JP2007203428A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】
安価且つ簡便な構成で効果的に騒音低減を図ることができる電動工具を提供すること。
【解決手段】
電動機１と、電動機１の駆動力が伝達される駆動軸２と、駆動軸２に取り付けられた駆動歯車４と、駆動歯車４に噛合う被駆動歯車５と、被駆動歯車５が取り付けられる出力軸３と、駆動軸２と駆動歯車４の間または出力軸３と被駆動歯車５との間に回り止め部材６と、を有する電動工具において、駆動軸２の外周、駆動歯車４の内周、出力軸３の外周、被駆動歯車５の内周の何れかに勾配部または局率部を設け、駆動歯車４が駆動軸２に対してまたは被駆動歯車５が出力軸３に対して傾斜可能に設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は電動機による駆動力を、歯車を介して出力軸に伝達し、出力軸に取り付けた先端工具により各種作業を行うための電動工具に関するものである。

電動機による駆動力を、歯車を介して出力軸に伝達し、出力軸に取り付けた先端工具により作業を行うための電動工具の一例として、ディスクグラインダを図10に示す。

図10は従来のディスクグラインダを示す一部断面正面図である。ディスクグラインダにおいては、電動機１の回転子1aの回転が、回転子1aの駆動軸２に取り付けられた駆動歯車４及び出力軸３に取り付けられた被駆動歯車５によって減速して出力軸３に伝達され、出力軸３に取り付けられた先端工具16が回転駆動される。これにより、鋼材の研削等、所要の作業がなされる。ここで、６は駆動歯車４の回り止めのためのキー、11は駆動歯車４を固定するためのナット、12はベアリング、13は駆動歯車４と被駆動歯車５を収納するギヤカバ、14は出力軸３を支持するためのパッキングランド、15は電動機１を収納するハウジング１７に取り付けられ先端工具１６の外周の半分を覆う形状をなすホイルガード、18は作業者が工具を保持するためのメインハンドル、19は電動機１を冷却するためのファン、20は電動機１の駆動を制御するスイッチ、21は電源コードである。

次に、この種の電動工具における歯車機構に起因する騒音の発生過程を説明する。

電動機１による駆動力は、駆動歯車４と被駆動歯車５の歯が噛合うことにより出力軸３に伝達される。駆動歯車４と被駆動歯車５が噛合う際、例えば図１０に示すようにそれぞれの歯面が理想的なインボリュート曲線で、且つ理想的な噛合わせが行われている場合は、歯と歯が滑らかに接触する。つまり、駆動歯車４の歯4gと被駆動歯車５の歯5aはほぼ歯幅の全体で噛合うため、噛合いの変動は小さい。よって、振動が発生しにくい。しかし、実際の歯車の噛合わせにおいては、歯筋誤差等の各種歯車誤差、寸法公差や組み立て精度による歯車の位置精度、あるいはトルク伝達時の軸の変形といった様々な要因により、歯と歯が滑らかに接触しなくなる。図１１に示すように、駆動軸２に傾きが生じた場合、駆動歯車４の歯4gと被駆動歯車５の歯5aは局部的に噛合う片当たりの状態となる。そのため噛合いの変動が大きくなり、振動、騒音が大きくなる。

上記により歯車機構で発生した振動が、出力軸３を介して先端工具16、ベアリング12やパッキングランド14を介してホイルガード15、あるいはベアリング12からギヤカバ13やハウジング17等の各部品に伝播され、振動が発生する。

前記した歯車機構に起因する騒音の対策としては、歯車の精度向上、歯車の軸を支持するケーシングの精度向上等が行われてきた。

また、図９に示すように、被駆動歯車５を、径方向隙間８を隔てて出力軸３に結合するとともに、キー６を被駆動歯車５と出力軸３の間に周方向の隙間を隔てて配設し、さらに出力軸３に結合されたトメワッシャ22と被駆動歯車５の間に弾性部材７を圧縮して設置する構成が提案されている。（特許文献１参照）
これは、被駆動歯車５を出力軸３に対して周方向に摩擦摺動可能にした構成で、駆動歯車４の歯面と被駆動歯車５の歯面が衝突する際の衝撃力を摩擦力によって減衰し、騒音発生を抑制するものである。

特開平９−１５８９９３号公報

従来から行われている、歯車精度や軸受部等の精度向上は大幅なコストアップとなる上、精度向上には限界があり、コストアップの割に効果が少ない。また、精度向上や特許文献１で提案された手法では、トルク伝達時の軸の変形等により噛合いの変動が大きくなることに起因する騒音に対しては、十分な改善になっていない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、安価且つ簡便な構成で効果的に騒音低減を図ることができる電動工具を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電動機と、
該電動機の駆動力が伝達される駆動軸と、該駆動軸に取り付けられた駆動歯車と、該駆動歯車に噛合う被駆動歯車と、該被駆動歯車が取り付けられる出力軸と、該駆動軸と該駆動歯車の間または該出力軸と該被駆動歯車との間に回り止め部材と、を有する電動工具において、該駆動軸の外周、該駆動歯車の内周、該出力軸の外周、該被駆動歯車の内周の何れかに勾配部または局率部を設け、該駆動歯車が該駆動軸に対してまたは該被駆動歯車が該出力軸に対して傾斜可能に設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、該勾配部または該局率部は、該駆動歯車と該被駆動歯車との噛合い位置の中央において、該駆動歯車と該駆動軸または該被駆動歯車と該出力軸との隙間が最小となることを特徴とする。

請求項３の発明は、該回り止め部材の、該駆動軸または該出力軸の径方向、または、該駆動軸または該出力軸の周方向の少なくとも一方に勾配部あるいは曲率部を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、該駆動軸と該駆動歯車の間または該被駆動歯車と該出力軸の間に弾性部材を配設したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、歯筋誤差等の各種歯車誤差、寸法公差や組み立て精度による歯車の位置精度、トルク伝達時の軸の変形等、種々の要因による噛合いの変動を吸収するよう歯車が動くことができる。つまり歯車が傾斜することで自動的に駆動歯車と被駆動歯車が平行に噛合う。従って、噛合いの変動がなくなり騒音が低減する。

請求項２記載の発明によれば、歯車の噛合いの略中央において歯車と軸の隙間を最小にすることにより、歯車が軸に対してあらゆる方向に傾斜可能となるため噛合いの改善効果が大きくなり、騒音をより低減することができる。

請求項３記載の発明によれば、回り止め部材によって歯車の傾斜が阻害されるのを防ぐことができる。

請求項４の発明によれば、駆動歯車と被駆動歯車の噛合い状態を改善するとともに、駆動歯車と被駆動歯車が接触する際の衝突力を緩和することができ、更なる騒音低減が可能となる。

以下に、本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。尚、図10に示した従来の電動工具と同じ構成部品には同じ番号を付し、その説明を省略する。
＜実施の形態１＞
本発明の要旨を図１に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る電動工具の歯車機構部を示す縦断面図であり、ここでは、駆動力を発生する電動機及び軸の支持機構は省略した。被駆動歯車５は出力軸３に圧入してあり、駆動軸２に作用する駆動力が駆動歯車４と被駆動歯車５を介して伝達されることにより、被駆動歯車５と出力軸３は一体で回転する。駆動歯車４は内径に勾配部4cを有し、駆動歯車４と被駆動歯車５の噛合い中央位置4fにおいて駆動歯車４と駆動軸２の径方向隙間８が最小となっており、両端部に向かって径方向隙間８が漸増している。回り止め部材であるキー６は、駆動軸２の径方向の面に曲率部6aを周方向の面に曲率部6b(図４参照)を設けてある。駆動歯車４は、駆動軸２の軸方向に対して傾斜を許容するよう遊嵌に支持してある。また、軸方向隙間９を隔てて抜け止め部材としてトメワッシャ22を配置してある。また、駆動力はキー６により伝達する構造となっている。

以下、本発明の概要を図１〜図７に基づき説明する。尚、図１〜図７は歯車の動作を分かりやすくするため、誇張して表示してある。

図２及び図３は本発明の実施の形態１に係る電動工具の動作状態をしめす歯車機構部の縦断面図である。図４及び図５は本発明の実施の形態１に係る電動工具の動作状態をしめす歯車機構部の平面図である。また図４及び図５においては駆動歯車４を破線で示してある。図２〜図５のように、駆動歯車４の内径勾配部4cとキー６の径方向曲率部6a及び周方向曲率部6bによって、駆動歯車４は駆動軸２に対して傾斜することが可能になっている。
なお、駆動歯車４と被駆動歯車５の噛合い中央位置4fにおいて駆動歯車４と駆動軸２の径方向隙間８が最小となっているので、中央位置４ｆを軸として駆動歯車４は駆動軸２に対して傾斜することが可能である。

次に、駆動軸２が傾いている場合を例にとり、歯車の誤差要因がある時の本発明における歯車の動作を説明する。図６は本発明を適用した電動工具の歯車機構部において駆動軸が傾いた時の歯面の状態を示す説明図であり、図中の矢印は被駆動歯車５の回転方向を示す。作業者がスイッチ２０を操作し電動機１が回転し駆動力が作用している時は、駆動歯車４の表歯面4hと被駆動歯車５の表歯面5bが噛合う。また、この状態から作業者がスイッチ２０から手を離すことにより、スイッチ２０の入力が切れ電動機１に電磁ブレーキがかかると、駆動歯車４の裏歯面4iと被駆動歯車５の裏歯面5cが噛合う。

本発明を適用した場合、駆動力が作用している時は被駆動歯車５の表歯面5bに駆動歯車４の表歯面4hが倣うように駆動歯車４が傾斜する。また、スイッチの入力を切りブレーキがかかると被駆動歯車５の裏歯面５ｃに駆動歯車４の裏歯面４ｉが倣うよう駆動歯車４が傾斜する。従って、駆動歯車４と被駆動歯車５は、片当たりすることなく歯と歯が平行に噛合う。よって、歯当たりを改善することができるため、噛合いの変動が小さくなる。その結果、振動、騒音を低減することができる。また、歯4gはバックラッシ10の範囲で傾斜可能である。

上述のように、歯筋誤差等の各種歯車誤差、寸法公差や組み立て精度による歯車の位置精度、トルク伝達時の軸の変形等、種々の誤差要因がある場合であっても、駆動歯車４が被駆動歯車５に倣うよう動くことにより、歯車の噛合いの状態が改善され、噛合いの変動を小さくすることができる。これにより、歯車機構部で生じる振動が低減され、歯車の噛合いに起因する騒音を低減することが可能となる。

ここで、キー６に曲率部6a、6bが設けてあるのは、前記した駆動歯車４の傾斜の動きを妨げないためである。例えば、キー６に曲率部6a、6bを設けるかわりに、駆動軸２のキー溝2a及び駆動歯車４のキー溝4aに勾配部あるいは曲率部を設けることや、キー６の軸方向の寸法を小さくすること等によっても同様の効果が得られる。また、キー以外の回り止め手段を用いた場合でも上記の目的が達成されていればよい。
＜実施の形態２＞
図７に本発明の実施の形態２に係る電動工具の歯車機構部を示す縦断面図を示す。本実施形態においては駆動歯車４の内径に勾配を設ける代わりに、駆動軸２の外径に、駆動歯車４の噛合い中央位置4fにおいて駆動歯車４と駆動軸２の隙間が最小となるように曲率部2bを設けている。この構成の効果は実施形態１の効果と同様である。すなわち歯車の軸に対する傾斜を許容するいかなる手段も本発明に含まれ、本発明を適用する製品の状況に応じて適宜手段を選択すればよい。

さらに、駆動歯車４の突き当て部4bに勾配部4dを設けてある。これは駆動歯車４の傾斜の動きをよりスムーズにするためであり、実施の形態１に用いても当然有効である。

また、本形態においては駆動軸２と駆動歯車４の径方向の隙間８に弾性部材７を介装してある。上記構成により、駆動歯車４と被駆動歯車５の噛合いの状態を改善するとともに、駆動歯車４と被駆動歯車５が接触する際の衝突力を緩和することができ、更なる騒音低減が可能となる。ここで、弾性部材７はゴムやプラスチックあるいは板バネ等の任意の弾性部材を選択することができる。また、本形態においては弾性部材７を径方向の隙間８に介装したが、駆動歯車突き当て部隙間4eに介装してもよい。また、実施の形態１において弾性部材７を介装しても効果を発揮する。

実施の形態１および実施の形態２においては駆動側に本発明を実施したが、被駆動側に実施しても有効であり、製品の状況に応じて適宜選択すればよい。さらに、本発明は、上記のような交さ軸歯車のみでなく平行軸歯車にも適用可能である。

傘歯車の歯車機構のみでなく、平歯車やはすば歯車等の他の歯車機構にも同様に実施可能である。

本発明は、電動機により駆動され、歯車機構を有するディスクグラインダ等の任意の電動工具に対して適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る電動工具の歯車機構部を示す縦断面図 本発明の実施の形態１に係る電動工具の一動作状態を示す歯車機構部の縦断面図 本発明の実施の形態１に係る電動工具の一動作状態を示す歯車機構部の縦断面図 本発明の実施の形態１に係る電動工具の一動作状態を示す歯車機構部の平面図 本発明の実施の形態１に係る電動工具の一動作状態を示す歯車機構部の平面図 本発明の実施の形態１に係る電動工具の一動作状態を示す歯車機構部の説明図 本発明の実施の形態２に係る電動工具の歯車機構部を示す縦断面図 従来のディスクグラインダを示す一部断面正面図 従来のディスクグラインダの歯車機構部を示す縦断面図 従来の電動工具の一動作状態を示す歯車機構部の説明図 従来の電動工具の一動作状態を示す歯車機構部の説明図

符号の説明

１は電動機、１ａ は回転子、１ｂは固定子、２は駆動軸、２ａは駆動軸キー溝、２ｂは駆動軸曲率部、３は出力軸、４は駆動歯車、４ａは駆動歯車キー溝、４ｂは駆動歯車突き当て部、４ｃは駆動歯車内径勾配部、４ｄは駆動歯車突き当て部勾配部、４ｅは駆動歯車突き当て部隙間、４ｆは駆動歯車と被駆動歯車の噛合い中心位置、４ｇは駆動歯車の歯、４ｈは駆動歯車の表歯面、４ｉは駆動歯車の裏歯面、５は被駆動歯車、５ａは被駆動歯車の歯、５ｂは被駆動歯車の表歯面、５ｃは被駆動歯車の裏歯面、６はキー、６ａはキーの軸方向曲率部、６ｂはキーの周方向曲率部、７は弾性部材、８は径方向隙間、９は軸方向隙間、１０はバックラッシ、１１はナット、１２はベアリング、１３はギヤカバ、１４はパッキングランド、１５はホイルガード、１６は先端工具、１７はハウジング、１８はメインハンドル、１９はファン、２０はスイッチ、２１は電源コード、２２はトメワッシャ

Claims (4)

1. 電動機と、
   該電動機の駆動力が伝達される駆動軸と、
   該駆動軸に取り付けられた駆動歯車と、
   該駆動歯車に噛合う被駆動歯車と、
   該被駆動歯車が取り付けられる出力軸と、
   該駆動軸と該駆動歯車の間または該出力軸と該被駆動歯車との間に回り止め部材と、
   を有する電動工具において、
   該駆動軸の外周、該駆動歯車の内周、該出力軸の外周、該被駆動歯車の内周の何れかに勾配部または局率部を設け、該駆動歯車が該駆動軸に対してまたは該被駆動歯車が該出力軸に対して傾斜可能に設けられていることを特徴とする電動工具。
2. 該勾配部または該局率部は、該駆動歯車と該被駆動歯車との噛合い位置の中央において、該駆動歯車と該駆動軸または該被駆動歯車と該出力軸との隙間が最小となることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
3. 該回り止め部材の、該駆動軸または該出力軸の径方向、または、該駆動軸または該出力軸の周方向の少なくとも一方に勾配部あるいは曲率部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動工具。
4. 該駆動軸と該駆動歯車の間または該被駆動歯車と該出力軸の間に弾性部材を配設したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動工具。
   

Images