JP2006326784A - Power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は歯車機構を有する電動工具に関するものである。 The present invention relates to an electric tool having a gear mechanism.
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。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric power tool, rotational fluctuations occur due to an excitation force due to an alternating current, a gear pitch error, eccentricity, and the like, and the driving shaft side gear and the driven shaft side gear repeatedly collide and vibrate on their respective tooth surfaces. Noise is generated by this collision or the like, and the collision force between the tooth surface and the tooth surface becomes an excitation force, and noise is generated from other than the gear portion. In particular, at the time of start-up, since the torque on the drive shaft side is large, the impact is large and noise is generated.
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。
In order to solve this problem, measures have been taken by improving gear accuracy and changing the shape of the tooth surface. As a method of structurally reducing noise, a steel key provided on the inner diameter of the gear is used to connect the drive shaft and the drive gear, and as shown in
上記した従来の電動工具は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。この騒音を低減するために、鋼材キーのがたを使用した場合、長期間の使用により、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った。 The conventional electric tool described above generates noise due to a collision or the like, and the collision force between the tooth surface and the tooth surface becomes an excitation force, and noise is generated from other than the gear portion. In particular, at the time of start-up, since the torque on the drive shaft side is large, the impact is large and noise is generated. In order to reduce this noise, when the steel key is used, the steel key may be deformed and become larger due to long-term use, which may be a noise source.
本発明の目的は、長期間の使用においてもがたの発生を抑え、低騒音な電動工具を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric tool that suppresses the occurrence of backlash even during long-term use and has low noise.
上記目的は回転軸と、回転軸に圧入される部材であって、凸部を有する中間部材と、該回転軸と同軸上に配される歯車であって、該凸部と回転方向に隙間を持って係合可能な凹部を有する第1の歯車と、該凹部内で該凸部の回転方向両側に設けられた弾性部材と、該第1の歯車とかみ合う第2の歯車とを有する電動工具において、該弾性部材は、該第2の歯車が該第1の歯車と回転駆動した時に圧縮される側に位置する第1の弾性部材と、該凸部に対して第1の弾性部材とは反対側に位置する第2の弾性部材とを有し、該第1及び第2の弾性部材は圧縮された状態で該凹部と該凸部の間に位置し、該第2の弾性部材のばね定数を該第1の弾性部材のばね定数よりも小さくしたことで達成することができる。 The object is a rotary shaft, a member press-fitted into the rotary shaft, an intermediate member having a convex portion, and a gear arranged coaxially with the rotary shaft, and a gap is provided between the convex portion and the rotational direction. A power tool having a first gear having a recess that can be held and engaged, an elastic member provided on both sides in the rotation direction of the projection in the recess, and a second gear meshing with the first gear The elastic member includes: a first elastic member positioned on a side compressed when the second gear is rotationally driven with the first gear; and the first elastic member with respect to the convex portion. A second elastic member located on the opposite side, and the first and second elastic members are positioned between the concave portion and the convex portion in a compressed state, and the spring of the second elastic member This can be achieved by making the constant smaller than the spring constant of the first elastic member.
請求項1記載の発明によれば、第2の弾性部材のばね定数を、第1の弾性部材のばね定数よりも小さくしているため、第1の弾性部材よりも、第2の弾性部材の初期の圧縮量を大きく設定できる。そのため、第1の弾性部材が塑性変形しても、第2の弾性部材の圧縮部が開放されるので、がたの発生を防止することができる。従って、がたの発生によるギア音の悪化を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the spring constant of the second elastic member is smaller than the spring constant of the first elastic member, the second elastic member has a lower elastic constant than the first elastic member. The initial compression amount can be set large. Therefore, even if the first elastic member is plastically deformed, the compression portion of the second elastic member is opened, so that the occurrence of rattling can be prevented. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the gear sound due to the occurrence of rattling.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
本発明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構成について、図1乃び図2を参照しながら説明する。図1に示すディスクグラインダ1は、モータ3を内部に支持収納するハウジング2と、モータ3により回転駆動される研削用砥石5と、カバー6と、ファン7とを主に備える。ハウジング2にはモータ3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5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。カバー6は、ハウジング2に取り付けられて研削用砥石5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3を冷却するためのファン7は、モータ3の駆動軸4に固定して設けられている。
A configuration of a disc grinder as an example of an electric power tool according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A
駆動軸4の一端側には、ハスバかさ歯車であるピニオンギア8が設けられている。駆動軸4およびピニオンギア8は、ハウジング2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。ハウジング2内には駆動軸4と直角に延び、研削用砥石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側には第2の歯車8とかみあうハスバかさ歯車であるギア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、研削用砥石5は一対の固定部材11Cに挟持固定されている。なお、特許請求の範囲における第1の歯車、第2の歯車は、それぞれギア10、ピニオンギア8である。
A pinion gear 8, which is a helical bevel gear, is provided on one end side of the
本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる、歯車装置の構成について、図2を参照しながら説明する。ギア10は、その側面にギア10の軸方向に穿設された凹部10aが形成され、凹部10a内には、孔10bが穿設されている。凹部10a内には、凹部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、凹部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に挿入される。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。
The configuration of the gear device included in the electric power tool according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
ギア10が第1軸11Aに外挿された状態で、凹部10a内に突出した第1軸11A
に中間部材12の孔12aが外挿されて圧入される。この中間部材12は壁面12Bを形成し
て中間部材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。中間部材12が外挿される際に突出部12Cは、凹部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が設けられた中間部材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。
The first shaft 11A protruding into the
The
また、ギア10は、スピンドル11と中間部材12とにより、第1軸11Aの基端位置に狭持される。尚、中間部材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。
Further, the
中間部材12が圧入された後に、図3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。なお、特許請求の範囲における凸部、凹部はそれぞれ壁面部12A、凹部10aである。
After the
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内で第1の弾性部材14aと第2の弾性部材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3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。
The
The
弾性部材14を内包する凹部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及び中間部材12は、スピンドル11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。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、中間部材12の外周面とも接して中間部材12と第1の歯車10の間で圧縮されて保持される。凹部10a及び中間部材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を介しての中間部材12及びスピンドル11と第1の歯車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、中間部材12及びスピンドル11と第1の歯車10との位置関係もずれ等が発生せずに保たれる。
The
ワッシャ13は、中央部に孔13aが穿設されて、凹部10a内に配置された弾性部材14を凹部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、中間部材12、弾性部材14、を含んで歯車装置が構成される。
The washer 13 has a
上記のように構成されたディスクグラインダ1の動作について説明する。ディスクグラインダ1は、作業者がディスクグラインダ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研削用砥石5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。
The operation of the
この時に、ギア10は、時計回りに回転する。スイッチを入れた時には研削用砥石5は停止しているため、研削用砥石5が固定されたスピンドル11及びスピンドル11に圧入された中間部材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、中間部材12に設けられた壁面部12Aと凹部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、中間部材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。
At this time, the
ディスクグラインダ1が回転中に、板等の被研削材を研削し始めると、研削用砥石5に負荷が生じる。この負荷は被研削材の材質、厚さ等により決定されるが、被研削材ですべて同じ負荷となるとは限らず、研削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及び中間部材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中間部材12とギア10との間の弾性部材14により吸収されるため、第1の歯車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。
When the
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中間部材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や中間部材12には伝わり難く、研削用砥石5を含むスピンドル11や中間部材12は、研削用砥石5がはずみ車となって、定常回転する。このため、研削用砥石5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、中間部材12と第1の歯車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。
Even during normal rotation where no load is generated, the rotational speed of the
ディスクグラインダ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、研削用砥石5を含むスピンドル11及び中間部材12は、研削用砥石5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、中間部材12に設けられた壁面部12Aと凹部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、中間部材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。
When the
また、研削用砥石5の回転が瞬時に止められる場合、例えば被研削材を研削中に研削した研削断材により研削用砥石5が狭持されて回転が止まる場合や、研削をする際に被研削材が、ディスクグラインダ1では研削不可能な材質等であった場合がある。この場合には研削用砥石5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に連結される中間部材8及びギア10は回転しようとする。この時に中間部材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に対して中間部材12が一定の回転角以上回転しないようにする。
In addition, when the grinding wheel 5 is stopped from rotating instantaneously, for example, when the grinding wheel 5 is pinched by the grinding material that is ground during grinding, the rotation is stopped, or when grinding is performed, The grinding material may be a material that cannot be ground by the
具体的には、中間部材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、中間部材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。
Specifically, the
よって、研削用砥石5が瞬時に停止した場合は、スピンドル11及び中間部材12の位置が停止した状態でギア10が回転するため、第2の弾性部材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、第1の歯車10と中間部材12とは、一体となって回転する。この時に、未だ研削用砥石5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。
Therefore, when the grinding wheel 5 is stopped instantaneously, the
しかし、中間部材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以上で中間部材12がスピンドル11に対して回転することが可能である。研削用砥石5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、この場合には中間部材12とスピンドル11との間で滑りが生じる。よって、研削用砥石5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中間部材12は、中間部材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により第1のギア0に係る軸トルクが中間部材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、研削用砥石5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。
However, the
なお、本発明においては、第2の弾性部材14bのばね定数を第1の弾性部材14aと比べて小さくした点に特徴がある。
The present invention is characterized in that the spring constant of the second
図4乃至図7にに示すように第2の弾性部材14bが傾斜、突起、段差を有する場合ストレート形状である第1の弾性部材14aと比べて、当接面積が小さくなるため初期のばね定数を下げることができる。
As shown in FIGS. 4 to 7, when the second
第2の弾性部材14bのばね定数を小さくしたことによる効果について説明する。第2の弾性部材14bのばね定数を小さくすることで、第1の弾性部材14aよりも第2の弾性部材14bの圧縮量を大きく設定できる。そのため、弾性部材14bの解放量は大きくなる。従って、長期の使用により第1の弾性部材14aが塑性変形した場合、第1の弾性部材14aの減少部分に第2の弾性部材14bが解放され、がたの発生を抑制でき、ギア音の悪化を防止可能である。
The effect obtained by reducing the spring constant of the second
また、第2の弾性部材14bは初期の圧縮量を大きくとっているため、使用に伴い塑性変形してしまうことが懸念されるが、今回例に挙げたディスクグラインダ等の電動工具においては第2の弾性部材14bには大きな負荷が生じないため、圧縮変形も行われないことから問題はない。
In addition, since the second
また、上述した歯車装置では、何れも中間部材12と、回転軸であるスピンドル11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12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、第1の歯車10の凹部に壁面部12Aや突出部12Cを内包し、当接箇所が曲面により構成させる弾性部材14を配置する。このような構成であるならば、回転軸と第1の歯車10との間に生じる衝撃を弾性部材14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14が塑性変形しないように、突出部12Cと凸部10Aを配置し、弾性部材14の過度の変形を防止することが可能となる。
Moreover, in the gear apparatus mentioned above, although all absorbed the excessive load using the slip between the
1はディスクグラインダ、2はハウジング、3はモータ、4は駆動軸、5は研削用砥石、6はカバー、7はファン、8はピニオンギア、9Aは第1軸受、9Bは第2軸受、9Cは第3軸受、10はギア、10Aは凸部、10Bは側面、10aは凹部、10bは孔、10cは隙間、10dは隙間、11はスピンドル、11Aは第1軸、11Bは第2軸、12は中間部材、12Aは壁面部、12Bは壁面、12Cは突出部、12aは孔、13はワッシャー、13aは孔、14は弾性部材、14aは第1の弾性部材、14bは第2の弾性部材である。
1 is a disc grinder, 2 is a housing, 3 is a motor, 4 is a drive shaft, 5 is a grinding wheel, 6 is a cover, 7 is a fan, 8 is a pinion gear, 9A is a first bearing, 9B is a second bearing, 9C Is a third bearing, 10 is a gear, 10A is a convex portion, 10B is a side surface, 10a is a concave portion, 10b is a hole, 10c is a gap, 10d is a gap, 11 is a spindle, 11A is a first axis, 11B is a second axis, 12 is an intermediate member, 12A is a wall surface portion, 12B is a wall surface, 12C is a protruding portion, 12a is a hole, 13 is a washer, 13a is a hole, 14 is an elastic member, 14a is a first elastic member, and 14b is a second elastic member. It is a member.
Claims (1)
回転軸に圧入される部材であって、凸部を有する中間部材と、
該回転軸と同軸上に配される歯車であって、該凸部と回転方向に隙間を持って係合可能な凹部を有する第1の歯車と、
該凹部内で該凸部の回転方向両側に設けられた弾性部材と、
該第1の歯車とかみ合う第2の歯車と、
を有する電動工具において、
該弾性部材は、
該第2の歯車が該第1の歯車と回転駆動した時に圧縮される側に位置する第1の弾性部材と、
該凸部に対して第1の弾性部材とは反対側に位置する第2の弾性部材と、
を有し、
該第1及び第2の弾性部材は圧縮された状態で該凹部と該凸部の間に位置し、
該第2の弾性部材のばね定数を該第1の弾性部材のばね定数よりも小さくしたことを特徴とする電動工具。
A rotation axis;
An intermediate member that is press-fitted into the rotating shaft and has a convex portion;
A first gear having a concave portion engageable with a gap in a rotational direction with the convex portion, the gear being arranged coaxially with the rotation shaft;
An elastic member provided on both sides of the convex portion in the rotational direction in the concave portion;
A second gear meshing with the first gear;
In an electric tool having
The elastic member is
A first elastic member located on a side to be compressed when the second gear rotates with the first gear;
A second elastic member located on the opposite side of the convex portion from the first elastic member;
Have
The first and second elastic members are positioned between the concave portion and the convex portion in a compressed state,
An electric power tool characterized in that a spring constant of the second elastic member is made smaller than a spring constant of the first elastic member.
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