JP3764118B2 - トルク伝達機構およびこれを用いた電動工具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、工具回転方向に強い回転トルクを与え、ネジやナット等を強固に締めるためのねじ締め機等の電動工具に好適に用いることができるトルク伝達機構およびこれを用いた電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記ねじ締め機としては、一般的にインパクトドライバあるいはインパクトレンチと呼ばれ、例えば図３に示すような回転打撃機構１６０を備えたインパクト式のねじ締め機１５０が提供されていた。このねじ締め機１５０は、駆動源としての電動モータ１５１と、該電動モータ１５１の出力軸１５１ａに取り付けたピニオンギヤ１５７（サンギヤ）を介して該電動モータ１５１に連結された遊星歯車機構１５２と、該遊星歯車機構１５２を介して前記電動モータ１５１により回転するスピンドル１５９と、該スピンドル１５９の先端側に取り付けた回転打撃機構１６０を備えている。
回転打撃機構１６０は、スピンドル１５９と同軸で回転可能に支持したアンビル１６１と、前記スピンドル１５９の外周側に回転可能且つ軸方向移動可能に支持した略円筒形状をなすハンマー１６２を備えている。アンビル１６１は、本体ケース１５３の先端に取り付けたインパクトケース１５４に軸受け１５５を介して回転可能に支持されている。アンビル１６１の先端側は、インパクトケース１５４から突き出されており、この突き出し部分の先端にねじ締め用のドライバビット（図示省略）が装着される。
スピンドル１５９とハンマー１６２との間には鋼球１６４，１６４が挟み込まれている。鋼球１６４，１６４は、スピンドル１５９の外周面に形成した回転軸線に対して傾斜する側面視Ｖ字形かつ断面半円形のカム溝１５９ａと、ハンマー１６２の内周面に形成した、該カム溝１５９ａとは逆向きの側面視Ｖ字形のガイド溝１６２ａとの間に挟み込まれている。このため、ハンマー１６２は、スピンドル１５９に対して相対的に回転しつつ、軸方向に前進又は後退する。
【０００３】
又、ハンマー１６２は、圧縮ばね１６３により前進方向（図示右方）に付勢されている。このため、ハンマー１６２の後退動作は、圧縮ばね１６３の付勢力に抗してなされる。ハンマー１６２の前端面には、２個の打撃突部１６２ｂ，１６２ｂがアンビル１６１側に突き出して設けられており、これに対応してアンビル１６１の後端には２本の打撃アーム１６１ａ，１６１ａが放射方向に張り出すように設けられている。
ハンマー１６２が圧縮ばね１６３の付勢力により前進すると、上記したように該ハンマー１６２は前進しつつ回転するので、ハンマー１６２の打撃突部１６２ｂ，１６２ｂがアンビル１６１の打撃アーム１６１ａ，１６１ａに衝突し、これによりアンビル１６１に回転方向の打撃が与えられる。この打撃によりアンビル１６１はねじの締め付け方向に回転し、これによりねじが締め付けられる。
ねじ締め作業時において、ドライバビットを経てアンビル１６１に一定以上の外部トルク（ねじ締め抵抗）が付加されると、ハンマー１６２がスピンドル１５９に対して相対回転しつつ軸方向に後退して打撃突部１６２ｂ，１６２ｂがアンビル１６１の打撃アーム１６１ａ，１６１ａから外れ、これによりハンマー１６２とアンビル１６１との係合状態が解除される。ハンマー１６２とアンビル１６１との係合状態が解除されると、外部トルクはハンマー１６２に伝わらなくなり、該ハンマー１６２が圧縮ばね１６３のばね付勢力により前進しつつ回転し、ほぼ１８０゜回転した後、打撃突部１６２ｂが打撃アーム１６１ａに衝突してアンビル１６１が回転方向に打撃され、これによりアンビル１６１が回転してねじが締め付けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のインパクト式ねじ締め機１５０では、ハンマー１６２の打撃突部１６２ｂ，１６２ｂをアンビル１６１の打撃アーム１６１ａ，１６１ａに対して回転方向に衝突させることによりアンビル１６１に大きな回転トルク（ねじ締めトルク）を与える構成となっていたため、打撃突部１６２ｂが打撃アーム１６１ａに衝突する際に打撃音（衝撃音）が発生し、これが当該ねじ締め機１５０の使用時における騒音となる問題があった。
そこで、本願発明は、上記した従来の回転打撃機構とは全く異なる機構であって、これを例えばねじ締め機に用いることにより従来のような打撃音を発することなく大きなねじ締めトルクを出力することができるトルク伝達機構およびこれを利用した電動工具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本願発明は、前記特許請求の範囲の欄の各請求項に記載した構成のトルク伝達機構およびこれを用いた電動工具とした。
請求項１記載のトルク伝達機構によれば、これを例えばねじ締め機に適用した場合に、ねじ締め作業およびねじを緩める作業といったように電動モータを正転または逆転させて使用する場合にも、従来のインパクト式ねじ締め機における大きな打撃音を発生することなく瞬発的な大トルクを出力させることができる。すなわち、巻きばねが左巻きのものである場合、電動モータを正転させると、駆動軸が正転（右回転）して正転経路（駆動軸→巻きばね→出力軸）を経て出力軸が正転し、これによりねじを締め付けることができる。電動モータを逆転させると、駆動軸が逆転（左回転）して逆転経路（駆動軸→巻きばね→逆転軸→中間軸→出力軸）を経て出力軸が逆転し、これにより例えば締め付けられたねじを緩めることができる。
駆動軸に対して軸方向相互に反対側に出力軸と逆転軸を同軸に配置する構成は、例えば、駆動軸に大径部を設け、この大径部に対して軸方向一端側に出力軸を同軸に回転可能に支持し、他端側に逆転軸を同軸に回転可能に支持することにより得ることができる。駆動軸の大径部と出力軸と逆転軸はほぼ同じ外径に設定し、これらの外周側に跨って巻きばねを装着する構成とすることにより上記作用を得ることができる。
【０００６】
この構成において、例えば、巻きばねが左巻きのものである場合、電動モータが正転側に起動して駆動軸が右回転（正転）すると、駆動軸と巻きばねとの間の摩擦により巻きばねが捩じられて駆動軸に巻き付き、これにより駆動軸と一体で右回転する。巻きばねの右回転は、出力軸に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばねが右回転し始めると巻きばねは出力軸にも巻き付き、これにより出力軸が駆動軸と一体で右回転する。一方、巻きばねの右回転は、逆転軸に対しては巻き付き解除方向の回転となるので巻きばねは逆転軸には巻き付かない。従って、逆転軸には駆動軸の回転トルクは伝達されない。このことから、出力軸は、中間軸を経て逆転軸からの回転トルクを受けることなくスムーズに右回転する一方、逆転軸は中間軸を経て出力軸と一体で右回りに空転する。
これに対して、電動モータが逆転側に起動して駆動軸が左回転（逆転）すると、駆動軸と巻きばねとの間の摩擦により巻きばねが捩じられて駆動軸に巻き付き、これにより駆動軸と一体で巻きばねが左回転する。請求項１記載の構成の場合、駆動軸が巻きばねの中央に位置しているため、駆動軸が回転するとその回転方向に関係なく常に巻きばねが駆動軸に巻き付く。
【０００７】
巻きばねの左回転は、逆転軸に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばねは逆転軸にも巻き付き、これにより逆転軸が駆動軸と一体で左回転する。逆転軸の左回転は、中間軸を経て出力軸に伝達され、これにより出力軸が駆動軸と一体で左回転する。一方、巻きばねの左回転は、出力軸に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばねは出力軸には巻き付かない。従って、出力軸には、逆転経路を経てのみ駆動軸のトルクが伝達され、正転経路を経ては駆動軸のトルクは伝達されないので出力軸はスムーズに左回転する。
このように、請求項１記載のトルク伝達機構によれば、電動モータを正転させると出力軸が正転し、電動モータを逆転させると出力軸が逆転し、いずれの場合においても巻きばねの端部を巻き付き解除方向と巻き付き方向に変位させて駆動軸を空転させる状態と巻きばねを巻き付かせたトルク伝達状態とに切り換えることにより、電動モータの出力トルクに加えて駆動軸空転による慣性トルクを付加して出力軸から出力することができる。従って、このトルク伝達機構を例えばねじ締め機に適用することにより、従来のインパクト式工具の場合のような大きな衝撃音を発生することなく、極めて静かに大トルクを発生させて、ねじを規定にトルクで締め付けることができ、また強固に締め付けられたねじを容易に緩めることができる。
【０００８】
請求項２記載のトルク伝達機構によれば、ロック装置によって巻きばねの端部が巻き付き解除方向にロックされて巻きばねの駆動軸に対する巻き付きが規制され、これにより駆動軸が空転状態に保持される。このロック装置を手動操作により解除すると、巻きばねの端部が巻き付き方向に変位して巻きばねが駆動軸に巻き付き、これにより出力軸から駆動軸空転による慣性トルクと電動モータの出力トルクの合計トルクが出力される。従って、手動操作によってロック装置の規制状態を解除しない限り、駆動軸が空転して出力軸は回転しない待機状態に保持される一方、手動操作によりロック装置を解除すると巻きばねが駆動軸に巻き付いて出力軸から大きなトルクが出力される。
このように手動操作によって出力軸が回転する状態と回転しない状態を任意にコントロールすることができるので、当該電動工具の使い勝手が向上する。すなわち、電動モータが起動している待機状態では、ロック装置により巻きばねの巻き付きを規制して駆動軸を空転させておき、作業で必要な場合に応じてロック装置を解除して出力軸から大きな回転トルクを得るという利用形態が可能となる。ロック装置には、例えばロック解除用のレバーを設け、このレバーを電動モータ起動用のスイッチレバーの近傍に配置しておくことにより、作業者が電動工具を把持した状態のまま電動モータの起動停止操作および駆動軸の空転状態（電動工具の待機状態）または出力軸からの出力状態（電動工具の使用状態）とに切り換えることができる。
請求項３記載の電動工具によれば、例えば回転打撃工具等の電動工具において従来のような大きな衝撃を発することなく、大トルクを出力することができる。
【０００９】
上記請求項１〜３記載の発明には含まれないが、下記の構成のトルク伝達機構（関連技術）によっても同様の作用効果を得ることができる。
「駆動源により正逆回転する駆動軸と、該駆動軸に対して軸方向相互に反対側に同軸に配置された出力軸と逆転軸と、これら３軸の外周側に跨って装着された巻きばねを備え、前記駆動軸が正転すると該駆動軸と前記出力軸に前記巻きばねが巻き付いて前記出力軸が前記駆動軸と一体で正転し、前記駆動軸が逆転すると該駆動軸と前記逆転軸に前記巻きばねが巻き付いて前記逆転軸が前記駆動軸と一体で逆転する構成としたトルク伝達機構」
この関連技術に係るトルク伝達機構によれば、巻きばねが左巻きのものである場合、駆動軸が右回転すると巻きばねが駆動軸との間の摩擦抵抗により巻き付き方向（右回り方向）に捩じられることにより駆動軸に巻き付いて該駆動軸と一体で右回転する。巻きばねの右回転は、出力軸に対して巻き付き方向の回転となり、逆転軸に対して巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばねが駆動軸と一体で右回転すると、巻きばねは出力軸に巻き付く一方、逆転軸には巻き付かない。このため、駆動軸が右回転すると、出力軸が巻きばねを介して駆動軸と一体で右回転する。
これに対して、駆動軸が左回転すると巻きばねが駆動軸との間の摩擦抵抗により巻き付き方向（左回り方向）に捩じられることにより駆動軸に巻き付いて該駆動軸と一体で左回転する。巻きばねの左回転は、出力軸に対して巻き付き解除方向の回転となり、逆転軸に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばねが駆動軸と一体で左回転すると、巻きばねは出力軸には巻き付かず、逆転軸に巻き付く。このため、駆動軸が左回転すると、逆転軸が巻きばねを介して駆動軸と一体で左回転する。
巻きばねが右巻きのものである場合には、駆動軸が右回転すると、これが巻きばねを介して逆転軸に伝達されて逆転軸が駆動軸と一体で右回転し、駆動軸が左回転すると、これが巻きばねを介して出力軸に伝達されて出力軸が駆動軸と一体で左回転する。
このように、駆動軸に対して軸方向相互に反対側に同軸に配置された出力軸と逆転軸を、駆動軸の回転方向を切り換えることにより出力軸が回転する状態と逆転軸が回転する状態とに切り換えることができる。
駆動軸に対して軸方向相互に反対側に出力軸と逆転軸を同軸に配置する構成は、例えば、駆動軸に大径部を設け、この大径部に対して軸方向一端側に出力軸を同軸に回転可能に支持し、他端側に逆転軸を同軸に回転可能に支持することにより得ることができる。駆動軸の大径部と出力軸と逆転軸はほぼ同じ外径に設定し、これらの外周側に跨って巻きばねを装着する構成とすることにより上記作用を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。以下説明する実施形態では電動工具の一例としてねじ締め機を例示する。また、このねじ締め機で締め込まれるねじはいわゆる右ねじを例示する。従って、ねじの頭部側から見て右回転させるとねじは締め込まれ、逆に左回転させるとねじは緩められる。また、以下説明する各部材の回転方向については、特に断らない限り電動モータ２側（駆動源側）から見た回転方向を言うものとする。
図１は、本実施形態のトルク伝達機構Ｔを用いたねじ締め機８０の全体を示している。このねじ締め機８０は、概ね円筒形状をなす本体ハウジング１０の内部に駆動源としての電動モータ２を内蔵した本体部３と、本体部３の側部から側方へ突き出すように設けたハンドル部４を備えている。
このハンドル部４の基部にはスイッチレバー５が設けられている。このスイッチレバー５は、正転側または逆転側に傾動操作可能なシーソー式のものが用いられている。作業者がハンドル部４を把持して指先でこのスイッチレバー５を正転側に傾動操作すると、本体部３に内臓した電動モータ２が正転し、この正転トルクが正転経路を経て出力軸８７に伝達されることにより出力軸８７が右回転し、これによりねじ締めを行うことができる。これに対して、スイッチレバー５を逆転側に傾動操作すると電動モータ２が逆転し、この逆転トルクが逆転経路を経て出力軸８７に伝達されて出力軸８７が左回転し、これにより締め込んだねじを緩めることができる。
【００１１】
電動モータ２の出力軸２ａには、遊星歯車機構８１の２個の遊星ギヤ８２，８２が噛み合わされている。２個の遊星ギヤ８２，８２を回転自在に支持するキャリア８３の前面側に駆動軸８４が一体かつ同心に設けられている。
また、２個の遊星ギヤ８２，８２はインターナルギヤ８５に噛み合わされている。このインターナルギヤ８５は、本体ハウジング１０に対して回転可能に支持されている。但し、このインターナルギヤ８５には、本体ハウジング１０に取り付けたブレーキ装置８６により一定の回転抵抗が与えられている。このブレーキ装置８６は、圧縮ばね８６ａにより本体ハウジング１０の内方へ突き出す方向に付勢された押圧部材８６ｂを備えている。圧縮ばね８６ａの付勢力により押圧部材８６ｂをインターナルギヤ８５の周面に押圧して摩擦抵抗を発生させることによりインターナルギヤ８５に一定の回転抵抗が与えられている。
【００１２】
次に、駆動軸８４の先端側は出力軸８７に連結されている。この出力軸８７は、軸受け８８を介して本体ハウジング１０の先端側に回転自在に支持されている。また、駆動軸８４の先端側には断面半円形の溝部８４ａが形成されており、この溝部８４ａ内には出力軸８７に保持した２個の鋼球８９，８９が嵌め込まれている。これにより駆動軸８４と出力軸８７は相互に回転可能かつ軸方向へは相対移動不能に連結されている。２個の鋼球８９，８９は、それぞれ出力軸８７に形成した保持孔８７ａ内に保持されている。出力軸８７の後部外周側には後述する巻きばね９０が装着されている。この巻きばね９０により両鋼球８９，８９の保持孔８７ａから外周側への脱落が防止されている。
駆動軸８４の外周側には、上記した出力軸８７に加えて補助スリーブ９１と逆転軸９２が取り付けられている。補助スリーブ９１と駆動軸８４との間には固定ピン９３が打ち込まれている。このため、補助スリーブ９１は駆動軸８４に対して回転不能かつ軸方向移動不能に固定されている。この補助スリーブ９１によって駆動軸８４の軸方向ほぼ中程には、径が大きな大径部８４ｂが段付き状に設けられている。なお、上記例示したように別部材の補助スリーブ９１を用意して大径部８４ｂを設ける構成とする他、駆動軸８４の一部として大径部を一体形成する構成としてもよい。
この大径部８４ｂの図示左側に出力軸８７が、図示右側に逆転軸９２が相互に回転可能かつ駆動軸８４に対してそれぞれ回転可能に支持されている。この逆転軸９２は、図示するように管形状を有するもので、その内周側に駆動軸８４を挿通させた状態で駆動軸８４回りに回転可能に支持されている。また、この逆転軸９２は、図示するように大径部８４ｂとキャリア８３との間に位置して、駆動軸８４に対して実質的に軸方向移動不能に配置されている。また、図示するように出力軸８７と大径部８４ｂと逆転軸９２の外径はほぼ同寸法に設定されており、これらの外周側に巻きばね９０が装着されている。この巻きばね９０には、線材の断面形状が矩形をなす左巻きの角ばねが用いられている。
【００１３】
ここで、図２には、本実施形態のトルク伝達機構Ｔの要部である駆動軸８４と出力軸８７と逆転軸９２と巻きばね９０が模式的に示されている。以下、図２を適宜参照しながら、駆動軸８４が正転または逆転した場合における出力軸８７と逆転軸９２と巻きばね９０の状態について説明する。
駆動軸８４が正転または逆転すると、駆動軸８４と巻きばね９０との間の摩擦抵抗により、駆動軸８４の大径部８４ｂ（図２では省略されている）に巻きばね９０の駆動軸部分が巻き付く。左巻きの巻きばね９０の場合、駆動軸８４が正転（右回転）すると摩擦抵抗により巻きばね９０の駆動軸部分が図２において矢印（イ）で示す方向に捩じられて巻きばね９０は駆動軸８４に巻き付く。また、駆動軸８４が逆転（左回転）すると同じく摩擦抵抗により巻きばね９０の駆動軸部分が図２において矢印（ロ）で示す方向に捩じられるので、この場合も巻きばね９０は駆動軸８４に巻き付く。このように、駆動軸８４（大径部８４ｂ）が巻きばね９０の中程に位置されている（端部９０ａ，９０ｂから外れている）ことにより駆動軸８４の回転方向に関係なく、駆動軸８４が回転すると常に巻きばね９０は駆動軸８４に巻き付き、これにより巻きばね９０は駆動軸８４と一体で正転、逆転する。この点は、左巻きの巻きばね９０に代えて右巻きの巻きばねを用いた場合についても同様である。
【００１４】
さて、図１に戻って、巻きばね９０が左巻きのものであるので、電動モータ２が正転（右回転）すると巻きばね９０の駆動軸部分が駆動軸８４に巻き付いて巻きばね９０が駆動軸８４と一体で正転する。巻きばね９０の正転は、出力軸８７に対して巻き付き方向の回転となる。このため、巻きばね９０が正転すると、巻きばね９０は出力軸８７にも巻き付き、これにより出力軸８７が駆動軸８４と一体で正転する（正転経路）。この場合、巻きばね９０の正転は逆転軸９２に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は逆転軸９２には巻き付かない。従って、出力軸８７は、正転経路を経てのみ回転トルクを受け、逆転経路（中間軸９５を経る経路）を経ては回転トルクを受けないのでスムーズかつ効率よく正転する。
これに対して、電動モータ２が逆転（左回転）して、巻きばね９０が駆動軸８４と一体で逆転すると、巻きばね９０の逆転は逆転軸９２に対して巻き付き方向の回転となるため、逆転軸９２に巻きばね９０が巻き付き、これにより逆転軸９２が駆動軸８４と一体で逆転する。逆転軸９２の逆転は中間軸９５を経て出力軸８７に伝達され、これにより出力軸８７が駆動軸８４と一体で逆転する（逆転経路）。この場合、巻きばね９０の逆転は出力軸８７に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は出力軸８７には巻き付かない。従って、出力軸８７は、逆転経路を経てのみ回転トルクを受け、正転経路を経ては回転トルクを受けないのでスムーズかつ効率よく逆転する。
【００１５】
次に、巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａ（図示右端側）は、逆転軸９２に設けた係合孔９２ａに挿入されて係合されている。このため、後述するようにインターナルギヤ８５が駆動軸８４とは反対方向へ回転することにより逆転軸９２が駆動軸８４に対して強制的に左回りに相対変位されない限り、巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａは逆転軸９２に対する巻き付き方向へ変位した状態に保持される。一方、巻きばね９０の出力軸側端部９０ｂ（図示左端側）は中間軸９５に設けた係合孔９５ｂに挿入されている。図示するように中間軸９５は管形状を有するもので、その内周側に駆動軸８４、出力軸８７、逆転軸９２および巻きばね９０を同軸に収容した状態に配置されている。
この中間軸９５と出力軸８７との間には噛み合い部９７が設けられている。この噛み合い部９７により、中間軸９５は出力軸８７に対して回転について一体化されている（常時一体で回転する）。また、出力軸８７に取り付けた止め輪８７ｂにより、中間軸９５は出力軸８７に対して図示左方への移動およびがたつきが規制されている。また、中間軸９５と逆転軸９２との間にも噛み合い部９６が設けられている。この噛み合い部９６により、中間軸９５と逆転軸９２は常時一体で回転する。
【００１６】
中間軸９５の外周側には、円環形状のクラッチ板９８が装着されている。中間軸９５とクラッチ板９８との間には鋼球１０１が介装されている。鋼球１０１は、中間軸９５の外周面に形成した断面半円形のガイド溝９５ａと、クラッチ板９８の内周面に形成した同じく断面半円形の保持溝９８ａに嵌り込んでいる。このため、クラッチ板９８は、中間軸９５に対して一定の範囲で軸方向移動可能であるとともに、回転については一体化されている。
また、このクラッチ板９８と前記インターナルギヤ８５との間には噛み合い部１００が設けられている。この噛み合い部１００により、インターナルギヤ８５とクラッチ板９８は回転について一体化される。クラッチ板９８は、圧縮ばね９９により図示右方の噛み合い側へ移動する方向に付勢されている。圧縮ばね９９に抗してクラッチ板９８を図示左方の噛み合い解除側へ移動させると、噛み合い部１００の噛み合いが解除され、これによりクラッチ板９８とインターナルギヤ８５が回転について切り離される。図１は、クラッチ板９８とインターナルギヤ８５が噛み合い部１００を介して噛み合わされた状態を示している。
クラッチ板９８の周面には係合溝９８ｂがその全周にわたって形成されている。この係合溝９８ｂには、切り換え板１０２の２本の作動腕１０２ａ，１０２ａが径方向両側からそれぞれ挿入されており、これによりクラッチ板９８に対して切り換え板１０２がクラッチ板９８の回転を許容しつつ軸方向に係合されている。このため、切り換え板１０２を軸方向（図示左右方向）に変位することにより、クラッチ板９８をインターナルギヤ８５に対する噛み合い側または噛み合い解除側に移動させることができる。
【００１７】
一方、本体ハウジング１０には、作動アーム１０３が支軸１０３ａを介して回動可能に設けられている。この作動アーム１０３の一端側（図示上端側）は本体ハウジング１０内において上記切り換え板１０２の係合孔１０２ｂに挿入されている。作動アーム１０３の他端側は、本体ハウジング１０の外側において切り換えレバー１０４の係合孔１０４ａに挿入されている。この切り換えレバー１０４は、本体ハウジング１０の下面側に設けたスライド支持部１０５を介して前後方向（図示左右方向）にスライド可能に支持されている。
この切り換えレバー１０４は、作動アーム１０３および切り換え板１０２を介して圧縮ばね９９により噛み合い側（図示右方）に付勢されたクラッチ板９８に連結されているので、圧縮ばね９９を介して間接的に図示左方（クラッチ噛み合い側）へ付勢されている。切り換えレバー１０４を圧縮ばね９９の付勢力に抗して図示右方（噛み合い解除側）に引き操作すると、作動アーム１０３が図示反時計回り方向に傾動し、これによりクラッチ板９８が図示左方の噛み合い解除側に変位する。切り換えレバー１０４の引き操作を止めると、この切り換えレバー１０４は圧縮ばね９９の間接作用により図示左方の噛み合い側へ戻され、これによりクラッチ板９８がインターナルギヤ８５に対して噛み合う噛み合い側へ変位する。
切り換えレバー１０４の後部側は図示するようにＵ字形に湾曲しており、この湾曲部が作業者が指を引き掛けるための指引き掛け部１０４ｂとされている。この指引き掛け部１０４ｂは、スイッチレバー５の近傍に位置している。このため、作業者はハンドル部４を把持したまま、指先の位置を変更してスイッチレバー５と切り換えレバー１０４の双方を操作することができるようになっている。
【００１８】
以上のように構成した本実施形態のねじ締め機８０によれば、切り換えレバー１０４を引き操作することなく、スイッチレバー５を正転側に傾動操作して電動モータ２を起動させると、遊星歯車機構８１を経て駆動軸８４が正転（右回転）する。ところが、この段階では切り換えレバー１０４が引き操作されていないため、噛み合い部１００を介して中間軸９５とインターナルギヤ８５が連結されている。中間軸９５には噛み合い部９６を介して逆転軸９２が連結されている。また、この段階では遊星歯車機構８１のキャリア８３（駆動軸８４）が回転しているので、インターナルギヤ８５はブレーキ装置８６により回転しない状態となっている。このことから、逆転軸９２および中間軸９５は回転しないインターナルギヤ８５に連結されているため、それぞれ本体ハウジング１０に対して回転しない状態となっている。この逆転軸９２および中間軸９５に対して巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂは拘束されているため、それぞれ駆動軸８４の回りに変位不能な状態であり、従って巻きばね９０は駆動軸８４と一体で回転することができない状態となっている。このため、駆動軸８４の回転により発生する摩擦抵抗によって巻きばね９０を巻き付かせて一体で回転させようとしても、巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａまたは出力軸側端部９０ｂのいずれか（正転の場合は逆転軸側端部９０ａ）が巻き付き解除方向に相対的に変位してしまうため、結果的にこの段階では駆動軸８４に巻きばね９０は巻き付かず、従って駆動軸８４は単に空転するのみで出力軸８７へ回転は伝達されない。
【００１９】
駆動軸８４が空転することにより、この駆動軸８４、遊星歯車機構８１および電動モータ２は瞬時に最高速で回転する状態となる。この最高速回転状態において、切り換えレバー１０４を引き操作すると、クラッチ板９８が図１において左方へ変位し、これにより噛み合い部１００の噛み合い状態が解除されてクラッチ板９８ひいては中間軸９５が回転についてインターナルギヤ８５から切り離される。中間軸９５がインターナルギヤ８５から切り離されると、中間軸９５ひいては逆転軸９２が回転可能な状態となり、これにより巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂが駆動軸８４の回りに変位可能な状態に切り換わり、またこの両端部９０ａ，９０ｂがそのばね復元力によって巻き付き方向に変位する。
巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂが巻き付き方向に変位した段階で、その内周側で右回り方向に空転する駆動軸８４の大径部８４ｂに巻きばね９０が巻き付いて、巻きばね９０は駆動軸８４と一体で右回転する。巻きばね９０の右回転は、出力軸８７に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばね９０は出力軸８７にも巻き付き、これにより出力軸８７が駆動軸８４と一体で正転する。なお、前記したように巻きばね９０の右回転は、逆転軸９２に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は逆転軸９２には巻き付かない。
このように、空転する駆動軸８４に巻きばね９０が巻き付いて出力軸８７に回転が伝達される段階で、駆動軸８４、遊星歯車機構２０、電動モータ２およびその周辺の回転部材等の空転により発生する慣性トルクＴＩと電動モータ２の出力トルクＴＭとの合計トルク（ＴＩ＋ＴＭ）が出力軸８７から瞬間的に出力される。
こうして出力軸８７がトルク（ＴＩ＋ＴＭ）で右回転することにより、その先端に装着したソケット（図示省略）を介してねじが締め付けられる。
【００２０】
ねじ締めが進行して出力軸８７に大きなねじ締め抵抗が反力として付加され、これにより出力軸８７の回転が停止されると、巻きばね９０および駆動軸８４の回転も停止する。駆動軸８４が停止すると、遊星ギヤ８２，８２の公転が停止するため、インターナルギヤ８５に上記ねじ締め抵抗が回転力として付加される。このため、ねじ締め抵抗は、ブレーキ装置８６のインターナルギヤ８５に対する摩擦力で受けることとなり、従ってこの摩擦力がねじ締め抵抗に勝っている段階では、ハンドル部４を把持した作業者がこのねじ締め抵抗を受けることとなる。このねじ締め抵抗は、インターナルギヤ８５がブレーキ装置８６の摩擦力に抗して回転することにより解放される。従って、ブレーキ装置８６の摩擦力すなわち圧縮ばね８６ａの付勢力は、作業者に過度の負担を強いないよう適切な値に設定されている。
ねじ締め抵抗がブレーキ装置８６の摩擦力よりも大きくなると、インターナルギヤ８５が左回転し始める。この段階では、切り換えレバー１０４が引き操作されている状態であるので、クラッチ板９８とインターナルギヤ８５は噛み合っておらず、従ってインターナルギヤ８５は左回転し続ける。この状態で切り換えレバー１０４の引き操作を止めると、クラッチ板９８が圧縮ばね９９の付勢力により図示右方へ戻され、これにより噛み合い部１００を介してクラッチ板９８とインターナルギヤ８５が回転について噛み合う。
【００２１】
クラッチ板９８を介して中間軸９５が左回転するインターナルギヤ８５に噛み合うことにより、この中間軸９５および逆転軸９２が左回転し、これにより巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａが巻き付き解除方向（左回り方向）に変位して駆動軸８４に対する巻きばね９０の巻き付き状態が解除され、これにより駆動軸８４が再び空転し始める。駆動軸８４の空転により出力軸８７へのトルクの伝達が遮断されるので、出力軸８７に付加されていたねじ締め抵抗もなくなり、またインターナルギヤ８５の回転も停止される。また、駆動軸８４が空転することにより、駆動軸８４、遊星歯車機構８１、電動モータ２およびその周辺の各部材の慣性トルクＴＩが発生し、これがその後駆動軸８４および出力軸８７に巻きばね９０が巻き付いた段階で電動モータ２の出力トルクＴＭに付加されて出力される。ねじ締めが所定の規定トルクで締め付けられたならば、切り換えレバー１０４の引き操作を解除すれば、出力軸８７からのねじ締めトルクの出力が停止され、駆動軸８４は空転する待機状態に保持される。
【００２２】
以上説明した１回の締め付け動作（出力軸８７の右回転）によりねじが規定のトルクで締め付けられない場合には、再度出力軸８７を右回転させて増し締めすることによりねじを規定トルクまで締め付けることができる。このためには、再度切り換えレバー１０４を引き操作すればよい。
このように、切り換えレバー１０４の引き操作を止めて駆動軸８４を空転させ、その後切り換えレバー１０４を引き操作して駆動軸８４に巻きばね９０を巻き付かせて出力軸８７からねじ締め力を出力させることによりねじを増し締めし、この操作を適数回繰り返すことによりねじを規定トルクにまで締め付けることができる。ねじが規定のトルクまで締め付けられたならば、切り換えレバー１０４の引き操作を止めて駆動軸８４を空転状態にし、若しくはスイッチレバー５をオフ操作して電動モータ２を停止させる。
以上説明したように、本実施形態のねじ締め機８０によれば、空転する駆動軸８４に対して巻きばね９０を巻き付かせることにより瞬間的に出力軸８７から電動モータ２の出力トルクＴＭよりも大きなトルク（ＴＩ＋ＴＭ）を出力することができる。巻きばね９０が空転する駆動軸８４に巻き付くことによっては従来のインパクト式ねじ締め機のような大きな衝撃音は発生しないので、本実施形態のねじ締め機８０によれば極めて静かに瞬発的な大きなトルクを出力してねじ締めを行うことができる。
【００２３】
次に、本実施形態のねじ締め機８０を用いて、上記とは逆にねじを緩める場合について説明する。この場合、スイッチレバー５を逆転側にオン操作すると、電動モータ２が左回り方向に逆転し、これにより遊星歯車機構８１を介して駆動軸８４が左回転する。この段階では、切り換えレバー１０４は、引き操作されていない。従って、中間軸９５および逆転軸９２は回転不能な状態であるため、巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂひいては巻きばね９０が駆動軸８４と一体で回転できない状態となっている。従って、駆動軸８４が左回りに回転しても、巻きばね９０が駆動軸８４に巻き付かないため駆動軸８４は空転する。駆動軸８４が空転することにより、駆動軸８４、遊星歯車機構８１および電動モータ２等の慣性トルクＴＩが発生する。ここまでは、前記ねじ締めの場合（正転の場合）と同じである。
駆動軸８４が左回りに空転する状態において、切り換えレバー１０４を引き操作してクラッチ板９８のインターナルギヤ８５に対する噛み合い（噛み合い部１００）を解除すると、中間軸９５および逆転軸９２が左回り方向に回転可能な状態となって、巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂが左回り方向に回転可能な状態となるので、この段階で巻きばね９０が駆動軸８４に巻き付いて一体で左回転する。巻きばね９０の左回転は逆転軸９２に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばね９０は逆転軸９２にも巻き付く。なお、前記したように巻きばね９０の左回転は、出力軸８７に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は出力軸８７には巻き付かない。
巻きばね９０が駆動軸８４および逆転軸９２に巻き付くことにより、逆転軸９２が駆動軸８４と一体で左回転（逆転）する。逆転軸９２の左回転は、中間軸９５を経て出力軸８７に伝達され、これによりねじが緩められる。前記したねじ締めの場合と同様、空転する駆動軸８４に巻きばね９０が巻き付くことにより、出力軸８７には、駆動軸８４等の空転により発生する慣性トルクＴＩと電動モータ２の出力トルクＴＭとの合計トルク（ＴＩ＋ＴＭ）が逆転軸９２および中間軸９５をねじ緩めトルクとして伝達され、このねじ緩めトルク（ＴＩ＋ＴＭ）により出力軸８７に装着したソケットを介してねじが緩められる。
【００２４】
一回のねじ緩め動作によりねじが緩まない場合には、出力軸８７がねじ緩め抵抗を受け、これがインターナルギヤ８５に対するブレーキ装置８６の摩擦力に勝ってインターナルギヤ８５が右回転し始める。インターナルギヤ８５が右回転し始めると、クラッチ板９８を介して中間軸９５が一体で右回り方向に変位し始め、これにより巻きばね９０の出力軸側端部９０ｂが巻き付き解除方向に変位して巻きばね９０の駆動軸８４に対する巻き付きが解除され、従って駆動軸８４が再び空転し始める。この空転状態で再度切り換えレバー１０４を引き操作してクラッチ板９８を切り離し側に変位させると、巻きばね９０の出力軸側端部９０ｂがそのばね復元力により巻き付き方向に戻されて駆動軸８４に巻きばね９０が巻き付き、これにより再び出力軸８７がねじ緩めトルク（ＴＩ＋ＴＭ）で左回転してねじが緩められる。この操作を繰り返すことにより従来の回転打撃工具におけるような大きな打撃音を生ずることなく衝撃的な大トルク（ＴＩ＋ＴＭ）でねじを確実に緩めることができる。
以上例示した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、ねじ締め機に本願発明に係るトルク伝達機構Ｔを適用した場合を例示したが、孔開け用の電動ドリル、切断用の丸鋸盤、カンナ盤等その他の回転工具に適用することができ、さらには、回転運動を直線運動に変換する機構を有するいわゆるレシプロソーやジグソー等の直線往復動工具に適用することもできる。
また、電動モータを駆動源とする電動工具に限らず、油圧モータやエアモータを駆動源とする油空圧工具、あるいは電動工具、油空圧工具に限らず、その他様々な機械、器具、装置等のトルク伝達機構Ｔとして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るねじ締め機の内部を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るねじ締め機の要部を模式的に示した図であって、駆動軸と出力軸と逆転軸と巻きばねの側面図である。
【図３】従来の回転打撃機構を備えたねじ締め機の内部構造を側面から見た図である。
【符号の説明】
Ｔ…トルク伝達機構
ＴＭ…電動モータの出力トルク（ねじ締めトルク）
ＴＩ…空転による慣性トルク（ねじ締めトルク）
８０…ねじ締め機
８４…駆動軸、８５…インターナルギヤ
８６…ブレーキ装置
８７…出力軸
９０…巻きばね
９１…補助スリーブ（大径部８４ｂ）
９２…逆転軸（逆転軸）
９５…中間軸
９８…クラッチ板
１０４…切り換えレバー
１５０…インパクト式ねじ締め機（従来）
１６０…回転打撃機構
１６１…アンビル
１６２…ハンマー
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、工具回転方向に強い回転トルクを与え、ネジやナット等を強固に締めるためのねじ締め機等の電動工具に好適に用いることができるトルク伝達機構およびこれを用いた電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記ねじ締め機としては、一般的にインパクトドライバあるいはインパクトレンチと呼ばれ、例えば図３に示すような回転打撃機構１６０を備えたインパクト式のねじ締め機１５０が提供されていた。このねじ締め機１５０は、駆動源としての電動モータ１５１と、該電動モータ１５１の出力軸１５１ａに取り付けたピニオンギヤ１５７（サンギヤ）を介して該電動モータ１５１に連結された遊星歯車機構１５２と、該遊星歯車機構１５２を介して前記電動モータ１５１により回転するスピンドル１５９と、該スピンドル１５９の先端側に取り付けた回転打撃機構１６０を備えている。
回転打撃機構１６０は、スピンドル１５９と同軸で回転可能に支持したアンビル１６１と、前記スピンドル１５９の外周側に回転可能且つ軸方向移動可能に支持した略円筒形状をなすハンマー１６２を備えている。アンビル１６１は、本体ケース１５３の先端に取り付けたインパクトケース１５４に軸受け１５５を介して回転可能に支持されている。アンビル１６１の先端側は、インパクトケース１５４から突き出されており、この突き出し部分の先端にねじ締め用のドライバビット（図示省略）が装着される。
スピンドル１５９とハンマー１６２との間には鋼球１６４，１６４が挟み込まれている。鋼球１６４，１６４は、スピンドル１５９の外周面に形成した回転軸線に対して傾斜する側面視Ｖ字形かつ断面半円形のカム溝１５９ａと、ハンマー１６２の内周面に形成した、該カム溝１５９ａとは逆向きの側面視Ｖ字形のガイド溝１６２ａとの間に挟み込まれている。このため、ハンマー１６２は、スピンドル１５９に対して相対的に回転しつつ、軸方向に前進又は後退する。
【０００３】
又、ハンマー１６２は、圧縮ばね１６３により前進方向（図示右方）に付勢されている。このため、ハンマー１６２の後退動作は、圧縮ばね１６３の付勢力に抗してなされる。ハンマー１６２の前端面には、２個の打撃突部１６２ｂ，１６２ｂがアンビル１６１側に突き出して設けられており、これに対応してアンビル１６１の後端には２本の打撃アーム１６１ａ，１６１ａが放射方向に張り出すように設けられている。
ハンマー１６２が圧縮ばね１６３の付勢力により前進すると、上記したように該ハンマー１６２は前進しつつ回転するので、ハンマー１６２の打撃突部１６２ｂ，１６２ｂがアンビル１６１の打撃アーム１６１ａ，１６１ａに衝突し、これによりアンビル１６１に回転方向の打撃が与えられる。この打撃によりアンビル１６１はねじの締め付け方向に回転し、これによりねじが締め付けられる。
ねじ締め作業時において、ドライバビットを経てアンビル１６１に一定以上の外部トルク（ねじ締め抵抗）が付加されると、ハンマー１６２がスピンドル１５９に対して相対回転しつつ軸方向に後退して打撃突部１６２ｂ，１６２ｂがアンビル１６１の打撃アーム１６１ａ，１６１ａから外れ、これによりハンマー１６２とアンビル１６１との係合状態が解除される。ハンマー１６２とアンビル１６１との係合状態が解除されると、外部トルクはハンマー１６２に伝わらなくなり、該ハンマー１６２が圧縮ばね１６３のばね付勢力により前進しつつ回転し、ほぼ１８０゜回転した後、打撃突部１６２ｂが打撃アーム１６１ａに衝突してアンビル１６１が回転方向に打撃され、これによりアンビル１６１が回転してねじが締め付けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のインパクト式ねじ締め機１５０では、ハンマー１６２の打撃突部１６２ｂ，１６２ｂをアンビル１６１の打撃アーム１６１ａ，１６１ａに対して回転方向に衝突させることによりアンビル１６１に大きな回転トルク（ねじ締めトルク）を与える構成となっていたため、打撃突部１６２ｂが打撃アーム１６１ａに衝突する際に打撃音（衝撃音）が発生し、これが当該ねじ締め機１５０の使用時における騒音となる問題があった。
そこで、本願発明は、上記した従来の回転打撃機構とは全く異なる機構であって、これを例えばねじ締め機に用いることにより従来のような打撃音を発することなく大きなねじ締めトルクを出力することができるトルク伝達機構およびこれを利用した電動工具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本願発明は、前記特許請求の範囲の欄の各請求項に記載した構成のトルク伝達機構およびこれを用いた電動工具とした。
請求項１記載のトルク伝達機構によれば、これを例えばねじ締め機に適用した場合に、ねじ締め作業およびねじを緩める作業といったように電動モータを正転または逆転させて使用する場合にも、従来のインパクト式ねじ締め機における大きな打撃音を発生することなく瞬発的な大トルクを出力させることができる。すなわち、巻きばねが左巻きのものである場合、電動モータを正転させると、駆動軸が正転（右回転）して正転経路（駆動軸→巻きばね→出力軸）を経て出力軸が正転し、これによりねじを締め付けることができる。電動モータを逆転させると、駆動軸が逆転（左回転）して逆転経路（駆動軸→巻きばね→逆転軸→中間軸→出力軸）を経て出力軸が逆転し、これにより例えば締め付けられたねじを緩めることができる。
駆動軸に対して軸方向相互に反対側に出力軸と逆転軸を同軸に配置する構成は、例えば、駆動軸に大径部を設け、この大径部に対して軸方向一端側に出力軸を同軸に回転可能に支持し、他端側に逆転軸を同軸に回転可能に支持することにより得ることができる。駆動軸の大径部と出力軸と逆転軸はほぼ同じ外径に設定し、これらの外周側に跨って巻きばねを装着する構成とすることにより上記作用を得ることができる。
【０００６】
この構成において、例えば、巻きばねが左巻きのものである場合、電動モータが正転側に起動して駆動軸が右回転（正転）すると、駆動軸と巻きばねとの間の摩擦により巻きばねが捩じられて駆動軸に巻き付き、これにより駆動軸と一体で右回転する。巻きばねの右回転は、出力軸に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばねが右回転し始めると巻きばねは出力軸にも巻き付き、これにより出力軸が駆動軸と一体で右回転する。一方、巻きばねの右回転は、逆転軸に対しては巻き付き解除方向の回転となるので巻きばねは逆転軸には巻き付かない。従って、逆転軸には駆動軸の回転トルクは伝達されない。このことから、出力軸は、中間軸を経て逆転軸からの回転トルクを受けることなくスムーズに右回転する一方、逆転軸は中間軸を経て出力軸と一体で右回りに空転する。
これに対して、電動モータが逆転側に起動して駆動軸が左回転（逆転）すると、駆動軸と巻きばねとの間の摩擦により巻きばねが捩じられて駆動軸に巻き付き、これにより駆動軸と一体で巻きばねが左回転する。請求項１記載の構成の場合、駆動軸が巻きばねの中央に位置しているため、駆動軸が回転するとその回転方向に関係なく常に巻きばねが駆動軸に巻き付く。
【０００７】
巻きばねの左回転は、逆転軸に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばねは逆転軸にも巻き付き、これにより逆転軸が駆動軸と一体で左回転する。逆転軸の左回転は、中間軸を経て出力軸に伝達され、これにより出力軸が駆動軸と一体で左回転する。一方、巻きばねの左回転は、出力軸に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばねは出力軸には巻き付かない。従って、出力軸には、逆転経路を経てのみ駆動軸のトルクが伝達され、正転経路を経ては駆動軸のトルクは伝達されないので出力軸はスムーズに左回転する。
このように、請求項１記載のトルク伝達機構によれば、電動モータを正転させると出力軸が正転し、電動モータを逆転させると出力軸が逆転し、いずれの場合においても巻きばねの端部を巻き付き解除方向と巻き付き方向に変位させて駆動軸を空転させる状態と巻きばねを巻き付かせたトルク伝達状態とに切り換えることにより、電動モータの出力トルクに加えて駆動軸空転による慣性トルクを付加して出力軸から出力することができる。従って、このトルク伝達機構を例えばねじ締め機に適用することにより、従来のインパクト式工具の場合のような大きな衝撃音を発生することなく、極めて静かに大トルクを発生させて、ねじを規定にトルクで締め付けることができ、また強固に締め付けられたねじを容易に緩めることができる。
【０００８】
請求項２記載のトルク伝達機構によれば、ロック装置によって巻きばねの端部が巻き付き解除方向にロックされて巻きばねの駆動軸に対する巻き付きが規制され、これにより駆動軸が空転状態に保持される。このロック装置を手動操作により解除すると、巻きばねの端部が巻き付き方向に変位して巻きばねが駆動軸に巻き付き、これにより出力軸から駆動軸空転による慣性トルクと電動モータの出力トルクの合計トルクが出力される。従って、手動操作によってロック装置の規制状態を解除しない限り、駆動軸が空転して出力軸は回転しない待機状態に保持される一方、手動操作によりロック装置を解除すると巻きばねが駆動軸に巻き付いて出力軸から大きなトルクが出力される。
このように手動操作によって出力軸が回転する状態と回転しない状態を任意にコントロールすることができるので、当該電動工具の使い勝手が向上する。すなわち、電動モータが起動している待機状態では、ロック装置により巻きばねの巻き付きを規制して駆動軸を空転させておき、作業で必要な場合に応じてロック装置を解除して出力軸から大きな回転トルクを得るという利用形態が可能となる。ロック装置には、例えばロック解除用のレバーを設け、このレバーを電動モータ起動用のスイッチレバーの近傍に配置しておくことにより、作業者が電動工具を把持した状態のまま電動モータの起動停止操作および駆動軸の空転状態（電動工具の待機状態）または出力軸からの出力状態（電動工具の使用状態）とに切り換えることができる。
請求項３記載の電動工具によれば、例えば回転打撃工具等の電動工具において従来のような大きな衝撃を発することなく、大トルクを出力することができる。
【０００９】
上記請求項１〜３記載の発明には含まれないが、下記の構成のトルク伝達機構（関連技術）によっても同様の作用効果を得ることができる。
「駆動源により正逆回転する駆動軸と、該駆動軸に対して軸方向相互に反対側に同軸に配置された出力軸と逆転軸と、これら３軸の外周側に跨って装着された巻きばねを備え、前記駆動軸が正転すると該駆動軸と前記出力軸に前記巻きばねが巻き付いて前記出力軸が前記駆動軸と一体で正転し、前記駆動軸が逆転すると該駆動軸と前記逆転軸に前記巻きばねが巻き付いて前記逆転軸が前記駆動軸と一体で逆転する構成としたトルク伝達機構」
この関連技術に係るトルク伝達機構によれば、巻きばねが左巻きのものである場合、駆動軸が右回転すると巻きばねが駆動軸との間の摩擦抵抗により巻き付き方向（右回り方向）に捩じられることにより駆動軸に巻き付いて該駆動軸と一体で右回転する。巻きばねの右回転は、出力軸に対して巻き付き方向の回転となり、逆転軸に対して巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばねが駆動軸と一体で右回転すると、巻きばねは出力軸に巻き付く一方、逆転軸には巻き付かない。このため、駆動軸が右回転すると、出力軸が巻きばねを介して駆動軸と一体で右回転する。
これに対して、駆動軸が左回転すると巻きばねが駆動軸との間の摩擦抵抗により巻き付き方向（左回り方向）に捩じられることにより駆動軸に巻き付いて該駆動軸と一体で左回転する。巻きばねの左回転は、出力軸に対して巻き付き解除方向の回転となり、逆転軸に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばねが駆動軸と一体で左回転すると、巻きばねは出力軸には巻き付かず、逆転軸に巻き付く。このため、駆動軸が左回転すると、逆転軸が巻きばねを介して駆動軸と一体で左回転する。
巻きばねが右巻きのものである場合には、駆動軸が右回転すると、これが巻きばねを介して逆転軸に伝達されて逆転軸が駆動軸と一体で右回転し、駆動軸が左回転すると、これが巻きばねを介して出力軸に伝達されて出力軸が駆動軸と一体で左回転する。
このように、駆動軸に対して軸方向相互に反対側に同軸に配置された出力軸と逆転軸を、駆動軸の回転方向を切り換えることにより出力軸が回転する状態と逆転軸が回転する状態とに切り換えることができる。
駆動軸に対して軸方向相互に反対側に出力軸と逆転軸を同軸に配置する構成は、例えば、駆動軸に大径部を設け、この大径部に対して軸方向一端側に出力軸を同軸に回転可能に支持し、他端側に逆転軸を同軸に回転可能に支持することにより得ることができる。駆動軸の大径部と出力軸と逆転軸はほぼ同じ外径に設定し、これらの外周側に跨って巻きばねを装着する構成とすることにより上記作用を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。以下説明する実施形態では電動工具の一例としてねじ締め機を例示する。また、このねじ締め機で締め込まれるねじはいわゆる右ねじを例示する。従って、ねじの頭部側から見て右回転させるとねじは締め込まれ、逆に左回転させるとねじは緩められる。また、以下説明する各部材の回転方向については、特に断らない限り電動モータ２側（駆動源側）から見た回転方向を言うものとする。
図１は、本実施形態のトルク伝達機構Ｔを用いたねじ締め機８０の全体を示している。このねじ締め機８０は、概ね円筒形状をなす本体ハウジング１０の内部に駆動源としての電動モータ２を内蔵した本体部３と、本体部３の側部から側方へ突き出すように設けたハンドル部４を備えている。
このハンドル部４の基部にはスイッチレバー５が設けられている。このスイッチレバー５は、正転側または逆転側に傾動操作可能なシーソー式のものが用いられている。作業者がハンドル部４を把持して指先でこのスイッチレバー５を正転側に傾動操作すると、本体部３に内臓した電動モータ２が正転し、この正転トルクが正転経路を経て出力軸８７に伝達されることにより出力軸８７が右回転し、これによりねじ締めを行うことができる。これに対して、スイッチレバー５を逆転側に傾動操作すると電動モータ２が逆転し、この逆転トルクが逆転経路を経て出力軸８７に伝達されて出力軸８７が左回転し、これにより締め込んだねじを緩めることができる。
【００１１】
電動モータ２の出力軸２ａには、遊星歯車機構８１の２個の遊星ギヤ８２，８２が噛み合わされている。２個の遊星ギヤ８２，８２を回転自在に支持するキャリア８３の前面側に駆動軸８４が一体かつ同心に設けられている。
また、２個の遊星ギヤ８２，８２はインターナルギヤ８５に噛み合わされている。このインターナルギヤ８５は、本体ハウジング１０に対して回転可能に支持されている。但し、このインターナルギヤ８５には、本体ハウジング１０に取り付けたブレーキ装置８６により一定の回転抵抗が与えられている。このブレーキ装置８６は、圧縮ばね８６ａにより本体ハウジング１０の内方へ突き出す方向に付勢された押圧部材８６ｂを備えている。圧縮ばね８６ａの付勢力により押圧部材８６ｂをインターナルギヤ８５の周面に押圧して摩擦抵抗を発生させることによりインターナルギヤ８５に一定の回転抵抗が与えられている。
【００１２】
次に、駆動軸８４の先端側は出力軸８７に連結されている。この出力軸８７は、軸受け８８を介して本体ハウジング１０の先端側に回転自在に支持されている。また、駆動軸８４の先端側には断面半円形の溝部８４ａが形成されており、この溝部８４ａ内には出力軸８７に保持した２個の鋼球８９，８９が嵌め込まれている。これにより駆動軸８４と出力軸８７は相互に回転可能かつ軸方向へは相対移動不能に連結されている。２個の鋼球８９，８９は、それぞれ出力軸８７に形成した保持孔８７ａ内に保持されている。出力軸８７の後部外周側には後述する巻きばね９０が装着されている。この巻きばね９０により両鋼球８９，８９の保持孔８７ａから外周側への脱落が防止されている。
駆動軸８４の外周側には、上記した出力軸８７に加えて補助スリーブ９１と逆転軸９２が取り付けられている。補助スリーブ９１と駆動軸８４との間には固定ピン９３が打ち込まれている。このため、補助スリーブ９１は駆動軸８４に対して回転不能かつ軸方向移動不能に固定されている。この補助スリーブ９１によって駆動軸８４の軸方向ほぼ中程には、径が大きな大径部８４ｂが段付き状に設けられている。なお、上記例示したように別部材の補助スリーブ９１を用意して大径部８４ｂを設ける構成とする他、駆動軸８４の一部として大径部を一体形成する構成としてもよい。
この大径部８４ｂの図示左側に出力軸８７が、図示右側に逆転軸９２が相互に回転可能かつ駆動軸８４に対してそれぞれ回転可能に支持されている。この逆転軸９２は、図示するように管形状を有するもので、その内周側に駆動軸８４を挿通させた状態で駆動軸８４回りに回転可能に支持されている。また、この逆転軸９２は、図示するように大径部８４ｂとキャリア８３との間に位置して、駆動軸８４に対して実質的に軸方向移動不能に配置されている。また、図示するように出力軸８７と大径部８４ｂと逆転軸９２の外径はほぼ同寸法に設定されており、これらの外周側に巻きばね９０が装着されている。この巻きばね９０には、線材の断面形状が矩形をなす左巻きの角ばねが用いられている。
【００１３】
ここで、図２には、本実施形態のトルク伝達機構Ｔの要部である駆動軸８４と出力軸８７と逆転軸９２と巻きばね９０が模式的に示されている。以下、図２を適宜参照しながら、駆動軸８４が正転または逆転した場合における出力軸８７と逆転軸９２と巻きばね９０の状態について説明する。
駆動軸８４が正転または逆転すると、駆動軸８４と巻きばね９０との間の摩擦抵抗により、駆動軸８４の大径部８４ｂ（図２では省略されている）に巻きばね９０の駆動軸部分が巻き付く。左巻きの巻きばね９０の場合、駆動軸８４が正転（右回転）すると摩擦抵抗により巻きばね９０の駆動軸部分が図２において矢印（イ）で示す方向に捩じられて巻きばね９０は駆動軸８４に巻き付く。また、駆動軸８４が逆転（左回転）すると同じく摩擦抵抗により巻きばね９０の駆動軸部分が図２において矢印（ロ）で示す方向に捩じられるので、この場合も巻きばね９０は駆動軸８４に巻き付く。このように、駆動軸８４（大径部８４ｂ）が巻きばね９０の中程に位置されている（端部９０ａ，９０ｂから外れている）ことにより駆動軸８４の回転方向に関係なく、駆動軸８４が回転すると常に巻きばね９０は駆動軸８４に巻き付き、これにより巻きばね９０は駆動軸８４と一体で正転、逆転する。この点は、左巻きの巻きばね９０に代えて右巻きの巻きばねを用いた場合についても同様である。
【００１４】
さて、図１に戻って、巻きばね９０が左巻きのものであるので、電動モータ２が正転（右回転）すると巻きばね９０の駆動軸部分が駆動軸８４に巻き付いて巻きばね９０が駆動軸８４と一体で正転する。巻きばね９０の正転は、出力軸８７に対して巻き付き方向の回転となる。このため、巻きばね９０が正転すると、巻きばね９０は出力軸８７にも巻き付き、これにより出力軸８７が駆動軸８４と一体で正転する（正転経路）。この場合、巻きばね９０の正転は逆転軸９２に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は逆転軸９２には巻き付かない。従って、出力軸８７は、正転経路を経てのみ回転トルクを受け、逆転経路（中間軸９５を経る経路）を経ては回転トルクを受けないのでスムーズかつ効率よく正転する。
これに対して、電動モータ２が逆転（左回転）して、巻きばね９０が駆動軸８４と一体で逆転すると、巻きばね９０の逆転は逆転軸９２に対して巻き付き方向の回転となるため、逆転軸９２に巻きばね９０が巻き付き、これにより逆転軸９２が駆動軸８４と一体で逆転する。逆転軸９２の逆転は中間軸９５を経て出力軸８７に伝達され、これにより出力軸８７が駆動軸８４と一体で逆転する（逆転経路）。この場合、巻きばね９０の逆転は出力軸８７に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は出力軸８７には巻き付かない。従って、出力軸８７は、逆転経路を経てのみ回転トルクを受け、正転経路を経ては回転トルクを受けないのでスムーズかつ効率よく逆転する。
【００１５】
次に、巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａ（図示右端側）は、逆転軸９２に設けた係合孔９２ａに挿入されて係合されている。このため、後述するようにインターナルギヤ８５が駆動軸８４とは反対方向へ回転することにより逆転軸９２が駆動軸８４に対して強制的に左回りに相対変位されない限り、巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａは逆転軸９２に対する巻き付き方向へ変位した状態に保持される。一方、巻きばね９０の出力軸側端部９０ｂ（図示左端側）は中間軸９５に設けた係合孔９５ｂに挿入されている。図示するように中間軸９５は管形状を有するもので、その内周側に駆動軸８４、出力軸８７、逆転軸９２および巻きばね９０を同軸に収容した状態に配置されている。
この中間軸９５と出力軸８７との間には噛み合い部９７が設けられている。この噛み合い部９７により、中間軸９５は出力軸８７に対して回転について一体化されている（常時一体で回転する）。また、出力軸８７に取り付けた止め輪８７ｂにより、中間軸９５は出力軸８７に対して図示左方への移動およびがたつきが規制されている。また、中間軸９５と逆転軸９２との間にも噛み合い部９６が設けられている。この噛み合い部９６により、中間軸９５と逆転軸９２は常時一体で回転する。
【００１６】
中間軸９５の外周側には、円環形状のクラッチ板９８が装着されている。中間軸９５とクラッチ板９８との間には鋼球１０１が介装されている。鋼球１０１は、中間軸９５の外周面に形成した断面半円形のガイド溝９５ａと、クラッチ板９８の内周面に形成した同じく断面半円形の保持溝９８ａに嵌り込んでいる。このため、クラッチ板９８は、中間軸９５に対して一定の範囲で軸方向移動可能であるとともに、回転については一体化されている。
また、このクラッチ板９８と前記インターナルギヤ８５との間には噛み合い部１００が設けられている。この噛み合い部１００により、インターナルギヤ８５とクラッチ板９８は回転について一体化される。クラッチ板９８は、圧縮ばね９９により図示右方の噛み合い側へ移動する方向に付勢されている。圧縮ばね９９に抗してクラッチ板９８を図示左方の噛み合い解除側へ移動させると、噛み合い部１００の噛み合いが解除され、これによりクラッチ板９８とインターナルギヤ８５が回転について切り離される。図１は、クラッチ板９８とインターナルギヤ８５が噛み合い部１００を介して噛み合わされた状態を示している。
クラッチ板９８の周面には係合溝９８ｂがその全周にわたって形成されている。この係合溝９８ｂには、切り換え板１０２の２本の作動腕１０２ａ，１０２ａが径方向両側からそれぞれ挿入されており、これによりクラッチ板９８に対して切り換え板１０２がクラッチ板９８の回転を許容しつつ軸方向に係合されている。このため、切り換え板１０２を軸方向（図示左右方向）に変位することにより、クラッチ板９８をインターナルギヤ８５に対する噛み合い側または噛み合い解除側に移動させることができる。
【００１７】
一方、本体ハウジング１０には、作動アーム１０３が支軸１０３ａを介して回動可能に設けられている。この作動アーム１０３の一端側（図示上端側）は本体ハウジング１０内において上記切り換え板１０２の係合孔１０２ｂに挿入されている。作動アーム１０３の他端側は、本体ハウジング１０の外側において切り換えレバー１０４の係合孔１０４ａに挿入されている。この切り換えレバー１０４は、本体ハウジング１０の下面側に設けたスライド支持部１０５を介して前後方向（図示左右方向）にスライド可能に支持されている。
この切り換えレバー１０４は、作動アーム１０３および切り換え板１０２を介して圧縮ばね９９により噛み合い側（図示右方）に付勢されたクラッチ板９８に連結されているので、圧縮ばね９９を介して間接的に図示左方（クラッチ噛み合い側）へ付勢されている。切り換えレバー１０４を圧縮ばね９９の付勢力に抗して図示右方（噛み合い解除側）に引き操作すると、作動アーム１０３が図示反時計回り方向に傾動し、これによりクラッチ板９８が図示左方の噛み合い解除側に変位する。切り換えレバー１０４の引き操作を止めると、この切り換えレバー１０４は圧縮ばね９９の間接作用により図示左方の噛み合い側へ戻され、これによりクラッチ板９８がインターナルギヤ８５に対して噛み合う噛み合い側へ変位する。
切り換えレバー１０４の後部側は図示するようにＵ字形に湾曲しており、この湾曲部が作業者が指を引き掛けるための指引き掛け部１０４ｂとされている。この指引き掛け部１０４ｂは、スイッチレバー５の近傍に位置している。このため、作業者はハンドル部４を把持したまま、指先の位置を変更してスイッチレバー５と切り換えレバー１０４の双方を操作することができるようになっている。
【００１８】
以上のように構成した本実施形態のねじ締め機８０によれば、切り換えレバー１０４を引き操作することなく、スイッチレバー５を正転側に傾動操作して電動モータ２を起動させると、遊星歯車機構８１を経て駆動軸８４が正転（右回転）する。ところが、この段階では切り換えレバー１０４が引き操作されていないため、噛み合い部１００を介して中間軸９５とインターナルギヤ８５が連結されている。中間軸９５には噛み合い部９６を介して逆転軸９２が連結されている。また、この段階では遊星歯車機構８１のキャリア８３（駆動軸８４）が回転しているので、インターナルギヤ８５はブレーキ装置８６により回転しない状態となっている。このことから、逆転軸９２および中間軸９５は回転しないインターナルギヤ８５に連結されているため、それぞれ本体ハウジング１０に対して回転しない状態となっている。この逆転軸９２および中間軸９５に対して巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂは拘束されているため、それぞれ駆動軸８４の回りに変位不能な状態であり、従って巻きばね９０は駆動軸８４と一体で回転することができない状態となっている。このため、駆動軸８４の回転により発生する摩擦抵抗によって巻きばね９０を巻き付かせて一体で回転させようとしても、巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａまたは出力軸側端部９０ｂのいずれか（正転の場合は逆転軸側端部９０ａ）が巻き付き解除方向に相対的に変位してしまうため、結果的にこの段階では駆動軸８４に巻きばね９０は巻き付かず、従って駆動軸８４は単に空転するのみで出力軸８７へ回転は伝達されない。
【００１９】
駆動軸８４が空転することにより、この駆動軸８４、遊星歯車機構８１および電動モータ２は瞬時に最高速で回転する状態となる。この最高速回転状態において、切り換えレバー１０４を引き操作すると、クラッチ板９８が図１において左方へ変位し、これにより噛み合い部１００の噛み合い状態が解除されてクラッチ板９８ひいては中間軸９５が回転についてインターナルギヤ８５から切り離される。中間軸９５がインターナルギヤ８５から切り離されると、中間軸９５ひいては逆転軸９２が回転可能な状態となり、これにより巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂが駆動軸８４の回りに変位可能な状態に切り換わり、またこの両端部９０ａ，９０ｂがそのばね復元力によって巻き付き方向に変位する。
巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂが巻き付き方向に変位した段階で、その内周側で右回り方向に空転する駆動軸８４の大径部８４ｂに巻きばね９０が巻き付いて、巻きばね９０は駆動軸８４と一体で右回転する。巻きばね９０の右回転は、出力軸８７に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばね９０は出力軸８７にも巻き付き、これにより出力軸８７が駆動軸８４と一体で正転する。なお、前記したように巻きばね９０の右回転は、逆転軸９２に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は逆転軸９２には巻き付かない。
このように、空転する駆動軸８４に巻きばね９０が巻き付いて出力軸８７に回転が伝達される段階で、駆動軸８４、遊星歯車機構２０、電動モータ２およびその周辺の回転部材等の空転により発生する慣性トルクＴＩと電動モータ２の出力トルクＴＭとの合計トルク（ＴＩ＋ＴＭ）が出力軸８７から瞬間的に出力される。
こうして出力軸８７がトルク（ＴＩ＋ＴＭ）で右回転することにより、その先端に装着したソケット（図示省略）を介してねじが締め付けられる。
【００２０】
ねじ締めが進行して出力軸８７に大きなねじ締め抵抗が反力として付加され、これにより出力軸８７の回転が停止されると、巻きばね９０および駆動軸８４の回転も停止する。駆動軸８４が停止すると、遊星ギヤ８２，８２の公転が停止するため、インターナルギヤ８５に上記ねじ締め抵抗が回転力として付加される。このため、ねじ締め抵抗は、ブレーキ装置８６のインターナルギヤ８５に対する摩擦力で受けることとなり、従ってこの摩擦力がねじ締め抵抗に勝っている段階では、ハンドル部４を把持した作業者がこのねじ締め抵抗を受けることとなる。このねじ締め抵抗は、インターナルギヤ８５がブレーキ装置８６の摩擦力に抗して回転することにより解放される。従って、ブレーキ装置８６の摩擦力すなわち圧縮ばね８６ａの付勢力は、作業者に過度の負担を強いないよう適切な値に設定されている。
ねじ締め抵抗がブレーキ装置８６の摩擦力よりも大きくなると、インターナルギヤ８５が左回転し始める。この段階では、切り換えレバー１０４が引き操作されている状態であるので、クラッチ板９８とインターナルギヤ８５は噛み合っておらず、従ってインターナルギヤ８５は左回転し続ける。この状態で切り換えレバー１０４の引き操作を止めると、クラッチ板９８が圧縮ばね９９の付勢力により図示右方へ戻され、これにより噛み合い部１００を介してクラッチ板９８とインターナルギヤ８５が回転について噛み合う。
【００２１】
クラッチ板９８を介して中間軸９５が左回転するインターナルギヤ８５に噛み合うことにより、この中間軸９５および逆転軸９２が左回転し、これにより巻きばね９０の逆転軸側端部９０ａが巻き付き解除方向（左回り方向）に変位して駆動軸８４に対する巻きばね９０の巻き付き状態が解除され、これにより駆動軸８４が再び空転し始める。駆動軸８４の空転により出力軸８７へのトルクの伝達が遮断されるので、出力軸８７に付加されていたねじ締め抵抗もなくなり、またインターナルギヤ８５の回転も停止される。また、駆動軸８４が空転することにより、駆動軸８４、遊星歯車機構８１、電動モータ２およびその周辺の各部材の慣性トルクＴＩが発生し、これがその後駆動軸８４および出力軸８７に巻きばね９０が巻き付いた段階で電動モータ２の出力トルクＴＭに付加されて出力される。ねじ締めが所定の規定トルクで締め付けられたならば、切り換えレバー１０４の引き操作を解除すれば、出力軸８７からのねじ締めトルクの出力が停止され、駆動軸８４は空転する待機状態に保持される。
【００２２】
以上説明した１回の締め付け動作（出力軸８７の右回転）によりねじが規定のトルクで締め付けられない場合には、再度出力軸８７を右回転させて増し締めすることによりねじを規定トルクまで締め付けることができる。このためには、再度切り換えレバー１０４を引き操作すればよい。
このように、切り換えレバー１０４の引き操作を止めて駆動軸８４を空転させ、その後切り換えレバー１０４を引き操作して駆動軸８４に巻きばね９０を巻き付かせて出力軸８７からねじ締め力を出力させることによりねじを増し締めし、この操作を適数回繰り返すことによりねじを規定トルクにまで締め付けることができる。ねじが規定のトルクまで締め付けられたならば、切り換えレバー１０４の引き操作を止めて駆動軸８４を空転状態にし、若しくはスイッチレバー５をオフ操作して電動モータ２を停止させる。
以上説明したように、本実施形態のねじ締め機８０によれば、空転する駆動軸８４に対して巻きばね９０を巻き付かせることにより瞬間的に出力軸８７から電動モータ２の出力トルクＴＭよりも大きなトルク（ＴＩ＋ＴＭ）を出力することができる。巻きばね９０が空転する駆動軸８４に巻き付くことによっては従来のインパクト式ねじ締め機のような大きな衝撃音は発生しないので、本実施形態のねじ締め機８０によれば極めて静かに瞬発的な大きなトルクを出力してねじ締めを行うことができる。
【００２３】
次に、本実施形態のねじ締め機８０を用いて、上記とは逆にねじを緩める場合について説明する。この場合、スイッチレバー５を逆転側にオン操作すると、電動モータ２が左回り方向に逆転し、これにより遊星歯車機構８１を介して駆動軸８４が左回転する。この段階では、切り換えレバー１０４は、引き操作されていない。従って、中間軸９５および逆転軸９２は回転不能な状態であるため、巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂひいては巻きばね９０が駆動軸８４と一体で回転できない状態となっている。従って、駆動軸８４が左回りに回転しても、巻きばね９０が駆動軸８４に巻き付かないため駆動軸８４は空転する。駆動軸８４が空転することにより、駆動軸８４、遊星歯車機構８１および電動モータ２等の慣性トルクＴＩが発生する。ここまでは、前記ねじ締めの場合（正転の場合）と同じである。
駆動軸８４が左回りに空転する状態において、切り換えレバー１０４を引き操作してクラッチ板９８のインターナルギヤ８５に対する噛み合い（噛み合い部１００）を解除すると、中間軸９５および逆転軸９２が左回り方向に回転可能な状態となって、巻きばね９０の両端部９０ａ，９０ｂが左回り方向に回転可能な状態となるので、この段階で巻きばね９０が駆動軸８４に巻き付いて一体で左回転する。巻きばね９０の左回転は逆転軸９２に対して巻き付き方向の回転となるので、巻きばね９０は逆転軸９２にも巻き付く。なお、前記したように巻きばね９０の左回転は、出力軸８７に対しては巻き付き解除方向の回転となるので、巻きばね９０は出力軸８７には巻き付かない。
巻きばね９０が駆動軸８４および逆転軸９２に巻き付くことにより、逆転軸９２が駆動軸８４と一体で左回転（逆転）する。逆転軸９２の左回転は、中間軸９５を経て出力軸８７に伝達され、これによりねじが緩められる。前記したねじ締めの場合と同様、空転する駆動軸８４に巻きばね９０が巻き付くことにより、出力軸８７には、駆動軸８４等の空転により発生する慣性トルクＴＩと電動モータ２の出力トルクＴＭとの合計トルク（ＴＩ＋ＴＭ）が逆転軸９２および中間軸９５をねじ緩めトルクとして伝達され、このねじ緩めトルク（ＴＩ＋ＴＭ）により出力軸８７に装着したソケットを介してねじが緩められる。
【００２４】
一回のねじ緩め動作によりねじが緩まない場合には、出力軸８７がねじ緩め抵抗を受け、これがインターナルギヤ８５に対するブレーキ装置８６の摩擦力に勝ってインターナルギヤ８５が右回転し始める。インターナルギヤ８５が右回転し始めると、クラッチ板９８を介して中間軸９５が一体で右回り方向に変位し始め、これにより巻きばね９０の出力軸側端部９０ｂが巻き付き解除方向に変位して巻きばね９０の駆動軸８４に対する巻き付きが解除され、従って駆動軸８４が再び空転し始める。この空転状態で再度切り換えレバー１０４を引き操作してクラッチ板９８を切り離し側に変位させると、巻きばね９０の出力軸側端部９０ｂがそのばね復元力により巻き付き方向に戻されて駆動軸８４に巻きばね９０が巻き付き、これにより再び出力軸８７がねじ緩めトルク（ＴＩ＋ＴＭ）で左回転してねじが緩められる。この操作を繰り返すことにより従来の回転打撃工具におけるような大きな打撃音を生ずることなく衝撃的な大トルク（ＴＩ＋ＴＭ）でねじを確実に緩めることができる。
以上例示した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、ねじ締め機に本願発明に係るトルク伝達機構Ｔを適用した場合を例示したが、孔開け用の電動ドリル、切断用の丸鋸盤、カンナ盤等その他の回転工具に適用することができ、さらには、回転運動を直線運動に変換する機構を有するいわゆるレシプロソーやジグソー等の直線往復動工具に適用することもできる。
また、電動モータを駆動源とする電動工具に限らず、油圧モータやエアモータを駆動源とする油空圧工具、あるいは電動工具、油空圧工具に限らず、その他様々な機械、器具、装置等のトルク伝達機構Ｔとして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るねじ締め機の内部を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るねじ締め機の要部を模式的に示した図であって、駆動軸と出力軸と逆転軸と巻きばねの側面図である。
【図３】従来の回転打撃機構を備えたねじ締め機の内部構造を側面から見た図である。
【符号の説明】
Ｔ…トルク伝達機構
ＴＭ…電動モータの出力トルク（ねじ締めトルク）
ＴＩ…空転による慣性トルク（ねじ締めトルク）
８０…ねじ締め機
８４…駆動軸、８５…インターナルギヤ
８６…ブレーキ装置
８７…出力軸
９０…巻きばね
９１…補助スリーブ（大径部８４ｂ）
９２…逆転軸（逆転軸）
９５…中間軸
９８…クラッチ板
１０４…切り換えレバー
１５０…インパクト式ねじ締め機（従来）
１６０…回転打撃機構
１６１…アンビル
１６２…ハンマー
Claims (3)
- 駆動源により正逆回転する駆動軸と、該駆動軸に対して軸方向相互に反対側に同軸に配置された出力軸と逆転軸と、これら３軸の外周側に跨って装着された巻きばねと、前記逆転軸の回転を前記出力軸に伝達するための中間軸を備え、
前記駆動軸が正転すると該駆動軸と前記出力軸に前記巻きばねが巻き付いて前記出力軸が前記駆動軸と一体で正転し、前記駆動軸が逆転すると該駆動軸と前記逆転軸に前記巻きばねが巻き付いて前記逆転軸が前記駆動軸と一体で逆転し、該逆転軸の逆転が前記中間軸を介して前記出力軸に伝達されるとともに、前記出力軸の正転時および／または逆転時に前記巻きばねの端部を巻き付き解除方向に変位させて該巻きばねの前記駆動軸に対する巻き付き状態を解除することにより該駆動軸を空転させ、該空転状態の駆動軸に対して前記巻きばねの端部を巻き付き方向に変位させて該巻きばねを前記駆動軸に巻き付かせることにより、前記駆動軸の空転により発生する慣性トルクを前記駆動源の出力トルクに付加して前記出力軸から出力させる構成としたトルク伝達機構。 - 請求項１に記載したトルク伝達機構であって、巻きばねの前記駆動軸への巻き付きを規制して該駆動軸を空転状態に保持するためのロック装置を備え、該ロック装置による前記巻きばねの巻き付き規制状態を手動操作により解除して、駆動軸の空転により発生する慣性トルクを駆動源の出力トルクに付加して出力軸から出力させるタイミングを任意に制御可能な構成としたトルク伝達機構。
- 請求項１または２に記載したトルク伝達機構を用いた電動工具。
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