JP2005297125A - 電動工具及び歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 歯車より発生する騒音を低減すると共に、歯車に過大な負荷が生じた場合に、これを緩和する機構を備え、低騒音で長寿命な電動工具及び歯車装置を提供する。
【解決手段】 スピンドル１１の第１軸１１Ａに中間部材であるカップリング１２を、所定の軸トルクがかかった際に滑るように圧入してギア１０の内包部１０ａ内に内包する際に、カップリング１２に設けられた突出部１２をギア１０の凸部１０Ａ−１と凸部１０Ａ−２との間に配置する。また、カップリング１２に設けられた壁面部１２Ａの壁面１２Ｂと内包部１０ａ内の側面１０Ｂとの間に弾性体１４を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は電動工具及び歯車装置に関する。

従来、電動工具において、交流電流による加振力、歯車のピッチ誤差及び偏心等により回転変動が発生し、駆動軸側の歯車と被動軸側の歯車はそれぞれの歯面で衝突、振動を繰り返す。この衝突等により騒音が発生し、また歯面と歯面との衝突力が加振力となり、歯車部分以外からも騒音が発生する。特に起動時においては駆動軸側のトルクが大きいため衝撃は大きく、騒音が発生していた。

これを解消するために、歯車精度を向上させることや、歯面の形状を変えることにより対策を行っていた。また、構造的に騒音を低減する方法としては、駆動軸と駆動歯車とを結合するために歯車内径に設けられる鋼材キーのがたを利用することや、特許文献１に示すように駆動軸と駆動歯車との間に弾性部材を介して駆動力を伝達する等が行われていた。
特開平３−４９８８３号公報

しかし、鋼材キーのがたを使用して騒音を低減した場合には、長期の使用により、鋼材キーが変形してより大きながたが発生し、逆に騒音源となる場合がある。また、弾性部材を介して駆動力を伝達する場合には、駆動軸と駆動歯車との間に過大な負荷が生じた場合に弾性部材が潰れて、その後機能しなくなるおそれがあった。

そこで、本発明は、歯車より発生する騒音を低減すると共に、歯車に過大な負荷が生じた場合にこれを緩和する機構を備え、低騒音で長寿命な電動工具及び歯車装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、ハウジングと、該ハウジング内に設けられて駆動軸を備えるモータと、該ハウジング内に支持されて該駆動軸で被動する歯車装置と、を備えた電動工具であって、該歯車装置は、回転軸に所定の圧入力で圧入された中間部材と、該中間部材を内包する内包部と共に該中間部材と係合して該回転軸と同軸回転する歯車とを有し、該所定の圧入力は、該回転軸と該中間部材との間に所定の負荷が生じたときに、該回転軸と該中間部材との相対回転を生じさせ、該内包部は凸部を備え、該中間部材には、該回転軸と該歯車との相対回転によって該凸部に回転方向で当接可能な突出部が設けられていることを特徴とする電動工具を提供する。

このような構成によると、電動工具において、回転軸と歯車との回転伝達を遮断することが可能となると共に、回転軸と歯車との間に過大な衝撃等が生じた場合には、回転軸に対して中間部材が回転することが可能となる。

また、該中間部材には回転方向と交差する壁面を備えた壁面部を有し、該内包部には、該壁面と該内包部内とに面する弾性部材が挿入されていることが望ましい。このような構成によると、回転軸及び回転軸に圧流される中間部材と歯車とが弾性部材を介して動力的に連結されることが可能となる。

また、該弾性材の該壁面と該内包部内とにそれぞれ当接する箇所は、曲面より構成されていることが望ましい。このような構成によると、弾性部材が壁面と内包部内とに当接する時に係る荷重により、壁面と内包部内とに当接する弾性部材の当接面積が変化する。また、該突出部は該壁面部を兼ねていることが望ましい。

また、該弾性部材は、該中間部材と該内包部内との間に圧縮変形された状態で配置されて、該歯車の回転中心軸芯と該回転軸の軸芯とを略同一軸に保持することが望ましい。

また、上記目的を達成するために、ハウジングと、該ハウジング内に設けられて駆動軸を備えるモータと、該ハウジング内に支持されて該駆動軸で被動する歯車装置と、を備えた電動工具であって、該歯車装置は、回転方向に交差する壁面を備えた壁面部を有する回転軸と、該壁面部を内包する内包部を備えた歯車と、該内包部内に配置されて該壁面と該内包部とに面する弾性部材とを備え、該弾性部材を介して該回転軸と該歯車とが動力的に接続され、該弾性材の該壁面と該内包部とに当接する箇所は、曲面より構成されることを特徴とする電動工具を提供する。

このような構成によると、電動工具において、弾性部材が壁面と内包部内とに当接する時に加わる荷重により、壁面と内包部内とに当接する弾性部材の当接面積が変化する。

また、該内包部は凸部を備え、該回転軸には、該回転軸と該歯車との相対回転によって該凸部に回転方向で当接可能な突出部が設けられていることが望ましい。このような構成によると、壁面と内包部内とが弾性部材に当接した後に凸部と突出部とが当接することが可能となる。

また、該弾性部材は、該回転軸と該内包部内との間に圧縮変形された状態で配置されて、該歯車の回転中心軸芯と該回転軸の軸芯とを略同一軸に保持することが望ましい。

また、上記目的を達成するために、回転軸に所定の圧入力で圧入された中間部材と、該中間部材を内包する内包部と共に該中間部材と係合する歯車とを有し、該中間部材を介して該回転軸と該歯車とが同軸回転する歯車装置において、該所定の圧入力は、該回転軸と該中間部材との間に所定の負荷が生じたときに、該回転軸と該中間部材との相対回転を生じさせ、該内包部は凸部を備え、該中間部材には、該回転軸と該歯車との相対回転によって該凸部に回転方向で当接可能な突出部が設けられていることを特徴とする歯車装置を提供する。

また、上記目的を達成するために、回転方向に交差する壁面を備えた壁面部を有する回転軸と、該壁面部を内包する内包部を備えた歯車と、該内包部内に配置されて該壁面と該内包部とに面する弾性部材とを備え、該弾性部材を介して該回転軸と該歯車とが動力的に接続する歯車装置において、該弾性材の該壁面と該内包部とに当接する箇所は、曲面より構成されることを特徴とする歯車装置を提供する。

請求項１記載の電動工具または請求項９記載の歯車装置によれば、回転軸と歯車とが、回転軸に圧入された中間部材を内包部内に内包して中間部材が内包部に当接することにより動力的に接続されるので、回転軸と歯車とは直接接続されず、回転軸側及び歯車側に生じた衝撃が、歯車側及び回転軸側に伝達されることを抑制することができる。よって衝撃により発生する騒音を低減することが可能となると共に、歯車の損傷を抑制することが可能となる。また、回転軸または歯車に過大な負荷が生じた場合には、中間部材の突出部と歯車の凸部とが当接し、中間部材と歯車とが一体となって回転する時に回転軸と中間部材との間に負荷に応じた軸トルクが発生するため、これを回転軸と中間部材との間で摩擦に係るエネルギーとして消費することが可能となり、歯車等の損傷を防止できる。

請求項２記載の電動工具によれば、弾性部材を介して回転軸と歯車とが弾力的かつ動力的に連結されることが可能となるので、弾性部材部分で回転軸と歯車との間に発生する振動を抑制し、騒音をより低減することが可能となる。また、凸部と突出部との当接を、弾性部材で吸収しきれない負荷が生じた場合のみとすることが可能となる。また、弾性部材で吸収しきれない負荷が生じた場合には凸部と突出部との当接により、弾性部材にそれ以上の負荷がかからなくなるため弾性部材が塑性変形することを抑制することができる。また、更に負荷が生じた場合には、回転軸と中間部材との間で摩擦に係るエネルギーとして負荷に応じたエネルギーを消費するため、弾性部材と凸部及び突出部との寿命を相互に向上させることが可能となる。

請求項３記載の電動工具によれば、弾性部材と中間部材の壁面及び歯車の内包部内との当接箇所が曲面より構成されることにより、衝撃等に係る負荷が小さい状態では、当接面が小さいため、弾性部材のバネ定数が小さくなり衝撃を吸収しやすくなる。また衝撃等にかかる負荷が大きい場合には、当接面が大きくなって弾性部材のバネ定数が大きくなり、大きな負荷でも弾性部材で吸収することが可能となる。また、弾性部材の当接箇所が曲面に構成されることにより、例えば壁面との当接箇所付近には空隙が形成される。この空隙は弾性部材が押圧されて変形した際の逃げ場となるため、負荷が生じた場合に弾性部材は容易に変形して負荷を吸収することが可能となる。

請求項４記載の電動工具によれば、突出部と壁面部とが兼ね合わされることにより、中間部材の形状を簡素化することが可能となる。

請求項５または請求項８記載の電動工具によれば、歯車と回転軸との中心軸芯が略同一になることにより、略同一軸芯上で回転することが可能となるため、滑らかな回転が可能となって回転時に生じる振動等を低減することが可能となる。

請求項６記載の電動工具または請求項１０記載の歯車装置によれば、回転軸と歯車とが、弾性部材を介して動力的に連結されている状態で、弾性部材と回転軸の壁面及び歯車の内包部内との当接箇所が曲面より構成されることにより、衝撃等に係る負荷が小さい状態では、当接面が小さいため、弾性部材のバネ定数が小さくなり衝撃を吸収しやすくなる。また衝撃等による負荷が大きい場合には、当接面が大きくなって弾性部材のバネ定数が大きくなり、大きな負荷でも弾性部材で吸収することが可能となる。また、弾性部材の当接箇所が曲面に構成されることにより、例えば壁面との当接箇所付近には空隙が形成される。この空隙は弾性部材が押圧されて変形した際の逃げ場となるため、負荷が生じた場合に弾性部材は容易に変形して負荷を吸収することが可能となる。

請求項７記載の電動工具によれば、回転軸と歯車とが凸部と突出部とを介して直接接触することが可能となる。よって、衝撃等により負荷がかかり、弾性部材が押圧されて圧縮されたときに凸部と突出部とが当接することにより、弾性部材が極度に圧縮されて塑性変形することを抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態による電動工具として、電動丸鋸に適用した例を図１乃至図５を参照しながら説明する。図１に電動丸鋸１の全体にかかる部分断面図を示す。電動丸鋸１は、モータ３を内部に支持収納するハウジング２と、ハンドル２Ａと、モータ３により回転駆動される鋸刃４と、ソーカバー５と、ベース６と、ファン７とを主に備える。ハウジング２の一端側には、ハウジング２内部と外部とを連通させる空気吸入口２ａが形成されている。ハンドル２Ａは、図示せぬ中空部を有し、ハウジング２に一体として連結して設けられ、モータ３の駆動を制御する図示せぬスイッチを備える。鋸刃４は、後述のスピンドル１１に取り付けられて、切断可能な方向（正転方向）にのみ回転可能である。ソーカバー５は、ハウジング２に取り付けられて鋸刃４の外周の上側半分を覆う形状をなしている。ソーカバー５には、ファン風を排出するためのファン風排出口５ａが形成されている。ベース６は、ソーカバー５を介してハウジング２と連結され、被切断材上を摺動可能な底面６ａを有し、鋸刃４を底面６ａより下方に突出させる図示せぬ開口部が形成されている。回転によりファン風を発生させモータ３を冷却するためのファン７は、モータ３の駆動軸３Ａに固定して設けられている。

駆動軸３Ａの一端側には、ハスバ歯車であるピニオンギア８が設けられている。駆動軸３Ａおよびピニオンギア８は、ハウジング２の空気吸入口２ａ側端部およびソーカバー５に設けられた第１軸受９Ａによって回転可能に支承されている。ソーカバー５内には駆動軸３Ａと平行に延び、鋸刃４を回転させる回転軸となるスピンドル１１が、第２軸受９Ｂ、第３軸受９Ｃにより回転可能に支承されている。スピンドル１１のハウジング２側にはピニオンギア８と噛合するハスバ歯車であるギア１０が、スピンドル１１と同軸に固定されている。スピンドル１１には、一対の鋸刃固定部材１１Ｃがスピンドル１１に対して回転不能に取り付けられている。そして、鋸刃４は鋸刃固定部材１１Ｃで挟持固定されている。

電動丸鋸１には、ソーカバー５内においてスピンドル１１の軸心を中心に回動可能に保持され、ソーカバー５内に収納可能で、鋸刃４外周のほぼ半分を覆う形状をしたセーフティーカバー５Ａが設けられている。セーフティーカバー５Ａは図示しないスプリング等の付勢手段によって付勢されており、図１に示すように大部分がベース６の底面６ａよりも下方に突出し鋸刃４外周が露出するのを防止する回動位置が初期状態となっている。切断作業時には、セーフティーカバー５Ａの切断方向前方側端部（図１の紙面に垂直方向手前側）が被切断材の端部に当接し、その状態で電動丸鋸１が切断方向に摺動することによってスプリングに抗してセーフティーカバー５Ａはソーカバー５内に収納されるようにスピンドル１１の軸心を中心に回動し、ベース６の底面６ａ側において鋸刃４が露出する。

図２にギア１０及びスピンドル１１の分解斜視図を示す。ギア１０は、その側面にギア１０の軸方向に穿設された内包部１０ａが形成され、内包部１０内には、孔１０ｂが穿設されている。内包部１０ａ内には、内包部１０ａ断面がギア１０の中心軸方向へ向けて突出している凸部１０Ａが形成されている。凸部１０Ａは、凸部１０Ａ−１と、凸部１０Ａ−２から構成され、この凸部１０Ａは、内包部１０ａの直径方向の互いに反対側の位置に一対設けられている。このギア１０が孔１０ｂでスピンドル１１の第１軸１１Ａに外挿される。孔１０ｂの内径は第１軸１１Ａより、僅かに大きく形成されている。

ギア１０が第１軸１１Ａに外挿された状態で、内包部１０ａ内に突出した第１軸１１Ａに中間部材であるカップリング１２の孔１２ａが外挿されて圧入される。このカップリング１２は壁面１２Ｂを形成してカップリング１２の直径方向の互いに反対側に設けられた一対の壁面部１２Ａと、壁面部１２Ａに略直交する位置に一対設けられた突出部１２Ｃとを備えている。カップリング１２が外挿される際に突出部１２Ｃは、内包部１０ａの凸部１０Ａ−１と凸部１０Ａ−２との間の隙間１０ｄに挿入される。突出部１２Ｃと凸部１０Ａはそれぞれ当接可能な位置に配されるため、突出部１２Ｃは、凸部１０Ａ−１と凸部１０Ａ−２との間でのみ移動可能となり、突出部１２Ｃが設けられたカップリング１２はこの間でのみ回転可能となる。壁面部１２Ａは、一対の凸部１０Ａ間の隙間１０ｃに配置される。

カップリング１２の孔１２ａは、第１軸１１Ａの外径に対して所定値の締め代（０．０１７ｍｍ〜０．０３９ｍｍ）が設けられている。また第１軸１１Ａ及び孔１２ａは、圧入されて接する面が研磨加工されているため、カップリング１２に所定値の締め代に対する適切な荷重を加えて孔１２ａを第１軸１１Ａに外挿することにより、締り嵌めされて嵌着される。この時に、圧入個所に滑りが生じる軸トルクは、３０Ｎｍ〜５０Ｎｍとなり、これらはモータ３により発生する最大軸トルク（約１５Ｎｍ）の２倍以上の値となる。なお、上記締め代値及び軸トルクは一例であり、回転体である鋸刃４の大小やモータ特性の大小によって適宜設定される。

よって、図３に示すように、ギア１０は、スピンドル１１とカップリング１２とにより、第１軸１１Ａの基端位置に狭持される。尚、カップリング１２は、圧入されて締り嵌めされるが、ギア１０を固定する位置までは圧入されず、ギア１０とスピンドル１１とは相対的に回動可能である。

カップリング１２が圧入された後に、図４に示すように、弾性部材１４が壁面部１２Ａで仕切られる隙間１０ｃにそれぞれ配置される。弾性部材１４は、耐熱性、耐油性を備えたゴムより形成されている。この弾性部材１４は断面が略楕円形状からなり、この楕円形状を成す一面が、隙間１０ｃ内の側面１０Ｂに面し、楕円形状を成す他面が壁面部１２Ａの壁面１２Ｂに面する。そして、この壁面部１２Ａが隙間１０ｃ内で弾性部材１４Ａと弾性部材１４Ｂとの間に挟まれる形状となるため、壁面部１２Ａは、隙間１０ｃ内の略中心に位置することになる。よって、この壁面部１２Ａと略直交する位置に設けられている突出部１２Ｃは、図４に示すように、隙間１０ｄの略中心に位置することになり、突出部１２Ｃと凸部１０Ａとの間に隙間が形成され、負荷がかからない状態で突出部１２Ｃが凸部１０Ａに当接することはない。

弾性部材１４は全て略同一形状であり、弾性部材１４を内包する内包部１０ａはギア１０の回転の中心軸芯を法線とする面上で、中心軸芯を点として点対称に形成されている。また、スピンドル１１及びカップリング１２は、スピンドル１１の回転の中心軸芯法線とする面上で、中心軸芯を点として点対称に形成されている。弾性部材１４は、隙間１０ｃに配置される際に、側面１０Ｂ及び壁面１２Ｂに面するとともに、カップリング１２の外周面とも接してカップリング１２とギア１０の間で圧縮されて保持される。内包部１０ａ及びカップリング１２及びスピンドル１１は点対称に形成されているため、全て略同一形状である弾性部材１４を介してのカップリング１２及びスピンドル１１とギア１０との位置関係において、それぞれの回転の中心軸芯が略同一となり、弾性部材１４が圧縮されて保持されているため、カップリング１２及びスピンドル１１とギア１０との位置関係もずれ等が発生せずに保たれる。

ワッシャ１３は、中央部に孔１３ａが穿設されて、内包部１０ａ内に配置された弾性部材１４を内包部１０ａ内に保持するために取り付けられる。弾性部材１４が配置された状態で、ワッシャ１３が孔１３ａで第１軸１１Ａより突出する第２軸１１Ｂに外挿されて圧入される。孔１３ａも第２軸１１Ｂに対して所定値の締め代が設けられているため、ワッシャ１３は、孔１３ａで第２軸１１Ｂに外挿されて圧入されることにより、締り嵌めされて嵌着される。このワッシャ１３により、弾性部材１４が配置個所より外部へ排出されることがない。以上の構成により、スピンドル１１とギア１０とは一体となって回転可能となる。以上のギア１０、スピンドル１１、カップリング１２、弾性部材１４、を含んで歯車装置が構成される。

次に電動丸鋸１の動作について説明する。作業者が電動丸鋸１の図示せぬスイッチにより入力することによりモータ３が回転し、この回転をピニオンギア８及びギア１０に伝え、最終的にギア１０に接続されたスピンドル１１に狭持されて固定された鋸刃４を回転する。ギア１０とスピンドル１１との回転の中心軸芯は略同一であるため、スピンドル１１とギア１０との間の、回転の中心軸芯の振れによる振動等は低減されている。

この時に、ギア１０は、図４に示すように、時計回りに回転する。スイッチを入れた時には鋸刃４は停止しているため、鋸刃４が固定されたスピンドル１１及びスピンドル１１に圧入されたカップリング１２は、慣性力によりその位置に止まろうとし、ギア１０に対して相対的に反時計回り方向へ回転する。しかし、カップリング１２に設けられた壁面部１２Ａと内包部１０ａ内の側面１０Ｂとが、弾性部材１４Ａを介して当接するため、弾性部材１４Ａが圧縮されることにより、カップリング１２とギア１０との当接を防止し、低騒音で滑らかに回転する。

この起動時の騒音を従来の電動丸鋸と比較すると、従来の電動丸鋸の起動時に発する騒音が平均９２ｄＢであったのに対し、第１の実施の形態に係る電動丸鋸１が起動時に発する騒音は８５ｄＢであり、騒音レベルを７ｄＢ低下させることが可能となった。

電動丸鋸１が回転中に、板等の被切断材を切断し始めると、鋸刃４に負荷が生じる。この負荷は被切断材の材質、厚さ等により決定されるが、被切断部材ですべて同じ負荷となるとは限らず、切断個所により生じる負荷に変化が発生する。この負荷の変化により、ギア１０に対してスピンドル１１及びカップリング１２は、時計回り、反時計回りに回転しようとするが、これらの回転により生じる力はカップリング１２とギア１０との間の弾性部材１４により吸収されるため、ギア１０は上記負荷の変化による影響を受け難く、これによってギア１０とピニオンギア８の歯部間でのガタツキ及びこのガタツキに起因する騒音、変形等の発生を抑制することができる。

また負荷の生じない通常回転時でも、交流電源による加振力、ギア１０とピニオンギア８とのピッチ誤差や偏心等により、ギア１０の回転数等は微妙に変化するが、この変化により生じる力もカップリング１２とギア１０との間の弾性部材１４により吸収されるため、スピンドル１１やカップリング１２には伝わり難く、鋸刃４を含むスピンドル１１やカップリング１２は、鋸刃４がはずみ車となって、定常回転する。このため、鋸刃４の振動の発生及びこの振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。なお、カップリング１２とギア１０との間に微妙な回転のずれによる衝撃が発生する場合が有るが、これらの衝撃は弾性部材１４で吸収されるため、通常回転時においても、作業者に違和感を生じさせるような衝撃を低減することが可能となる。

電動丸鋸１が停止する場合には、作業者がスイッチから手を離すことによりスイッチが切れ、モータ３に電磁ブレーキがかかる。この電磁ブレーキにより、ピニオンギア８はその回転に負荷が生じ、ギア１０も急速に回転を停止する。しかし、鋸刃４を含むスピンドル１１及びカップリング１２は、鋸刃４の慣性力により、ギア１０に対して相対的に時計回りの方向に回転する。この時に、カップリング１２に設けられた壁面部１２Ａと内包部１０ａ内の側面１０Ｂとが弾性部材１４Ｂを介して当接し、弾性部材１４Ｂが圧縮されることにより、カップリング１２とギア１０との当接を防止し、衝撃等を発することなく停止することが可能となる。

また、鋸刃４の回転が瞬時に止められる場合、例えば被切断材を切断中に切断した被切断材により鋸刃４が狭持されて回転が止まる場合や、切断をする際に被切断材が、第１の実施の形態に係る電動丸鋸１では切断不可能な材質等であった場合がある。この場合には鋸刃４及びこれを固定するスピンドル１１は停止するが、モータ３に連結されるピニオンギア８及びギア１０は回転しようとする。この時にカップリング１２とギア１０との間に介された弾性部材１４は壁面１２Ｂと側面１０Ｂとの間で圧縮される。弾性部材１４に過度の圧力が加えられると弾性部材１４は塑性変形し、その弾性的な特性を失うことになる。よってこれを防止するために、弾性部材１４が塑性域まで変形しないようにするために、一定値以上圧縮された状態、即ち、ギア１０に対してカップリング１２が一定の回転角以上回転しないようにする。

具体的には、カップリング１２の突出部１２Ｃとギア１０の凸部１０Ａとが、当接することにより、カップリング１２はギア１０に対して、その当接箇所以上回転することを防止する。この凸部１０Ａは、突出部１２Ｃに対して、時計回り方向に凸部１０Ａ−１、反時計回り方向に凸部１０Ａ−２と、突出部１２Ｃが何れの方向に回転しても当接するように設けられている。

よって、鋸刃４が瞬時に停止した場合は、スピンドル１１及びカップリング１２の位置が停止した状態でギア１０が回転するため、弾性部材１４Ｂが縮んで突出部１２Ｃと凸部１０Ａ−２とが当接する。当接した後は、ギア１０とカップリング１２とは、一体となって回転する。この時に、未だ鋸刃４が停止したことによる反力が低減されていない場合には、ギア１０に連結するピニオンギア８を介してモータ３に反力が伝えられることになる。これによりモータ３は破損等のおそれがある。

しかし、カップリング１２はスピンドル１１の第１軸１１Ａに圧入されているのみであり、軸トルクが３０Ｎｍ〜５０Ｎｍ以上でカップリング１２がスピンドル１１に対して回転することが可能である。鋸刃４が瞬時に停止して、スピンドル１１とギア１０との間に係る反力は、５０Ｎｍ以上の軸トルクを示すため、この場合にはカップリング１２とスピンドル１１との間で滑りが生じる。よって、鋸刃４及びスピンドル１１が回転を停止したとしても、ギア１０及びこれと一体となったカップリング１２は、カップリング１２とスピンドル１１との間の滑りにより、一定の間回転し、ピニオンギア８によりギア１０に係る軸トルクがカップリング１２とスピンドル１１との間の滑りに必要な軸トルク以下になるまで圧入個所の摩擦力として軸トルクに係るエネルギーを吸収する。これにより、鋸刃４が急停止した場合でも、モータ３に負荷をかけることなく停止し、かつ停止時に弾性部材１４が劣化することも防止することができる。

第１の実施の形態に係る弾性部材１４は、壁面１２Ｂに当接する個所と、側面１０Ｂとに当接する個所が曲面より構成されているため、負荷がかからない状態では、弾性部材１４と壁面１２Ｂ等との当接する面積は僅かとなる。しかし、負荷がかかり、弾性部材１４が押されると、接触面積が増加する。この関係を図５のグラフに表す。グラフ中の実線で示されているゴムＡが第１の実施の形態に係る弾性部材１４である。一点鎖線で表されているゴムＢは、弾性部材１４と同一素材で、その形状が略方形により形成され、壁面１２Ｂ等と平面により接触可能な弾性部材である。また２点差線で表されているゴムＣはその形状がゴムＢと同じで、弾性部材としてのバネ定数が低い素材で形成されている。

これらの弾性部材を用いて弾性部材の圧縮量に該当する角度の変化量と、その変化量に必要な軸トルクとを調べると、角度が小さい範囲、例えば６°以下では、ゴムＡが最も軸トルクが小さい。その後角度が増えると共に急激に軸トルクが増加しており、角度が１５°当たりでは、ゴムＢと大差ない値の軸トルクとなっている。

よって、ゴムＡは、軸トルクが低トルクでも圧縮され、かつ高トルクになった場合にも過度に圧縮されることはないため、これを電動丸鋸１に弾性部材１４として使用した場合に、小さな振動に係る衝撃を良く吸収するとともに、大きな衝撃が加えられた場合にも、弾性部材１４でその衝撃を吸収することが可能となる。即ち、弾性部材１４では、鋸刃４に発生した低トルク領域の衝撃がギア１０及びピニオン８に伝達されることを効果的に押さえることができるとともに、高トルク領域の衝撃であっても衝撃力を効果的に吸収し、低振動、低騒音で長寿妙な電動工具とすることができる。

また、断面を曲面より形成することにより、図４に示すように、内包部１０ａ及び壁面部１２Ａで囲まれる弾性部材１４の四隅に空間が生じる。弾性部材１４は衝撃えられた際に、その形状を変化させて衝撃を吸収するが、弾性部材１４の周囲が壁面で隙間無く覆われていると形状を変化させる逃げ場がなく、衝撃を吸収する能力が低下する。

更に、弾性部材１４の周囲に隙間がなければ、その変形の逃げ場として、壁面部１２Ａを含むカップリング１２と、内包部１０ａとの間の僅かな隙間に弾性部材１４の一部が入り、噛み込みが発生する場合がある。この場合、カップリング１２とギア１０が噛み込み個所を介して連結され、内包部１０ａ内でのカップリング１２及び弾性部材１４の動作を阻害し、動作不良が発生するおそれがある。また、弾性部材１４の一部が噛み込まれることにより弾性部材１４が過大に変形されて弾性部材１４の寿命を低下させるおそれもある。

よって、弾性部材１４の曲面と、内包部１０ａ及び壁面部１２Ａとで囲まれる隙間を、弾性部材１４が最も圧縮される突出部１２Ｃが凸部１０Ａに当接した状態で隙間１０ｃが略満たされる大きさに形成する。具体的には、弾性部材１４の隙間１０ｃに挿入される方向の断面積と、隙間１０ｃが最も狭くなる突出部１２Ｃが凸部１０Ａに当接した状態での隙間１０ｃの弾性部材１４の隙間１０ｃに挿入される方向の面積とが略等しくなるように弾性部材１４の曲面を形成する。これにより、弾性部材１４が最大限圧縮されたとしても、弾性部材１４が、弾性部材１４の曲面と内包部１０ａ及び壁面部１２Ａとで囲まれる隙間を充填するのみで、内包部１０ａと壁面部１２Ａ、及びカップリング１２の外周面と凸部１０との間で弾性部材１４の噛み込みが発生することを低減する。

次に、第２の実施の形態による歯車装置についてディスクグラインダで実施した例を図６乃至図７を参照しながら説明する。図６に示すディスクグラインダ１０１は、モータ１０３を内部に支持収納するハウジング１０２と、モータ１０３により回転駆動される研削用砥石１０４と、カバー１０５と、ファン１０７とを主に備える。ハウジング１０２にはモータ１０３の駆動を制御する図示せぬスイッチを備える。研削用砥石１０４は、後述のスピンドル１１１に取り付けられて、切断可能な方向（正転方向）にのみ回転可能である。カバー１０５は、ハウジング１０２に取り付けられて研削用砥石１０４の外周の上側半分を覆う形状をなしている。回転によりファン風を発生させモータ１０３を冷却するためのファン１０７は、モータ１０３の駆動軸１０３Ａに固定して設けられている。

駆動軸１０３Ａの一端側には、ハスバかさ歯車であるピニオンギア１０８が設けられている。駆動軸１０３Ａおよびピニオンギア１０８は、ハウジング１０２に設けられた第１軸受１０９Ａによって回転可能に支承されている。ハウジング１０２内には駆動軸１０３Ａと直角に延び、研削用砥石１０４を回転させる回転軸となるスピンドル１１１が、第２軸受１０９Ｂ、第３軸受１０９Ｃにより回転可能に支承されている。スピンドル１１１のハウジング１０２側にはピニオンギア１０８と噛合するハスバかさ歯車であるギア１１０が、スピンドル１１１と同軸に固定されている。スピンドル１１１には、一対の固定部材１１１Ｃがスピンドル１１１に対して回転不能に取り付けられている。そして、研削用砥石１０４は一対の固定部材１１１Ｃに挟持固定されている。

この第２の実施の形態に係るディスクグラインダ１０１は、第１の実施の形態に係る電動丸鋸１に取り付けられた回転体である鋸刃４に比較して、回転体である研削用砥石１０４の慣性質量は小さい。よって、研削用砥石１０４を回転した際に研削用砥石１０４の慣性力による衝撃は、第１の実施の形態に比較して小さくなり、ギア１１０等に加わる負荷も小さくなる。また、スイッチを入れてギア１１０を時計回りに回転させた後にスイッチを切った際に、研削用砥石１０４に連結されたカップリング１１２はギア１１０に対して時計方向に回転しようとするが、慣性質量が小さいため、図７に示すように、弾性部材１１４Ａが小さくてもその衝撃を吸収することが可能である。

この場合では、弾性部材１１４Ｂを大きくすることができる。これにより、研削用砥石１０４に負荷がかかってカップリング１１２がギア１１０に対して反時計方向に回転する際に、弾性部材１１４Ｂが大きいため、より大きな衝撃を吸収することが可能となる。その他、カップリング１１２とスピンドル１１１間での滑りや歯車装置の構成等にについては、第１の実施の形態と同様に行われるため、説明は省略する。

第１の実施の形態、第２の実施の形態に係る歯車装置は、上述した範囲に限らず、例えば図８乃至図１０に示すように、多様な変形例が想定される。図８の歯車装置２００では、弾性部材２１４を、弾性部材２１４Ａと弾性部材２１４Ｂとの一組だけとすると共に、壁面部２１２Ａと突出部２１２Ｃそれぞれ対角上に設けて、第１及び第２の実施の形態に係る歯車装置に比べて簡略化された構成となる。回転体の慣性質量が小さい場合や、回転数が遅い場合などでは、歯車装置にかかる負荷も低減するため、歯車装置２００でも充分にその効果を発揮することが可能となる。

また、図９に示す歯車装置３００では、カップリング３１２より延出される壁面部３１２Ａが突出部３１２Ｃを兼ねている。これにより、構成部材を簡略化しつつ、第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。また歯車装置３００では、凸部３１０Ａが壁面部３１２Ａに対して、一方向しか設けられていない。第２の実施の形態のように、一方向しか回転せず、かつ大きな負荷がかかる方向も一方向だけの場合には、その大きな負荷がかかる壁面側にのみ凸部３１０Ａを設けて、第一軸部３１１Ａとカップリング３１２との滑りにより負荷に係る衝撃を吸収し、大きな負荷がかからない壁面側は、弾性部材３１４による衝撃吸収のみとしてもよい。

また、図１０に示す歯車装置４００では、カップリング４１２に略直角に切れ込んだ溝を設けて個々を壁面部４１２Ａとし、壁面部４１２を構成する壁面４１２Ｂ−１と、壁面４１２Ｂ−２との間に弾性部材４１４を配置し、この弾性部材を内包部４１０ａ内の側面４１０Ｂ−１と側面４１０Ｂ−２とに当接してカップリング４１２とギア４１０との間とに生じる衝撃を吸収している。この時に、ギア４１０に対してカップリング４１２が時計方向に回転した場合には、弾性部材４１４は、壁面４１２Ｂ−１と側面４１０Ｂ−１との間に挟まれて、衝撃を吸収する。また、ギア４１０に対してカップリング４１２が時計方向に回転した場合には、弾性部材４１４は、壁面４１２Ｂ−２と側面４１０Ｂ−２と間に挟まれて、衝撃を吸収する。即ち、その回転方向の違いにより、弾性部材４１４は略直交する２軸方向にそれぞれ圧縮されることになり、一軸方向のみ圧縮されて塑性変形することを防止することが可能となる。

第１及び第２の実施の形態、及び変形例における歯車装置では、何れも中間部材であるカップリングと、回転軸であるスピンドルとの間の滑りを用いて過度の負荷を吸収していたが、過度の負荷を吸収する装置を他に設けて歯車装置で吸収する必要がない場合や、過度の負荷が生じない場合では、中間部材を設けずに回転軸に直設壁面部や突出部を設けてもよい。そして上述の実施例と同様に、ギアの内包部に壁面部や突出部を内包し、当接箇所が曲面により構成させる弾性部材を配置する。このような構成であるならば、回転軸とギアとの間に生じる衝撃を弾性部材で吸収するとともに、衝撃による負荷が大きい場合に弾性部材が塑性変形しないように、突出部と凸部を配置し、弾性部材の過度の変形を防止することが可能となる。

第１の実施の形態に係る電動工具の一例である電動丸鋸の断面図。 第１の実施の形態に係る電動工具に含まれる歯車装置の分解斜視図。 第１の実施の形態に係る電動工具に含まれる歯車装置の回転軸方向の断面図。 第１の実施の形態に係る電動工具に含まれる歯車装置の回転軸と直角方向の断面図。 第１の実施の形態に係る電動工具に含まれる弾性部材の特性を表すグラフ。 第２の実施の形態に係る電動工具の一例であるディスクグラインダの断面図。 第２の実施の形態に係る電動工具に含まれる歯車装置の回転軸と直角方向の断面図。 電動工具に含まれる歯車装置の変形例に係る回転軸と直角方向の断面図。 電動工具に含まれる歯車装置の変形例に係る回転軸と直角方向の断面図。 電動工具に含まれる歯車装置の変形例に係る回転軸と直角方向の断面図。

符号の説明

１ 電動丸鋸 ２ ハウジング ２Ａ ハンドル ２ａ 空気吸入口
３ モータ ３Ａ 駆動軸 ４ 鋸刃 ５ ソーカバー
５Ａ セーフティーカバー ５ａ ファン風排出口 ６ ベース ６ａ 底面
７ ファン ８ ピニオンギア ９Ａ 第１軸受 ９Ｂ 第２軸受
９Ｃ 第３軸受 １０ ギア １０Ａ 凸部 １０Ｂ 側面 １０ａ 内包部 １０ａ 内包部 １０ｂ 孔 １０ｃ 隙間 １０ｄ 隙間 １１ スピンドル
１１Ａ 第１軸 １１Ｂ 第２軸 １１Ｃ 鋸刃固定部材 １２ カップリング
１２Ａ 壁面部 １２Ｂ 壁面 １２Ｃ 突出部 １２ａ 孔 １３ ワッシャ
１３ａ 孔 １４ 弾性部材 １４Ａ 弾性部材 １４Ｂ 弾性部材
１０１ ディスクグラインダ １０２ ハウジング １０３ モータ
１０３Ａ 駆動軸 １０４ 研削用砥石 １０５ カバー １０８ ピニオンギア
１０９Ａ 第１軸受 １０９Ｂ 第２軸受 １０９Ｃ 第３軸受 １１０ ギア
１１１ スピンドル １１１Ｃ 固定部材 １１２ カップリング
１１４Ａ 弾性部材 １１４Ｂ 弾性部材

Claims (10)

1. ハウジングと、
   該ハウジング内に設けられて駆動軸を備えるモータと、
   該ハウジング内に支持されて該駆動軸で被動する歯車装置と、
   該歯車装置を介して回転可能な回転体と、を備えた電動工具であって、
   該歯車装置は、回転軸に所定の圧入力で圧入された中間部材と、該中間部材を内包する内包部を有して該中間部材と係合して該回転軸と同軸回転する歯車とを有し、
   該所定の圧入力は、該回転軸と該中間部材との間に所定の負荷が生じたときに、該回転軸と該中間部材との相対回転を生じさせ、
   該内包部は凸部を備え、該中間部材には、該回転軸と該歯車との相対回転によって該凸部に回転方向で当接可能な突出部が設けられていることを特徴とする電動工具。
2. 該中間部材には回転方向と交差する壁面を備えた壁面部を有し、
   該内包部には、該壁面と該内包部内とに面する弾性部材が挿入されることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 該弾性部材の該壁面と該内包部内とにそれぞれ当接する箇所は、曲面より構成されることを特徴とする請求項２記載の電動工具。
4. 該突出部は該壁面部を兼ねることを特徴とする請求項２乃至請求項３いずれか一に記載の電動工具。
5. 該弾性部材は、該中間部材と該内包部内との間に圧縮変形された状態で配置されて、該歯車の回転中心軸芯と該回転軸の軸芯とを略同一軸に保持することを特徴とする請求項２乃至請求項４いずれか一に記載の電動工具。
6. ハウジングと、
   該ハウジング内に設けられて駆動軸を備えるモータと、
   該ハウジング内に支持されて該駆動軸で被動する歯車装置と、を備えた電動工具であって、
   該歯車装置は、回転方向に交差する壁面を備えた壁面部を有する回転軸と、該壁面部を内包する内包部を備えた歯車と、該内包部内に配置されて該壁面と該内包部とに面する弾性部材とを備え、該弾性部材を介して該回転軸と該歯車とが動力的に接続され、
   該弾性部材の該壁面と該内包部とに当接する箇所は、曲面より構成されることを特徴とする電動工具。
7. 該内包部は凸部を備え、該回転軸には、該回転軸と該歯車との相対回転によって該凸部に回転方向で当接可能な突出部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
8. 該弾性部材は、該中間部材と該内包部内との間に圧縮変形された状態で配置されて、該歯車の回転中心軸芯と該回転軸の軸芯とを略同一軸に保持することを特徴とする請求項６乃至請求項７いずれか一に記載の電動工具。
9. 回転軸に所定の圧入力で圧入された中間部材と、
   該中間部材を内包する内包部と共に該中間部材と係合する歯車とを有し、該中間部材を介して該回転軸と該歯車とが同軸回転する歯車装置において、
   該所定の圧入力は、該回転軸と該中間部材との間に所定の負荷が生じたときに、該回転軸と該中間部材との相対回転を生じさせ、
   該内包部は凸部を備え、該中間部材には、該回転軸と該歯車との相対回転によって該凸部に回転方向で当接可能な突出部が設けられていることを特徴とする歯車装置。
10. 回転方向に交差する壁面を備えた壁面部を有する回転軸と、
    該壁面部を内包する内包部を備えた歯車と、
    該内包部内に配置されて該壁面と該内包部とに面する弾性部材とを備え、該弾性部材を介して該回転軸と該歯車とが動力的に接続する歯車装置において、
    該弾性部材の該壁面と該内包部とに当接する箇所は、曲面より構成されることを特徴とする歯車装置。

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