JP2009125910A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】全長を殆ど増加させることなく３段以上の多段変速を可能とする。
【解決手段】２つの遊星減速機１，２の各リングギア１４，１９を回転不能状態とするか他部材に連結されて該他部材と一体に回転する状態とするかの切り替えを夫々可能とした電動工具であり、直列に並ぶ２つの遊星減速機のうちの前段側の遊星減速機におけるリングギアに連結される他部材が、前段側の遊星減速機におけるプラネットギア１２を支持するキャリア１３であり、後段側の遊星減速機におけるリングギアに連結される他部材が上記前段側の遊星減速機における前記キャリアである。同一の部材を利用して２つの遊星減速機の各減速比の切り替えを行うために、減速比の切り替えのために軸方向に動かす部材のトータルストロークを短くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも２つの遊星減速機を備えて減速比の切り替えが可能となっている電動工具に関するものである。

ドリルドライバーのような電動工具においては、高速回転低トルクモードと低速回転高トルクモードの２段変速のものが多数存在している。これはモータと出力軸の間に配した遊星減速機を減速状態にするか、非減速状態とするかによって行っている。

しかし、より幅広い作業領域をカバーするには、減速比の切り替え範囲を大きくしたり、３段以上の多段変速を行うことができるようにしたものが好ましく、この点に対応させたものが特許文献１や特許文献２に示されている。

しかし、前者は３つの遊星減速機のうちの２つが、１つのキャリアと２組のプラネットギアと２つのリングギアより構成されているために全長が大幅に増加したものとなっている。また後者は、複数の遊星減速機の各減速状態の切り替えを組み合わせるようにしたものであるが、このものでは各遊星減速機のリングギアを夫々軸方向にスライド自在とするとともに、一方のリングギアと他方のリングギアとは夫々異なる他部材に係合させることで各減速状態の切り替えを行っているために、リングギアの可動スペースが軸方向に長くなっており、この関係で全長が長い。
特許第３６９６４９３号公報 特表２００４−５２６１０３号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、全長を殆ど増加させることなく３段以上の多段変速を可能としたり減速比の切り替え幅を大きくしたりすることができる電動工具を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る電動工具は、減速用に少なくとも２つの遊星減速機を備えるとともに、２つの遊星減速機の各リングギアを回転不能状態とするか遊星減速機を構成する他部材に連結されて該他部材と一体に回転する状態とするかの切り替えを夫々可能とするとともに、両遊星減速機の上記切り替えの組み合わせで多数段の変速を可能としている電動工具であり、直列に並ぶ２つの遊星減速機のうちの前段側の遊星減速機におけるリングギアに連結される他部材が、前段側の遊星減速機におけるプラネットギアを支持するキャリアであり、後段側の遊星減速機におけるリングギアに連結される他部材が上記前段側の遊星減速機における前記キャリアであることに特徴を有している。

同一の部材を利用して２つの遊星減速機の各減速比の切り替えを行うために、減速比の切り替えのために軸方向に動かす部材のトータルストロークを短くすることができるものである。

ここにおいて、前記キャリアにおける前記２つの遊星減速機の各リングギアと一体回転するための係合部が、各遊星減速機のキャリアと噛合う部品によって共有されているものを好適に用いることができるが、前記キャリアにおける前記２つの遊星減速機の各リングギアと一体回転するための係合部は、各遊星減速機に対して径方向の異なる場所に設けられているものであってもよい。

また、前記２つの遊星減速機は、前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部を各リングギアが備えているとともに、各リングギアが軸方向にスライド自在となっているもの、前記２つの遊星減速機は、各リングギアの外周にリングギアと相対回転不可で且つ軸方向相対移動可能に配されたアウターリングを備えており、前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部が上記の各アウターリングに設けられているもの、前記２つの遊星減速機のうちの一方は、リングギアの外周にリングギアと相対回転不可で且つ軸方向相対移動可能に配されたアウターリングを備えて、該アウターリングが前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部を備えており、他方の遊星減速機は前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部をリングギアが備えているとともに該リングギアが軸方向にスライド自在となっているもののいずれであってもよい。

本発明によれば、２つの遊星減速機の夫々の減速比の変更で３段以上の変速や、減速比の切り替え幅が大きいものを得ることができるものであり、しかも各遊星減速機の減速比の変更は、前段側の遊星減速機におけるキャリアに前段側のリングギアだけでなく、後段側のリングギアも連結させることで行うものであるために、各リングギアを上記キャリアに連結させるのに必要な軸方向ストロークの総和を短くすることができるものであり、このために全長の増加を抑えることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１〜図９に第１の実施例を示す。図１は本発明に係る電動工具の主要部を示しており、半割りのハウジング４の片方をはずした状態で減速機ブロックを断面で示している。ハウジング４内には後方側からモータ９、３段の遊星減速機１，２，３が納められており、ハウジング４の前端部外周には締め付けトルク調整用のハンドル８が配設されており、ハウジング４の先端からはチャックが装着された出力軸７が突出している。図中６はトリガーハンドルであり、該トリガーハンドル６によってスイッチ５の操作がなされる。

上記の３段の遊星減速機１，２，３は、軸方向に直列に配設されたもので、図２にも示すように、第１遊星減速機１はモータ軸１０に圧入された第１サンギア１１、第１プラネットギア１２、第１キャリア１３、第１リングギア１４とからなり、第１サンギア１１と第１リングギア１４とに噛み合っている第１プラネットギア１２を軸１３ａで支持している第１キャリア１３は、その外周面に第１キャリア係合歯１３ｂを備えている。

また、第１リングギア１４の外側に第１アウターリング１５が配置されている。第１アウターリング１５は軸方向にスライド自在となっているもので、その内周面に形成された第１アウターリング内歯１５ａは第１リングギア１４の外周に形成された第１リングギア外歯１４ａと噛み合っている。

ここで、第１アウターリング１５は、図２に示す位置にある時、後端側の外周面に形成されている歯１５ｂがギアケース２４の歯２４ａと噛み合って回転不能となっているために、この状態では第１リングギア１５も回転不能な状態となっている。

第２遊星減速機２は、上記第１キャリア１３に一体に形成されている第２サンギア１６と、第２プラネットギア１７と、第２キャリア１８と、第２リングギア１９とからなるもので、第２サンギア１６と第２リングギア１９とに噛み合う第２プラネットギア１７は、第２キャリア１８に設けた軸１８ａによって支持されている。また、ここにおける第２リングギア１９は、軸方向に可動であって、図２に示すようにギアケース２４に設けた歯２５ａに外周の歯１９ａが噛み合っている時には回転不能な状態にある。

第３遊星減速機３は、上記第２キャリア１８に一体に形成されている第３サンギア２０と、第３プラネットギア２１と、該第３プラネットギア２１を軸２２ａで支持している第３キャリア２２と、第３リングギア２３とからなるもので、第３キャリア２２から前記出力軸７に出力が伝達される。

ここにおける第３リングギア２３は、締め付けトルクの調整のためのボールカムクラッチの構成部材ともなっており、第３リングギア１９に加わるトルクが設定値を超えると、第３リングギア２３が空転して出力軸７側にトルクが伝わらない構成となっているのであるが、この点については説明を省略する。

図１及び図２に示す状態は、第１〜第３遊星減速機の各リングギア１４，１８，２３が回転不能な状態にあり、このために第１遊星減速機１の減速比を１／３、第２遊星減速機２の減速比を１／６、第３遊星減速機３の減速比を１／３とすれば、モータ９から出力軸７に至るまでの減速比は１／３×１／６×１／３＝１／５４となっている。

今、図２に示す状態から第１アウターリング１５を前方にスライドさせて、第１アウターリング１５とギアケース２４との係合を解除するとともに、第１アウターリング１５の内歯１５ａを図３に示すように第１リングギア１４の外歯１４ａに係合させた状態のままで第１アウターリング１５の内歯１５ａを第１キャリア１３の外周に設けた係合歯１３ｂに係合させたならば、第１アウターリング１５と第１リングギア１４と第１キャリア１３とが一体に回転することになり、第１遊星減速機１は非減速状態となる。この時、第２遊星減速機２と第３遊星減速機３は共に減速状態を保っているために、トータルの減速比は１×１／６×１／３＝１／１８となる。

一方、図２に示す状態から第２リングギア１９を軸方向において後退させることで、図４に示すように、第２リングギア１９の外歯１９ａとギアケース２４の歯２５ａとの係合を解除するとともに、第２リングギア１９を第１キャリア１３（第２サンギア１６）の外周の係合歯１３ｂに係合させたならば、第２リングギア１９と第１キャリア１３（第２サンギア１６）とが一体回転する状態となって、第２遊星変速機２は非減速状態となる。このために、トータルの減速比は１／３×１×１／３＝１／９となる。

また、図５に示すように第１アウターリング１５を前進させて第１遊星減速機１を非減速状態とするとともに、第２リングギア１９を後退させて第２遊星減速機２を非減速状態とすれば、第３遊星減速機３のみで減速が行われる（厳密には第３遊星減速機３が締め付けトルク調整用クラッチを兼ねているために該クラッチが働いてしまう場合を除く）ことになり、トータルの減速比は１×１×１／３＝１／３となる。

第１遊星減速機１を減速状態とするか非減速状態とするか、第２遊星減速機２を減速状態とするか非減速状態とするかの組み合わせによって、該電動工具では、総計４通りのトータル減速比を選択することができるものである。

しかも、軸方向において隣接した位置にある遊星減速機１，２が夫々減速を行っている図２に示す状態から、後方側の第１遊星減速機１における第１アウターリング１５を前進させて第１キャリア１３に係合させて第１遊星減速機１を非減速状態とし、前方側の第２遊星減速機２の第２リングギア１９を図２に示す状態から後退させて第１キャリア１３に係合させて第２遊星減速機２を非減速状態とするものであるために、上記減速比の切り替えのための可動部材（本例では第１アウターリング１５と第２リングギア１９）は、その切り替えのためのストロークが短くて済むとともに、動作スペースが第１遊星減速機１の外周部分と第２遊星減速機２の外周部分とに納まるものであり、３段以上の減速比切り替えが可能であるにもかかわらず、全長も短くてコンパクトなものである。

なお、図示例においては、ギアケース２４の外面に配した第１変速ハンドル２７に設けられてギアケース２４内に突出するピン２８が第１アウターリング１５の外周の溝に係合して、第１変速ハンドル２７の操作で第１アウターリング１５がスライドし、同じくギアケース２４の外面に配した第２変速ハンドル３０に設けたピン３１が第２リングギア１９の外周面の溝に係合して、第２変速ハンドル３０の操作で第２リングギア１９がスライドするようにしているが、このような構成に限定されるものではなく、上記可動部材を軸方向に動かすことができるものであれば、どのようなものであってもよい。また、単一の変速ハンドルの操作で第１アウターリング１５と第２リングギア１９をスライドさせて変速を行うようにすることも可能である。この場合、変速ハンドルはギアケース２４を囲む筒状で内周面に第１遊星変速機１の変速用のカムと、第２遊星変速機２の変速用のカムとを設けたものとすればよい。図２において、２９，３２は上記ピン２８，３１を夫々遊星減速機１，２，３の軸方向に付勢しているばねである。

図６〜９は図２中のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄの各断面を示している。ただし、これらの断面図においては、変速ハンドル２７，３０は図示しておらず、また遊星減速機１，２，３における各ギアの歯形状は一部省略している。

図１０に第２の実施例を示す。上記の第１の実施例と比較すると、第１遊星減速機１の第１アウターリング１５を無くすとともに、第１リングギア１４を軸方向に動かして、ギアケース２４と係合して回転不能な状態と、第１キャリア１３に係合して第１キャリア１３と一体に回転する状態とを切り替えることができるようにした点で異なっている。つまり、第１アウターリング１５の存在は必須ではない。

図１１に示すように、第１遊星減速機１側に第１アウターリング１５を配置すると共に、第２遊星減速機２側にも第２アウターリング３４を配置することも可能である。第２リングギア１９の外周に位置するとともに第２リングギア１９の外周の歯１９ａと噛み合っている第２アウターリング３４は、ギアケース２４の係合歯２５ａと噛み合って第２リングギア１９を回転不能に保つ状態と、軸方向に後退して第１キャリア１３にも係合することで第２リングギア１９を第１キャリア１３と一体に回転させる状態とを切り替える。

図１２〜図１４に第４の実施例を示す。図１４は図１２中のＥ−Ｅ線断面である。本例では第１遊星減速機１における第１キャリア１３を、その径方向中程の第２遊星減速機２側に係合歯１３ｃを設けて、第２遊星減速機２の第２リングギア１９を後退させた時、上記係合歯１３ｃに第２リングギア１９が係合するようにしている。なお、第１遊星減速機１側の変速構造は、第１実施例に示したものと同じで、第１アウターリング１５の前後進によって第１リングギア１４の状態が切り替えられる。ちなみに、本例で得られる４つの減速比のうち、図１２は減速比がもっとも大である状態を、図１３は減速比が最も小さい状態を示している。

ところで、アウターリングを設けてアウターリングを介してリングギアの状態を切り替えるか、リングギアを直接動かしてリングギアの状態を切り替えるかについては任意であり、図示した例に限定されるものではない。また、ここでは軸方向において直列に並ぶ３段の遊星減速機１，２，３のうちの第１遊星減速機１と第２遊星減速機２とにおいて、減速比の切り替えを行っているが、第２遊星減速機２と第３遊星減速機３とで減速比の切り替えを行ってもよいのはもちろんである。また、２段の遊星減速機が直列に並んでいるものであればよく、遊星減速機の総数は限定されるものではない。

本発明の実施の形態の一例の破断正面図である。 同上の要部断面図である。 同上の他の減速比の状態の要部断面図である。 同上の更に他の減速比の状態の要部断面図である。 同上の別の減速比の状態の要部断面図である。 図２中のＡ−Ａ線断面図である。 図２中のＢ−Ｂ線断面図である。 図２中のＣ−Ｃ線断面図である。 図２中のＤ−Ｄ線断面図である。 他例の要部断面図である。 更に他例の要部断面図である。 別の例の要部断面図である。 同上の他の減速比の状態の要部断面図である。 図１２中のＥ−Ｅ線断面図である。

符号の説明

１ 第１遊星歯車減遠機
２ 第２遊星歯車減遠機
３ 第３遊星歯車減遠機
９ モータ
１１ 第１サンギア
１２ 第１プラネットギア
１３ 第１キャリア
１３ｂ 係合歯
１４ 第１リングギア
１４ａ 第１リングギア外歯
１５ 第１アウターリング
１６ 第２サンギア
１７ 第２プラネットギア
１８ 第２キャリア
１９ 第２リングギア
１９ａ 第２リングギア外歯

Claims (6)

1. 減速用に少なくとも２つの遊星減速機を備えるとともに、２つの遊星減速機の各リングギアを回転不能状態とするか遊星減速機を構成する他部材に連結されて該他部材と一体に回転する状態とするかの切り替えを夫々可能とするとともに、両遊星減速機の上記切り替えの組み合わせで多数段の変速を可能としている電動工具において、直列に並ぶ２つの遊星減速機のうちの前段側の遊星減速機におけるリングギアに連結される他部材が、前段側の遊星減速機におけるプラネットギアを支持するキャリアであり、後段側の遊星減速機におけるリングギアに連結される他部材が上記前段側の遊星減速機における前記キャリアであることを特徴とする電動工具。
2. 前記キャリアにおける前記２つの遊星減速機の各リングギアと一体回転するための係合部が、各遊星減速機のキャリアと噛合う部品によって共有されていることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
3. 前記キャリアにおける前記２つの遊星減速機の各リングギアと一体回転するための係合部は、各遊星減速機に対して径方向の異なる場所に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
4. 前記２つの遊星減速機は、前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部を各リングギアが備えているとともに、各リングギアが軸方向にスライド自在となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。
5. 前記２つの遊星減速機は、各リングギアの外周にリングギアと相対回転不可で且つ軸方向相対移動可能に配されたアウターリングを備えており、前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部が上記の各アウターリングに設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。
6. 前記２つの遊星減速機のうちの一方は、リングギアの外周にリングギアと相対回転不可で且つ軸方向相対移動可能に配されたアウターリングを備えて、該アウターリングが前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部を備えており、他方の遊星減速機は前記キャリアに設けた係合部と係合する係合部をリングギアが備えているとともに該リングギアが軸方向にスライド自在となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。

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