JP2004340213A - クラッチ機構およびねじ締め機 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ締め機等のクラッチ機構であって、ねじ締め方向に押し付けるとスピンドル側のクラッチ板が後退して駆動側クラッチ板と噛み合い、これにより動力が伝達されるクラッチ機構において、従来停止しているスピンドル側のクラッチ板に高速回転する駆動側のクラッチ板が噛み合う段階でクラッチ歯同士が衝突して大きな衝撃を受け、これにより当該クラッチ機構の耐久性が損なわれる問題があった。本発明では、この種のクラッチ機構の耐久性を高めることを目的とする。
【解決手段】クラッチ歯の先端に、噛み合い面よりも噛み合い角度が小さい補助噛み合い面を設け、先ずこの補助噛み合い面同士を当接させることによりスピンドル側のクラッチ板を回転させ、この回転状態で噛み合い面を当接させてクラッチ歯を噛み合わせる構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばねじ締め機のクラッチ機構であって、駆動側の回転動力を出力軸に対して伝達し、遮断するクラッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のクラッチ機構には、例えば特公平３−５９５２号公報に開示されたものがあった。この従来のクラッチ機構を備えたねじ締め機の要部を、同公報の図２ａを援用した図９に示した。
このねじ締め機５０は、図示されていないモータにより回転する駆動軸５４（駆動ギヤ５４ａ）と、同じく図示されていないハウジングの先端部にストッパスリーブ５１を介して軸回りに回転可能かつ軸方向に一定の範囲で移動可能に支持されたスピンドル５２を備えている。駆動軸５４とスピンドル５２との間にクラッチ機構６０が介装されている。スピンドル５２の先端にドライバビット５３が装着されている。ドライバビット５３は、スピンドル５２と一体で回転し、かつ軸方向に移動する。スピンドル５２がねじ締め方向に回転することによりドライバビット５３を介してねじＳが回転し、従って材料ＷにねじＳが締め込まれていく。
【０００３】
クラッチ機構６０は、駆動軸５４に固定された駆動側クラッチ板６１と、スピンドル５２に固定された出力側クラッチ板６２と、両クラッチ板６１，６２間において軸方向変位可能に配置された中間クラッチ板６３を備えている。駆動軸５４および駆動側クラッチ板６１は、軸方向へは変位しない。また、図では示されていないが、駆動側クラッチ板６１と中間クラッチ板６３との間には、圧縮ばねが介装されている。このため、中間クラッチ板６３は、駆動側クラッチ板６１から離れる方向（出力側クラッチ板６２に接近する方向）に付勢されている。
駆動側クラッチ板６１の前面には、クラッチ歯６１ａ〜６１ａが形成されている。このクラッチ歯６１ａ〜６１ａに対向して、中間クラッチ板６３の後面には、クラッチ歯６３ａ〜６３ａが形成されている。
中間クラッチ板６３の前面には係合凸部６３ｂ，６３ｂが設けられ、これに対向して出力側クラッチ板６２の後面には係合凸部６２ｂ，６２ｂが設けられている。各係合凸部６２ｂ，６３ｂの回転方向前部および後部には、それぞれ回転方向に対して直交する係合面６２ｃ，６３ｃと、回転方向に対して傾斜する案内面６２ｄ，６３ｄと、回転方向に沿った当接面６２ｅ，６３ｅが形成されている。
【０００４】
このように構成されたクラッチ機構６０によれば、当該ねじ締め機の非使用時（電動モータの停止状態）には、中間クラッチ板６３が圧縮ばねにより駆動側クラッチ板６１から離間して、出力側クラッチ板６２に接近した状態となっている。この状態では、駆動側クラッチ板６１のクラッチ歯６１ａと中間クラッチ板６３のクラッチ歯６３ａは噛み合っていない。また、中間クラッチ板６３の係合凸部６３ｂは出力側クラッチ板６２の当接面６２ｅに当接され、従って出力側クラッチ板６２の係合凸部６２ｂは中間クラッチ板６３の当接面６３ｅに当接している。この非使用状態から電動モータを起動して当該ねじ締め機をねじ締め方向に押し付けると、中間クラッチ板６３のクラッチ歯６３ａが、回転する駆動側クラッチ板６２のクラッチ歯６２ａに噛み合い始める。クラッチ歯６３ａがクラッチ歯６２ａに噛み合い始めると、その直後に中間クラッチ板６３が未だ停止状態の出力側クラッチ板６２に対して相対回転し、これにより中間クラッチ板６３の係合凸部６３ｂが出力側クラッチ板６２の係合凸部６２ｂの傾斜面６２ｄに沿って移動し、最終的に両者６２，６３の係合凸部６２ｂ，６３ｂがその係合面６２ｃ，６３ｃを相互に当接させた状態で噛み合う。中間クラッチ板６３は、その係合凸部６３ｂが出力側クラッチ板６２の係合凸部６２ｂの傾斜面６２ｃに沿って移動することにより圧縮ばねに抗して駆動側クラッチ板６１に接近する方向に移動し、これにより中間クラッチ板６３のクラッチ歯６３ａが駆動側クラッチ板６１のクラッチ歯６１ａに瞬時に噛み合う。
こうしてクラッチ歯６１ａとクラッチ歯６３ａが噛み合い、かつ係合凸部６２ｂ，６３ｂの係合面６２ｃ，６３ｃが相互に当接することにより、当該クラッチ機構６０が繋がれて電動モータの回転出力がスピンドル５２に伝達され、これによりネジｓが締め込まれていく。
【０００５】
ねじ締めが進行してストッパスリーブ５１がねじ締め材Ｗに当接し、その後さらにネジｓが締め込まれていくことにより中間クラッチ板６３が駆動側クラッチ板６１から徐々に離れていき、これによりクラッチ歯６１ａとクラッチ歯６３ａとの噛み合いは徐々に浅くなっていく。ネジｓが完全に締め込まれた段階で、クラッチ歯６３ａがクラッチ歯６１ａから外れ、これにより中間クラッチ板６３への回転動力の伝達が遮断される。回転動力が伝達されなくなると中間クラッチ板６３は、圧縮ばねにより出力側クラッチ板６２に接近する方向へ移動して駆動側クラッチ板６１から離間し、これによりクラッチ歯６１ａとクラッチ歯６３ａとの間に瞬時に適正なすき間が発生して駆動側クラッチ板６１が静かに空転する状態となる。
【０００６】
【特許文献１】
特公平３−５９５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記従来のクラッチ機構６０は、回転動力を繋ぐ段階で、未だ停止している状態の中間クラッチ板６３のクラッチ歯６３ａをすでに回転している状態の駆動側クラッチ板６１のクラッチ歯６１ａに噛み合わせる構成であるので、クラッチ歯６３ａに対してクラッチ歯６１ａが衝撃的に当接し、その結果これらクラッチ歯６１ａ，６３ａの耐久性および耐摩耗性に問題があった。
クラッチ歯６１ａ，６３ａ同士の衝撃的な噛み合いによりこれらの摩耗が進行すると、クラッチ歯６１ａからクラッチ歯６３ａが外れるタイミングが早くなり、その結果ねじＳが完全に締め込まれていない段階で回転動力の伝達が遮断されてしまい、従ってねじＳの締め込み不足が発生する。
また、クラッチ歯６１ａ，６３ａが摩耗すると噛み合い時に騒音が発生し始め、これをもって当該クラッチ機構６０の寿命とされ、ひいてはねじ締め作業は可能であってもねじ締め機自体の寿命とされてきた。
特に、近年、例えばボード用スクリュドライバに要求される回転数は高速化しており、このために組み込まれているクラッチ機構におけるクラッチ歯の噛み合い始めの衝撃がさらに大きくなる傾向にあることから、当該クラッチ機構におけるクラッチ歯の耐久性および耐摩耗性の向上が一層求められている。
そこで、本発明は、この種のクラッチ機構におけるクラッチ歯の噛み合い時における衝撃を低減してその耐久性を向上させることができるクラッチ機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、前記請求項に記載した構成のクラッチ機構とした。
請求項１記載のクラッチ機構によれば、出力軸を後退させると、先ず駆動側クラッチ板のクラッチ歯の補助噛み合い面と出力側クラッチ板のクラッチ歯の補助噛み合い面が当接する。ここで、両補助噛み合い面は、噛み合い角度が前後の噛み合い面よりも小さいので、当接方向（軸方向）に直交する方向について噛み合い面よりも広い面積で当接することとなり、その結果単位面積当たりではより小さな衝撃で噛み合う。
両補助噛み合い面が噛み合うことにより出力側クラッチ板が駆動側クラッチ板と一体で回転し始める。駆動側クラッチ板と出力側クラッチ板が一体で回転して、伝達される回転トルクが徐々に増大すると、補助噛み合い面同士の噛み合い角度は小さいので両補助噛み合い面の噛み合いは外れる。両補助噛み合い面が外れると、その直後に両クラッチ歯が噛み合い面を当接させて噛み合う。
従って、駆動側クラッチ板のクラッチ歯と出力側クラッチ板のクラッチ歯は、両クラッチ板が一体で回転する状態で噛み合わされる。このことから、停止している出力側クラッチ板のクラッチ歯に噛み合わせる場合に比して噛み合わせ時の衝撃を大幅に低減させることができ、これによりクラッチ歯の摩耗を低減し、その損傷を防止して当該クラッチ機構の耐久性を高めることができ、ひいては両クラッチ歯が外れるタイミングを長期間にわたって良好に維持することができる。
この明細書において、クラッチ歯の噛み合い面または補助噛み合い面の「噛み合い角度」とは、駆動側クラッチ板（または出力側クラッチ板）の回転方向に対する噛み合い面または補助噛み合い面の傾斜角度をいうものとする。
補助噛み合い面同士の噛み合い角度が小さいことから相互に当接する噛み合い面積の回転方向成分（駆動軸に直交する方向の投影面積）は、噛み合い面に比して大きくなる。従って補助噛み合い面の噛み合いにより付加される単位面積当たりの衝撃は、噛み合い面が直接噛み合う構成よりも小さくなる。しかも、上記したように、出力側クラッチ板を回転させながら駆動側クラッチ板が出力側クラッチ板に噛み合わされるので、この段階で発生する衝撃そのものが従来に比して大幅に低減される。
【０００９】
請求項２記載のクラッチ機構は、駆動側クラッチ板と出力側クラッチ板との間に中間クラッチ板を備えた、いわゆるサイレントクラッチ機構であり、係るサイレントクラッチ機構によれば、クラッチ遮断時における駆動側クラッチ板の静かな空転状態を得ることができる。
このサイレントクラッチ機構によれば、出力軸を後退させて中間クラッチ板を駆動側クラッチ板に接近させると、先ず駆動側クラッチ板のクラッチ歯の補助噛み合い面と中間クラッチ板のクラッチ歯の補助噛み合い面が当接し、これにより中間クラッチ板ひいては出力側クラッチ板および出力軸が駆動側クラッチ板と一体で回転し始める。伝達される回転トルクの増大により補助噛み合い面同士の噛み合いが外れ、その直後に出力軸が回転しつつさらに後退することにより、駆動側クラッチ板のクラッチ歯と中間クラッチ板のクラッチ歯が噛み合う。
このように、請求項２記載のサイレントクラッチ機構によっても、単位面積当たりでより小さな衝撃で補助噛み合い面を噛み合わせることにより、中間クラッチ板を回転させながら、駆動側クラッチ板のクラッチ歯を中間クラッチ板のクラッチ歯に噛み合わせることができるので、両クラッチ歯の噛み合い時点の衝撃を従来よりも大幅に低減することができ、これにより当該クラッチ機構の耐久性を高めることができる。
請求項３記載のねじ締め機によれば、内蔵したクラッチ機構の耐久性が高められるので、当該ねじ締め機の製品寿命を長くすることができる。
【００１０】
【発明の実施形態】
次に、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るクラッチ機構３０を備えたねじ締め機１を示している。図１中、符号３は、当該ねじ締め機１の駆動源としての電動モータの出力軸を示している。この出力軸３にはギヤ部３ａが形成されており、このギヤ部３ａは駆動ギヤ４に噛み合わされている。この駆動ギヤ４は、駆動軸５に固定されている。駆動軸５の後端部（図１において上端部）は、軸受け６を介してハウジング２に回転可能に支持されている。また、駆動ギヤ４の後面側（図１において上面側）には、スラスト軸受け７が介装されている。このため、駆動ギヤ４は、図中上方への荷重（付勢力）を受けつつスムーズに回転するようになっている。
駆動ギヤ４の回転トルクは、クラッチ機構３０を経てスピンドル（出力軸）１１に伝達される。スピンドル１１は、ハウジング２に対して軸受け１２，１３により回転可能かつその軸方向へ移動可能に支持されている。このスピンドル１１は、駆動軸５と同軸に配置されている。
このスピンドル１１の先端には、ねじ締め用のドライバビット２０が同軸に装着されている。ハウジング２の先端には、ねじ締め深さを規制するためのストッパスリーブ１８が装着されている。このストッパスリーブ１８は、軸回りに回転させることによりハウジング２に対する軸方向の位置を調整することができる。ストッパスリーブ１８の位置調整は、締め込むねじＳの長さ（締め込み深さ）に合わせて適切に行われる。
ドライバビット２０の先端にセットしたねじＳをねじ締め材Ｗに当接させ、この当接状態で当該ねじ締め機１をねじ締め方向に押し付け、この押し付け状態でスピンドル１１を回転させることによりねじＳをねじ締め材Ｗに締め込んでいくことができる。ねじ締めが進行してストッパスリーブ１８の先端面１８ａがねじ締め材Ｗに当接し、この当接状態でさらにスピンドル１１を回転させることによりねじＳを完全に締め込むことができる。
【００１１】
クラッチ機構３０は、駆動ギヤ４の前面（図１において下面）に一体に設けた駆動側クラッチ板３１と、スピンドル１１の後端に一体に設けた出力側クラッチ板３２と、両クラッチ板３１，３２間に位置する中間クラッチ板３３を備えている。これら三つのクラッチ板３１〜３３の詳細が図２に示されている。図２において、当該ねじ締め機１をねじ締め方向に作動させた時における駆動ギヤ４および駆動側クラッチ板３１の回転方向（移動方向）は、図示左方への移動となって表される。図２では、駆動側クラッチ３１、出力側クラッチ板３２および中間クラッチ板３３のねじ締め時の回転方向が白抜きの矢印で示されている。
駆動側クラッチ板３１の前面には、三つのクラッチ歯３１ａ〜３１ａが周方向三等分位置に設けられている。この三つのクラッチ歯３１ａ〜３１ａのそれぞれの回転方向前後（図２において左右側部）には、噛み合い面３１ｂ，３１ｂが形成されている。両噛み合い面３１ｂ，３１ｂ間であって、当該クラッチ歯３１ａ，３１ａの先端面は、それぞれ当該駆動側クラッチ板３１の回転方向に対して傾斜している。以下、この傾斜面を駆動側の補助噛み合い面３１ｃという。すなわち、この補助噛み合い面３１ｃは、当該駆動軸５の回転軸線に対して直交する位置（当該駆動側クラッチ板３１の回転方向に沿った位置）から僅かな角度θ１で傾斜している。また、この補助噛み合い面３１ｃは、回転方向前側（図２において左側）ほど低くなる方向（図示下方への突き出し寸法が小さくなる方向）に傾斜しており、回転方向後ろ側に対して寸法ｂだけ低くなっている。
【００１２】
中間クラッチ板３３は、駆動軸５上に回転可能かつ軸方向へ移動可能に支持され、かつ駆動側クラッチ板３１および出力側クラッチ板３２に対して相対回転可能に支持されている。また、中間クラッチ板３３と駆動側クラッチ板３１との間には圧縮ばね３４が介装されている。このため、中間クラッチ板３３は、出力側クラッチ板３２に接近する方向すなわち駆動側クラッチ板３１から離間する方向（図示下方）に付勢されている。
中間クラッチ板３３の後面であって駆動側クラッチ板３１に対向する側には、上記駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３１ａ，３１ａに噛み合う三つのクラッチ歯３３ａ〜３３ａが周方向三等分位置に形成されている。このクラッチ歯３３ａ〜３３ａの回転方向前後面には噛み合い面３３ｂ，３３ｂが形成されている。この両噛み合い面３３ｂ，３３ｂ間であって、当該クラッチ歯３３ａ，３３ａの先端面は、当該中間クラッチ板３３のねじ締め時の回転方向に対して傾斜している。以下、この傾斜した面を出力側の補助噛み合い面３３ｃという。すなわち、この補助噛み合い面３３ｃは、当該駆動軸５の回転軸線に対して直交する位置から僅かな角度θ２で傾斜している。また、この補助噛み合い面３３ｃは、回転方向前側（図２において左側）ほど高くなる方向（図示上方への突き出し寸法が大きくなる方向）に傾斜しており、回転方向後ろ側に対して寸法ｃだけ低くなっている。
本実施形態の場合補助噛み合い面３１ｃの傾斜角度θ１と補助噛み合い面３３ｃの傾斜角度θ２は同じ角度に設定されており、従って寸法ｂと寸法ｃは一致している。このため、両噛み合い面３１ｃ，３３ｃは相互に平行な面であり、これにより相互に面一に当接し得る状態に設けられている。
また、図２では、駆動側クラッチ板３１等の回転方向に沿った軸線が符号Ｊを付して示されている。この軸線Ｊに対して補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃはそれぞれ角度θ１、θ２で傾斜している。これに対して、クラッチ歯３１ａ，３３ａの各噛み合い面３１ｂ，３３ｂは、軸線Ｊに対して角度θ３で傾斜している。角度θ１（＝θ２）は、角度θ３よりも充分小さく設定されている。
この明細書において、クラッチ歯３１ａ，３３ａの噛み合いおよび補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃの噛み合いに関して、「噛み合い角度」とは、上記軸線Ｊに対する傾斜角度を指すものとする。補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃ同士の噛み合い角度θ１（＝θ２）が噛み合い面３１ｂ，３３ｂの噛み合い角度θ３よりも充分に小さいことから、噛み合いによる接触面積の回転方向成分（投影面積）は補助噛み合い面３１ｃ，３１ｃ同士の方が充分大きくなり、従って単位面積当たりで受ける衝撃は補助噛み合い面３１ｃ，３１ｃ同士の方が小さくなる。
【００１３】
次に、中間クラッチ板３３の前面３３ｇ（図２おいて下面）には、三つの係合凸部３３ｄ〜３３ｄが周方向三等分位置に設けられている。各係合凸部３３ｄは、出力側クラッチ板３２に向けて突き出されている。各係合凸部３３ｄの回転方向前後部には、それぞれその先端側から当該中間クラッチ板３３の回転方向（軸線Ｊに沿った方向）に対して直交する係合面３３ｅと傾斜する案内面３３ｆが連続して形成されている。案内面３３ｆは、軸方向に寸法ｄの段差を有している。
これに対して出力側クラッチ板３２の後面３２ｇ（図２において上面）にも、三つの係合凸部３２ｄ〜３２ｄが周方向三等分位置に設けられている。各係合凸部３２ｄは、上記中間クラッチ板３３に向けて突き出されている。各係合凸部３２ｄの回転方向前後部には、上記係合凸部３３ｄと同様、その先端側から当該出力側クラッチ板３２の回転方向（軸線Ｊに沿った方向）に対して直交する係合面３２ｅと傾斜する案内面３２ｆが連続して形成されている。この案内面３２ｆも、軸方向に寸法ｄの段差を有している。
中間クラッチ板３３の係合凸部３３ｄと出力側クラッチ板３２の係合凸部３２ｄは、相互に同じ形状を有している。係合面３２ｅと係合面３３ｅが当接して係合凸部３３ｄと係合凸部３２ｄが相互に噛み合うことにより、中間クラッチ板３３を経て駆動側クラッチ板３１の回転トルクが出力側クラッチ板３２に伝達される。
【００１４】
以上のように構成されたねじ締め機１によりねじ締めを行った場合における当該クラッチ機構３０の作動状態が図３〜図８に順を追って示されている。
先ず、図３はドライバビット２０の先端にねじＳをセットして、これを単にねじ締め材Ｗに当接（接触）させた状態が示されている。この状態では、中間クラッチ板３３は圧縮ばね３４により駆動側クラッチ板３１から離間した位置に保持され、従って当該クラッチ機構３０が繋がっていない状態（非連結状態）となっている。この非連結状態では、駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３１ａ，３１ａと、中間クラッチ板３３のクラッチ歯３３ａ，３３ａとの間には適正はすき間ａが発生しており、相互に噛み合っていない。
このため、この非連結状態で、電動モータを起動しても、駆動軸５と駆動ギヤ４と駆動側クラッチ板３１が空転するのみであり、中間クラッチ板３３および出力側クラッチ板３２は回転せず、従ってスピンドル１１およびビット２０は回転しない（サイレントクラッチ機構３０）。
また、この非連結状態では、圧縮ばね３４によって中間クラッチ板３３が出力側クラッチ板３２に向けて押されることにより、中間クラッチ板３３の各係合凸部３３ｄは、出力側クラッチ板３２の後面３２ｇに当接し、また出力側クラッチ板３２の各係合凸部３２ｄは、中間クラッチ板３３の前面３３ｇに当接した状態となっている。
上記非連結状態で電動モータを起動し、さらに当該ねじ締め機１をねじ締め方向に押し付けると、ハウジング２に対してねじＳとビット２０とスピンドル１１が相対的に後退（図では上昇）し、従って出力側クラッチ板３２および中間クラッチ板３３が圧縮ばね３４に抗して後退し、これにより中間クラッチ板３３が駆動側クラッチ板３１に接近する。
【００１５】
中間クラッチ板３３が駆動側クラッチ板３１に接近することにより、クラッチ歯３１ａの補助噛み合い面３１ｃとクラッチ歯３３ａの補助噛み合い面３３ｃが接触し始める。接触し始める直前の状態では、未だ中間クラッチ板３３は回転していないが、両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃが相互に接触し始めることにより駆動側クラッチ板３１の回転トルクが中間クラッチ板３３に伝達され、従って出力側クラッチ板３２、スピンドル１１、ドライバビット２０が回転し、これによりねじＳが回転し始めてねじ締め材Ｗにねじ込まれていく。この状態が図４に示されている。ねじ締め初期であって必要なねじ締めトルクが小さい段階では、図示するように中間クラッチ板３３の各係合凸部３３ｄは出力側クラッチ板３２の後面３２ｇに当接し、出力側クラッチ板３２の各係合凸部３２ｄは中間クラッチ板３３の前面３３ｇに当接した状態のままとなっており、この状態で出力側クラッチ板３２および中間クラッチ板３３が駆動側クラッチ板３１と一体で回転する。
ねじ締めの進行に伴って必要なねじ締めトルクが増大してくると、両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃの回転方向に対する傾斜角度θ１，θ２が小さいために大きな回転トルク（必要なねじ締めトルク）を伝えることができず、このため両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃが相互に滑り始めて、駆動側クラッチ板３１と中間クラッチ板３３が相対的に回転方向に変位し始める。
【００１６】
こうして駆動側クラッチ板３１の補助噛み合い面３１ｃと、中間クラッチ板３３の補助噛み合い面３３ｃが当接する（噛み合う）ことにより、中間クラッチ板３３が小さなトルクで回転し始め、この回転状態におけるねじ締め抵抗の増大に伴って両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃが滑って相互に外れる。この状態が図５に示されている。駆動側クラッチ板３１から伝達される回転トルクが大きくなると、出力側クラッチ板３２に対して中間クラッチ板３３が相対的に回転し、これにより図５に示すように中間クラッチ板３３の係合凸部３３ｄが出力側クラッチ板３２の係合凸部３２ｄに接近する。
両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃの噛み合い状態が外れると、ねじ締め機１の押し付けによりスピンドル１１がさらに後退し、これにより中間クラッチ板３３が回転しながら駆動側クラッチ板３１にさらに接近して、駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３１ａにおける噛み合い面３１ｂと中間クラッチ板３３のクラッチ歯３３ａにおける噛み合い面３３ｂが噛み合い始める。この段階では、中間クラッチ板３３が駆動側クラッチ板３１とほぼ一体でねじ締め方向に回転している。このため、駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３１ａは同じ方向に移動するクラッチ歯３３ａに対して噛み合うこととなり、従って両クラッチ歯３１ａ，３３ａの噛み合い時の衝撃は、停止しているクラッチ歯に対して噛み合う場合に比して大幅に小さくなる。
両クラッチ歯３１ａ，３３ａが噛み合い始めるとさらに大きな回転トルクが駆動側クラッチ板３１から中間クラッチ板３３に伝達されることにより、中間クラッチ板３３が出力側クラッチ板３２に対して相対回転する。両クラッチ板３２，３３が相対回転することにより、中間クラッチ板３３の係合凸部３３ｄが出力側クラッチ板３２の係合凸部３２ｄの案内面３２ｆに沿って移動し、また出力側クラッチ板３２の係合凸部３２ｄが中間クラッチ板３３の係合凸部３３ｄの案内面３３ｆに沿って移動し、これにより中間クラッチ板３３が圧縮ばね３４に抗して寸法ｄだけ駆動側クラッチ板３３に接近する方向に移動して、両クラッチ歯３１ａ，３３ａが瞬時に完全に噛み合った状態となる。この状態が図６に示されている。
【００１７】
また、両クラッチ歯３１ａ，３３ａが完全に噛み合った状態では、中間クラッチ板３３の係合凸部３３ｄの係合面３３ｅと出力側クラッチ板３２の係合凸部３２ｄの係合面３２ｅが当接した状態すなわち係合凸部３３ｄと係合凸部３２ｄが噛み合った状態となり、この当接状態により大きな回転トルクが中間クラッチ板３３から出力側クラッチ板３２に伝達される。この段階で、当該クラッチ機構３０が完全に連結された状態となる（完全連結状態）。
ねじ締めが進行してストッパスリーブ１８がねじ締め材Ｗに当接し、以後この当接状態でさらにねじ締めが進行すると、スピンドル１１が図示下方に前進することにより出力側クラッチ板３２および中間クラッチ板３３が駆動側クラッチ板３１から離間し始める。ねじＳが完全に締め込まれた状態となると、中間クラッチ板３３のクラッチ歯３３ａが駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３１ａから外れる。クラッチ歯３３ａがクラッチ歯３１ａから外れる際には、中間クラッチ板３３が移動することにより、先ず噛み合い面３１ｂ，３３ｂの噛み合い状態が外れ、その直後に中間クラッチ板３３が寸法（ｂ＋ｃ）だけさらに軸方向に移動することにより補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃの噛み合いが外れる。
このようなタイミングで、クラッチ歯３３ａがクラッチ歯３１ａから外れるようにストッパスリーブ１８のハウジング２に対する軸方向の位置が調整されている。クラッチ歯３３ａがクラッチ歯３１ａから外れる瞬間の様子が図７に示されている。
【００１８】
中間クラッチ板３３のクラッチ歯３３ａが駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３１ａから外れると、中間クラッチ板３３に回転トルクが伝達されなくなるので、中間クラッチ板３３は圧縮ばね３４により駆動側クラッチ板３１から離間する方向に移動し、これにより両クラッチ歯３１ａ，３３ａ間に適正なすき間ａが瞬時に発生する。この状態が図８に示されている。中間クラッチ板３３が駆動側クラッチ板３１から離間して出力側クラッチ板３２に接近する際には、係合凸部３３ｄが出力側クラッチ板３２の案内面３２ｆに沿って移動し、また係合凸部３２ｄが中間クラッチ板３３の案内面３３ｆに沿って移動することにより、中間クラッチ板３３は出力側クラッチ板３２に対して相対的に回転しながら、出力側クラッチ板３２に接近する。
このことから、案内面３２ｆ，３３ｆの軸方向の寸法ｄは、補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃの傾斜による軸方向の段差寸法ｂ，ｃの合計寸法（ｂ＋ｃ）よりも大きな寸法に設定されている必要があり、寸法ｄと寸法（ｂ＋ｃ）との差がすき間ａとなる。従って、ｄ＝ａ＋ｂ＋ｃの関係が成立する。すき間ａが適切な寸法となるようにその他の寸法ｂ，ｃ，ｄが設定されている。
こうして両クラッチ歯３１ａ，３３ａ間に適正なすき間ａが発生することにより、駆動側クラッチ板３１ひいては駆動軸５が静かに空転する（サイレントクラッチ機構）。
【００１９】
以上のように構成した本実施形態のクラッチ機構３０によれば、電動モータを起動して駆動軸５を空転させ、その後クラッチ機構３０を繋ぐ段階で、先ず駆動側クラッチ板３１の補助噛み合い面３１ｃと中間クラッチ板３３の補助噛み合い面３３ｃが当接することにより、駆動側クラッチ板３１の回転トルクが中間クラッチ板３３ひいてはスピンドル１１に伝達される。両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃは、噛み合い面３１ｂ，３３ｂよりも回転方向（軸線Ｊに沿った方向）に対して小さな角度θ１（＝θ２）で設けられている。
このため、両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃの噛み合い面積（相互の接触面積）の回転方向の成分（投影面積）は噛み合い面３１ｂ，３３ｂのそれよりも大きくなることから、単位面積当たりで受ける衝撃は従来よりも小さくなり、この点で両クラッチ歯３１ａ，３３ａの耐久性を高めることができる。
しかも、両補助噛み合い面３１ｃ，３３ｃの当接により、中間クラッチ板３３が駆動側クラッチ板３１と一体で回転し、この回転状態の中間クラッチ板３３のクラッチ歯３３ａに駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３１ａが噛み合うので、従来のように噛み合い時に大きな衝撃は発生しない。このことから、クラッチ歯３１ａ，３３ａの摩耗を低減し、また損傷を防止して当該クラッチ機構３０の耐久性を向上させることができる。
クラッチ機構３０の耐久性を向上させることができるので、これを内蔵したねじ締め機１の製品寿命を長くすることができる。
【００２０】
以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、中間クラッチ板３３を軸方向に変位させることにより、クラッチ歯３１ａとクラッチ歯３３ａとの間に瞬時に適正なすき間ａを発生させて静かな空転状態を得るサイレント式のクラッチ機構３０を例示したが、この種の中間クラッチ板を備えず、駆動側クラッチ板のクラッチ歯と出力側クラッチ板のクラッチ歯を直接噛み合わせることにより回転トルクを伝達する形式のクラッチ機構に適用できることは言うまでもない。この実施形態が請求項１に記載した発明の実施形態に相当する。
サイレント式のクラッチ機構３０に適用することにより、駆動側のクラッチ歯３１ａを、スピンドル１１が一体に形成された出力側のクラッチ歯に直接噛み合わせるのではなく、これよりも軽量の中間クラッチ板３３のクラッチ歯３３ａに噛み合わせる構成であるので、より小さな衝撃で滑らかに駆動側の回転動力を出力側に伝達することができ、この点で特にサイレント式クラッチ機構３０に適用することにより耐久性向上の点で特に大きな効果を得ることができる。
また、例示したクラッチ機構は、ねじ締め機に限らず、例えば孔あけ用の電気ドリルにも同様に適用することができ、さらには電動工具に限らず各種機器、装置等の動力伝達経路に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るクラッチ機構を備えたねじ締め機の内部構造を示す側面図である。
【図２】本実施形態のクラッチ機構の要部を示す側面図であって、駆動側クラッチ板と中間クラッチ板と出力側クラッチ板の関係を示す図である。
【図３】ねじ締め機の使用に伴うクラッチ機構の動作示す側面図である。本図は、非連結状態のクラッチ機構を示している。
【図４】ねじ締め機の使用に伴うクラッチ機構の動作示す側面図である。本図は、スピンドルが後退して駆動側クラッチ板の補助噛み合い面と中間クラッチ板の補助噛み合い面が当接した状態を示している。
【図５】ねじ締め機の使用に伴うクラッチ機構の動作示す側面図である。本図は、ねじ締めトルクが増大して補助噛み合い面が外れた状態を示している。
【図６】ねじ締め機の使用に伴うクラッチ機構の動作示す側面図である。本図は、スピンドルがさらに後退してクラッチ歯が噛み合った状態を示している。
【図７】ねじ締め機の使用に伴うクラッチ機構の動作示す側面図である。本図は、ストッパスリーブが当接してねじ締めの進行に伴ってスピンドルが前進し、これによりクラッチ歯が外れる直前の様子を示している。
【図８】ねじ締め機の使用に伴うクラッチ機構の動作示す側面図である。本図は、ねじ締めが完了してクラッチ歯間にすき間が発生した状態すなわちクラッチの遮断状態を示している。
【図９】特公平３−５９５２号公報の図２ａを援用した図であって、従来のサイレント型クラッチ機構を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ…ねじ
Ｗ…ねじ締め材
１…ねじ締め機
２…ハウジング
４…駆動ギヤ
５…駆動軸
１１…スピンドル
１８…ストッパスリーブ
２０…ドライバビット
３０…クラッチ機構（サイレント型）
３１…駆動側クラッチ板
３１ａ…クラッチ歯、３１ｂ…噛み合い面、３１ｃ…補助噛み合い面
３２…出力側クラッチ板
３２ｄ…係合凸部、３２ｅ…係合面、３２ｆ…案内面、３２ｇ…底面
３３…中間クラッチ板
３３ａ…クラッチ歯、３３ｂ…噛み合い面、３３ｃ…補助噛み合い面
３３ｄ…係合凸部、３３ｅ…係合面、３３ｆ…案内面、３３ｇ…底面
３４…圧縮ばね

Claims (3)

1. モータにより回転する駆動側クラッチ板と、軸回りに回転可能かつ軸方向に進退可能な出力軸に、前記駆動側クラッチ板に対向して設けた出力側クラッチ板を備え、前記出力軸を後退させて前記出力側クラッチ板のクラッチ歯を前記駆動側クラッチ板のクラッチ歯に噛み合わせて、前記モータの回転トルクを前記出力軸に伝達するクラッチ機構において、
   前記駆動側クラッチ板と前記出力側クラッチ板の各クラッチ歯が、回転方向前後の噛み合い面間に、噛み合い角度が前記噛み合い面よりも小さな補助噛み合い面を備え、前記出力軸の後退により該補助噛み合い面を相互に当接させて前記出力側クラッチ板を回転させ、該出力側クラッチ板を回転させつつ前記噛み合い面を当接させてクラッチ歯を噛み合わせる構成としたクラッチ機構。
2. モータにより回転する駆動側クラッチ板と、軸回りに回転可能かつ軸方向に進退可能な出力軸に一体に設けられた出力側クラッチ板と、該出力側クラッチ板と前記駆動側クラッチ板との間に設けられ、前記出力軸と一体で後退して前記駆動側クラッチ板に接近し、かつ前記駆動側クラッチ板から離間する方向に付勢されるとともに、前記出力側クラッチ板に対して一定の範囲でのみ相対回転可能で、相対回転すると前記出力側クラッチ板に対して軸方向に進退する中間クラッチ板を備え、
   前記中間クラッチ板と前記駆動側クラッチ板の各クラッチ歯が、回転方向前後の噛み合い面間に、噛み合い角度が前記噛み合い面よりも小さな補助噛み合い面を備え、前記中間クラッチ板の後退により該補助噛み合い面を相互に当接させて該中間クラッチ板を回転させ、該中間クラッチ板を回転させつつ前記噛み合い面を当接させてクラッチ歯を噛み合わせる構成としたクラッチ機構。
3. 請求項２記載のクラッチ機構を備え、ねじ締め方向に押し付けると出力軸がハウジングに対して後退して中間クラッチ板を回転させつつ駆動側クラッチ板のクラッチ歯と中間クラッチ板のクラッチ歯が噛み合う構成としたねじ締め機。

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