JP2008529818A - ドリルチャック - Google Patents
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Abstract
ドリルは、ドリルの操作によって締め付ける又は緩めることができるチャックを備えている。チャックは、チャックをドリルモードからチャックモードへシフトされる時はいつでも、多速度トランスミッションが所望のギヤ比へシフトされることを保証するように、ドリルの多速度トランスミッションと相互作用するシフト機構を有している。
Description
本発明は、動力ドリル装置に使用されるドリルチャックに関するものであり、より詳細には、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできるドリルチャックに関するものである。
ドリルチャックは、ドリルビットを解除可能に係合するために動力ドリルと共に使用される。従来のドリルチャックは、ドリルビットにドリルチャックを締めたり緩めたりするために特殊な工具を必要とする。最近になって、ドリルチャックは手で締められるように設計され、それによれば、ユーザーはドリルチャックのチャックスリーブを回転させて、工具を使用することなくドリルチャックのジョーをドリルビットに係合し、これを解除することができる。ドリルのユーザーは、ドリルビットが所定の位置にロックされるまでジョー部材の内部にドリルビットを保持しながら、一方の手で調節可能なチャックスリーブを回転させなければならない。もっと最近になって、ドリルビットを挿入し、チャックを「チャック」モードにするとドリルの回転方向に応じてドリルの作動がチャックを締めたり緩めたりする、と言うドリルチャックが開発された。今日の多くのドリルは、操作者が選択的に切り替えることができる多速度トランスミッションを有する。現在、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできるチャック装置は高速で締められて、チャックを非常にきつく締める可能性がある。ユーザーが低速でチャックを緩めようとすると、チャックはドリルビットからジョーを緩めるのに十分なトルクを持たないかも知れない。
本発明は、チャックがドリルモードからチャックモードにシフトされるとドリルのトランスミッションを高速にシフトさせるチャックシフト機構との間の接続を提供する。このようにして、チャックはチャックモードで使用される時にその最大の緩めトルク機能を備える。
さらに別の代替設計に従えば、チャックは、チャック及び多速度トランスミッション装置のシフト機構に係合するロックアウト装置を備え、多速度トランスミッションが所望のハイギア比でない限りチャックがチャックモードに切り替えられることを防止するのに適する。
本発明のさらなる応用可能領域は以下の詳細な説明から明らかになるだろう。発明を実施するための最良の形態の説明及び特定の例は本発明の望ましい実施態様を示しているのであり、本発明の範囲を限定するためのものではなく、例示のためのものである。
本発明は、発明を実施するための最良の形態の説明及び添付図面からさらによく理解できるだろう。
望ましい実施態様の以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本発明、その応用又は使用を限定するためのものでは決してない。
図1を参照すると、ドリル10は、本発明の原理に従った、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできるドリルチャック12を組み込んでいる状態で示されている。ドリル10は、ハンドル部16及びボディ部を有するハウジング14を有している。バッテリパック20は解除可能にハンドル部16に取り付けられる。バッテリパック20からハウジング14のボディ部18内に配備されるモータ24へ電流を選択的に供給するためにハンドル16にトリガ22が配備される。多速度トランスミッション装置は駆動のためにモータ24に接続される。多速度トランスミッション装置は、多速度トランスミッション装置のギア比を変更するために操作者が動かせるシフトレバー30を有しているシフト機構を備える。多速度トランスミッション装置26は、ドリルチャック12に接続されるドライブスピンドル32を有している。本発明の精神及び範囲から逸脱することなくトルク調整クラッチ及び/又はハンマードリル機構など他の装置もドリル10と共に利用できることが判るはずである。
図6〜9を参照しながら、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできる先行技術ドリルチャック例について説明する。図に示されるドリルチャック12は、さらに米国特許第6,247,706号において開示されている。本発明はこのドリルチャック例と組み合わせて説明されるが、本発明は他のドリルチャック設計にも適用できることが判るはずである。ドリルチャック12は、前部及び後部を有するコアボディ40を有している。前部42は、中にドリルビットを受ける通り穴46を有している。後部44は、ドライブスピンドル32(図1)とねじ込み係合するのに適する通り穴46のネジ山48を有している。コアボディ40は、ある角度で通り穴46と交差する複数の案内溝52を備えるカラー50を有している。複数のジョー部材54は案内溝52に受け入れられ、各ジョー部材は外面にネジ切り面56を又は前部内面に掴み面58を備える。ネジ切りナット60はコアボディ40を取り囲み、ジョー部材54のネジ切り面56とねじ込み係合するテーパー状ネジ切り面62を有している。ネジ切りナット60は前面に形成される複数の窪み64及び後面に形成される複数の歯66を有している。
ナットカバー68は、コアボディ40の前部42の周りに同軸に取り付けられ、ネジ切りナット60と接触する。インパクトリング70は環形であり、ネジ切りナット60の歯66とかみ合うためにその周囲に傾斜側面を持つ複数の歯状インパクト部材73が浮き出される。コイルバネ4はインパクトリング70と係合して、インパクトリング70の後部を柔軟に支える。前部ハウジング(チャックスリーブ)76及び後部ハウジング78はドリルチャック12を包み込む。ロッキングリング80は、図7から一番良く判る通り、前部ハウジング76の内面から内向きに半径方向に伸びる。前部ハウジング76は、また、その後縁に配置される複数の交互に深いロッキング窪み及び浅いロッキング窪み82、84を有している。磨耗リング86は対応する深い窪み及び浅い窪み88、90を備え、前部ハウジング76の後端に接して配置される。磨耗リング86の深い窪み及び浅い窪み88、90はインパクトリング70の歯状部材72を受け入れる。後部ハウジング78は前部ハウジング(チャックスリーブ)76の後端を被覆し、前部ハウジング76の外面に設けられる楔形ストップ92と係合して、前部ハウジング76に対して相対的な後部ハウジング78の軸方向の位置を維持する。インパクトリング70の歯状部材72は、後部ハウジング78の内面に設けられる軸方向に伸びる窪み溝94とスライド可能に係合する。
コアボディ40の後部44は後部ハウジング78の後部開口に受け入れられ、コアボディ40に対して相対的に後部ハウジング78の軸方向の位置を固定するために、ロッキングリング96がコアボディ40の後部に設けられる窪み溝98と係合する。
ノーズスリーブ100は、後部位置決め部102及び前部ノーズ部104を備え、位置決め部102はコアボディ40の前部42と係合するために中央の円筒の通り穴及び内壁から隆起する複数の位置決めリッジ106を有する。ノーズスリーブ100がコアボディ40の前部42にはめ込まれる時に前部ハウジング76のロッキングリング80との間に休憩面を形成するストップフランジ108が外壁の周りに配備される。
前部ハウジング76を回転可能に支えるために1対のベアリングリング110Aとワッシャ112Aが配備される。付加的なベアリングリング110B及びワッシャ112Bは、ナット部材60とコアボディ40のカラー50との間の回転支持となる。環形を有するジョイント部材114は、コイルバネ74と後部ハウジング78との間に配備される。ジョイント部材114は、図7から一番良くわかるとおり、ファン形のスロット118に挿入してボルト120で接合するか又は他の方法でドリルハウジング10のツールハウジング14に取り付けることができる複数のジョイントアーム116を有している。このようにして、ジョイント部材114はハウジング14のボルトに係合されるので後部ハウジング78、バネ74及びインパクトリング70は1つのユニットとして接合され、スピンドル32と共には回転しない。
図7及び9は、「チャックモード」の時のチャックを示している。「チャックモード」とは、ドリルの作動によって付属品をしっかりと掴むためにジョーを締めるか付属品を外せるようにジョーを緩めるためにチャックが動作可能であることを意味する。「チャックモード」において、チャックスリーブ76及び耐磨耗リング86は、インパクトリング70の歯72が耐磨耗リング86の深い窪み88に係合するように回される。この時点で、インパクトリング70はバネの屈曲作用によって上向きに動き、歯状部材72が深い窪みと係合する時、インパクトトゥース73は同時にナット部材60の歯66と整合する。回転式に配置されるインパクトリング70は後部ハウジングに設けられる窪み溝94を前方に動き、またバネ74のバイアス力に抵抗して後ろ向きに動くこともできる。
図7及び9に示される通り、ドリルビット150は、ドリルビット150を挿入するための空隙を作るために各ジョー部材54を十分に後退させて、コアボディ40の前部42に設けられる中央穴46に差し込まれる。ドライブスピンドル32がその動作方向に回転する時、コアボディ40及びジョー部材54がこれと共に回転する。ナット部材60は、その歯66とインパクトトゥース73との係合によってインパクトリング70と結合されるので、当初は回転しない。インパクトリング70は後部ハウジング78によって静止したままである。静止ナット部材60のテーパー状ネジ切り面62と回転するジョー部材54のネジ切り面56の作用によって、ジョー部材54は即時に前方に傾き、ジョー部材54の掴み面58を回転軸方向に動かして、ドリルビット150を締め付けさせる。ジョー部材54は、ドリルビット150があるのでそれ以上前方に動くことを阻止される。ジョー部材54の締め付けが完了すると、ネジ切り面56及びナット部材60のテーパー状ネジ切り面62はねじ込み係合で接合されて、その後ナット部材60をコアボディ40と同時に回転させる。ナット部材60が回転し始めると、インパクトリングはバネ74のバイアス力に抵抗して軸方向に往復することができるので、インパクトトゥース73はトルクが増大する時に歯66の傾斜側面に載り上げる。ナット部材60が完全に締められると、インパクトトゥース73は連続する歯66に載るので、インパクトリング70は軸方向に往復し続ける。それによって部品がぶつかる音はチャック12が締められることを示す印である。ジョー部材54は、モータの回転方向を逆転して、まずナット部材60を逆方向に駆動し、インパクトリング70のインパクトトゥース73がナット部材60の回転に対して抵抗を与えて、ジョー54を後退させることによって、緩められる。言い換えると、インパクトリング70の回転静止インパクトトゥース73と共にナット部材60の歯66の回転インパクトは、スピンドル32の回転の方向に応じてナットを締めたり緩めたりする。
図8は「ドリルモード」の時のチャック12の部分切り取り図を示している。ドリルモードの時、耐磨耗リング86の浅い窪み90が歯状部材72と係合するように前部ハウジング(チャックスリーブ)76の回転位置が選択される。この時点で、インパクトリング70は耐磨耗リング86によって支えられ、後方に動いて、インパクトトゥース73を部材60の歯66との係合から解除して、ナット部材60を一切の接触から解放し、ナット部材60はコアボディ40及びジョー部材54と共に回転する。このように、ドリルモードの時、インパクトリング70はナット部材60から外された状態で保持されるので、ツールに締め付けられたジョー部材54は締め付けられたままである。
多速度トランスミッションを持つドリルと組み合わせてチャック12を使用することができる。この場合、上述の通り、チャックは高速で締められ、チャックを非常にきつくする可能性がある。ユーザーが低速でチャックを緩めようとすると、チャック12はチャック12を緩めるために締め付け力を克服できないかも知れない。従って、図2及び3に示される通り、ドリルモード位置(図2)とチャックモード位置(図3)との間で回転可能な前部ハウジング76は、ドリルハウジングの中まで伸びて多速度トランスミッションのシフト機構28と相互作用する付加的コネクタアーム200を備える。チャック12が「ドリル」モードの時、アーム200は、ドリルシフタを低、中及び高(数字1、2、3で示される)を含む全ての速度に位置決めできるような位置にある。前部ハウジング76が「チャックモード」にシフトされる時、前部ハウジング76は図3に矢印Aで示される通りに回転される。アーム200も回転して、シフトレバー30から伸びる対応するアーム202に係合するので、ドリルのシフトレバーは高速モード(位置3)に押しやられる。このように、チャック12がチャックモードの時、ドリル10の多速度トランスミッション26は自動的に最高速度に設定される。
図に示される例において、この実施態様はチャックモードの所望の動作速度として高速を示している。しかしながら、選択されるどの速度でもチャックモードにおける動作に利用できることが判るはずである。従って、本発明のシステムの場合、ドリルモード及びチャックモードで動作可能なチャック12は、チャック12をドリルモードからチャックモードへ切り替えて、同時に多速度トランスミッション装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能な作動装置を備える。チャックの締め付け作動中多速度トランスミッション装置を最低ギア比に切り替えることが望ましい場合があることも予想される。これは、チャックのシフトスリーブすなわち前部ハウジングをチャック位置に動かす時に望みの位置にシフトレバーを動かすために本発明の原理を用いれば容易に達成できる。
また、チャック12の作動装置が、チャックの操作のロックモード及びアンロックモードの両方のための別個の位置を備えることも考えられる。このような場合、チャックの前部ハウジングすなわちシフトスリーブ76は、さらにモータの「前進/逆行」シフト機構と相互作用し、チャック緩めモードにおいてシフト機構の最高ギア比への切り替えを可能にし、一方、チャック締め付けモードの時に最低ギア比への切り替えを可能にする。このようにして、ドリルビットを締めるために最低駆動力を使用し、ドリルビットを緩めるために最高駆動力を使用できるようにすることができる。
図4及び5を参照しながら、次にロックアウト装置300をチャック及び多速度トランスミッション装置26のシフト機構28と係合させる、本発明の第二の実施態様について説明する。ロックアウト装置300は、多速度トランスミッション26が複数のギア比の中の予め決められた1つ(最高ギア比が望ましい)にない限りチャック12がチャックモードへ切り替えられるのを防止するのに適する。特に、ピン302は、又はその他の部材は、ハウジングによって支えられ、バネ304によって速度シフタレバー30に向かって軸方向に片寄せられる。ピン302が、ピン302を軸方向前方に動かしてチャックの前部ハウジング76’に設けられる窪み310に係合させるカム面302に係合するように、シフトレバー30は窪み308(図5から一番良くわかる)を有するカム面306を備える。ピン302は、窪み310に嵌る時、前部ハウジングすなわちチャックスリーブ76’がドリルモード位置(図4)からチャックモード位置へ回転するのを防止する。図5に示される通りシフトレバー30が最高ギア位置(位置3)に動かされると、カム面306の窪み308はピン302と整合するので、ピンはチャックスリーブ76’に設けられる窪み310から後退することができるので、チャックスリーブ76‘’はチャックモード位置(図5)へ自由に回転できる。このように、ロックアウト装置300は、速度シフタ300が所望の位置(この場合には、最高速度位置)にない限り、チャックがチャックモードで作動されるのを防ぐ。チャックスリーブ76’がチャックモード位置の時、ピン302はカム面306の窪み308から十分な距離後退するのを阻止され、それによって速度シフトレバー30が所望の位置からシフトされるのを防止する。チャックスリーブ76’が回転してドリルモード位置(図4)に戻るまでは、窪み310がピン302の端に整合して、シフトレバー30を「所望」の位置から他の速度位置の中の1つに動かせるようにするのに十分にピン302を後退させることができない。このようにして、ロックアウト装置300を用いて、チャックをチャックモードで操作できるようにするために多速度トランスミッション26が所望のギア比に動かされるようにする。
本発明の説明は本質的に単なる例であり、本発明の主旨から逸脱しない変更は本発明の範囲内にある。この種の変更は本発明の精神及び範囲からの逸脱とは見なされない。
Claims (27)
- モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも2つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャック緩めモードで動作可能であり、前記チャックが、前記チャックを前記ドリルモードから前記チャック緩めモードへ切り替え、同時に前記多速度トランスミッショ装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能である作動装置を有している、チャックとを備えている、ドリル。 - 前記作動装置が前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項1に記載のドリル。
- 前記作動装置がユーザーによって操作可能である回転スリーブを有している、請求項1に記載のドリル。
- 前記回転スリーブが前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項3に記載のドリル。
- 前記多速度トランスミッションが、前記チャックが前記ドリルモードから前記チャック緩めモードへ切り替えられる時に前記作動装置によって係合可能なシフト機構を有している、請求項1に記載のドリル。
- 前記チャックが前記チャック緩めモードから前記ドリルモードへ切り替えられる時に前記作動装置が前記シフト機構と係合から解除される、請求項5に記載のドリル。
- 前記所望のギア比が前記複数のギア比の中の最高ギア比である、請求項1に記載のドリル。
- モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも2つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャック締め付けモードで動作可能であり、前記チャックが、前記チャックを前記ドリルモードから前記チャック締め付けモードへ切り替え、同時に前記多速度トランスミッション装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックとを備えている、ドリル。 - 前記作動装置が前記多速度トランスミッションのシフト機構と係合するアームを有している、請求項8に記載のドリル。
- 前記作動装置がユーザーによって操作可能である回転スリーブを有している、請求項8に記載のドリル。
- 前記回転スリーブが前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項10に記載のドリル。
- 前記多速度トランスミッションが、前記チャックが前記ドリルモードから前記チャック締め付けモードへ切り替えられる時に前記作動装置によって係合可能なシフト機構を有している、請求項8に記載のドリル。
- 前記チャックが前記チャック締め付けモードから前記ドリルモードへ切り替えられる時に前記作動装置が前記シフト機構との係合から解除される、請求項12に記載のドリル。
- 前記所望のギア比が前記複数のギア比の中の最低ギア比である、請求項1に記載のドリル。
- モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも2つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャックモードで動作可能であり、前記チャックが、前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックと、
前記チャック及び前記多速度トランスミッション装置のシフト機構と係合し、かつ前記多速度トランスミッションが前記少なくとも2つのギア比の中の予め決められた1つにない限り前記チャックが前記チャックモードへ切り替えられるのを防止するのに適する、ロックアウト装置とを備えている、ドリル。 - 前記ロックアウト装置が、前記多速度トランスミッションが前記少なくとも2つのギア比の中の前記予め決められた1つにない時に前記チャックが前記チャックモードへ切り替えられるのを防止するために、前記シフト機構のカム面に係合して前記カム面によって圧せられて前記チャックと係合するバネバイアス部材を有している、請求項15に記載のドリル。
- 前記ロックアウト装置が、前記多速度トランスミッションが前記少なくとも2つのギア比の中の前記予め決められた1つにある時に前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ動かせるように前記シフト機構の窪みに係合するバネバイアス部材を有している、請求項15に記載のドリル。
- モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも2つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャックモードで動作可能であり、前記チャックが前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックと、
前記チャック及び前記多速度トランスミッション装置のシフト機構と係合し、かつ前記チャックが前記チャックモードの時に多速度トランスミッションが前記少なくとも2つのギア比の中の予め決められた1つから切り替えられるのを防止するのに適する、ロックアウト装置とを備えている、ドリル。 - 前記ロックアウト装置が、前記シフト機構のカム面に係合して前記カム面によって圧せられて前記チャックと係合するバネバイアス部材を有し、前記チャックが、前記部材が窪みの中に入れるようにし、それによって前記シフト機構が前記少なくとも2つのギア比の間を動けるようにするために、前記チャックが前記ドリルモードである時に前記部材と整合する窪みを有する、請求項18に記載のドリル。
- 前記ロックアウト装置が、前記シフト機構のカム面に係合して前記カム面によって圧せられて前記チャックと係合するバネバイアス部材を有し、前記チャックが、前記シフト機構が前記少なくとも2つのギア比の中の前記予め決められた1つから動くのを防止するために、前記チャックが前記チャックモードである時に前記部材の動きを阻止する、請求項18に記載のドリル。
- モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、あkつ少なくとも2つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャックモードで動作可能であり、前記チャックが前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替え、同時に前記多速度トランスミッション装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックとを備えている、ドリル。 - 前記作動装置が前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項21に記載のドリル。
- 前記作動装置がユーザーによって操作可能である回転スリーブを有している、請求項21に記載のドリル。
- 前記回転スリーブが前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項23に記載のドリル。
- 前記多速度トランスミッションが、前記チャックが前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替えられる時に前記作動装置によって係合可能なシフト機構を有している、請求項21に記載のドリル。
- 前記チャックが前記チャックモードから前記ドリルモードへ切り替えられる時に前記作動装置が前記シフト機構との係合から解除される、請求項25に記載のドリル。
- 前記所望のギア比が前記複数のギア比の中の最高ギア比である、請求項21に記載のドリル。
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