(57)【要約】      （修正有）【課題】解除モーメントを調節可能なクラッチを備えた電動工具。【解決手段】電動工具は、工具２を受容する工具ソケット，工具ソケットを回転駆動するモータ、及びモータと工具ソケットの間のパワートレイン６中に接続された、トルク制御される滑りクラッチ１０を有する。滑りクラッチは、第一クラッチディスク１６、第二クラッチディスク１５、バネ１７及び手動操作可能な調節機構１１を有する。第二クラッチディスクは、軸に沿って、第一クラッチディスクへ向かう方向でストッパ２５により制限されつつ変位可能であるように装着されている。第二クラッチディスクは、軸３に沿って、第一クラッチディスクへ向かう方向に、バネ１７によって押圧されている。手動操作可能な調節機構は、第一クラッチディスクのストッパまでの軸方向の間隔を可変的に調節し、それによって第一クラッチディスクの第二クラッチディスクとの係合の深さを決めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具（２）を受容する工具ソケット（４）、工具ソケット（４）を回転駆動するモータ（７）、及びモータ（７）と工具ソケット（４）との間のパワートレイン（６）中に接続された、トルク制御されるクラッチ（１０）を有する電動工具であって、該トルク制御されるクラッチ（１０，７３）は、
第一クラッチディスク（１６；６０；７１）と、
第二クラッチディスク（１５；７７）と、
前記第二クラッチディスク（１５；７７）を前記第一クラッチディスク（１６；６０；７１）へ向かう復帰方向（１８，８１）に押圧するバネ（１７；８０）と、
調節機構（１１）とを含み、前記第一クラッチディスク（１６；７７）は前記復帰方向（１８，８１）に平行な軸（３）に沿って変位可能に装着されていて、前記復帰方向（１８，８１）への変位はストッパ（２０；８３）によって制限されていて、前記調節機構（１１）は、前記第一クラッチディスク（１６；６０；７１）の前記第二クラッチディスク（１５；７７）との係合の深さ（３２）を決めるために、前記第一クラッチディスク（１６；７１）の前記ストッパ（２０；８３）までの軸方向の間隔（８５）を予め与えるよう構成されている電動工具。
【請求項２】
前記第一クラッチディスク（１６）及び前記第二クラッチディスク（１５）は相互に係合するカムをそれぞれ複数有し、前記クラッチディスクのうち少なくとも一方（１５）のカム（４２）は、各々凸面状に湾曲した頭部（４６）を有し、該頭部（４６）は頂点（５１）に向かって増大する曲率半径を有する、請求項１に記載の動力工具。
【請求項３】
前記頭部（４６）は、頂点（５１）まで上る片側が、第一部分（５２）と第二部分（５４）とから成り、第一部分（５２）は第一曲率半径（５３）を、第二部分（５４）は第二曲率半径（５５）を有し、第一曲率半径（５３）は第二曲率半径（５５）よりも小さいことを特徴とする特徴とする、請求項２に記載の動力工具。
【請求項４】
前記第一曲率半径（５３）は前記第二曲率半径（５５）よりも少なくとも２０％小さいことを特徴とする、請求項３に記載の動力工具。
【請求項５】
前記第二曲率半径（５５）は前記カム（４２）の高さ（５０）の０．９倍乃至１．２倍であることを特徴とする、請求項３または４に記載の動力工具。
【請求項６】
前記カムは平坦な上り側部（４５）を有し、該側部に頭部の前記第一部分（５２）が続くことを特徴とする、請求項３乃至５のいずれかに記載の動力工具。
【請求項７】
前記クラッチ（１０）を回転駆動するシャフト（１２）が前記パワートレイン（６）の中に設けられ、前記第一クラッチディスク（１６）及び前記第二クラッチディスク（１５）は、前記シャフト（１２）に対し軸（３）に沿って可動に装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の動力工具。
【請求項８】
前記第一クラッチディスク（１６）は、前記第二クラッチディスク（１５）から離れる方向（１８）において、調節機構（１１）によって形成され軸（３）に沿って変位可能な第二ストッパ（２５）に当接していることを特徴とする、請求項７に記載の動力工具。
【請求項９】
前記第二クラッチディスク（１５）はトルク伝達のために前記シャフト（１２）と噛み合わされており、前記第一クラッチディスク（１６）はトルク伝達のために別の第二のシャフト（１３）と噛み合わされており、前記第一クラッチディスク（１６）は前記第二のシャフト（１３）に対して変位可能であることを特徴とする、請求項７または８に記載の動力工具。
【請求項１０】
前記第一クラッチディスク（１６）は前記シャフト（１２）に装着され、噛み合いクラッチ（６３，６４）を介して前記第二のシャフト（１３）に連結されていることを特徴とする、請求項９に記載の動力工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力工具、特に電動ドライバに関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明による電動工具は、工具を受容する工具ソケット、工具ソケットを回転駆動するモータ、及びモータと工具ソケットとの間のパワートレイン中に接続された、トルク制御される滑りクラッチを有する。滑りクラッチは、第一クラッチディスク、第二クラッチディスク、バネ及び手動操作可能な調節機構を有する。第二クラッチディスクは、軸に沿って、第一クラッチディスクへ向かう方向でストッパによって制限されつつ変位可能であるように装着されている。第二クラッチディスクは、軸に沿って、第一クラッチディスクへ向かう方向に、前記のバネによって押圧されている。手動操作可能な調節機構は、第一クラッチディスクのストッパまでの軸方向の間隔を可変的に調節し、それによって第一クラッチディスクの第二クラッチディスクとの係合の深さを決めることができる。
【０００３】
両クラッチディスクは前記のバネによって基準の係合状態に保たれる。前記ストッパは第二クラッチディスクを第一クラッチディスクに対して間隔を置いて保つ。こうして第二クラッチディスクの第一クラッチディスクとの係合の深さはストッパによって制限されている。滑りクラッチに加わるトルクが臨界閾値を超えると、第二クラッチディスクはバネの作用に抗して、両クラッチディスクが完全に係合を解除され、トルクの伝達が中断されるまで、後退させられる。閾値は係合の深さにより調節可能であり、係合の深さはストッパに対する第一クラッチディスクの相対位置によって決められている。こうしてユーザは調節機構により所望の解除モーメントを調節できる。
【０００４】
一実施形態によれば、第一クラッチディスク及びの第二クラッチディスクはそれぞれ複数のカムを有している。両クラッチディスクはカムにより互いに係合する。両クラッチディスクのうち少なくとも一方のカムは、各々凸面状に湾曲した頭部を有し、該頭部は頂点に向かって増大する曲率半径を有する。カムは底部に続いて凹面状の足部、つまり負の曲率を有する。好ましくはこの足部に平坦な側部が続き、次いで正の曲率を有する前記の凸面状の頭部が続く。凸面状の頭部が直接凹面状の足部に続いてもよい。カムのこうした構成は、周方向に沿って、かつ軸から一定の距離で配置される。頭部とはカムの凸面状に構成された領域全体のことである。頭部の曲率は足部から頂点、つまり頭部の上端に向かう方向に減少する。こうして生じる溝は幅が大きくなるため、滑りクラッチの別な構成にとっては不利であるが、この構成では有利なことがわかる。減少する曲率により、小さな係合の深さの安定した調節が可能になり、これにより、滑りクラッチ解除のための低い閾値が可能になる。この調節機構は、特に滑りクラッチの製造及び取り付け時の許容誤差に対して強い。係合の深さが大きい場合の高い閾値の調節も同様に可能である。
【０００５】
一実施形態では、頭部は頂点まで上る側が第一部分と第二部分とから成り、第一部分は第一曲率半径を、第二部分は第二曲率半径を有し、第一曲率半径は第二曲率半径よりも小さい。頭部ははっきり二つの異なる曲率半径を持つように構成されているのが好ましい。曲率半径は頂点から下る側で、より大きな第二曲率半径から再び第一曲率半径に減少してもよい。第一曲率半径は例えば少なくとも２０％第二曲率半径よりも小さい。第二曲率半径はカムの高さの０．９倍乃至１．２倍であってもよい。カムの高さとは軸に沿ったカムの最大の大きさ、つまり足部の始まりから頭部の頂点までを言う。
【０００６】
一実施形態によれば、第二クラッチディスクはシャフト、好ましくは中間シャフトに可動に装着され、第一クラッチディスク、第二クラッチシャフトともシャフトに対し軸に沿って可動に装着されている。
【０００７】
第一クラッチディスクは、第二クラッチディスクから離れる方向において、調整機構によって形成され軸に沿って変位可能な第二ストッパに当接している。両クラッチディスクは、二つの別々なストッパにより軸方向の動きにおいて同じ方向で制限されている。この第二ストッパは第一ストッパに対して変位可能であり、これらのストッパの間隔が両クラッチディスクの係合の深さを決める。
【０００８】
一実施形態によれば、第二クラッチディスクは前記シャフトとトルク伝達のために噛み合わされ、第一クラッチディスクは第二の別なシャフトとトルク伝達のために噛み合わされており、第一クラッチディスクは第二シャフトに対して変位可能である。第二シャフトは例えば、工具を受容する、または工具ソケットと連結されたスピンドルである。第一クラッチディスクは例えば間に接続される噛み合いクラッチにより第二シャフトに対して軸方向に可動とされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下、実施例及び図面により本発明を説明する。
【００１０】
【図１】電動ドライバを示す図である。
【図２】電動ドライバのパワートレインを示す図である。
【図３】クラッチディスクを示す図である。
【図４】クラッチディスクを示す図である。
【図５】電動ドライバのパワートレインを示す図である。
【図６】電動ドライバのパワートレインを示す図である。
【００１１】
図中、別に指定しない限り、同一または機能的に等しい要素は同じ参照符号で示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、一例としての電動ドライバ１を示す。電動ドライバ１は作動中、工具２、好ましくはドライバビットを作動軸３の周りに回転駆動する。工具２を受容する工具ソケット４は作動軸３の周りに回転可能にハウジング５に装着されている。工具ソケット４はパワートレイン６を介して電気モータ７と連結されており、電気モータ７はシステムボタン８の操作に反応して回転する。ユーザはシステムボタン８により電動ドライバ１を始動させ、ハウジング５に形成された握り９により電動ドライバ１を操作することができる。
【００１３】
図２は、調節可能な滑りクラッチ１０を備えたパワートレイン６の構成を示す。滑りクラッチ１０は入力トルクが限界値を超えるとトルクの伝達を中断する。限界値はユーザがスライダ１１を用いて調節することができる。滑りクラッチ１０は入力側で入力シャフト１２に、出力側で出力スピンドル１３に係合している。入力シャフト１２、出力スピンドル１３とも作動軸３と同軸である。入力シャフト１２は軸方向に不動にハウジング５内に装着されている。入力シャフト１２の駆動は例えば、電気モータ７に対して相対回転しないように取り付けられた歯車装置１４を介して行われる、歯車装置１４はここでは例として二つのピニオンで表されている。出力スピンドル１３は前端に工具ソケット４を備えている。パワートレイン６の図示の構成は一例であり、別な実施形態では更に別なパワー変換要素またはパワー中断要素を含んでいてもよい。
【００１４】
滑りクラッチ１０は入力側クラッチディスク１５、出力側クラッチディスク１６及び復元バネ１７を含む。入力側クラッチディスク１５は軸方向に可動に入力シャフト１２に装着されている。入力側クラッチディスク１５は作動軸３に沿って進入方向１８に出力側クラッチディスク１６に接近したり、退避方向１９、つまり進入方向１８と反対方向に出力側クラッチディスク１６から遠ざかったりできる。復元バネ１７は進入方向１８に入力側クラッチディスク１５に作用し、入力側クラッチディスク１５を進入方向１８に出力側クラッチディスク１６に向かって押す。滑りクラッチ１０の初期状態、つまり入力トルクがない状態では、入力側クラッチディスク１５は最大限出力側クラッチディスク１６に接近している。例えばカムリングとして構成されたクラッチディスク１５，１６は初期状態にて係合しており、それにより入力側クラッチディスク１５は出力側クラッチディスク１６に入力トルクを伝達する。カムリングの一形態は、トルクが入力すると退避方向１９に作用する力が入力側クラッチディスク１５に加わるように構成されている。入力トルクが限界値を超えるとき、この力は、復元バネ１７の力に抗して入力側クラッチディスク１５を退避方向１９に後退させ、カムリング同士を完全に係合から解除された状態にするのに十分なものとなる。
【００１５】
第一ストッパ２０は、入力側クラッチディスク１５が進入方向にてこの第一ストッパ２０に当接することによって、入力側クラッチディスク１５の進入方向１８の動きを制限する。第一ストッパ２０は、入力側クラッチディスク１５と出力側クラッチディスク１６の間に、軸方向に走る線に沿って配設されている。第一ストッパ２０はハウジング５及び入力シャフト１２に対して軸方向に不動である。こうして第一ストッパ２０は初期状態における出力側クラッチディスク１６に対する入力側クラッチディスク１５の相対的な軸方向位置を決める。図示の実施形態では、入力側クラッチディスク１５は少なくとも一つの半径方向に突出する突出部２１を有し、該突出部２１は入力シャフト１２に設けられた軸方向に延びる長手溝２２に係合する。長手溝２２は進入方向１８において溝端部２３で閉じている。溝端部２３は突出部２１、従って入力側クラッチディスク１５のための第一ストッパ２０を成している。長手溝２２と突出部２１とは、トルク伝達のために、入力側クラッチディスク１５を入力シャフト１２に相対回転しないように連結する噛み合い部を成している。噛み合い部は複数の長手溝２２及び突出部２１を含んでいてもよい。第一ストッパ２０は前記に代えて、または前記に加えて、入力シャフトに装着されたリング２４によって形成されていてもよい。リング２４は入力シャフト１２の進入方向１８に向いた端に装着されている。
【００１６】
出力側クラッチディスク１６は入力シャフト１２に対して移動可能に装着されている。図示の実施形態では出力側クラッチディスク１６は軸方向に移動可能に出力スピンドル１３に装着されている。第二ストッパ２５が、出力側クラッチディスク１６の進入方向１８の動きを制限する。方向は常に入力側クラッチディスク１５の移動に関連づけて言うものとする。トルク入力時、出力側クラッチディスク１６は第二ストッパ２５に接触している。カムの形状によりトルクの一部が、出力側クラッチディスク１６に進入方向１８に作用する力に変えられる。任意に備えられるバネ２６が出力側クラッチディスク１６を第二ストッパ２５に当接させて保持するのであってもよい。バネ２６は出力側クラッチディスク１６に進入方向１８に作用し、例えば入力シャフト１２で支えられている。
【００１７】
第二ストッパ２５はスライダ１１と連結されている。スライダ１１は例えばハウジング５に装着されハウジング５に対して回転可能で、ユーザがつかむことができるスリーブ２７を有している。作動軸３に沿ってスリーブ２７に設けられたねじ山２８がハウジング５の対応するねじ山２９と螺合する。スリーブ２７を回転させると、スリーブ２７はハウジング５及び入力シャフト１２に対して作動軸３に沿って変位される。第二ストッパ２５は、スリーブ２７に内部に向かって突出するように形成されたリングである。
【００１８】
出力側クラッチディスク１６は例えば半径方向に内を向いた一つまたは複数の突出部３０を有しており、該突出部３０は出力スピンドル１３に設けられた溝３１に係合してトルクを伝達する。
【００１９】
第一ストッパ２０及び第二ストッパ２５は、初期状態における入力側クラッチディスク１５と出力側クラッチディスク１６の軸方向の間隔、従ってクラッチディスク同士の係合の深さ３２を決める。係合の深さ３２は、滑りクラッチ１０の係合を解除するのに必要な、初期状態からの入力側クラッチディスク１５の退避方向２０の後退に対応する。滑りクラッチ１０の係合を解除するのに必要なトルクは係合の深さ３２が大きいほど大きいが、これはとりわけ後退に伴って復元バネ１７のバネ力が徐々に大きくなるためである。こうしてユーザは第二ストッパ２５の軸方向の位置を変えることにより伝達されるトルクの限界値を調節することができる。
【００２０】
図３は一例としての入力側クラッチディスク４０を、進入方向１８を向いた前端４１が見える状態で示す斜視図であり、図４はクラッチディスク４０を展開した輪郭の一部を切り出したものを示す。切り出した領域は図３に扇形の面ＩＶ−ＩＶとして示されている。クラッチディスク４０は前端４１に、複数の好ましくは同形のカム４２を有している。出力側クラッチディスクも入力側クラッチディスク４０と同一のカムを備えて構成されていてもよい。複数のカム４２は作動軸３の周りの周方向４３に連続して配設されている。各カム４２は、周方向に連続して、フロント足部４４，進入方向１９上り側部４５、頭部４６，進入方向１９下り側部４７及びリア足部４８を有している。クラッチディスク４０は二つの連続するカム４２の間に平坦な底部４９を有していてもよい。
【００２１】
入力側クラッチディスク４０が出力側クラッチディスク４０に係合している間、上り側部４５は相互に面で当接する。上り側部４５及び下り側部４７はこのために平坦であることが好ましい。作動軸３に対する側部４５，４７の傾斜は例えば４５度乃至７０度である。この傾斜が、入力トルクの軸方向に作用する力への変換を決める。側部４５はカム４２の高さ５０の２０％乃至３０％に亘って延びている。スライダ１１は係合の深さ３２を決めることができる。係合の深さ３２が最大である場合、両クラッチディスクの上り側部４５はその高さ全体に亘って完全に相互に当接する。
【００２２】
足部４４は負の曲率を有し、好ましくは底部４９から側部４５に至るまで曲率半径が一定である。底部４９から足部４４への移行は滑らかである、つまり傾斜は飛躍なしにコンスタントに増加する。足部４４から側部４５への移行も同様に滑らかである。足部４４の曲率半径はカム４２の高さ５０よりはっきり小さい、例えば高さ５０の４０％よりも小さいことが好ましい。これによりカム４２の高さ５０に占める足部４４の割合を小さく保つことができる。
【００２３】
頭部４６は一貫して正の曲率を有し、少なくとも上り側部４５から頭部４６の頂点５１に至る上り部分において二つの曲率半径を示す。側部４５は滑らかに頭部４６の第一部分５２に移行する。第一部分５２は第一曲率半径５３を有し、第二曲率半径５５を有する第二部分５４に滑らかに移行する。頭部４６の頂点５１は第二部分５４にある。この例の頭部４６は頂点５１に対して対称であり、第二部分５４には第一曲率半径５３に等しい曲率半径を持つ第三部分５６が続く。
【００２４】
第一曲率半径５３は第二曲率半径５５よりも小さく、第二曲率半径５５よりも少なくとも２０％、多くとも６０％小さいことが好ましい。第一部分５２は平坦な側部４２とカム４２の頂点５１の間に最も強いカーブ（最小の曲率半径）を局所的に有している。カム４２の展開方向に測った長さは、真ん中の第二部分５４のカーブがわずかなので、頭部が扇状の頭部を持ち第二曲率半径をもつように構成されたカムに比べて２０％乃至４０％長い。カム４２の高さ５０の第二曲率半径５５に対する比は０．５乃至０．７５である。第一曲率半径５３は高さ５０とほぼ等しく、例えばその比は０．９乃至１．２である。頭部４６はカム４２の高さ５０の５０％よりも大きな割合を占める。第一領域５２から第二領域への移行点５７はカム４２の高さ５０のおよそ９０％乃至９５％の位置にある。ユーザがスライダ１１を最小のトルクに調節すると、第二クラッチディスクは第一クラッチディスクに移行点５７までしか係合せず、第一部分５４は接触しないままである。
【００２５】
図５はパワートレイン６の更に別な実施形態を示している。入力側クラッチディスク１５は基本的に前述の実施形態と同様に構成されており、軸方向に可動かつ回転方向に噛み合って相対変位が制限される態様で入力シャフト１２に装着されている。出力側クラッチディスク６０は軸方向に変位可能に入力シャフト１２に装着され、入力シャフト１２に対して自由に回転可能である。入力側クラッチディスク１５と出力側クラッチディスク６０とは前述のようにカム４２により互いに係合する。初期状態における入力側クラッチディスク１５の出力側クラッチディスク６０からの軸方向の間隔は、スライダ１１によって位置決めされる出力側クラッチディスク６０のストッパ２５によって決められる。
【００２６】
スピンドル１３は入力シャフト１２に対して軸方向に可動である。スピンドル１３と入力シャフト１２との間のバネ６１が、初期状態においてこれらを、間隔を置いた状態に保っている。スピンドル１３は入力シャフト１２に向かう方向に軸方向に突出した爪６３を有する。爪６３は出力側クラッチディスク６０の対応する爪６４と係合可能である。爪６３，６４によって形成される噛み合いクラッチがスピンドル１３の機械的駆動機構の一部であってもよい。係合はユーザがスピンドル１３を入力シャフトに押しつける時初めて生じることが好ましい。
【００２７】
図６はパワートレイン７０の更に別な実施形態を示している。パワートレイン７０はモータ駆動されるピニオン７１と入力シャフト７２とを有し、これらはトルク制御されるクラッチ７３を介して連結されている。ピニオン７１は回転可能に入力シャフト７２に装着されている。駆動ピニオン（図示せず）がピニオン７１と噛み合っている。ピニオン７１は工具ソケット４の方向７４を向いた前端７５にカム７６を備えており、入力側クラッチディスクとして構成されている。ピニオン７１はハウジング５内で作動軸３に沿っては不動である。入力側クラッチディスクと係合する出力側クラッチディスク７７は軸方向に可動に入力シャフト７２に装着されている。入力側クラッチディスク７１のカム７６と出力側クラッチディスク７７のカム７８は、前述の実施形態と同じに構成されていてもよい。出力側クラッチディスク７７は内部噛み合い部７９を介して、入力シャフト７２と回転しないように連結されている。
【００２８】
復元バネ８０は可動の出力側クラッチディスク７７を、入力側クラッチディスク７１へ向かう復帰方向８１に押し、初期状態において両クラッチディスクを係合状態に保つ。復元バネ８０は復帰方向と反対側でリング８２で支えられている。リング８２は軸方向に不動に入力シャフト７２に固定されている。復元バネ８０がねじれないよう、リング８２は入力シャフト７２とともに回転するのが好ましい。出力側クラッチディスク７７は初期状態において復帰方向８１にてストッパ８３に当接している。ストッパ８３は、出力側クラッチディスク７７を囲むスリーブ８４と連結されて軸方向に固定されている。ストッパ８３は例えば、半径方向にて出力側クラッチディスク７７とオーバーラップするバネリングによって実現されている。ストッパ８３の入力側クラッチディスク７１からの間隔が、カム７６，７８が最大で、つまり初期状態にて、どれだけ相互に係合し得るかを決める。スリーブ８４，従ってストッパ８３は、入力シャフト７２及び入力側クラッチディスク７１に対して作動軸３に沿って変位させて調節可能である。ユーザがつかむことのできる調節リング８７のスパイラル状のレール８６がスリーブ８４と係合し、ハウジング５に対するスリーブの軸方向位置を決める。
【００２９】
出力シャフト８８は入力シャフト７２に対して軸方向に可動で、噛み合いクラッチ８９を介して入力シャフト７２と係合している。入力シャフトに固定されたリング８２は噛み合いクラッチ８９の一部として構成されている。出力シャフト８８は入力シャフト７２に固定して連結されていてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  電動ドライバ
２  工具
３  作動軸
４  工具ソケット
２  ハウジング
６，７０  パワートレイン
７  電気モータ
１０  滑りクラッチ
１１  スライダ
１２，７２  入力シャフト
１３  出力スピンドル
１４  歯車装置
１５，７１  入力側クラッチディスク
１６，６０，７７  出力側クラッチディスク
１７，８０  復元バネ
２０，２５，８３  ストッパ
２７，８４  スリーブ
３２  係合の深さ
４２，７６，７８  カム
４４，４８  足部
４５  上り側部
４６  頭部
４７  下り側部
４９  底部
５１  頂点
５２  第一部分
５３  第一曲率半径
５４  第二部分
５５  第二曲率半径
５６  第三部分
５７  移行点
【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】
2013039662.tif 000008