、内側スリーブ４０がチャック２０を締め付けるように回転する際、ジャンプ９８を圧迫する。この相互作用がラチェット機構３４にナット３６の回転を駆動させ、ジョー２６とチャック２０を締め付ける。内側スリーブ４０とロック機構アーム６８の間の前記トルクが所定の値（前記ジャンプ９８の高さと傾斜、前記ジャンプ９８とロック機構アーム６８の間の摩擦、および前記ロック機構アーム６８のバネ率などによって決定される）を越えると、ロック機構アーム６８はジャンプ９８の上をジャンプして締め付け凹部９４に入る。ロック機構アーム６８が締め付けランプ９４に入る動きは、チャック２０が完全に締ったことを指示する大きな単一クリック音またはノイズを生起させる。ジャンプ９８を越えるロック機構アーム６８の前記ジャンプは、内側スリーブ４０とナット３６との間に制限された相対的回転を生起させる。その後、内側スリーブ４０がチャック２０を緩めるように回転すると、ロック機構アーム６８はジャンプ９８をジャンプして緩み凹部９０に戻り、ラチェット機構３４の回転を駆動するが、これは順次にナット３６の回転を駆動してジョー２６とチャック２０を緩ませる。
【００２２】
図５ＡとＢを参照すると、内側スリーブ４０の軸方向に延出する凹部７６がそこに配置されているナット３６のタブ７４と共に示されている。凹部７６がタブ３４より幅が広いので、それらの間の限定された相対的回転が可能になり、且つロック機構アーム６８の緩みと締め付け凹部９０、９２間の動き、及びラチェットアーム６６の締め付けランプ９４と緩みランプ９６と間の動きが可能になる。
【００２３】
緩みと締め付け凹部９０、９２、ロック機構アーム６８およびその係合が自動ロック機構４６を形成する。緩み凹部９０から締め付け凹部９２へのロック機構アーム６８の前記ジャンプが、チャック２０の前記自動ロックであり、チャック２０を前記の締め付けられた状態にロックする。
【００２４】
図２と３を参照すると、外側スリーブ４２が内側スリーブ４０の上に配置され、軸的にも回転的にもそこに固定される。外側スリーブ４２の回転は内側スリーブ４０の回転を駆動し、外側スリーブ４２の軸運動は内側スリーブ４０の軸運動を駆動する。外側スリーブ４２はスチールのような金属製であることが望ましい。
【００２５】
図２と３の参照を続けると、外部ノーズ４４は内側スリーブ４０の上から嵌まり、外側スリーブ４２を内側スリーブ４０の上に保持する。外部ノーズ４４は回転的にも軸的にも内側スリーブ４０および外側スリーブ４２に固定される。このようにして、外側スリーブ４２の回転は外部ノーズ４４の回転を生起し、外側スリーブ４２の軸運動は外部ノーズ４４の軸運動を生起する。内側スリーブ４０、外側スリーブ４２および外部ノーズ４４間の前記固定関係は、通常１００として示されるスリーブ一式を形成し、これらの構成部品はすべて互いに一致して動く。外側ノーズ４４は内部環状肩１０２を含み、これは内側ノーズ３８の突起部８０と係合してスリーブ一式１００の軸前方への運動を制限する。外側ノーズはスチールのような金属製であることが望ましい。
【００２６】
作動中、前記チャック２０の緩みは、スリーブ一式１００の本体２８に対する回転によって実行される。図３Ａと６Ａに示すように、手動ロック機構４８が前記開錠状態にある際は、スリーブ一式１００は本体２８に対して回転できる。手動ロック機構４８の前記開錠状態は、スリーブ一式１００が軸的に最も前方位置に移動した状態に対応する。この位置にある場合、内側スリーブ４０の歯部８２は本体２８の歯部５６の前方にあり、係合していない。手動ロック機構４８が非係合の場合、スリーブ一式１００は本体２８に対して回転することができ、スリーブ一式１００の前記回転方向によって、チャック２０を緩める或いは締め付けることができる。さらには、手動ロック機構４８が前記開錠位置にある場合、環状突起部５８は内側スリーブ４０の後凹部８６に係合している。
【００２７】
チャック２０が最も緩んだ状態にある場合、ラチェットアーム６６は締め付けランプ９４と緩みランプ９６間のラチェット凹部８８内に配置されている。ロック機構アーム６８は緩み凹部９０内に配置される。図４ＡとＢに示すように、ラチェット凹部８８、緩み凹部９０および締め付け凹部９２の軸深度が、ラチェット機構３４に対するスリーブ一式１００の前記軸運動を可能にするが、この間ラチェットとロック機構アーム６６、６８と内側スリーブ４０の凹部８８、９０、９２との係合は維持される。これは、図４Ａに示すように、前記アーム６６、６８の突起部の先端と、前記凹部８８、９０、９２および内側スリーブ４０の前方先端壁との間のギャップによって明らかである。図４Ｂに示すように、スリーブ一式１００が最も後方位置に移動した場合、凹部８８、９０、９２の前記前方先端壁とアーム６６、６８の前記突起部の先端とのギャップは減少する。
【００２８】
従って、チャック２０は内側スリーブとスリーブ一式１００のラチェット機構３４に対する軸運動を可能にする。また、図５ＡとＢに示すように、凹部７６は、タブ７４を凹部７６の内部に維持しながら、内側スリーブ４０とナット３６との間の相対的軸運動を許容する寸法になっている。またチャック２０が緩み状態にある場合、ナット３６のタブ７４は凹部７６内のどこに配置されてもよく、リスス７６の側壁と係合している必要はない、このため内側スリーブ４０とナット３６間の限定された相対的回転が可能である。
【００２９】
チャック２０を締め付けるためにはスリーブ一式１００を回転させる。スリーブ一式１００の前記回転は、ロック機構アーム６８とジャンプ９８と内側スリーブ４０との間の前記係合を通して、ラチェット機構３４に伝わる。内側スリーブ４０の回転にしたがって、ロック機構アーム６８がジャンプ９８に接近する。それらの間の前記トルクが所定の値を越えるまで、ジャンプ９８はロック機構アーム６８が締め付け凹部９２にジャンプするのを防止する。このようにして、ジャンプ９８はロック機構アーム６８を圧迫して、ラチェット機構３４を本体２８に対して回転させる。ラチェット機構３４の回転にしたがって、タブ７０はナット３６に回転運動を伝える。ナット３６が本体２８に対して回転するにしたがって、ジョー２６がチャック２０から伸びてジョー２６内部に配置されているワークピースの周りを締め付ける。また、ラチェットアーム６６は締め付けランプ９４に配置される。ラチェットアーム６６が締め付けランプ９４と係合していれば、ラチェットアーム６６はラチェットステップ６２とも係合している。このようにして、ラチェット機構３４が前記本体２８とカップ３０に対して回転するにしたがって、ラチェットアーム６６とラチェットステップ６２との前記係合が、前記相対的回転の生起にしたがって、かなり継続するクリック音を提供する。
【００３０】
いったんジョー２６が前記ワークピースと或いは互いに係合してしまうと、スリーブ一式１００の継続する回転は、内側スリーブ４０とラチェット機構３４との間の前記トルクを増加させる。前記トルクが前記所定の値をいったん超えると、ロック機構アーム６８がジャンプ９８をジャンプして締め付け凹部９２に入り、チャック２０が既に充分に締め付けられたことを指示する大きな単一クリック音を提供する。さらには、ロック機構アーム６８が締め付け凹部９２にジャンプするにしたがって、ラチェットアーム６６が締め付けランプ４９に沿ってさらに移動する。また、ロック機構アーム６８が緩み凹部９０からジャンプして締め付け凹部９２に入り、ナット３６のタブ７４が内側スリーブ４０の凹部７６の側壁の隣接位置に移動するにしたがって、内側スリーブ４０とナット３６との間の相対的回転が生じる。タブ７４と凹部７６とのこの係合は、内側スリーブ４０をナット３６に回転的にロックして、締め付け方向への相対的回転がもはや可能でなくなるようにする。
【００３１】
締め付け凹部９２内にロキングアーム６８があると、それによって自動ロック機構４６が係合し、チャック２０とその中の前記ワークピースが自在に使用できる。作動中のチャック２０の緩みを防止する追加的保証が望ましい場合には、スリーブ一式１００を軸的に後方に移動して手動ロック機構４８を係合できる。保持機能５０がこの動きに抵抗して、手動ロック機構４８が不慮に係合または非係合できないようにする。手動ロック機構４８を係合するために、スリーブ一式１００を軸的に後方に移動させると、図３Ｂに示すように、突起部５８が後凹部８６を出て前凹部８４に入る。それと同時に、図３Ｂと６Ｂに示すように、スリーブ４０の歯部８２が移動して本体２８の歯部５６と係合する。歯部８２と歯部５６の係合は内側スリーブ４０を本体２８に回転方向に固定して、それらの間の回転運動を防止する。自動ロック機構４６が係合し、且つ手動ロック機構４８が係合していると、作動中にチャック２０が緩むのが防止され、このようにしてより優れた把持能力を提供する。従って、前記自動ロック機構４６の係合だけでも、または自動ロック機構４６と手動ロック機構４８の両方の係合でも、チャック２０を作動できる。
【００３２】
チャック２０を緩ませるには、手動ロック機構４８が係合している場合には、スリーブ一式１００を本体２８に対して軸的に前方に移動させて、非係合位置に移動させる。この相対的移動は、図３Ｂに示すように、前凹部８４に係合している突起部５８をそこから移動させ、図３Ａに示すように、後凹部８６に係合させる。それと同時に、図３Ａと６Ａとに示すように、内側スリーブ４０の歯部８２が本体２８の歯部５６から外れる。手動ロック機構４８が非係合になると、チャック２０を緩ませるために、スリーブ一式１００を本体２８に対して回転させることができる。チャック２０を緩めるスリーブ１００の最初の回転は、自動ロック機構４６およびロック機構アーム６８とジャンプ９８の前記係合によって阻止される。ジャンプ９８とロック機構アーム６８との間に充分なトルクが存在すると、ロック機構アーム６８はジャンプ９８をジャンプして緩み凹部９０に移動し、大きな単一クリック音またはノイズを生起させる。それと同時に、内側スリーブ４０とナット３６の相対的回転が生じるが、これは内側スリーブ４０の凹部７６とナット３６のタブ３４との幅の相違のためである。チャック２０を緩ませるために内側スリーブ４０が本体２８に対する回転を継続するにしたがって、緩み凹部９０はロック機構アーム６８を押し続けて、ラチェット機構３４とナット３６の本体２８に対する回転を駆動し、ラチェットアーム６６が緩みランプ９６の上に乗るようにする。ラチェットアーム６６が緩みランプ９６上に乗るにしたがって、ラチェットアーム６６が放射状に内部に移動してラチェットステップ６２から非係合になる。この非係合は、ラチェットステップ６２がチャック２０の緩みを阻止するのを防止し、チャック２０が緩むにしたがって音が繰り返し生起するのを防止する。すると、チャック２０が望ましい緩み状態になるまで、スリーブ一式１００の回転を継続できる。チャック２０が緩み状態にある場合、必要に応じて、スリーブ一式１００を本体２８に対して軸的に後方に移動させて、チャック２０を手動でロックできる。
【００３３】
先行する本発明の説明は単なる説明の性格を持つものであり、従って本発明の要旨から逸脱しない変動は本発明の範囲以内にあるものとする。例えば、内側スリーブ４０また／またはカップ３０へのラチェット機構３４の係合により提供される前記音声ノイズは、必要に応じて除去できる。さらには、前記内側スリーブ４０のアーム６４および凹部８８、９０、９２の前記セット数は、必要に応じて増減できる。また、その他の建築材料も前記さまざまな構成部品に与えることができる。また、必要に応じて、自動ロック機構４６を係合しないでも手動ロック機構４８が使用できることを評価するべきである。例えば六角形シャフトを有するワークピースが使用される場合、前記ワークピースを前記規定トルク以下に締め付けることができ、それによって自動ロック機構４６を有効化せず、手動ロック機構４８を係合できる。このような使用方法は、同じようなサイズの六角形シャフトを有するワークピースを迅速に交換するのに役立つ。チャック２０が手動操作の道具でも使用できることも評価されなければならない。従って、このような変動は本発明の精神と範囲からの逸脱とは見なさないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明は、詳細な説明および添付の図面からさらによく理解されるであろう。
【図１】図１は、電動工具で利用される本発明の原理に従ったキーレスチャックの側面図である。
【図２】図２は、図１チャックの構成部品の分解斜視図である。
【図３Ａ】図３ＡとＢは、自動ロック機構が係合し、手動ロック機構が係合および非係合であるそれぞれの、図１のチャックの部分断面図である。
【図３Ｂ】図３ＡとＢは、自動ロック機構が係合し、手動ロック機構が係合および非係合であるそれぞれの、図１のチャックの部分断面図である。
【図４Ａ】図４ＡとＢは、図１のチャックの一部の断片的部分断面図であり、自動ロック機構が係合し、手動ロック機構が係合および非係合であるそれぞれの場合のラチェット機構と内側スリーブ間の係合を示めしている。
【図４Ｂ】図４ＡとＢは、図１のチャックの一部の断片的部分断面図であり、自動ロック機構が係合し、手動ロック機構が係合および非係合であるそれぞれの場合の、ラチェット機構と内側スリーブ間の係合を示めしている。
【図５Ａ】図５ＡとＢは、図１のチャックの一部の断片的部分断面図であり、自動ロック機構が契合し、手動ロック機構が係合および非係合であるそれぞれの場合の、ナットと内側スリーブとラチェット機構との間の係合を示している。
【図５Ｂ】図５ＡとＢは、図１のチャックの一部の断片的部分断面図であり、自動ロック機構が契合し、手動ロック機構が係合および非係合であるそれぞれの場合の、ナットと内側スリーブとラチェット機構との間の係合を示している。
【図６Ａ】図６ＡとＢは、図１のチャックの一部の断片的部分断面図であり、手動ロック機構の一部が非係合および係合位置にあるのをそれぞれ示している。
【図６Ｂ】図６ＡとＢは、図１のチャックの一部の断片的部分断面図であり、手動ロック機構の一部が非係合および係合位置にあるのをそれぞれ示している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【外国語明細書】
【発明の名称】  KEYLESS CHUCK WITH AUTOMATIC AND MANUAL LOCKING
FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to keyless chucks and, more particularly to keyless chucks with an automatic axial lock.
BACKGROUND OF THE INVENTION
Keyless chucks operable to retain a work piece therein by rotational movement of an outer sleeve relative to the body of the chuck is known.  Many of these keyless chucks incorporate a locking feature to prevent the sleeve from opening the chuck during use.  One type of locking feature is an automatic locking feature wherein as the jaws are tightened about the work piece, the sleeve, upon receiving a tightening torque in excess of a predetermined value, will lock or detent into a locked position that inhibits loosening of the chuck.  This automatic locking feature provides for a quick and easy way of locking the work piece in  the chuck.  This automatic locking feature, however, may open during use in certain situations, such as abrupt stall, high vibration and when the sleeve rubs on an object while working in a tight space.  Thus, while this type of automatic locking feature provides for a quick and easy way of securing a work piece in a chuck, it only provides moderate performance and may be susceptible to opening during use.
A second type of locking feature that can be utilized is a manual locking feature.  With this type of locking feature, a user is required to tighten the chuck onto the work piece and then manually lock the chuck sleeve via axial movement of the sleeve, or a connected component, with respect to the body.  This type of locking chuck provides excellent performance in that the locking sleeve is prevented from loosening during operation by being rotationally fixed relative to the body.  The use of the manually locking feature, however, adds an extra step to the use of the tool incorporating the chuck.  Thus, while greater performance can be achieved, the use of such a chuck is more time consuming.
Thus, the current keyless locking chucks require a choice between utilizing one that incorporates an automatic lock or one that incorporates a manual locking feature.  Accordingly, when selecting a chuck, a trade off must be made between choosing one that is quicker to operate but provides a less secure locking feature and may loosen during use and choosing one that provides superior locking performance but requires an additional step to achieve this benefit.
SUMMARY OF THE INVENTION
The inventors of the present invention have developed a new and novel approach to address the tradeoffs required in prior art keyless chucks.  The inventors have developed a new keyless chuck that incorporates both an automatic locking feature and a manual locking feature.  The chuck can be operated with just the automatic locking feature during situations when the quick securing of a work piece to the chuck is desirable and the additional protection of the manual locking feature is not necessary.  When the additional protection provided by the manual locking feature is needed and the extra step associated with performing the manual locking feature is desired, the chuck can also be manually locked in place.  Thus, the keyless chuck of the present invention provides the benefits of both an automatic locking feature and a manual locking feature without requiring a tradeoff between the two types of locking features.  Furthermore, the present chuck allows for utilizing strictly the automatic locking feature or utilizing the automatic locking feature in conjunction with the manual locking feature.
A chuck according to the principles of the present invention includes moveable jaws operable to selectively retain a work piece.  There is an actuating member operable to cause the jaws to move when the actuating member rotates relative to the jaws.  Movement of the jaws corresponds to tightening and loosening of the jaws.  A first locking feature is operable to selectively prevent the actuating member from rotating relative to the jaws.  The second locking feature is operable to inhibit the actuating member from rotating relative to the jaws.  The second locking feature inhibits loosening of the jaws after a tightening force exceeding a predetermined value has been imparted between the actuating member and a component of the second locking feature.
In another aspect of the present invention, a method of securing a work piece in a chuck is disclosed.  The method includes: (1) positioning the work piece between jaws of the chuck; (2) rotating an actuating member relative to the jaws to tighten the jaws to the work piece; (3) automatically inhibiting loosening rotation of the actuating member with a first locking member after a tightening force exceeding a predetermined value is imparted between the actuating member and the first locking member; and (4) rotationally locking the actuating member relative to the jaws with a second locking member.
Further areas of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description provided hereinafter.  It should be understood that the detailed description and specific examples, while indicating the preferred embodiment of the invention, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The present invention will become more fully understood from the detailed description and the accompanying drawings, wherein:
Figure 1 is a side elevation view of a keyless chuck according to the principles of the present invention utilized on a power tool;
Figure 2 is an exploded perspective view of the components of the chuck of Figure 1;
Figures 3A and B show a partial cross-sectional view of the chuck of Figure 1 with the automatic locking feature engaged and a manual locking feature respectively disengaged and engaged;
Figures 4A and B are fragmented partial sectional views of a portion of the chuck of Figure 1 showing the engagement between the ratcheting mechanism and the inner sleeve with the automatic locking feature engaged and the manual locking feature respectively disengaged and engaged;
Figures 5A and B are fragmented partial sectional views of a portion of the chuck of Figure 1 showing the engagement between the nut, the inner sleeve and the ratcheting mechanism with the automatic locking feature engaged and the manual locking feature respectively disengaged and engaged; and 
Figures 6A and B are fragmented partial sectional views of a portion of the chuck of Figure 1 showing a portion of the manual locking feature in a respective disengaged and engaged position.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
The following description of the preferred embodiment(s) is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its application, or uses.
Referring to Figure 1, a keyless chuck 20 according to the principles of the present invention, is shown attached to a power tool 22, such as a drill or a like.  An exploded view of chuck 20 is shown in Figure 2.  Chuck 20 includes an end cap 24, three jaws 26, a body 28, a retaining cup 30, loose ball bearings 32, an automatic locking and ratcheting mechanism 34, a nut 26, an inner nose 38, an inner sleeve 40, an outer sleeve 42, and an outer nose 44.  These components of chuck 20 are assembled together and enable chuck 20 to selectively retain a work piece and to impart a desired movement thereto via operation of power tool 22.
Referring now to Figures 3A and B, chuck 20 includes an automatic locking feature generally indicated as 46.  Automatic locking feature 46 operates to lock chuck 20 in a tightened position and inhibits a loosening of chuck 20.  Automatic locking feature 46 includes engagement between the automatic locking and ratcheting mechanism 34 (hereinafter referred to as ratcheting mechanism) and inner sleeve 40, as described in more detail below.  Chuck 20 also includes a manual locking feature, generally indicated as 48.  Manual locking feature 48 is operable to rotationally lock inner sleeve 40 to body 28 such that relative rotation therebetween is prevented.  Manual locking feature 48 allows selective engagement between inner sleeve 40 and body 28, as shown in Figures 6A and B, by axially moving inner sleeve 40 relative to body 28, as described in more detail below.  Chuck 20 also includes a retaining feature generally indicated as 50.  Retaining feature 50 inhibits axial movement of inner sleeve 40 relative to body 28 and works in conjunction with manual locking feature 48, as described in more detail below.  
Jaws 26 are disposed around body 28 in guides 52.  Each jaw 26 has outer threads 54 that engage with internal threads 55 on nut 36.  Jaws 26 move axially along a center line axis (not shown) of guides 52 relative to body 28 as nut 36 rotates relative to body 28.  Jaws 26 are preferably made of metal, such as steel.
Body 28 has three sets of teeth 56 extending radially outwardly.  Teeth 56 are spaced apart along the outer surface of body 28.  Teeth 56 form a portion of manual locking feature 48 and can be engaged with complementary teeth on inner sleeve 40 to rotationally fix inner sleeve 40 and body 28 together such that relative rotation therebetween is prevented, as described in more detail below.  Body 28 also includes a radially extending annular projection 58 that engages with complementary annular recesses in inner sleeve 40 to inhibit axial movement of inner sleeve 40 relative to body 28 thereby preventing or minimizing the accidental unlocking of manual locking feature 48, as described in more detail below.  The engagement between annular protection 58 and the complementary recesses on inner sleeve 40 form retaining feature 50.  Body 28 is preferably made of metal, such as steel.
Referring now to Figures 2 and 4, retaining cup 30 is disposed around body 28.  Radially inwardly extending projections or tabs 60 on cup 30 engage with complementary recesses on body 28 to rotationally fix cup 30 to body 28 such that relative rotation therebetween is prohibited.  Cup 30 includes a track or race for bearings 32 to reside in and roll around during loosening and tightening of chuck 20.  Cup 30 also includes a plurality of ratcheting steps or teeth 62 that engage with ratcheting mechanism 34 to provide an audible indication of the tightening of chuck 20, as described in more detail below.  Cup 30 is preferably made of steel.
Referring to Figures 2, 3 and 4, ratcheting mechanism 34 is disposed around body 28.  Ratcheting mechanism 34 is capable of rotation relative to body 28.  Ratcheting mechanism 34 includes a track or race that faces the track on cup 30 and engages with bearings 32 disposed therebetween.  Bearings 32 facilitate relative rotation between ratcheting mechanism 34 and body 28.  Ratcheting mechanism 34 has three sets of arms, generally indicated as 64, that extend axially and radially outwardly and are spaced apart along ratcheting mechanism 34.  As shown in Figures 3 and 4, each set of arms 64 includes a ratcheting arm 66 and a locking arm 68.  Each ratcheting arm 66 engages with a recess and inner sleeve 40 and with ratcheting steps 62 in cup 30 to provide an audible clicking as chuck 20 is being tightened, as described below.  Each locking arm 68 engages with a pair of recesses in inner sleeve 40 to allow inner sleeve 40 to rotate ratcheting mechanism 34 to tighten and loosen chuck 20.  Locking arm 68 functions to automatically lock chuck 20 in a tightened state once a torque applied by inner sleeve 40 to ratcheting mechanism 34 exceeds a predetermined value, as discussed below.  Ratcheting mechanism 34 is preferably made of metal, such as stamped spring steel.
Referring now to Figures 2, 3 and 5, ratcheting mechanism 34 includes axially extending projections or tabs 70 that engage with recesses 72 on nut 36 to rotationally fix ratcheting mechanism 34 to nut 36 such that relative rotation therebetween is not possible.
Referring now to Figures 2 and 5, nut 36 is disposed on body 28 with threads 55 engaged with threads 54 on jaws 26.  Nut 36 is capable of rotation relative to body 28 and jaws 26.  Nut 36 includes axially extending projections or tabs 74 that engage with recesses 76 in the inner surface of inner sleeve 40.  Tabs 74 are narrower than recesses 76 and allow for a limited range of relative rotation between nut 36 and inner sleeve 40.  This limited relative rotation allows for locking arm 68 to lock and unlock chuck 20 in the tightened state, as described in more detail below.  Rotation of nut 36 relative to body 28 causes jaws 26 to move in and out of chuck 20 to grip and release a work piece, as is known in the art.  Nut 36 is preferably made of metal, such as powered metal.
Referring now to Figures 2 and 3, inner nose 38 is pressed onto body 28 and is rotationally and axially fixed thereto.  Jaws 26 extend out of and retract into inner nose 38 when tightening and loosening chuck 20.  Inner nose 38 axially secures cup 30, ratcheting mechanism 34 and nut 36 relative to body 28.  Inner nose 38 includes a radially outwardly extending annular projection 80 that, as shown in Figures 3A and B, limits forward axial movement of outer nose 44.  Inner nose 30 is preferably made of metal, such as steel.
Referring now to Figures 2-6, inner sleeve 40 is disposed around body 28 and is axially moveable between an unlocked position (Figures 3A, 4A, 5A and 6A) and a locked position (Figures 3B, 4B, 5B and 6B) relative to body 28.  When in the unlocked position, inner sleeve 40 can rotate relative to body 28.  When in the locked position, inner sleeve 40 is rotationally fixed to body 28 and relative rotation therebetween is prevented.  The inner surface of inner sleeve 40 includes a plurality of radially inwardly extending teeth 82 that can be selectively engaged with teeth 56 on body 28, via axial movement of inner sleeve 40 relative to body 28, to rotationally lock inner sleeve 40 to body 28 such that relative rotation therebetween is prevented.  Engagement of teeth 82 with teeth 56 corresponds to the locked position of inner sleeve 40.  Teeth 38 on inner sleeve 40 and teeth 56 and body 28 form manual locking feature 48.  Inner sleeve 40 is preferably made of a polymer, such as a glass filled nylon.  Preferably, the nylon contains at least 30% glass by weight.
As best seen in Figures 3A and B, the inner surface of inner sleeve 40 includes a front and rear annular recess 84, 86.  Recesses 84, 86 engage with annular projection 58 on body 28 to inhibit axial movement of inner sleeve 40 relative to body 28.  Inhibiting the relative axial movement prevents or minimizes accidental locking and unlocking of manual locking feature 48.  The inhibition is overcome by application of an axial force sufficient to overcome the engagement between projection 58 and recesses 84, 86.  Front and rear recesses 84, 86 on inner sleeve 40 and annular projection 58 on body 28 form retaining feature 50.  When in the unlocked position, as shown in Figure 3A, projection 58 is disposed within rear recess 86.  When in the locked position, as shown in Figure 3B, projection 58 is disposed in front recess 84.  The use of annular projection 58 is advantageous in that it provides a 360 degree engagement with recesses 84, 86 which provides a superior retaining feature and a more even distribution of the loads imparted between projection 58 and front recesses 84, 86 when moving into and out of engagement.
Referring now to Figures 4A and B, inner sleeve 40 includes 3 sets of axially extending recesses that engage with three sets of arms 64 of ratcheting mechanism 34.  Each set of recesses includes a ratchet recess 88, a loosening/opening recess 90, and a tightening or closing recess 92.  Ratchet recess 88 includes a tightening/closing ramp 94 and a loosening/opening ramp 96.  Ratchet arm 66 will ride along tightening ramp 94 when inner sleeve 40 is being rotated to tighten chuck 20 and will ride along loosening ramp 96 when inner sleeve 40 is being rotated to loosen chuck 20.  The shape or slope of loosening ramp 96 causes ratcheting arm 66 to move radially inwardly and disengage from ratchet steps 62 such that no audible clicking will be heard during the loosening of chuck 20.
A jump or projection 98 is disposed between loosening and tightening recesses 90, 92.  Locking arm 68 will ride within loosening recess 90 and press against jump 98 while inner sleeve 40 is being rotated to tighten chuck 20.  This interaction causes ratchet mechanism 34 to drive rotation of nut 36 to tighten jaws 26 and chuck 20.  When the torque between inner sleeve 40 and locking arm 68 exceeds a predetermined value (as determined by such things as the height and slope of jump 98, the friction between jump 98 and locking arm 68, and the spring rate of locking arm 68) locking arm 68 will jump over jump 98 and into tightening recess 94.  The movement of locking arm 68 into tightening ramp 94 causes a single loud audible click or noise indicating that chuck 20 is now fully tightened.  The jumping of locking arm 68 over jump 98 results in a limited relative rotation between inner sleeve 40 and nut 36.  When inner sleeve 40 is subsequently rotated to loosen chuck 20, locking arm 68 will jump back over jump 98 and into loosening recess 90 and drive rotation of ratcheting mechanism 34 which in turn drives rotation of nut 36 to loosen jaws 26 and chuck 20.
Referring now to Figures 5A and B, axially extending recess 76 in inner sleeve 40 is shown with tabs 74 of nut 36 disposed therein.  Recess 76 is wider than tab 34 to allow for limited relative rotation therebetween and accommodates movement of locking arm 68 between loosening and tightening recesses 90, 92 along with movement of ratcheting arm 66 between tightening ramp 94 and loosening ramp 96.
Loosening and tightening recesses 90, 92, locking arm 68 and their engagement forms automatic locking feature 46.  The jumping of locking arm 68 from loosening recess 90 into tightening recess 92 is the automatic lock of chuck 20 and locks chuck 20 in the tightened state.
Referring now to Figures 2 and 3, outer sleeve 42 is disposed on inner sleeve 40 and is fixed axially and rotationally relative thereto.  Rotation of outer sleeve 42 drives rotation or inner sleeve 40 and axial movement of outer sleeve 42 drives axial movement of inner sleeve 40.  Outer sleeve 42 is preferably made of metal, such as steel.
Still referring to Figures 2 and 3, outer nose 44 snaps onto inner sleeve 40 and retains outer sleeve 42 on inner sleeve 40.  Outer nose 44 is fixed rotationally and axially to inner sleeve 40 and outer sleeve 42.  As such, rotation of outer sleeve 42 causes rotation of outer nose 44 and axial movement of outer sleeve 42 causes axial movement of outer nose 44.  The fixed relation between inner sleeve 40, outer sleeve 42 and outer nose 44 forms a sleeve assembly, generally indicated as 100, with all of these components moving in unison with one another.  Outer nose 44 includes an internal annular shoulder 102 that engages with projection 80 on inner nose 38 to limit forward axial movement of sleeve assembly 100.  Outer nose 44 is preferably made of metal, such as steel. 
In operation, the loosening of chuck 20 is performed by rotating sleeve assembly 100 relative to body 28.  Sleeve assembly 100 can be rotated relative to body 28 when manual locking feature 48 is in the unlocked state, as shown in Figures 3A and 6A.  The unlocked state for manual locking feature 48 corresponds to sleeve assembly 100 being axially moved to its forwardmost position.  When in this position, teeth 82 in inner sleeve 40 are forward of and not engaged with teeth 56 on body 28.  With manual locking feature 48 disengaged, sleeve assembly 100 is capable of rotation relative to body 28 to cause chuck 20 to loosen or tighten, depending upon the direction of rotation of sleeve assembly 100.  Furthermore, with manual locking feature 48 in the unlocked position, annular projection 58 is engaged in rear recess 86 of inner sleeve 40.  
When chuck 20 is in its loosest state, ratchet arm 66 is disposed within ratchet recess 88 between tightening ramp 94 and loosening ramp 96.  Locking arm 68 is disposed within loosening recess 90.  As shown in Figures 4A and B, the axial depth of ratchet recess 88, loosening recess 90 and tightening recess 92 accommodates the axial movement of sleeve assembly 100 relative to ratcheting mechanism 34 while maintaining an engagement between ratcheting and locking arms 66, 68 and recesses 88, 90, 92 of inner sleeve 40.  This is evidenced by the gap between the ends of the projections on arms 66, 68 and the forward end walls of recesses 88, 90, 92 and inner sleeve 40, as shown in Figure 4A.  When sleeve assembly 100 is moved to its rearmost position, as shown in Figure 4B, the gap between the forward end walls of recesses 88, 90, 92 and the ends of the projections on arms 66, 68 is diminished.  
Accordingly, chuck 20 allows for axial movement of inner sleeve 40 and sleeve assembly 100 relative to ratcheting mechanism 34.  Additionally, recesses 76 are also dimensioned to allow for relative axial movement between inner sleeve 40 and nut 36 while maintaining tabs 74 within recesses 76, as shown in Figures 5A and B.  Furthermore, when chuck 20 is in a loose state, tabs 74 of nut 36 may be disposed at any location within recesses 76 and are not necessarily engaged with the sidewalls of recesses 76, thus allowing for some limited relative rotation between inner sleeve 40 and nut 36.
To tighten chuck 20, sleeve assembly 100 is rotated.  The rotation of sleeve assembly 100 is imparted to ratcheting mechanism 34 via the engagement between locking arm 68 and jump 98 and inner sleeve 40.  As inner sleeve 40 is rotated, locking arm 68 approaches jump 98.  Jump 98 prevents locking arm 68 from jumping into tightening recess 92 until the torque therebetween exceeds a predetermined value.  Thus, jump 98 pushes on locking arm 68 to cause rotation of ratcheting mechanism 34 relative to body 28.  As ratcheting mechanism 34 rotates, tabs 70 impart rotational movement to nut 36.  As nut 36 rotates relative to body 28, jaws 26 extend out of chuck 20 and tighten about a work piece disposed within jaws 26.  Additionally, ratcheting arm 66 is disposed on tightening ramp 94.  With ratcheting arm 66 engaged with tightening ramp 94, ratcheting arm 66 will also be engaged with ratchet steps 62.  Thus, as ratchet mechanism 34 rotates relative to the body 28 and cup 30, the engagement between ratcheting arm 66 and ratchet step 62 will provide a substantially continues audible clicking as the relative rotation occurs.
Once jaws 26 come into engagement with the work piece or with one another, continued rotation of sleeve assembly 100 causes the torque between inner sleeve 40 and ratcheting mechanism 34 to increase.  Once the torque exceeds the predetermined value, locking arm 68 will jump over jump 98 and into tightening recess 92 and provide a single loud audible click to indicate that chuck 20 is now fully tightened.  Furthermore, as locking arm 68 jumps into tightening recess 92, ratcheting arm 66 will move further along tightening ramp 94.  Additionally, relative rotation between inner sleeve 40 and nut 36 occurs as locking arm 68 jumps from loosening recess 90 to tightening recess 92 and results in tabs 74 of nut 36 moving to a position adjacent the sidewall of recess 76 of inner sleeve 40.  This engagement between tabs 74 and recess 76 rotationally locks inner sleeve 40 to nut 36 such that no more relative rotation in the tightening direction is possible.
With locking arm 68 residing within tightening recess 92, automatic locking feature 46 is thereby engaged and chuck 20 and the work piece therein can be used as desired.  If additional security against chuck 20 loosening during operation is desired, manual locking feature 48 can be engaged by moving sleeve assembly 100 axially rearwardly.  Retaining feature 50 will resist this movement such that engagement of manual locking feature 48 cannot be accidentally engaged or disengaged.  To engage manual locking feature 48, sleeve assembly 100 is moved axially rearwardly and projection 58 exits rear recess 86 and enters front recess 84, as shown in Figure 3B.  Simultaneously, teeth 82 on inner sleeve 40 move into engagement with teeth 56 on body 28, as shown in Figures 3B and 6B.  Engagement between teeth 82 and teeth 56 rotationally secures inner sleeve 40 to body 28 such that rotational movement therebetween is prevented.  With automatic locking feature 46 engaged and manual locking feature 48 engage, chuck 20 is prevented from loosening during operation, thus providing a superior holding ability.  Accordingly, chuck 20 can be operated with either only the automatic locking feature 46 engaged or with both automatic locking feature 46 and manual locking feature 48 engaged.
To loosen chuck 20, manually locking feature 48, if engaged, is moved to a disengaged position by moving sleeve assembly 100 axially forward relative to body 28.  This relative movement causes projection 58 to move from being engaged with front recess 84, as shown in Figure 3B, to being engaged with rear recess 86, as shown in Figure 3A.  Simultaneously, teeth 82 of inner sleeve 40 disengage from teeth 56 on body 28, as shown in Figures 3A and 6A.  With manual locking feature 48 disengaged, sleeve assembly 100 can then be rotated relative to body 28 to loosen chuck 20.  Initial rotation of sleeve 100 to loosen chuck 20 is inhibited by automatic locking feature 46 and the engagement between locking arm 68 and jump 98.  When a sufficient torque exists between jump 98 and locking arm 68, locking arm 68 will jump jump 98 and move into loosening recess 90 and providing a single loud audible click or noise.  Simultaneously, relative rotation between inner sleeve 40 and nut 36 will occur due to the difference in width between recesses 76 of inner sleeve 40 and tabs 34 of nut 36.  As inner sleeve 40 is continued to be rotated relative to body 28 to loosen chuck 20, loosening recess 90 will push on locking arm 68 to drive rotation of ratcheting mechanism 34 and nut 36 relative to body 28 and cause ratcheting arm 66 to ride up onto loosening ramp 96.  As ratcheting arm 66 rides up loosening ramp 96, ratcheting arm 66 moves radially inwardly and disengages from ratchet steps 62.  This disengagement prevents ratchet steps 62 from inhibiting the loosening of chuck 20 and removes any audible noise from recurring as chuck 20 is loosened.  Sleeve assembly 100 can then continue to be rotated until chuck 20 is in the desired loose state.  If desired, chuck 20 can be manually locked while chuck 20 is in a loose state by axially moving sleeve assembly 100 rearwardly relative to body 28.
The proceeding description of the invention is merely exemplary in nature and, thus, variations that do not depart from the gist of the invention are intended to be within the scope of the invention.  For example, the audible noises provided by engagement of ratcheting mechanism 34 inner sleeve 40 and/or cup 30 can be eliminated, if desired.  Furthermore, the number of sets of arms 64 and sets of recesses 88, 90, 92 on the inner sleeve 40 can be more or less as desired.  Additionally, other materials of construction can be imparted for the various components.  Moreover, it should be appreciated that manual locking feature 48 can be used without engaging automatic locking feature 46, if desired.  For example, when a work piece having a hex shaped shaft is used, the work piece can be tightened to less than the predetermined torque, thereby not activating automatic locking feature 46, and then engaging manual locking feature 48.  Such a usage may be useful to provide quick changes between work pieces having hex shafts of similar size.  It should also be appreciated that chuck 20 can be used on a manually operated tool.  Accordingly, such variations are not to be regarded as a departure from the spirit and scope of the invention.
What is claimed is:
1. A chuck comprising:
moveable jaws operable to selectively retain a work piece;
an actuating member operable to cause said jaws to move when said actuating member rotates relative to said jaws, movement of said jaws corresponding to tightening and loosening said jaws;
a first locking feature operable to selectively prevent said actuating member from rotating relative to said jaws; and
a second locking feature operable to inhibit said actuating member from rotating relative to said jaws, said second locking feature inhibiting loosening of said jaws after a tightening force exceeding a predetermined value has been imparted between said actuating member and a component of said second locking feature.
2. The chuck of claim 1, wherein said actuating member is manually axially moveable between first and second positions, said first position corresponding to said first locking feature allowing rotation of said actuating member relative to said jaws, and said second position corresponding to said first locking feature preventing rotation of said actuating member relative to said jaws.
3. The chuck of claim 2, further comprising a retaining feature operable to inhibit axial movement of said actuating member between said first and second positions.
4. The chuck of claim 1, further comprising:
a body around which said jaws are disposed, said body and said jaws being substantially rotationally fixed relative to one another; and
a nut disposed on said body and capable of rotation relative to said body, said nut being engaged with said jaws so that rotation of said nut relative to said jaws causes movement of said jaws, 
wherein said second locking feature includes a locking member rotationally fixed relative to said nut and operable to transmit rotational force from said actuating member to said nut, said locking member being engaged with a first recess of said actuating member during tightening of said jaws and said locking member being engaged with a second recess of said actuating member when said tightening force exceeding said predetermined value has been imparted between said actuating member and said locking member.
5. The chuck of claim 4, wherein said actuating member is a sleeve directly engaged with said nut and said engagement between said sleeve and said nut allows a limited relative rotation therebetween.
6. The chuck of claim 5, wherein said sleeve can move axially relative to said nut and maintain said engagement between said actuating member and said nut.
7. The chuck of claim 1, wherein said actuating member has a plurality of teeth, a component of said first locking feature includes a plurality of teeth that are substantially rotationally fixed relative to said jaws, and engagement of said actuating member teeth with said teeth of said component of said first locking feature prevents rotation of said actuating member relative to said jaws.
8. The chuck of claim 1, wherein said second locking feature includes a locking member operable between a first engaged position and a second engaged position with said actuating member, said first position not inhibiting loosening of said jaws, said second position inhibiting loosening of said jaws, and said locking member moving from said first position to said second position when said tightening force exceeding said predetermined value has been imparted between said actuating member and said locking member.
9. The chuck of claim 1, wherein said first locking feature is operable to prevent said actuating member from rotating relative to said jaws independent of a status of said second locking feature.
10. A chuck comprising:
a body having an outer surface with a projection thereon;
a plurality of moveable jaws operable to retain a work piece, said jaws disposed around said body; and
a sleeve radially surrounding a portion of said body and capable of both axial and rotational movement relative to said body, said sleeve having an inner surface with a recess therein facing said body, and rotation of said sleeve relative to said body causing movement of said jaws,
wherein engagement between said projection on said body with said recess on said sleeve inhibits axial movement of said sleeve relative to said body.
11. The chuck of claim 10, wherein said sleeve can be axially moved relative to said body between first and second positions, said sleeve being rotationally locked relative to said body when in said first position and said sleeve being capable of rotating relative to said body when in said second position.
12. The chuck of claim 11, wherein said sleeve has a plurality of teeth facing said body, said body has a plurality of teeth facing said sleeve, said sleeve teeth and said body teeth being engaged when said sleeve is in said first position, said sleeve teeth and said body teeth being disengaged when said sleeve is in said second position, and engagement of said sleeve teeth with said body teeth rotationally locking said sleeve to said body.
13. The chuck of claim 11, wherein engagement between said projection on said body with said recess on said sleeve inhibits axial movement of said sleeve from said first position to said second position.
14. The chuck of claim 10, wherein said projection is an annular projection and said recess is an annular recess thereby allowing 360 degree engagement between said projection and said recess.
15. The chuck of claim 10, wherein said recess is a first recess, said sleeve has a second recess facing said body and axially spaced apart from said first recess, and said sleeve is axially moveable relative to said body between a first position wherein said projection is engaged with said first recess and a second position wherein said projection is engaged with said second recess.
16. A chuck comprising:
a body;
a plurality of moveable jaws operable to retain a work piece, said jaws disposed around said body;
a nut disposed on said body and engaged with said jaws, rotation of said nut relative to said body causing said jaws to move;
a sleeve radially surrounding a portion of said body and operable to transmit a rotational force to said nut such that rotation of said sleeve relative to said body causes said nut to drive movement of said jaws,
wherein said sleeve is capable of axial movement relative to said nut.
17. The chuck of claim 16, wherein said sleeve has a direct engagement with said nut, said sleeve is axially moveable relative to said nut between first and second positions, and said sleeve remains engaged with said nut in both of said first and second positions.
18. The chuck of claim 16, wherein said sleeve is capable of rotating relative to said body when in said first position and said sleeve is rotationally locked to said body when in said second position.
19. The chuck of claim 16, wherein said sleeve is an inner sleeve and further comprising an outer sleeve radially surrounding a portion of said inner sleeve, and said outer sleeve is both rotationally and axially fixed to said inner sleeve.
20. A chuck comprising:
a plurality of moveable jaws operable to selectively retain a work piece, movement of said jaws corresponding to tightening and loosening said jaws;
a locking member operable cause said jaws to move when said locking member rotates relative to said jaws; and 
an actuating member engaged with said locking member and capable of rotation relative to said jaws, said actuating member operable to rotate said locking member and drive movement of said jaws, and said actuating member being capable of axial movement relative to said locking member while maintaining engagement with said locking member,
wherein said locking member is operable between a first engaged position and a second engaged position with said actuating member, said first position not inhibiting loosening of said jaws, said second position inhibiting loosening of said jaws, and said locking member moves from said first position to said second position when a tightening force exceeding a predetermined value has been imparted between said actuating member and said locking member. 
21. The chuck of claim 20, further comprising a nut engaged with said jaws such that rotation of said nut relative to said jaws causes said jaws to move and said nut is engaged with and rotationally fixed to said locking member 
22. The chuck of claim 21, wherein said actuating member is engaged with said nut and can move axially relative to said nut, and said actuating member being engaged with said nut in both of said first and second positions.
23. The chuck of claim 20, wherein said actuating member moves axially relative to said locking member between a position corresponding to said actuating member being substantially rotationally fixed relative to said jaws and a position corresponding to said actuating member being capable of rotational movement relative to said jaws. 
24. The chuck of claim 20, wherein said actuating member is a sleeve that radially surrounds a portion of said jaws and said locking member.
25. The chuck of claim 20, wherein said locking member includes a ratcheting member that provides audible sounds as said jaws are being tightened.
26. A method of securing a work piece in a chuck, the method comprising:
(a)   positioning the work piece between jaws of the chuck;
(b)   rotating an actuating member relative to said jaws to tighten said jaws to the work piece;
(c)   automatically inhibiting loosening rotation of said actuating member with a first locking member after a tightening force exceeding a predetermined value is imparted between said actuating member and said first locking member; and
(d)   rotationally locking said actuating member relative to said jaws with a second locking member.
27. The method of claim 26, wherein (d) includes axially moving said actuating member from a first position allowing said actuating member to rotate relative to said jaws to a second position that rotationally locks said actuating member relative to said jaws.
28. The method of claim 26, wherein movement of said jaws is driven by an engagement between said actuating member and said locking member, (b) is performed with said locking member engaged with a first engagement feature on said actuating member, and (c) includes moving said locking member from said first engagement feature to a second engagement feature on said actuating member as said force exceeds said predetermined value. 
A keyless chuck having both an automatic locking feature and a manual locking feature.  The automatic locking feature provides for automatic locking of the chuck in a tightened state when a predetermined tightening torque has been exceeded.  The chuck can be utilized with only the automatic locking feature engaged.  If desired, a manual locking feature can also be engaged wherein rotation of the outer sleeve relative to the body is prevented.  A retaining feature can be employed to inhibit the movement of the manual locking feature between a locked and unlocked position.  The retaining feature thereby avoids accidental engaging or disengaging of the manual locking feature.
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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