JP7220304B2

JP7220304B2 - クラッチ機構および動力工具

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Publication number: JP7220304B2
Application number: JP2021554150A
Authority: JP
Inventors: 浩和肥田
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2040-09-11
Also published as: WO2021084936A1; DE112020005195T5; CN114599893B; US20220252113A1; JPWO2021084936A1; CN114599893A

Description

本発明は、入力軸から出力軸へ伝達される回転トルクを制限するためのクラッチ機構、及びクラッチ機構を備える動力工具に関する。

電動モータを駆動部とする電動ドライバやエアモータを駆動部とするエアドリルなどの動力工具において、駆動部の回転駆動軸とドライバビットやドリルビットなどの加工工具が取り付けられる出力軸との間にクラッチ機構を設けて、駆動部から出力軸に加わる最大の回転トルクを制限するようにしたものがある（特許文献１、２）。例えば電動ドライバにクラッチ機構を設けることにより、ドライバビットを介してネジに加わる回転トルクを制限してネジが破損することを防止できる。また、ネジが着座して急激に回転トルクが大きくなることによりクラッチ機構が駆動連結を解除したときに、ねじ締めが完了したと判断してモータの駆動を停止させたりねじ締め本数をカウントしたりするようにすることもできる。

例えば上述の電動ドライバに設けられたクラッチ機構は、出力軸側に配置したクラッチボールが回転駆動軸側のクラッチ部材の突部に回転方向で係合するように配置され、クラッチボールをスプリングによってクラッチ部材の側に付勢してクラッチボールが突部に係合する状態を維持するようになっている。クラッチボールが突部に回転方向で係合している間は回転駆動軸から出力軸に回転トルクが伝達され、過大な回転トルクが作用するとクラッチボールがスプリングの付勢力に抗して回転軸線の方向に変位してクラッチボールと突部との回転方向での係合が解除され、回転トルクの伝達が解除されるようになっている。

国際公開２０１７／０３８８４６号公報特開２０１７－４２８７８号公報

クラッチ機構が伝達できる最大回転トルクは、スプリングの付勢力や、クラッチ機構が解除される際のクラッチボールの変位量、クラッチボールがクラッチ部材の突部に係合する径方向の位置などに依存する。そのため、例えばクラッチボールの大きさや配置を変更することによりクラッチ機構が伝達できる最大回転トルクを変更することができる。しかしながら、通常、クラッチボールが保持される保持孔の大きさはクラッチボールの大きさに合わせて設定されているため、異なる大きさのクラッチボールに交換することはできない。また、クラッチボールの位置は保持孔の位置で決まるため、クラッチボールの位置をずらすこともできない。そのため、最大回転トルクが異なるクラッチ機構を構成するためには、クラッチボールを保持する保持孔が異なる大きさや異なる位置で形成された部材を複数種類用意して、要求される最大回転トルクに合わせてその部材を選択して使用する必要がある。そうすると、用意しなければならない部品の種類が増えてコストが増加する。また、後から最大回転トルクを変更しようとしたときには、クラッチボールだけではなくそれを保持する部材も交換しなければならず、作業が繁雑になる。

そこで本発明は、係合部材（クラッチボール）を保持する部品を変更することなく、伝達できる最大回転トルクを変更できるようにしたクラッチ機構、及びそのようなクラッチ機構を備える動力工具を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
入力軸と出力軸との間に配置されて、該入力軸から該出力軸へ伝達される回転トルクを制限するためのクラッチ機構であって、
入力軸と出力軸とのうちの一方に駆動連結されて回転軸線の周りで回転可能に配置され、該回転軸線の方向に突出した係合突部を有する第１クラッチプレートと、
入力軸と出力軸とのうちの他方に駆動連結され、該第１クラッチプレートに対して該回転軸線の方向で対向し該回転軸線の周りで回転可能に配置された第２クラッチプレートであって、該回転軸線の方向で貫通した内側保持孔と、該内側保持孔よりも径方向外側の位置で該回転軸線の方向で貫通した外側保持孔とを有する第２クラッチプレートと、
該内側保持孔と該外側保持孔とのうちの一方の保持孔内に選択的に配置されて、該一方の保持孔内において該回転軸線の方向で変位可能に保持された係合部材と、
該係合部材に該回転軸線の方向で当接して該係合部材を該第１クラッチプレートに向かって押圧するスライド部材と、
を備え、
該係合部材が該係合突部に回転方向で係合することにより該第１クラッチプレートと該第２クラッチプレートとの間で回転トルクが伝達され、所定の最大回転トルク以上の負荷が作用したときに該係合突部によって該係合部材が該スライド部材とともに該回転軸線の方向で変位されて該係合突部と該係合部材との該回転方向での係合が解除されることにより、該回転トルクの伝達が解除されるようにされており、
該係合部材が該内側保持孔に選択的に配置された場合よりも該外側保持孔に選択的に配置された場合の方が、該最大回転トルクが大きくなるようにされた、クラッチ機構を提供する。

当該クラッチ機構においては、第２クラッチプレートに内側保持孔と内側保持孔よりも径方向外側に位置する外側保持孔とが形成されており、係合部材を内側保持孔と外側保持孔とのうちの一方に選択的に配置するようになっている。組み立て時に係合部材を内側保持孔に配置するか外側保持孔に配置するかを選択するだけで、第２クラッチプレートを交換することなく、クラッチ機構が伝達できる最大回転トルクを変更することが可能となる。

また、該内側保持孔よりも該外側保持孔の方が大径とされ、該係合部材が、該内側保持孔に対応した小径の球状係合部材と、該小径の係合部材よりも大径とされて該外側保持孔に対応した大径の球状係合部材とのうちから該一方の保持孔に対応するように選択された球状係合部材であるようにすることができる。

このような構成により、異なる大きさの球状係合部材を用意する必要はあるが、設定可能な最大回転トルクの差をより大きくすることが可能となる。

また、該第１クラッチプレートが、該内側保持孔内に該小径の球状係合部材が配置されたときに該小径の球状係合部材と係合する内側係合面と、該外側保持孔内に該大径の球状係合部材が配置されたときに該大径の球状係合部材と係合する外側係合面とを有し、該内側係合面が、該小径の球状係合部材と該大径の球状係合部材との直径の差の分だけ該外側係合面よりも該第２クラッチプレートの側に突出しているようにすることができる。

また本発明は、
入力軸と出力軸との間に配置されて、該入力軸から該出力軸へ伝達される回転トルクを制限するためのクラッチ機構であって、
入力軸と出力軸とのうちの一方に駆動連結されて回転軸線の周りで回転可能に配置され、該回転軸線の方向に突出した係合突部を有する第１クラッチプレートと、
入力軸と出力軸とのうちの他方に駆動連結され、該第１クラッチプレートに対して該回転軸線の方向で対向し該回転軸線の周りで回転可能に配置された第２クラッチプレートであって、該回転軸線の方向で貫通した小径保持孔と、該小径保持孔よりも大径とされ該回転軸線の方向で貫通した大径保持孔とを有する第２クラッチプレートと、
該小径保持孔に対応した小径の係合部材と該小径の係合部材よりも大径とされて該大径保持孔に対応した大径の係合部材とのうちから選択された係合部材であって、該小径保持孔と該大径保持孔とのうちの対応した保持孔内に配置されて、該対応した保持孔内において該回転軸線の方向に変位可能に保持された係合部材と、
該係合部材に該回転軸線の方向で当接して該係合部材を該第１クラッチプレートに向かって押圧するスライド部材と、
を備え、
該係合部材が該係合突部に回転方向で係合することにより該第１クラッチプレートと該第２クラッチプレートとの間で回転トルクが伝達され、所定の最大回転トルク以上の負荷が作用したときに該係合突部によって該係合部材が該スライド部材とともに該回転軸線の方向で変位されて該係合突部と該係合部材との該回転方向での係合が解除されることにより、該回転トルクの伝達が解除されるようにされており、
該小径の係合部材が該小径保持孔に選択的に配置された場合よりも該大径の係合部材が該大径保持孔に選択的に配置された場合の方が、該最大回転トルクが大きくなるようにされた、クラッチ機構を提供する。

当該クラッチ機構においては、第２クラッチプレートに小径保持孔と、小径保持孔よりも大径な大径保持孔とが形成されており、小径の係合部材と大径の係合部材とのうちの一方を対応する保持孔に選択的に配置するようになっている。組み立て時に小径の係合部材を小径保持孔に配置するか大径の係合部材を大径保持孔に配置するかを選択するだけで、第２クラッチプレートを交換することなく、クラッチ機構が伝達できる最大回転トルクを変更することが可能となる。

さらに本発明は、
入力軸を有する駆動部と、
加工工具が取り付けられる工具取付部を有する出力軸と、
該入力軸と該出力軸との間に配置された、上述のクラッチ機構と、
を備える動力工具を提供する。

以下、本発明に係る動力工具の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係る電動ドライバの断面図である。図１の電動ドライバの機能ブロック図である。図１の電動ドライバのクラッチ機構とその周囲の拡大図である。出力軸の筒状軸部が押込まれた状態を示す、クラッチ機構とその周囲の拡大図である。クラッチ機構を構成する部品の上方から見た分解斜視図である。クラッチ機構を構成する部品の下方から見た分解斜視図である。クラッチ機構が回転トルクの伝達を解除した状態と示す、クラッチ機構とその周囲の拡大図である。摩耗状態を判定する際の動作を示すフローチャートである。内側保持孔に小径の球状係合部材を配置したときの、クラッチ機構とその周囲の拡大図である。図９のクラッチ機構においてクラッチが回転トルクの伝達を解除した状態を示す、クラッチ機構とその周囲の拡大図である。

本発明の一実施形態に係る電動ドライバ（動力工具）１は、図１に示すように、工具ハウジング１０と、工具ハウジング１０内に配置された電動モータ（駆動部）１２と、ドライバビット（加工工具）が着脱可能に取り付けられる工具取付部１４を有する出力軸１６と、電動モータ１２の回転駆動軸（入力軸）１８の回転を減速して伝達する遊星歯車機構２０と、遊星歯車機構２０と出力軸１６との間に配置されたクラッチ機構２２とを備える。電動モータ１２の回転トルクは、遊星歯車機構２０及びクラッチ機構２２を介して出力軸１６に伝達される。工具ハウジング１０内にはさらに、電動モータ１２の駆動を開始させるためのスタート用光電センサ２４と、電動モータ１２の駆動を停止させるためのブレーキ用光電センサ２６とが設けられており、後述するようにこれらの光電センサ２４、２６の出力値に基づいて電動モータ１２の駆動と停止を制御するようになっている。

工具ハウジング１０内に配置された制御回路２８には、図２に示すように、演算部３０と、電動モータ１２の駆動制御を行うためのモータ制御部３２と、制御プログラムや制御パラメータ等を記憶するためのメモリ３４が設けられている。スタート用光電センサ２４及びブレーキ用光電センサ２６は演算部３０に接続され、演算部３０がスタート用光電センサ２４及びブレーキ用光電センサ２６の出力値に基づいて、電動モータ１２の駆動の開始と停止を制御する。また、当該電動ドライバ１は、作業者から見やすい位置に配置されたエラー表示部３６も備える。エラー表示部３６はＬＥＤを有しており、何らかのエラーが生じた場合にＬＥＤの発光でその状態を作業者に表示するようになっている。なお、スタート用光電センサ２４は、互いに対向する投光部（図示しない）と受光部２４ａを有し、投光部から出射された光を受光部２４ａで受けて、受光部２４ａが受光した光量に応じた出力値を出力するようになっている。ブレーキ用光電センサ２６も同様に、互いに対向する投光部（図示しない）と受光部２６ａを有し、投光部から出射された光を受光部２６ａで受けて、受光部２６ａが受光した光量に応じた出力値を出力するようになっている。当該実施形態においては、スタート用光電センサ２４及びブレーキ用光電センサ２６は、受光部２４ａ、２６ａで受光する光量が低下するとそれに応じて出力値が上昇するように構成されている。

図３に示すように、出力軸１６は、クラッチ機構２２に連結された中実軸部３８と、中実軸部３８の外周面３８ａ上を摺動するように配置された筒状軸部４０とからなる。中実軸部３８と筒状軸部４０とは回転方向では固定されている。筒状軸部４０に形成された施錠子保持孔４２内には球状の施錠子４４が配置され、筒状軸部４０の外周面４０ａ上にはスリーブ４６が配置されている。スリーブ４６が図示の位置から先端側（図で見て下側）に変位すると施錠子４４が径方向外側に変位可能となる。この状態でドライバビットを筒状軸部４０の挿入孔４８内に挿入してスリーブ４６を元の位置に戻すと、ドライバビットが出力軸１６に固定される。このように、出力軸１６の工具取付部１４は、筒状軸部４０、施錠子４４、及びスリーブ４６によって構成されている。ドライバビットが工具取付部１４に取り付けられた状態で工具ハウジング１０を把持してドライバビットをネジに押し付けるように操作すると、図４に示すように、出力軸１６の筒状軸部４０が工具ハウジング１０内に押込まれる。筒状軸部４０が押込まれると、筒状軸部４０の後端部５０に配置されたスイッチプレート５２も筒状軸部４０を一緒に変位する。そうすると、スイッチプレート５２がスタート用光電センサ２４の投光部と受光部２４ａとの間に進入して、投光部から受光部２４ａに向かって投光された光を部分的に遮るようになる。スイッチプレート５２の進入量が大きくなるに従い受光部２４ａが受光する光量が小さくなり、そうするとスタート用光電センサの出力値は上昇していく。演算部３０は、所定のスタート閾値よりも大きい出力値（駆動開始を指示する信号）をスタート用光電センサ２４から受信したときに電動モータ１２の駆動を開始する。

クラッチ機構２２は、遊星歯車機構２０を介して電動モータ１２の回転駆動軸１８に駆動連結された第１クラッチプレート５４と、出力軸１６の中実軸部３８に固定して駆動連結された第２クラッチプレート５６とを備える。第１クラッチプレート５４と第２クラッチプレート５６とは、それぞれ回転軸線Ｒの周りで回転可能に配置されている。また第２クラッチプレート５６は第１クラッチプレート５４に対して対向するように配置されている。図５及び図６に示すように、第２クラッチプレート５６に対向する第１クラッチプレート５４の対向面５５には、径方向に延びる保持溝５８が形成されており、保持溝５８内において回転軸線Ｒの放射方向に延びる円柱状係合部材（係合突部）６０が回転可能に保持されるようになっている。第２クラッチプレート５６には、回転軸線Ｒの方向で貫通した２つの内側保持孔（小径保持孔）６２と、内側保持孔６２よりも径方向外側の位置で回転軸線Ｒの方向で貫通した２つの外側保持孔（大径保持孔）６４が形成されている。外側保持孔６４は、内側保持孔６２よりも大径となっている。内側保持孔６２には小径の球状係合部材（係合部材）６６が保持されるようになっており、外側保持孔６４には小径の球状係合部材６６よりも大径とされた大径の球状係合部材（係合部材）６８が保持されるようになっている。ただし、使用されるのは一方の係合部材だけであり、当該電動ドライバ１を組み立てる際に、内側保持孔６２に対応した小径の球状係合部材６６と外側保持孔６４に対応した大径の球状係合部材６８とのうちの一方の係合部材を選択して、選択された係合部材のみを対応した保持孔内に配置する。図１及び図３においては、外側保持孔６４に大径の球状係合部材６８が選択的に配置されている。図６に示すように、第１クラッチプレート５４の対向面５５には、内側保持孔６２内に小径の球状係合部材６６が配置されたときに小径の球状係合部材６６と係合する内側係合面５５ａと、外側保持孔６４内に大径の球状係合部材６８が配置されたときに大径の球状係合部材６８と係合する外側係合面５５ｂとが形成されている。内側係合面５５ａは、小径の球状係合部材６６と大径の球状係合部材６８との直径の差の分だけ、外側係合面５５ｂよりも第２クラッチプレート５６の側に突出している。これにより、内側保持孔６２内に小径の球状係合部材６６を配置したときに小径の球状係合部材６６が第２クラッチプレート５６から突出する高さと、外側保持孔６４内に大径の球状係合部材６８を配置したときに大径の球状係合部材６８が第２クラッチプレート５６から突出する高さとが同じになる。

図３に示すように、クラッチ機構２２はさらに、第２クラッチプレート５６及び出力軸１６の中実軸部３８に対して回転軸線Ｒの方向で変位可能に配置された変位部材７０を備える。変位部材７０は、中実軸部３８の外周面３８ａ上を回転軸線Ｒの方向に摺動するスライド部材７２と、ベアリング７４によってスライド部材７２に対して回転可能とされたスラスト受け部材７６と、スプリング７８によってスラスト受け部材７６に押圧されてスライド部材７２及びスラスト受け部材７６と共に回転軸線Ｒの方向で変位するように配置されたセンサピン８０とを有する。変位部材７０のスラスト受け部材７６は、クラッチスプリング８２によって伝達ピン８４を介して第２クラッチプレート５６の側に押圧されている。大径の球状係合部材６８は、スライド部材７２の係合面７２ａに当接しているため、スラスト受け部材７６及びスライド部材７２を介して第１クラッチプレート５４及び円柱状係合部材６０の側に付勢されている。

図４に示すように出力軸１６の筒状軸部４０が押込まれて電動モータ１２の駆動が開始されると、電動モータ１２の回転駆動軸１８に遊星歯車機構２０を介して駆動連結された第１クラッチプレート５４及び円柱状係合部材６０が回転軸線Ｒの周りで回転される。そうすると、円柱状係合部材６０が球状係合部材６８と回転方向で係合して、球状係合部材６８を介して回転トルクが第２クラッチプレート５６に伝達される。第２クラッチプレート５６は、出力軸１６の中実軸部３８に固定されているため、回転トルクは出力軸１６に伝達される。円柱状係合部材６０と球状係合部材６８は曲面で係合しており、回転トルクが伝達されている状態では、球状係合部材６８は円柱状係合部材６０から回転軸線Ｒの方向で円柱状係合部材６０から離れる向きに力を受ける。一方で、球状係合部材６８はクラッチスプリング８２によって第１クラッチプレート５４の側に付勢されている。そのため、球状係合部材６８が円柱状係合部材６０から受ける回転軸線Ｒの方向での力がクラッチスプリング８２の付勢力の範囲内である間は球状係合部材６８は回転軸線Ｒの方向に変位せず、円柱状係合部材６０と球状係合部材６８とが回転方向で係合して回転トルクが伝達される状態が維持される。

クラッチ機構２２に所定の最大回転トルク以上の負荷が作用すると、球状係合部材６８は円柱状係合部材６０によって回転軸線Ｒの方向に押されて、クラッチスプリング８２を圧縮しながら変位部材７０とともに第１クラッチプレート５４から離れる向き（図で見て下向き）に変位する。図７に示すように、球状係合部材６８が円柱状係合部材６０に完全に乗り上げた状態にまで変位すると、円柱状係合部材６０と球状係合部材６８との回転方向での係合が解除され、第１クラッチプレート５４から第２クラッチプレート５６への回転トルクの伝達も一時的に解除される。このとき、変位部材７０のセンサピン８０がブレーキ用光電センサ２６の投光部と受光部２６ａとの間に進入する。これにより、投光部から受光部２６ａに向かって投光された光をセンサピン８０が部分的に遮るようになる。当該実施形態においては、受光部２６ａで受光される光量が低下すると、その低下した光量に応じてブレーキ用光電センサ２６の出力値が上昇するようになっている。そのため、演算部３０は、ブレーキ用光電センサ２６の出力値に基づいて、投光部と受光部２６ａとの間におけるセンサピン８０の位置を検出することができる。演算部３０は、ブレーキ用光電センサ２６の出力値が所定の解除判定基準値を超えたときに、クラッチ機構２２が回転トルクの伝達を解除したと判断し、電動モータ１２の駆動を停止する。

クラッチ機構２２において、特に円柱状係合部材６０と球状係合部材６８とは比較的に大きな力を受けながら擦れ合う。そのため、当該電動ドライバ１を繰り返し使用していくと、円柱状係合部材６０及び球状係合部材６８が徐々に摩耗していく。また、球状係合部材６８とスライド部材７２との間や、スライド部材７２とスラスト受け部材７６との間でも互いに擦れ合う動きが生じ得るため、これら部材も摩耗していく虞がある。このようにしてクラッチ機構２２を構成する部材が摩耗していくと、円柱状係合部材６０に球状係合部材６８が乗り上げてクラッチ機構２２による回転トルクの伝達が解除されたときにセンサピン８０がブレーキ用光電センサ２６の投光部と受光部２６ａとの間に進入する量が小さくなっていく。当該電動ドライバ１においては、演算部３０がブレーキ用光電センサ２６の出力値を監視しており、ブレーキ用光電センサ２６の出力値に基づいて投光部と受光部２６ａとの間でセンサピン８０の位置を検出して、クラッチ機構２２の摩耗状態を判定するようになっている。

当該電動ドライバ１における摩耗状態の判定は、具体的には図８のフローチャートに示す動作により行われる。当該電動ドライバ１を電源に接続すると演算部３０が起動する（Ｓ１０）。演算部３０は、スタート用光電センサ２４の出力値を監視し、スタート用光電センサ２４の出力値が所定のスタート閾値よりも大きくなったら（Ｓ１２）、工具取付部１４に取り付けられたドライバビットが押し込まれたと判断して電動モータ１２の回転駆動を開始する（Ｓ１４）。次に演算部３０は、ブレーキ用光電センサ２６の出力値を監視して、ブレーキ用光電センサ２６の出力値が所定の解除判定基準値よりも大きくなり（Ｓ１６）その後に解除判定基準値以下の値に戻ったときに（Ｓ１７）、その間の出力値のうちの解除判定基準値からの差が最も大きい最大出力値をメモリ３４に記憶して（Ｓ１８）、電動モータ１２の駆動を停止させる（Ｓ２０）。演算部３０は、再びスタート用光電センサ２４の出力値を監視し、スタート用光電センサ２４の出力値がスタート閾値よりも大きい値にまで変化したら（Ｓ２２）、メモリ３４に記憶されているブレーキ用光電センサ２６の最大出力値を所定の摩耗判定基準値と比較する（Ｓ２４）。最大出力値が摩耗判定基準値にまで上昇して摩耗判定基準値以上となっていた場合には、センサピン８０は十分に大きく変位していてクラッチ機構２２はそれほど摩耗していないと判断して、電動モータ１２の駆動を再び開始する（Ｓ１４）。一方で、最大出力値が摩耗判定基準値にまで至っておらず、よって摩耗判定基準値よりも小さい場合には、センサピン８０が十分に変位しておらずクラッチ機構２２が摩耗していると判断して、エラー信号を発する（Ｓ２６）。エラー信号が発せられると、クラッチ機構２２の摩耗が一定以上進行していることを示すようにエラー表示部３６が発光する。この場合には電動モータ１２の駆動は開始されない。なお、スタート用光電センサ２４及びブレーキ用光電センサ２６は、受光部２６ａで受光する光量が低下したときに出力値が低下するようになっていてもよい。この場合には、スタート用光電センサ２４の出力値がスタート閾値よりも小さな値にまで変化したときに電動モータ１２の駆動が開始される。またブレーキ用光電センサ２６の出力値が、解除判定基準値よりも小さな値にまで変化してから解除判定基準値以上の値に戻ったときにクラッチ機構２２が解除されたと判断し、その間の出力値のうちの解除判定基準値からの差が最も大きい最小出力値が摩耗判定基準値以下にまで至らず摩耗判定基準値よりも大きい値であった場合にはエラー信号が発せられる。なお、摩耗状態の判定は、摩耗が一定量を超えたか否かの２つの状態だけを示すのではなく、ブレーキ用光電センサ２６の出力値に基づいて摩耗の進行具合を３段階以上またはアナログ的に無段階で示すようにしてもよい。

図９及び図１０に示すように、大径の球状係合部材６８に代えて、小径の球状係合部材６６を内側保持孔６２内に選択的に配置して組み立てることもできる。上述のように、内側保持孔６２内に配置された小径の球状係合部材６６は、第１クラッチプレート５４の対向面５５において、外側係合面５５ｂよりも突出した内側係合面５５ａと係合する。これにより、クラッチ機構２２が解除されていない図９の状態において、クラッチ機構２２の変位部材７０は、大径の球状係合部材６８を配置した図３の状態と同じ位置となる。よって、ブレーキ用光電センサ２６に対するセンサピン８０の位置も同じになる。一方で、クラッチ機構２２が解除された図１０の状態においては、大径の球状係合部材６８を配置した図７の状態よりも変位部材７０の変位量が小さい。よって、センサピン８０がブレーキ用光電センサ２６の投光部と受光部２６ａとの間に進入する量は、図７の場合よりも小さい。そのため、小径の球状係合部材６６を選択的に配置した場合には、解除判定基準値と摩耗判定基準値は大径の球状係合部材６８を選択的に配置したときに比べて、小さな値に設定される。

クラッチ機構２２が解除されるときの変位部材７０の変位量が小さい方がより小さい回転トルクでクラッチ機構２２が解除されることになる。また円柱状係合部材６０に対して球状係合部材６６、６８が係合する位置が、回転軸線Ｒに対してより径方向内側にある方がより小さい回転トルクでクラッチ機構２２が解除されることになる。したがって、当該電動ドライバ１においては、小径の球状係合部材６６を内側保持孔６２に選択的に配置した場合には、大径の球状係合部材６８を外側保持孔６４に選択的に配置した場合に比べて、より小さな回転トルクでクラッチ機構２２が解除されることになる。すなわち、大径の球状係合部材６８を外側保持孔６４に配置するか、小径の球状係合部材６６を内側保持孔６２に配置するかで、クラッチ機構２２が伝達可能な最大回転トルクの大きさを変更することが可能となる。なお、内側保持孔と外側保持孔の大きさを同じにして、内側保持孔と外側保持孔に配置される係合部材を同じものとすることもできる。この場合には、係合部材が円柱状係合部材６０に係合する径方向での位置が異なるため、最大回転トルクを異なる大きさに設定できる。又は、小径保持孔と大径保持孔を径方向で同じ位置に形成してもよい。この場合には、配置する係合部材の大きさが異なりクラッチ機構が解除されるまでの変位部材７０の変位量が異なるため、最大回転トルクを異なる大きさに設定できる。ただし、上記実施形態のように、保持孔の径方向での位置が異なるようにし且つ係合部材の大きさも異なるようにした方が、設定できる最大回転トルクの差をより大きくすることができる。

以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、係合突部を構成する円柱状係合部材は、円柱形状ではなく例えば球状とするなど他の形状の部材としてもよいし、第１クラッチプレートと一体に形成して第１クラッチプレートから突出した部分としてもよい。また、円柱状係合部材を出力軸の側に駆動連結し、係合部材を入力軸の側に駆動連結して、クラッチ機構が解除されるときに変位部材が入力軸側に変位するように構成することもできる。さらには、上記実施形態においては本発明にかかる動力工具を、電動モータを駆動部とする電動ドライバを例として説明をしているが、例えば電動ドリルや電動研磨機などの電動ドライバ以外の電動工具とすることもできるし、エアモータを駆動部とするエアー工具のような他の動力工具とすることもできる。また、クラッチ機構は動力工具以外の機械構造において使用することもできる。

１電動ドライバ（動力工具）
１０工具ハウジング
１２電動モータ（駆動部）
１４工具取付部
１６出力軸
１８回転駆動軸（入力軸）
２０遊星歯車機構
２２クラッチ機構
２４スタート用光電センサ
２４ａ受光部
２６ブレーキ用光電センサ
２６ａ受光部
２８制御回路
３０演算部
３２モータ制御部
３４メモリ
３６エラー表示部
３８中実軸部
３８ａ外周面
４０筒状軸部
４０ａ外周面
４２施錠子保持孔
４４施錠子
４６スリーブ
４８挿入孔
５０後端部
５２スイッチプレート
５４第１クラッチプレート
５５対向面
５５ａ内側係合面
５５ｂ外側係合面
５６第２クラッチプレート
５８保持溝
６０円柱状係合部材（係合突部）
６２内側保持孔（小径保持孔）
６４外側保持孔（大径保持孔）
６６小径の球状係合部材（係合部材）
６８大径の球状係合部材（係合部材）
７０変位部材
７２スライド部材
７２ａ係合面
７４ベアリング
７６スラスト受け部材
７８スプリング
８０センサピン
８２クラッチスプリング
８４伝達ピン
Ｒ回転軸線

Claims

入力軸と出力軸との間に配置されて、該入力軸から該出力軸へ伝達される回転トルクを制限するためのクラッチ機構であって、
入力軸と出力軸とのうちの一方に駆動連結されて回転軸線の周りで回転可能に配置され、該回転軸線の方向に突出した係合突部を有する第１クラッチプレートと、
入力軸と出力軸とのうちの他方に駆動連結され、該第１クラッチプレートに対して該回転軸線の方向で対向し該回転軸線の周りで回転可能に配置された第２クラッチプレートであって、該回転軸線の方向で貫通した内側保持孔と、該内側保持孔よりも径方向外側の位置で該回転軸線の方向で貫通した外側保持孔とを有する第２クラッチプレートと、
該内側保持孔と該外側保持孔とのうちの一方の保持孔内に選択的に配置されて、該一方の保持孔内において該回転軸線の方向で変位可能に保持された係合部材と、
該係合部材に該回転軸線の方向で当接して該係合部材を該第１クラッチプレートに向かって押圧するスライド部材と、
を備え、
該係合部材が該係合突部に回転方向で係合することにより該第１クラッチプレートと該第２クラッチプレートとの間で回転トルクが伝達され、所定の最大回転トルク以上の負荷が作用したときに該係合突部によって該係合部材が該スライド部材とともに該回転軸線の方向で変位されて該係合突部と該係合部材との該回転方向での係合が解除されることにより、該回転トルクの伝達が解除されるようにされており、
該係合部材が該内側保持孔に選択的に配置された場合よりも該外側保持孔に選択的に配置された場合の方が、該最大回転トルクが大きくなるようにされた、クラッチ機構。
該内側保持孔よりも該外側保持孔の方が大径とされ、該係合部材が、該内側保持孔に対応した小径の球状係合部材と、該小径の係合部材よりも大径とされて該外側保持孔に対応した大径の球状係合部材とのうちから該一方の保持孔に対応するように選択された球状係合部材である、請求項１に記載のクラッチ機構。
該第１クラッチプレートが、該内側保持孔内に該小径の球状係合部材が配置されたときに該小径の球状係合部材と係合する内側係合面と、該外側保持孔内に該大径の球状係合部材が配置されたときに該大径の球状係合部材と係合する外側係合面とを有し、該内側係合面が、該小径の球状係合部材と該大径の球状係合部材との直径の差の分だけ該外側係合面よりも該第２クラッチプレートの側に突出している、請求項２に記載のクラッチ機構。
入力軸と出力軸との間に配置されて、該入力軸から該出力軸へ伝達される回転トルクを制限するためのクラッチ機構であって、
入力軸と出力軸とのうちの一方に駆動連結されて回転軸線の周りで回転可能に配置され、該回転軸線の方向に突出した係合突部を有する第１クラッチプレートと、
入力軸と出力軸とのうちの他方に駆動連結され、該第１クラッチプレートに対して該回転軸線の方向で対向し該回転軸線の周りで回転可能に配置された第２クラッチプレートであって、該回転軸線の方向で貫通した小径保持孔と、該小径保持孔よりも大径とされ該回転軸線の方向で貫通した大径保持孔とを有する第２クラッチプレートと、
該小径保持孔に対応した小径の係合部材と該小径の係合部材よりも大径とされて該大径保持孔に対応した大径の係合部材とのうちから選択された係合部材であって、該小径保持孔と該大径保持孔とのうちの対応した保持孔内に配置されて、該対応した保持孔内において該回転軸線の方向に変位可能に保持された係合部材と、
該係合部材に該回転軸線の方向で当接して該係合部材を該第１クラッチプレートに向かって押圧するスライド部材と、
を備え、
該係合部材が該係合突部に回転方向で係合することにより該第１クラッチプレートと該第２クラッチプレートとの間で回転トルクが伝達され、所定の最大回転トルク以上の負荷が作用したときに該係合突部によって該係合部材が該スライド部材とともに該回転軸線の方向で変位されて該係合突部と該係合部材との該回転方向での係合が解除されることにより、該回転トルクの伝達が解除されるようにされており、
該小径の係合部材が該小径保持孔に選択的に配置された場合よりも該大径の係合部材が該大径保持孔に選択的に配置された場合の方が、該最大回転トルクが大きくなるようにされた、クラッチ機構。
入力軸を有する駆動部と、
加工工具が取り付けられる工具取付部を有する出力軸と、
該入力軸と該出力軸との間に配置された、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のクラッチ機構と、
を備える動力工具。