JP2003501276A - ハンマードリルのスピンドルロック及びチッピング機構 - Google Patents

ハンマードリルのスピンドルロック及びチッピング機構

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JP2003501276A
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JP2001501731A
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ジェイムズ イー． ターラー、
ジョン イー． ネマジ、
ラルフ イー． スミス、
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リョービ ノース アメリカ インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 ハンマードリルは中間ギヤ配列に取り付けられた軸方向に移動可能な中間ギヤを駆動するモータ（１８）を有する。入力機構は出力スピンドル或いは軸（２４）に往復運動を作り出すために衝撃カム（３０，４０）を中間ギヤとハウジング或いはアーマチャ軸（１４）とハウジングの間に含めることによって形成される。衝撃機構が係合可能であることを許容しつつ中間ギヤ（３６）が出力軸（２４）に対して離脱可能であるスピンドルロック機構を含む。そのような配置はハンマードリルがハンマーのみ或いはチッピングモードで作動されることを許容する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハンマードリル、特に、出力軸速度に対する一分当たりの高打撃数を
実現することを可能とするハンマードリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
岩や石等の硬い物の表面に穴を空けるとき、削孔を容易にするために、多くの
場合ドリルビットを往復運動させることが好ましい。ドリルビットの打撃運動に
より物体の粉砕が容易となり、ドリルビットの回転により粉砕された物質をドリ
ルで削孔された穴部から取り除く。
【０００３】 従来のハンマードリルはハウジング内にモータを有し、モータはその先端部に
ピニオンを備えるアーマチャ(armature)軸を有する。ピニオンは適切に配列され
たギヤ列を有し、出力軸を回動する。ドリルチャックが出力スピンドルに取り付
けられ、ドリルビットを収容する。
【０００４】 従来の構成においては、打撃動作を付与する衝撃機構は出力ギヤの表面に関連
して設けられる。出力ギヤの表面上に形成されたラチェット面またはこれに類似
の機構は、ドリルのハウジングに固定された協働機構に当接する。詳述すると、
出力軸が回転すると、往復運動がドリルビットに伝達される。
【０００５】 また、ドリルの回転運動のみ行う従来のドリルモードと打撃動作と共にドリル
の回動を行うハンマードリルモードとの切換が可能なハンマードリルは公知であ
る。このハンマードリルは２つのモードの切換が可能であるため、従来のドリル
を別に用意することは不要である。従来のドリルモードと、ハンマードリルモー
ドとの切換を行う調整機構の一例は出願人による米国特許第５，４４７，２０５
号公報に開示されており、その開示内容は本件出願明細書の開示事項に含められ
る。
【０００６】 現存するハンマードリルの衝撃機構における主要な欠点は、効率の良いハンマ
ー削孔のための高い一分当たりの打撃数（ＢＰＭ）を達成するのに望ましくない
高い出力速度が必要とされるという事実である。高いＢＰＭは衝撃機構の斜面の
数を多くすることによっても達成できる。しかし、衝撃斜面の数を多くすると、
各々の斜面と接触する表面の面積が小さくなるため、「スキッピング」現象が生
じ、能率が低下する。
【０００７】 出力軸速度を上げることなく一分当たりの高い打撃数を得るための１つの解決
策は本件出願人による米国特許第５，６５３，５７２号に開示されており、その
開示内容もまた本件出願明細書の開示事項に含められる。詳述すると、二段減速
ギヤの中間ギヤは軸方向に移動可能であり、往復（ハンマー）運動を作り出すた
めの第一カム機構に関連している。出力面は出力軸の衝撃面に係合可能である。
出力面と衝撃面が係合することで、中間ギヤと出力ギヤが軸方向の移動される。
第二カム機構はハウジングに取り付けられており、第一カム機構から軸方向に離
間している。第一及び第二カム機構が相互に当接した状態において出力ギヤの衝
撃面が中間ギヤの衝撃面に当接するよう、出力軸を軸方向に十分に離間して第一
及び第二カム機構は係合可能である。第一及び第二カム機構は往復運動を生じさ
せ、よって、第一カム機構が第二カム機構に対して回動するときに中間ギヤを軸
方向に往復運動させるように構成されており、さらに、その往復運動は、出力軸
が回動するときに同時に往復運動するよう出力軸の衝撃面に伝達される。
【０００８】 この構成は出力軸速度とハンマー機能のＢＰＭとの関係を分離するが、ある用
途のドリルにおける高速モータ、例えば、コードレスドリルに典型的に装着され
る高速モータを使用する場合には、モータの駆動軸とチャックを回転する出力軸
との間の極めて高い減速が必要となる。二段減速機構はそのような高い減速が求
められる場合には適していない。そのようなわけで、付随的な出力軸速度の上昇
を招くことなく高いＢＰＭを生じさせ、さらに、高い減速を実現することのでき
るハンマードリル機構がやはり求められている。
【０００９】 加えて、商業的用途のハンマードリルでは、出力軸を回転させずにハンマー機
能が働くようにすべく、スピンドルロック機構を含めることが知られている。そ
のような機構の利点は、ハンマードリルが、第三のハンマー専用或いは「チッピ
ング」モードとして作動することが可能となることである。
【００１０】 例えば，米国特許５，４１５，２４０号（マンドゥジャー）は回転式油圧弁に
よって駆動される衝撃ピストン／打撃板ハンマー機構を備えたハンマードリルを
開示している。ハンマーモード、ハンマー／ドリルモード、及び、ドリルモード
の間の切換は、モータシャフトに取り付けられている出力軸を軸方向に移動する
ことによって達成される。米国特許３，９５５，６２８号（グロジンガー・エト
・アル）は、出力軸を軸方向に移動させ、よって、ハンマーディスクを衝撃部材
と係合させ、また、連結部材を固定の切欠部に係合させるよう、カムの使用によ
ってハンマーモード、ハンマー／ドリルモード、ドリルモードを選択的に切り換
えることのできるハンマードリルを開示する。米国特許３，７８９，９３３号（
ジャレッキ）には、連結部材及び軸方向に移動可能な外部係止環を使用すること
によってハンマーモード、ハンマー／ドリルモード、及び、ドリルモードの間の
選択的な切換えが可能なハンマードリルが開示されている。最後に、米国特許４
，２３６，５８８号（モルダン・エト・アル）及び米国特許４，７６３，７３３
号（ニューメイヤー）は共に別体の回転及びハンマー駆動機構を利用するハンマ
ードリルを提供する。どちらの機構も、出力軸の回転と回転止めを切り換えるた
めの軸方向に移動可能な連結部材を用いている。モルダンの５８８号特許は出力
軸が回転可能で係合しない中間モードも開示している。
【００１１】 そのような機構は、ハンマー専用作動モードにおいて作動することのできるハ
ンマードリルを提供するが、ドリルの大きさ、重さ、コストを不要に上昇する独
立のハンマー及び回転駆動機構を備えているか、あるいは、ハンマー及び回転運
動が単一のモータによって駆動される場合には、複雑な機械的スピンドルロック
機構が用いられている。加えて、そのような駆動機構は共通して、上述のように
、出力速度の上昇を招くことなく高いＢＰＭを達成するということができない。
【００１２】 そのようなわけで、単純なスピンドルロック機構を利用して第三のハンマー専
用モードで作動することができ、さらに、出力軸速度の上昇を招くことなく高い
ＢＰＭを達成することのできるるハンマードリルが求められている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高減速のギヤ構成と共に、望ましくない高い出力速
度が必要とされない高い１分当たり打撃数（ＢＰＭ）を生じることのできるハン
マードリルを提供することである。
【００１４】 本発明の他の目的は、該ハンマードリルが、望ましくない高い出力速度を必要
とすることなく高い１分当たり打撃数（ＢＰＭ）を生じることができ、且つ、ハ
ンマーのみチッピングモードとして作動させることのできる単純なスピンドルロ
ック機構をさらに含むハンマードリルを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれら及び他の目的及び機構によれば、ハンマードリルは出力軸に往
復動作を生じさせる衝撃機構を備えている。多様な種類のツールビットを取り付
けるためのチャックが該出力軸の末端に取り付けられている。該ハンマードリル
は中間ギヤ段階を駆動するためのモータを含む。該中間ギヤ段階は、該出力軸が
往復運動のみのセッティングあるいは回転及び往復運動が組み合わされたセッテ
ィングのいずれで駆動されるかを選択的に制御することができるようにするスピ
ンドルロック機構を形成するよう、軸方向で移動可能なギヤ要素を含む。加えて
、該出力軸が回転運動のみのセッティングで駆動するよう、該出力軸を衝撃機構
との相互作用から選択的に解除する機構が設けられている。
【００１６】 本発明の１つの実施例によれば、ハンマードリルモード、ドリルのみモード、
及び、チッピングモードにおいて作動することのできるハンマードリルは、ハウ
ジングと、該ハウジング内に配され、一端にアーマチャピニオンが設けられた回
転可能なアーマチャ軸と、ドリルチャックを収容する外端を有する軸方向で移動
可能な出力軸が設けられている。出力ギヤは該出力軸と同軸で回転するよう該出
力軸に対して取り付けられている。また、少なくとも、該アーマチャピニオンと
係合可能な第一ギヤを有し、さらに、該出力ギヤを駆動するよう係合可能な軸方
向で移動可能な第二ギヤと、該第二ギヤを選択的に動かし、該出力ギヤと駆動状
態で係合離脱させるための回転制御機構と、を有する中間ギヤ減速機構が設けら
れている。軸方向で移動可能な第一カム機構が該アーマチャ軸によって駆動され
るよう設けらており、第二カム機構は該ハウジングに取り付けられている。該第
一及び第二カム機構は、第一カム機構を選択的に移動させて、第一及第二カム機
構を相互に当接させることによって係合可能なように構成されており、第一及び
第二カム機構は相互に構成され、該中間ギヤ減速機構は該アーマチャ軸の回転に
応じて往復運動を生じさせ、よって、該中間ギヤ減速機構は該往復運動を該出力
ギヤに伝達し、それによって、該第二ギヤと該出力ギヤが回転状態で係合してい
るかどうかに拘わらず、該出力軸を軸方向に往復動する。
【００１７】 本発明の他の実施例によれば、中間軸減速機構は該アーマチャピニオンギヤに
よって駆動される太陽ギヤを有する第一遊星ギヤセット及び第二遊星ギヤセット
の該太陽ギヤを駆動する外部ギヤを含む。該第二遊星ギヤセットは、太陽ギヤと
、該出力軸を回転させるために該出力ギヤを駆動する外部ギヤを含む。この実施
例の他の側面によれば、該第二遊星ギヤセットの該太陽ギヤは、チッピングモー
ドが所望であれば、軸方向に移動可能な第二ギヤを構成することができる。すな
わち、軸方向移動可能の太陽ギアを、第二遊星ギアセットの出力ギアから係合解
除するように移動することにより、出力ギアの回転が防止される。この実施例で
は、該第一衝撃カム機構は該アーマチャピニオンに設けられる。
【００１８】 本発明の他の実施例によれば、該中間ギヤ減速機構は、該第二ギヤが取り付け
られた第一中間軸を有する二段減速機構を含む。チッピングモードが所望であれ
ば、該出力軸の回転を防止するために、該第一中間軸は該第二ギヤを該出力ギヤ
から離脱させるよう、軸方向で移動可能に構成される。この実施例では、該第一
カム機構は該アーマチャ軸に設けられる。
【００１９】 さらに、本発明の他の実施例によれば、該中間ギヤ減速機構は該第二ギヤが取
り付けられた第二中間軸を有する三段ギヤ減速機構からなる。チッピングモード
が所望であれば、出力軸の回転を防止するため、該第二中間軸は、該第二ギヤを
該出力軸から離脱させるよう、軸方向で移動可能に構成される。該三段ギヤ減速
機構はさらに該第一ギヤが取り付けられた第一中間軸からなる。該第一カム機構
は該第一ギヤに設けられ、該第一中間軸は該第一及び第二カム機構が係合離脱す
るよう動かすよう、軸方向で移動可能に構成される。
【００２０】 本発明の利点は数多くある。例えば、本発明は付随的な高い出力軸速度あるい
はコードレスドリルに装着されるような高速モータと共に用いられる高価な二速
ギヤ列を必要とすることなく、充分なハンマードリル性能に必要な所望の高い１
分当たり打撃数（ＢＰＭ）を得ることが可能である。加えて、単純なスピンドル
ロック機構によってハンマードリルをチッピングモードあるいはチゼルモードで
用いることが可能となる。
【００２１】 本発明の上記目的及び他の目的、機能、及び、利点は、付随する図面と共に検
討されるとき、下述の本発明の最適実施例の詳細な記述から当該技術分野の通常
の知識を有する者に容易に理解されるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
第１図から第３図を参照すると、第１の本発明に基づくハンマードリルは１０
で概ね示されている。ハンマードリル１０は、好ましくは、ピストル形状のグリ
ップハンドル（図示せず）によって形成されたハウジング１２を含む。
【００２３】 モータで駆動されるアーマチャ軸１４（例示の目的のため第１図にのみ示され
ている）はその一端にアーマチャピニオン１６を含み、他端に駆動モータ１８を
含む。当業者に自明の通り、アーマチャ軸はハウジングに取り付けられたベアリ
ング板によって所定の位置に保持されたボールベアリングによって前方部が支持
されている。
【００２４】 ２０で概ね示される中間ギヤアセンブリは、スピンドル軸あるいは出力軸２４
を駆動するよう、アーマチャピニオン１６を出力ギヤ２２に作動的に連結する。
出力ギヤ２２は、出力軸の回転軸の回りで出力軸と同軸で回動するよう、出力軸
２４の中間部付近に取り付けられている。出力軸２４の端部は多様なワークピー
スに用いられるツールビット（図示せず）を保持する通常のドリルチャック３４
（第４図〜第７図に図示されている）に取り付けられる。
【００２５】 ハンマードリル１０の衝撃機構は、中間軸２８に取り付けられ、アーマチャピ
ニオン１６によって駆動される、軸方向に移動可能な中間軸入力ギヤ２６によっ
て構成されている。中間軸入力ギヤ２６は入力面及び出力面を含む。出力軸２４
の往復運動を作り出すよう、入力面は、角度的に離間した複数の衝撃傾斜面３２
のような、第一カム機構３０（第３図に最も良く開示されている）を有している
。ドリルモード及びハンマードリルモードで中間軸入力ギヤ２６と 一緒に回動
するよう、中間軸出力ピニオン３６は中間軸３８に取り付けらている。中間軸２
８及び３８は同じ軸で構成することができる。中間軸出力ピニオン３６は出力ギ
ヤ２２を駆動し、よって、中間軸２８及び出力軸２４との間でギヤ減速を生じさ
せる。
【００２６】 中間軸入力ギヤ２６はアーマチャピニオン１６と回転自在に噛合するように示
されているが、多段のギヤ減速を提供するために、中間ギヤ２６は、代わりに、
中間ギヤ２６及びアーマチャピニオン１６の間に設けられた別の中間ギヤ２６及
びピニオン３６、あるいは、幾つかのギヤ及びピニオンを介して駆動され得るこ
とが理解されるべきである。さらに、中間ピニオン３６は出力ギヤ２２と回転自
在に係合するように示されているが、代わりに、出力ギヤ２２は別のギヤ、ある
いは、中間ピニオン及び出力ギヤ２２の間に設けられる複数のギヤを介して駆動
され得ることが理解されるべきである。
【００２７】 角度的に離間した衝撃傾斜面４２を有する第二カム機構４０（第３図に示され
ている）は、例えば、ベアリング板を介してハウジングに取り付けられている。
第二カム機構４０は第３図に示されるように第一カム機構３０に対して軸方向に
移動可能である。詳述すると、出力軸２４の衝撃面が中間ギヤ２６出力面に当接
するよう、出力軸２４を十分に軸方向に移動させることによって、第一及び第二
カム機構３０及び４０はそれぞれ係合可能である。出力軸２４をさらに移動させ
ると中間ギヤ２６を移動し、第一及び第二カム機構３０及び４０がそれぞれ当接
し合う。
【００２８】 従って、往復運動は適切なギヤの面接触によって伝達される。当該技術の通常
の知識を有する者に自明なギヤ面接触の代わりがある。出力ギヤ衝撃面と同様の
機能を果たすよう、例えば、出力ギヤの中間部付近に固着されたディスクを出力
面に当接させてもよい。
【００２９】 第一及び第二カム機構３０及び４０は、往復運動を作り出し、よって、第一カ
ム機構３０が第二カム機構４０に対して回動するときに中間ギヤ２６が軸方向で
往復運動を行うよう相互に構成されている。これを実現する１つの方法はそれぞ
れの衝撃傾斜面を協働させることである。中間軸入力ギヤ２６の出力面は往復運
動を出力ギヤ２２の衝撃面に伝達する。中間軸入力ギヤ２６の入力面はまたスプ
リング座を構成するよう配置されている。カム機構３０及び４０は、出力軸２４
の端部に作用する異なる大きさの戻り止め（ディテント）４６，４８を有する回
転自在の選択棒４４を用いることで選択的に解除され得る。好適なバイアス手段
あるいは弾性体（図示せず）、例えば、皿ワッシャー、波形座金、あるいは、そ
の同種のものがスプリング座に設けられ、第一及び第二カム機構３０及び４０を
それぞれ離間する方向に付勢する。カム機構は中間軸入力ギヤ２６を弾性体に抗
して移動することによって係合可能である。
【００３０】 上記の通り、選択棒４４の回転による通常のドリル動作とハンマードリル動作
との間の切換えは、第一及び第二カム機構がそれぞれ当接し合うことを許容した
り防げたりする。旋回穴は出力軸に対して直角に設けることができ、調整棒を回
転可能とする状態で調整棒を収容する。
【００３１】 例を挙げると、モータは２６，０００ＲＰＭで回転する。アーマチャピニオン
１６は約７個の歯を有し、中間ギヤ２６は約３９個の歯を有する。これは中間ギ
ヤの、アーマチャピニオンに対する約５．５対１のギヤ比をもたらす。その結果
、中間軸は約４，７００ＲＰＭで回転する。中間ピニオン３６は約９個あるいは
１０個の歯を有し、出力ギヤ２２は約個３９あるいは個４０の歯を有する。これ
は出力ギヤの中間ピニオンに対する約４対１のギヤ比をもたらす。出力軸はギヤ
比及びモータ速度に応じて約１，０００〜１，２００ＲＰＭで回転する。第一カ
ム機構３０は中間軸３８と共に回転し、好ましくは、減速された出力軸速度を維
持しながら略６０，０００ＢＰＭ（一分当たりの打撃数）を作り出すよう約１１
個〜１３個の衝撃傾斜面を有する。
【００３２】 さらに本発明によれば、スピンドルロック機構は、中間軸に取り付けられた保
持リング５２に作用する調整ボタン５０の制御の下で、中間軸ピニオン３６を、
中間軸ギヤ２６に摺動して係合させたり離脱させることによって形成されている
。調整ボタン５０を所望の位置に保持できるよう、適切なロック機構（図示せず
）を調整ボタン５０と一体に構成することもできる。ドリル及びハンマーモード
では、中間軸出力ピニオンギヤは強制的に後方に押され、スプリング５４の弾性
力によって中間軸入力ギヤ２６にキー固定され、よって、全てのギヤが回動する
。チッピングモード及び／又はスピンドルロックのためには、調整ボタン５０を
前方の「ロック」位置に動かすことによって、中間軸出力ギヤ３６が、スプリン
グの弾力に抗して前方に動かされギヤハウジング１２にキー固定される。これは
中間軸出力ピニオン３６、出力ギヤ２２、及び、出力軸２４が回転することを防
止するが、ドリルがハンマーモードにセットされて多様な種類及び大きさの木材
やレンガ用のチゼルが取り付けられている場合、中間ギヤ２６が回転し、出力ギ
ヤ２２及びスピンドル２４が前後に動いてチッピング動作を生じる。
【００３３】 それぞれのモード及び調整ボタンの位置が第１図〜第３図に示されている。詳
述すると、第１図はスピンドルロック／チッピングモードを図示し、第２図はハ
ンマー／ドリルモードを図示し、そして、第３図はドリル専用モードを図示する
。出力軸を固定することは、ドリルがキーレスタイプのチャックを装備している
場合に、ドリルチャックを締め付けたり緩めたりするのを助けるので、スピンド
ルロックモードは特に便利である。
【００３４】 第４図及び第５図を参照すると、本発明の第２のハンマードリル１００は概ね
１０２で示されている二段遊星ギヤ機構を用いている。モータ１０４は端部にピ
ニオンギヤ１０８を有するモータ駆動軸１０６を回転する。ピニオンギヤ１０８
は遊星ギヤセットの第一段目において太陽ギヤとして作動する。遊星ギヤ１１０
は太陽ギヤ１０８と噛み合って外ギヤリング１１２を駆動し、外ギヤリングは第
二段目遊星ギヤセットの第二段目太陽ギヤ１１４を駆動するよう連結されている
。第二段目太陽ギヤ１１４は次いで第二段目遊星ギヤ１１６を駆動し、第二段目
ギヤリング１１８を回転する。第二段目ギヤリング１１８はチャック３４が連結
された出力軸１２０を回転するよう連結されている。
【００３５】 衝撃機構は第一衝撃カム１２２をハウジング１２に取り付け、第二衝撃カム１
２４をピニオンギヤ１０８の内面に取り付けることによって形成されている。そ
れで、ピニオンギヤ１０８は第一段目リングギヤ１１２の対向面に往復動接触す
ることができるようになっており、次に、それによって、太陽ギヤ１１４及びギ
ヤリング１１８の接触面を介して出力軸が往復動作を行うようになっている。モ
ータ軸１０６は、衝撃カム１２２及び１２４の間の分離を保持するよう外方の延
長位置でロックされたり、衝撃カムが噛み合うときに、モータ軸が軸方向で往復
動することができるように（図示のように）ロック解除されるように構成されて
いる。このロック動作は手動で制御され、ドリルモードでモータ軸１０６と係合
する戻り止め（ディテント）を備えた選択棒１２８に、適当な調整レバーを配置
することによって、ハンマーモードを使用可能とし或いは使用不能とする。
【００３６】 スピンドルロック機構は、遊星ギヤキャリア１３２に作用するレバー１３０を
制御することで、第二段目遊星ギヤ１１６を軸方向で移動し、第二段目太陽ギヤ
１１４及び／又は第二段目リングギヤ１１８から離脱できるようにすることによ
って、ハンマードリルがチッピングモードとしても用いられるよう構成されてい
る。そのような構成は第１図〜第３図における中間軸に設けられているスプリン
グ付勢固定機構を含むことができる。このように、実施例１００における二段遊
星ギヤ機構はハンマーモードでの高いＢＰＭを得る能力に影響を与えることなく
比較的高いギヤ減速比を提供する。そのような構成は高速モータが典型的に利用
され、コンパクトなデザインが望ましいコードレスドリルにおいて特に有用であ
る。
【００３７】 第６図を参照すると、本発明の第三の実施例がハンマードリル２００で図示さ
れている。ハンマードリル２００は単一の中間軸２０２で二段ギヤ減速機構を用
いている。モータ２０４は、好ましくは、スプラインあるいは二重Ｄ構造の図示
しない非円筒形端部を含むモータ出力軸２０６を備えている。モータ出力軸２０
６はモータピニオンギヤ２０８を駆動する。ピニオンギヤは、そこにそれぞれ形
成された複数の内側嵌め込み非円筒形協働面の故に、軸方向でピニオンギヤに対
して移動自在のモータ出力軸２０６と共に回動する。
【００３８】 モータピニオンギヤ２０８の一部として取り付けられ且つ一体的に形成されて
いるのは第一の実施例１０において記述された第一カム機構３０と類似の半径方
向に延設する一連の衝撃傾斜面を提供する第一衝撃カム２１０である。本実施例
における第一衝撃カム２１０はモータ出力軸２０６の軸周に延設されるが、当該
出力軸に固着されない第二衝撃カム２１２と協働する。第二衝撃カム２１２はモ
ータ出力軸に対する回転を防止するようハウジングに取り付けられている。しか
しながら、第二衝撃カム２１２は、ハンドドリルの使用者によって操作可能なア
クチュエータ２１６によってモータ出力軸２０６に対して半径方向に移動される
楔形のシフトフォーク２１４によって軸方向に移動され、第一衝撃カムと係合離
脱される。シフトフォーク２１４は、傾斜面を下方に摺動せしめ、モータ出力軸
２０６に載置され得る２つの脚部で構成される。シフトフォークは、第一及び第
二衝撃カムが強制的に協働され、チャック３４に最も近いモータピニオンギヤ２
０８の出力面が出力軸２１８と軸方向で係合する内向きハンマー位置（図示）と
、第一及び第二衝撃カム２１０及び２１２が軸方向に離間するよう移動し、出力
軸２１８の末端がモータ出力軸２０６により軸方向で支持され、よって、モータ
出力軸が軸方向で往復動することなく自在に回転できるようにする外向き位置と
の間を手動で移動可能である。
【００３９】 比較的高速なモータ２０４と低速の出力軸２１８との間の減速は中間軸２０２
を利用した二段ギヤ減速によって達成される。モータ駆動ピニオン２０８は中間
軸入力ギヤ２２０を駆動し、中間軸入力ギヤは次に第６図において係合状態で図
示されている中間軸出力ギヤ２２２を駆動する。中間軸出力ギヤ２２２は次に出
力軸２１８に回転可能に取り付けられている出力ギヤ２２４を駆動する。ハンマ
ードリルモードにおいて、モータの回動は出力軸２１８及び関連しているチャッ
ク３４を回動させると同時に軸方向で往復動させる。出力ギヤ２２４は、中間軸
出力ギヤ２２２に対して軸方向で往復動するか、あるいは、好ましくは、ギヤの
磨耗を最小限に抑えるよう、出力ギア２２４は、出力軸２１８に対して、回転可
能であるが、出力ギヤ２２４及び出力軸２１８の協働面に形成されたスプライン
あるいは１つ以上の平面のような協働する非円筒形面を用いて、軸方向に摺動自
在に取り付けられる。
【００４０】 ハンマードリル２００はさらに出力軸２１８が軸方向で摺動するが回転しない
チッピングモードを含む。チッピングモードアクチュエータ２２６は、使用者が
中間軸出力ギヤ２２２を中間軸２０２に沿って軸方向で摺動し、中間軸入力ギヤ
２２０から離脱させるために設けられている。中間軸出力ギヤ２２２が中間軸入
力ギヤから完全に離脱されると、中間軸出力ギヤはハウジング１２に形成された
ソケットと協働して、中間軸出力ギヤが回転することが防止される。中間軸出力
ギヤが回転しないようにされてハウジング１２に係止されると、出力ギヤ２２４
及び出力軸２１８も回転しないよう同様に係止される。次に、モータ２０４が作
動されると、内向きのハンマーモード位置においてモータ出力軸及び付随するモ
ータピニオンギヤ２０８がシフトフォーク２１４から回転するようにされ、ハン
マードリル２００がチッピングモードで作動され、出力軸２１８及び付随するチ
ャック３４は回転方向で固定された状態において軸方向で摺動する。第６図に図
示されているハンマードリル２００は選択的に上述のチッピングモード機能を備
えないで構成され得ることが理解されるべきである。これは単にチッピングモー
ドアクチュエータ２２６を取り除き、また、中間軸及びギヤ減速構造を可能な限
り単純化することによって実現される。
【００４１】 この実施例では、ＢＰＭは、中間軸に対してでは無く、高速モータ出力軸２０
８と不動のハウジング１２との間の差であるため、ドリルがハンマーモードある
いはチッピングモードにある場合、対応する出力軸速度を変化させることなく、
実施例２００は実施例１０よりも高いＢＰＭを生じさせる。
【００４２】 第７図を次に参照すると、本発明の第四の実施例３００は２つの中間軸、すな
わち、第一軸３０２及び第二軸３０４を有する三段ギヤ減速機構を利用する。中
間第一軸３０２はモータ３１２の出力軸３１０に位置するモータピニオンギヤ３
０８と係合する第一軸入力ギヤ３０６と、中間第二軸３０４に取り付けられた第
二軸出力ギヤ３１６を駆動する第一軸出力ギヤ３１４と、を含む。第二軸出力ギ
ヤ３１８は中間第二軸３０４に取り付けられ、出力スピンドル３２２に回転可能
に取り付けられた出力ギヤ３２０を駆動する。チャック３４は前述のように出力
スピンドル３２２の末端に取り付けられている。
【００４３】 この実施例では、第一衝撃カム３２４はハウジング１２に面する中間ギヤ３０
６の表面に位置し、第二衝撃カム３２６は第一衝撃カム３２４と対向し同軸でハ
ウジングに取り付けられている。衝撃カム３２４及び３２６を選択的に係合ある
いは離脱するために調整レバー３２６が設けられている。衝撃カムが係合される
と、ギヤ３０６の回転によって衝撃カムがラチェット(ratchet)し中間軸３０２
を往復動させる。この往復動によって、次に、中間軸３０２の末端と出力スピン
ドル３２２との間が接触させられ、対応する往復動作が出力スピンドルに生じる
。
【００４４】 スピンドルロックを生じさせるために、出力スピンドル３２２は第１図〜第３
図、及び、第６図に開示される実施例と同様に非回転に保持され得る。詳述する
と、手動で作動される調整レバー３２８によって、中間第二軸３０４は軸方向で
移動され、ピニオンギヤ３1８を出力ギヤ３２０に係合あるいは離脱するよう移
動する。このように、実施例３００では、ハンマーモードにおいて高いＢＰＭを
得る能力を減じることなく、より大きなギヤ減速を得ることが可能である。第４
図に示される実施例の場合と同様に、そのような構成は高速型のモータが典型的
に装着されるコードレスドリルあるいは大きい低速のドリルビットを用いる商業
用途のドリルにおいて特に便利である。
【００４５】 このように、本発明のそれぞれの実施例は、ドリルをチッピング作業に好適な
ハンマーのみモードで利用することが可能であり、また、望ましくない高出力速
度あるいは高価な二速ギヤ列を要することなく、充分なハンマードリル性能のた
めの高い１分当たり打撃数（ＢＰＭ）を達成することが理解されるであろう。こ
れは衝撃機構を不動の構造に組込むこと、及び、出力軸速度ではなく中間ギヤ段
階速度で駆動される移動可能なギヤによって達成される。中間段階における高い
ＲＰＭの故に、ハンマー動作を生じる軸方向の動きを制御する傾斜面の数を削減
することができる。これによって、より広範な傾斜面領域が回転毎に接触し、「
スキッピング」現象を低減する。
【００４６】 発明を実施する最適実施例が詳細に記述されているが、本発明に関連する当業
者であれば次の特許請求範囲によって定義付けられる発明を実施するための多様
な選択的構成及び実施例があることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１図は第一の本発明に基づいてスピンドルが固定されたハンマー専用モード
のハンマードリルを示す概略側面図である。
【図２】 第２図はハンマー及びドリル組み合わせモードに切換えられた第１図のハンマ
ードリルを示す概略側面図である。
【図３】 第３図はドリル専用モードに切換えられた第１図のハンマードリルを示す概略
側面図である。
【図４】 第４図は第２の本発明に基づく二段遊星ギヤ機構を有するハンマードリルを示
す概略側面図である。
【図５】 第５図は第４図におけるハンマードリルの遊星ギヤ機構の正面図である。
【図６】 第６図は第３の本発明に基づく単一の中間軸を用いた二段減速機構を有するハ
ンマードリルを示す概略側面図である。
【図７】 第７図は第４の本発明に基づく２つの中間軸を用いた三段減速機構を有するハ
ンマードリルを示す概略側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネマジ、 ジョン イー． アメリカ合衆国 48302 ミシガン州 ブ ルームフィールド ヒルズ ストーンレイ 4373 (72)発明者 スミス、 ラルフ イー． アメリカ合衆国 48360 ミシガン州 レ イク オリオン カセマー ロード 500 Ｆターム(参考） 2D058 AA14 CB06

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングと、 該ハウジング内に配され、一端にアーマチャピニオンを備えた回転可能なアー
    マチャ軸を有するモータと、 ドリルチャックを収容する外端を有する軸方向で移動可能な出力軸と、該出力
    軸と同軸で回転するよう該出力軸に対して取り付けられた出力ギヤと、 該アーマチャピニオンと係合可能な第一ギヤ及び、該出力軸を駆動するよう係
    合可能な軸方向で移動可能な第二ギヤ及び、該第二ギヤを選択的に移動して該出
    力軸と係合離脱する回転制御機構を少なくとも有する中間ギヤ減速機構と、 該アーマチャ軸によって駆動される軸方向に移動可能な第一カム機構と、 該ハウジングに取り付けられた第二カム機構と、を有し、 該第一及び第二カム機構は、該第一及び第二カム機構が相互に当接されるよう
    、第一カム機構を選択的に移動することによって係合可能であり、該第一及び第
    二カム機構はそれぞれに対応して設計され、該中間ギヤ減速機構はアーマチャ軸
    の回転に対応して往復運動を生じ、該中間ギヤ減速機構は該往復運動を該出力ギ
    ヤに伝達し、よって、該第二ギヤ及び該出力ギヤが回転状態で係合しているかど
    うかに拘わらずに出力軸を軸方向に移動させることを特徴とするハンマードリル
    モード、ドリル専用モード、及び、チッピングモードで作動することのできるハ
    ンマードリル。
  2. 【請求項２】 該中間ギヤ減速機構は、該アーマチャピニオンギヤによって
    駆動される太陽ギヤと、第二遊星ギヤセットの該太陽ギヤを駆動するための外部
    ギヤとを有する第一遊星ギヤセットと、太陽ギヤと該出力軸を回転させるよう出
    力ギヤを駆動する外部ギヤとを有する該第二遊星ギヤセットとを有し、該第二遊
    星ギヤセットの該太陽ギヤは、軸方向で移動可能な該第二ギヤを形成し、該出力
    軸の回転は、軸方向で移動可能な該太陽ギヤを該第二遊星ギヤセットの該外部ギ
    ヤから選択的に離脱するよう移動することによって防止される請求項１に記載の
    ハンマードリル。
  3. 【請求項３】 該第一衝撃カム機構は該アーマチャピニオンに位置している
    ことを特徴とする請求項２に記載のハンマードリル。
  4. 【請求項４】 該中間ギヤ減速機構は、該第二ギヤが取り付けられた第一中
    間軸を有する二段ギヤ減速機構を有し、該第一中間軸は、該出力軸の回転を防止
    するために、該第二ギヤを該出力ギヤから離脱する位置に動かすように軸方向で
    移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のハンマードリル。
  5. 【請求項５】 該第一カム機構はアーマチャ軸に設けられていることを特徴
    とする請求項４に記載のハンマードリル。
  6. 【請求項６】 該二段ギヤ減速機構はさらに該第一ギヤが取り付けられた第
    二中間軸を有することを特徴とする請求項４に記載のハンマードリル。
  7. 【請求項７】 該第一カム機構は該第一ギヤに設けられ、該第二中間軸は、
    該第一及び第二カム機構を移動して係合離脱するよう、軸方向で移動可能である
    ことを特徴とする請求項６に記載のハンマードリル。
  8. 【請求項８】 該中間ギヤ減速機構は第一中間軸に取り付けられた該第一ギ
    ヤ及び、第二中間軸に取り付けられた該第二ギヤを有する三段ギヤ減速機構から
    なり、該第二中間軸は、該出力ギヤの回転を防止するために、該第二ギヤを移動
    して該出力軸から離脱するよう、軸方向に移動可能であることを特徴とする請求
    項１に記載のハンマードリル。
  9. 【請求項９】 該第一カム機構は該第一ギヤに設けられ、該第一中間軸は、
    該第一及び第二カム機構を係合離脱するために軸方向で移動可能であることを特
    徴とする請求項８に記載のハンマードリル。
  10. 【請求項１０】 該第一カム機構は該第一ギヤの表面で角度的に離間した複
    数の傾斜面を含むことを特徴とする請求項１に記載のハンマードリル。
  11. 【請求項１１】 該第一カム機構は該アーマチャピニオンの表面で角度的に
    離間した複数の傾斜面を含むことを特徴とする請求項１０に記載のハンマードリ
    ル。
  12. 【請求項１２】 該回転制御機構は手動で作動され、該第二ギヤの位置を所
    望の作業モードに固定する調整ボタンを有することを特徴とする請求項１に記載
    のハンマードリル。
  13. 【請求項１３】 ハウジングと、 該ハウジング内に配され、アーマチャピニオンを一端に有する回転可能なアー
    マチャ軸を備えたモータと、 ドリルチャックを収容すべき外端を有する軸方向で移動可能な出力軸と、 該出力軸と同軸で回転するよう該出力軸に対して取り付けられた出力ギヤと、 該アーマチャピニオンによって駆動される太陽ギヤと、第二遊星ギヤセットの
    該太陽ギヤを駆動するための外部ギヤとを有する第一遊星ギヤセットと、太陽ギ
    ヤと該出力ギヤを駆動して該出力軸を回転させる外部ギヤとを有する該第二遊星
    ギヤセットを備える中間ギヤ減速機構と、 該アーマチャ軸によって駆動されるべく該アーマチャピニオンに設けられた軸
    方向で移動可能な第一カム機構と、 該ハウジングに取り付けられた第二カム機構と からなり、 該第一及び第二カム機構が相互に当接するよう、該第一及び第二カム機構は該
    第一カム機構を選択的に移動することによって係合可能であり、該第一及び第二
    カム機構は相互に対して設計され、該第一及び第二遊星ギヤセットは該アーマチ
    ャ軸の回転に応じて該第二遊星ギヤセット内で外部ギヤの往復動作を生じさせる
    ことで、該往復動作を該出力ギヤに伝達し、よって、該出力軸を軸方向で往復さ
    せることを特徴とするハンマードリル。
  14. 【請求項１４】 該出力軸の回転が軸方向で移動可能な該太陽ギヤを該第二
    遊星ギヤセットの該外部ギヤから選択的に離脱するよう移動することによって防
    止されるよう、該第二遊星ギヤセットの該太陽ギヤは軸方向で移動可能な該第二
    ギヤを形成し、それによって、該第二遊星ギヤセットの該外部ギヤと該出力ギヤ
    が回転可能に係合しているかどうかに拘わらず、該中間ギヤ減速機構が該往復運
    動を出力ギヤに伝達されることを許容することによってチッピングモードを生じ
    させることを特徴とする請求項１３に記載のハンマードリル。
  15. 【請求項１５】 ハウジングと、 該ハウジング内に配され、一端にアーマチャピニオンを備えた回転可能なアー
    マチャ軸を有するモータと、 ドリルチャックを収容する外端を有する軸方向に移動可能な出力軸と、 該出力軸と同軸で回転するよう該出力軸に対して取り付けられた出力ギヤと、 少なくとも、該アーマチャピニオンに係合可能な第一ギヤと、該出力ギヤを駆
    動すべく係合可能な軸方向で移動可能な第二ギヤと、該第二ギヤが取り付けられ
    る中間軸と、を有する二段ギヤ減速機構を備える中間ギヤ減速機構と、 該アーマチャ軸によって駆動されるべく該アーマチャピニオンに設けられた軸
    方向で移動可能な第一カム機構と、該ハウジングに取り付けられた第二カム機構
    と を有し、 該第一及び第二カム機構は、該第一及び第二カム機構を相互に当接させるよう
    に該第一カム機構を選択的に移動して係合可能であり、該第一及び第二カム機構
    は相互に対して設計され、該二段ギヤ減速機構は該アーマチャ軸の回動に応じて
    該第二ギヤの往復運動を生じさせ、該第二ギヤは次に該往復運動を該出力ギヤに
    伝達し、それによって、該出力軸を軸方向に往復運動させることを特徴とするハ
    ンマードリル。
  16. 【請求項１６】 該中間軸は、該出力軸の回転を防止するために、該第二ギ
    ヤを該出力ギヤから離脱するよう軸方向で移動可能であることを特徴とする請求
    項１５に記載のハンマードリル。
  17. 【請求項１７】 さらに、該第一カム機構を移動して該第二カム機構と係合
    させるよう、該第一カム機構と摺動的に係合するよう配された手動で移動可能な
    フォークを有する請求項１５に記載のハンマードリル。
  18. 【請求項１８】 ハウジングと、 該ハウジング内に配され、一端にアーマチャピニオンを備えた回転可能なアー
    マチャ軸を有するモータと、 ドリルチャックを収容する外端を有する軸方向で移動可能な出力軸と、 該出力軸と同軸で回転するよう該出力軸に対して取り付けられた出力ギヤと、 少なくとも、該アーマチャピニオンと係合可能な第一ギヤを有する第１中間軸
    と、該出力ギヤと係合する第二ギヤが取り付けられた第二中間軸と、該第二中間
    軸に取り付けられた第四ギヤに係合するよう、該第一中間軸に取り付けられた第
    三ギヤと、を有する三段ギヤ減速機構と、 該アーマチャピニオンによって駆動されるべく該第一ギヤに設けられた軸方向
    で移動可能な第一カム機構と、 該ハウジングに取り付けられた第二カム機構と、 からなり、 該第一及び第二カム機構は、該第一及び第二カム機構が相互に当接するよう、
    該第一カム機構を選択的に移動することによって係合可能であり、該第一及び第
    二カム機構は相互に対して設計され、該三段ギヤ減速機構は該アーマチャ軸の回
    転に応じて該第一ギヤの往復運動を生じさせ、該第一ギヤは次に該往復運動を該
    出力ギヤに伝達し、それによって、該出力軸を軸方向で往復運動させ、三段ギア
    減速機構は、第２ギアが取り付けられる第１中間軸を有し、前記第２中間軸は、
    前記出力軸の回転を防止すべく、前記第２ギアを移動して前記出力軸との係合を
    解除するように軸方向に移動自在であるハンマードリル。
  19. 【請求項１９】 該第一カム機構は該第一ギヤに設けられ、該第一中間軸は
    、該第一及び第二カム機構を移動して係合離脱するよう、軸方向に移動可能であ
    ることを特徴とする請求項１８に記載のハンマードリル。
  20. 【請求項２０】該第二中間軸は、該出力ギヤの回転を防止するため、該第二
    ギヤを移動して該出力軸から離脱するよう軸方向に移動可能であることを特徴と
    する請求項１８に記載のハンマードリル。
JP2001501731A 1999-06-03 2000-06-05 ハンマードリルのスピンドルロック及びチッピング機構 Pending JP2003501276A (ja)

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