(57)【要約】      （修正有）【課題】  パワードライバー装置からの動力により作動するチャックジョーを有するツールチャックに関する。【解決手段】  パワードライバー装置はハウジング９０と、ツールチャック５０と、スリーブ６０とを具備する。前記ツールチャック５０は、前記ハウジング９０に回転可能に搭載され、ネジ山のないチャックジョーを支持するチャック本体５２と、前記チャック本体５２に回転可能に搭載されているチャック駆動軸５５とを有する。前記スリーブ６０は、前記チャック本体５２と前記チャック駆動軸５５を回転方向にロックするドリル駆動モードおよび、前記チャック本体５２と前記ハウジング９０を回転方向にロックするチャックモードに切替えるために前記ツールチャックに搭載される。【選択図】      図７
2007062009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワードライバー装置であって、
ハウジングと、
ツールチャックであって、
前記ハウジングに回転可能に搭載され、ネジ山のないチャックジョーを支持するチャック本体と、
前記チャック本体に回転可能に搭載されているチャック駆動軸と
を有するものである、前記ツールチャックと、
前記ツールチャックに搭載され、前記チャック本体と前記チャック駆動軸とを回転方向にロックするドリル駆動モードと、前記チャック本体と前記ハウジングを回転方向にロックするチャックモードとを切替えるためのスリーブと
を有するパワードライバー装置。
【請求項２】
請求項１記載のパワードライバー装置において、前記スリーブは、協働スプライン（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｓｐｌｉｎｅｓ）によって前記チャック本体に連結されるものである。
【請求項３】
請求項１記載のパワードライバー装置において、前記スリーブは、前記チャックモードにおいて、前記チャック駆動軸から係合解除されるものである。
【請求項４】
請求項１記載のパワードライバー装置において、前記チャック駆動軸は前記チャック本体の内部に搭載されるものである。
【請求項５】
請求項１記載のパワードライバー装置において、前記スリーブは前記チャック本体の外部に搭載されるものである。
【請求項６】
パワードライバー装置であって、
ハウジングと、
ツールチャックであって、
ネジ山のないチャックジョーを支持するチャック本体と、
前記チャック本体に回転可能に搭載されるチャック駆動軸と
を有するものである、前記ツールチャックと、
前記チャック本体と前記チャック駆動軸とを回転方向にロックするドリル駆動モードと、前記チャック本体と前記ハウジングを回転方向にロックするチャックモードとに切替えるためのスリーブ手段と
を有するパワードライバー装置。
【請求項７】
請求項６記載のパワードライバー装置において、前記スリーブ手段は、協働スプラインによって前記チャック本体に連結されるものである。
【請求項８】
請求項６記載のパワードライバー装置において、前記チャックモードにおいて、前記スリーブ手段は前記チャック駆動軸から係合解除されるものである。
【請求項９】
請求項６記載のパワードライバー装置において、前記チャック駆動軸は、前記チャック本体の内部に搭載されるものである。
【請求項１０】
請求項６記載のパワードライバー装置において、前記スリーブ手段は、前記チャック本体の外部に搭載されるものである。
【請求項１１】
パワードライバー装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に搭載される入力軸と、
前記ハウジングに回転可能に搭載される出力軸と、
前記出力軸に搭載されるツールチャックと、
前記ツールチャックに搭載され、前記入力軸を前記出力軸から離すように移動するために、第１の軸方向位置から第２の軸方向位置に切替え可能であるスリーブと
を有するパワードライバー装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のパワードライバー装置において、前記ツールチャックは、回転方向に前記スリーブにロックされるチャック本体を含むものである。
【請求項１３】
請求項１１記載のパワードライバー装置において、前記スリーブは、前記第１の軸方向位置において、前記入力軸および前記出力軸が回転方向にロックされるドリル駆動モードを達成するものである。
【請求項１４】
請求項１１記載のパワードライバー装置において、前記スリーブは、前記第１の軸方向位置において、前記ハウジングに対して回転自在である。
【請求項１５】
請求項１１記載のパワードライバー装置において、前記スリーブは、前記第２の軸方向位置において、前記入力軸が前記出力軸に対して回転自在であるチャックモードを達成するものである。
【請求項１６】
請求項１１記載のパワードライバー装置において、前記スリーブは、前記第２の軸方向位置において、前記ハウジングに回転方向にロックされるものである。
【請求項１７】
請求項１１記載のパワードライバー装置において、前記ツールチャックは、ネジ山のないジョーを支持するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本米国非仮出願は、米国特許法１１９条（３５  ＵＳＣ  §１１９）に基づき２００５年８月３１日に提出された米国特許仮出願第６０／７１２，４０３号明細書に対して優先権を主張し、この特許出願の内容はこの参照により、その全体が本明細書に組み込まれるものである。
【０００２】
本発明は、パワードライバー装置に付属品を搭載するためのツールチャック全般に関し、より具体的にはパワードライバー装置のパワードライバー装置からの動力により作動するチャックジョーを有するツールチャックに関する。
【背景技術】
【０００３】
２００５年４月１９日に提出された、「ＴＯＯＬ  ＣＨＵＣＫ  ＷＩＴＨ  ＰＯＷＥＲ  ＴＡＫＥ  ＯＦＦ  ＡＮＤ  ＤＥＡＤ  ＳＰＩＮＤＬＥ  ＦＥＡＴＵＲＥＳ」と題する同一出願人による同時係属仮出願である、米国特許出願第６０／６７２，５０３号明細書（「５０３出願」）は、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものである。前記５０３出願では、チャックモードを含む異なるモードで選択的に動作するパワードライバー装置の実施例について説明されている。前記チャックモードにおいては、前記ツールチャックを作動させる（すなわち、開閉する）ために前記パワードライバー装置の動力が増強される。チャックの作動中、チャック本体および前記チャックジョーは回転しない場合がある。使用者にはいずれの回転部品も露出されない（若しくは観察できない）ため、この特性は「デッド型スピンドル（ｄｅａｄ  ｓｐｉｎｄｌｅ）」特性と呼ばれる。
【０００４】
ツールチャックは、パワードライバー装置のハウジングに選択的に接着（すなわち、回転の際に固定された状態）されるスライドスリーブを実装している。前記スリーブが接着されている場合、前記パワードライバー装置は前記ツールチャックを作動させるために動力増強される。一部の場合、前記スリーブによって、前記チャック本体が前記パワードライバー装置のハウジングに選択的に接着される。この場合、前記チャック本体および前記チャックジョーはチャックの作動中に回転しない。これにより、デッド型スピンドル特性に影響を与える。
【０００５】
従来のスライドスリーブ付ツールチャックは、一般に好ましいの性能を提供すると考えられている。しかしながら、前記チャック本体が前記パワードライバー装置のハウジングに選択的に接着されており、前記チャックジョーが前記付属品を締付けるまでモーターが順方向に回転する場合、前記モーターは失速する可能性がある。また、前記ツールチャックを全開した状態で駆動する場合も、モーターが失速する可能性がある。モーター失速によってモーターやパワードライバー装置が損障したり、および／または不安定な締付けトルクを生じる結果となる。
【０００６】
上述した欠点を回避するために様々な機能が開発されてきた。例えば、前記パワードライバー装置に電子クラッチを実装する場合もある。この場合、前記スライドスリーブが選択的に前記パワードライバー装置のハウジングに係合して、前記電子クラッチが有効になり、（チャックの作動中に）負荷トルクが望ましい締付けトルクに制限される。あるいは、通常ドリル／駆動モード中に負荷トルクを制限する機械クラッチを適合させて、（チャックの作動中に）負荷トルクを望ましい締付けトルクに制限することも可能である。
【０００７】
上述した電子クラッチおよび機械クラッチの機能には欠点が伴わないわけではない。例えば、パワードライバー装置に複数の動作速度が備わっている。前記電子クラッチによる選択動作速度の決定および補速が可能でない限り、当該電子クラッチによって生じるトルクはチャックの作動中に変化する。前記パワードライバー装置の機械クラッチが、チャックの作動中に負荷トルクを望ましい締付けトルクに制限する機能を果たす場合も同様のことが当てはまる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１実施形態例によると（これに限定されるものではない）、パワードライバー装置はハウジングとツールチャックとを具備する。前記ツールチャックは、前記ハウジングに回転可能に搭載され、ネジ山のないチャックジョーを支持するチャック本体と、前記チャック本体に回転可能に搭載されているチャック駆動軸とを有する。前記ツールチャックにスリーブを搭載して、前記チャック本体と前記チャック駆動軸とを回転方向にロックするための「ドリル駆動モード」、および前記チャック本体と前記ハウジングとを回転方向にロックするための「チャックモード」に切替えることが可能である。
【０００９】
別の実施形態例によると（これに限定されるものではない）、パワードライバー装置はハウジングとツールチャックとを具備する。前記ツールチャックは、ネジ山のないチャックジョーを支持するチャック本体と、前記チャック本体に回転可能に搭載されているチャック駆動軸とを有する。スリーブ手段を提供して、前記チャック本体と前記チャック駆動軸とを回転方向にロックするための「ドリル駆動モード」と、前記チャック本体と、前記ハウジングを回転方向にロックするための「チャックモード」に切替えることが可能である。
【００１０】
別の実施形態例によると（これに限定されるものではない）、パワードライバー装置はハウジングを具備する。入力軸は前記ハウジングに回転可能に搭載され、出力軸は前記ハウジングに回転可能に搭載されている。ツールチャックは前記出力軸に搭載されている。スリーブは前記ツールチャックに搭載されている。前記スリーブは、前記入力軸を前記出力軸から離れた位置で駆動させるために、第１の軸方向位置から第２の軸方向位置に調整可能である。
【００１１】
次に、部品の構成および組み合わせの様々な新規詳細を含む、本発明の上記特性および他の特性を添付の図面を参照してより具体的に説明する。前記実施形態例の詳細は、例示目的のみに示すものであり、本発明を限定するものではないことが理解されるものである。本発明の要旨の範囲から逸脱することなく、本発明の原理および特性を多種多様な実施形態に用いることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
Ｉ．図１〜図８で図示する実施形態例  
図１〜図８は、チャックシステムの１実施形態例（これに限定されるものではない）を概略的に示すものである。前記チャックシステムは、付属品（例えば、ドリルビット）を保持するためにパワードライバー装置（例えば、ドリル）上に提供されるツールチャック５０を具備する。但し、前記ツールチャック５０は、様々な付属品（ドリルビット以外）を保持するために、様々なパワードライバー装置（ドリル以外）上に実装するのに適していることが理解されるものである。
【００１３】
Ａ．構造  
図１および図２で示すように、前記ツールチャック５０は、チャック駆動軸５５を支持するチャック本体５２と、スリーブ６０と、チャックジョー（図示せず）とを具備する。前記チャック駆動軸５５は前記チャック本体５２に回転可能に搭載されている。前記チャック駆動軸５５は、前記パワードライバー装置の出力軸３０に固定的に連結されている。前記チャック駆動軸５５と前記チャック本体５２との間の相対回転運動により前記ツールチャック５０が作動する（すなわち、前記チャックジョーを開閉する）。
【００１４】
例えば、前記ツールチャック５０は、「プッシャー（ｐｕｓｈｅｒ）」型チャックジョー（図示せず）を実装する場合もある。この場合、前記チャック駆動軸５５の前端部には径方向内向きネジ山５８が提供されている。前記「５０３」出願で説明されている構造と同様に、前記径方向内向きネジ山５８は、チャック作動ネジ（図示せず）の径方向外向きネジ山と連動して前記チャックジョーを支持する。前記チャック駆動軸５５のネジ山５８と前記チャック作動ネジのネジ山との間の連動によって、前記チャックジョーが前記チャック本体５２に対して軸方向に前進および後退する。前記チャック作動ネジと前記チャック本体５２は前記チャックジョーにより、回転方向にロックされる。
【００１５】
前記スリーブ６０および前記チャック本体５２は協働性を有し、それによって当該構成部品５２、６０は相互に対して軸方向に移動自在となり、回転方向にロックされる。例えば、前記スリーブ６０は、前記チャック本体５２のスプライン５３と連動する前部スプライン６３（図８を参照）を有する。前記スリーブ６０は、前記チャック駆動軸５５のスプライン５６と選択的に係合する後部スプライン６６（図７を参照）を有する。前記スリーブ６０は端部キャップ９４のポケット９８と選択的に係合するスリーブ突起部６８を有する。
【００１６】
前記パワードライバー装置はハウジング９０を有する。前記ハウジング９０は、アセンブルされた本体９２および前記端部キャップ９４を具備する。代替実施形態においては、前記本体９２および前記端部キャップ９４は一体構造である場合もある。前記ハウジング９０は、前記入力軸１０、前記出力軸３０およびハンマー機構７０を支持する。
【００１７】
前記入力軸１０は前記本体９２に回転可能に搭載されている。前記入力軸１０と前記本体９２との間の相対回転運動を容易にするために軸受２（例えば、針状ころ軸受）が提供される。前記入力軸１０は、パワードライバー装置の伝動装置（図示せず）の出力と連結されている。当該技術分野で公知の多種多様なパワードライバー装置の伝動装置が適切に実装可能である。前記入力軸１０の前端部は止まり穴１２を含む。この止まり穴１２は前記出力軸３０の端部を受ける。前記入力軸１０はフランジ１４を具備する。前記入力軸１０の軸方向前方向きの面は駆動突起部１６（図２を参照）を具備する。前記駆動突起部１６はテーパーがかった傾斜面を伴う末端部を有する（図８を参照）。
【００１８】
前記出力軸３０は前記端部キャップ９４に回転可能に搭載されている。前記出力軸３０はカプラ２０を固定支持する。前記カプラ２０の軸方向後方向きの面は被駆動突起部２６を具備する。前記被駆動突起部２６はテーパーがかった傾斜面を伴う末端部を有する（図８を参照）。以下に詳細に説明するように、前記カプラ２０の被駆動突起部２６は前記入力軸１０の前記駆動突起部１６と連動する。前記出力軸３０と前記端部キャップ９４との間の相対回転運動を容易にするために軸受４が提供される。前記出力軸３０は前記軸受４の間を軸方向に移動自在である。前記出力軸３０の軸方向への移動は、前記カプラ２０および当該出力軸３０のフランジ３４によって制限される。前記軸受４と前記フランジ３４との間にバネ（図示せず）が提供され、前記ハウジング９０に対して軸方向前方に前記出力軸３０を誘導する。
【００１９】
前記ハンマー機構７０は、回転可能なラチェット７２と、回転の際に固定位置にあるラチェット７４と、カムリング７６とを具備する。図１で示すように、前記回転可能なラチェット７２および前記入力軸１０は、一体構造である。代替実施形態では、前記回転可能なラチェット７２および前記入力軸１０は、２つの個別の相異なる部分であり、相互固定されている場合もある。前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４は、前記ハウジング９０の前記本体９２に対して回転の際に固定されており、且つ軸方向に移動自在である。前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４は、前記入力軸１０が延出可能な中央部開口を有する。前記カムリング７６は、前記ラチェット７２、７４を選択的に係合させるための、利用者が操作可能なレバーまたはスリーブを具備する。
【００２０】
前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４と前記入力軸１０のフランジ１４との間にバネ６が提供されている。前記バネ６により、前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４が軸方向後方に誘導され、前記カムリング７６と動作可能に係合するようになる。前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４の軸方向後方への移動は、前記カムリング７６によって制限される。また、前記バネ６により、前記入力軸１０（従って前記回転可能なラチェット７２）が軸方向前方に誘導される。前記入力軸１０の軸方向への移動は、前記カプラ２０によって制限される。
【００２１】
前記端部キャップ９４の外周に沿って提供されている軸方向の各開口（図示せず）にスライド移動自在にピン８が搭載されている。このピン８の前端部は前記端部キャップ９４のポケット９８に延出している。
【００２２】
Ｂ．動作  
前記ツールチャック５０は、（１）前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４の軸方向位置および（２）前記スリーブ６０の軸方向位置により異なる動作を行う。この異なる動作モードには（これに限定されるものではない）、「ドリル／駆動モード」と、「ハンマーモード」と、「チャックモード」とが含まれる。
【００２３】
図１および図２は、チャックシステムが付勢されていない状態の「ドリル／駆動モード」を示す。図示するように、前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４は軸方向後方位置にあり（且つ前記回転可能なラチェット７２から係合解除されており）、これによって前記ハンマー機構７０が非動作状態になる。また、前記スリーブ６０は軸方向前方位置にある。この状態では、前記チャック駆動軸５５のスプライン５６（図７）が前記スリーブ６０の後部スプライン６６と係合しており、これによって前記チャック本体５２、前記チャック駆動軸５５および前記スリーブ６０は回転方向にロックされて、１つのユニットとして回転可能となる。前記チャック本体５２および前記チャック駆動軸５５は回転方向にロックされているため、前記ツールチャック５０が動作中に緩むことはない。
【００２４】
次に利用者が前記ドライバー装置の動力を増強すると、前記入力軸１０が回転駆動され、この入力軸１０は前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４に対して回転する。前記駆動突起部１６と前記被駆動突起部２６が係合することにより、前記入力軸１０が前記出力軸３０を回転駆動する。前記バネ６の誘導によって、前記駆動突起部１６のテーパーがかった傾斜面が前記被駆動突起部２６のテーパーがかった傾斜面を通過して前記カプラ２０に挿入される。この状態では、トルク結合が提供され、前記入力軸１０からの全トルクが前記出力軸３０に伝達される。前記出力軸３０によって前記ツールチャック５０は回転駆動される。
【００２５】
図３および図４は、図１および図２に類似した「ドリル／駆動モード」を図示するが、前記チャックシステムは付勢された状態にある。付勢力（または外力）は、例えば、利用者が前記付属品（例えば、ドリルビット）を加工部材に対して押し付けたときに生じる。図示するように、前記付勢力によって前記ツールチャック（従って、前記出力軸３０および前記入力軸１０）が前記ハウジング９０に対して軸方向後方に移動し、さらに前記軸受４と前記出力軸３０のフランジ３４との間に提供されるバネ（図示せず）および前記バネ６の誘導に反して移動する。
【００２６】
前記出力軸３０（従って、前記ツールチャック５０）の軸方向後方への移動は、前記フランジ３４が前記軸受４に接することによって制限される。このように、付勢力による前記構成部品の軸方向後方への移動が制限されるため、前記回転可能なラチェット７２と前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４との間の間隙が維持され（すなわち、前記ハンマー機構７０が非動作状態に維持され）、前記スリーブ６０と前記端部キャップ９４との間の間隙が維持される。前記付勢力が解除されると前記構成部品は図１および図２で示した状態に戻る。
【００２７】
図５および図６は、チャックシステムが付勢された状態の「ハンマーモード」を示す。前記ハンマーモードを達成するために、利用者が前記カムリング７６を操作すると、前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４が軸方向前方および前記バネ６の誘導に反して移動する。さらに、前記チャックシステムが付勢されているため、（前記カプラ２０によって）前記出力軸３０が前記入力軸１０（従って、前記回転可能なラチェット７２）を軸方向後方および前記バネ６の誘導に反して移動する。この状態では、前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４は前記回転可能なラチェット７２と係合している。前記付勢力が前記チャックシステムから解除されると、前記バネ６によって前記回転可能なラチェット７２（および前記入力軸１０と前記出力軸３０）が軸方向前方位置に誘導され、前記ラチェット７２、７４が係合解除されることが理解されるものである。
【００２８】
次に利用者が前記ドライバー装置の動力を増強すると、前記入力軸１０が（前記回転可能なラチェット７２と共に）回転駆動され、この入力軸１０は前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４に対して回転する。前記チャックシステムが付勢された状態で維持されていると仮定すると、前記ラチェット７２、７４間の相対回転運動によって、前記入力軸１０、前記出力軸３０および前記ツールチャック５０が前記ハウジング９０に対して移動して、往復軸方向運動が生じる。例えば図示するように、前記回転可能なラチェット７２および前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４はそれぞれ歯を有する場合もある。前記回転可能なラチェット７２の歯が前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４の歯上に重なり合うと、当該回転可能なラチェット７２は当該回転の際に固定位置にあるラチェット７４から軸方向に離れるように移動する。前記歯が双方を通過した場合、前記チャックシステムに加わる付勢力によって、前記回転可能なラチェット７２は、図５および図６で示した軸方向位置に戻る。このように、前記ドライバーが動力増強された場合、前記ツールチャック５０は回転および軸方向に往復運動を行う。
【００２９】
図７および図８は前記「チャックモード」を図示する。例示目的のみにおいて、前記パワードライバー装置は（図示するように）チャックシステムが付勢されていない状態で「チャックモード」で動作する。前記回転の際に固定位置にあるラチェット７４は軸方向後方位置にあり（且つ前記回転可能なラチェット７２から係合解除されており）、これによって前記ハンマー機構７０が非動作状態になる。また、利用者は前記スリーブ６０を軸方向後方位置に移動してもよい。この軸移動の間、前記スリーブ６０の後部スプライン６６は前記チャック駆動軸５５のスプライン５６から係合解除され（それによって前記チャック駆動軸５５が前記チャック本体５２に対して回転可能になり）、前記スリーブ突起部６８は前記端部キャップ９４のポケット９８に挿入される（それによって前記スリーブ６０および前記チャック本体５２は前記パワードライバー装置のハウジング９０に回転の際接着される）。
【００３０】
前記スリーブ突起部６８が前記ポケット９８に挿入される際、当該スリーブ突起部６８によって前記ピン８（従って、前記入力軸１０）が軸方向後方および前記バネ６の誘導に反して駆動される。前記出力軸３０（従って、前記カプラ２０）は、前記フランジ３４と前記軸受４との間に提供されるバネ（図示せず）によって軸方向前方位置に維持される。このように、（図８で示すように）前記入力軸１０が軸方向後方へ移動することによって前記駆動突起部１６が前記カプラ２０の被駆動突起部２６から部分的に後退し、前記駆動突起部１６のテーパーがかった傾斜面が、周方向において前記被駆動突起部２６のテーパーがかった傾斜面に対向するようになる。
【００３１】
次に、利用者が前記ドライバー装置の動力を増強すると、前記入力軸１０が回転駆動される。前記駆動突起部１６と前記被駆動突起部２６が係合することにより、前記入力軸１０が前記出力軸３０を回転駆動する。前記出力軸３０は前記チャック駆動軸５５を前記チャック本体５２（このチャック本体５２は前記スリーブ６０によって前記ハウジング９０に回転の際接着される）に対して回転駆動する。前記「５０３」出願で説明したように、前記チャック駆動軸５５と前記チャック本体５２（従って、前記チャック作動ネジおよび前記チャックジョー）との間の相対回転運動によって前記ツールチャック５０が作動する（すなわち、前記パワードライバー装置の作動方向に基づいて開くおよび／または閉じる）。さらに、チャックの作動中は、前記チャック本体および前記チャックジョーは回転しない。使用者にはいずれの回転部品も露出されない（若しくは観察できない）ため、この特性は「デッド型スピンドル（ｄｅａｄ  ｓｐｉｎｄｌｅ）」特性と呼ばれる場合がある。
【００３２】
チャック作動工程中、および前記ツールチャック５０が完全に開閉していないとき（例えば、前記チャックジョーが開閉している間）、前記駆動突起部と前記被駆動突起部との間の連動によって、前記入力軸１０が前記出力軸３０を回転駆動する。前記チャックツール５０が（挿入付属品の有無に関わらず）完全に閉じている場合、または完全に開いている場合は、前記駆動突起部１６によって前記被駆動突起部２６に加わる回転力が増加する。前記回転力が閾値まで増加すると、前記突起部１６、２６のテーパーがかった傾斜面が協働して前記入力軸１０を軸方向後方および前記バネ６の誘導に反して駆動し、その結果当該駆動突起部１６は当該被駆動突起部２６の末端部上をスライドして通過する。このように、前記駆動突起部１６および前記被駆動突起部２６によってクラッチ機能が提供され、前記作動工程中に加わるトルクを制限する。
【００３３】
前記入力軸１０を前記軸方向後方に駆動するために必要な回転力の大きさに、例えば、前記突起部１６、２６のテーパーがかった傾斜面の勾配度（または傾斜度）および／または前記バネ６のバネ定数が影響を与えることが理解されるものである。さらに、前記テーパーがかった傾斜面の形状を適切に設計することにより、前記ツールチャック５０を締めるためのトルク閾値が当該ツールチャック５０を緩めるためのトルク閾値よりも低くなるか、若しくはその逆になる場合がある。
【００３４】
ＩＩ．図９〜図１４で図示する実施形態例  
図９〜図１４は、上記項目Ｉ．で説明したチャックシステムに適切に実装可能なツールチャック１５０の１実施形態例（これに限定されるものではない）を概略的に示すものである。図９で示すように、前記ツールチャック１５０は付属品１０５のシャンクを着脱自在に受けることができる。
【００３５】
Ａ．構造  
図９〜図１１で示すように、前記ツールチャック１５０はチャック本体１５２を具備する。前記チャック本体１５２はチャック駆動軸１５５を回転自在に支持する。この実施形態例においては、前記チャック駆動軸１５５はブッシング１１０および駆動スリーブ１２０を含む２つの構成部品を有する。前記ブッシング１１０は前記パワードライバー装置の出力軸１３０に固定的に連結されている。前記ブッシング１１０は、スリーブ１６０の後部スプライン１６６（図１１を参照）と選択的に協働するスプライン１１６（図１０を参照）を具備する。また、前記ブッシング１１０は、前記駆動スリーブ１２０の後方向きのクラッチ面１２２と協働する前方向きクラッチ面１１２（図１０を参照）を具備する。
【００３６】
前記駆動スリーブ１２０は前記チャック本体１５２に対して軸方向に固定されている。軸受１０７（例えば玉軸受）は前記駆動スリーブ１２０と前記チャック本体１５２との間に配置されて当該構成部品１２０、１５２の間の相対回転運動を容易にする。前記軸受１０７は、（例えば）回し金によって共に連結されているか、若しくは離れている。前記軸受１０７は、前記チャック本体１５２および前記駆動スリーブ１２０にそれぞれ提供された環状凹部１５１、１２１（図１０を参照）との間に保持されている。前記駆動スリーブ１２０には径方向内向きネジ山１２８が提供されている。前記径方向内向きネジ山１２８は、チャック作動ネジ１８０の径方向外向きネジ山１８８と連動する。すなわち、前記駆動スリーブ１２０は、前記チャック作動ネジ１８０と連結したネジである場合がある。
【００３７】
バネ１０６は前記チャック本体１５２と（前記出力軸１３０に固定的に連結されている）前記ブッシング１１０との間に保持されている。前記バネ１０６は前記チャック本体１５２（従って、前記駆動スリーブ１２０）を軸方向後方に誘導する。前記チャック本体１５２の軸方向後方への移動は前記駆動スリーブ１２０の前記クラッチ面１２２が前記ブッシング１１０の前記クラッチ面１１２に接することによって制限される。
【００３８】
前記チャック作動ネジ１８０は各チャックジョー１０１がスライド移動自在である径方向通路１８６を具備する。前記径方向通路１８６により前記チャック作動ネジ１８０が前記チャックジョー１０１に回転固定される。前記ネジ山１２８および１８８の連動により、前記チャック作動ネジ１８０が前記チャック本体１５２に対して軸方向に前進および後退する。
【００３９】
前記チャック本体１５２の前端部は、ノーズ部１４０およびジョー保持体１４５を固定支持する。前記ノーズ部１４０はテーパーがかった形状を有し、前記ジョー保持体１４５を包囲している。前記ジョー保持体１４５は、各チャックジョー１０１がスライド移動自在である傾斜スロット１４７（図１０を参照）を有する。前記チャックジョー１０１は、前記ジョー保持体１４５のテーパーがかった外側形状に沿ってスライドするフィン１０３を有する。前記チャックジョー１０１が前記ジョー保持体１４５の前記スロット１４７から外れるのを防ぐために、前記ノーズ部１４０の径方向内側面が前記フィン１０３の径方向外側面に接触している。前記チャック作動ネジ１８０、前記ノーズ部１４０および前記ジョー保持体１４５は前記チャックジョー１０１を介して回転方向にロックされる。
【００４０】
前記スリーブ１６０は、前記構成部品１５２、１６０が相互に対して軸方向に移動自在であり、回転方向にロックされるという協働性によって、前記チャック本体１５２に搭載される。例えば、前記スリーブ１６０は、前記チャック本体１５２のスプライン１５３（図１０を参照）と連動する前部スプライン１６３（図１０を参照）を有する。前記スリーブ１６０は、ハウジング１９０の突起部１９８と選択的に係合するためのポケット１６８（図１１を参照）を有する。
【００４１】
（前記チャック本体１５２に対する）前記スリーブ１６０の軸方向位置は、移動止め１５７によって誘導される。様々な実施形態において、複数の移動止め１５７が提供される。前記移動止め１５７は、バネ１５９によって径方向外側に付勢されている。前記移動止め１５７および前記バネ１５９は、前記チャック本体１５２のポケット中に嵌入される。以下に詳細に説明するように、前記移動止め１５７は前記スリーブ１６０の凹部１６７と連動して、前記スリーブ１６０の軸方向位置を誘導する。
【００４２】
Ｂ．動作  
前記ツールチャック１５０は、前記スリーブ１６０の軸方向位置により異なる動作を行う。この異なる動作モードには（これに限定されるものではない）、「ドリル／駆動モード」と、「アセンブリモード」と、「チャックモード」とが含まれる。
【００４３】
図１２は前記「ドリル／駆動モード」を示す。図示するように、前記スリーブ１６０は、前記チャック本体１５２に対して軸方向中間位置に位置する。この状態では、前記移動止め１５７は、前記凹部１６７に提供されている２つの傾斜面１６１と１６２との間に位置している。前記スリーブ１６０の軸方向位置は使用中にずれる可能性がある。そのようなずれが生じた場合、前記傾斜面１６１および１６２と、前記バネ付移動止め１５７は連動して当該スリーブ１６０が、図示した軸方向中間位置に戻るよう誘導する。
【００４４】
さらに、前記ブッシング１１０のスプライン１１６が前記スリーブ１６０の後部スプライン１６６と係合し、それによって前記チャック本体１５２、前記チャック駆動軸１５５（前記ブッシング１１０および前記駆動スリーブ１２０を含む）および前記スリーブ１６０が回転方向にロックされて、１つのユニットとして回転可能となる。このため、前記ツールチャック１５０が動作中に緩むことはない。
【００４５】
次に利用者が前記ドライバー装置の動力を増強すると、前記出力軸１３０が回転駆動され、この出力軸１３０によって前記ツールチャック１５０および前記付属品１０５が回転駆動される。
【００４６】
図１３は「アセンブリモード」を図示する。「アセンブリモード」を達成するために、利用者は前記スリーブ１６０を軸方向前方位置に移動させる。この軸移動の間、前記凹部１６７の傾斜面１６１は前記移動止め１５７を径方向内向きおよび前記バネ１５９の誘導に反して駆動する。前記ブッシング１１０の一部が露出されるように、前記スリーブ１６０は前記軸方向前方位置に能動的に保持される。
【００４７】
前記ブッシング１１０の露出部分をツールで握持することにより、前記パワードライバー装置の出力軸１３０上に前記ツールチャック１５０をアセンブリ（または前記出力軸１３０からディスアセンブリ）することが可能になる。一旦前記能動的な保持が解除されると、前記傾斜面１６１および前記バネ付移動止め１５７の連動によって前記スリーブ１６０が図１２で示した軸方向中間位置に戻るよう誘導される。
【００４８】
図１４は前記「チャックモード」を図示する。このモードにおいては、利用者は前記スリーブ１６０を軸方向後方位置に移動させる。この最初の軸移動中、前記凹部１６７の傾斜面１６２によって前記移動止め１５７が径方向内向きおよび前記バネ１５９の誘導に反して駆動される。さらなる軸方向の移動の間、前記移動止め１５７は（前記バネ１５９によって）径方向外向きおよび傾斜面１６４を超えて移動する。
【００４９】
さらに、前記スリーブ１６０の後部スプライン１６６は、前記ブッシング１１０の前記スプライン１１６から係合解除され、これにより前記チャック駆動軸１５５（前記ブッシング１１０および前記駆動スリーブ１２０を含む）が前記チャック本体１５２に対して回転可能となる。前記端部キャップ１９４の突起部１９８は前記スリーブ１６０のポケット１６８に挿入される。この状態では、前記スリーブ１６０、前記チャック本体５２、前記ノーズ部１４０、前記ジョー保持体１４５および前記チャックジョー１０１は前記パワードライバー装置のハウジング１９０に回転の際接着される。
【００５０】
次に利用者が前記ドライバー装置の動力を増強すると、前記出力軸１３０が回転駆動される。前記出力軸１３０は前記ブッシング１１０を回転駆動する。前記ブッシング１１０は、前記クラッチ面１１２と１２２とが係合することによって、前記駆動スリーブ１２０を回転駆動する。前記駆動スリーブ１２０は前記チャック作動ネジ１８０に対して回転するが、このチャック作動ネジ１８０は、（前記チャックジョー１０１、前記ノーズ部１４０、前記ジョー保持体１４５、前記チャック本体１５２および前記スリーブ１６０を介して）前記ハウジング１９０に接着された状態で維持される。この相対回転運動によって前記チャック作動ネジ１８０は、前記径方向内向きネジ山１２８と前記径方向外向きネジ山１８８とが連動することにより、（前記駆動スリーブ１２０の回転方向に従って）軸方向に前進および後退する。前記チャック作動ネジ１８０が平行移動すると、（前記ジョー保持体１４５中の傾斜スロット１４７に案内された）前記チャックジョー１０１は押されるか、若しくは引かれて開閉する。
【００５１】
チャックの作動中、前記スリーブ１６０、前記チャック本体１５２、前記ノーズ部１４０、前記ジョー保持体１４５、前記チャックジョー１０１および前記チャック作動ネジ１８０は、前記ハウジング１９０に回転の際接着されるが、前記チャック作動ネジ１８０は（前記駆動スリーブ１２０の回転運動により）前記チャック本体に対して軸方向に移動して、前記チャックジョー１０１を開閉する。使用者にはいずれの回転部品も露出されない（若しくは観察できない）ため、この特性はデッド型スピンドル特性と呼ばれる。
【００５２】
前記出力軸３０は（前記スリーブ６０によって前記ハウジング９０に回転の際接着される）前記チャック本体５２に対して前記チャック駆動軸５５を回転駆動させる。前記「５０３」出願で説明したように、前記チャック駆動軸５５と前記チャック本体５２（従って、前記チャック作動ネジおよび前記チャックジョー）との間の相対回転運動によって、前記ツールチャック５０が作動する（すなわち、前記パワードライバー装置の作動方向に基づいて開くおよび／または閉じる）。さらに、チャック作動中は、前記チャック本体および前記チャックジョーは回転しない。
【００５３】
チャック作動工程中、および前記ツールチャック１５０が完全に開閉していないとき（例えば、前記チャックジョー１０１が開閉している間）、前記クラッチ面１１２と１２２の連動によって、前記ブッシング１１０が前記出力軸３０を回転駆動する。前記チャックツール１５０が（挿入付属品１０５の有無に関わらず）完全に閉じている場合、または完全に開いている場合は、前記ブッシング１１０によって前記駆動スリーブ１２０に加わる回転力が増加する。前記回転力が閾値まで増加すると、前記クラッチ面１１２および１２２が外れて（またはスリップして）チャック作動工程中に加わったトルクを制限する。前記クラッチ面１１２および１２２がスリップすると、（チャック本体１５２および前記スリーブ１６０と共に）前記駆動スリーブ１２０が軸方向前方および前記バネ１０６の誘導に反して駆動される。但し、（クラッチスリップの間に起こる）前記軸方向前方移動は、前記端部キャップ１９４の突起部１９８を前記スリーブ１６０のポケットから係合解除させるには不十分である可能性があることが理解される。
【００５４】
前記駆動スリーブ１２０を前記軸方向前方に駆動するために必要な回転力の大きさに、例えば、前記クラッチ面１１２と１２２の形状および／または前記バネ１０６のバネ定数が影響を与えることが理解されるものである。さらに、前記クラッチ面の形状を適切に設計することにより、前記ツールチャック１５０を締めるためのトルク閾値が当該ツールチャック１５０を緩めるためのトルク閾値よりも低くなるか、若しくはその逆になる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
本発明は、下記の詳細な説明および添付の図面によりさらに十分に理解されるものである。前記図面において、類似要素は類似参照番号で表示されており、前記要素は例示目的のみに示すものであって本発明を限定するものではない。
【図１】図１は、本発明の１実施形態例（これに限定されるものではない）に従った、ドリル／駆動モードにおけるチャックシステムの断面図である。
【図２】図２は、図１のチャックシステムの部分斜視図である。
【図３】図３は、ドリル／駆動モードにおいて付勢された図１のチャックシステムの断面図である。
【図４】図４は、図３のチャックシステムの部分斜視図である。
【図５】図５は、ハンマーモードにおいて付勢された図１のチャックシステムの断面図である。
【図６】図６は、図５のチャックシステムの部分斜視図である。
【図７】図７は、チャックモードにおける図１のチャックシステムの断面図である。
【図８】図８は、図７のチャックシステムの部分斜視図である。
【図９】図９は、本発明の１実施形態例（これに限定されるものではない）に従った、ドリル／駆動モードにおけるツールチャックの部分斜視図である。
【図１０】図１０および図１１は、図９のツールチャックの分解斜視図である。
【図１１】図１０および図１１は、図９のツールチャックの分解斜視図である。
【図１２】図１２は、ドリル／駆動モードにおける図９のツールチャックの断面図である。
【図１３】図１３は、アセンブリモードにおける図９のツールチャックの断面図である。
【図１４】図１４は、チャックモードにおける図９のツールチャックの断面図である。
【図１】
2007062009.tif 000003
【図２】
2007062009.tif 000004
【図３】
2007062009.tif 000005
【図４】
2007062009.tif 000006
【図５】
2007062009.tif 000007
【図６】
2007062009.tif 000008
【図７】
2007062009.tif 000009
【図８】
2007062009.tif 000010
【図９】
2007062009.tif 000011
【図１０】
2007062009.tif 000012
【図１１】
2007062009.tif 000013
【図１２】
2007062009.tif 000014
【図１３】
2007062009.tif 000015
【図１４】
2007062009.tif 000016
【外国語明細書】
【発明の名称】DEAD SPINDLE CHUCKING SYSTEM WITH SLIDING SLEEVE
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
This US non-provisional application claims priority under 35 USC §119 to US Provisional Application No. 60/712,403 filed August 31, 2005, the content of which is incorporated herein in its entirety by reference.
BACKGROUND
1. Field of the Invention
The present invention relates in general to tool chucks for attachment of accessories to power drivers, and more particularly to a tool chuck having chuck jaws that may be actuated via power from the driver's transmission.
2. Description of Related Art
Commonly-assigned, copending provisional Application, entitled "TOOL CHUCK WITH POWER TAKE OFF AND DEAD SPINDLE FEATURES," filed April 19, 2005, and designated US Application No. 60/672,503 ("the '503 application"), is hereby incorporated in its entirety by reference.  The '503 application describes examples of a power driver that may be selectively operated in different modes, including a chuck mode.  In the chuck mode, the driver may be powered up to actuate (i.e., open and close) the tool chuck.  During chuck actuation, the chuck body and the chuck jaws may not rotate.  This may be referred to as a "dead spindle" feature since the user may not be exposed to (or observe) any rotating parts.
Tool chucks may implement a sliding sleeve that may be selectively grounded (i.e., rotationally fixed) to the housing of the power driver.  When the sleeve is grounded, the driver may be powered up to actuate the tool chuck.  In some cases, the sleeve may selectively ground the chuck body to the housing of the power driver.  Here, the chuck body and the chuck jaws may not rotate during chuck actuation, thereby affecting a dead spindle feature.
Conventional sliding sleeve tool chucks are generally thought to provide acceptable performance.  However, if the chuck body is selectively grounded to the housing of the power driver and if the motor is run in the forward direction until the chuck jaws are tightened onto the accessory, then the motor may stall.  The motor may also stall when the tool chuck is driven to a fully opened condition.  Motor stall may damage the motor, damage the transmission and/or result in erratic tightening torques.
Various features have been developed in an effort to avoid the shortcomings noted above.  For example, the power driver may implement an electronic clutch.  Here, when the sliding sleeve selectively engages the housing of the power driver, the electronic clutch may be enabled to limit the applied torque to a desired tightening torque (during chuck actuation).  Alternatively, the power driver's mechanical clutch, which typically limits the applied torque during a drill/drive mode, may be adapted to also limit an applied torque to a desired tightening torque (during chuck actuation).
The electronic and mechanical clutch features noted above are not without shortcomings.  For example, power drivers may be equipped with multiple operating speeds.  Unless the electronics can determine and compensate for the selected operating speed, then the torque delivered by the electronic clutch may vary during chuck actuation.  The same may be true where the power driver's mechanical clutch serves to limit an applied torque to a desired tightening torque during chuck actuation.
SUMMARY
According to an example, non-limiting embodiment, a power driver may include a housing and a tool chuck.  The tool chuck may have a chuck body mounted for rotation on the housing and supporting threadless chuck jaws, and a chuck drive shaft mounted for rotation on the chuck body.  A sleeve may be mounted on the tool chuck for adjustment into a DRILL DRIVE MODE to rotationally lock together the chuck body and the chuck drive shaft, and a CHUCK MODE to rotationally lock together the chuck body and the housing.
According to another example, non-limiting embodiment, a power driver may include a housing and a tool chuck.  The tool chuck may have a chuck body supporting threadless chuck jaws, and a chuck drive shaft mounted for rotation on the chuck body.  Sleeve means may be provided for adjusting into a DRILL DRIVE MODE to rotationally lock together the chuck body and the chuck drive shaft, and a CHUCK MODE to rotationally lock together the chuck body and the housing.
According to another example, non-limiting embodiment, a power driver may include a housing.  An input shaft may be mounted for rotation on the housing, and an output shaft may be mounted for rotation on the housing  A tool chuck may be mounted on the output shaft.  A sleeve may be mounted on the tool chuck.  The sleeve may be adjustable from a first axial position to a second axial position to drive the input shaft away from the output shaft.
The above and other features of the invention including various and novel details of construction and combinations of parts will now be more particularly described with reference to the accompanying drawings.  It will be understood that the details of the example embodiments are shown by way of illustration only and not as limitations of the invention.  The principles and features of this invention may be employed in varied and numerous embodiments without departing from the scope of the invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The present invention will become more fully understood from the detailed description below and the accompanying drawings, wherein like elements are represented by like reference numerals, which are given by way of illustration only and thus are not limiting of the present invention.
Fig. 1 is a sectional view of a chucking system in a drill/drive mode according to an example, non-limiting embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a partial perspective view of the chucking system of Fig. 1.
Fig. 3 is a sectional view of the chucking system of Fig. 1 in the drill/drive mode and with bias.
Fig. 4 is a partial perspective view of the chucking system of Fig. 3.
Figs. 5 is a sectional view of the chucking system of Fig. 1 in a hammer mode and with bias.
Fig. 6 is a partial perspective view of the chucking system of Fig. 5.
Fig. 7 is a sectional view of the chucking system of Fig. 1 in a chuck mode.
Fig. 8 is a partial perspective view of the chucking system of Fig. 7.
Fig. 9 is a partial perspective view of a tool chuck in a drill/drive mode according to an example non-limiting embodiment of the present invention.
Figs. 10 and 11 are exploded perspective view of the tool chuck of Fig. 9.
Fig. 12 is a sectional view of the tool chuck of Fig. 9 in a drill/drive mode.
Fig. 13 is a sectional view of the tool chuck of Fig. 9 in an assembly mode.
Fig. 14 is a sectional view of the tool chuck of Fig. 9 in a chuck mode.
DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
I. Example Embodiment Depicted in Figs. 1-8:
Figs. 1-8 schematically show an example, non-limiting embodiment of a chucking system.  The chucking system may include a tool chuck 50 that may be provided on a power driver (e.g., a drill) for holding an accessory (e.g., a drill bit).  It will be appreciated, however, that the tool chuck 50 may be suitably implemented on a variety of power drivers (other than drills) for holding a variety of accessories (other than drill bits).
A. The Structure:
As shown in Figs. 1 and 2, the tool chuck 50 may include a chuck body 52 that may support a chuck drive shaft 55, a sleeve 60 and chuck jaws (not shown).  The chuck drive shaft 55 may be mounted for rotation on the chuck body 52.  The chuck drive shaft 55 may be securely connected to an output shaft 30 of the power driver.  A relative rotation between the chuck drive shaft 55 and the chuck body 52 may actuate the tool chuck 50 (i.e., open and close the chuck jaws).
For example, the tool chuck 50 may implement "pusher" style chuck jaws (not shown).  Here, the forward end of the chuck drive shaft 55 may be provided with radial inward facing threads 58.  Similar to the structure described in the '503 application, the radial inward facing threads 58 may interact with radial outward facing threads of a chuck actuating screw (not shown), which may support the chuck jaws.  The interaction between the threads 58 of the chuck drive shaft 55 and the threads of the chuck actuating screw may cause the chuck jaws to advance and retract in the axial direction relative to the chuck body 52.  It will be appreciated that the chuck actuating screw and the chuck body 52 may be rotationally locked together via the chuck jaws.
The sleeve 60 and the chuck body 52 may have cooperating features by which the component parts 52, 60 may be axially moveable relative to each other and rotationally locked together.  For example, the sleeve 60 may have forward splines 63 (see Fig. 8) that may interact with splines 53 of the chuck body 52.  The sleeve 60 may have rearward splines 66 (see Fig. 7) for selectively engaging with splines 56 of the chuck drive shaft 55.  The sleeve 60 may have sleeve lugs 68 for selectively engaging with pockets 98 of an end cap 94.
The power driver may include a housing 90.  The housing 90 may include a main body 92 and the end cap 94 assembled together.  In alternative embodiments, the main body 92 and the end cap 94 may be of an integral, one-piece construction.  The housing 90 may support an input shaft 10, the output shaft 30 and a hammer mechanism 70.
The input shaft 10 may be mounted for rotation on the main body 92.  A bearing 2 (e.g., a needle bearing) may be provided to facilitate relative rotation between the input shaft 10 and the main body 92.  The input shaft 10 may be coupled to the output of a power driver transmission (not shown).  Numerous and varied power driver transmissions, which are well known in this art, may be suitably implemented.  The forward end of the input shaft 10 may include a blind hole 12.  The blind hole 12 may receive an end of the output shaft 30.  The input shaft 10 may include a flange 14.  An axial forward facing surface of the input shaft 10 may include drive lugs 16 (see Fig. 2).  The drive lugs 16 may have distal ends with tapered ramps (see Fig. 8).
The output shaft 30 may be mounted for rotation on the end cap 94.  The output shaft 30 may fixedly support a coupler 20.  An axial rearward facing surface of the coupler 20 may include driven lugs 26.  The driven lugs 26 may have distal ends with tapered ramps (see Fig. 8).  The driven lugs 26 of the coupler 20 may interact with the drive lugs 16 of the input shaft 10, as will be described in more detail below.  A bearing 4 may be provided to facilitate relative rotation between the output shaft 30 and the end cap 94.  The output shaft 30 may be axially moveable through the bearing 4.  The axial travel of the output shaft 30 may be limited by the coupler 20 and a flange 34 of the output shaft 30.  A spring (not shown) may be provided between the bearing 4 and the flange 34 to influence the output shaft 30 in an axial forward direction relative to the housing 90.
The hammer mechanism 70 may include a rotatable ratchet 72, a rotationally fixed ratchet 74 and a cam ring 76.  As shown in Fig. 1, the rotatable ratchet 72 and the input shaft 10 may be of an integral, one-piece construction.  In alternative embodiments, the rotatable ratchet 72 and the input shaft 10 may be two separate and distinct pieces that may be fixed together.  The rotationally fixed ratchet 74 may be rotationally fixed and axially moveable relative to the main body 92 of the housing 90.  The rotationally fixed ratchet 74 may have a central aperture through which the input shaft 10 may extend.  The cam ring 76 may include a user operable lever or sleeve for selectively engaging the ratchets 72, 74.
A spring 6 may be provided between the rotationally fixed ratchet 74 and the flange 14 of the input shaft 10.  The spring 6 may influence the rotationally fixed ratchet 74 in an axial rearward direction and into operable engagement with the cam ring 76.  The axial rearward travel of the rotationally fixed ratchet 74 may be limited by the cam ring 76.  The spring 6 may also influence the input shaft 10 (and thus the rotatable ratchet 72) in an axial forward direction.  The axial forward travel of the input shaft 10 may be limited by the coupler 20.
The pins 8 may be slidably mounted in respective axial apertures (not shown) provided around the circumference of the end cap 94.  The forward ends of the pins 8 may extend into the pockets 98 of the of the end cap 94.
B. The Operation:
The tool chuck 50 may operate differently depending on (1) the axial position of the rotationally fixed ratchet 74 and (2) the axial position of the sleeve 60.  The different operating modes may include (but are not limited to) a DRILL/DRIVE MODE, a HAMMER MODE and a CHUCK MODE.  
Figs. 1 and 2 illustrate the DRILL/DRIVE MODE and with the chucking system unbiased.  As shown, the rotationally fixed ratchet 74 may be in an axial rearward position (and disengaged from the rotatable ratchet 72) so that the hammer mechanism 70 may be inactive.  Also, the sleeve 60 may be in an axial forward position.  In this condition, the splines 56 (Fig. 7) of the chuck drive shaft 55 may engage with the rearward splines 66 of the sleeve 60 so that the chuck body 52, the chuck drive shaft 55 and the sleeve 60 may be rotationally locked together and rotatable together as a unit.  Since the chuck body 52 and the chuck drive shaft 55 may be rotationally locked together, the tool chuck 50 may not loosen during operation.
A user may then power up the driver to rotationally drive the input shaft 10, which may rotate relative to the rotationally fixed ratchet 74.  The input shaft 10 may rotationally drive the output shaft 30 via the engagement between the drive lugs 16 and the driven lugs 26.  By virtue of the influence from the spring 6, the tapered ramps of the drive lugs 16 may be inserted into the coupler 20 beyond the tapered ramps of the driven lugs 26.  In this condition, a torque coupling may be provided in which all of the torque from the input shaft 10 may be transmitted to the output shaft 30.  The output shaft 30 may rotationally drive the tool chuck 50.
Figs. 3 and 4 illustrate the DRILL/DRIVE MODE similar to Figs. 1 and 2, but with the chucking system biased.  A bias (or external force) may occur, for example, when the user presses the accessory (e.g., a drill bit) against a work piece.  As shown, the bias may move the tool chuck 50 (and thus the output shaft 30 and the input shaft 10) in an axial rearward direction relative to the housing 90 and against the influence of the spring (not shown) provided between the bearing 4 and the flange 34 of the output shaft 30 and against the influence of the spring 6.
The axial rearward travel of the output shaft 30 (and thus the tool chuck 50) may be limited by the flange 34 abutting against the bearing 4.  In this way, the axial rearward travel of the component parts due to bias may be limited so that the rotatable ratchet 72 may remain spaced apart from the rotationally fixed ratchet 74 (i.e., the hammer mechanism 70 may remain inactive) and the sleeve 60 may remain spaced apart from the end cap 94.  Once the bias is removed, the component parts may return to the condition shown in Figs. 1 and 2.
Figs. 5 and 6 illustrate a HAMMER MODE, and with the chucking system biased.  To achieve the HAMMER MODE, a user may manipulate the cam ring 76 to move the rotationally fixed ratchet 74 in an axial forward direction and against the influence of the spring 6.  And since the chucking system is biased, the output shaft 30 (by virtue of the coupler 20) may move the input shaft 10 (and thus the rotatable ratchet 72) in an axial rearward direction and against the influence of the spring 6.  In this condition, the rotationally fixed ratchet 74 may engage with the rotatable ratchet 72.  It will be appreciated that if the bias is removed from the chucking system, then the spring 6 may influence the rotatable ratchet 72 (and the input shaft 10 and the output shaft 30) to an axial forward position, which may cause the ratchets 72, 74 to become disengaged.
A user may then power up the driver to rotationally drive the input shaft 10 (together with the rotatable ratchet 72), which may rotate relative to the rotationally fixed ratchet 74.  Assuming the chucking system remains biased, the relative rotation between the ratchets 72, 74 may cause the input shaft 10, the output shaft 30 and the tool chuck 50 to be displaced relative to the housing 90 to produce a reciprocating axial motion.  For example, as shown, the rotatable ratchet 72 and the rotationally fixed ratchet 74 may have respective teeth.  As the teeth of the rotatable ratchet 72 ride over the teeth of the rotationally fixed ratchet 74, the rotatable ratchet 72 may be moved axially away from the rotationally fixed ratchet 74.  As the teeth pass over each other, the bias applied to the chucking system may move the rotatable ratchet 72 back to the axial position shown in Figs. 5 and 6.  In this way, when the driver is powered up, the tool chuck 50 may rotate and axially reciprocate.
Figs. 7 and 8 illustrate the CHUCK MODE.  By way of example only, the power driver may be operated in the CHUCK MODE with the chucking system unbiased (as shown).  The rotationally fixed ratchet 74 may be in an axial rearward position (and disengaged from the rotatable ratchet 72) so that the hammer mechanism 70 may be inactive.  Also, the user may move the sleeve 60 to an axial rearward position.  During this axial movement, the rearward splines 66 of the sleeve 60 may disengage from the splines 56 of the chuck drive shaft 55 (so that the chuck drive shaft 55 may be rotatable relative to the chuck body 52), and the sleeve lugs 68 may enter into the pockets 98 of the end cap 94 (so that the sleeve 60 and the chuck body 52 may be rotationally grounded to the housing 90 of the power driver).
As the sleeve lugs 68 enter into the pockets 98, the sleeve lugs 68 may drive the pins 8 (and thus the input shaft 10) in an axial rearward direction and against the influence of the spring 6.  The output shaft 30 (and thus the coupler 20) may remain in an axial forward position by virtue of the spring (not shown) provided between the flange 34 and the bearing 4.  Accordingly, the axial rearward travel of the input shaft 10 may cause the drive lugs 16 to partially withdraw from the driven lugs 26 of the coupler 20 so that the tapered ramps of the drive lugs 16 may confront the tapered ramps of the driven lugs 26 in a circumferential direction (as shown in Fig. 8).
A user may then power up the driver to rotationally drive the input shaft 10.  The input shaft 10 may rotationally drive the output shaft 30 via the engagement between the drive lugs 16 and the driven lugs 26.  The output shaft 30 may rotationally drive the chuck drive shaft 55 relative to the chuck body 52 (which may remain rotationally grounded to the housing 90 via the sleeve 60).  As described in the '503 application, the relative rotation between the chuck drive shaft 55 and the chuck body 52 (and thus the chuck actuating screw and the chuck jaws) may actuate the tool chuck 50 (i.e., open and/or close the chuck jaws depending on the operational direction of the power driver).  Further, during chuck actuation, the chuck body and the chuck jaws may not rotate.  This may be referred to as a "dead spindle" feature since the user may not be exposed to (or observe) any rotating parts.
During a chuck actuating process, and when the tool chuck 50 is not fully opened or closed (e.g., when the chuck jaws are still opening or closing), the input shaft 10 may rotationally drive the output shaft 30 via the interaction between the drive lugs 16 and the driven lugs 26.  When the tool chuck 50 fully closes (with or without an inserted accessory) or fully opens, a rotational force applied by the drive lugs 16 to the driven lugs 26 may increase.  The rotational force may increase to a threshold at which the tapered ramps of the lugs 16, 26 may cooperate to drive the input shaft 10 in an axial rearward direction and against the influence of the spring 6 so that the drive lugs 16 may slide over and past the distal ends of the driven lugs 26.  In this way, the drive lugs 16 and the driven lugs 26 may provide a clutch feature to limit the torque that may be applied during the chuck actuating process.
It will be appreciated that the magnitude of the rotational force necessary to drive the input shaft 10 in the axial rearward direction may be affected by, for example, the degree to which the tapered ramps of the lugs 16, 26 are inclined (or slanted) and/or the spring constant of the spring 6.  Further, by suitably designing the profiles of the tapered ramps, a torque threshold for tightening the tool chuck 50 may be less than a torque threshold for loosening the tool chuck 50, or vice-versa.
II. Example Embodiment Depicted in Figs. 9-14:
Figs. 9-14 schematically show an example, non-limiting embodiment of a tool chuck 150 that may be suitably implemented in the chucking system described above in section I.  As shown in Figs. 9-14, the tool chuck 150 may removably receive the shank of an accessory 105.
A. The Structure:
As shown in Figs. 9-11, the tool chuck 150 may include a chuck body 152.  The chuck body 152 may rotatably support a chuck drive shaft 155.  In this example, non-limiting embodiment, the chuck drive shaft 155 may have two component parts inclusive of a bushing 110 and a drive sleeve 120.  The bushing 110 may be securely connected to the output shaft 130 of the power driver.  The bushing 110 may include splines 116 (see Fig. 10) that may selectively cooperate with rearward splines 166 (see Fig. 11) of a sleeve 160.  The bushing 110 may also include a forward facing clutch surface 112 (see Fig. 10) that may cooperate with a rearward facing clutch surface 122 (see Fig. 11) of the drive sleeve 120.
The drive sleeve 120 may be axially fixed to the chuck body 152.  Bearings 107 (e.g., ball bearings) may be interposed between the drive sleeve 120 and the chuck body 152 to facilitate a relative rotation between the component parts 120, 152.  The bearings 107 may be cojoined via a carrier (for example) or they may be loose.  The bearings 107 may be captured between annular recesses 151, 121 (see Fig. 10) that may be respectively provided in the chuck body 152 and the drive sleeve 120.  The drive sleeve 120 may be provided with radial inward facing threads 128.  The radial inward facing threads 128 may interact with radial outward threads 188 of a chuck actuating screw 180.  That is, the drive sleeve 120 may be screw coupled to the chuck actuating screw 180.
A spring 106 may be captured between the chuck body 152 and the bushing 110 (which may be securely connected to the output shaft 130).  The spring 106 may influence the chuck body 152 (and therefore the drive sleeve 120) in an axial rearward direction.  The axial rearward travel of the chuck body 152 may be limited by the clutch surface 122 of the drive sleeve 120 abutting against the clutch surface 112 of the bushing 110.
The chuck actuating screw 180 may include radial passageways 186 through which the chuck jaws 101 may be respectively slidable.  The radial passageways 186 may rotationally fix the chuck actuating screw 180 to the chuck jaws 101.  The interaction between the threads 128 and 188 may cause the chuck actuating screw 180 to advance and retract in the axial direction relative to the chuck body 152.
The forward end of the chuck body 152 may securely support a nose portion 140 and a jaw retainer 145.  The nose portion 140 may have a tapered shape and may surround the jaw retainer 145.  The jaw retainer 145 may have inclined slots 147 (see Fig. 10) through which the chuck jaws 101 may be respectively slidable.  The chuck jaws 101 may have fins 103 that may slide along the tapered outer contour of the jaw retainer 145.  The radial inward facing surface of the nose portion 140 may abut against the radial outward facing surface of the fins 103 to prevent the chuck jaws 101 from being removed from the slots 147 of the jaw retainer 145.  It will be appreciated that the chuck actuating screw 180, the nose portion 140 and the jaw retainer 145 may be rotationally locked together via the chuck jaws 101.
The sleeve 160 may be mounted on the chuck body 152 via cooperating features by which the component parts 152, 160 may be axially moveable relative to each other and rotationally locked together.  For example, the sleeve 160 may have forward splines 163 (see Fig. 10) that may interact with splines 153 (see Fig. 10) of the chuck body 152.  The sleeve 160 may have pockets 168 (see Fig. 11) for selectively engaging with lugs 198 of the housing 190.
The axial position of the sleeve 160 (relative to the chuck body 152) may be influenced by a detent 157.  In varied embodiments, a plurality of detents 157 may be provided.  The detent 157 may be biased in a radial outward direction by a spring 159.  The detent 157 and the spring 159 may be received in a pocket of the chuck body 152.  The detent 157 may interact with a recess 167 of the sleeve 160 to influence the axial position of the sleeve 160, as will be described in more detail below.
B. The Operation:
The tool chuck 150 may operate differently depending on the axial position of the sleeve 160.  The different operating modes may include (but are not limited to) a DRILL/DRIVE MODE, an ASSEMBLY MODE and a CHUCK MODE.  
Fig. 12 illustrates the DRILL/DRIVE MODE.  As shown, the sleeve 160 may be located at an axial intermediate position relative to the chuck body 152.  In this condition, the detent 157 may be situated between two ramps 161 and 162 that may be provided in the recess 167.  The axial position of the sleeve 160 may deviate during use.  During such deviations, the ramps 161 and 162 and the spring loaded detent 157 may interact to influence the sleeve 160 back to the illustrated axial intermediate position.
In addition, the splines 116 of the bushing 110 may engage with the rearward splines 166 of the sleeve 160 so that the chuck body 152, the chuck drive shaft 155 (inclusive of the bushing 110 and the drive sleeve 120) and the sleeve 160 may be rotationally locked together and rotatable together as a unit.  Thus, the tool chuck 150 may not loosen during operation.
A user may then power up the driver to rotationally drive the output shaft 130, which in turn may rotationally drive the tool chuck 150 and the accessory 105.
Fig. 13 illustrates an ASSEMBLY MODE.  To achieve the ASSEMBLY MODE, a user may move the sleeve 160 to an axial forward position.  During this axial movement, the ramp 161 of the recess 167 may drive the detent 157 in a radial inward direction and against the influence of the spring 159.  The sleeve 160 may be actively retained in the axial forward position so that a portion of the bushing 110 may be exposed.
The exposed portion of the bushing 110 may be grasped with a tool to allow for assembly (or disassembly) of the tool chuck 150 onto (or from) the output shaft 130 of the power driver.  Once the active retention is released, the ramp 161 and the spring loaded detent 157 may interact to influence the sleeve 160 back to the axial intermediate position shown in Fig. 12.
Fig. 14 illustrates the CHUCK MODE.  Here, the user may move the sleeve 160 to an axial rearward position.  During this initial axial movement, the ramp 162 of the recess 167 may drive the detent 157 in a radial inward direction and against the influence of the spring 159.  During further axial movement, the detent 157 may move in a radial outward direction (by virtue of the spring 159) and across the ramp 164.  
In addition, the rearward splines 166 of the sleeve 160 may disengage from the splines 116 of the bushing 110 so that the chuck drive shaft 155 (inclusive of the bushing 110 and the drive sleeve 120) may be rotatable relative to the chuck body 152.  The lugs 198 of the end cap 194 may enter into the pockets 168 of the sleeve 160.  In this condition, the sleeve 160, the chuck body 52, the nose portion 140, the jaw retainer 145 and the chuck jaws 101 may be rotationally grounded to the housing 190 of the power driver.
A user may then power up the driver to rotationally drive the output shaft 130.  The output shaft 130 may rotationally drive the bushing 110.  The bushing 110 may rotationally drive the drive sleeve 120 via the engagement between the clutch surfaces 112 and 122.  The drive sleeve 120 may rotate relative to the chuck actuating screw 180, which may remain grounded to the housing 190 (via the chuck jaws 101, the nose portion 140, the jaw retainer 145, the chuck body 152 and the sleeve 160).  This relative rotation may cause the chuck actuating screw 180 to advance or retract in the axial direction (depending on the rotation direction of the drive sleeve 120) by virtue of the interaction between the radial inward facing threads 128 and the radial outward facing threads 188.  The translational movement of the chuck actuating screw 180 may push or pull on the chuck jaws 101 (guided by the inclined slots 147 in the jaw retainer 145) to open or close the same.
During chuck actuation, the sleeve 160, the chuck body 152, the nose portion 140, the jaw retainer 145, the chuck jaws 101 and the chuck actuating screw 180 may remain rotationally grounded to the housing 190, while the chuck actuating screw 180 may move axially (via the rotational movements of the drive sleeve 120) relative to the chuck body 152 to open and close the chuck jaws 101.  This may be referred to as a dead spindle feature since the user may not be exposed to (or observe) any rotating parts.
The output shaft 30 may rotationally drive the chuck drive shaft 55 relative to the chuck body 52 (which may remain rotationally grounded to the housing 90 via the sleeve 60).  As described in the '503 application, the relative rotation between the chuck drive shaft 55 and the chuck body 52 (and thus the chuck actuating screw and the chuck jaws) may actuate the tool chuck 50 (i.e., open and/or close the chuck jaws depending on the operational direction of the power driver).  Further, during chuck actuation, the chuck body and the chuck jaws may not rotate.
During a chuck actuating process, and when the tool chuck 150 is not fully opened or closed (e.g., when the chuck jaws 101 are still opening or closing), the bushing 110 may rotationally drive the drive sleeve 120 via the interaction between the clutch surfaces 112 and 122.  When the tool chuck 150 fully closes (with or without the inserted accessory 105) or fully opens, a rotational force applied by the bushing 110 to the drive sleeve 120 may increase.  The rotational force may increase to a threshold at which the clutch surfaces 112 and 122 may give way (or slip) to limit the torque that may be applied during the chuck actuating process.  As the clutch surfaces 112 and 122 slip, the drive sleeve 120 (together with the chuck body 152 and the sleeve 160) may be driven in an axial forward direction and against the influence of the spring 106.  It will be appreciated, however, that the axial forward travel (that occurs during clutch slip) may be insufficient to cause the lugs 198 of the end cap 194 to become disengaged from the pockets of the sleeve 160.
It will be appreciated that the magnitude of the rotational force necessary to drive the drive sleeve 120 in the axial forward direction may be affected by, for example, the geometries of the clutch surfaces 112 and 122 and/or the spring constant of the spring 106.  Further, by suitably designing the geometries of the clutch surfaces 112 and 122, a torque threshold for tightening the tool chuck 150 may be less than a torque threshold for loosening the tool chuck 150, or vice versa.
What is claimed is:
1. A power driver comprising:
a housing;
a tool chuck having
a chuck body mounted for rotation on the housing and supporting threadless chuck jaws, and
a chuck drive shaft mounted for rotation on the chuck body; and
a sleeve mounted on the tool chuck for adjustment into
a DRILL DRIVE MODE to rotationally lock together the chuck body and the chuck drive shaft, and
a CHUCK MODE to rotationally lock together the chuck body and the housing.
2. The power driver as set forth in claim 1, wherein the sleeve is coupled to the chuck body via cooperating splines.
3. The power driver as set forth in claim 1, wherein the sleeve in the CHUCK MODE disengages from the chuck drive shaft.
4. The power driver as set forth in claim 1, wherein the chuck drive shaft is mounted inside the chuck body.
5. The power drive as set forth in claim 1, wherein the sleeve is mounted on the outside of the chuck body.
6. A power driver comprising:
a housing;
a tool chuck having
a chuck body supporting threadless chuck jaws, and
a chuck drive shaft mounted for rotation on the chuck body; and
sleeve means for adjusting into
a DRILL DRIVE MODE to rotationally lock together the chuck body and the chuck drive shaft, and
a CHUCK MODE to rotationally lock together the chuck body and the housing.
7. The power driver as set forth in claim 6, wherein the sleeve means is coupled to the chuck body via cooperating splines.
8. The power driver as set forth in claim 6, wherein the sleeve means in the CHUCK MODE disengages from the chuck drive shaft.
9. The power driver as set forth in claim 6, wherein the chuck drive shaft is mounted inside the chuck body.
10. The power drive as set forth in claim 6, wherein the sleeve means is mounted on the outside of the chuck body.
11. A power driver comprising:
a housing;
an input shaft mounted for rotation on the housing;
an output shaft mounted for rotation on the housing;
a tool chuck mounted on the output shaft;
a sleeve mounted on the tool chuck and being adjustable from a first axial position to a second axial position to drive the input shaft away from the output shaft.
12. The power driver as set forth in claim 11, wherein the tool chuck includes a chuck body that is rotationally locked to the sleeve.
13. The power driver as set forth in claim 11, wherein the sleeve in the first axial position achieves a DRILL DRIVE MODE in which the input shaft and the output shaft are rotationally locked together.
14. The power driver as set forth in claim 11, wherein the sleeve in the first axial position is rotatable relative to the housing.
15. The power driver as set forth in claim 11, wherein the sleeve in the second axial position achieves a CHUCK MODE in which the input shaft is rotatable relative to the output shaft.
16. The power driver as set forth in claim 11, wherein the sleeve in the second axial position is rotationally locked to the housing.
17. The power driver as set forth in claim 11, wherein the tool chuck supports threadless jaws.
ABSTRACT OF THE DISCLOSURE
A power driver may include a housing, a tool chuck and a sleeve.  The tool chuck may have a chuck body mounted for rotation on the housing and supporting threadless chuck jaws, and a chuck drive shaft mounted for rotation on the chuck body.  The sleeve may be mounted on the tool chuck for adjustment into a DRILL DRIVE MODE to rotationally lock together the chuck body and the chuck drive shaft, and a CHUCK MODE to rotationally lock together the chuck body and the housing.
【図１】
2007062009.tif 000017
【図２】
2007062009.tif 000018
【図３】
2007062009.tif 000019
【図４】
2007062009.tif 000020
【図５】
2007062009.tif 000021
【図６】
2007062009.tif 000022
【図７】
2007062009.tif 000023
【図８】
2007062009.tif 000024
【図９】
2007062009.tif 000025
【図１０】
2007062009.tif 000026
【図１１】
2007062009.tif 000027
【図１２】
2007062009.tif 000028
【図１３】
2007062009.tif 000029