JP5193875B2 - 動力ナットランナー用トルク応答解放クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、動力ナットランナー用のトルク応答解放クラッチに関する。このクラッチは、軸方向に向けられたトルク伝達歯によって相互に連結される駆動クラッチ半体と従動クラッチ半体を有し、クラッチ半体の一方が、クラッチ解放シーケンスの間に軸方向に移動可能である。

この種の解放クラッチの問題点は、所謂、硬質及び軟質ネジ継手を締め付ける時に、出力トルクの実際の差を減らすことが困難であることにある。このような差が生じる一つの理由は、クラッチ自体の可動部分によって、設定された出力トルクへの動力付加が生じることにある。クラッチの解放シーケンスの初期の間は、解放方向に可動クラッチ半体が加速され、そのため、可動クラッチ半体の慣性が、クラッチ係合部へ動力を付加し、その結果、ナットランナーの出力トルクに動力を付加する。これは、特に、硬質ネジ継手を締め付ける時に生じる。硬質ネジ継手を締め付ける場合、非常に突然に、従動クラッチ半体の遅延が生じるので、それにより、可動クラッチ半体が、解放方向において急速に加速される。より硬質なネジ継手と、従動クラッチ半体の急速な遅延とが、設定された解放トルクレベルへの動力トルクの付加をより高いものにする。

本発明の主目的は、設定した解放トルクレベルに対する動力付加を大幅に低減することができ、所謂、平均シフト、言い換えれば、硬質及び軟質ネジ継手を締め付ける時の出力トルクの差を大幅に低減することができるトルク応答解放クラッチを提供することにある。
本発明のさらなる特徴及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から明らかになる。

本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して以下に説明していく。

図面に示したクラッチは、ナットランナーの出力トルクを制限するために、動力ナットランナーに用いることを目的とするものである。このクラッチは、オーバーライド解放クラッチ型のものであり、所望のトルクレベルで解放するよう設定される。このクラッチは、不図示の出力軸に直接又は減速ギヤを介して接続するための軸方向ドッグ２１が設けられた第一従動クラッチ半体１０と、ナットランナーモータ（図示せず）に接続される第二駆動クラッチ半体１１とを備えている。駆動クラッチ半体１１は、スピンドル１２に支持されている。また、駆動クラッチ半体１１は、スピンドル１２に対して回転方向にはロックされるが、軸方向には移動可能にされている。スプリング１３は、従動クラッチ半体１０との連結を確立するために駆動クラッチ半体１１に軸方向のバイアス力を及ぼすように配置されている。スプリング支持体１４は、駆動クラッチ半体１１へのバイアス力を調整し、それにより、クラッチの解放トルクレベルを調整するために、ネジ山１５を介してスピンドル１２上に移動可能に支持されている。スピンドル１２には、モータスピンドルと連結するための六角端部１８が設けられている。

駆動クラッチ半体１１には、三つの軸方向向き連結歯１６が設けられており、これらの連結歯１６は、従動クラッチ半体１０の三つの連結歯１７と係合し、それにより、二つのクラッチ半体間で駆動トルクを伝達する。図示実施例では、駆動クラッチ半体１１の各連結歯１７は、クラッチの径方向に伸びる半円筒形外面２４を有する。クラッチの解放時に、駆動クラッチ半体１１は、歯１７が従動クラッチ半体１０の歯１６の頂点を越えるまで、スプリング１３のバイアス力に抗して軸方向に移動させられる。その後、クラッチ半体１１は、その開始位置まで戻され、歯１６及び１７間のトルク伝達連結を再び確立する。

従動クラッチ半体１０の各連結歯１６は、角柱形(prismatic shape)であり、広い基部１９と狭い頂部２０との間で軸方向に伸びている。基部１９は、内径ｄ１と外径ｄ２との間で径方向に伸び、狭い頂部２０は、外径ｄ２の位置に実質的に配置されている。さらに、従動クラッチ半体１０の各歯１６は、第一表面２２を有し、この第一表面２２は、クラッチの回転方向に対する接線方向の面において実質的に伸び、基部１９に位置する内径ｄ１から頂部２０に位置する外径ｄ２まで外側に向けて傾斜している。また、各歯１６は、第二表面２３を備え、この第二表面２３は、基部１９から頂部２０までの実質的な径方向面において伸び、クラッチの回転方向において前方方向に傾斜している。

二つの表面２２及び２３は、それらの間に、隆起部(ridge)２５を形成する。この隆起部２５は、基部１９に位置する内径ｄ１から頂部２０に位置する外径ｄ２まで伸びている。この隆起部２５は、歯１６を実質的に対角線上に横切るように伸び、トルクを伝達するために駆動クラッチ半体１１の対応する歯１７によって係合される。これにより、表面２３と、駆動クラッチ半体１１の対応する歯１７の外面２４との間に与えられた角度が、表面２３と他のクラッチ半体の歯１７の表面２４との間の完全な接触がないようにすることを保証する。代わりに、歯１７の表面２４は、隆起部２５にのみ係合するようになる。

隆起部２５が、基部１９に位置する内径ｄ１と頂部２０に位置する外径ｄ２との間で伸びているので、クラッチの解放シーケンスの間、クラッチ半体１０及び１１が相対的に回転する時に連結歯１６，１７が相互に摺動して、歯１６と歯１７との間の接点が、内径ｄ１から外径ｄ２まで連続的に移動することになる。解放シーケンスの開始時は、解放シーケンスの終了時に比べて小さな直径でトルク伝達が行われるので、伝達されるトルクは、解放シーケンスの終了時に比べて開始時には低くなる。言い換えれば、これは、可動駆動クラッチ半体１１の軸方向への動き始めの時に生じるクラッチの慣性力が原因となって出力トルクに付加される動力が、クラッチの所望の最終解放トルクレベルに比べて低いトルクレベルに付加されることになることを意味する。その結果、最終解放トルクレベルへのクラッチ慣性の影響が実質的に低減するか、又は完全に回避される。

駆動クラッチ半体１１の歯１７と、従動クラッチ半体１０の各歯１６の隆起部２５との間の協働は、歯１６の表面２３と歯１７の表面２４との間に角度を設けることによって保証される。これは、歯１７の表面を半径方向とする一方で、クラッチの半径方向Ｒに対して角度を付けて表面２３を形成するか（図４参照）、半径方向Ｒに対して角度をつけて歯１７を形成する一方で、表面２３を半径方向とするか、又は、両表面を、クラッチの半径方向Ｒに対して角度を付けて形成することにより達成される。

隆起部２５と歯１７との間の良好な接触を得るために好適な相対角度は約５°であることが分かった。相対角度が小さすぎると、歯１７の表面２４が、表面２３全体の代わりに隆起部２５に実際に係合しているかどうかが不明確になり、また、相対角度が大きすぎると、歯１６，１７間の係合領域が非常に小さくなり、それによって、解放シーケンスの間に、隆起部２５に好ましくない機械的摩耗が生じることになる。歯１７の表面と歯１６の表面２３との間の適度な相対角度により、摩擦摩耗を介して、歯１７に対して、隆起部２５と平行な限られた狭い係合面２６を得て、それにより、歯１６，１７間の接触圧力を低減し、歯１６，１７の機械的摩耗を低減させる。しかし、この係合面は、連結歯１６，１７の間の係合点が、解放シーケンスの開始時の内径ｄ１から解放シーケンスの終了時の外径ｄ２まで実際に移動することを保証するのに十分な狭さであるべきである。

本発明の実施の形態は、上述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で自由に変更し得ることは理解される。従って、クラッチ半体の連結歯の数は、三つに制限されるものではなく、また、角柱歯の位置は、駆動クラッチ半体になければならないものでもない。

本発明による解放クラッチの側面図である。 クラッチ半体の一方の端面図である。 図２におけるクラッチ半体の連結歯の拡大図である。 他方のクラッチ半体の連結歯の拡大図である。 トルク伝達係合中の連結歯の詳細を示す図である。

Claims (1)

1. 第一軸方向面を備えた第一クラッチ半体（１０）と、該第一クラッチ半体（１０）の前記第一軸方向面と向き合うように配置された第二軸方向面を備えた第二クラッチ半体（１１）とを備え、
   これらのクラッチ半体（１０，１１）の第一及び第二軸方向面の両方に、クラッチ半体（１０，１１）間でトルクを伝達するための軸方向に伸びる歯（１６，１７）が設けられ、
   前記第一及び第二クラッチ半体（１０，１１）の何れか一方が、係合位置と解放位置との間で軸方向に移動可能であり、
   スプリング手段（１３）が、前記可動クラッチ半体に係合位置へ向けてバイアス力を付与するように配置されている
   動力ナットランナー用トルク応答解放クラッチにおいて、
   第一クラッチ半体（１０）の歯（１６）の各々が、第一軸方向面に位置する基部（１９）から、第一軸方向面から軸方向に離れた頂部（２０）まで軸方向に伸び、前記基部（１９）が、第一軸方向面において内径（ｄ１）と外径（ｄ２）との間で径方向の広がりを有し、前記頂部（２０）が外径（ｄ２）側に位置し、
   前記第一クラッチ半体（１０）の歯（１６）の各々が、基部（１９）の前記内径（ｄ１）に位置する部分から、前記外径（ｄ２）に位置する頂部（２０）まで、頂部（２０）に向かうに従い高くなるように伸びる隆起部（２５）を備え、
   前記第二クラッチ半体（１１）の歯（１７）の各々が、可動クラッチ半体が係合位置から解放位置に向けて移動する時に、前記第一クラッチ半体（１０）の対応する歯（１６）の前記隆起部（２５）に係合し、かつ、それに沿って移動するように配置され、それにより、クラッチ開放シーケンスの間、前記第一クラッチ半体（１０）の各歯（１６）と前記第二クラッチ半体（１１）の各歯（１７）との間の係合点が、前記内径（ｄ１）から前記外径（ｄ２）へ移動するようにした
   ことを特徴とする動力ナットランナー用トルク応答解放クラッチ。

Images