JP2015113944A

JP2015113944A - 締め付け工具のトルククラッチ機構

Info

Publication number: JP2015113944A
Application number: JP2013257606A
Authority: JP
Inventors: 史明沢野; Fumiaki Sawano; 秀規清水; Hideki Shimizu
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: JP6322988B2

Abstract

【課題】リングギアへの回転付勢力を安定させることができる締め付け工具のトルククラッチ機構を提供する。【解決手段】係止体が係止し得る係止凸部６３を有する第３リングギア４２を有する。第３リングギア４２の係止凸部６３は、各面部６３ａ〜６３ｄの前記クラッチバネの付勢方向における高さが、前記第３リングギア４２の中心Ｏから放射方向において一定である。【選択図】図３

Description

本発明は、締め付け工具のトルククラッチ機構に関するものである。

従来、電動ドリルドライバー等の締め付け工具では、先端工具を取り付ける出力軸に一手以上の回転トルクがかからないようにするためにトルククラッチ機構が設けられている。つまり、出力軸にかかる負荷トルクが小さい時には出力軸が回転駆動されるが、出力軸に対して設定した所定以上の負荷トルクがかかった時には出力軸が回転駆動されないようになっている。

また、トルククラッチ機構は、遊星歯車機構のリングギアに付設されるものであり、リングギアの端面と軸方向において当接する係止体を有している。係止体は、例えばボールやピンなどから構成され、リングギア側にバネによって付勢されている。また、リングギアには、前記係止体側に突出する係止凸部が複数形成される。そして、リングギアにかかる負荷トルクが小さい時には、前記係止体が係止凸部に係止してリングギアの逆転を阻止する。さらに、リングギアにかかる負荷トルクの蔵体に伴って前記係止体が前記係止凸部を乗り越えて摺動面に対して摺動することでリングギアが空転して出力軸に至る動力伝達を遮断するようになっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−８４７９４号公報

ところで、上記のような締め付け工具のトルククラッチ機構は、リングギアの回転に伴ってリングギアの端面（摺動面）に形成される係止凸部と係止体とが接触する際、例えば複数箇所同時に接触すると、リングギアが回転方向のみに付勢を受ける。

しかしながら、例えば、係止体や係止凸部がリングギアの中心軸に対して、径方向における位置がずれる虞があり、同時に接触できない虞がある。これによって、リングギアの付勢力は回転軸に対して回転方向のみならず、回転軸の併進方向の付勢力が働いてしまい、安定した回転付勢力を生じることが出来なくなる。その結果、クラッチトルクが安定せず、精度の良い、トルク遮断ができなくなる虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、リングギアへの回転付勢力を安定させることができる締め付け工具のトルククラッチ機構を提供することにある。

上記課題を解決するために、締め付け工具のトルククラッチ機構は、クラッチバネにて付勢された係止体を遊転自在な環状のリングギアの端面の摺動面に複数箇所当接するとともに、前記係止体が係止し得る山形状の係止凸部を前記リングギアの摺動面に突設し、前記リングギアにかかる負荷トルクが小さいときには前記係止体が前記係止凸部に係止して前記リングギアの遊転を阻止し、前記リングギアにかかる負荷トルクの増大に伴って前記係止体が係止凸部を乗り越えて前記摺動面に対して摺動することで前記リングギアが空転して出力軸に至る動力伝達を遮断するように構成される締め付け工具のトルククラッチ機構であって、前記係止凸部の前記クラッチバネの付勢方向における高さが、前記リングギアの中心軸から放射方向において一定であることを特徴とする。

また上記構成において、前記リングギアの前記摺動面には、付勢方向に均一な深さの凹部を前記リングギアの回転方向に沿って環状に形成されることが好ましい。

本発明の締め付け工具のトルククラッチ機構によれば、リングギアへの回転付勢力を安定させることができる。

実施形態における締め付け工具の一部切欠断面図である。リングギアの正面図である。リングギアの一部拡大正面図である。リングギアの断面図である。

以下、締め付け工具のトルククラッチ機構の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、締め付け工具は、モータ１０の回転軸１０ａ側（前方）に装着されるギアケース１１内に、低速高トルクの出力を得るための３段の減速機構を有する。減速機構は、遊星歯車機構で構成されている。

モータ１０の回転軸１０ａには、１段目の第１減速機構の第１太陽ギア２１が一体回転可能に設けられている。第１減速機構は、キャリア２２ａで支持されるとともに第１太陽ギア２１の周囲に配置されて噛合される複数の第１遊星ギア２２と、第１遊星ギア２２と噛合される第１リングギア２３とを有している。第１リングギア２３は、前記ギアケース１１に対して固定されており、回転軸１０ａの軸線周りに回転不能で軸方向に対する移動が規制されている。第１遊星ギア２２は、回転軸１０ａの回転に伴って自身が回転しながら相対的に第１太陽ギア２１の周囲を周回する。

キャリア２２ａの前面には、２段目の第２減速機構の第２太陽ギア３１が一体的に設けられている。第２減速機構は、キャリア３２ａで支持されるとともに第２太陽ギア３１の周囲に配置されて噛合される複数の第２遊星ギア３２と、第２遊星ギア３２と噛合される第２リングギア３３とを有している。

キャリア３２ａの前面には、３段目の第３減速機構の第３太陽ギア４１が一体的に設けられている。第３太陽ギア４１には、前記ギアケース１１内に遊転自在に設けられる第３リングギア４２との間に、複数の第３遊星ギア４３が噛合されている。第３遊星ギア４３は、キャリア４３ａに回転可能に支持されている。

前記キャリア４３ａは、ロック機構におけるロック板５０を介して出力軸５１に連結される。出力軸５１にはドリルビットやドライバービット等の先端工具をチャック等にて固定できるようになっている。なお、第２減速機構の第２リングギア３３は、軸方向にスライド自在になっており、図１中の上段に示す状態では第２リングギア３３がキャリア３２ａと噛合されて第２リングギア３３がキャリア３２ａと一体回転するようになっている。また、図１中の下段に示す状態では第２リングギア３３がギアケース１１と噛合されて第２リングギア３３の回転がロックされた状態となり、両状態の切替を行うことで変速を行うようになっている。前記ロック機構は手締め作業時に出力軸５１のオートロックを行うものであるが、ここでは説明を割愛する。

出力軸５１による締め付けトルクを調整して設定したトルク以上の負荷トルクがかかったときに、出力軸に動力が伝達されないようにするトルククラッチ機構は、前記３段目の遊星歯車機構における遊転自在とされた第３リングギア４２を利用しているものである。具体的には次のように構成される。

第３リングギア４２の軸方向の端面６１は、係止体７１の先端が摺動する摺動面６２を有する。摺動面６２には、その周方向の複数箇所（本実施形態では３箇所）に前記係止体７１の先端が係止し得る係止凸部６３を等間隔に突設している。

図２〜図４に示すように、係止凸部６３は、前記摺動面６２のベース面から延出する頂点平面部６３ａを有する山形状を成しており、ベース面と頂点平面部６３ａとが２つの曲面部６３ｂ，６３ｃと、各曲面部６３ｂ，６３ｃとをつなぐ斜面部６３ｄとを有する。係止凸部６３の各面部６３ａ〜６３ｄは、第３リングギア４２の中心Ｏを通り径方向（放射方向）に延びる直線上における高さ（軸方向長さ）が一定の高さをなすように形成される。

図２〜図４に示すように、係止凸部６３を含む前記摺動面６２は、前記係止凸部６３の延出方向と反対方向に凹状をなす凹部６２ａが周方向に沿って形成されて環状とされる。また、環状に形成される凹部６２ａは、クラッチバネ７２の付勢方向に均一な深さが周方向に連続するようになっている。

図１に示すように、ギアケース１１には、前記摺動面６２と対向する位置で摺動面６２と直交するようにガイド孔１１ａが形成され、このガイド孔１１ａ内に前記係止体７１が出し入れ自在に配設される。本実施形態の場合、係止体７１として、ピンを摺動自在に内装してあり、ピンの先端は半球状になっている。

ガイド孔１１ａにはコイルバネ状のクラッチバネ７２が内装され、このクラッチバネ７２の弾性力にて係止体７１の先端が摺動面６２側に突出するように付勢される。
ガイド孔１１ａの底部にはクラッチ板５２が配設され、トルク調整ハンドル５３を回転操作すると、カムを介してクラッチ板５２がガイド孔１１ａの軸方向に移動してクラッチバネ７２の圧縮量を変えて係止体７１を付勢する荷重を変えることが可能となっている。

出力軸５１にかかる負荷トルクが小さいときにはクラッチバネ７２の付勢力で係止体７１の先端が係止凸部６３に係止して第３リングギア４２の遊転が阻止され、出力軸５１に動力の伝達が行われている。また、出力軸５１に設定した所定以上の負荷トルクがかかったとき、クラッチバネ７２の付勢力に抗して係止体７１が後退して係止体７１が係止凸部６３を乗り越えて摺動面６２に対して摺動する状態となる。このため、第３リングギア４２が空転して出力軸５１への動力の伝達を遮断するようになっている。

このように、設定した以上の負荷トルクがかかったときにクラッチ機構が働くようになっているが、この動作を行うクラッチトルクはクラッチバネ７２にて係止体７１を付勢する力で変わるものである。これにより、トルク調整ハンドル５３を回転操作してクラッチバネ７２からの荷重を変えることにより任意のトルクに設定できるようになっている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）係止凸部６３は、各面部６３ａ〜６３ｄにおいて前記中心Ｏを通って径方向に延びる直線上における高さ（軸方向長さ）が一定である。このため、ギアケース１１のガイド孔１１ａが、正確に均等な配置でなくても、クラッチバネ７２から受ける付勢力は、必ず第３リングギア４２の回転方向となる。すなわち所定以上の負荷トルクがかかったときに、クラッチバネ７２の付勢力に逆らう第３リングギア４２の稼動力は、回転方向のみになる。これによって、第３リングギア４２への回転付勢力を安定させることができる。

（２）摺動面６２には、付勢方向に均一な深さの凹部６２ａを前記第３リングギア４２の回転方向に沿って環状に形成されるため、係止体７１と第３リングギア４２とが周方向に摺動可能であるとともに、径方向への摺動を抑制させることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、３段の遊星歯車機構を採用したが、その段数は適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、係止体７１はピンで構成したが、ボールであってもよい。

４２…第３リングギア（リングギア）、５１…出力軸、６２…摺動面、６２ａ…凹部、６３…係止凸部、７１…係止体、７２…クラッチバネ。

Claims

クラッチバネにて付勢された係止体を遊転自在な環状のリングギアの端面の摺動面に複数箇所当接するとともに、前記係止体が係止し得る山形状の係止凸部を前記リングギアの摺動面に突設し、
前記リングギアにかかる負荷トルクが小さいときには前記係止体が前記係止凸部に係止して前記リングギアの遊転を阻止し、
前記リングギアにかかる負荷トルクの増大に伴って前記係止体が係止凸部を乗り越えて前記摺動面に対して摺動することで前記リングギアが空転して出力軸に至る動力伝達を遮断するように構成される締め付け工具のトルククラッチ機構であって、
前記係止凸部の前記クラッチバネの付勢方向における高さが、前記リングギアの中心軸から放射方向において一定であることを特徴とする締め付け工具のトルククラッチ機構。
請求項１に記載の締め付け工具のトルククラッチ機構において、
前記リングギアの前記摺動面には、付勢方向に均一な深さの凹部を前記リングギアの回転方向に沿って環状に形成されることを特徴とする締め付け工具のトルククラッチ機構。