JPH09309075A

JPH09309075A - 電動工具

Info

Publication number: JPH09309075A
Application number: JP12720896A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kondo; 昌義近藤; Hideki Okubo; 秀喜大久保; Hirotada Watanabe; 宏直渡辺
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】クラッチの早切れを防止し、設定されたトルク
で安定したネジ締め等を可能とする。【解決手段】ドライバドリルに設けられるクラッチ機構
において、ワッシャー３２とロックワッシャー２４ａと
の間には、リング体３３が介在される。このリング体３
３は、ゴム製で、内周面には断面コ字状の凹溝３４が周
設されており、軸方向への荷重が所定の値を超えると、
凹溝３４の位置で座屈する。よって減速機構のインター
ナルギヤと一体回転するボール２１が、滑り出しトルク
を超えてクラッチカム１８の凸部１９に乗り上げようと
しても、その弾性により後方へ押圧力を働かせ、クラッ
チの早切れを抑える。そして負荷の増加によりボール２
１がＬ₁ 分変位して凸部１９に乗り上げると、同じくＬ
₂ 分変位したリング体３３は座屈してボール２１への付
勢力を失わせ、通常の滑り出しトルクでクラッチを作動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動ドライバや電
動ドライバドリル等、モータから回転力を伝達されて回
転する回転軸を備えた電動工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記電動工具においては、前記モータ側
と回転軸側との間にクラッチ機構が設けられている。こ
のクラッチ機構は、ボールと爪、或は爪同士等で構成さ
れる噛み合い部を夫々モータ側と回転軸側に有すると共
に、この噛み合い部の一方をバネ等の押圧手段で他方側
へ押圧して構成され、このバネ等による押圧力を調整す
ることにより、噛み合い部同士の噛合が外れる負荷の設
定（締付トルク）を可能としている。これにより、例え
ば木材にねじ込むネジの種類に応じて必要とされる適切
な締付トルクの設定管理が可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記クラッチ機
構にあっては、ボールと爪、或は爪同士が当接しておら
ず、ボールと爪或は爪同士間に周方向におけるクリアラ
ンスがある場合、ネジ締め初期等において周方向に移動
するこれらのボールや爪同士が勢いよく衝突して噛み合
うことになる。よってこの回転による慣性力により、設
定された締付トルクに達する前に、ボールや爪が相手側
の噛み合い部を乗り越え、所謂クラッチの早切れ（特に
小ネジをねじ込む時のような設定した締付トルクが小さ
い場合生じやすい）が起きてしまうことがある。かとい
ってこの噛み合い時の勢いを抑えるために上記ボールや
爪の数を多くすると、クラッチが切れる際にボールと
爪、或は爪同士が衝突して音を発生し、作業者に不快感
を与えるものとなってしまう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記噛
み合い時の不具合を解消し、設定された締付トルクで安
定してネジ締め等が可能な電動工具を提供するもので、
その構成は、前記クラッチ機構に、前記噛み合い部同士
の噛合が外れるまでの間は、噛み合い部のどちらか一方
を他方側へ押圧する第二の押圧手段を設けたことを特徴
とするものである。又前記第二の押圧手段を、前記噛み
合い部同士の噛合が外れるまでの過程における噛み合い
部の変位に応じて圧縮されて押圧力を生じ、前記噛合が
外れる時には座屈して前記押圧力を失う弾性部材とする
のが望ましい。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１，３において、１は蓄電池を内
蔵したバッテリーパック４をハンドル３の下部に装着し
て電源を得る充電式のドライバドリルで、本体ハウジン
グ２内後方（図１の左側）に配置されるモータ５のモー
タ軸５ａには、ピニオンギヤ６が固着され、そのピニオ
ンギヤ６は、キャリア７ａに支持される３つの遊星歯車
８ａに噛合している。この遊星歯車８ａは、ギヤケース
９に固着されるインターナルギヤ１０ａ内を公転し、キ
ャリア７ａを回転させる。同様にキャリア７ａは、次段
のインターナルギヤ１０ｂ内の遊星歯車８ｂに噛合して
２番目のキャリア７ｂを回転させ、３段目のインターナ
ルギヤ１０ｃ内の遊星歯車８ｃとキャリア７ｃを介し
て、キャリア７ｃが連結されるスピンドル１１を回転さ
せる。よってモータ５の回転は、上記３段の減速機構に
よって順次減速されてスピンドル１１へ伝達されること
になる。尚ここでは２段目のインターナルギヤ１０ｂ
を、本体ハウジング２へ前後にスライド可能に設けられ
た切換レバー１２の操作により、連結部材１３を介し
て、ギヤケース９と一体化して２段目の遊星歯車８ｂの
みに噛合する前進位置と、１段目のキャリア７ａと２段
目の遊星歯車８ｂとに同時に噛合する後退位置とに前後
移動させることで、前者の位置でインターナルギヤ１０
ｂを固定させる低速回転と、後者の位置でインターナル
ギヤ１０ｂを空転させる高速回転とに切り換え可能とな
っている。又１４は、スピンドル１１の先端に設けら
れ、ビットを着脱自在に把持するチャックである。

【０００６】一方前記ギヤケース９の前端には、スピン
ドル１１を軸受け１１ａ，１１ｂを介して軸支する小径
筒１６と、その後方に備えた大径筒１７とからなるギヤ
ケース１５が同軸でネジ止めされている。まず大径筒１
７内には、前面に台形状の凸部１９，１９を円周上に３
箇所均等に突設してクラッチ面を形成したリング状のク
ラッチカム１８が一体に備えられており、これに前記３
番目のインターナルギヤ１０ｃが遊挿している。そして
インターナルギヤ１０ｃの前端には、クラッチカム１８
の前方に位置するフランジ２０が周設されて、このフラ
ンジ２０に穿設した透孔に、ボール２１，２１が前記凸
部１９と同じ円周上で３箇所均等に配置されている。更
に前記ボール２１の前方には、ワッシャー２２を介し
て、大径筒１７を軸心と平行に貫通する６本のピン２
３，２３・・が円周方向へ均等に配置されており、これ
らピン２３の前端には、小径筒１６に外嵌するロックワ
ッシャー２４ａ、２４ｂが夫々配置されている。これら
のロックワッシャー２４ａ，２４ｂを、小径筒１６のネ
ジ部に螺合するスプリングホルダ２５との間に設けた押
圧手段としての圧縮スプリング２６によって後方へ付勢
することで、ピン２３及びワッシャー２２を介して、ボ
ール２１をクラッチカム１８のクラッチ面に押し当てる
構造となっている。よってここでのインターナルギヤ１
０ｃは空転ギヤとして回動自在に設けられているが、通
常はボール２１がクラッチカム１８へ押圧されること
で、フランジ２０を介して固定される。

【０００７】更に図２において示すように、ロックワッ
シャー２４ｂはその内周に、小径筒１６の軸方向に形成
した一対のＵ溝２７，２７に嵌合する突部２８，２８を
有しており、小径筒１６への装着状態では両者の嵌合で
回り止めされると共に、小径筒１６の根元へ放射状に突
設した補強リブ２９，２９・・に合致する凹凸の内周縁
形状を呈している。この補強リブ２９は、ロックワッシ
ャー２４ｂの回り止めに加え、ビットから伝わる小径筒
１６への曲げ力と、後述するクラッチ作動時にスプリン
グホルダ２５が前方へ押し出される際に生じる小径筒１
６への引張力に対する補強にもなっている。そしてここ
では、ロックワッシャー２４ｂの前面側の内周縁に、小
径筒１６にねじ込んだ際のスプリングホルダ２５の後端
２５ａが当接し、後方のロックワッシャー２４ａの背面
に、ピン２３，２３が当接し、圧縮スプリング２６は、
略その外径がロックワッシャー２４ｂの外周縁に位置し
て当接する設定となっている。一方本体ハウジング２の
前端には、チェンジリング３０が回動可能に嵌着され、
その内周には、軸方向に複数のリブ３１，３１・・が突
設されている。このリブ３１，３１が、スプリングホル
ダ２５の前端外周に突設された３つの突起２５ｂ，２５
ｂ・・を挟持しており、チェンジリング３０を回転させ
ると、小径筒１６に螺合するスプリングホルダ２５も一
体回転してネジ送りされ、軸方向に移動するものであ
る。

【０００８】そして前記チェンジリング３０のリブ３
１，３１・・の後端にも、外径がロックワッシャー２４
ａと略同じワッシャー３２が配置され、このワッシャー
３２とロックワッシャー２４ａとの間に丁度納まる格好
で、第二の押圧手段の弾性部材となるリング体３３が同
軸で介在されている。このリング体３３は、ゴム製の筒
状体で、内周面には、図４にも示す如く断面コ字状の凹
溝３４が周設されており、圧縮荷重により軸方向への変
位量が所定の量を超えると、凹溝３４の位置で座屈する
ものとなる。よってクラッチカム１８の凸部１９と噛み
合うボール２１が、凸部１９に乗り上げようとする間
は、その弾性により後方へ押圧力を働かせることにな
る。これを第二の押圧手段に係る構成のみを取り出した
図４で説明すると、負荷の増加によってボール２１がク
ラッチカム１８の前面から凸部１９へ乗り上げ、徐々に
前方へ移動すると同時に、リング体３３は徐々に変位
（軸方向に短くなる）する。このボール２１が凸部１９
へ乗り上げるまでに移動する軸方向の変位量Ｌ₁ が、丁
度リング体３３が負荷により座屈する変位量Ｌ₂ と略等
しくなっており、ボール２１が凸部１９上に乗り上げた
際には、リング体３３は二点鎖線で示すように座屈して
ボール２１への押圧力を失うのである。

【０００９】以上の如く構成されたドライバドリル１
は、チェンジリング３０の回転操作により、スプリング
ホルダ２５を軸方向へネジ送りして、圧縮スプリング２
６の圧縮量を変更可能となる。即ち、スプリングホルダ
２５の後端２５ａがロックワッシャー２４ｂに当接しな
いネジ送り位置では、当該位置での圧縮スプリング２６
の付勢力がインターナルギヤ１０ｃの滑り出しトルク
（締付トルク）となってインターナルギヤ１０ｃの回転
をロックし、これを超える負荷が加わった場合にはクラ
ッチが作動する。即ちボール２１がクラッチ面の凸部１
９を乗り越えてロックワッシャー２４ａ，２４ｂを夫々
圧縮スプリング２６の付勢に抗して前進させ、インター
ナルギヤ１０ｃを空転させることになる。よってネジ締
め終了時にはスピンドル１１へトルクが伝わらないスク
リュードライバとして使用できる。尚図１においては、
中心線（一点鎖線）の上方がインターナルギヤ１０ｃの
通常のロック状態、下方がクラッチ作動状態を示すもの
である。一方図３のように、スプリングホルダ２５の後
端２５ａがロックワッシャー２４ｂに当接するネジ送り
位置では、後方のロックワッシャー２４ａがギヤケース
１５の大径筒１７側に強く押し付けられるため、ボール
２１はクラッチ面の凸部１９を乗り越えられず、クラッ
チは作動しない。即ち大きな負荷が加わってもインター
ナルギヤ１０ｃのロック状態は維持され、ドリルとして
使用できる（同図３の中心線上方）。

【００１０】ところで上記スクリュードライバとして使
用する際、モータ５の作動時に、クラッチカム１８の凸
部１９とボール２１とが丁度噛み合う位置にあれば、そ
の位置でインターナルギヤ１０ｃはロックされるが、両
者が噛み合う位置にない時、即ち凸部１９とボール２１
との間に周方向の距離がある場合は、ネジ締め初期等に
おいて、ボール２１がその位置に止まらず凸部１９に衝
突するまで移動し、インターナル１０ｃを空転させるこ
とになる。この移動による慣性力により、圧縮スプリン
グ２６による滑り出しトルクに達する前に、ボール２１
が凸部１９に乗り上げようとする。しかし先述のように
ワッシャー３２とロックワッシャー２４ａとの間のリン
グ体３３により、ピン２３、ワッシャー２２を介してボ
ール２１に後方への押圧力が加えられるため、ボール２
１は凸部１９に乗り上げることがなく、図４の実線で示
す位置で噛み合い、インターナルギヤ１０ｃはロックさ
れる。そしてネジ締め終了時等にビットへの負荷が増加
すると、滑り出しトルクを超えることでボール２１が凸
部１９に乗り上げようとする。この時同様にリング体３
３はボール２１への押圧を行うが、負荷の増加によって
リング体３３による押圧力をも超えると、図４で示した
変位量がＬ₁ （≒Ｌ₂ ）に達するため、ボール２１が凸
部１９へ乗り上げる前にリング体３３が座屈し、リング
体３３による押圧力は失われる。よって圧縮スプリング
２６による設定された滑り出しトルクを超えた時点でク
ラッチが切れ、インターナルギヤ１０ｃが空転すること
になる（この状態を図３の中心線下方にも示す）。

【００１１】このように本実施の形態においては、滑り
出しトルクで作動するクラッチの機能を維持できるのは
勿論、特に初期作動時にボール２１と凸部１９とが衝突
して噛み合う場合にも、両者の噛み合いを維持させ、早
切れを起こさせずにクラッチ機構に所定の滑り出しトル
クを安定して設定可能となる。よってクラッチにおける
噛み合い部（上記ボール２１や凸部１９）の数を少なく
でき、クラッチが切れる際の騒音防止にも繋がる。因み
に図５（Ａ）はリング体３３の変位量に対する弾性力の
変化曲線で、先述のように変位量が図４で示したＬ₂ に
達すると弾性力は殆ど失われることを示しているが、こ
れが圧縮スプリング２６の滑り出しトルクに上乗せされ
ることになる。即ち同図（Ｂ）（ここでは横軸が変位量
を、縦軸が滑り出しトルクを示す）の如く、通常圧縮ス
プリング２６のみにより決定される滑り出しトルクは、
変位量が増えるに連れて直線的（点線を含む直線Ａ）に
増加するが、リング体３３の採用により、図５（Ａ）の
ように変化する弾性力が任意の変位量において滑り出し
トルクに曲線Ｂ₁ 、Ｂ₂ ・・のように上乗せされるので
ある。従って任意の位置で直線Ａによる滑り出しトルク
を超えても、ボール２１が凸部１９に乗り上げるまで
は、曲線Ｂ₁ で示す点ａから点ｂのようにリング体３３
の押圧力が加わった滑り出しトルクでボール２１をクラ
ッチカム１８側へ押圧し、凸部１９へ乗り上げた後は、
点ｃにより再び圧縮スプリング２６のみによる滑り出し
トルクでクラッチが切れることになる。

【００１２】尚リング体の形状は、上記実施例のように
断面コ字状の凹溝を備えたものでなく、図６のように断
面半円状の溝３４ａを備えたリング体３３ａとしたり、
図７のように内面をＶ字状に切り込んだリング体３３ｂ
としたりする等種々の形態が採用可能で、これらの溝等
をリング体の外周面側に形成しても差し支えない。又所
定の変位量で座屈するものであれば、溝は連続状でなく
断続状に設けても良いし、溝自体を設けなくても良い。
更にリング体は１つに限定するものでなく、二つ以上の
リング体を軸方向に連結したり、径の異なるリング体を
二重に配置したりもできる。

【００１３】

【発明の効果】以上本発明によれば、第二の押圧手段の
採用により、クラッチ機構が早切れを起こすことがな
く、設定された締付トルクで安定したネジ締め等が可能
となる。又クラッチ機構の安定によりボールや爪等の噛
み合い部の数を少なくできるため、クラッチが切れる際
の騒音の発生を防止でき、使用感が良好となる。更に第
二の押圧手段を、噛み合い部同士の噛合が外れるまでの
過程における噛み合い部の変位に応じて圧縮されて押圧
力を生じ、前記噛合が外れる時には座屈して前記押圧力
を失う弾性部材とすると、第二の押圧手段が最少の部品
点数で簡単に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドライバドリルの説明図である。

【図２】ロックワッシャーを前方側から見た説明図であ
る。

【図３】ドリルモードの状態を示す説明図である。

【図４】第二の押圧手段に係る構成を他を省略して示す
説明図である。

【図５】（Ａ）リング体の変位量に対する弾性力の変化
を示すグラフである。（Ｂ）リング体の採用による滑り出しトルクの変化を示
すグラフである。

【図６】リング体の変更例を示す説明図である。

【図７】リング体の変更例を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・ドライバドリル、２・・本体ハウジング、５・・
モータ、１１・・スピンドル、１８・・クラッチカム、
１９・・凸部、２１・・ボール、２２・・ワッシャー、
２３・・ピン、２４ａ，２４ｂ・・ロックワッシャー、
２５・・スプリングホルダ、２６・・圧縮スプリング、
３０・・チェンジリング、３３・・リング体、３４・・
凹溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ側と回転軸側とに、互いに噛合す
る噛み合い部を夫々備えて、前記モータの回転を前記回
転軸へ伝達可能なクラッチ機構を設け、そのクラッチ機
構に、前記噛み合い部の少なくとも一方を他方側へ押圧
する押圧手段を設けて、前記噛み合い部同士の噛合が外
れる締付トルクを設定可能とした電動工具であって、前記クラッチ機構に、前記噛み合い部同士の噛合が外れ
るまでの間は、噛み合い部のどちらか一方を他方側へ押
圧する第二の押圧手段を設けたことを特徴とする電動工
具。
【請求項２】前記第二の押圧手段を、前記噛み合い部
同士の噛合が外れるまでの過程における噛み合い部の変
位に応じて圧縮されて押圧力を生じ、前記噛合が外れる
時には座屈して前記押圧力を失う弾性部材とした請求項
１に記載の電動工具。