JP2007518581A - 多方向伝達装置 - Google Patents

Abstract

第１の回転軸を有する駆動シャフト（３２５）と、第２の回転軸を有し且つ少なくとも１つのユニバーサルジョイント（３２６、３２８）を経由して上記駆動シャフトに回転式に連結される被動シャフト（３２２）と、を具備するハンドツール用伝達装置（３００）が開示される。ハウジング（３１４）は、上記駆動シャフトおよび上記被動シャフトを受け取るように適合され、且つ、被動シャフトの回転軸がギブシャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にするようにさらに適合される。

Description

本発明は、ハンドツール用の多方向伝達装置に関する。

ハンドツールは、特に手持ち式ドリルは、公知であり、これらは、ハンドツールの駆動モータに対して傾斜して整列配置された軸のまわりに、回転ツールを駆動することができる伝達装置を有する。米国特許第５，０２０，２８１号には、角度調整可能なヘッドを備えた回転ハンドツールが開示されている。ハンドツールは、ツールのモータからヘッドへ回転駆動を提供する可撓性のある駆動ケーブルを含む伝達装置を有する。ツールのヘッドは、ギア機構を含み、これは、入ってくる駆動ケーブルの回転軸に垂直に設定された回転軸のまわりにツールを駆動する。さらに、ヘッドの角度は、使用中に変えることができ、ユーザが、ツールの回転軸の角度を選択するのを可能にする。
国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ９７／０１３４７号（国際公開第ＷＯ９９／２１６８６号として公開された）にもまた、駆動モータからツールへ動力を伝達するために可撓性のある駆動ケーブルを使用する多方向伝達装置が記載されている。
本発明者は、コアのまわりに巻かれた１つまたはそれ以上の螺旋状に巻かれたストランドによって取り囲まれた少なくとも１つの軸方向に延在するコアストランドを含む種類の可撓性のある駆動ケーブルを有する多方向伝達装置または角度伝達装置が、多数の不利点を有することを発見した。
そのような伝達装置に関連した不利点は、駆動コードが、延長使用かまたはツールに過剰トルクを加えることによってかのいずれかで、破損しやすいことである。コード駆動装置を使用することは、トルクがこれに加えられるときのコードの変形のため、ツールビットに過剰なバックラッシュまたは「遊び」を可能にすることもまたわかった。可撓性のあるコード駆動装置を使用することは、駆動コードの外側層の効果的な巻き戻しのため駆動コードの破損が発生する可能性があるため、回転の方向が時計回りから反時計回りへ変わることができる電動ネジ回しおよびリバーシブル動力ドリルを含む装置をともに使用されるとき等の用途で不利であることもさらにわかった。さらに、そのようなコード駆動装置の回転の方向を何度も交互にすると、コードの耐用年数が減少し、したがって、結果として早期故障になる。そのような伝達装置の他の不利点は、締結具、ナット、ボルト等を締めるかまたは緩める等の直接駆動用途で経験される欠陥を含む。

上述の問題は、駆動コードの長さが増加するとともに増大し、したがって、実質的に、可撓性のあるケーブルによって駆動される伝達装置の最大長さを制限する。
可撓性のある駆動ケーブルを使用する伝達装置の不利点を克服する１つの解決法は、駆動シャフトの回転軸を被動シャフトの回転軸からずらすように配列される複数のかさ歯車を有する伝達装置を使用することである。しかし、そのような装置はまた、典型的に高荷重下で歯車を削ぎ取る歯のために、故障しやすい。
本明細書に含まれる書類、刊行物、法令、装置、物質、製品、材料等の検討は、本発明の文脈上の基礎を提供するように唯一の目的のために行われている。いずれのそのような検討は、先行技術の基礎部分を形成する主題の承認として、または、本発明の単数または複数の優先日に適用された本発明の技術分野に対して関連技術分野の共通一般知識のいずれの部分として、理解されるものではない。

第１の態様において、本発明は、
第１の回転軸を有する駆動シャフトと、
第２の回転軸を有し且つ少なくとも１つのユニバーサルジョイントを経由して上記駆動シャフトに回転式に連結される被動シャフトと、
上記駆動シャフトおよび上記被動シャフトを受け取るように適合され、且つ、被動シャフトの回転軸が駆動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にするように適合されるハウジングと、
を具備する回転ハンドツール用多方向伝達装置を提供する。
第２の態様において、本発明は、
第１の回転軸を有する被動シャフトであって、少なくとも１つのユニバーサルジョイントを経由して、第２の回転軸を有する駆動シャフトに回転式に係合可能である被動シャフトと、
駆動シャフトおよび上記被動シャフトを受け取るように適合され、且つ、被動シャフトの回転軸が駆動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にするように適合されるハウジングと、を具備する回転ハンドツール用多方向伝達装置を提供する。
第１および第２の態様の実施形態において、ハウジングは、好ましくは、上記駆動シャフトを受け取るように適合された入力端と上記被動シャフトを受け取るように適合された出力端とを含み、上記ハウジングは関節でつながれて、駆動シャフトの回転軸が被動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にする。
好ましくは、駆動シャフトは、回転ハンドツールの出力シャフトに取り外し可能に回転式に連結されるように適合される。
第３の態様において、本発明は、
第１の回転軸を有する被動シャフトであって、第２の回転軸を有するハンドツールの駆動シャフトに、少なくとも１つのユニバーサルジョイントを経由して回転式に係合する被動シャフトと、
上記駆動シャフトおよび上記被動シャフトを受け取るように適合され、且つ、被動シャフトの回転軸が駆動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にするように適合されるハウジングと、
を含む多方向伝達装置を有する回転ハンドツールを提供する。
上記態様の実施形態において、被動シャフトおよび駆動シャフトはハウジングに連結されることが好ましく、上記被動シャフトおよび上記駆動シャフトが上記ハウジングに対して振動軸方向平行移動するのを可能にする。
好ましくは、多方向伝達装置は、上記駆動シャフトと上記被動シャフトとの間に連結された１つまたはそれ以上の中間シャフトをさらに具備する。好ましくは、各中間シャフトは、ユニバーサルジョイントを経由して隣接するシャフトに連結される。
好ましくは、ハウジングは、端から端へ配列された少なくとも２つの実質的に円筒形のハウジング要素を含み、上記各ハウジング要素は、それを通って形成された通路を有し、実質的にハウジングの長手方向軸に沿って位置し、伝達装置シャフトを受け取るように適合される。ハウジング要素は、好ましくは、ハウジング要素の長手方向軸への傾斜角度で傾斜した平面に位置する座表面をさらに含み、隣接するハウジング要素の相対配向は、隣接するハウジング要素を正常軸のまわりに座表面に対して回転することによって調整可能である。好ましくは、座表面は、隣接するハウジング要素の対応する座表面に当接するように適合される。
好ましくは、被動シャフトおよび駆動シャフトは、上記少なくとも１つのユニバーサルジョイントの旋回軸が上記座表面の平面に位置するように、互いに対して関節でつながれる。より好ましくは、隣接するハウジング要素の座表面が位置する平面は、第１の相対配向においてハウジング要素がハウジング要素の長手方向軸に対して同軸であるように、互いに補角を形成する。好ましくは、ハウジングは、少なくとも３つのハウジング要素を具備する。
ハウジングは、好ましくは、１つのハウジング要素を隣接するハウジング要素に対して固定するように適合された係止手段を含み、上記駆動シャフトの回転軸が選択された配向で上記被動シャフトの回転軸に対して固定されるのを可能にする。好ましくは、係止手段は、第１のハウジング要素に噛み合い式に係合可能であり隣接するハウジング要素に対して回転式に摺動して係合する係止ナットを含み、上記係止ナットの回転時に、第１のハウジング要素および隣接するハウジング要素は、ハウジング要素が互いに対して固定されるように、互いに向けて促される。
係止手段は、好ましくは、上記係止ナットを上記隣接するハウジング要素に対して保持するためのリテイナ部材をさらに含み、上記係止ナットは、上記リテイナ部材に回転式に摺動して係合し、上記係止ナットの回転時に、上記係止ナットは上記第１のハウジング要素へ向けて進み、上記リテイナ部材は、ハウジング要素が互いに対して固定されるように、上記係止ナットによって上記第１のハウジング要素へ向けて促されそれに当接する。より好ましくは、係止ナットは上記第１のハウジング要素および上記リテイナ部材に係合し、上記リテイナ部材は、上記係止ナットの回転による上記係止手段の解放時にハウジング要素が連結された関係に留まるような仕方で、上記隣接するハウジング要素に非取り外し可能に係合する。
好ましくは、多方向伝達装置は、上記ハウジングに取り外し可能に係合可能な少なくとも１つのハウジング拡張要素をさらに具備し、上記ハウジング拡張要素は、拡張駆動シャフトの使用および／または拡張被動シャフトの使用を可能にする。
ハウジングは、伝達装置に隣接する作業区域に光を提供するための照明手段を含んでもよく、伝達装置に隣接する作業区域に冷却剤を送出するための冷却剤送出手段をさらに含んでもよい。
好ましくは、上記駆動シャフト、上記被動シャフト、上記少なくとも１つのユニバーサルジョイントおよび上記ハウジングは、一体的に形成される。
上記態様の実施形態において、ハンドツールは、好ましくは、電気、空気圧式、油圧式または手動の手段によって駆動され、ねじ、ボルト、ナット、締結具、スタッドまたはドリル用ビットを含む回転式に駆動可能な装置を駆動するように適合される。回転ハンドツールは、好ましくは、二方向性駆動装置を含む。好ましくは、伝達装置は、ツールビットに係合するための係合手段を含む。
第３の態様の実施形態において、ハウジングは、好ましくは、回転ハンドツールと一体的に形成される。好ましくは、回転ハンドツールは、軸方向振動駆動装置を含む。
明細書全体にわたって、「具備する」という用語および「具備している」等を含むこの用語の変形は、特徴、整数、ステップまたは要素を含むことを暗示し、且つ他の特徴、整数、ステップまたは要素を除外するものではないと理解されるべきである。

本発明のこれらの利点および他の利点は、下記の説明を読めば明らかになる。
次に、添付の図面を参照して非限定多岐な例のみによって、本発明の好適な実施形態が説明される。

次に、本発明の実施形態が、電動ハンドドリルに嵌められた回転ハンドツール伝動装置の例を参照して説明されるが、本発明は、この用途に使用されるのに限定されるようにみなされるべきではなく、回転運動が駆動シャフトから被動シャフトへ伝達される。一般的な種類のハンドツールを適用可能であるとみなされるべきである。たとえば、本発明の伝達装置は、アングルグラインダ、ルータ、電動ネジ回し、空気圧駆動装置等に関連して使用することができる。

本発明の理解を容易にするために、回転ハンドツール伝達装置が好適な実施形態に例示される添付の図面の記載を参照する。実施形態の間の類似構成要素は、同一の参照符号によって識別される。
図１ａは、電動ハンドドリルに嵌められるように構成された多方向伝達装置の切欠側面図を示す。伝達装置１００は、ハウジング１０２と、ハウジング１０２内に装着された伝達装置シャフトアセンブリ１０４と、を含む。ハウジングは関節でつながれ、伝達装置の被動シャフト（駆動シャフトに対する）の角度がユーザによって選択されるのを可能にする。

ハウジング１０２は、３つのハウジング要素１０６、１０８および１１０から構成され、これは、図１ａに示された配向において、同軸上に配列される。隣り合うハウジング要素の対、たとえば、１０６および１０８、および、１０８および１１０は、それぞれ、平面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂに沿って当接する。ハウジング要素１０６、１０８および１１０の各々は、座表面、たとえばハウジング要素１０９の表面１１２、を有し、これらは、隣り合うハウジング要素の対応する座表面に対して当接するように構成される。ハウジング１０２は、その長さ方向全体にわたって延在する通路１１４をさらに含み、これは、伝達装置１００の伝達装置アセンブリ１０４を受け取るように構成される。伝達装置ハウジング１０２は、その近位端に装着付属品１１６を有する。本実施形態の装着付属品は、ハウジング要素１１０と一体的に形成され、伝達装置１００が嵌められるハンドツールの本体の一部にクランプされるように構成される。本実施形態において、装着付属品は、使用の際に伝達装置を保持するために使用の際にハンドツールのケーシングの環状フランジにクランプされることができるカラーの形態を取る。

ハウジングの近位端１１６および遠位端１１８は、各々が、それぞれ階段状の内側内腔１２０および１２２を有し、これらは、それぞれ、伝達装置アセンブリ１０４を保持するためのジャーナル軸受アセンブリ１２４および１２６を受け取るように構成される。
本実施形態において、伝達装置シャフトアセンブリ１０４は、３つの主要シャフトを含み、すなわち、ハウジング１０２の近位端に装着される駆動シャフト１２８と、ハウジングの遠位端１１８に装着される被動シャフト１３０と、駆動シャフト１２８と被動シャフト１３０との間に連結される中間シャフト１３２と、である。駆動シャフト１２８および被動シャフト１３０は、それぞれユニバーサルジョイント１３４および１３６を経由して中間シャフト１３２に連結される。図示されるように、ユニバーサルジョイント１３４および１３６は、駆動シャフト１２８と被動シャフト１３０との間に形成された相対角度が変動するのを可能にする。

本実施形態において、ユニバーサルジョイント１３４および１３６は、典型的に「フックジョイント」または「カルダンジョイント」と称される公知の種類のものである。当業者によって認識されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、他の種類のユニバーサルジョイントもまた本発明の実施形態に使用されてもよい。ジョイント１３４を参照すると、ユニバーサルジョイント１３４および１３６は、一対の直交配向されたヨーク１３８および１４０を含み、これらは、旋回ピンたとえばそれぞれ１４４および１４６によって、中心の立方体またはスパイダ１４２に接続される。中間伝達シャフト１３２は、ユニバーサルジョイントのヨーク、たとえば１４０のアームのいずれかの端に終端する中心部分１４８を含む。

本実施形態において、ユニバーサルジョイント１３４および１３６の有効旋回点は、ハウジング要素１０６、１０８および１１０の当接座表面と同一の表面にあり、すなわち、ユニバーサルジョイントの旋回点は、平面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂにあることに注意すべきである。したがって、使用の際にハウジング要素が平面Ａ−ＡまたはＢ−Ｂのいずれかでその座表面を中心にして回転したときには、伝達装置シャフトアセンブリもまたその平面に旋回し、したがって、駆動シャフトアセンブリは、各ハウジング要素１０６、１０８および１１０の軸を中心にして効果的に回転することができるままである。そのような配列は、ハウジングセグメントを通る中心通路の内腔サイズを最小限にする。

使用の際に、伝達装置１００は、ハンドツールの本体に装着されるように構成され、この場合、電動ハンドドリルまたはコードレスドリルであることが好ましい。駆動シャフト１２８の近位端１５０は、伝達装置シャフトアセンブリ１０４をハンドドリルの駆動モータに接続するために、ハンドドリルの駆動シャフトに連結されるように構成される。被動シャフトの遠位端１５２は、ドリルチャックまたは他のツールホルダ等に連結されるように構成される。伝達装置シャフトアセンブリ１０４をハンドツールの駆動シャフト／モータおよびドリルチャックの両方に連結するための手段は、当業者には認識されるように、様々な形態を取ることができ、したがって、連結手段はここでは詳細には説明されない。

ハウジング要素の相対配向を維持するかまたは係止するための様々な手段は、本発明の実施形態に使用されることができ、当接ハウジング要素の窪み内に係止するハウジング要素の１つに装着されたバイアスデテント（たとえば、ボール）を使用する手段か、または、１つまたはそれ以上の解放可能な係止キーを含む。適切な係止手段の例は、ＰＣＴ／ＩＢ９７／０１３４７（公開番号第ＷＯ９９／２１６８６号）に、特に図１ａ〜１ｃ、２、２ａ、２Ｂおよび３に関連して、詳細に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

図１ｂは、被動シャフト１３０が駆動シャフト１２８に対して角度α（４５度）に位置する構成にある図１ａの伝達装置１００を示す。伝達装置１００をこの構成にするために、もっとも前方の２つのハウジング要素１０６および１０８が、平面Ｂ−Ｂを中心にして１８０度回転する。平面Ｂ−Ｂが駆動シャフトの軸と形成する角度のため、最も前のハウジングセグメント１０６および１０８の平面Ｂ−Ｂを中心とした回転は、被動シャフトの軸を駆動シャフトに対して４５度ずらす。

ハウジングの再構成にもかかわらず、ユニバーサルジョイント１３４の旋回点は平面Ｂ−Ｂにあるままであり、したがって、伝達装置のシャフトは、それぞれのハウジング要素内で同軸上にあり続ける。
当業者には認識されるように、被動シャフト１３０が駆動シャフト１２８からさらに角度がずれることは、もっとも前のハウジング要素１０６を中間ハウジング要素１０８に対して再配向することによって、達成することができる。この構成は図１ｃに示される。図１ｃにおいて、もっとも前のハウジング要素１０６は、平面Ａ−Ａを中心にして回転している。これは、結果として、被動シャフト１３０と駆動シャフト１２８との間で９０度に等しいβのずれた角度になる。

図２は、動力ドリル２００に装着された本発明の実施形態にしたがった多方向伝達装置１００を示す。伝達装置１００は、クランプカラー１１６によってドリルケーシング２０４の略円筒形部分２０２に装着される。被動シャフト１３０の遠位端に、ドリルチャック２０６が装着され、これは、使用の際にドリル用ビットを受け取るように適合される。
この図では、ハウジング要素１０６、１０８、１１０は、同軸上に整列配置され、駆動シャフトおよび被動シャフトの回転軸は整列配置される。

図２ａは、選択された異なる構成にある図２の伝達装置を示す。この構成は、被動シャフト（ドリルチャック）が伝達装置１００の駆動シャフト（ドリル本体）へ約４５度の角度で作用するようにハウジングが平面Ｂ−Ｂを中心にして回転しているという点で、基本的に図１ｂのものに対応する。
図２ｂは、ドリルチャックおよびドリル本体（すなわち、伝達装置の被動シャフトおよび伝達装置の駆動シャフト）の間に４５度のずれを達成するための代替構成を示す。この構成において、ずれは、もっとも前のハウジング要素１０６を中間ハウジング要素１０８に対して平面Ａ−Ａを中心にして回転することによって達成されている。
図２ｃの構成は図１ｃのものに対応し、ドリル本体へ９０度の角度で設定されているドリルチャックを示す（すなわち、伝達装置の被動シャフトは伝達装置の駆動シャフトへ９０度の角度で設定される）。上述のように、この構成は、ハウジング要素１０６をハウジング要素１０８に対して平面Ａ−Ａで９０度回転することによって、且つ、ハウジング要素１０８をハウジング要素１１０に対して平面Ｂ−Ｂで９０度回転することによって、達成される。

認識されるように、被動シャフトと駆動シャフトとの間の広い範囲の角度のずれは、伝達装置のハウジング要素を部分的に回転することによって達成することができる。本実施形態において、０度から９０度の角度が達成可能である。しかし、追加ハウジング要素および伝達装置シャフトを加えることによって、より大きな角度のずれが可能である。

図３は、さらに別の構成にある伝達装置を示す。図示されるように、ドリルチャックは本体の軸から９０度の角度で作用するように設定されるが、図２ｃに示されるように「上方」方向にずれるよりもむしろ、ドリルチャックは９０度だけドリル本体から右へずれる。この構成は、図２ｃに示されるように伝達装置ハウジング要素を配列することによって、且つ、伝達装置アセンブリを９０度だけドリル２００の本体に対して回転することによって、達成される。

好適な実施形態に使用されるクランプカラーは、ドリルの本体に対するハウジングの角度配向がまっすぐな仕方に選択されることを可能にする。伝達装置１００をハンドツールへ装着するために使用されることができる好適なクランプカラーの拡大図が、図４に示される。クランプカラー配列１１６は、近位ハウジング要素１１０と一体的に形成され、ハウジング要素から延在するフランジ４００を具備し、これは、ハウジング要素１１０の主本体よりも大きな外径を有する分割円筒形カラーを形成する。カラーは、これを通って延在する階段状内腔１２０を有し、これは、駆動シャフト１２８（図示せず）を保持するための軸受を受け取り且つこれを保持するように構成される。

クランプカラー１１６は、動力ツールの本体上の受取カラーまたはフランジに摺動することができ且つねじ４０２を使用して適所に締められることができる。ねじ４０２を締めることによって、内腔１２０の有効内径は減少し、クランプカラーをハンドツールの受取カラーまたはフランジにクランプさせる。
使用の際に、ユーザは、ねじ４０２を緩め、伝達装置を新しい所望の配向内に再整列配置し、ねじ４０２を再度締めることによって、その上に装着される伝達装置のハンドツールに対する配向を変えることができる。

本発明にしたがったハンドツール用の伝達装置３００の第２の実施形態が、図５ａおよび５に示される。図５ｂは、図１ａに示されたものに類似して軸方向または線状の配列に構成されたときの伝達装置３００の軸方向断面図を示し、図５ｂは、図１ｃを参照して示され説明したものに類似して９０度構成に構成されたときの伝達装置３００の軸方向断面図を示す。
伝達装置３００の本実施形態は、ハウジング３１０用の通路を形成し伝達装置３００の伝達装置アセンブリ３２０を受け取るように、同軸上に配列され且つ各々が本質的に管状である主要ハウジング要素、すなわち、遠位ハウジング要素３１２、中間ハウジング要素３１４および近位ハウジング要素３１６から構成されたハウジング３１０を含む。近位ハウジング要素３１６は、本発明の第１の実施形態を参照して説明したものに類似して、伝達装置３００がハンドツールたとえば電気ドリルに係合するための装着窪み３１７を含む。伝達装置３００は、装着窪み３１７を経由して直接または間接的にハンドツールに係合してもよく、または、上記の伝達装置３００は、ハンドツールと一体的に形成されてもよい。

本実施形態において、伝達装置アセンブリ３２０は、被動シャフト３２２と、中間シャフト３２４と、第１のユニバーサルジョイント３２６と、第２のユニバーサルジョイント３２８と、を具備する。被動シャフト３２２および中間シャフトは、ユニバーサルジョイント３２６を経由して連結され、ユニバーサルジョイント３２６は、先に述べたものに類似して、被動シャフト３２２の長手方向軸の間の角度が変動するときに被動シャフト３２２と中間シャフト３２４との間に回転式連結を提供する。同様に、第２のユニバーサルジョイント３２８は、中間シャフト３２４を駆動シャフト３２５に連結する。駆動シャフトは、他の実施形態では、実質的に長さが短くてもよく、事実、本発明の文脈内では、さらなる駆動シャフトとの係合を提供してもよいが、第２のユニバーサルジョイント３２８の近位の伝達装置３２０のいずれの部分は、駆動シャフトであるとしてみなされてもよい。これは、熟練した受取人にとっては、当然ながら明らかであるが、ユニバーサルジョイントが多くの構造的な変形例で且つ本質的に体現されてもよいため、上記に検討された自由度を提供するジョイントは、そのようなジョイントの実施形態とみなされる。本実施形態に示された実際のユニバーサルジョイント３２６および３２８は、先に述べられた実施形態と同様に、一対の直交して配向されたヨークを含む。再度、いずれの種類の「ユニバーサルジョイント」は、請求され述べられた本発明の範囲内に入るとみなされることが理解される。

先の実施形態を参照して述べたものと同様に、被動シャフト３２２の駆動シャフト３２５に対する傾斜の角度は、隣接する主要ハウジング要素に対する１つまたはそれ以上の主要ハウジング要素３１２、３１４および３１６の長手方向軸の配向の角度を変えることによって変動されてもよい。ハウジング要素３１２、３１４および３１６の管状通路は、被動シャフト３２２、中間シャフト３１４、駆動シャフト３１６またはユニバーサルジョイント３２６および３２８の側方向運動を収容するために、断面形状が細長くても楕円形であってもよい。主要ハウジング要素３１２、３１４および３１６の各々は再度、それぞれ図５ｃおよび図５ｂの拡大図に示されるように、傾斜平面と、平面３１１、３１３、３１３ａおよび３１５への関連正常軸と、を有する。本実施形態において、傾斜平面は、４５度の角度で傾斜し、各ハウジング要素の長手方向軸に対して傾斜する。第１の実施形態を参照して説明したように、隣接する主要ハウジング要素がハウジング要素の傾斜平面へ正常軸を中心にして回転し、したがって、シャフト３２２、３２４および３２５の少なくとも１つの、他のシャフトの１つに対する傾斜を変えさせる。図５ｂの配列または構成は、軸３１１、３１３、３１３ａおよび３１５を同一にさせることに注意すべきである。

図５ａに示されるように伝達装置３００の実施形態では、中間ハウジング要素３１４が遠位ハウジング要素３１２に対して且つ近位ハウジング要素３１６に対して１８０度回転するときに、第１のユニバーサルジョイント３２６および第２のユニバーサルジョイント３２８が、被動シャフト３２２と中間シャフト３２４との間に４５度の角度を形成するのを可能にし且つ駆動シャフト３２６と中間シャフト３２４との間に４５度の角度を形成するのを可能にし、したがって、結果として被動シャフト３２２と駆動シャフト３２６との間に９０度の角度が形成されることになるのを見ることができる。図１ｂを参照して説明したように、４５度の角度が、被動シャフト３２２と駆動シャフト３２６との間に形成されてもよく２つの隣接するハウジング部材を回転させることを当業者は認識する。さらに、被動シャフト３２２と駆動シャフト３２６との間の傾斜の他の角度は、角度要件に依存して隣接するハウジング要素の回転を変えることによって形成されてもよい。図２ａ〜２ｃおよび図３を参照して説明したように、伝達装置の構成は、本実施形態の伝達装置３００で達成されてもよく、且つ、必要に応じてさらなる構成および配向が達成されてもよいことが認識される。

角速度の小さな変化が駆動シャフト３２５の入力速度と被動シャフト３２２との間に発生してもよいが、トレッド品目を締め且つ緩める等の本発明が適用可能である典型的な用途では、且つ、一般的なドリル用途では、角速度のそのような変化は無視してもよい。特に、典型的な電動ハンドツールは一定の角速度を提供しないが、そのようなツールの出力シャフトの角速度にばらつきを生じるギアシステムを含む。

ハウジング３１０は、それぞれ、中間ハウジング要素３１４に対する遠位ハウジング要素３１２の、および、近位ハウジング要素６１６に対する中間ハウジング要素３１４の、回転の角度を解放可能に係止するための係止手段３３０および３４０をさらに具備する。図５ｃの拡大部分断面図が、図５ｄに示される。係止手段３３０および３４０は、それぞれ、伝達装置アセンブリ３２０が通って進む通路および軸３１３および３１３ａに平行な軸を有するリテイナ部材３３２、３４２と、伝達装置アセンブリ３２０が通過する軸３１３および３１３ａに平行な通過する係止ナット３３４、３４４と、を具備する。リテイナ部材３３２、３４２は、ショルダ部分３３３、３４３を含み、これは、係止ナット３３４、３４４がそれぞれ軸３１３および３１３ａを中心にして回転可能であるように、回転摺動関係で係止ナットのフランジ部分３３５、３４５に当接する。リテイナ部材３３２、３４２は、係止ナット３３４、３４４が中間ハウジング要素３１４で保持されるように、中間ハウジング要素３１４に係合する。リテイナ部材３３２、３４２は、たとえば噛み合い係合によって、中間ハウジング要素３１４に係合してもよく、任意に噛み合い内に接着剤が含有されてもよい。そのような係合は、係合解除するために特別な機械的手段を必要とし、手によってまたはユーザによる従来のツールによって係合解除することはできない。

係止ナット３３４、３４４は、相補的な噛み合い係合手段によって、近位ハウジング要素３１２および遠位ハウジング要素３１６に係合する。係止ナット３３４、３４４がそれぞれ近位に且つ遠位に動くような係止ナット３３４、３４４の回転時に、係止ナット３３４、３４４は、近位ハウジング要素３１２を中間ハウジング要素３１４へ向けて且つ遠位ハウジング要素３１６を中間ハウジング要素３１４へ向けて動かし、当接表面３３３ａ、３４３ａは、ハウジング要素３１２、３１４および３１６の隣接するハウジング要素に対する回転の程度の角度が固定されるように、それぞれ近位および遠位のハウジング要素３１２、３１６の係合表面３１２ａ、３１６ａに係合し、したがって、被動シャフト３２２の軸の駆動シャフト３２５の軸に対する角度を固定する。
係止ナット３３４および３４４の噛み合いのピッチは典型的に、ハウジング要素３１２、３１４および３１６が隣接する要素に対して回転するのを可能にするように最小回転が必要であるように選択され、したがって、被動シャフト３２２の駆動シャフト３２５に対する再配向の容易さを改良する。たとえば、ナット３３４、３４４の過剰回転を防止するように係止ナットが１８０度しか回転しないように、停止手段が設けられてもよい。さらに、ハウジング要素３１２、３１４および３１６は、シャフト３２２の駆動シャフト３２５に対する傾斜の所定の角度を達成するように、ユーザがハウジング要素３１２、３１４および３１６を回転することができてもよいように、グラデーションまたは周辺スケールを含んでもよい。

ハウジング要素３１２、３１４および３１６は互いから取り除くことができないように、係止ナット３３４、３４４がそれぞれ近位ハウジング要素および遠位ハウジング要素に少なくとも部分的に係合する後の組立中に、リテイナ部材３３２、３４２は、上述のものと同様に、中間ハウジング要素３１４に係合し、利用可能ではなくなった不十分な噛み合いがあるように、したがって、隣接するハウジング要素３１２、３１４および３１６の取り外しが防止される。

本実施形態において、軸受３５０および３６０は、それぞれ近位ハウジング要素３１２および遠位ハウジング要素３１６内に位置し、被動シャフト３２２および駆動シャフト３２５に係合し、したがって、駆動アセンブリ３２０がハウジング３１０内に回転するのを可能にする。軸受３５０および３６０は、サークリップによって、または、締まり嵌めまたは接着剤等の他の手段によって、近位ハウジング要素３１２および遠位ハウジング要素３１６内に固定されてもよい。駆動アセンブリ３２０は、取り除くことができないように、軸受３５０および３６０によってハウジング３１０内に保持されることによって、本実施形態における上述のような係止手段と組み合わせて、伝達装置３００がユーザによって取り外されるのを防止する。上述されたこの不正開封防止機構は、ユーザに安全を提供し、無許可でまたは無資格で内部構成要素を提供するのを防止する。

本実施形態にしたがって述べられたように伝達装置のハウジング３１０および係止ナット３３４、３４４は、たとえば、伝達装置の特定の用途に依存して、アルミニウム合金または代替の適切なポリマー材料を含む材料から形成されてもよい。
本発明のハウジング３１０が関節でつながれる仕方が好適な実施形態であり、且つ、そのような関節つなぎを提供するための多数の代替の実施形態が本発明の範囲内に入ると理解されることが認識される。
上記検討された関節つなぎが提供される幾何的構成は、端軸受、軸受３５０および３６０の間の長さが関節全体にわたって有意に変わることなく関節の様々な角度を得るのを可能にし、そのようであるため、スプライン配列等の軸方向の延長化または短縮化の要素が本実施形態には必要ないこともまた認識される。関節全体にわたって本実施形態において且つ使用時に長さの小さな変化は、端軸受３５０および３６０および／またはユニバーサルジョイント３２６および３２８の軸受の許容範囲であってもよい。当然ながら、関節の変化が本発明の代替の配列で体現されるのであれば、軸方向の延長化または短縮化の構成要素、たとえば、伸縮部材のスプラインシャフトが必要であってもよい。

図６ａに示されるように、近位ハウジング要素は、周囲の光が最小である用途に伝達装置３００を使用するときにユーザを補助するために、任意に、窪み３１２ｂの形態で照明手段を提供することを含んでもよい。適切なそのような照明手段は、電池式ＬＥＤ光源を含み、これは、窪み３１２ｂ内に位置してもよい。近位ハウジング要素は、任意に、伝達装置に隣接する作業区域へ冷却剤を送出するための冷却剤送出手段をさらに含んでもよい。

図４のものを参照して説明したものに類似した本実施形態の伝達装置３００を固定するのに適切なクランプカラー３７０は、図６ｂに示される。クランプカラーは、近位ハウジング要素３１６の近位部分を受け取るための窪み３７２と、ハンドツールの出力駆動装置を伝達装置３００の駆動シャフト３２５に接続するためのさらなる駆動シャフト３７４と、を含む。さらなる駆動シャフト３７４は、軸受３７６を経由してクランプカラー３７０の長手方向軸に回転可能に装着される。駆動シャフト３７４は、したがって、様々なハンドツールから様々な出力シャフトを受け取るように適合されてもよいことが認識される。

図６ｃに示されるように、図５ａに示された伝達装置が、図４を参照して説明されたのと類似の仕方で、図６ｂのクランプカラー３７０に係合する。あるいは、伝達装置３００およびクランプカラー３７０は、図５ａ〜５ｄを参照して説明されたものに類似した係止手段によって、一緒に固定されてもよい。

本実施形態に使用するのに適切な拡張部材３８０は、図７ａに示される。拡張部材３８０は、拡張部材３８０の各端に隣接する軸受３８６および３８８によって拡張チャンバ３８４内に回転可能に装着された拡張シャフト３８２を含む。拡張部材３８０は、図７ｂに示されるように、クランプカラー３７０および適合部材３９０に係合するように適合される。アダプタ部材３９０は、本実施形態に上述されたようにさらなる駆動シャフト３９２を経由して、拡張部材３８０が伝達装置３００に回転可能に係合するのを可能にする。適合部材３９０は、図４を参照して上述されたような類似クランプ配列で、または、図５ａ〜５ｄを参照して説明された係止手段によって述べられたものに類似した他の係止手段によって、伝達装置３００の拡張部材３８０および近位ハウジング要素３１６に係合してもよい。本発明が方向づけられる特定の用途に依存して、拡張部材が伝達装置３００の近位端に向けて装着されるように、本実施形態に適合されてもよい。

本発明者は、述べられた伝達装置を使用することが、ケーブル駆動伝達装置とは対照的に、その長さが増加するにつれて、明らかに故障したり疲労したりしやすくならないことを見出したことに、注意すべきである。ケーブル駆動装置は、繰り返し荷重下で折られたかまたは曲げられたときに、本発明を参照して述べられた伝達装置と比較して、耐用年数または破断繰返し数が有意に減少する故障する。さらに、交互の繰り返し荷重は、ケーブルの端で応力拡大係数を有意に生じさせ、これもまたそのような装置の耐用年数を減少する。本発明者は、伝達装置アセンブリが非実用的な構成要素として設けられてもよい程度まで、上述の伝達装置によって提供された耐用年数が増加し、したがって、結果として、より信頼性があり頑丈な装置になることを見出した。

本発明に請求されるような直接駆動伝達装置は、相当なトルクが駆動系を介して加えられている場合には、ケーブル駆動伝達装置ではそうであるが、巻いたり予め荷重をかけたりする傾向はない。さらに、緩め且つ締めるサイクルの一部を回転するのに相当のトルクが必要なトレッド接続を締め且つ緩める等の、用途において、直接駆動伝達装置は、ケーブル型の伝達装置によって呈されるような予め荷重をかけ巻きつく不利点を被らない。
さらに、請求され述べられた型の伝達装置は、ケーブル駆動伝達装置のものよりも長さが有意に長い伝達装置を可能にする。０．５メートルまでの長さの伝達装置が、本伝達装置の伝達装置を使用して構成されてもよい。ケーブル型の伝達装置は、いずれの程度の有用さを提供するために約１５ｃｍまでの長さに限定されることがわかった。また、噛み合い部材を緩め且つ締めるために、いずれの相当な長さのケーブル駆動装置は、装置がそのような状況に当てはまらなくなるまで巻きつく。

本発明はまた、本発明者によって観察されたように、ハンマードリルあけ等の用途中に悪影響を受けない伝達装置も実証するが、それは、ケーブルは変形無しでドリル用ビットに衝撃力を伝達することができないため、可撓性のある駆動ケーブルを組み込む伝達装置では可能ではない。さらに、伝達装置には、端軸受が設けられてもよく、これは、角回転を提供するとともに、一定程度の軸方向平行移動も可能にし、再度、ハンマードリルあけ中の本発明の有効性を高める。

上述の２つの実施形態は、元々の機器としてかまたはアフターマーケットが取り付けられた改修品としてのいずれかで、既存のドリル本体に嵌められるべき伝達装置に関連して述べてきたが、実施形態は、一体的な構成要素として、たとえばツールのハウジングの一部として、ハンドツール内に組み込まれることができることに注意すべきである。そのような実施形態において、駆動シャフトを収容する伝達装置本体要素は、ハンドツールのハウジングと一体的に形成されることができる。さらに、ハンドツールの駆動シャフトは、事実、伝達装置がハンドツールに嵌められるかまたは一体的に含まれるときに、請求されたように伝達装置の駆動シャフトを形成してもよい。

本明細書に開示され規定された本発明は、文章または図面から説明されたかまたは明らかな個別の特徴の２つまたはそれ以上のすべての代替的な組み合わせに適用されることが理解される。これらの異なる組み合わせのすべては、本発明の様々な代替の態様を構成する。
前記は本発明の実施形態を述べており、本発明の範囲から逸脱せずに、当業者には明らかな修正例をそれに対して作ることができる。

本発明の第１の実施形態にしたがった多方向伝達装置の概略切欠側面図である。 第１の角度配向にある図１ａの多方向伝達装置の図である。 第２の角度配向にある図１ａおよび１ｂの多方向伝達装置の図である。 ハンドドリルに装着された本発明の実施形態にしたがった多方向伝達装置の図である。 第１の選択された配向における図２の伝達装置の図である。 第２の選択された角度配向における図２および図２ａの伝達装置の図である。 別の選択された角度配向における図２、２ａおよび２ｂの伝達装置の図である。 さらに別の選択された角度配向における図２、２ａ、２ｂおよび２ｃの伝達装置の上面図である。 本発明の実施形態に使用されるクランプカラーの斜視図である。 線状配向にある本発明の第２の実施形態にしたがった多方向伝達装置の断面図である。 第１の角度配向における図５ａの多方向伝達装置の図である。 図５ｂの拡大図である。 図５ｃの拡大部分断面図である。 図５ａ〜５ｄの遠位ハウジング要素のさらなる実施形態の図である。 図５ａ〜５ｄの多方向伝達装置の一部を形成するクランプカラーの側面図である。 図５ａの伝達装置および図６ｂのクランプカラーの断面組立図である。 拡張部材の断面図である。 図６ｂのクランプカラー、図７ａの拡張部材、図５ｂの伝達装置およびアダプタ部材の断面組立図である。

Claims (32)

1. 回転ハンドツール用多方向伝達装置であって、
   第１の回転軸を有する駆動シャフトと、
   第２の回転軸を有し且つ少なくとも１つのユニバーサルジョイントを経由して前記駆動シャフトに回転式に連結される被動シャフトと、
   前記駆動シャフトおよび前記被動シャフトを受け取るように適合され、且つ、前記被動シャフトの前記回転軸が駆動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にするように適合されるハウジングと、を具備する、回転ハンドツール用多方向伝達装置。
2. 前記ハウジングは、前記駆動シャフトを受け取るように適合された入力端と、前記被動シャフトを受け取るように適合された出力端と、を含み、前記ハウジングは関節でつながれて、駆動シャフトの前記回転軸が被動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にする、請求項１記載の多方向伝達装置。
3. 前記被動シャフトおよび前記駆動シャフトは前記ハウジングに連結され、前記被動シャフトおよび前記駆動シャフトが前記ハウジングに対して振動軸方向平行移動するのを可能にする、請求項１または２に記載の多方向伝達装置。
4. 前記駆動シャフトは、回転ハンドツールの出力シャフトに取り外し可能に回転式に連結されるように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
5. 前記駆動シャフトと前記被動シャフトとの間に連結された１つまたはそれ以上の中間シャフトをさらに具備する、先行する請求項のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
6. 各中間シャフトは、ユニバーサルジョイントを経由して隣接するシャフトに連結される、請求項５記載の多方向伝達装置。
7. 前記ハウジングは、端から端へ配列された少なくとも２つの実質的に円筒形のハウジング要素を含み、前記各ハウジング要素は、それを通って形成された通路を有し、実質的にハウジングの長手方向軸に沿って位置し、伝達装置シャフトを受け取るように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
8. ハウジング要素は、ハウジング要素の長手方向軸への傾斜角度で傾斜した平面に位置する座表面をさらに含み、隣接するハウジング要素の相対配向は、隣接するハウジング要素を正常軸のまわりに前記座表面に対して回転することによって調整可能である、請求項７記載の多方向伝達装置。
9. 前記座表面は、隣接するハウジング要素の対応する座表面に当接するように適合される、請求項８記載の多方向伝達装置。
10. 前記被動シャフトおよび前記駆動シャフトは、前記少なくとも１つのユニバーサルジョイントの旋回軸が前記座表面の平面に位置するように、互いに対して関節でつながれる、請求項８または９に記載の多方向伝達装置。
11. 隣接するハウジング要素の座表面が位置する平面は、第１の相対配向において前記ハウジング要素がハウジング要素の長手方向軸に対して同軸であるように、互いに補角を形成する、請求項１０記載の多方向伝達装置。
12. ハウジングは、少なくとも３つのハウジング要素を具備する、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
13. ハウジングは、１つのハウジング要素を隣接するハウジング要素に対して固定するように適合された係止手段を含み、前記駆動シャフトの回転軸が選択された配向で前記被動シャフトの回転軸に対して固定されるのを可能にする、請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
14. 前記係止手段は、第１のハウジング要素に噛み合い式に係合可能であり隣接するハウジング要素に対して回転式に摺動して係合する係止ナットを含み、前記係止ナットの回転時に、第１のハウジング要素および隣接するハウジング要素は、前記ハウジング要素が互いに対して固定されるように、互いに向けて促される、請求項１３記載の多方向伝達装置。
15. 前記係止手段は、前記係止ナットを前記隣接するハウジング要素に対して保持するためのリテイナ部材をさらに含み、前記係止ナットは、前記リテイナ部材に回転式に摺動して係合し、前記係止ナットの回転時に、前記係止ナットは前記第１のハウジング要素へ向けて進み、前記リテイナ部材は、前記ハウジング要素が互いに対して固定されるように、前記係止ナットによって前記第１のハウジング要素へ向けて促されそれに当接する、請求項１４記載の多方向伝達装置。
16. 前記係止ナットは前記第１のハウジング要素および前記リテイナ部材に係合し、前記リテイナ部材は、前記係止ナットの回転による前記係止手段の解放時に前記ハウジング要素が連結された関係に留まるような仕方で、前記隣接するハウジング要素に非取り外し可能に係合する、請求項１５記載の多方向伝達装置。
17. 前記ハウジングに取り外し可能に係合可能な少なくとも１つのハウジング拡張要素をさらに具備し、前記ハウジング拡張要素は、拡張駆動シャフトの使用および／または拡張被動シャフトの使用を可能にする、先行する請求項のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
18. 前記ハウジングは、前記伝達装置に隣接する作業区域に光を提供するための照明手段を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
19. 前記ハウジングは、伝達装置に隣接する作業区域に冷却剤を送出するための冷却剤送出手段を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
20. 前記駆動シャフト、前記被動シャフト、前記少なくとも１つのユニバーサルジョイントおよび前記ハウジングは、一体的に形成される、先行する請求項のいずれか１項に記載の多方向伝達装置。
21. 回転ハンドツール用多方向伝達装置であって、
    第１の回転軸を有する被動シャフトであって、少なくとも１つのユニバーサルジョイントを経由して、第２の回転軸を有する駆動シャフトに回転式に係合可能である、前記被動シャフトと、
    駆動シャフトおよび前記被動シャフトを受け取るように適合され、且つ、被動シャフトの回転軸が駆動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にするように適合されるハウジングと、を具備する、回転ハンドツール用多方向伝達装置。
22. 前記被動シャフトおよび前記駆動シャフトは前記ハウジングに連結され、前記被動シャフトおよび前記駆動シャフトが前記ハウジングに対して振動軸方向平行移動するのを可能にする、請求項２１記載の多方向伝達装置。
23. ハンドツールの駆動シャフトと前記少なくとも１つのユニバーサルジョイントとの間に位置するように適合された中間駆動シャフトをさらに具備する、請求項２１または２２に記載の多方向伝達装置。
24. 多方向伝達装置を有する回転ハンドツールであって、
    第１の回転軸を有する被動シャフトであって、第２の回転軸を有するハンドツールの駆動シャフトに、少なくとも１つのユニバーサルジョイントを経由して回転式に係合する前記被動シャフトと、
    前記駆動シャフトおよび前記被動シャフトを受け取るように適合され、且つ、被動シャフトの回転軸が駆動シャフトの回転軸に対して調整可能に変化するのを可能にするように適合されるハウジングと、を含む多方向伝達装置を有する、回転ハンドツール。
25. 前記被動シャフトおよび前記駆動シャフトは前記ハウジングに連結され、前記被動シャフトおよび前記駆動シャフトが前記ハウジングに対して振動軸方向平行移動するのを可能にする、請求項２４記載の回転ハンドツール。
26. ハンドツールは、電気、空気圧式、油圧式または手動の手段によって駆動され、ねじ、ボルト、ナット、締結具、スタッドまたはドリル用ビットを含む回転式に駆動可能な装置を駆動するように適合される、請求項２４または２５に記載の回転ハンドツール。
27. 回転ハンドツールは、二方向性駆動装置を含む、請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の回転ハンドツール。
28. 回転ハンドツールは、軸方向振動駆動装置を含む、請求項２４乃至２７のいずれか１項に記載の回転ハンドツール。
29. 前記伝達装置は、ツールビットに係合するための係合手段を含む、請求項２４乃至２８のいずれか１項に記載の回転ハンドツール。
30. 前記ハウジングは、回転ハンドツールと一体的に形成される、請求項２４乃至２９のいずれか１項に記載の回転ハンドツール。
31. 実質的に添付の図面を参照して本明細書に説明されたような、回転ハンドツール用の多方向伝達装置。
32. 実質的に添付の図面を参照して本明細書に説明されたような、回転ハンドツール。
    

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