JP2008155364A - 摺動クラッチを有する工具装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動クラッチを有し、安定したばね特性を簡単な構造で得られる安価な工具装置を得る。
【解決手段】駆動装置６から出力素子８に、軸線Ａ周りのトルクを加える構造とし、前記駆動機構６に摺動クラッチ２２を設け、この摺動クラッチ２２には、工具ハウジング４に対して回転不能に保持した複数の摺動素子２４を設け、これら摺動素子２４は、トルクが加わる制御素子１８の対向クラッチ素子５１にプレストレスを受けて圧着し、このクラッチ素子により制御素子１８がトルク限界値に到達するまで確実にねじれを生じないものとし、プレストレスは、調整素子３６により調整可能であり、かつ複数個の個別のばね素子２８により生ずるものとした該工具装置２において、複数個のばね素子２８を、工具ハウジング４に対して移動可能とした共通の支持装置３０に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１前段に記載する特徴を備えた工具装置に関するものである。この工具装置は、工具ハウジング内に収納した駆動装置により、出力素子に、軸線周りのトルクを加える構造とし、駆動装置に摺動クラッチを設ける。この摺動クラッチには、工具ハウジングに対して回転不能に保持した複数の摺動クラッチ素子を設け、これら摺動クラッチ素子は、トルクが加わる制御素子の対向クラッチ素子にプレストレスを受けて圧着する。これにより、クラッチ素子は、トルク限界値に達するまで、制御素子の、装置ハウジングに対するねじれを確実に生じないものとする。このとき、クラッチ素子に作用するプレストレスは、回転可能な調整素子により調整可能とし、複数の個別のばね素子により生ずるものとする。

この種の工具装置は、このようにして出力素子に加わる抵抗モーメントが一定の値に達すると、駆動装置により生ずる、出力素子への出力モーメントの伝達が中断され、破損を防ぐことができる。このとき、複数の個別のばね素子を使用することにより、工具装置の耐用期間にわたり、できるだけ一定にばね特性を維持できる。このことで、工具装置のトルク伝達は、耐用期間にわたり、所定値に設定したトルク限界値によって、常にできるだけ一定の実トルクで中断することができる。

特許文献１に記載する、クラッチ機構を有する工具装置において、複数のコイルばねにおける一方の端部をボール状のクラッチ素子を当接させ、他方の端部をクラッチリングに当接させる。このクラッチリングは、回転することで軸線方向の位置を調節でき、コイルばねがクラッチ素子に与えるプレストレスの大きさを変えることができる。これらコイルばねは、ハウジングに設けた孔内に挿入し、それぞれ所定のクラッチ素子に係合させる。
欧州特許第６１３７５８号明細書

この既知のクラッチ機構の欠点は、多数の素子から構成するため、製造コストならびに組立コストがかさむ点にある。

したがって本発明の課題は、前述の欠点を回避し、摺動クラッチを有し、安定したばね特性を簡単な構造で実現できる工具装置を得ることにある。

この課題は、請求項１に記載する特徴を備え、ばね素子を、工具ハウジングに対して移動可能とした共通の支持装置に保持した本発明工具装置によって解決される。

この構成によれば、複数個のばね素子は全体的に、工具装置から独立して扱うことができる。こうすることで、一方では組立が簡単となり、ばね素子と支持装置を、例えば工具装置の他の部分とは別に、予組立可能な構体とすることもできる。他方では、こうすることで、ばね素子をハウジングに固定しない素子に連結させることもでき、例えば、調整可能なプレストレスに関して、構造的により簡単に行うことができるようになる。

特に好適な実施形態においては、支持装置を、調整素子により工具ハウジングに対して回転可能としたガイドフレームによって形成する。この構成により、調整素子の位置を工具ハウジングに対して調整する際、ばね素子は調整素子と一緒に動き、ばね素子のプレストレスを、構造的に簡単に調節できるようになる。
好適には、このばね素子の第１端部をガイドフレームの第１ガイド部分に、第２端部をガイドフレームの第２ガイド部分に支持し、ガイド部分は互いに軸線方向に移動可能に案内する。このようにして、ばね素子は閉じた装置内に配置し、その軸線方向の長さを可変にし、ばね素子が発生するプレストレスの大きさを様々に設定することができる。

このとき好適には、第１ガイド部分が軸線方向の端部位置にあるとき、第２ガイド部分に衝合するようにする。これにより、摺動クラッチは、必要なときにはロックすることができ、特定の用途では、駆動装置から出力素子へのトルク伝達が、不慮に中断されることを防ぐことができる。

好適には、ガイド部分の間に、回転方向に作用する形状ロック連結部を設ける。このことで、コイルばねなどの、単独でも軸線方向に直交する向きにわずかな剛性しか持たないばね素子を使用することができる。このようにガイド部分間に、回転方向に作用する形状ロック連結部を設けることで、回転するときにばね素子が側方へずれたり、偏向したりしないようにすることができる。

さらに、ガイド部分を双方向に案内するために、好適には、これらガイド部分に、軸線方向に延在するガイド突出部、およびこれに対応して軸線方向に延在するガイド収容部を設け、これらが連係動作するようにする。このとき、たとえば全てのガイド突出部を、ガイド部分のどちらか一方に形成し、全てのガイド収容部を他方のガイド部分に形成する。この代案として、双方のガイド部分に、ガイド突出部の一部およびガイド収容部の一部を設けることもできる。

特に好適には、支持装置とクラッチ素子との間に、軸線方向に移動可能かつ回転不能な中間ディスクを設ける。これにより、クラッチ素子に軸線方向にのみ圧力緊張を加えることを保証できる。これに対し、支持装置が回転することで発生し、回転方向に作用する摩擦緊張が、中間ディスクによってのみ吸収される。この中間ディスクの回転方向の支持を工具ハウジングによって行う。

さらに好適には、支持装置を調整素子に対して、回転方向の形状ロックを生ずるよう連結することで、調整素子から支持装置へ直接力が伝達されるため、構造を簡単にできる。同時に、このようにして、調整素子の位置を調整の際に、プレストレスを間接的に感知することができる。

図１には、例えば、ねじ回し装置として構成する電動の工具装置２を示す。この工具装置２は工具ハウジング４を有し、この工具ハウジング内に収納する全体的に参照符号６で示す駆動装置６は、スピンドル状の出力素子８に、少なくとも１段階のトルクを加える構成とする。このとき、出力素子には、ドリルチャックなどの工具ホルダ１０を設け、上述のように、駆動装置６によってこの工具ホルダ１０を軸線Ａの周りの回転運動に置換することができる。さらに、駆動装置６は、モータ１２および伝動装置１４を駆動装置ハウジング１６に収納して設け、この駆動装置ハウジング１６を工具ハウジング４に対して固着する。

さらに駆動装置には、例えば遊星ギアリングとして構成した制御素子を設け、この制御素子は、例えば遊星歯車による歯車段として構成する、単に線図的に示すギア手段２０に係合させる。

制御素子と駆動装置ハウジング１６との間には、全体的に参照符号２２で示した摺動クラッチ２２を設け、この摺動クラッチ２２には、ピンまたはボール、またはこれらの組み合わせによる複数のクラッチ素子２４を設ける。これらクラッチ素子２４は、軸線方向に制御素子１８に対してプレストレス（予応力）を受けて圧着し、軸線方向に移動可能に、しかし回転不能に駆動装置ハウジング１６の収容孔２５内に保持する。このときプレストレス（予応力）は、コイルばねとして構成した複数のばね素子２８を有するばね装置２６により発生させる。

ばね装置２６は、予組立可能な構体として設計し、さらに全てのばね素子２８を互いに平行に配置した支持装置３０を設ける。このとき、支持装置３０は、第１ガイド部分３２および第２ガイド部分３４からなる２部分構成のガイドフレームとして構成し、これらのガイド部分３２，３４は、互いに軸線方向に移動可能に、しかし回転不能に案内する。互いに平行に配置したばね素子２８は、一方の端部を第１ガイド部分３２に、他方の端部を第２ガイド部分３４に支持する。

さらに支持装置３０は、図示しない方法で、第１ガイド部分３２を介して、スリーブ状の調整素子３６と、軸線Ａの周りに回転方向Ｄに動作連結する。この調整素子３６は工具ハウジング４に回転可能に取り付け、プレストレスを所要の値に設定する作用を行い、このプレストレスによって、支持装置３０は、第２ガイド部分３４を介して、中間ディスク３８を挟んでクラッチ素子２４に圧着する。

図２に示すように、中間ディスク３８はリング状に構成し、組立の際に、駆動装置ハウジング１６のハウジング首部４０にはめこむ。このとき、半径方向内方に形成したカム４２が、これらに対応するようにハウジングネック４０に配置し、軸線方向に平行に設けた長手方向溝と噛み合うようにする。このようにして中間ディスク３８は、駆動装置ハウジング１６に、または工具ハウジング４に対して、軸線方向に移動可能に、しかし回転不能に取り付けることができる。

さらに、ハウジング首部４０には雄ねじ山４６を構成し、これと第１ガイド部分３２に設けた雌ねじ山とを係合させる。調整素子３６が回転すると、第１ガイド部分３２を介してこれと回転連結したばね装置２６は、一緒に駆動装置ハウジング１６に対して相対回転する。このとき、第１ガイド部分３２は雄ねじ山４６と係合することによって、駆動装置ハウジング１６に対して軸線方向にも移動する。これにより、第１ガイド部分３２から、中間ディスク３８を間に挟み駆動装置ハウジング１６の端面５０に支持する第２ガイド部分３４までの軸線方向距離が調節可能となり、この端面５０内における保持孔２５に、クラッチ素子２４を挿入する。このようにして、双方のガイド部分３２，３４間の距離が変化することで、ばね装置２６により生ずるプレストレスも調整される。

ばね装置２６のプレストレスを設定すると、同時に、駆動装置６から出力素子８に伝わるトルクの限界値が決められ、この値に到達すると、カップリング素子２４は設定されたプレストレスに抗して、例えば制御素子に鉢状に組み込まれた対向クラッチ素子５１から外れる。このときクラッチ素子２４は、保持孔２５を通して移動し、中間ディスク３８をばね装置２６のプレストレスに抗して動かし、対向クラッチ素子５１と係合から離脱する。結果として、駆動装置ハウジング１６に対する制御素子１８の回転運動が起こり、この回転運動によって、駆動装置６から出力素子８へのトルク伝達は伝動装置１４において中断される。

さらに図２に示すように、ばね素子２８の位置決めのため、ガイド部分３２，３４には、ばね素子２８を挿入可能な心出しカム５２と、ばね素子２８を部分的に挿入できる部分的収容手段５４とを設ける。さらに、ガイド部分３２，３４のいずれかから軸線方向ガイド突出部５６を突出させ、同じく軸線方向に構成したガイド収容部５８と係合さることで、一方では回転方向Ｄに作用する形状的ロックを、他方では、軸線方向への双方向ガイドを確実にできる。このようにして、ばね素子２８は、確実に単に軸線方向にのみ変形できるようになる。

このとき、軸線方向に形成するガイド突出部５６およびガイド収容部５８は、その初期位置においてガイド部分３２，３４が、ばね素子２８から独立して直接隣接し、双方向のストッパを形成するように設計する。この初期位置において、クラッチ素子２４は対向クラッチ素子５１に係合してロックされ、トルクの限界値が超えるときに、トルクが伝達されないようすなわち、この状態においては、摺動クラッチ２２の機能が遮断される。

本発明工具装置の一部断面とする側面図である。 図１に示す本発明工具装置の、摺動クラッチを押圧するためのばね装置の分解斜視図である。

符号の説明

２ 工具装置
４ 工具ハウジング
６ 駆動装置
８ 出力素子
１０ 工具ホルダ
１２ モータ
１４ 伝動装置
１６ 駆動装置ハウジング
１８ 制御素子
２０ ギア手段
２２ 摺動クラッチ
２４ クラッチ素子
２６ ばね装置
２８ ばね素子
３０ 支持装置
３２ 第１ガイド部分
３４ 第２ガイド部分
３６ 調整素子
３８ 中間ディスク
４０ ハウジング首部
４２ カム
４６ 雄ねじ山
５０ 端面
５１ 対向クラッチ素子
５２ 心出しカム
５４ 部分的収容手段
５６ ガイド突出部
５８ ガイド収容部

Claims (8)

1. 工具装置（２）であって、その工具ハウジング（４）内に収納した駆動装置（６）から出力素子（８）に、軸線（Ａ）周りのトルクを加える構造とし、前記駆動機構（６）に摺動クラッチ（２２）を設け、
   この摺動クラッチ（２２）には、工具ハウジング（４）に対して回転不能に保持した複数の摺動素子（２４）を設け、これら摺動素子（２４）は、トルクが加わる制御素子（１８）の対向クラッチ素子（５１）にプレストレスを受けて圧着し、このクラッチ素子により前記制御素子（１８）がトルク限界値に到達するまで確実にねじれを生じないものとし、
   前記プレストレスは、調整素子（３６）により調整可能であり、かつ複数個の個別のばね素子（２８）により生ずるものとした該工具装置（２）において、
   前記複数個のばね素子（２８）を、前記工具ハウジング（４）に対して移動可能とした共通の支持装置（３０）に保持したことを特徴とする工具装置。
2. 前記支持装置（３０）を、前記調整素子（３６）により前記工具ハウジング（４）に対して回転可能としたガイドフレームによって形成した請求項１に記載の工具装置。
3. 前記ばね素子（２８）の第１端部をガイドフレームの第１ガイド部分（３２）に、第２端部をガイドフレームの第２ガイド部分（３４）に支持し、前記ガイド部分（３２，３４）は互いに軸線方向に移動可能に案内した請求項２に記載の工具装置。
4. 前記第１ガイド部分（３２）が軸線方向の端部位置にあるとき、前記第２ガイド部分（３４）に衝合するようにした請求項３に記載の工具装置。
5. 前記ガイド部分（３２，３４）の間に、回転方向（Ｄ）に作用する形状ロック連結部を設けた請求項３または４に記載の工具装置。
6. 前記ガイド部品（３２，３４）を双方向に案内するために、これらガイド部分（３２，３４）に、軸線方向に延在するガイド突出部（５６）およびこれに対応して軸線方向に延在するガイド収容部（５８）を設け、これらが連係動作するようにした請求項３〜５のいずれか一項に記載の工具装置。
7. 前記支持装置（３０）と前記クラッチ素子（２４）との間に、軸線方向に移動可能かつ回転不能な中間ディスク（３８）を配置した請求項２〜６のいずれか一項に記載の工具装置。
8. 前記支持装置（３０）を、前記調整素子（３６）に対して、回転方向（Ｄ）の形状ロックを生ずるよう連結した請求項１〜７のいずれか一項に記載の工具装置。

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