JP2019190543A - クラッチ機構およびコアドリル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定以上のトルクが発生した際に瞬間的にモータなどを停止させることができず、モータやコアビットが摩耗、破損したり、使用者がケガをするおそれがある。【解決手段】クラッチ機構４０は、入力軸３２ａと連結してモータの駆動力が入力、伝達されるギヤ４２と、ギヤと同軸である伝達軸３２ｂ上に配置されて駆動力を出力するクラッチケース４４と、を備えている。ギヤ４２、クラッチケース４４は重畳され、ギヤと対向するクラッチケースの面に複数の収納孔４４ｂが形成され、各収納孔にねじりばね４６、鋼球４８が、ねじりばねの偏倚力をもって収納されている。所定未満のトルクが発生した際にはねじりばねの偏倚力により、ギヤ４２の面に鋼球４８が接触し、摩擦力によりギヤ、クラッチケースが一体化し、駆動力が伝達される。所定以上のトルクが発生した際にギヤ４２はクラッチケース４４に対して空転する。【選択図】図３

Description

本発明は、コンクリート製構造物の壁面や床体などに穿孔を行うコアドリル装置に用いられるクラッチ機構および（クラッチ機構を用いた）コアドリル装置に関する。

コンクリート製構造物の壁面、床体などに小径孔を形成（穿孔）する際に使用されるドリルビットの一つとして、たとえばコアドリル装置が知られている。コアドリル装置として、たとえばダイヤモンド粒等を固結してなる切削用のビットを円筒形状のコアビットの先端部に一体的に配したものが、一般的に知られている。ダイヤモンド粒を固結したコアビットは、ダイヤモンドコアビットと呼ばれている。
コアドリル装置では、コンクリート製の壁面などにコアビットのビットを回動させながら擦り付けることで壁面の表面を削り、壁面に孔を穿つことができる。

コアドリル装置は、コアビットを回動させるための駆動手段であるモータと、コアビットなどに大きな負荷がかかった場合にその負荷をモータなどに伝達させないためのクラッチ機構とを内蔵している（たとえば、特開２００５−２４０９８２号公報、特開２００２−２７３７２２号公報）。クラッチ機構には、たとえばスリップクラッチ、電磁クラッチなどがある。

特開２００５−２４０９８２号公報には、スリップクラッチが開示されている。モータ（駆動モータ）はその駆動軸（入力軸）にギヤやスリップクラッチを有し、コアビットを回動させる回動軸（出力軸）に、ギヤやスリップクラッチを介して間接的に連結されている。
具体的に、特開２００５−２４０９８２号公報のコアドリル装置は、概略、モータ、クラッチ板、第一、第二、第三のギヤを備えており、クラッチ板、第一、第二のギヤがユニット化されてスリップクラッチの機能を有している。
モータの駆動軸はピニオンギヤ付きの軸、すなわちピニオン軸とされ、このピニオンギヤにより第一のギヤに連結されている。
第一のギヤの回動中心となる伝達軸には、第一のギヤを挟むように変速用の第二のギヤと、クラッチ板とが配置されている。言い替えると、同軸（同一の伝達軸）上に、クラッチ板、第一、第二のギヤが順に配置されている。
第二のギヤは、コアビットの回動軸に取り付けられた第三のギヤに連結されている。
つまり、モータの駆動力は、順に、第一のギヤ、（第一のギヤと同軸の）第二のギヤ、（コアビットの回動軸上の）第三のギヤに伝達され、最終的にコアビットの回動軸に伝達される。

第一のギヤには、その中心となる伝達軸の周囲に貫通孔が等間隔に形成されている。また、第一のギヤは複数の摩擦部材を有し、摩擦部材は、平面上の摩擦面を有する略円筒形形状の大径部と、大径部よりも径の小さい略円筒形形状の小径部とが一体化された段付きの部材とされている。

複数の摩擦部材は、その小径部が、第一のギヤにおいて第二のギヤと対向する面（表面）、クラッチ板と対向する面（裏面）の双方向から複数の貫通孔にそれぞれ挿入されている。摩擦部材の小径部が貫通孔に挿入されると、大径部が第一のギヤの面から突出する。
つまり、クラッチ板、（クラッチ板と対向する面（裏面）から挿入された）摩擦部材、第一のギヤ、（第二のギヤと対向する面（表面）から挿入された）摩擦部材、第二のギヤの順で組み立てられ（ユニット化され）、これらのユニットをナット、駆動軸上のねじ部で一体的に締め付けて、クラッチ機構（スリップクラッチ）としている。このとき、第一のギヤの面から突出した摩擦部材の大径部と、大径部と対向するクラッチ板の面または第二のギヤの面とが互いに接触している。

特開２００２−２７３７２２号公報には、電磁クラッチが開示されている。特開２００２−２７３７２２号公報には２種類のモータ、すなわち駆動モータ、移動モータが開示されている。駆動モータは、上下方向に延びる支柱に取り付けられている。また、移動モータは支柱上部に取り付けられ、駆動モータは移動モータにより支柱に沿って上下方向に移動可能とされる。電磁クラッチは移動モータに配置されているが、以下では電磁クラッチを駆動モータに転用した場合の構成を述べる。なお、以下、駆動モータを単にモータという。

モータの駆動軸は、磁力により結合するいわゆる電磁クラッチを介して、コアビットを回動させる回動軸に連結されている。
電磁クラッチは、モータの駆動軸に連結された円盤状のインナー部材（回転体）と、コアビットの回動軸に連結されたアウター部材（ケース）とを備えている。インナー部材はアウター部材の内部に回動自在に収納されている。アウター部材の外周には電磁コイルが設けられるともに、インナー部材、アウター部材の間には磁粉が設けられている。

特開２００５−２４０９８２号公報 特開２００２−２７３７２２号公報

特開２００５−２４０９８２号公報では、摩擦力を超えない所定未満のトルクが発生した場合、モータが駆動されると、第一のギヤに設けられた摩擦部材の大径部と、クラッチ板の面または第二のギヤの面との接触により摩擦力が発生する。特に、大径部と第二のギヤの面との摩擦力により第一、第二のギヤが一体化される。モータの駆動力は、モータの駆動軸から、一体化した第一、第二のギヤにまず伝達される。そして、第二のギヤと連結された第三のギヤを介してコアビットの回動軸に伝達される。
摩擦力を超える所定以上のトルクが発生すると、摩擦部材の大径部がスリップし、第一のギヤと、第二のギヤまたはクラッチ板との結合が解除される。特に、第一のギヤが第二のギヤに対して空転（スリップ）するとモータの駆動力がコアビットの回動軸に伝達されず、コアビットの回動が停止する。

特開２００５−２４０９８２号公報のスリップクラッチは、ねじなどの締め付けによりユニット化されている。すなわち、摩擦部材との摩擦力を超える所定以上のトルクが発生した場合にクラッチ機構が機能するためには、締め付けのトルク管理が重要となる。しかし、たとえば同じ材料により形成された摩擦部材であってもその摩擦係数にはバラツキがあり、クラッチ機構として機能するための締め付けのトルク管理そのものが難しい。
そして、一度摩擦部材の大径部がスリップすると摩耗、破損するため、摩擦部材を再使用することができない。
また、大径部、小径部を備える摩擦部材は貫通孔に対応した形状とされるとともに、適切な摩擦係数を確保しなければならず、摩擦部材の構成が複雑である。

特開２００２−２７３７２２号公報では、アウター部材の電磁コイルに給電すると電磁コイルの磁力により磁粉が帯電し、磁粉の結合力によりインナー部材、アウター部材が結合して一体化される。そのため、モータの駆動力が駆動軸、電磁クラッチ、回動軸を介してコアビットに伝達される。
磁粉の結合力を超える所定以上のトルクが発生すると給電が停止され、インナー部材、アウター部材の結合が解除される。インナー部材がアウター部材の内部で空転するため、モータの駆動力が回動軸に伝達されず、コアビットの回動が停止する。

しかし、所定以上のトルクが発生した場合、給電を停止して磁粉の結合力が解除されるまでにタイムラグが発生する。タイムラグの間もインナー部材、アウター部材が一体化されており、モータの駆動力が電磁クラッチを介してコアビットの回動軸に伝達され続ける。そのため、電磁クラッチの場合、所定以上のトルクが発生した際に瞬間的にインナー部材、アウター部材の結合を解除することができない。結合を解除してモータの駆動力の伝達を瞬間的に停止することができなければ、モータやコアビットの摩耗、破損を防止することができないばかりか、コアドリルを操作している使用者に大きな反力がかかり使用者がケガをするおそれも否定できない。

本発明は、締め付けのトルク管理が不要とされ、複数回の使用が可能であり、かつ、所定以上のトルクが発生した場合であってもモータの駆動力の伝達を瞬間的に停止することのできる、構成の簡単なクラッチ機構の提供を目的としている。
また、締め付けのトルク管理が不要とされ、複数回の使用が可能であり、かつ、所定以上のトルクが発生した場合であってもモータの駆動力の伝達を瞬間的に停止することのできる、構成の簡単なクラッチ機構を用いたコアドリル装置の提供を別の目的としている。

上記目的を達成するために本発明では、クラッチ機構は、モータの駆動力を出力するクラッチケースを備え、クラッチケースの面に形成された収納孔にねじりばね、鋼球が収納されている。
すなわち、請求項１に係る本発明によれば、モータの駆動力が入力、伝達されるギヤと、ギヤと同軸に配置されてギヤから伝達された駆動力を出力するクラッチケースと、を備えるクラッチ機構であって、ギヤと対向するクラッチケースの面に複数の収納孔が形成され、各収納孔にねじりばね、鋼球が、ねじりばねの偏倚力をもって収納されている。

請求項１に係る本発明では、クラッチケースと対向するギヤの面に、ねじりばねの偏倚力をもって鋼球が接触している。所定未満のトルクが発生した場合、ギヤの面、鋼球の摩擦力によりギヤ、クラッチケースが一体化（ユニット化）して回動し、ギヤに入力された駆動力が出力される。クラッチ機構に所定以上のトルクが発生した場合、鋼球がギヤの面を空転（スリップ）し、駆動力の伝達が瞬間的に停止される。
また、鋼球はそのものが回転可能であるから、同じ面（部分）のみがギヤの面と接触し摩耗することはなく、クラッチケース、ギヤなどを複数回の使用することができる。また、クラッチ機構にねじなどを使用していないため、ギヤ、クラッチケースの締め付けのトルク管理は不要である。

本発明の一実施例に係るクラッチ機構が設けられたコアドリル装置の斜視図を示す。 クラッチ機構が設けられたコアドリル装置の分解斜視図を示す。 図１の線Ｘ−Ｘに沿ったコアドリル装置の部分断面図を示す。簡単のため、コアビット、給水ノズルは省略されている。 （Ａ）はクラッチ機構のギヤの斜視図、（Ｂ）はクラッチケース、ねじりばね、鋼球の分解斜視図、（Ｃ）はクラッチ機構の側面図をそれぞれ示す。

モータの駆動力が入力、伝達されるギヤと、ギヤと同軸に配置されてギヤから伝達された駆動力を出力するクラッチケースと、を備えるクラッチ機構であって、ギヤと対向するクラッチケースの面に複数の収納孔が形成され、各収納孔にねじりばね、鋼球が、ねじりばねの偏倚力をもって収納されている。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係るクラッチ機構が設けられたコアドリル装置の斜視図、図２はクラッチ機構が設けられたコアドリル装置の分解斜視図、図３は、図１の線Ｘ−Ｘに沿ったコアドリル装置の部分断面図をそれぞれ示す。図３では、簡単のため、コアビット、給水ノズルは省略されている。なお、前後上下左右は、明示の場合を除いてコアドリル装置の使用者から見た方向をいい、Ｆｒ、Ｒｒ、Ｕｐ，Ｌｗ、Ｌ、Ｒで示す。

コアドリル装置１０は、コンクリート製構造物の壁面や床体などに穿孔を行う中空の略円筒形形状のコアビット２０と、コアビットを回動させ支持するためのドリル本体３０とを備えている。
コアビット２０は、その先端（前端）にたとえばダイヤモンド粒等を固結してなる切削用のビット（たとえばダイヤモンドビット）２２が等間隔に配置されるとともに、その他端（後端）の内部がねじ切りされて内径ねじ部２０’が形成されている。コアビット２０の回動中心となる回動軸２４の先端（後述する外径ねじ部２４’）に、コアビットの後端の内径ねじ部２０’が係合することで、所望の孔の大きさに応じたコアビットが回動軸の先端に取り付けられる。
ドリル本体３０は、その内部に駆動手段３２（図示しない）、後述する回動軸のギヤ（以下、回動ギヤ）２４ｂ、クラッチ機構４０、電源機構（図示しない）などを内蔵している。ドリル本体３０には、電源のオンオフを設定するスイッチ３４ａが取り付けられている。

コアドリル装置１０を使用するためには、まず、コンクリート製の壁面などにビット２２を垂直に押し当ててからスイッチ３４ａにより電源をオンにして電源機構（図示しない）を作動させ、駆動手段（モータ）３２を駆動させる。モータ３２の駆動力が、クラッチ機構４０、回動ギヤ２４ｂなどを介して、回動軸２４からコアビット２０に伝達される。そして、コアビット２０が回動軸２４を中心に回動し、ビット２２によりコンクリート製の壁面が削られて孔を穿つことができる。つまり、コアビットの回動軸２４はモータの駆動力の出力軸とされる。
スイッチ３４ａにより電源をオフにすると、モータ３２の駆動が停止してコアビットの回動が停止する。

ドリル本体３０は、さらに、モータ３２やクラッチ機構４０を内蔵するハンドル３４’付のハウジング３４、ハウジングの前部を覆うとともにその先端（前端）にコアビット２０が接続されるカバー３６、着脱可能な取り付けハンドル３８などを有している。カバー３６、取り付けハンドル３８は、たとえばボルトによりハウジング３４にそれぞれ固定される。
カバー３６はその前部に開口３６ａを持ち、回動軸２４はその先端部（前部）２４−１が開口から突出するように回動軸が設けられる。なお、図２を見ると、カバー３６はコアビット２０（ビット２２）の温度上昇の防止を主な目的とする冷却水を供給する給水口３６ｂを持ち、給水口に給水ノズル３６ｃが接続されるが、本発明の趣旨ではないため、ここでは詳細な説明を省略する。

図２を見るとわかるように、コアビットの回動軸２４は、コアビット２０を着脱可能に取り付ける先端部（前部）２４−１、後述する取付部材２５’により回動軸をカバー３６に取り付ける中央部２４−２、先端部や中央部よりも細い軸状に形成されて回動ギヤ２４ｂを取り付ける後部２４−３に大別される。
回動軸の先端部（前部）２４−１は、コアビットの後端の内径ねじ部２０’と係合可能な形状に、外径ねじ部２４’がねじ切りにより形成されている。
中央部２４−２には、後方から取付部材２５’が外挿されている。図２に示すように、取付部材２５’は、たとえばＣリング２５’ａ、２個のベアリング２５’ｂ、カラー２５’ｃ、３個のオイルシール２５’ｄとされ、これらの取付部材により回動軸２４がカバー３６に対して回動可能に取り付けられている。
回動軸の後部２４−３には、上下１か所ずつの凹部２４ａが形成されている。凹部２４ａにはキー２４ａ−１がそれぞれ嵌め込まれ、キーを介して回動ギヤ２４ｂが取り付けられる。

回動ギヤ２４ｂは、その中心に回動軸２４（詳細には回動軸の後部２４−３）の挿通される略円形形状の軸支孔２４ｂ’が形成されている。さらに、軸支孔２４ｂ’には、その上下２か所をそれぞれ一部切り欠いた２か所の切欠孔２４ｂ’−１が形成されている。回動ギヤの軸支孔２４ｂ’に形成された２か所の切欠孔２４ｂ’−１と、回動軸の後部２４−３に形成された上下２か所の凹部２４ａとは、それぞれ位置が対応している。つまり、上の切欠孔２４ｂ’−１、上の凹部２４ａが対応し、そして、下の切欠孔、下の凹部がそれぞれ対応して位置している。
なお、図２では凹部２４ａ、切欠孔２４ｂ’−１は上下２か所とされているが、個数や位置はこれに限定されない。

たとえば、カバー３６の後方から取付部材２５’を取り付けるとともに、回動軸２４をカバーの開口３６ａに挿通させる。そして、回動軸の上下の凹部２４ａにそれぞれキー２４ａ−１を挿入し、回動軸２４を軸支孔２４ｂ’に挿通させてキーを上下の切欠孔２４ｂ’−１にそれぞれ嵌め込むと、回動軸、回動ギヤが一体化されてカバー３６に取り付けられ、ハウジング３４に内蔵される。回動軸２４に着目して言い替えると、回動軸の前部２４−１がカバーの開口３６ａから前方に延ばされ、その中央部２４−２から後部２４−３までは取付部材２５’、回動ギヤ２４ｂとともにハウジング３４に内蔵され、カバー３６で覆われて隠される。

図２と併せて図３を見るとわかるように、ハウジング３４内には、コアビットの回動軸２４と平行な２本の軸、すなわち入力軸３２ａ、伝達軸３２ｂが設けられている。入力軸３２ａは、モータ３２（図示しない）に直接連結されてモータの駆動力が直接入力される軸である。伝達軸３２ｂは、入力軸３２ａから伝達された駆動力を回動軸２４に伝達する軸である。クラッチ機構４０は伝達軸３２ｂに取り付けられている。
なお、図３では、回動軸２４、伝達軸３２ｂの回動中心がそれぞれ一点鎖線で表されている。

入力軸３２ａは、その周囲に歯（図示しない）が切られており、後述するクラッチ機構のギヤ４２を介して伝達軸３２ｂと連結（噛合）している。
実施例では、入力軸３２ａは、モータ３２に直接連結されてモータの駆動力が直接入力される軸としたが、直接間接を問わず、クラッチ機構４０に対してモータの駆動力を入力する軸であればよい。たとえば、入力軸３２ａはそのほかのギヤ、軸と連結され、これらのギヤなどを介してモータ３２の駆動力をクラッチ機構４０へ間接的に入力するものであってもよい。

図２を見るとわかるように、伝達軸３２ｂはピニオンギヤ付きの軸、すなわちピニオン軸とされる。詳細に述べると、伝達軸３２ｂはその先部（前部）にピニオンギヤ３２ｂ−１を有し、また、その中央部左側面には凹部３２ｂ−２が形成されている。伝達軸のピニオンギヤ３２ｂ−１は、その歯が回動軸の回動ギヤ２４ｂの歯と噛合し、回動ギヤと連結している。凹部３２ｂ−２には、後述するクラッチケースの切欠孔４４ａ−１（図４（Ｂ）参照）とともにキー３２ｂ’−２が嵌め込まれる。

クラッチ機構４０の構成について説明する。
図４（Ａ）はクラッチ機構のギヤの斜視図、（Ｂ）はクラッチケース、ねじりばね、鋼球の分解斜視図、（Ｃ）はクラッチ機構の側面図をそれぞれ示す。
クラッチ機構４０は、入力軸３２ａと連結してモータ３２の駆動力が入力、伝達されるギヤ４２と、ギヤと同軸（伝達軸３２ｂ上）に配置されてギヤから伝達された駆動力を出力するクラッチケース４４と、を備えている。
クラッチ機構４０の構成を詳細に述べると、図２、３を見るとわかるように、前方からクラッチケース４４、ギヤ４２の順に、隣り合わせに配置されている。図４（Ａ）（Ｂ）を見ると、ギヤ４２、クラッチケース４４の中心には略円形形状の軸支孔４２ａ、４４ａがそれぞれ形成されている。さらに、図４（Ｃ）を見るとわかるように、ギヤ４２、クラッチケース４４は面合わせに配置（重畳）されて、その中心となる軸支孔４２ａ、４４ａに伝達軸３２ｂが挿通（貫通）されている。
ギヤ４２は、その中心の軸支孔４２ａに挿通された伝達軸３２ｂに対して固定されず、回動可能に軸支されている。また、ギヤ４２はモータの入力軸３２ａと連結され、連動可能とされている（図３参照）。

伝達軸３２ｂの前部のピニオンギヤ３２ｂ−１は、その歯が伝達軸から突出して段形状とされている。そのため、伝達軸３２ｂの後方からクラッチケース４４が挿通されると、クラッチケースの前面が伝達軸の歯（段）に突き当てられて、クラッチケースの挿通（前進）が阻まれる。
また、クラッチケースの軸支孔４４ａには、その左面を一部切り欠いて切欠孔４４ａ−１が形成されている。クラッチケースの切欠孔４４ａ−１は伝達軸の凹部３２ｂ−２と対応する位置に形成され、クラッチケースの切欠孔、伝達軸の凹部にキー３２ｂ’−２が嵌め込まれ、キーにより伝達軸３２ｂ、クラッチケース４４が一体化されている。

図４（Ａ）に示すように、クラッチ機構のギヤ４２は、クラッチケース４４と対向する面４２Ｆｒ（図２、３では前面）上において、後述するクラッチケースの収納孔４４ｂに対応する位置で、軸支孔４２ａの周囲に等間隔で接触孔４２ｂが複数形成されている。接触孔４２ｂは、たとえばギヤ４２の面上に座ぐり加工により形成された略逆円錐形形状、または略円錐台形形状の孔とされている。図４（Ａ）では、接触孔４２ｂは略円錐台形形状）の孔とされている。
図４（Ａ）では接触孔４２ｂは６個形成されているが、この個数に限定されず、後述するねじりばね４６、鋼球４８などに対応する個数、位置であればよい。

図４（Ｂ）に示すように、クラッチケース４４は、ギヤ４２と対向する面４４Ｒｒ（図２、３では後面）上において、軸支孔４４ａの周囲に等間隔で収納孔４４ｂが複数形成されている。複数の収納孔４４ｂは、たとえばクラッチケースの面４４Ｒｒから略円筒形形状に形成された止まり孔とされている。図４（Ｂ）では収納孔４４ｂは６個形成されているが、この個数、位置に限定されない。

各収納孔４４ｂには、その底面（前面）から順にねじりばね４６、鋼球４８、各１個の組み合わせが配置、収納されている。すなわち、収納孔４４ｂは、その内部にねじりばね４６、鋼球４８を配置、収納可能な大きさに形成された孔（止まり孔）とされている。
まず、ねじりばね４６について述べると、図３を見るとわかるように、ねじりばねは収納孔４４ｂ内に隠されるように収納孔に配置、収納されている。なお、収納孔４４ｂの底面（前面）、ねじりばねの先端（前端）は固定してもよいし、していなくてもよい。

図３と併せて図４（Ｂ）を見るとわかるように、収納孔４４ｂに挿入されたねじりばね４６の他端（後端）に接するように（図４（Ｂ）を見るとねじりばねに乗せられるように）、鋼球４８が収納孔内に配置、収納されている。図４（Ｃ）では、ねじりばね４６に支持された鋼球４８は、その一部（図３では後部）がクラッチケースの面（後面４４Ｒｒ）からわずかに突出するように配置されている。

なお、図４（Ｂ）では、わかりやすさのため、ねじりばね４６、鋼球４８の組み合わせを３個しか記載していないが、接触孔４２ｂ、収納孔４４ｂなどの個数に併せて実際には６個設けられている。しかし、個数はこれに限定されない。ねじりばね４６、鋼球４８の個数や、接触孔、収納孔の大きさ、深さなどを変更すれば、トルクを調節することができる。

クラッチ機構４０の組み立てについて説明する。
クラッチ機構４０は概略、図２、図４（Ｃ）に示すように、ギヤ４２、クラッチケース４４（詳細には、ギヤの前面４２Ｆｒ、クラッチケースの後面４４Ｒｒ）が面合わせで前後に重畳され、それらの軸支孔４２ａ、４４ａに伝達軸３２ｂが挿通されて一体化され、クラッチケースが組み立てられる。

詳細を述べると、まず、クラッチケースの中心の軸支孔４４ａに伝達軸３２ｂを挿通し、クラッチケースの切欠孔４４ａ−１、伝達軸の凹部３２ｂ−２にキー３２ｂ’−２を嵌め込み、キーにより伝達軸、クラッチケースを一体化する。次に、クラッチケースの収納孔４４ｂに、その底面から順にねじりばね４６、鋼球４８を順に挿入、収納する。ギヤの軸支孔４２ａに伝達軸３２ｂを挿通させて、ギヤの前面４２Ｆｒ、クラッチケースの後面４４Ｒｒが面合わせとなるようにギヤ、クラッチケースを同軸上（伝達軸３２ｂ上）で前後に重畳させる。
このとき、クラッチケースの面（後面４４Ｒｒ）から突出した鋼球４８の一部（後部）は、ギヤの接触孔４２ｂ（詳細にはギヤの接触孔の内面４２ｂ−１）に接触して押圧される（図３、４（Ｃ）参照）。そのため、ねじりばね４６の偏倚力のもとで、ねじりばね、鋼球４８が収納孔４４ｂに押し込まれる。言い変えると、各収納孔４４ｂにねじりばね４６、鋼球４８が、ねじりばねの偏倚力をもって収納されている。

組み立てられたクラッチ機構４０は、クラッチ機構を収納可能な形状にあらかじめ形成されたハウジング３４内に内蔵される。
詳細を述べると、図２、３を見るとわかるように、伝達軸３２ｂに前方からベアリング５２が、そして、後方からクラッチ機構４０（ギヤ４２、クラッチケース４４）、シムリング５４ａ、ベアリング５４ｂがそれぞれ外挿され、一体としてハウジング３４内に収納、内蔵されている。伝達軸３２ｂは、その前後に設けられるベアリング５２、５４ｂにより、ハウジング３４内で回動可能とされる。また、伝達軸３２ｂに対して、クラッチケース４４はキー３２ｂ’−２によって一体化、固定されているため、伝達軸と一体として回動する。しかし、ギヤ４２は伝達軸３２ｂに固定されておらず、伝達軸に対して回動可能に軸支されている。

なお、図４（Ｃ）ではわかりやすさのため、ギヤ４２、クラッチケース４４の間がわずかに空いており、鋼球４８の一部が視認されている。しかし、ハウジング３４内では、たとえば、ギヤ４２、クラッチケース４４の間の隙間がほぼないようにギヤ、クラッチケースが重畳されて収納されている（図３参照）。

クラッチ機構４０の動作について説明する。
まず、所定未満のトルクが発生した場合のクラッチ機構４０の動作について述べる。
モータの入力軸３２ａから伝達された駆動力は、入力軸と連結したギヤ４２に伝達される。所定未満のトルクが発生した場合、ねじりばね４６の偏倚力により、クラッチケースの鋼球４８がギヤ４２の接触孔の内面４２ｂ−１を押し付けられる。この押し付け（接触）によって、鋼球４８、ギヤ４２の接触孔の内面４２ｂ−１の間に摩擦力が発生する。この摩擦力によりギヤ４２、クラッチケース４４が一体化（ユニット化）し、クラッチ機構４０全体として伝達軸３２ｂを中心に回動する。つまり、ギヤ４２に伝達された駆動力は、クラッチ機構４０を介して伝達軸３２ｂに伝達され、さらに、伝達軸のピニオンギヤ３２ｂ−１と連動する回動ギヤ２４ｂに伝達される。回動ギヤ２４ｂはその中心に挿通された回動軸２４と一体化されているため、回動軸を介してモータ３２の駆動力が出力されてコアビット２０が回動する。そして、コアビットの先端のビット２２が回動されて、コンクリートなどの壁面に穿孔することができる。

次に、所定以上のトルクが発生した場合のクラッチ機構４０の動作について述べる。
モータの入力軸３２ａから伝達された駆動力は、入力軸と連結したギヤ４２に伝達されるが、クラッチケースの鋼球４８がギヤの接触孔の内面４２ｂ−１を滑り、クラッチケース４４に対してギヤ４２が空転する（スリップ）する。すなわち、鋼球４８（詳細には、鋼球の一部（後部））と、ギヤの接触孔の内面４２ｂ−１の間に発生していた摩擦力を超える所定以上のトルクが発生すると、ねじりばね４６の偏倚力に抗して鋼球４８が収納孔４４ｂ内に押し込まれ、鋼球の後部がギヤの接触孔の内面４２ｂ−１を滑り、クラッチケース４４に対してギヤ４２が空転する（スリップ）する。そのため、ギヤ４２、クラッチケース４４の結合が解除され、モータ３２の駆動力は伝達軸３２ｂに伝達されない。

このように、ギヤ４２、クラッチケース４４を備えたクラッチ機構４０であって、ギヤと対向するクラッチケースの面に形成された収納孔４４ｂ内にねじりばね４６、鋼球４８が順に収納されていれば、所定未満のトルクが発生した場合にギヤの面（詳細には接触孔の内面４２ｂ−１）と鋼球（鋼球の一部（後部））との間の摩擦力によりギヤ、クラッチケースが一体化（ユニット化）されてモータ３２の駆動力を十分伝達することができる。そして、摩擦力を越える所定以上のトルクが発生した場合には、クラッチケース４４に対してギヤ４２が空転して駆動力の伝達を瞬間的に停止することができる。このように、簡単な構成でクラッチ機構４０として作動させることができる。

鋼球４８は回転自在に収納孔４４ｂに収納されている。そのため、ギヤの面（接触孔の内面４２ｂ−１）に接触する鋼球の面は一定ではなく、鋼球の同じ面のみが摩耗することはない。よって、一度スリップすると部品（摩擦部材）が摩耗、破損して再使用できない従来のスリップクラッチと比較して、クラッチ機構４０を複数回使用することができる。
クラッチ機構４０（ギヤ４２、クラッチケース４４）はハウジング３４に内蔵されれば足り、ボルトなどによる締め付けは不要とされる。そのため、ギヤ４２、クラッチケース４４のトルク管理は不要である。

鋼球４８の一部がクラッチケースの面（後面４４Ｒｒ）から突出し、ねじりばね４６の偏倚力のもとでクラッチケースと対向するギヤの面（前面４２Ｆｒ。詳細には接触孔の内面４２ｂ−１）に接触することで、鋼球がギヤの面（接触孔の内面４２ｂ−１）に適切に押圧される。また、クラッチケースの面（後面４４Ｒｒ）から突出した鋼球４８の形状に対応して接触孔４２ｂが略逆円錐形形状または略逆円錐台形形状に形成され、この接触孔が鋼球に対応する位置でギヤ４２に複数形成されていれば、鋼球がより適切に接触孔の内面４２ｂ−１に押し付けられる（押圧される）。そのため、ギヤ４２の回転により鋼球４８の位置がずれることはない。そして、所定未満のトルクが発生した場合においては、鋼球４８、接触孔の内面４２ｂ−１の摩擦によってクラッチ機構４０が一体化して回動しうる。

上記のように、所定以上のトルクが発生した場合であってもモータの駆動力の伝達を瞬間的に停止することができる。

上述した実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明を何など限定するものでなく、本発明の技術範囲内で変形、改造などの施されたものも全て本発明に包含されることはいうまでもない。

本発明は、コンクリート製構造物の壁面や床体などに穿孔を行うコアドリル装置に用いられるクラッチ機構および（クラッチ機構を用いた）コアドリル装置に限定されず、コアドリル装置以外の分野におけるクラッチ機構やそのクラッチ機構を用いた機器にも広範囲に応用できる。

１０ コアドリル装置
３２ 駆動手段（モータ）
４０ クラッチ機構
４２ ギヤ
４２ｂ 接触孔
４２Ｆｒ ギヤの面（前面）
４４ クラッチケース
４４ｂ 収納孔
４４Ｒｒ クラッチケースの面（後面）
４６ ねじりばね
４８ 鋼球

Claims (6)

1. モータの駆動力が入力、伝達されるギヤと、
   ギヤと同軸に配置されてギヤから伝達された駆動力を出力するクラッチケースと、
   を備えるクラッチ機構であって、
   ギヤと対向するクラッチケースの面に複数の収納孔が形成され、
   各収納孔にねじりばね、鋼球が、ねじりばねの偏倚力をもって収納されているクラッチ機構。
2. 鋼球の一部がクラッチケースの面から突出し、クラッチケースと対向するギヤの面と接触している請求項１記載のクラッチ機構。
3. 収納孔は、クラッチケースの面から略円筒形形状に形成された止まり孔であって、
   収納孔の底面から順にねじりばね、鋼球がそれぞれ配置、収納されている請求項１または２記載のクラッチ機構。
4. 鋼球に対応する位置でギヤに接触孔が複数形成され、
   クラッチケースの面から突出した鋼球の一部が、ギヤの接触孔に接触している請求項１〜３いずれか記載のクラッチ機構。
5. 接触孔が略逆円錐形形状または略逆円錐台形形状である請求項４記載のクラッチ機構
6. 請求項１〜５いずれか記載のクラッチ機構が設けられたコアドリル装置。

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