JP2002156010A - 制御可能な遊星歯車装置 - Google Patents

制御可能な遊星歯車装置

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JP2002156010A
JP2002156010A JP2001290910A JP2001290910A JP2002156010A JP 2002156010 A JP2002156010 A JP 2002156010A JP 2001290910 A JP2001290910 A JP 2001290910A JP 2001290910 A JP2001290910 A JP 2001290910A JP 2002156010 A JP2002156010 A JP 2002156010A
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ring gear
casing
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ヴィスマッハ ヴァルター
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クリステン フェルディナント
Edwin Schweizer
シュヴァイツァー エドヴィン
Michael Mergenbaum
メルゲンバウム ミヒャエル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクの関数として制御される回転速度変化
を伴う回転運動を駆動部及び被動部の間で伝達する遊星
歯車装置を、最小個数の構造部材により制御可能とし、
さらに、該遊星歯車装置を、回転工具の焼付き事故を回
避するための安全回路を具える手持式工具装置に適用す
る際、工具装置内における軸線方向の所要スペースを削
減可能とする。 【解決手段】 本発明による遊星歯車装置（１）は、駆
動部（２）と被動部（３）との間で、リングギア（４）
により制御可能な回転速度変化を伴う回転運動を伝達す
るものである。リングギア（４）は、制御手段（６，
６′）の回転可能な内側部分（５，５′）に一体的に設
けられる。ケーシング（９）に対して相対回転不能に支
持された外側部分（７，７′）には、力又は変形量を測
定するためのセンサ（８）を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドリル装置、ハン
マードリル、チゼルハンマ等の手持式工具装置に適用す
ることのできる制御可能な遊星歯車装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】遊星歯車装置は、内歯付きのリングギア
と、それと同軸の外歯付き太陽歯車と、これらの間の環
状空間に配置された通常は２個以上の遊星歯車とを具
え、遊星歯車をリングギア及び太陽歯車に噛み合わせて
遊星キャリアにより支持した構成とされている。
【０００３】遊星歯車装置の多様な用途のうち、本発明
は、駆動部と被動部との間における制御可能な回転速度
変化を伴う回転運動の伝達を対象とするものである。す
なわち、本発明は、適宜に選択し得る駆動部及び被動部
の間で、伝達特性を制御するために適用可能である。
【０００４】本発明は、駆動部及び被動部としての太陽
歯車及び遊星キャリアに関連して、リングギアを制御に
使用可能とするものである。
【０００５】米国特許第４８２８０４９号明細書には、
回転速度を制御するための遊星歯車装置を具え、駆動部
及び被動部として太陽歯車及び遊星キャリアが使用され
る手持式ドリル装置が記載されている。この場合、リン
グギアは、ケーシング内に常に相対回転不能として固定
され、遊星歯車装置を制御する構成とはされていない。
【０００６】米国特許第４２３１２７０号明細書は、太
陽歯車を駆動部として、遊星キャリアを被動部として使
用するに手持式の電動締付工具を記載している。この場
合、軸線方向の押圧力により手動操作可能としたクラッ
チを使用し、このクラッチによりモータから作動スピン
ドルへの動力伝達を遮断可能とされている。クラッチの
係合状態において、軸線方向に変位可能な外側のリング
ギアが、手持式締付工具のケーシングに対して相対回転
不能に結合される。リングギア及びケーシングに軸線方
向で結合したマイクロスイッチにより、クラッチの解除
状態でモータに対する給電を遮断する。
【０００７】欧州特許第０２１２３８１号明細書には、
駆動部及び被動部として太陽歯車及び遊星キャリアを使
用し、スリップクラッチと組み合わせたハンドドリル用
の遊星歯車装置が記載されている。スリップクラッチは
弾性的に付勢され、遊星歯車装置の制御用リングギア
と、ケーシング内における相対回転不能とされた支持部
材との間に配置される。
【０００８】米国特許第５０７６１２０号明細書には遊
星歯車装置を具える電動レンチが記載されており、この
場合にも駆動部及び被動部として太陽歯車及び遊星キャ
リアが使用されている。リングギアはケーシングに対し
て堅固に結合され、軸線方向に離れた位置に追加的な電
磁式クラッチを具える。
【０００９】特開平７−２５３１９２号公報には、工具
の焼付き事故を回避するための安全回路を具えるハンマ
ードリルが記載されている。この安全回路は、回転工具
の使用者に危険を及ぼす突然の工具焼付きに際し、エネ
ルギ供給が中断されても慣性回転エネルギによるモータ
の惰性回転に先立ち、電子制御によりモータを駆動歯車
装置から分離するために電磁式安全クラッチを作動させ
るものである。そのために、センサ等によりトルクを検
出する。安全クラッチは、付加的な構造部材として軸線
方向に一層大きなケーシング内部空間を必要とするた
め、コスト増の原因となりかねない。
【００１０】特開昭５８−１２７１３７号公報は、遊星
歯車装置におけるケーシング内でリングギアを支持する
のに必要な支持反力を検出するための動力計を記載して
いる。
【００１１】
【発明の課題】本発明の課題は、トルクの関数として制
御される回転速度変化を伴う回転運動を駆動部及び被動
部の間で伝達する遊星歯車装置を、最小個数の構造部材
により制御可能とすることにある。本発明は、さらに、
回転工具の焼付き事故を回避するための安全回路を具え
る手持式工具装置に遊星歯車装置を適用する際、工具装
置内における軸線方向の所要スペースを削減可能とする
ことにある。
【００１２】
【課題の解決手段】この課題を解決するため、本発明
は、請求項１に記載した事項を特徴とするものである。
また、本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載し
たとおりである。
【００１３】すなわち、本発明は、駆動部と被動部との
間で、リングギアにより制御される回転速度変化を伴う
回転運動を伝達する遊星歯車装置において、制御手段の
回転可能な内側部分にリングギアを一体的に設け、ケー
シングに対して相対回転不能に支持した外側部分に、力
又は変形量を検出するための少なくとも１個のセンサを
配置したことを特徴とするものである。
【００１４】本発明では、ケーシング内に支持される制
御手段の外側部分における支持反力を測定する。この支
持反力は、制御手段を介して制御される遊星歯車装置の
駆動部及び被動部間で伝達されるトルクに正比例する。
【００１５】遊星歯車装置の回転速度変化によるトルク
は、制御手段の外側部分を介して検出され、かつ、制御
される。
【００１６】制御手段は、制御可能な可動の摩擦手段を
有する連続的に摩擦結合したブレーキとして、又は、弾
性的に付勢した係止手段を有する離散的に静摩擦結合し
たスリップクラッチとして、又は、可動の解除機構を有
する安全クラッチとして形成するのが有利である。
【００１７】制御手段は、外部から手動操作可能な調整
部材又は付勢ばね等とにより、機械的又は電気的に調整
可能とするのが有利である。
【００１８】制御手段は、電磁的にオン・オフ操作可能
な電磁作動手段として形成するのが有利である。特に、
電磁コイルを外側部分に一体的に設け、内側部分を強磁
性材料で形成するのが有利である。
【００１９】作動手段を、ケーシング内に配置したマイ
クロプロセッサにより電子制御するのが有利である。こ
のマイクロプロセッサは、外側部分に配置したセンサに
よるトルク測定値の評価にも活用することが可能であ
る。
【００２０】複数の制御手段を組み合わせて使用するの
が有利である。例えば、内歯付きのリングギアを形成す
る内側部分と、これを外周側から包囲する中間部分とに
より、制御手段としてのスリップクラッチの外側部材の
みならず、安全クラッチ等の外側部分を有する別の制御
手段の内側構成部材を構成する。
【００２１】外側部分を、軸線方向に変位可能とした中
間部分に対して端面側に配置するのが有利である。
【００２２】加えて、内側部分と中間部分及び／又は制
御手段も外側部分を、共通の軸線方向領域内で半径方向
に互いに交錯させて配置するのが有利である。
【００２３】回転運動を伝達するために、少なくとも部
分的に回転する手持式工具装置内に制御可能な遊星歯車
装置を配置するのが有利である。
【００２４】更に、ケーシングの過剰な旋回運動に対す
る安全回路を具える手持式工具装置は、外側部分のセン
サ及び少なくとも１個の制御部に結合したマイクロプロ
セッサを具える。この制御部は、電磁的に作動可能な安
全クラッチとして形成される。安全クラッチは、工具が
焼き付きを生じるると、遊星歯車装置の駆動部側のモー
タから被動部側の工具スピンドルに対する回転運動の伝
達を中断する。安全クラッチにより、遊星歯車装置のリ
ングギアを一体的に具える内側部分が、ケーシングに対
する係止状態からが解放される。その結果、リングギア
は自由回転可能となる。
【００２５】内側部分及び中間部分を組み合わせてスリ
ップクラッチを形成し、中間部分及び外側部分を組み合
わせて電磁式安全クラッチを形成することが可能であ
る。これらから構成した制御手段は、共通の軸線方向領
域内に半径方向で互いに交錯させて配置するのが有利で
ある。その結果、構造部材の個数、所要スペース、質
量、製造費等を低減することが可能である。
【００２６】
【好適な実施形態】以下、本発明を図示の好適な実施形
態について更に具体的に説明する。
【００２７】図１に示すように、本発明による遊星歯車
装置１は、太陽歯車に結合された駆動部２と、遊星キャ
リアに結合された被動部３との間で、リングギア４を介
して制御可能な回転速度変化を伴う回転運動を伝達す
る。そのために、図１の下半部に示すように、リングギ
ア４を制御手段６における回転可能な内側部分５に一体
化させ、制御手段６における外側部分７は、ピエゾセン
サ等の力センサ、又は歪みゲージ等の変形量センサから
なるセンサ８を設けたケーシング９に対して相対回転不
能に配置する。制御手段６は、内側部分５及び外側部分
７の間に、リングギア４の回転運動を制御するコンタク
ト素子１０を配置する。コンタクト素子１０は、バネ等
により弾性的に付勢した球体を具える静摩擦スリップク
ラッチとして構成する。遊星歯車装置１は、共通の軸線
方向領域内で、半径方向において少なくとも部分的に制
御手段６と交錯する。
【００２８】制御手段６の内側部分５と、外側部分７の
内側領域においてケーシング側に相対回転不能に配置し
た導電性コイルからなる作動手段１２との間に、相対回
転不能とした鉄製の中間部分１１を僅かに軸線方向変位
可能として配置する。図２の上半部に示すように、中間
部分１１に動摩擦結合するブレーキシューを中間部分の
端面側に配置してコンタクト素子１０′を構成する。リ
ングギア４を一体的に設けた内側部分５′と、ケーシン
グ９に固定したセンサ８付きの外側部分７′とを具える
電磁安全クラッチにより、遊星歯車装置１′に関連する
制御手段６′を構成する。中間部分１１の外周側に配置
したコンタクト素子１０と、軸線方向で端面側に配置し
たコンタクト素子１０′と組み合わせることにより、２
個の制御手段６，６′を互いに連結せずに一体化させ
て、極めて狭いスペース内に配置することが可能であ
る。
【００２９】図２に示すように、遊星歯車装置１におい
てリングギア４により回転速度変化を制御可能とするた
め、遊星歯車装置１により伝達されるトルクを連続的に
変えるブレーキとしての制御手段６′を形成する。制御
手段６′に対して相対回転不能に配置した外側部分７′
は、センサ８を具えると共にケーシング９に対して相対
回転不能に支持される。作動手段１２は、セクタ側で制
動作用を行う弧状の制動プレートからなるコンタクト手
段１０′をケーシング９に結合する機能を発揮する。中
間部分１１を介して分離した別の制御手段６は、弾性的
に付勢した球体を具える静摩擦スリップクラッチをコン
タクト素子１０として具える。
【００３０】図３に示すように、本発明を適用した手持
式工具装置１３は、回転工具を駆動するためのモータ１
４と、工具スピンドル１５との間に遊星歯車装置１を組
み込んだ構成とされている。遊星歯車装置１を制御する
ための内歯付きのリングギア４は、安全クラッチとして
構成した制御手段６′と、同じ軸線方向領域内で半径方
向に交錯する配置とされている。制御手段６′は、磁気
スイッチとして構成した作動手段１２により、半径方向
に可動の係止素子として構成したコンタクト素子１０′
を、ケーシング９に対して相対回転不能に結合可能とす
る。遊星歯車装置１におけるリングギア４の支持反力を
検出するため、作動機構１２には、センサ８をケーシン
グ９に対して相対回転不能に配置する。センサ８に接続
されたマイクロプロセッサ１６は、センサ８の検出値に
基づいて角加速度を算出すると共に、算出した角加速度
が所定の限界値を超えると作動手段１２を介してコンタ
クト素子１０′の係止を解除する。その結果、リングギ
ア４が自由に回転可能となるため、モータ１４から工具
スピンドル１５に対する回転運動の伝達が遮断される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による遊星歯車装置の断面図である。
【図２】 図１に示す遊星歯車装置の正面図である。
【図３】 本発明による遊星歯車装置を組み込んだ手持
式工具装置を、一部破断して示す側面図である。
【符号の説明】
１ 遊星歯車装置 ２ 駆動部 ３ 被動部 ４ リングギア ５ 内側部分 ６ 制御手段 ７ 外側部分 ８ センサ ９ ケーシング １０ コンタクト素子 １１ 中間部分 １２ 作動手段 １３ 手持式工具装置 １４ モータ １５ 工具スピンドル １６ マイクロプロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドヴィン シュヴァイツァー リヒテンシュタイン国 9496 バルツァー ス ウンテレム シュロッス 65 (72)発明者 ミヒャエル メルゲンバウム オーストリア国 6800 フェルトキルヒ ライヒシュトラーセ 28 Ｆターム(参考） 3J027 FA08 FA36 FA43 FB40 GA01 GB03 GC13 GC22 GD04 GD08 GD12 GE11 GE30 3J062 AA60 AB06 AC02 BA21 CF03 CF32 CF42

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動部（２）と被動部（３）との間で、
    リングギア（４）により制御される回転速度変化を伴う
    回転運動を伝達するための遊星歯車装置であって、前記
    リングギア（４）を、制御手段（６，６′）における相
    対回転可能な内側部分（５，５′）に一体的に設け、ケ
    ーシング（９）に対して相対回転不能に支持した外側部
    分（７，７′）に、力又は変形量を検出するための少な
    くとも１個のセンサ（８）を配置したことを特徴とす
    る、制御可能な遊星歯車装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記制御
    手段（６，６′）を、制御可能な可動の摩擦手段を有す
    る連続的に摩擦結合したブレーキとして、又は、弾性的
    に付勢した係止手段を有する離散的に静摩擦結合したス
    リップクラッチとして、又は、可動の解除機構を有する
    安全クラッチとして形成したことを特徴とする遊星歯車
    装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の装置において、
    前記制御手段（６，６′）は、作動手段（１２）により
    機械的又は電気的に調整可能としたことを特徴とする遊
    星歯車装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、前記作動
    手段（１２）を電磁作動手段として構成したことを特徴
    とする遊星歯車装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか一項に記載の装置
    において、前記作動手段（１２）をマイクロプロセッサ
    （１６）により電子制御することを特徴とする遊星歯車
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の装置において、前記マイ
    クロプロセッサ（１６）は、前記外側部分（７，７′）
    に配置したセンサ（８）と接続したことを特徴とする遊
    星歯車装置。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れか一項に記載の装置
    において、２個の組み合わせた制御手段（６，６′）
    を、内側部分（５）と外側部分（７′）との間に配置し
    た中間部分（１１）と一体的に配置したことを特徴とす
    る遊星歯車装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、前記外側
    部分（７′）を、軸線方向に変位可能な中間部分（１
    １）に対して端面側に配置したことを特徴とする遊星歯
    車装置。
  9. 【請求項９】 請求項７記載の装置において、前記内側
    部分（５）と中間部分（１１）及び／又は外側部分
    （７，７′）を、共通の軸線方向領域内で互いに半径方
    向に交錯させて配置したことを特徴とする遊星歯車装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９の何れか一項に記載の装
    置において、該装置を、手持式工具装置（１３）におけ
    る工具を回転駆動するためのモータ（１４）と工具スピ
    ンドル（１５）との間の動力伝達経路中に配置してなる
    ことを特徴とする遊星歯車装置。
JP2001290910A 2000-09-25 2001-09-25 制御可能な遊星歯車装置 Pending JP2002156010A (ja)

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