JPH0825146B2 - 電動スクリュードライバにおけるクラッチ装置 - Google Patents

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装置は、
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ャに前
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、ねじの締付け終了時点において、主軸はそ
のドライバビットのねじの締付け終了に伴なって回転が
規制されるので、一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、ドライバビ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もの（特開昭61−21
9581号公報参照）、また、ドライバビットのねじ込み深
さを設定するストッパリーブを設け、モータにより回転
される主ギャ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係
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、主ギャ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け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、その締付け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ャは、
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、同主軸及び主ギャ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
主軸側と前記主ギャ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、前記主ギャ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
ャが主軸側に前進移動して該主ギャ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
転を主ギャ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
る主ギャ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はギャハウジング1b内に延出されて外周
にギャ部３が形成されている。

前記ギャハウジング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のギャ部３に噛合された主ギャ８が軸方向の移動及
び回転可能に支承されている。また、この主ギャ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、ギャハウジング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摩擦
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凹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、前記主ギャ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ャ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13b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は前記主ギャ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と主ギャ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
の場合を示す）凹設されたほぼ半球状の係合凹部16〜16
と、主ギャ８の凹所8aの底面に該係合凹部16〜16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は主ギャ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〜17a
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制御面17c〜17cと、該第
３制御面17c〜17cと前記第１制御面17a〜17aを結ぶ第４
制御面17d〜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17
a〜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17c〜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手段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
軸のフランジ７の係合凹部16〜16と主ギャ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、該主ギャ
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はギャハウジング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、締付けすべきねじ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１制御面17a〜17aに位置されて噛合みクラッチ
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
ャ部３を介して主ギャ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
け力によって同ドライドビット９とともに主軸10が主ギ
ャ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が主ギャ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における制御鋼球18〜18が第１
制御面17a〜17aから同第１制御面17a〜17aと第２制御面
17b〜17bとの段差部位を乗り越えて同第２制御面17b〜1
7bに至り第３制御面17c〜17cに位置されるにしたがい主
ギャ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1
3aと固定側クラッチ爪13bとが噛合される。すると、主
軸10は主ギャ８から噛合いクラッチ手段13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〜17c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、
かつ締付け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の本体の押付け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における主ギャ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
17c〜17c及び第２制御面17b〜17bから第１制御面17a〜1
7aに位置されるにしたがって主ギャ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1
3b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バ
１の本体の押付け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における主ギャ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る
ため、カム手段15における制御鋼球18〜18は第３制御面
17c〜17cから第２制御面17b〜17bを経て第１制御面17a
〜17aに至る移動が円滑になされ、そして、該制御鋼球1
8〜18が第１制御面17a〜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け力、すなわ
ち、制御鋼球18〜18が第１制御面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〜1
7b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17a〜17aから
第２制御面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制
御面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の本体の押付け力を再
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17
d〜17dに制御鋼球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のめじ締め動作に対応する
ものである。

次に、本発明の別例を第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に加えて付し、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12a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4B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の大径部に主ギャ
8Bが遊嵌され、カム手段15B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ャ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
変位量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
ャ8Bの端面から軸方向に所定の深さで形成され、その底
面が該カム溝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がカム溝33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と主ギャ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、カム軸受4Bの大径部端面と主軸10Bとの間及
びギャハウジング内と主ギャ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13B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
12Bにおける回転伝達、すなわちカム軸4Bから主軸8B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
の円錐状の摩擦凹面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
向して主ギャ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制御鋼球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ャが主軸側に前進移動
して該主ギャ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ャから主軸に
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ャ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
における締付け終了時点において、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、その締付け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III−III線断面
図、第４図は同じく第２図のIV−IV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
考案の別例を示す要部の拡大断面図、第８図は第７図の
VIII−VIII線断面図、第９図はカム手段を展開して示す
説明図である。 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……主ギャ 9,9B……ドライバビット 10,10B……主軸 12,12B……摩擦クラッチ手段 13,13B……噛合いクラッチ手段 14,36,37……スプリング 15,15B……カム手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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ャと、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
   ャ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ャ側に形成
   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、前記主ギャとカム
   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。