JP2004154905A - 電動工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クラッチ機構が設けられる第4インターナルギヤ46よりも前段に、単独で回転可能な第1インターナルギヤ14と第2インターナルギヤ15とを軸方向に並設し、各インターナルギヤ14,15内で夫々公転する小歯車12と大歯車13とを第1キャリア8に支持させて、第1、第2インターナル14,15の何れか一方を、第1切替リング20によって回転規制可能とする一方、同じく第4インターナルギヤ46の前段の第3インターナルギヤ26を、前段の第1キャリア8と遊星歯車25とを連結する後退位置と、第1ギヤケース4の係合歯30に係合して遊星歯車25を公転させる前進位置との間でスライド可能として、第2切替リング24によってスライド位置を選択できるようにした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊星歯車減速機構を利用して出力軸の回転速度を3段に切替可能とした電動ドライバ等の電動工具に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば電動ドライバでは、ハウジング内に収容したモータのトルクを、インターナルギヤ内で公転する複数の遊星歯車と、その遊星歯車を支持するキャリアとを軸方向に複数配列してなる遊星歯車減速機構を介して減速し、ハウジング先端のスピンドルに伝達可能となっている。
このような電動ドライバにおいては、スピンドルの回転速度を3段に切替可能とした変速機構を具備したものが知られている。具体的には特許文献1に示すように、遊星歯車減速機構内の2つのインターナルギヤを、夫々軸方向へ前後移動可能に設けて、各インターナルギヤの位置をハウジング外部から操作部材で切り替えることで、遊星歯車とキャリアとの一体回転と別体回転とを組み合わせて、スピンドルの回転速度を3種類に選択可能としたものである。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第6431289号明細書(図23〜図25)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1のような変速機構においては、インターナルギヤの移動を、各インターナルギヤごとに外嵌した針金を、遊星歯車減速機構を収容するスリーブの外に設けた切替カムのカム溝に夫々係止させ、その切替カムをさらにその外側のスイッチ部材で軸方向に移動させる構造となっている。よって、部品点数が多くなって構造が複雑化し、組付けの手間も面倒となってしまう。
また、電動ドライバにおいては、遊星歯車減速機構の1のインターナルギヤを回転可能に設けて、これを所定の弾性手段で回転規制し、弾性手段による付勢力を越える負荷がスピンドルに加わった際、インターナルギヤを空転させてスピンドルへのトルク伝達を遮断するクラッチ機構が設けられる。しかし、上記変速機構にあっては、クラッチ機構を構成するインターナルギヤが1段目に設けられ、変速機構を構成するインターナルギヤがその下段側に設けられているため、クラッチ作動トルクを一定にしても、変速の選択によるギヤ比の違いでクラッチ作動トルクが変化してしまい、使い勝手が悪くなる。
【0005】
そこで、請求項1に記載の発明は、3段の変速機構を、使い勝手を損なうことなく簡単な構造で実現できる電動工具を提供することを目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、1のインターナルギヤより前段に位置する他の1のインターナルギヤを、回転可能且つ軸方向へスライド可能に設けると共に、ハウジング外部から他の1のインターナルギヤをスライド操作可能な操作手段を設けて、一方のスライド位置で、内周側の遊星歯車とその前段のキャリアとに同時に噛合して両者を連結可能とし、他方のスライド位置で、前段のキャリアと離反してハウジングと係合可能とする一方、1のインターナルギヤより前段に位置する別のインターナルギヤを、軸方向に並設されて夫々単独で回転可能な一組のインターナルギヤとすると共に、各インターナルギヤ内で夫々公転する前後の遊星歯車を、1つのキャリアに夫々単独で回転可能に同軸で軸支させて、前後の遊星歯車に、その前段の出力軸またはキャリアが同時に噛合可能として、一組のインターナルギヤの何れか一方を選択してハウジング外部から回転規制可能な規制手段を設けて、他の1のインターナルギヤのスライド位置の選択と、一組のインターナルギヤの何れかの回転規制の選択とにより、スピンドルの回転速度を3段に切替可能としたことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、電動工具の一例である電動ドライバの一部縦断面図で、電動ドライバ1は、ハウジング2に収容したモータ3の前方(図1の右側)に、筒状の第1ギヤケース4と、スピンドル6を軸支する第2ギヤケース5とを内設し、両ギヤケース内に遊星歯車減速機構7を設けてなる。遊星歯車減速機構7は、夫々複数の遊星歯車を支持する第1キャリア8から第3キャリア10までの3つのキャリアを軸方向に3段連設してなり、第1キャリア8の遊星歯車をモータ3の出力軸3aに嵌着されたピニオン11に噛合させ、第3キャリア10をスピンドル6と一体に連結することで、出力軸3aのトルクを減速してスピンドル6に伝達可能としている。
【0008】
但し、ここでのピニオン11は、後方が大径となる2段径に形成されており、ここに噛合する遊星歯車も、径が異なる小歯車12と大歯車13とが夫々単独で回転可能に第1キャリア8へ同軸で支持されて、夫々小歯車12がピニオン11の大径側と、大歯車13が小径側と夫々噛合している。また、遊星歯車が公転する1段目のインターナルギヤも、小歯車12が公転する第1インターナルギヤ14と、大歯車13が公転する第2インターナルギヤ15との一組となって前後に並設されている。両インターナルギヤ14,15は、出力軸3aを軸支して第1ギヤケース4の後方を閉塞するキャップ16前面に固定されたワッシャー17と、前側の大歯車13の前面際で第1ギヤケース4に固定されたワッシャー18との間で軸方向への移動を規制されて夫々単独で回転可能となっている。さらに、第1,第2インターナルギヤ14,15の外周には、図2,3に示すように複数の歯19,19・・が等間隔で周設されている。
【0009】
20は、歯19を含む第1、第2インターナルギヤ14,15よりも大径の第1切替リングで、図3に示すように、前方へ延設された3つのガイド片21と第1ギヤケース4の内面に形成された第1凹部22aとの嵌合によって回転を規制され、第1ギヤケース4の内面の凸部4aと、キャップ16との間で軸方向へ移動可能に設けられる。また、第1切替リング20には、周方向へ等間隔に3つのボール23,23・・が嵌着されて、第1切替リング20のスライドに伴い、各ボール23が、第1インターナルギヤ14または第2インターナルギヤ15の何れかの外周で歯19,19間に噛合可能となっている。すなわち、第1切替リング20のスライド位置の選択により、第1,第2インターナルギヤ14,15の何れか一方の回転を規制可能としたものである。
【0010】
そして、第1切替リング20の前方で第3インターナルギヤ26には、第2切替リング24が外装されている。この第2切替リング24は、ワッシャー18の前方で前後移動可能に設けられ、図2〜4にも示すように、外周側に形成された突条24aと、第1ギヤケース4内面の第2凹部22bとの嵌合によって回転を規制される。第3インターナルギヤ26とは、半径方向へ等間隔に設けられた3つのピン27,27・・の先端を、第3インターナルギヤ26の外周に形成したリング溝28に挿入することで、第3インターナルギヤ26の回転を許容しつつ軸方向への移動が一体となっている。但し、第3インターナルギヤ26の外周でリング溝28の前方には、複数の歯29,29・・が等間隔で周設されて、前進位置では、第1ギヤケース4の内面に形成された係合歯30,30・・と係合して第3インターナルギヤ26は回転を規制され、内周側で遊星歯車25,25・・のみを公転させる。一方、後退位置では、遊星歯車25と共に、内周側で第1キャリア8の外周に形成された歯31,31・・とも噛合して、第1キャリア8と遊星歯車25とを一体回転させるようになっている。
【0011】
一方、ハウジング2と第1ギヤケース4との間には、切替プレート32が配される。この切替プレート32は、図4に示すように、ハウジング2の内面に形成された凹溝33内に前後へスライド可能に設けられ、下面側に、左右一対のスライド溝34,34を前後方向に形成している。各スライド溝34内には、第1切替リング20の後端上面に突設された第1突起35と、第1切替リング20の上側で後方へ延長させた突条24aの後端上面に突設された第2突起36とが、夫々第1ギヤケース4に前後方向へ形成されたスリット44を貫通して挿入している。また、各スライド溝34内においては、各突起35,36の前後にコイルバネ37,37が収容されると共に、各突起35,36のみが通過可能で、前後のコイルバネ37,37の前後端が当接する狭小部38が形成されている。なお、両狭小部38,38は、互いに前後方向へ位置をずらせて形成されている。
【0012】
また、切替プレート32の左右両端には、前後方向の切り込み39によって左右方向に弾性を付与されたクリック片40が夫々形成されて、その中央に突設した突起41が、ハウジング2の凹溝33の左右でクリック片40,40に対向して突設された位置決め片42の両端と、その中央の凹部43との3箇所のうち何れかに係止または嵌合可能となっている。
すなわち、ここではクリック片40が位置決め片42の後方で係止する後退位置(図4)と、位置決め片42の凹部43に嵌合する中立位置(図5)と、位置決め片42の前方で係止する前進位置(図6)とを選択可能としたものである。
【0013】
ここで、切替プレート32の各スライド位置とそれに伴う第1突起35(第1切替リング20)、第2突起36(第2切替リング24)との連動関係を具体的に説明する。なお、切替プレート32の上面中央には、操作突起45が形成されて、ハウジング2の外部へ突出していることから、操作突起45を利用してハウジング2外部から切替プレート32をスライド操作可能となる。また、ボール23を有する第1切替リング20とその第1切替リング20をスライド操作する切替プレート32とが本発明の規制手段に、第3インターナルギヤ26に連結される第2切替リング24とその第2切替リング24をスライド操作する切替プレート32とが本発明の操作手段に夫々相当する。
【0014】
まず、切替プレート32が図4の後退位置にあると、コイルバネ37で挟持される第1突起35はキャップ16に当接してスリット44の後端で停止する。これはスライド溝34における狭小部38の位置となる。一方、第2突起36は、スライド溝34内では狭小部38の前方に移動して前側のコイルバネ37の付勢を受け、後側のコイルバネ37は狭小部38の後方で規制されて第2突起36に当接しないため、第1突起35と同様に後退し、キャップ16に当接してスリット44の後端で停止する。
これら両突起35,36の移動によって、第1、第2切替リング20,24を後退位置に位置させる。よって、第1切替リング20のボール23は、後方の第1インターナルギヤ14の外周に噛合して、第1インターナルギヤ14のみの回転を規制する。また、第3インターナルギヤ26も後退位置にあって、第1キャリア8と遊星歯車25とに噛合して両者を一体化させる(3速)。
【0015】
次に、切替プレート32が図5の中立位置では、第1突起35は前後のコイルバネ37,37に挟持されることで前方へ移動する。よって、第1切替リング20も前進してボール23が第2インターナルギヤ15の外周にのみ噛合する。一方、第2突起36は、後側のコイルバネ37から付勢されず、前側のコイルバネ37にのみ後方へ付勢されることになるため、切替プレート32がスライドしてもスライド溝34内で狭小部38に戻るだけで図4と位置は変わらない。よって、第1キャリア8と遊星歯車25との一体化はそのままである(2速)。
【0016】
そして、切替プレート32が図6の前進位置では、第1突起35は、狭小部38の後方へ移動して、後側のコイルバネ37に付勢されることになるが、第1切替リング20は第1ギヤケース4の凸部4aに当接して前進が規制されるため、図5と位置は変わらず、第2インターナルギヤ15との噛合はそのままである。一方、第2突起36は、前後のコイルバネ37,37の挟持によって前方へ移動する。よって、第2切替リング24と共に第3インターナルギヤ26も前進して、外周の歯29を第1ギヤケース4の係合歯30に係合させると共に、第1キャリア8と離反して内周側で遊星歯車25のみと噛合する(1速)。
【0017】
次に、クラッチ機構について説明する。
3段目に位置する第4インターナルギヤ46は、第2ギヤケース5内で回転可能に設けられて、第4インターナルギヤ46の前面には、第2ギヤケース5を貫通するピン47,47が当接している。このピン47が、第2ギヤケース5に螺合されたスプリングホルダ48との間に介在された弾性手段としてのコイルバネ49によって後方へ付勢されていることから、第4インターナルギヤ46は、コイルバネ49に付勢されるピン47との係合でその回転を規制されることになる。すなわち、ネジの締め終わり等でスピンドル6への負荷が高まってコイルバネ49の付勢で設定されるクラッチ作動トルクを超えた際に、第4インターナルギヤ46がその前面でピン47を乗り越えさせて空転し、スピンドル6へのトルク伝達を遮断するものである。
なお、第2ギヤケース5には、回転によってスプリングホルダ48を軸方向へネジ送りするチェンジリング50が外装されている。このチェンジリング50の回転に伴うスプリングホルダ48のネジ送りで、コイルバネ49の付勢力を変化させてクラッチ作動トルクを調整可能としている。
【0018】
以上の如く構成された電動ドライバ1においては、操作突起45を利用して切替プレート32を図4の3速位置にスライドさせると、前述のように、第1切替リング20、第2切替リング24共に後退位置に移動して、第1インターナルギヤ14の回転を規制すると共に、第1キャリア8と遊星歯車25とを一体化させる。よって、この状態でモータ3を駆動させると、出力軸3aの回転はピニオン11から小歯車12に伝わり、第1インターナルギヤ14内で小歯車12を公転させるため、第1キャリア8がその公転と同調して回転する。第1キャリア8と遊星歯車25は第3インターナルギヤ26によって一体に連結されているから、第1キャリア8と共に遊星歯車25と第2キャリア9とが一体に回転し、次段の遊星歯車25を介して第3キャリア10を回転させ、第3キャリア19と一体のスピンドル6を回転させる。
【0019】
次に、切替プレート32を図5の2速位置にスライドさせると、前述のように、第1切替リング20のみが前方位置に移動して、今度は第2インターナルギヤ15の回転を規制する。よって、モータ3が駆動すると、出力軸3aの回転はピニオン11から大歯車13に伝わり、第2インターナル15内で大歯車13を公転させて、第1キャリア8を同調して回転させる。第1キャリア8以降のトルク伝達は3速位置と同様であるが、ここではピニオン11の小径部が大歯車13を公転させることで、3速よりも回転速度は遅くなる。
【0020】
そして、切替プレート32を図6の1速位置にスライドさせると、前述のように、第2切替リング24のみが前方位置に移動して第3インターナルギヤ26を前進させ、第1キャリア8との噛合を解除させて第1ギヤケース4の係合歯30に係合させる。よって、モータ3が駆動すると、出力軸3aの回転はピニオン11から大歯車13に伝わり、第2インターナル15内で大歯車13を公転させて第1キャリア8を回転させる。第1キャリア8と遊星歯車25との一体化は解かれているから、第1キャリア8の回転に伴い、遊星歯車25が第3インターナルギヤ26内で公転して第2キャリア9を同調して回転させる。第2キャリア9以降のトルク伝達は2速位置と同様であるが、ここでは第1キャリア8の回転が遊星歯車25によって減速されて第3キャリア9に伝わるため、2速よりも回転速度は遅くなる。
【0021】
このように、上記形態の電動ドライバによれば、3段の変速機構に、並設される第1、第2インターナル14,15の回転を第1切替リング20で規制する構造を採用して、インターナルギヤのスライドは第3インターナルギヤ26のみとしているから、第1、第2インターナルギヤ14,15の回転規制が簡単に行え、全体的に部品点数の少ない構造となって、製造コストや組付けの手間が低減されると共に、確実な切替も期待できる。特に、クラッチ機構よりも前段に変速機構を配する格好となるから、設定したクラッチ作動トルクが変速機構の切替によって変動することがなくなり、使い勝手が良くなる。
【0022】
なお、上記形態では、並設される一組の第1、第2インターナルギヤ14,15と第1切替リング20とを1段目に、スライドする第3インターナルギヤ26と第2切替リング24とを2段目に配置しているが、これと逆に、第3インターナルギヤ26側を1段目に、第1、第2インターナルギヤ14,15側を2段目に配置しても良い。この場合、第1キャリア8の出力側が小歯車及び大歯車に応じた2段径となる。
また、第1、第2インターナルギヤ14,15の規制手段も、スリーブを用いるのに限らず、インターナルギヤの外周に係合して回転規制可能であれば、半円状や周方向に短い円弧状、さらには一つのキー部材等のスライド体を用いて、切替プレートでスライドさせることもできる。
【0023】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、3段の変速機構に、並設される一組のインターナルの回転を規制手段で規制する構造を採用して、インターナルギヤのスライドは他の1のインターナルギヤのみとしているから、一組のインターナルギヤの回転規制が簡単に行え、全体的に部品点数の少ない構造となって、製造コストや組付けの手間が低減されると共に、確実な切替も期待できる。特に、クラッチ機構よりも前段に変速機構を配する格好となるから、設定したクラッチ作動トルクが変速機構の切替によって変動することがなくなり、使い勝手も良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動ドライバの一部縦断面図である。
【図2】A−A線断面図である。
【図3】B−B線断面図である。
【図4】切替プレートによる変速機構の切替動作を示す説明図である(3速)。
【図5】切替プレートによる変速機構の切替動作を示す説明図である(2速)。
【図6】切替プレートによる変速機構の切替動作を示す説明図である(1速)。
【符号の説明】
1・・電動ドライバ、2・・ハウジング、3・・モータ、4・・第1ギヤケース、5・・第2ギヤケース、6・・スピンドル、7・・遊星歯車減速機構、12・・小歯車、13・・大歯車、14・・第1インターナルギヤ、15・・第2インターナルギヤ、20・・第1切替リング、24・・第2切替リング、26・・第3インターナルギヤ、32・・切替プレート、35・・第1突起、36・・第2突起、46・・第4インターナルギヤ。
Claims (1)
- ハウジング内に収容したモータの出力軸と前記ハウジングの先端に設けたスピンドルとの間に、インターナルギヤ内で公転する遊星歯車と、その遊星歯車を支持するキャリアとを少なくとも3段連結してなる遊星歯車減速機構を介在させる一方、回転可能とした1のインターナルギヤを、付勢力を任意に調整可能な弾性手段によって回転規制するクラッチ機構を設けた電動工具であって、
前記1のインターナルギヤより前段に位置する他の1のインターナルギヤを、回転可能且つ軸方向へスライド可能に設けると共に、前記ハウジング外部から前記他の1のインターナルギヤをスライド操作可能な操作手段を設けて、一方のスライド位置で、内周側の遊星歯車とその前段のキャリアとに同時に噛合して両者を連結可能とし、他方のスライド位置で、前記前段のキャリアと離反して前記ハウジングと係合可能とする一方、
前記1のインターナルギヤより前段に位置する別のインターナルギヤを、軸方向に並設されて夫々単独で回転可能な一組のインターナルギヤとすると共に、各インターナルギヤ内で夫々公転する前後の遊星歯車を、1つのキャリアに夫々単独で回転可能に同軸で軸支させて、前記前後の遊星歯車に、その前段の前記出力軸またはキャリアが同時に噛合可能として、
前記一組のインターナルギヤの何れか一方を選択して前記ハウジング外部から回転規制可能な規制手段を設けて、前記他の1のインターナルギヤのスライド位置の選択と、前記一組のインターナルギヤの何れかの回転規制の選択とにより、前記スピンドルの回転速度を3段に切替可能としたことを特徴とする電動工具。
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