(57)【要約】【課題】係止体や摺動面や係止凸部等の摺動磨耗を抑えることができて長寿命化が図れるようにする。【解決手段】クラッチバネ８にて付勢されたボール、ピン２ａ等の係止体２を遊転自在なリングギア１の端面の摺動面３に当接すると共に係止体２が係止し得る係止凸部４をリングギアの摺動面３に突設し、リングギア１にかかる負荷トルクが小さいときには係止体２が係止凸部４に係止してリングギア１の遊転を阻止するが、リングギア１にかかる負荷トルクの増大に伴って係止体２が係止凸部４を乗り越えて摺動面３に対して摺動することでリングギア１が空転して出力軸５に至る動力伝達を遮断するようにした電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構である。これにおいて、リングギア１の摺動面３から係止凸部４までの高さに係止体２の乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けて乗り越えを終えた側の摺動面３の高さが高くなるようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチバネにて付勢されたボール、ピン等の係止体を遊転自在なリングギアの端面の摺動面に当接すると共に係止体が係止し得る係止凸部をリングギアの摺動面に突設し、リングギアにかかる負荷トルクが小さいときには係止体が係止凸部に係止してリングギアの遊転を阻止するが、リングギアにかかる負荷トルクの増大に伴って係止体が係止凸部を乗り越えて摺動面に対して摺動することでリングギアが空転して出力軸に至る動力伝達を遮断するようにした電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構において、上記リングギアの摺動面から係止凸部までの高さに係止体の乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けて乗り越えを終えた側の摺動面の高さが高くなるようにしたことを特徴とする電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構。
【請求項２】
係止体の乗り越えを終えた側と乗り越えを始める側との間で摺動面に勾配を設けたことを特徴とする請求項１記載の電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構。
【請求項３】
係止体が乗り越えを始める側の係止凸部の山形状が係止体の先端の曲面と同一径の凹曲面に形成されたことを特徴とする請求項１記載の電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構。
【請求項４】
係止体が乗り越えを始める側の係止凸部の山形状が階段状に形成されると共に階段状の段部の縦面と横面との間を結ぶ包絡線が係止体の先端の曲面と同一径に形成されたことを特徴とする請求項１記載の電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リングギアにかかる負荷トルクが小さいときには係止体が係止凸部に係止してリングギアの遊転を阻止するが、リングギアにかかる負荷トルクの増大に伴って係止体が係止凸部を乗り越えて摺動面に対して摺動することでリングギアが空転して出力軸に至る動力伝達を遮断するようにした電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電動ドリルドライバーでは先端工具を取り付ける出力軸に一定以上の回転トルクがかからないようにするためにトルククラッチ機構を設けてある。つまり、出力軸にかかる負荷トルクが小さいときには出力軸が回転駆動されるが、出力軸に設定した所定以上の負荷トルクがかかったときに出力軸が回転駆動されないようになっている。
【０００３】
このトルククラッチ機構は遊星歯車機構の遊転自在なリングギア１に付設されるものであり、次のような構造になっている。図６に示すようにリングギア１の端面は係止体２の摺動面３となっており、この摺動面３の周方向の複数箇所には係止体２が係止し得る山形状の係止凸部４を等間隔に突設してある。リンクギア１の端面と対応する部分でギアケースにはリングギア１の端面と直交するガイド穴を設けてあり、このガイド穴には係止体２としてのピン２ａを摺動自在に挿通してあると共にガイド穴内にピン２ａの先端が突出する方向に付勢するクラッチバネを収納してある。出力軸にかかる負荷トルクが小さいときにはクラッチバネの付勢力でピン２ａの先端が係止凸部４に係止してリングギア１の遊転が阻止され、出力軸に動力の伝達が行われているが、出力軸に設定した所定以上の負荷トルクがかかったとき、クラッチバネの付勢力に抗してピン２ａが後退してピン２ａが係止凸部４を乗り越えて摺動面３に対して摺動する状態となり、リングギア１が回転して出力軸への動力の伝達を遮断するようになっている。このように設定した所定以上の負荷トルクがかかったときトルククラッチ機構が働くようになっているが、この動作を行うクラッチトルクはクラッチバネにてピン２ａを付勢する力で変わるものであり、クラッチバネのバネ荷重を自在に設定できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、この種の電動ドリルドライバーの小型軽量ハイパワー化が急激に進み、これに伴ってクラッチトルクもアップし、クラッチバネの荷重を増やしたり、リングギア１の山形状の係止凸部４の山角度を小さくとることでクラッチトルク増大に対応してきた。しかし、クラッチバネの荷重を増やしたことでバネの繰り返し寿命が低下したり、リンクギア１の係止凸部４や摺動面３やピン２ａの摺動磨耗が加速されてトルククラッチ機構の寿命が低下するケースが増えてきた。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、係止体や摺動面や係止凸部等の摺動磨耗を抑えることができて長寿命化が図れる電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構は、クラッチバネにて付勢されたボール、ピン２ａ等の係止体２を遊転自在なリングギア１の端面の摺動面３に当接すると共に係止体２が係止し得る係止凸部４をリングギアの摺動面３に突設し、リングギア１にかかる負荷トルクが小さいときには係止体２が係止凸部４に係止してリングギア１の遊転を阻止するが、リングギア１にかかる負荷トルクの増大に伴って係止体２が係止凸部４を乗り越えて摺動面３に対して摺動することでリングギア１が空転して出力軸５に至る動力伝達を遮断するようにした電動ドリルドライバーのトルククラッチ機構において、上記リングギア１の摺動面３から係止凸部４までの高さに係止体２の乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けて乗り越えを終えた側の摺動面３の高さが高くなるようにしたことを特徴とする。リングギア１の摺動面３から係止凸部４までの高さに係止体２の乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けて乗り越えを終えた側の摺動面３の高さが高くなるようにしたことにより、係止体２が係止凸部４を乗り越えて摺動面３に係止体２の先端が当接するときの衝撃を緩和でき、係止体２や摺動面３の磨耗を抑えることができて磨耗を遅延させることができ、長寿命化が図れる。
【０００７】
また係止体２の乗り越えを終えた側と乗り越えを始める側との間で摺動面３に勾配を設けたことを特徴とすることも好ましい。この場合、上記のように係止体２の乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けても、摺動面３に対して係止体２の先端が円滑に摺動して係止体２や摺動面３の磨耗を一層抑えることができて長寿命化が図れる。
【０００８】
また係止体２が乗り越えを始める側の係止凸部４の山形状が係止体２の先端の曲面と同一径の凹曲面６に形成されたことを特徴とすることも好ましい。この場合、係止体２が係止凸部４に対して乗り越えるときの係止体２と係止凸部４の接触面積が大きくなり、係止体２や係止凸部４の磨耗を抑えることができて長寿命化が図れる。
【０００９】
また係止体２が乗り越えを始める側の係止凸部４の山形状が階段状に形成されると共に階段状の段部７の縦面７ａと横面７ｂとの間を結ぶ包絡線７ｃが係止体２の先端の曲面と同一径に形成されたことを特徴とすることも好ましい。この場合も、係止体２が係止凸部４に対して乗り越えるときの係止体２と係止凸部４の接触面積が大きくなり、係止体２や係止凸部４の磨耗を抑えることができて長寿命化が図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は電動ドリルドライバーの全体の構造を示す。モータ１０の前方にはギアケース１１を装着してあり、ギアケース１１内には減速のための３段の遊星歯車機構を内装してある。１段目の遊星歯車機構はサンギア１３と、リングギア１４と、キャリア１５で支持された複数個の遊星歯車１６にて構成されている。モータ１０の回転軸１２にはサンギア１３が固着されており、ギアケース１１の内面にはリングギア１４が固定されており、サンギア１３とリングギア１４とには遊星歯車１６が噛合している。
【００１１】
２段目の遊星歯車機構はサンギア１７と、リングギア１８と、キャリア１９で支持された遊星歯車２０にて構成されている。キャリア１５にはサンギア１７が固着されており、ギアケース１１の内面側にはリングギア１８が配置されており、サンギア１７とリングギア１８とには遊星歯車２０が噛合している。３段目の遊星歯車機構はサンギア２１と、リングギア１と、キャリア２３で支持された遊星歯車２４にて構成されている。キャリア１９にはサンギア２１が固着されており、ギアケース１１の内面側にはリングギア１が遊転自在に配置してあり、サンギア２１とリングギア１とには遊星歯車２４が噛合している。
【００１２】
３段目の遊星歯車機構の遊星歯車２４を支持しているキャリア２３はロック機構におけるロック板２５を介して出力軸５に連結してある。出力軸５にはドリルビットやドライバービット等の先端工具をチャック等にて固定できるようになっている。なお、２段目の遊星歯車機構のリングギア１８は軸方向にスライド自在になっており、図１中の上段に示す状態ではリングギア１８がキャリア１９と噛み合ってリングギア１８がキャリア１９と一体回転するようになり、また図１中の下段に示す状態ではリングギア１８がギアケース１１と噛み合ってリングギア１８の回転がロックされた状態となり、両状態の切り換えを行うことで変速を行うようになっている。上記ロック機構は手締め作業時に出力軸５のオートロックを行うものであるが、ここでは説明は省略する。
【００１３】
出力軸５による締め付けトルクを調整して設定したトルク以上の負荷トルクをかかったときに出力軸５に動力が伝達されないようにするトルククラッチ機構は上記３段目の遊星歯車機構における遊転自在とされたリングギア１を利用しているもので、次のように構成されている。リングギア１の軸方向の端面は係止体２の先端が摺動するための摺動面３としてあり、摺動面３の周方向の複数箇所には係止体２の先端が係止し得る係止凸部４を等間隔に突設してある。ギアケース１１には上記摺動面３と対向する位置で摺動面３と直交するようにガイド穴２７を穿孔してあり、このガイド穴２７内に係止体２を出入り自在に配設してある。本例の場合、係止体２としてピン２ａを摺動自在に内装してあり、ピン２ａの先端は半球状になっている。本例の場合、係止体２はピン２ａであるがボールであってもよい。がイド穴２７内にはコイルバネ状のクラッチバネ８を内装してあり、このクラッチバネ８のバネ力にてピン２ａの先端が摺動面３側に突出するように付勢してある。ガイド穴２７の底にクラッチ板２８を配置してあり、トルク調整ハンドル２９を回転操作すると、カムを介してクラッチ板２８がガイド穴２７の軸方向に移動してクラッチバネ８の圧縮量を変えてピン２ａを付勢する荷重を変えることができるようになっている。出力軸５にかかる負荷トルクが小さいときにはクラッチバネ８の付勢力でピン２ａの先端が係止凸部４に係止してリングギア１の遊転が阻止され、出力軸５に動力の伝達が行われているが、出力軸５に設定した所定以上の負荷トルクがかかったとき、クラッチバネ８の付勢力に抗してピン２ａが後退してピン２ａが係止凸部４を乗り越えて摺動面３に対して摺動する状態となり、リングギア１が空転して出力軸５への動力の伝達を遮断するようになっている。このように設定した所定以上の負荷トルクがかかったときトルククラッチ機構が働くようになっているが、この動作を行うクラッチトルクはクラッチバネ８にてピン２ａを付勢する力で変わるものであり、トルク調整ハンドル２９を回転操作してクラッチバネ８からの荷重を変えることにより任意のトルクに設定できる。
【００１４】
ところで、近年、この種の電動ドリルドライバーの小型軽量ハイパワー化が急激に進み、これに伴ってクラッチトルクもアップし、クラッチバネの荷重を増やしたり、リングギア１の山形状の係止凸部４の山角度を小さくとることでクラッチトルク増大に対応しているが、本発明ではこの際のトルククラッチ機構の寿命を向上させる策として次の構造を採用している。図２に示す例ではピン２ａの先端が摺動する摺動面３のうち、ピン２ａが係止凸部４に対して乗り越えを終えた位置から所定の区間だけ局所的にコイニング等で僅かに高さを高くすると共に硬度を高くした突条部３０を設けてある。このようにすることで、リングギア１の摺動面３から係止凸部４の頂部までの高さにピン２ａの乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けて乗り越えを終えた側の摺動面３の高さが高くなるようにしてある。つまり、乗り越えを始める側の摺動面３から係止凸部４の頂部までの高さＡと、乗り越えを終えた側の摺動面３から係止凸部４の頂部までの高さＢとが、Ａ＞Ｂの関係になるようにしてある。このようにＡ＞Ｂの関係にするとすると、ピン２ａが係止凸部４を乗り越えたときの衝撃をＡ＝Ｂのものより緩和できてピン２ａや摺動面３の磨耗を遅延させることが可能になり、しいてはトルククラッチの長寿命化が図れる。
【００１５】
また図３に示す例では摺動面３に緩い勾配のある傾斜突条部３１を隣り合う係止凸部４間に亙るように設けてあり、この傾斜突条部３１はピン２ａが乗り越えを終えた側が高く且つピン２ａが乗り越えを始める側が低くなるように形成してある。このようにすることにより、乗り越えを始める側の摺動面３から係止凸部４の頂部までの高さＡと、乗り越えを終えた側の摺動面３から係止凸部４の頂部までの高さＢとが、Ａ＞Ｂの関係になる。この場合も、Ａ＞Ｂの関係により、ピン２ａが係止凸部４を乗り越えたときの衝撃をＡ＝Ｂのものより緩和できてピン２ａや摺動面３の磨耗を遅延させることが可能になり、しいてはトルククラッチの長寿命化が図れる。またピン２ａの乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けても、傾斜突条部３１の傾斜にて摺動面３に対してピン２ａの先端が円滑に摺動してピン２ａや摺動面３の磨耗を一層抑えることができて長寿命化が図れる。
【００１６】
また図６に示す従来例では係止体２としてのピン２ａの球面状の先端とリングギア１の係止凸部４とがピン２ａの先端が係止凸部４に乗り上げるときまで常に点当りするようになっていたためピン２ａと係止凸部４の接触面積が小さくて係止凸部４が磨耗しやすかったが、本発明では係止体２としてのピン２ａとの衝突時のリングギア１の係止凸部４の磨耗を抑えるために次の構造を採用している。
【００１７】
図４に示すものでは、ピン２ａが係止凸部４に乗り上げるときピン２ａが当接する部分に凹曲面６を設けてあり、ピン２ａの先端部の球面の径Ｒ１と凹曲面６の径Ｒ２を同一径（Ｒ１＝Ｒ２）にしてある。このようにすると、ピン２ａが係止凸部４に対して乗り上げるとき、ピン２ａの先端が係止凸部４に線接触し、ピン２ａと係止凸部４の接触面積が大きくなり、ピン２ａの乗り上げ時の衝撃によるピン２ａや係止凸部４の磨耗を抑えることができて長寿命化が図れる。
【００１８】
図５に示すものでは、ピン２ａが係止凸部４に乗り上げるときピン２ａが当接する部分に一段の階段状の段部７を設けてあり、この段部７の縦面７ａと横面７ｂとの間を包絡線７ｃにて結んであるが、ピン２ａの先端部の球面の径Ｒ１と包絡線７ｃの径Ｒ３とを同一径（Ｒ１＝Ｒ３）にしてある。このようにすると、ピン２ａが係止凸部４に対して乗り上げるとき、ピン２ａの先端が係止凸部４に線接触または複数個の点当りとなり、ピン２ａと係止凸部４の接触面積が大きくなり、ピン２ａの乗り上げ時の衝撃によるピン２ａや係止凸部４の磨耗を抑えることができて長寿命化が図れる。
【００１９】
なお、図４や図５の例の説明では摺動面３の構造について図示や説明をしていいないが、図２や図３の例のようにリングギア１の摺動面３から係止凸部４の頂部までの高さにピン２ａの乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けて乗り越えを終えた側の摺動面３の高さが高くなるようにしてあることはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は、リングギアの摺動面から係止凸部までの高さに係止体の乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けて乗り越えを終えた側の摺動面の高さが高くなるようにしたので、係止体が係止凸部を乗り越えて摺動面に係止体の先端が当接するときの衝撃を緩和でき、係止体や摺動面の磨耗を抑えることができて磨耗を遅延させることができ、トルククラッチ機構の長寿命化が図れるものである。
【００２１】
また本発明の請求項２の発明は、請求項１において、係止体の乗り越えを終えた側と乗り越えを始める側との間で摺動面に勾配を設けたので、上記のように係止体の乗り越えを始める側と乗り越えを終えた側とで高低差を設けても、摺動面に対して係止体の先端が円滑に摺動して係止体や摺動面の磨耗を一層抑えることができて長寿命化が図れるものである。
【００２２】
また本発明の請求項３の発明は、請求項１において、係止体が乗り越えを始める側の係止凸部の山形状が係止体の先端の曲面と同一径の凹曲面に形成されたので、係止体が係止凸部に対して乗り越えるときの係止体と係止凸部の接触面積が大きくなり、係止体や係止凸部の磨耗を抑えることができて長寿命化が図れるものである。
【００２３】
また本発明の請求項４の発明は、請求項１において、係止体が乗り越えを始める側の係止凸部の山形状が階段状に形成されると共に階段状の段部の縦面と横面との間を結ぶ包絡線が係止体の先端の曲面と同一径に形成されたので、係止体が係止凸部に対して乗り越えるときの係止体と係止凸部の接触面積が大きくなり、係止体や係止凸部の磨耗を抑えることができて長寿命化が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の電動ドリルドライバーの一部切欠断面図である。
【図２】同上の要部を示し、（ａ）はリングギアの正面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した拡大断面図である。
【図３】同上の他の例の要部を示し、（ａ）はリングギアの正面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した拡大断面図である。
【図４】同上の他の例の要部を拡大した断面図である。
【図５】同上の他の例の要部を拡大した断面図である。
【図６】従来例を示し、（ａ）はリングギアの正面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【符号の説明】
１　リングギア
２　係止体
２ａ　ピン
３　摺動面
４　係止凸部
５　出力軸
６　凹曲面
７　段部
７ａ　縦面
７ｂ　横面
７ｃ　包絡線
８　クラッチバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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