JP2971964B2 - 電動レンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボルト、ナット及びネ
ジ等の締め付け或いは緩め作業を主として電動にておこ
なう電動レンチに関し、詳しくは電動駆動のための出力
を、機構負荷を大幅に減少させて、小出力になそうとす
る技術に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、往復運動のうち片方の運動にて片
送り操作ができるワンウェイクラッチ機構を装備した電
動又は空気圧駆動のラチェットレンチ、電動ラチェット
レンチは、例えば図１７、図１８に示す特開昭５９ー３
０６７４号公報のものにおいては、偏心軸７の回動にて
駆動リング８を往復動させ、ボックスのようなアクチュ
エータが装着される出力軸１２と一体で回転するように
配設されたラチェット爪１５ａと駆動リング８の内周に
形成された歯１８との噛み合い及び出力軸１２を所定の
力で本体ケース１に保持する浮動バネＷにより一定方向
にのみ出力軸１２を駆動回転させるラチェット運動をお
こなうように構成されている。さらに詳しくは、出力軸
１２に配設されたラチェット爪１５ａは出力軸１２と同
軸に所定の範囲回動自在とされた正逆切換軸１１によっ
て駆動リング８との噛み合いが切換えられるのである
が、図１９に示すような状態にある時には、駆動リング
８の歯１８とラチェット爪１５ａが噛み合い、浮動バネ
Ｗが出力軸１２を本体ケース１に押圧する力に打ち勝っ
てＡ方向に出力軸１２が回動し、駆動リング８がＢ方向
に回動する時は、駆動リング８の揺動中心がラチェット
爪１５ａの回動中心と異なるため、及びラチェット爪１
５ａを駆動リング８に押圧するラチェットバネ９ａのバ
ネ力が、出力軸１２を本体ケース１に押圧保持させる浮
動バネＷのバネ力よりも弱いために、ラチェット爪１５
ａと駆動リング８の歯１８との噛み合いが外れ、出力軸
１２は回動せずにその位置を保つ。以上のように、モー
タ４にて駆動される偏心軸７により前述のＡ方向及びＢ
方向の駆動リング８の往復運動が繰り返されてボルト、
ナット等の締め付け作業がおこなわれる。逆に緩め作業
は正逆切換軸１１によってラチェット爪１５ａの噛み合
い方向を図２０のようにすればよい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のものにおいては、出力軸１２に浮動バネＷのバネ
力が常に付与されており、これが駆動負荷となり、駆動
リング８の往復運動を出力軸１２の回転に変換する時、
バネ力が機構負荷となり、回転数及びトルクダウンとな
る。特に充電式のラチェットレンチでは、ねじ締め及び
緩め本数の低下のもとになるという問題があった。ま
た、ラチェット機構における最小の空転ピッチがラチェ
ット爪１５ａと駆動リング８内周の歯１８との噛み合い
による為、手締め時の強度を確保しようとすればする
程、歯形が大きくなり、最小空転ピッチが大きくなって
使い勝手が悪いという問題があった。また、手締め時、
その反力は駆動リング８を介して偏心軸７に伝達されて
負荷となり、偏心軸７の強度も問題となるものである。

【０００４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、浮動バネの使用
を回避して、機構負荷を無くし、結果として駆動に要す
る出力を小出力にできる電動レンチを提供しようとする
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電動レンチは、
回転駆動される回転体９と、回転体９の外周に径方向に
突出されて周方向に間隔をへだてられた複数個の突部１
４と、回転体９に対して略同芯状に配設され、かつ回転
体９に対して所定範囲回動自在でカム体１１を外周に突
出させた出力軸１２と、カム体１１の回転方向の両側面
に形成され回転体９外周面よりも外方に突出させた複数
個のカム面１７と、回転体９及びカム体１１を内蔵し、
本体ケース１に固定されたリング体１５と、リング体１
５の内周面と回転体９の突部１４の回転方向の両側面の
うち一方とカム体１１の両側のカム面１７のうち一方と
の間に配置されてワンウェイクラッチを構成するクラッ
チ部材１８とから成ることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】このように、本体ケース１側のリング体１５の
内周面と回転体９の突部１４と出力軸１２のカム面１７
との間にクラッチ部材１８が配されてワンウェイクラッ
チを構成することで、クラッチ部材１８を介して出力軸
１２を駆動回転し、そしてクラッチ部材１８を逃す場合
には負荷少なく戻り操作をおこなえ、しかして、従来の
浮動バネを設けるのを回避し、浮動バネによる機構負荷
を回避し、その出力を小出力になすようにしたものであ
る。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。本体ケース１の把持部２に充電池パック３、略同芯
にモータ４と減速機５を配設し、充電地パック３とモー
タ４の間にスイッチ２１を設けている。上記減速機５の
駆動軸６にて後述するワンウェイクラッチ機構部を介し
て出力軸１２を片方向に駆動回転させてボルトやネジの
締め込み及び緩め操作をおこなうことができるようにし
てある。以下ワンウェイクラッチ機構部の構成を詳述す
る。

【０００８】減速機５の駆動軸６に固定されたピニオン
７とそれと噛み合うフェイスギヤ８がその軸芯が略直交
され、フェイスギヤ８と同軸上に回転体９、１０が回転
自在に配されるとともにカム体１１を有する出力軸１２
が回転自在に配されている。連結ピン１３で連結された
回転体９、１０の外周面には図３に示すように複数個の
突部１４が放射状にかつ略等間隔に突設されている。ま
た、本体ケース１に一体に形成されたケース１ａの内面
には回転体９、１０とカム体１１を有する出力軸１２を
内蔵するようにリング体１５が固定されている。カム体
１１の外周面には図３に示すようにカム面１７が隣合っ
て逆の傾斜面をもつように形成されている。回転体１０
にはカム体１１側に円弧状の溝１９が設けられており、
カム体１１に固着されている位置決めピン１６で規制さ
れる範囲において回動するように構成されている。ここ
において回転体９の突部１４の両側にはカム面１７とリ
ング体１５の内周面との間に楔状空間部が形成されてお
り、そして回転体９の回動方向イ側にある楔状空間部に
はそれぞれローラ状のクラッチ部材１８が配設されてい
る。このクラッチ部材１８の直径はカム面１７とリング
体１５の内周面で形成される隙間のうち回転体９、１０
の突部１４側の隙間より小さくなっており、突部１４か
ら回転方向イ側に離れた位置では逆に大きくなっている
ため、クラッチ部材１８は突部１４側に位置するときは
図３に示すように遊動状態にあるが、突部１４から離れ
て図４のようにカム体１１のカム面１７とリング体１５
の内周面との間に噛み込んだ時、出力軸１２をロックす
るようにしてある。

【０００９】次に動作について説明する。回転体９，１
０の円弧状溝１９とカム体１１の位置決めピン１６と
が、図３に示す位置関係にある正転の規制位置にあると
き、モータ４を出力軸１側から見て反時計方向に回転さ
せると、この出力は遊星機構２２において減速されて駆
動軸６の回転となり、駆動軸６に固定されているピニオ
ン７からフェイスギヤ８に回転を伝達する。そしてフェ
イスギヤ８及び回転体９に半円状に形成されている半円
溝２３ａ，２３ｂ内にある鋼球２４を介してこの回転は
回転体９、１０に伝達され、次に位置決めピン１６を介
して出力軸１２に伝達され、図３の矢印イ方向に出力軸
１２は回転するが、このときクラッチ部材１８は回転体
９、１０の突部１４によって突部１４の根元側に誘い込
まれる為に、すなわち楔状空間部における遊動領域に位
置するため、クラッチ部材１８が出力軸１２の回転を妨
げることがない。しかして電動による締めつけをおこな
う。スイッチ２１をオフにしてモータ４を停止させた状
態で手動による締めつけをおこなうためにケース１ａを
Ｂ方向に回転させたならば、本体ケース１と出力軸１
２、つまりはリング体１５とカム体１１との間に生じる
相対回転で図４に示すようにクラッチ部材１８は上記相
対回転に伴う転動で突部１４から離れて楔状空間部にお
ける噛み込み部分側に移るために、リング体１５と出力
軸１２がロックされてリング体１５の回転とカム体１１
の回転とが一体化され、出力軸１２は本体ケース１と共
に図中矢印Ｂ方向に回転する。この状態で図５に示すよ
うに、本体ケース１をＡ方向に回転させたならば、リン
グ体１５とカム体１１との間に生じる相対回転でクラッ
チ部材１８は突部１４側の遊動領域に移動し、出力軸１
２に対してリング体１５、つまりケース１ａは空転とな
る。このとき、回転体９は鋼球２４の範囲すなわちフェ
イスギヤ８及び回転体１０に設けた半円溝２３ａ、２３
ｂの形成範囲においてフェイスギヤ８からの負荷を受け
ることはない。以上の動作を繰り返すことにより本体ケ
ース１の往復回転によるボルト等の手締めが可能とな
る。

【００１０】回転体９，１０の円弧状溝１９とカム体１
１の位置決めピン１６とが、図６に示す位置関係にある
逆転の規制位置にあって、モータ４の回転方向が出力軸
１２側から見て時計方向の場合、回転体９、１０の回転
は位置決めピン１６を介して出力軸１２に伝達され、出
力軸１２は図中矢印方向に回転する。このとき、クラッ
チ部材１８は楔状空間部における遊動領域に位置するた
めにロックがなされることはない。モータ４を停止させ
た状態で手動による緩めをおこなうためにケース１ａを
Ａ方向に回転させたならば、図７に示すように、クラッ
チ部材１８が出力軸１２をロックし、出力軸１２は図中
矢印方向に回転する。この状態で図８に示すようにケー
ス１ａをＢ方向に回転させた時にはクラッチ部材１８は
遊動領域に位置するため、ケース１ａは空転となる。こ
のとき、回転体１０は鋼球２４の遊びの範囲においてフ
ェイスギヤ８からの負荷を受けることはない。従って、
ケース１ａの往復回転運動によるボルト等の手動戻しが
可能となる。

【００１１】ここで、回転体９、１０とカム体１１との
規制位置の切替え構成について説明する。図９に示すよ
うに、正転の規制位置にあるとき、モータ４を出力軸１
２側から見て時計方向に回転させたならば、鋼球２４に
よりフェイスギヤ８から回転体９、１０に回転が伝達さ
れるが、この時、クラッチ部材１８はその慣性によって
突部１４から離れ、かつ出力軸１２は回転体９，１０と
の摺動抵抗負荷のため図中矢印方向に回転する為、カム
面１７とリング体１５の内周面との間に噛み込んで出力
軸１２をロックするので、結局回転体９、１０のみが１
２０°回転し（回転体９、１０の突部１４がクラッチ部
材１８を押すようになり）、図６に示すように、逆転の
規制位置に自動的に切替えられる。なお逆転の規制位置
への切替えも同様であり、又、回転体９に形成される正
逆切替え摘み部２５を出力軸１２の軸廻りに切替えたい
回転方向と同方向に手動で回転することでも正逆切替え
をおこなうことができる。この手動操作において正逆切
替え操作にクリック感を出すためカム体１１に回転体１
０に対向してコイルバネ２６で付勢されて鋼球２８が嵌
合する凹み２７が２ヶ所回転体１０に設けられている。

【００１２】そして、電動にて正逆転の切替えができる
ので、特に狭いスペースなどで作業をおこなう時、ネジ
の締め、緩めを一端、ネジから外して手動で先端の正逆
切替え摘み２５を操作して切替える必要がなく、手元の
スイッチ２１ですむので、非常に使い勝手がよい。図１
０は電動にてねじ締めをおこなっていた状態から手動に
よって本体ケース１を片送りさせながらすなわちケース
１ａをＡ方向に空転させ、Ｂ方向に回動してボルト締め
をおこなう時のフェイスギヤ８と回転体９に設けた半円
の溝２３ａ，２３ｂに対する鋼球２４との位置関係を示
す。円弧状実線の溝２３ａはフェイスギヤ８に設けたも
のであり、二点鎖線は回転体９に設けた半円の溝２３ｂ
を示す。これら半円の溝２３ａ，２３ｂは円弧状でかつ
両端が閉じられており、図１０に示すように、電動にて
正転させた時、鋼球２４はフェイスギヤ８の半円の溝２
３ａに対しては出力軸１２に向かって左端に回転体９の
半円の溝２３ｂに対しては出力軸１２に向かって右端に
位置しており、ここで、ケース１ａをＡ方向に回すとピ
ニオン７との噛み合いでフェイスギヤ８は本体ケース１
と共にＡ方向に回転する。この時、半円の溝２３ａ，２
３ｂを鋼球２４はＢ方向にころがり、その為、機構負荷
はきわめて小さいので、ケース１ａはＡ方向にスムーズ
に空転する。そしてケース１ａをＡ方向に回転させてネ
ジ締めをおこなうと、ピニオン７との噛み合いによりフ
ェイスギヤ８はケース１ａと共にＢ方向に回転し、かつ
クラッチ部材１８の噛み合いにより出力軸１２すなわち
回転体９もＢ方向に回転する。電動にて逆転させた時、
鋼球２４はフェイスギヤ８の半円の溝２３ａに対して出
力軸１２に向かって右端に、回転体９の半円の溝２３ｂ
に対しては出力軸１２に向かって左端に位置し、上記と
同様に手動操作時に空転動作を補佐する。尚、締め付け
完了時の過負荷クラッチは本体側にある。図１中３０は
ベアリング、３１はスラスト板である。

【００１３】図１１〜図１２に第２実施例を示す。これ
は前記実施例におけるクラッチ部材１８をクラッチ連結
体３３にて連結し、かつ回転体９、１０共に設けていた
突部１４を回転体１０だけにしている点で構造が異なっ
ている。動作においては前記実施例と同じであるが、回
転体１０とカム体１１との規制位置の切替えの際、クラ
ッチ部材１８の倒れによる出力軸１２のロックが起こり
にくくスムーズに切替えがおこなわれる。また突部１４
は回転体１０側だけに設けているが、これは回転体１０
側でクラッチ部材１８が連結されているからであり、第
１の実施例のように、回転体９にも設けてもよい。

【００１４】図１３〜図１４に第３実施例を示す。これ
は第１の実施例における回転体１０の両側にカム体１１
を設けたもので、回転体１０のみに突部１４が設けられ
ており、クラッチ部材１８の軸方向略中央に回転体１０
が設けられている。動作においては、第１の実施例と同
様であるが、クラッチ部材１８の略中央に回転体１０の
突部１４が作用し、かつクラッチ部材１８噛み込み時ク
ラッチ部材１８の両端側でカム体１１が当接するので、
規制位置切替えの際、クラッチ部材１８が倒れにくく出
力軸１２のロックがクランク部材１８によって均一にさ
れる効果がある。

【００１５】図１５〜図１６に第４実施例を示す。これ
は第１の実施例における回転体９の突部１４が周方向及
び出力軸１２軸方向のカム体１１側に延びており、各突
部１４の間にはクラッチ部材１８が配設されている。そ
のスペースでクラッチ部材１８が出力軸１２のロック及
びその解除をおこなえるだけの空間部が形成されている
ものである。動作においては第１の実施例と同じである
が、回転体１０とカム体１１の規制位置の切替えの際の
回動範囲が小さく、また、クラッチ部材１８の倒れが起
こりにくく、切替えがスムーズにおこなわれる。

【００１６】そして第２〜第４実施例においては、正逆
切替えの回動角が小さくなるので、手動時の操作が楽に
なると共に電動での切替え時においてもタイムラグが小
さくなるメリットがある。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上述のように、回転駆動される
回転体と、回転体の外周に径方向に突出されて周方向に
間隔をへだてられた複数個の突部と、回転体に対して略
同芯状に配設され、かつ回転体に対して所定範囲回動自
在でカム体を外周に突出させた出力軸と、カム体の回転
方向の両側面に形成され回転体外周面よりも外方に突出
させた複数個のカム面と、回転体及びカム体を内蔵し、
本体ケースに固定されたリング体と、リング体の内周面
と回転体の突部の回転方向の両側面のうち一方とカム体
の両側のカム面のうち一方との間に配置されてワンウェ
イクラッチを構成するクラッチ部材とから構成したか
ら、つまり、本体ケース側のリング体の内周面と回転体
の突部と出力軸のカム面との間にクラッチ部材が配され
てワンウェイクラッチを構成することで、クラッチ部材
を介して出力軸を駆動回転し、そしてクラッチ部材を逃
す場合には負荷少なく戻り操作をおこなえると共に、回
転体から出力軸への正転方向と逆転方向の伝達の切り替
えがおこなえ、しかして、従来の浮動バネを設けるのを
回避し、浮動バネによる機構負荷を回避し、その出力を
小出力になすことできるという利点がある。このように
機構負荷が少なくなるから、充電電池を使用したものに
おいては、１充電当たりのねじ締め等の作業量を大幅に
増やすことができるという利点がある。しかもクラッチ
部材を噛み込んで、つまりクラッチ部材を圧接して駆動
力を伝達するから、従来の歯との噛み合いによるものに
比べて小スペースで充分な強度を得られるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の部分断面図である。

【図２】同上の全体の一部を破断した平面図である。

【図３】同上の出力軸を正転規制状態にしたカム体とク
ラッチ部材との関係を示し、電動による締め付け状態を
示す説明図である。

【図４】同上の出力軸を正転規制状態にしたカム体とク
ラッチ部材との関係を示し、手動締め付け状態を示す説
明図である。

【図５】同上の空転時を示す説明図である。

【図６】同上の出力軸を逆転規制状態にしたカム体とク
ラッチ部材との関係を示す説明図である。

【図７】同上の出力軸を逆転規制状態にしたカム体とク
ラッチ部材との関係を示す説明図である。

【図８】同上の出力軸を逆転規制状態にしたカム体とク
ラッチ部材との関係を示す説明図である。

【図９】同上の正逆転規制状態の切替えを示し、カム体
とクラッチ部材との関係を示す説明図である。

【図１０】同上のフェイスギヤの溝、回転体の溝、鋼球
の関係を示す平面図である。

【図１１】同上の第２実施例のクラッチ部材の状態を示
す説明図である。

【図１２】同上の断面図である。

【図１３】同上の第３実施例のクラッチ部材の状態を示
す説明図である。

【図１４】同上の断面図である。

【図１５】同上の第４実施例のクラッチ部材の状態を示
す説明図である。

【図１６】同上の断面図である。

【図１７】従来例の側面図である。

【図１８】同上の一部を破断し、一部を省略した底面図
である。

【図１９】同上の部分断面図である。

【図２０】同上の作用を示す説明図である。

【図２１】同上の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

９ 回転体 １０ 回転体 １１ カム体 １２ 出力軸 １４ 突部 １７ カム面 １８ クラッチ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25B 21/00 B25B 23/157 F16D 41/02 F16D 41/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される回転体と、回転体の外周
   に径方向に突出されて周方向に間隔をへだてられた複数
   個の突部と、回転体に対して略同芯状に配設され、かつ
   回転体に対して所定範囲回動自在でカム体を外周に突出
   させた出力軸と、カム体の回転方向の両側面に形成され
   回転体外周面よりも外方に突出させた複数個のカム面
   と、回転体及びカム体を内蔵し、本体ケースに固定され
   たリング体と、リング体の内周面と回転体の突部の回転
   方向の両側面のうち一方とカム体の両側のカム面のうち
   一方との間に配置されてワンウェイクラッチを構成する
   クラッチ部材とから成ることを特徴とする電動レンチ。