JPH06288412A - 定トルクスプリングクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で安定して一定トルクが得られ、かつ、
所望のトルクに容易に変更・設定することができる定ト
ルクスプリングクラッチを提供すること。 【構成】 軸体部１２を有する第１の回転体１０と、第
２の回転体２０とを相対的に回転自在に配設し、非巻付
部と巻付部とを有するコイルスプリング３０を第１の回
転体の軸体部１２に巻付けて装着し、第２の回転体２０
にコイルスプリング３０を拘束する定トルクスプリング
クラッチにおいて、コイルスプリング両端３２、３４の
少なくとも一方を、バネ掛け板３６に係止して拘束し、
前記バネ掛け板３６を第２の回転体２０に所定の回転位
置で固定できるように、前記第２の回転体２０に止めネ
ジ部材３８が螺合され、該止めネジ部材３８のネジ山方
向とコイルスプリング３０の巻き方向とが同一方向に設
けられたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は安価で極めて安定した一
定のトルクを得ることができ、かつ、所望のトルクに容
易に変更・設定することができる定トルクスプリングク
ラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】安価で極めて安定した一定のトルクを得
ることができる定トルクスプリングクラッチとしては、
第９図の原理図に示す定トルクスプリングクラッチ（特
開平２−２９６０１４号）が提案されている。第９図に
示す定トルクスプリングクラッチによれば、非巻付部Ｃ
と巻付部Ｄを有するコイルスプリング１１４を従回転体
１１１の軸体部１１２上に巻付部Ｄにおいて巻付いた状
態で装着し、非巻付部Ｃの一端の係合端１１６を主回転
体１１０のフランジ部１１７に設けた拘束片１１８に当
接させ、また主回転体１１０に拘束片１１８よりも角α
だけ回転後方に設けた解除片１１９が巻付部Ｄの一端の
係合端１１５に巻付部Ｄが緩む方向から当接するように
設定している。主回転体１１０または従回転体１１１が
所定方向に相対回転されると、コイルスプリング１１４
の巻付部Ｄが軸体部１１２に巻き付いていて、また非巻
付部Ｃの端部が拘束片１１８に拘束されているので、非
巻付部Ｃでのトルクがばね特性に従って上昇する。解除
片１１９が巻付部Ｄに当接すると巻付部Ｄを緩めるが、
非巻付部Ｃのトルクよりも巻付部Ｄの締付力が勝ってい
る間は非巻付部Ｃでのトルクはさらに上昇し、両者が均
衡すると巻付部Ｄは軸体部１１２上で滑り、以後は定ト
ルクとなる。非巻付部Ｃで発生するトルクが全体として
のトルクに大きく寄与し、巻付部Ｄでのトルクは相対的
に小さくなるので、巻付部Ｄの巻き径にバラツキがあっ
たとしてもトルクのバラツキを低く抑えることができ
る。

【０００３】また、上記の定トルクスプリングクラッチ
の原理を利用した改良発明（特開平４−１１９２２９
号）によれば、コイルスプリング１１４が装着されてい
ない状態において、その巻付部Ｄの内径は軸体部１１２
よりは大径をなしている。そして、コイルスプリング１
１４が装着された状態において、巻付部Ｄが縮径される
ように巻締められ、その巻付部Ｄによって軸体部１１２
が所定の巻締力で巻締められた状態にセットされる。こ
れにより、ランニング時のトルク変動の少ない、かつ耐
久性に優れた定トルクスプリングクラッチが提供されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、上記の定ト
ルクスプリングクラッチをテープ等をリールに巻取る巻
取り装置等に利用する場合の如く、一度非巻付部のバネ
特性を適切に選定してトルクを設定し、その後にトルク
を変更する必要性が少ない場合においては全く問題がな
かった。しかしながら、上記の定トルクスプリングクラ
ッチでは、設定トルクを容易に変更・調整することがで
きないという課題があり、頻繁に設定トルクを変更する
ことが必要な用途、例えば、トルクドライバーに応用す
ることは難しかった。

【０００５】なお、通常のトルクドライバーは、相対的
に回転可能な二つの回転体の各々に設けられた凹凸部
が、相互に嵌まり合うように対向され、所定のバネ力の
引きつけ力によって当接されている。このバネ力の引き
つけ力を上回ってトルクが作用した際には、一方の回転
体の凸部が他方の回転体の凸部を乗り越えて回転するた
め、設定値以上のトルクを発生することがない。このト
ルクドライバーによれば、バネ力を調整すれば設定トル
クを容易に変更することができるが、摩擦力の変動によ
り、得られるトルクが直接的に変動する。このため、油
切れおよび使用時の軸振れ等により、得られるトルクが
大幅に変動してしまい、安定した一定のトルク管理をす
ることは困難である。このような摩擦力を利用したトル
クドライバーにあっては、ときとしてネジを所定の締付
力で締付けることができなかったり、ネジの頭或いはネ
ジ山を破損してまうという課題があった。

【０００６】また、定トルクを得るためには、磁気を利
用した方法があるが、小型にかつ安価に製造することは
困難でしかも、所望のトルクを容易に設定することはで
きなかった。

【０００７】そこで本発明では、上記の定トルクスプリ
ングクラッチを改良し、安価で安定して一定トルクが得
られ、かつ、所望のトルクに容易に変更・設定すること
ができる定トルクスプリングクラッチを提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明に係
る定トルクスプリングクラッチでは、軸体部を有する第
１の回転体と、第２の回転体とを各回転体の軸線を中心
に相対的に同方向および反対方向に回転自在に配設し、
回転トルクを設定する非巻付部と巻付部とを有するコイ
ルスプリングを第１の回転体の軸体部に前記巻付部にて
巻付けて装着し、第２の回転体に該コイルスプリングの
一端を拘束し、かつ、該コイルスプリングの他端を、コ
イルスプリングの巻付部が第１の回転体の軸体部を所定
の締付け力で締付けるように拘束する定トルクスプリン
グクラッチにおいて、該コイルスプリング両端の少なく
とも一方を、前記コイルスプリングの巻付部が前記軸体
部を締付ける方向および該締付けを緩める方向に回転自
在に設けられたバネ掛け板に係止して拘束し、前記バネ
掛け板を該第２の回転体に所定の回転位置で固定できる
ように、前記第２の回転体に止めネジ部材が螺合され、
該止めネジ部材のネジ山方向と前記コイルスプリングの
巻き方向とが同一方向に設けられたことを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】第１の回転体の軸体部に巻付部にて巻付けて装
着され、第２の回転体に両端の各々が拘束されるように
設けられたコイルスプリングにおいて、その少なくとも
一方の端がバネ掛け板に係止されている。このため、バ
ネ掛け板を回転することにより、コイルスプリングの巻
付部が軸体部を巻締める締付力を自由に設定することが
できる。このバネ掛け板は、第２の回転体に螺合される
止めネジ部材により、該第２の回転体に所定の回転位置
で固定される。また、この止めネジ部材のネジ山方向と
前記コイルスプリングの巻き方向とが同一方向に設けら
れている。

【００１０】この定トルクスプリングクラッチにおい
て、巻付部が軸体部を締付ける締付力を変更するには、
先ず、バネ掛け板を巻付部が軸体部を締付ける方向に工
具を利用するなどして回転し、これにより、止めネジ部
材と第２の回転体との螺合を緩める。次にバネ掛け板を
回転してコイルスプリングの巻締めトルクを変更した
後、止めネジ部材を、反対方向に回転して第２の回転体
に仮に締付ける。そして、バネ掛け板を、止めネジ部材
がさらに締付けられる方向に若干回転させることによ
り、止めネジ部材が連れ回りして、該バネ掛け板を第２
の回転体にかたく締付け、固定することができる。この
ため、この定トルクスプリングクラッチによれば、所望
のトルクを容易に且つ無段階に変更・設定することがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下では本発明の好適な実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の定トルクス
プリングクラッチにかかる一実施例を示す一部を断面と
した側面図である。１０は第１の回転体であり、段差の
ある円筒形の棒状体に形成されており、軸体部１２を有
している。この軸体部１２の外周表面には、磨耗を防止
するように適宜な加工が施されており、図３にも示すよ
うに、複数本の油溝１４が軸線方向に刻設されている。
この油溝１４によって油が容易に流動し、軸体部１２の
外周表面に油切れが発生しないように油を供給すること
ができる。

【００１２】２０は第２の回転体であり、筒体部２２お
よび底部２４を具備する有底の筒状に形成されている。
この筒体部２２の内部に軸体部１２が、第２の回転体２
０と軸線を同軸にして挿入されている。このため、第１
の回転体と第２の回転体とは、軸線を中心に相対的に同
方向および反対方向に回転自在に配設された状態となっ
ている。そして、第２の回転体２０は第１の回転体１０
を保持するケーシングとしても適宜な形状に形成されて
いる。また、この第２の回転体２０の底部２４の内側中
心部に設けられた凹部２４ａに位置された球部材２６
に、第１の回転体１０の端部が当接されている。これに
より、第１の回転体１０をスラスト方向に受けると共に
第１の回転体１０と第２の回転体とがスムースに相対的
に回転できる。

【００１３】３０はコイルスプリングであり、図１およ
び図２に示すように、軸体部１２外周に巻き付けられる
巻付部３０ａと、この巻付部３０ａに引き続いて、軸体
部１２外周とは隙間がある非巻付部３０ｂとより形成さ
れた連続した１つのスプリングからなる。図２はコイル
スプリング３０が装着されていない状態の斜視図であ
る。図２に示すように、このコイルスプリング３０の巻
付部の端部３２は外方に屈曲されており、非巻付部の端
部３４は軸線方向に折曲され、かつ、その先端がコの字
状に円周に沿って折り返されている。

【００１４】また、コイルスプリング３０が装着されて
いない状態、すなわち、コイルスプリング３０は非巻締
状態において、その巻付部３０ａの内径は軸体部１２よ
りは大径に形成されている。そして、第２の回転体２０
内にセット状態したおいて、縮径した巻付部３０ａが、
軸体部１２を所定の巻締力によって巻締めた状態でセッ
トされるのである。これにより、安定した一定トルクを
得ることができると共に、耐久性を向上することができ
る。但し、初期の段階から巻付部３０ａが軸体部１２を
巻締めるように巻き付けられていても略同等の作用効果
を奏することはもちろんである。

【００１５】図３は図１のＡ−Ａ断面を示す断面図であ
り、図４は図１の実施例の左側面図である。上記外方に
屈曲された巻付部の端部３２は、図１および図３に示す
ように、バネ掛け板３６に設けられた係止部３６ａに係
止されている。そして、非巻付部の端部３４は、図１、
図４に示すように底部２４に穿設された底部の穴２４ｂ
に挿入され、コイルスプリング３０の巻き締めが緩む方
向（本実施例では右巻き方向）に、若干回転されること
によって、底部の係合部２４ｃに係合されている。この
非巻付部の端部３４と底部の係合部２４ｃとの係合の状
態を、図５（図４のＢ−Ｂ断面を示す断面図）に示す。
これにより、コイルスプリング３０が軸線方向に移動す
ることを防止することができるため、安定したトルクを
得ることができる。

【００１６】なお、コイルスプリング３０は、締付力が
ゼロの状態から巻き締められ、巻付部３０ａにて軸体部
１２の外周に所定の締付力によって巻付けられる。この
ため、軸体部１２が、巻付部３０ａにかかる締付力を上
回って滑り、相対的に第２の回転体の回転方向と反対方
向に回転する際にも、非巻付部の端部３４は、通常、そ
の係合部２４ｃとの係合が解除される方向に回転するこ
とはない。

【００１７】また、コイルスプリング３０を形成してい
る線材は軸体部１２の外周面に対応する部分が平坦な矩
形状断面に形成されている。コイルスプリング３０の線
材を矩形断面に形成したのはコイルスプリング３０と軸
体部１２を面接触させ、コイルスプリング３０の巻締め
の圧力を減じてコイルスプリング３０及び／又は軸体部
１２の摩耗を抑制するためである。なお、コイルスプリ
ング３０の線材の断面形状は必ずしも矩形に限るわけで
はなく、軸体部１２外周面と接触する部分が平坦であれ
ばどんな断面形状でもよい。また、線材の断面形状に平
坦部を有するのはコイルスプリング３０全体に亘る必要
もなく、少なくとも常時軸体部１２を巻締めている巻付
部３０ａに形成すればよい。なお場合によってはコイル
スプリング３０の線材は断面円形のものであってもよ
い。

【００１８】３６はバネ掛け板であり、第２回転体２０
の端部の雌ネジ部２２ａ内方に、該第２回転体２０の端
面に当接した状態に嵌入されている。このバネ掛け板３
６は、巻付部の端部３２を係止部３６ａに係止し、この
巻付部の端部３２を、第１回転体１０および第２回転体
２０の軸線を中心に、巻付部３０ａが軸体部１２を巻締
める方向およびその巻締めを緩める方向に回転可能に設
けられている。

【００１９】３８は止めネジ部材であり、雄ねじ部を有
し、第２の回転体２０の端部に設けられた雌ネジ部に螺
合されている。この止めネジ部材３８により、前記バネ
掛け板３６を第２の回転体２０に所定の回転位置におい
て挟圧して固定できる。上記止めネジ部材３８と第２の
回転体２０とを螺合するネジ部は、コイルスプリング３
０が巻締まる方向に回転した際にネジの締付けが緩むネ
ジ部となっている。例えば、図２に示す実施例のよう
に、コイルスプリング３０が左巻きである場合は、ネジ
山は左ネジとなっている。すなわち、コイルスプリング
３０を右巻きに巻くと巻締まり、止めネジ部材を右巻き
に回転するとネジ部の締付けが緩む。このため、バネ掛
け板３６を、巻付部３０ａが軸体部１２を締付ける方向
である右回りに回転した際には、止めネジ部材３８がそ
のバネ掛け板３６と連れ回りし、止めネジ部材３８の第
２の回転体２０との螺合が緩む。

【００２０】次に、本発明をトルクドライバーに応用し
た際の具体的な使用方法について図１および図８と共に
説明する。図８に示すトルクドライバーは、右ネジ用で
あり、図１に示した定トルクスプリングクラッチを使用
したもので、第１の回転体１０がネジの頭と当接する突
出棒を構成し、第２の回転体２０が握り部を構成してい
る。また、第２の回転体２０の内部に装着されたコイル
スプリング３０は左巻きに形成され、止めネジ部材３８
と第２の回転体２０とを螺合するネジ山は左ネジとなっ
ている。

【００２１】このトルクドライバーの設定トルクを高め
る場合には、先ず、左手で握り部である第２の回転体を
握り、止めネジ部に左手の親指をそえる。次に、右手に
持ったスパナー５０を、バネ掛け板３６の係合部に係合
し、該バネ掛け板３６を矢印の方向（右巻き方向）に廻
す。この際に、止めネジ部材３８は、左ネジとなってい
るため、バネ掛け板３６と連れ回りして第２の回転体２
０との螺合が緩む方向に廻る。さらにバネ掛け板３６を
矢印の方向に廻すと、止めネジ部材３８は緩む方向に廻
るが、左手の親指をそえることによって、止めネジ部材
３８が必要以上に緩まないようにする。このようにし
て、スパナー５０を矢印の方向に廻すことにで、バネ掛
け板３６に巻付部の端部３２にて係止しているコイルス
プリング３０を、巻締めることができる。

【００２２】そして、トルクが所望の設定てトルクより
も若干高くなるところまで、スパナー５０でバネ掛け板
３６を廻した後、止めネジ部材３８を、第２の回転体に
締付けるべく左手親指で矢印とは反対方向（左巻き方
向）に廻す。次に、コイルスプリング３０による設定ト
ルクが所望のトルクとなるように、スパナー５０でバネ
掛け板３６を、左巻き方向に若干廻す。このとき、左ネ
ジである止めネジ部材３８は、バネ掛け板３６と連れ回
りして、第２の回転体にバネ掛け板３６を挟圧する状態
でかたく締付けられ、トルクの設定が完了する。

【００２３】また、このトルクドライバーの設定トルク
を下げる場合には、先ず、前記設定トルクを高める場合
と同様に、スパナー５０でバネ掛け板３６を矢印の方向
に廻す。そして、止めネジ部材３８が緩んだら、左親指
で該止めネジ部材３８が第２の回転体に締付られないよ
うに保持するか、さらに緩むように矢印方向にまわす。
その止めネジ部材３８が緩んだ状態を保持しつつ、スパ
ナー５０でバネ掛け板３６を左巻き方向に廻し、コイル
スプリング３０の巻締めトルクを下げる。そして、トル
クが所望の設定トルクよりも若干高いところまで下げら
れところで、止めネジ部材３８を、第２の回転体に締付
けるべく左手親指で左巻き方向に廻す。次に、前記設定
トルクを高める場合と同様の操作を行うことでトルクの
設定が完了する。このようにして、作業者は、トルクド
ライバーの設定トルクを所望のトルクに容易にしかも無
段階に変更・調整することができる。

【００２４】上記実施例の右ネジ用のトルクドライバー
によれば、右ネジを締付ける際に所定のトルクを越える
トルクがかからないように、その設定トルクを所望のト
ルクに容易にしかも無段階に変更・調整することができ
る。なお、このトルクドライバーを、右ネジの締付けが
緩む方向に廻すと、ワンウェイクラッチの原理によりコ
イルスプリングによる巻締力が高まる。これにより、第
１の回転体と第２の回転体との連結関係は強固になり、
右ネジを緩める方向には普通のドライバーと同一の作用
をする。

【００２５】また、本発明のかかる定トルクスプリング
クラッチによれば、上記の如く右ネジ用のトルクドライ
バーに応用できるのと同様に、左ネジ用のトルクドライ
バーに応用できるのはもちろんである。すなわち、右巻
きのコイルスプリング３０を、図１の実施例と同様に配
設し、螺合する第２の回転体２０と止めネジ部材３８と
のネジ部を右ネジとすれば、左ネジを締付ける際に所定
のトルクを越えるトルクがかからないトルクドライバー
となる。

【００２６】次に、他の実施例について説明する。図６
に示す定トルクスプリングクラッチは、図１に示す第１
の回転体２０の底部２４に突起棒２８を設けたもので、
他の構成は図１の定トルクスプリングクラッチと同一で
ある。この突起棒２８は、自動機（インパクトレンチ等
の自動ネジ締め機械）等に接続するための接続部であ
る。図６に示した実施例では、単なる棒状に形成された
突起棒２８を示したが、被接続部と有効に接続できれ
ば、断面が多角形に形成されたもの等でもよい。このよ
うに突起棒２８を具備することによって、定トルクスプ
リングクラッチを容易に交換することができる。例え
ば、種々の大きさ或いは形状のネジについてネジ締めを
する必要があるインパクトレンチにあっては、定トルク
を発生する先端部を頻繁に交換する必要があるため有効
である。

【００２７】また、スプリングコイル３０を逆向きに装
着（巻付部の端部３２を第２回転体の底部に、非巻付部
の端部３４をバネ掛け板３６に係止するように装着）し
ても同様の作用効果を得ることができる。さらに、油切
れを防止するため、設けられた溝部１４は直線状に限ら
れることはなく、斜線状、螺旋状等の設けてもよい。ま
た、第１の回転体１０をスラスト方向に受ける方法は前
述した鋼球等の球部材２６に限られることはなく、種々
のスラスト方向の軸受け手段を利用できることはもちろ
んである。なお、上記実施例では、コイルスプリング３
０を、その非巻付部３０ｂの径が巻付部３０ａの径より
も大きくなるように設定したが、非巻付部３０ｂと巻付
部３０ａとは同径になるようにし、非巻付部３０ｂに対
応する部位の軸体部１２の径を小径にして非巻付部３０
ｂと隙間を生じさせてもよい。さらに、コイルスプリン
グ３０は両側部を非巻付部３０ｂに、中央部を３０ａに
形成したものでもよい（図示せず）。

【００２８】また、第７図に示すように、一方の回転体
に設けられる軸体部６０を筒状に形成して、コイルスプ
リング８０は巻付部８０ａを大径に、非巻付部８０ｂを
小径に形成して軸体部６０内に挿入してもよい。この場
合コイルスプリング８０は非装着状態においては巻付部
８０ａの外径は軸体部６０の内径よりも小径のものに
し、図示しない他方の回転体の係止部および回転可能に
設けられたバネ掛け板の係止部にコイルスプリング８０
の両端を係止させる。そして、バネ掛け板を、コイルス
プリング８０が拡径するように回転し、巻付部を軸体部
６０内面に弾接するようにして装着する。本実施例にお
いても前記実施例と同様な作用効果を奏する。以上の実
施例においては、本発明を主にトルクドライバーに応用
した場合を説明したが、本発明にかかる定トルクスプリ
ングクラッチは、定トルクが必要で、かつ、トルクの変
更および調整をしなければならない種々の用途について
使用できる。特にトルク管理が厳しく要求される用途に
は最適である。以上、本発明の好適な実施例について種
々述べて来たが、本発明は上述の実施例に限定されるの
ではなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を
施し得るのはもちろんである。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、安価で安
定して一定トルクが得られ、かつ、所望のトルクに容易
に変更・設定することができる定トルクスプリングクラ
ッチを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明図。

【図２】図１の実施例に組み込まれるコイルスプリング
を示す斜視図。

【図３】図１の実施例のＡ−Ａ断面図。

【図４】図１の実施例の左側面図。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図

【図６】本発明の他の実施例を示す説明図。

【図７】本発明の他の実施例を示す説明図。

【図８】本発明の使用例を説明する説明図。

【図９】本発明にかかる定トルクスプリングクラッチの
原理を示す原理図。

【符号の説明】

１０ 第１の回転体 １２ 軸体部 １４ 油溝 ２０ 第２の回転体 ２２ａ ネジ部 ３０ コイルスプリング ３０ａ 巻付部 ３０ｂ 非巻付部 ３２ 巻付部の端部 ３４ 非巻付部の端部 ３６ バネ掛け板３６ ３８ 止めネジ部材３８

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【実施例】以下では本発明の好適な実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の定トルクス
プリングクラッチにかかる一実施例を示す一部を断面と
した側面図である。１０は第１の回転体であり、段差の
ある円筒形の棒状体に形成されており、軸体部１２を有
している。この軸体部１２の外周表面には、磨耗を防止
するように適宜な加工が施されており（例えば、材質Ｓ
ＵＳ材でイオン窒化処理等）、図３にも示すように、複
数本の油溝１４が軸線方向に刻設されている。この油溝
１４によって油が容易に流動し、軸体部１２の外周表面
に油切れが発生しないように油を供給することができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸体部を有する第１の回転体と、第２の
   回転体とを各回転体の軸線を中心に相対的に同方向およ
   び反対方向に回転自在に配設し、回転トルクを設定する
   非巻付部と巻付部とを有するコイルスプリングを第１の
   回転体の軸体部に前記巻付部にて巻付けて装着し、第２
   の回転体に該コイルスプリングの一端を拘束し、かつ、
   該コイルスプリングの他端を、コイルスプリングの巻付
   部が第１の回転体の軸体部を所定の締付け力で締付ける
   ように拘束する定トルクスプリングクラッチにおいて、 該コイルスプリング両端の少なくとも一方を、前記コイ
   ルスプリングの巻付部が前記軸体部を締付ける方向およ
   び該締付けを緩める方向に回転自在に設けられたバネ掛
   け板に係止して拘束し、前記バネ掛け板を該第２の回転
   体に所定の回転位置で固定できるように、前記第２の回
   転体に止めネジ部材が螺合され、該止めネジ部材のネジ
   山方向と前記コイルスプリングの巻き方向とが同一方向
   に設けられたことを特徴とする定トルクスプリングクラ
   ッチ。