JPH04129677A - 電動スクリュードライバにおけるクラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電動スクリュードライバにおいて、駆動装置
からドライバビットを備えた主軸に回転を伝達するため
のクラッチ装置に関する。

（従来の技術及びその課題） 一般に、この種の電動スクリュードライバにあって、ド
ライバビットを備えた主軸に対し駆動装置からの回転を
伝達及びその回転伝達の遮断をなすクラッチＩＩは、主
に噛合いクラッチ手段が採用され、ドライバビットを備
えた主軸を軸方向に移動可能に配置し、同主軸に可動ク
ラッチ部を設け、駆動装置から回転される主ギヤに前記
可動クラッチ部が係脱する固定クラッチ部を設けて前記
主軸の軸方向への移動によって固定クラッチ部に対する
可動クラッチ部の係脱を行なうように構成されていた。

このクラッチ装置にあっては、単純な噛合いクラッチの
構成であるため、電動スクリュードライバの使用時、例
えば、ねじの締付は終了時点において、主軸はそのドラ
イバビットのねじの締付は終了に伴なって回転が規制さ
れるので、−時的にクラッチ手段の部分において噛合い
及び解離の連続動作が繰返されて、これが異常な機械音
として発生され、作業者に不快感を与えたり、またクラ
ッチ手段の早期摩耗の原因となる問題を惹起していた。

そして、上記の問題点を解決するものとして、例えば、
ドライバピットのねじ込み深さを設定する深さストッパ
を設け、駆動軸と軸方向に移動する主軸とにそれぞれ固
定側の駆動クラッチ爪手段と可動側の従動クラッチ爪手
段を設け、この両クラッチ爪手段の間に同クラッチ爪手
段に係脱するクラッチ爪手段を両側に備えた中央ディス
クを設け、そして、中央ディスクの一方側のクラッチ爪
手段とこれに噛合する固定側の駆動クラッチ爪手段との
間に常にはその噛合を解離する方向へ付勢するスプリン
グを弾装し、他方側のクラッチ爪手段と前記可動側の従
動クラッチ爪手段とにそれぞれ噛合部及び逃し部を形成
して、前記深さストッパがねじ締めされる部材の端面に
当接すると、駆動軸の回転が継続されかつ主軸側の回転
が阻止された状態となるため、中央ディスクの他方側の
クラッチ爪手段と前記可動側の従動クラッチ爪手段との
噛合がその逃し部に位置されるとともに、該中央ディス
クの一方側のクラッチ爪手段と固定側の駆動クラッチ爪
手段との噛合が前記スプリングの付勢力とあいまって積
極的に解離するように構成したちのく特開昭６１−２１
９５８１号公報参照）、また、ドライバピットのねじ込
み深さを設定するストッパスリーブを設け、モータによ
り回転される主ギヤに固定側のクラッチ爪手段を設け、
この固定側のクラッチ爪手段に係脱され常にはその噛合
を解離する方向へスプリングにより付勢された可動側の
クラッチ爪手段を主軸側に設け、そして、主軸と前記可
動側のクラッチ爪手段との間に斜状溝及びそれに嵌入さ
れた保合ボールからなる可動側のクラッチ爪手段の制御
手段を組込み、前記ストッパスリーブがねじ締めされる
部材の端面に当接すると、主ギヤの回転が継続されかつ
主軸側の回転が阻止された状態となるため、斜状溝及び
それに嵌入された係合ボールからなる制御手段の動作及
び前記スプリングの付勢力とあいまって可動側のクラッ
チ爪手段を固定側のクラッチ爪手段から積極的に解離す
るように構成したもの（特開昭６３−２６７１７１号公
報参照）が案出されていた。

本発明の目的は、上記の従来のクラッチ手段とは全く別
の構成、すなわち、摩擦クラッチ手段、噛合いクラッチ
手段、カム手段を組合せた構成によって、電動スクリュ
ードライバにおいて締付は終了時点におけるクラッチ手
段の円滑なる解離動作をなして異常な機械音の発生を無
くし、その締付は作業性の向上を図るとともに、クラッ
チ手段の耐久性をも高めることにある。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明は、駆動装置か
ら回転されかつ軸方向に移動可能に支持された主ギヤと
、ドライバピットを取付けかつ軸方向に移動可能に支承
された主軸と、同主軸及び主ギヤに対向されたカム軸と
、前記主軸に対して前記駆動装置からの回転伝達及びそ
の回転伝達を遮断するクラッチ機構とを備えた電動スク
リュードライバであって、前記クラッチ機構は前記主軸
と前記カム軸との間に設けられた摩擦クラッチ手段と、
該主軸側と前記主ギヤ側に形成されかつスプリングによ
り噛合いが離れる方向に付勢された噛合いクラッチ手段
とからなり、前記主ギヤとカム軸との間には前記摩擦ク
ラッチ手段の回転伝達トルク差によって前記噛合いクラ
ッチ手段の係脱を制御するカム手段を介装せしめたこと
を要旨とするものである。

（作用） 主軸の軸方向への押動により、摩擦クラッチ手段におけ
る回転トルク伝達を介して主軸を回転させて所望のねじ
締め動作を行なうものであるが、その際、主軸から受け
るカム軸の負荷が大きくなると、カム手段により主ギヤ
が主軸側に前進移動して該主ギヤと主軸との間の噛合い
クラッチ手段が積極的に噛合されて駆動装置からの回転
を主ギヤから主軸に伝達して所望のねじ締め動作を行な
うものであり、そして、ねじ締め動作が終了するに伴い
主軸から受けるカム軸の負荷が小さくなって該主軸とカ
ム軸との間の摩擦クラッチ手段による回転トルクの伝達
が弱くなるので、駆動装置からの回転が継続されている
主ギヤがカム手段及びスプリングの付勢力によってその
噛合いクラッチ手段における解離方向に積極的に移動さ
れて該噛合いクラッチ手段の噛合が解離される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面にしたがって詳述する。

電動スクリュードライバ１のモータハウジング１ａ内に
は駆動装置を構成する可逆電動モータ２が装設され、そ
のモータ軸２ａはギヤハウジング１ｂ内に延出されて外
周にギヤ部３が形成されている。

前記ギヤハウジング１ｂ内にはカム軸４がその一方側を
メタル５及びスラストベアリング６、他方側を後述する
主軸１０の軸孔１０ａ内にて回転可能に支承されており
、その外周には前記スラストベアリング６側にフランジ
７が一体状に形出され、該フランジ７側に面して前記モ
ータ軸２ａのギヤ部３に噛合された主ギヤ８が軸方向の
移動及び回転可能に支承されている。また、この主ギヤ
８の一方端面には前記フランジ７を遊嵌する凹所８ａが
形成されている。

そして、ギヤハウジング１ｂの筒状部内には先端にドラ
イバビット９を備えた主軸１０がメタル１１にて前記カ
ム軸４と同一軸心上に軸方向の若干の移動及び回転可能
に支承されている。また、主軸１０の軸孔１０ａの底面
と前記カム軸４の端面とは所定の間隔を有して対向され
、その間隔部位には該主軸１０とカム軸４との回転伝達
をなすｍ＊クラッチ手段１２が介装されている。すなわ
ち、主軸１０の軸孔１０ａの底面には円錐状のｄ部が形
成されかつこれに対向するカム軸４の端面には軸孔が形
成されていて、両者の端面部間に摩擦伝達手段である鋼
球１２ａがそれぞれ圧接可能に介在して構成されている
。

そして、前記主ギヤ８の他方端面とこれに対向した前記
主軸１０の一方端面とには同主ギヤ８側を可動側クラッ
チ爪１３ａとしかつ同主軸１０側を固定側クラッチ爪１
３ｂとなした一対の噛合いクラッチ手段１３が介装され
ており、この噛合いクラッチ手段１３は前配主ギヤ３と
主軸１０との間に弾装されたスプリング１４により常に
はその噛合いが解離する方向に付勢されている。

前記カム軸４のフランジ７と主ギヤ８の凹所８ａとの間
にはカム手段１５が介装されており、このカム手段１５
は、第５図（ａ）〜（Ｃ）に示すように、カム軸４のフ
ランジ７の端面にその周方向に等間隔で複数個（図では
３個の場合を示１）凹設されたほぼ半球状の係合凹部１
６〜１６と、主ギヤ８の凹所８ａの底面に該係合凹部１
６〜１６と対向して周方向に形成された制御凹部１７〜
１７と、該係合凹部１６〜１６内に嵌入されるとともに
制御凹部１７〜１７内に移動可能に嵌入された制御鋼球
１８〜１８とから構成されている。

そして、前記制御凹部１７〜１７は主ギヤ８の端面を基
準として最も深いほぼ円弧凹状の第１制御面１７ａ〜１
７ａと、該第１制御面１７ａ〜１７ａから斜状に形成さ
れた第２制御面１７ｂ〜１７ｂと、該第２制御面１７ｂ
〜１７ｂの頂点においてほぼ円弧凹状に形成された第３
制−面１７ｃ〜１７ｃと、該第３制御面１７０〜１７ｃ
と前記第１制御面１７ａ〜１７ａを結ぶ第４制御面１７
ｄ〜１７ｄとから構成されている。

しかして、前記噛合いクラッチ手段１３とカム手段１５
は、制御鋼球１８が制御凹部１７〜１７における第１制
御面１７ａ〜１７ａに位置されているときには、前記噛
合いクラッチ手段１３の両クラッチ爪１３ａ、１３ｂは
解離状態にあり、この第１制御面１７ａ〜１７ａを乗り
越えて第２制御面１７ｂ〜１７ｂから第３制御［１１７
ｃ〜１７ｃに位置されているときには該噛合いクラッチ
手段１３の両クラッチ爪１３ａ、１３ｂは噛合状態にあ
り、そして、この第３制御面１７ｃ〜１７ｃに位置され
ているときには噛合いクラッチ単段１３の両クラッチ爪
１３ａ、１３ｂは最も深い噛合状態となるように設定さ
れている。

なお、前記カム手段１５は、その制御鋼球１８〜１８が
カム軸４のフランジ７の係合凹部１６〜１６と主ギヤ８
の制御凹部１７〜１７との両方に亘って配設されている
ため、該主ギヤ８側の回転をカム軸４側に伝達するよう
に構成されている。

前記ギヤハウジング１ｂの筒状部の先端には前記ドライ
バビット９をその先端が突出するように被嵌する筒状の
ストッパスリーブ１９がねじ手段により装設されており
、このストッパスリーブ１９はギヤハウジング１ｂの筒
状部に対し締付けすべきねじ込み深さに対応してドライ
バビット９の先端に対する突出度合が調節可能である。

本実施例は上述のように構成されたものであり、さて、
締付けずべきねじＹのねじ込み深さに対応してストッパ
スリーブ１９の突出度合を調節したのち、ドライバビッ
ト９の先端を締付けすべきねじＹの頭に合致させるると
ともに、同ねじＹを締付けすべき部位Ｗに当接位置させ
る。

この状態では第５図（ａ）及び第６図（ａ）に示すよう
に、カム手段１５における制御鋼球１８〜１８が制御凹
部１７〜１７の第１１ＩＩＩｌ１面１７ａ〜１７ａに位
置されて噛含みクラッチ手段１３における可動側のクラ
ッチ爪１３ａに対する固定側クラッチ部１３ｂの噛合が
解離されている状態であるため、電動モータ２を駆動さ
せると、そのモータ軸２ａのギヤ部３を介して主ギヤ８
が常に回転されるが、その回転はカム手段１５を介して
カム軸４に伝達されるのみで、主軸１０及びドライバビ
ット９への回転は伝達されない。〔第６図ａ参照〕 そこで、電動スクリュードライバ１の本体をねじ締めさ
れる部材側に押付ける（図では左方に）と、その押付は
力によって同ドライバビット９とともに主軸１０が主ギ
ヤ８側に向って軸方向へ若干移動されるので、摩擦クラ
ッチ手段１２を介してカム軸４と主軸１０とが接続され
、該主軸１０が主ギヤ８、カム手段１５、カム軸４を経
て回転を始める。この際、主軸１０から受けるカム軸４
の負荷が大きくなると、カム手段１５におけるＩＩＩ御
鋼球１８〜１８が第１制御面１７８〜１７ａから同第１
制御面１７ａ〜１７ａと第２１１Ｊ御面１７ｂ〜１７ｂ
との段差部位を乗り越えて同第２ｔｉ１１ＩｌＩ面１７
ｂ〜１７ｂに至り第３制御面１７ｃ〜１７Ｃに位置され
るにしたがい主ギヤ８がスプリング１４の弾力に抗しな
がら固定側クラッチ爪１３ｂに向って移動変位されてそ
の可動側クラッチ爪１３ａと固定側クラッチ爪１３ｂと
が噛合される。

すると、主軸１０は主ギヤ８から噛合いクラッチ手段１
３を介して前述よりも強い伝達力で回転され、そのドラ
イバービット９によりねじＹのめじ締め動作が進行され
る。〔第５図（ｂ）（ｃ）及び第６図（ｂ）参照〕 この場合、制御鋼球１８〜１８が第３制御面１７Ｃ〜１
７ｃに位置された状態において噛合いクラッチ手段１３
の両クラッチ爪１３ａ、１３ｂは最も深い噛合となる。

続いて、上述のようにねじＹに対する締付けが進み、か
つ締付は動作に伴なって電動スクリュードライバ１の本
体全体が前進され、同本体のストッパスリーブ１９の先
端が第６図（Ｃ）に示すようにねじ締めされる部材Ｗに
当接すると、同本体１のねじ締めすべきねじＹに対する
前進が停止されるため、前述した電動スクリュードライ
バ１の本体の押付は力がドライバービット９側に作用し
なくなり、主軸１０から受けるカム軸４の負荷が小さく
なる、すなわち、摩擦クラッチ手段１２の伝達トルクが
減少する。すると、カム手段１５における主ギヤ８とカ
ム軸４のフランジ７との間に相対回転トルク差が生じ、
その結果、該カム手段１５における制御鋼球１８〜１８
が第３制御面１７０〜１７ｃ及び第２制御面１７ｂ〜１
７ｂから第１制御面１７８〜１７ａに位置されるにした
がって主ギヤ８はスプリング１４の付勢力によってカム
軸４のフランジ７側に向って移動変位されてその可動側
クラッチ爪１３ａと固定側クラッチ爪１３ｂとの噛合が
完全に解離される。

したがって、主軸１０に対する回転伝達が遮断されてそ
のドライバービット９によるねじＹのねじ締め動作が終
了される。〔第５図（ａ）及び第６図（ｄ）参照〕 この場合、前述したように、電動スクリュードライム１
の本体の押付は力の低下により主軸１０から受けるカム
軸４の負荷が小さくなり、摩擦クラッチ手段１２の伝達
トルクの減少に伴ない、カム手段１５における主ギヤ８
とカム軸４のフランジ７との門に相対回転トルク差が生
じるため、カム手段１５における制御鋼球１８〜１８は
第３１制御面１７Ｃ〜１７Ｃから第２制御面１７ｂ〜１
７ｂを経て第１制御面１７８〜１７ａに至る移動が円滑
になされ、そして、該制御鋼球１８〜１８が第１制御面
１７８〜１７ａ内に一旦位置されたのちは、主軸１０に
対して軸方向に相当の押付は力、すなわち、制御１Ｉｌ
ｆＩ４球１８〜１８が第１１１＠面１７ａ〜１７ａと第
２制御面１７ｂ〜１７ｂとの段差部位を乗り越えて該第
２制御面１７ｂ〜１７ｂに至るに必要なトルクを摩擦ク
ラッチ手段１２を介してカム軸４に作用しない限り、該
第１制御面１７８〜１７ａから第２　Ｉｌｌ　１１１１
面１７ｂ〜１７ｂに乗り上げることがない。

したがって、前述した可動側クラッチ爪１３ａと固定側
のクラッチ爪１３ｂとの解離状態がすばやく維持されて
その解離動作に伴う機械音等の発生を無くし、その解離
動作を円滑かつ確実に行なうことができるものである。

また、前述の状態において、制御鋼球１８〜１８が第１
１１＠面１７ａ　〜１７ａと第２制御面１７ｂ〜１７ｂ
との段差部位を乗り越えて該第２制御面１７ｂ〜１７ｂ
に至るに必要なトルクを摩擦クラッチ手段１２を介して
カム軸４に作用させる、すなわち、電動スクリュードラ
イバ１の本体の押付は力を再び主軸１０に付与すると、
前述と同様に噛合いクラッチ手段１３を噛合してドライ
バービット９により再びねじＹのめじ締め動作、すなわ
ち、追い締め動作を行なうことができるものである。

なお、本実施例にあっては、可逆電動モータ２を逆転動
作してカム手段１５における制御凹部１７の第４制御面
１７ｄ〜１７ｄにυ１１ＩｌｆｊＡ球１８〜１８を位置
させることによってドライバービット９によるねじＹの
めじ緩め動作に対応するものである。

次に、本発明の別個を第７図〜第９図にしたがって説明
すると、本実施例は前述した実施例における摩擦クラッ
チ手段１２及びカム手段１５を変更した実施例であって
、その余の構成は前例と同様であるので、同一の構成に
ついては図中前例と同一の符号にＢを加えて付し、その
説明を省略する。

すなわち、本実施例は前例の摩擦クラッチ手段１２にお
ける鋼球１’２ａを排した構成で、その摩擦クラッチ手
段１２Ｂは、主軸１０Ｂの軸孔３０の底面を円錐状の摩
擦凹面３１となし、この軸孔３０に挿通されたカム軸４
Ｂの端部を前記摩擦凹面３１に圧接可能に対面する円錐
状の摩擦凸面３２となして構成されている。そして、カ
ム軸４Ｂの大径部に主ギヤ８Ｂが遊嵌され、カム手段１
５Ｂは前記両者の遊嵌部位において、カム軸４Ｂの大径
部外周に形成されたカム溝３３と、これに対向して主ギ
ヤ８Ｂの内周面に形成された円形凹部３４と、前記カム
溝３３と円形凹部３４との両者にわたって嵌合された制
御鋼球３５とから構成されており、第９図に示すように
、前記カム溝３３はカム軸４Ｂの軸線方向に所定の変位
置をもって斜状の溝部が横向きのほぼＶ字状に２か所相
対向して形成され、前記円形凹部３４はカム溝３３に対
向する位置にあって周方向に所定の範囲でかつ前記主ギ
ヤ８Ｂの端面から軸方向に所定の深さで形成され、その
底面が該カムｌ！３３と対称の横向きのほぼＶ字状の制
御カム面３４ａとなしている。

しかして、カム手段１５Ｂは制御鋼球３５がカムＷ４３
３の横向きのほぼＶ字状の中央部位、すなわち図示最右
端に位置されかつ円形凹部３４のカム面３４ａの中央部
位、すなわち図示最左端に位置された状態にあっては主
軸１０Ｂと主ギヤ８Ｂとの間における噛合いクラッチ手
段１３Ｂの噛合が解離状態にあり、また制御鋼球３５が
カム溝３３の一方側の斜状面に沿って図示左部に移動さ
れかつ円形凹部３４のカム面３４ａの図示右側に位置さ
れるにしたがって前記噛合いクラッチ手段１３Ｂが噛合
され、そして、制御鋼球３５がカム溝３３の一方側の斜
状面の図示最左部に移動されかつ円形凹部３４のカム面
３４ａの図示最右側に位置されたとき前記噛合いクラッ
チ手段１３Ｂの噛合が最も深くなるように設定されてい
る。

そして、カム軸４Ｂの大径部端面と主軸１０Ｂとの間及
びギヤハウジング内と主ギヤ８Ｂとの間には第１及び第
２のスプリング３６．３７が前記噛合いクラッチ手段１
３Ｂの噛合を常には解離方向に付勢するように弾装され
ている。

したがって、本実施例にあっては、摩擦クラッチ手段１
２Ｂにおける回転伝達、すなわちカム軸４Ｂから主軸８
Ｂへの回転伝達が該カム軸４Ｂの円錐状の摩擦凸面３２
と主軸８Ｂの円錐状のｒ！Ｊ擦凹面３１との直接的な圧
接により行なわれ、また、噛合いクラッチ手段１３Ｂの
噛合及びその解離の制御がカム手段１５Ｂにおけるカム
軸４Ｂ側に形成した横向きのほぼＶ字状の溝部を有する
カム溝３３と、これに対向して主ギヤ８Ｂ側に形成され
かつ底面を該カム溝３３とは逆向きのほぼＶ字状のカム
面３４ａとなした円形凹部３４と、この両者にわたって
嵌合するｉｌＪ　Ｉｌｌ鋼球３５とにより、行なうもの
であり、前述と同様な作用効果を享受するものである。

なお、前記した実施例において、クラッチ装置はニュー
マチックのスクリュードライバにも簡単に応用できるも
のである。

（効果） 以上のように、本発明によれば、主軸の軸方向への押動
により、摩擦クラッチ手段における回転トルク伝達を介
して主軸を回転させて所望のねじ締め動作を行なうもの
であるが、その際、主軸から受けるカム軸の負荷が大き
くなると、カム手段により主ギヤが主軸側に前進移動し
て該主ギヤと主軸との間の噛合いクラッチ手段が積極的
に噛合されて駆動装置からの回転を主ギヤから主軸に伝
達して所望のねじ締め動作を行ない、そして、ねじ締め
動作が終了するに伴い主軸から受けるカム軸の負荷が小
さくなって該主軸とカム軸との間の摩擦クラッチ手段に
よる回転トルクの伝達が弱くなるので、駆動装置からの
回転が継続されている主ギヤがカム手段及びスプリング
の付勢力によってその噛合いクラッチ手段における解離
方向に積極的に移動されて該噛合いクラッチ手段の噛合
を解離するものであるから、電動スクリュードライバに
おける締付は終了時点において、クラッチ手段を円滑に
解離動作することができ、その結果、異常な機械音の発
生を無くし、その締付は作業性の向上を図るとともに、
クラッチ手段の耐久性をも高めることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の各実施例を示すもので、第１図は一部破断
を含む電動スクリュードライバ全体の正面図、第２図は
要部の拡大断面図、第３図は第２図の■−■線断面図、
第４図は同じく第２図の■−■線断面図、第５図（ａ）
〜（Ｃ）はカム手段を展開して示す説明図、第６図（ａ
）〜（ｄ）は作動状態を示す説明図、第７図は本考案の
別個を示す要部の拡大断面図、第８図は第７図の■−■
線断面図、第９図はカム手段を展開して示す説明図ある
。 １．１Ｂ・・・電動スクリュードライバ２．２Ｂ・・・
電動モータ ４．４Ｂ・・・カム軸 ８．８Ｂ・・・主ギヤ ９．９Ｂ・・・ドライバビット １０．１０Ｂ・・・主軸 １２．１２８・・・摩擦クラッチ手段 １３．１３Ｂ・・・噛合いクラッチ手段１４．３６．３
７・・・スプリング １５．１５Ｂ・・・カム手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動装置から回転されかつ軸方向に移動可能に支持され
   た主ギヤと、ドライバビットを取付けかつ軸方向に移動
   可能に支承された主軸と、同主軸及び主ギヤに対向され
   たカム軸と、前記主軸に対して前記駆動装置からの回転
   伝達及びその回転伝達を遮断するクラッチ機構とを備え
   た電動スクリュードライバであつて、前記クラッチ機構
   は前記主軸と前記カム軸との間に設けられた摩擦クラッ
   チ手段と、該主軸側と前記主ギヤ側に形成されかつスプ
   リングにより噛合いが離れる方向に付勢された噛合いク
   ラッチ手段とからなり、前記主ギヤとカム軸との間には
   前記摩擦クラッチ手段の回転伝達トルク差によつて前記
   噛合いクラッチ手段の係脱を制御するカム手段を介装せ
   しめたことを特徴とする電動スクリュードライバにおけ
   るクラッチ装置。