JP2014042948A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機構部の回転方向の衝撃を緩和する衝撃緩和材の寿命向上を図ることができる電動工具を提供する。
【解決手段】駆動源であるモータと、モータの回転を減速させる遊星歯車機構と、遊星歯車機構によって減速されたモータの回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃機構と、衝撃緩衝材２０を介在させて、遊星歯車機構のリングギヤ１５から延在する突起１５ａを保持するインナカバ１９と備えたインパクトドライバであって、リングギヤ１５から延在する突起１５ａと衝撃緩衝材２０との間隙に介在されたスペーサ２１を具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ等の駆動源の回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達するインパクトドライバ等の電動工具に関する。

インパクトドライバ等の電動工具は、駆動源であるモータと、該モータの回転を減速させる減速機構部と、減速機構部によって減速されたモータの回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃機構部とを備えている。先端工具に伝達する回転打撃力は、減速機構部のギヤ部にも大きな負荷（回転打撃力）として作用する。従って、減速機構部や減速機構部を保持する保持部が破損してしまうことがある。そこで、減速機構部の回転方向の衝撃を緩和する衝撃緩和材を設け、減速機構部の回転衝撃力を緩衝させることにより、耐久性を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２５４３３６号公報

しかしながら、従来技術では、回転方向に大きな衝撃荷重が加わるため、衝撃緩和材の体積を極力のアップさせる必要があるが、衝撃緩和材と当接する減速機構部の当接部位は、強度や設計上の制約のため、大きさに制限がある。そのため、減速機構部の当接部位の稜線と衝撃緩和材とが接触し、面圧が高くなり、衝撃緩和材の寿命が短くなってしまうという問題点があった。

本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決し、減速機構部の回転方向の衝撃を緩和する衝撃緩和材の寿命向上を図ることができる電動工具を提供することを目的とする。

本発明の電動工具は、駆動源であるモータと、該モータの回転を減速させる遊星歯車機構と、該遊星歯車機構によって減速された前記モータの回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃機構とを備え、前記遊星歯車機構は、衝撃緩衝材を介在させて、前記遊星歯車機構の固定歯車から延在する突起を保持する歯車保持部を備えた電動工具であって、前記固定歯車から延在する前記突起と前記衝撃緩衝材との間隙に介在されたスペーサを具備することを特徴とする。
さらに、本発明の電動工具において、前記スペーサと前記突起との接触面積は、前記スペーサと前記衝撃緩衝材との接触面積よりも大きく設定しても良い。
さらに、本発明の電動工具において、前記スペーサは、前記突起よりも径方向に長く構成しても良い。
さらに、本発明の電動工具において、前記スペーサは、前記衝撃緩衝材よりも剛性の大きい素材で構成しても良い。

本発明によれば、スペーサによって衝撃緩和材との接触面積が大きくなり、衝撃緩和材に加わる衝撃荷重が分散されるため、衝撃緩和材の寿命向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明に係る電動工具の実施の形態の内部構造を示す側断面図である。 図１に示すＡ−Ａ部分断面図である。 図２に示すリングギヤ及びインナカバの構成を示す分解斜視図である。 図２に示すＢ−Ｂ部分断面図である。 従来の衝撃緩和動作を説明する説明図である。 本発明に係る電動工具の実施の形態における衝撃緩和動作を説明する説明図である。 図３に示す衝撃緩和材及びスペーサの変形例を示す斜視図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の電動工具は、インパクトドライバ１であり、図１を参照すると、外形を形成する外枠であるハウジング２とハンマケース３とを備えている。ハウジング２は、前後方向に延びる略円筒形の胴体部２ａと、胴体部２ａに側面視略Ｔ字状を成すように連接されたハンドル部２ｂとで構成されている。ハウジング２の胴体部２ａの内部には、駆動源であるモータ４と、モータ４の回転を減速させる減速機構部として機能する遊星歯車機構５とが収容されている。ハンマケース３の内部には、遊星歯車機構５によって減速させたモータ４の回転を回転打撃力に変換して不図示の先端工具に伝達する打撃機構６が収容されている。

ハウジング２のハンドル部２ｂには、上部にトリガ７を有するスイッチ８が、下部にバッテリ受け部９がそれぞれ設けられている。ハンドル部２ｂの下端には、充電可能な電源であるバッテリＢＴがバッテリ受け部９に着脱可能に装着される。

インパクトドライバ１において、作業者がトリガ７をＯＮ操作すると、スイッチ８がＯＮされ、モータ４が起動する。モータ４が起動すると、モータ４の出力軸４ａの回転は、遊星歯車機構５によって減速されてスピンドル１０に伝達され、スピンドル１０が所定の速度で回転駆動される。ここで、スピンドル１０は、カム機構によってハンマ１１と連結されており、カム機構によって連結されたスピンドル１０及びハンマ１１が打撃機構６として機能する。スピンドル１０とハンマ１１とを連結するカム機構は、スピンドル１０の外周面に形成されたＶ字状のスピンドルカム溝１０ａと、ハンマ１１の内周面に形成されたＶ字状のハンマカム溝１１ａと、スピンドルカム溝１０ａ、ハンマカム溝１１ａに係合するボール１２と、スプリング１３とを備えている。

ハンマ１１は、スプリング１３によって常に先端方向（前方）に付勢されており、静止時にはボール１２とスピンドルカム溝１０ａ、ハンマカム溝１１ａとの係合によって、アンビル１４の端面と隙間を隔てた位置にある。そして、ハンマ１１とアンビル１４の相対向する回転平面上の２箇所には凸部がそれぞれ対称位置に形成されている。なお、アンビル１４は、不図示の先端工具が着脱可能に装着される部位である。

前述のようにスピンドル１０が所定の速度で回転駆動されると、スピンドル１０の回転は、前記カム機構を介してハンマ１１に伝達され、ハンマ１１が半回転しないうちに、ハンマ１１の凸部がアンビル１４の凸部に係合して、アンビル１４が回転されるが、そのときの係合反力によってハンマ１１とスプリング１３との間に相対回転が生じると、ハンマ１１は、カム機構のスピンドルカム溝１０ａに沿ってスプリング１３を圧縮しながらモータ４側へと後退動を始める。

ハンマ１１の後退動によって、ハンマ１１の凸部がアンビル１４の凸部を乗り越えて両者の係合が解除させると、ハンマ１１は、スピンドル１０の回転力に加えて、スリング１３に蓄積された弾性エネルギーとカム機構の作用とによって回転方向及び前方に急速に加速されつつ、スプリング１３の付勢力によって前方、すなわちアンビル１４側へと移動され、ハンマ１１の凸部がアンビル１４の凸部に再び係合して一体的に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル１４に加えられるため、アンビル１４に装着された先端工具を介して不図示のねじに回転打撃力が伝達される。以後、同様の動作が繰り返されて先端工具からねじに回転打撃力が間欠的に繰返し伝達され、ねじが木材等の不図示の被締付材にねじ込まれる。

遊星歯車機構５は、図２を参照すると、固定歯車であるリングギヤ１５と、モータ４の出力軸４ａの端部に形成されたピニオン１６（入力歯車として機能）と、リングギヤ１５とピニオン１６に噛合する２つの遊星ギヤ１７（出力歯車として機能）と、インナカバ１９とで構成されている。そして、各遊星ギヤ１７は、軸１８によってスピンドル１０に連結されている。リングギヤ１５の外周の前端には、段部１５ｂが形成されており、段部１５ｂを除く外周面には、インナカバ１９の内周面が嵌合している。そして、リングギヤ１５の段部１５ｂの外周面とインナカバ１９との外周面にはハンマケース３の内周面が嵌合している。また、リングギヤ１５の外周にはシール部材としてＯリング２２が嵌合されている。

固定歯車であるリングギヤ１５は、遊星歯車機構５を保持する歯車保持部として機能するインナカバ１９に保持されており、インナカバ１９は、ハウジング２の胴体部２ａ内に固定されている。図３を参照すると、インナカバ１９の後端面２箇所には、袋状の凸部１９ａが一体に突設されており、各凸部１９ａ内に形成された凹状空間にはゴム等の衝撃緩和材２０がそれぞれ収容されている。衝撃緩和材２０は、一対の衝撃緩和部２０ａと、一対の衝撃緩和部２０ａを接続する接続部２０ｂとで断面コの字状に構成され、接続部２０ｂ側から凸部１９ａ内に形成された凹状空間に組み付けられている。また、ハウジング２の胴体部２ａの内周２箇所には、図１を参照すると、切欠き状の係合凹部２ｃが形成されており、係合凹部２ｃにインナカバ１９の凸部１９ａが係合することによってインナカバ１９が回り止めされている。

リングギヤ１５の後端には、図３を参照すると、リングギヤ１５の強度アップのための鍔１５ｃが形成されている。鍔１５ｃの後端面２箇所には、リングギヤ１５の鍔１５ｃからインナカバ１９の方向に延在する突起１５ａが突設されている。突起１５ａは、インナカバ１９の凸部１９ａ内に形成された凹状空間に挿入され、これにより、リングギヤ１５の回り止めがなされる。突起１５ａは、図４に示すように、スペーサ２１を介して、インナカバ１９の凸部１９ａ内に形成された凹状空間に収容された一対の衝撃緩和部２０ａの間隙に挿入されて組み付けられている。スペーサ２１は、衝撃緩和材２０の一対の衝撃緩和部２０ａにそれぞれ当接する一対の当接板２１ａと、一対の当接板２１ａを接続する接続部２１ｂとで断面コの字状に構成され、接続部２１ｂ側から凸部１９ａ内に形成された凹状空間に収容された一対の衝撃緩和部２０ａの間隙に挿入されて組み付けられる。スペーサ２１の少なくとも当接板２１ａは、衝撃緩和部２０ａよりも剛性が大きい金属等の素材で構成されている。また、スペーサ２１の当接板２１ａは、径方向において、リングギヤ１５の突起１５ａよりも長く構成され、リングギヤ１５の突起１５ａと当接板２１ａと接触面積よりも、当接板２１ａと衝撃緩和部２０ａとの接触面積の方が大きく設定されている。さらに、当接板２１ａを、衝撃緩和部２０ａの対向面と同一形状、もしくは衝撃緩和部２０ａの対向面よりも大きい形状に構成すると、より好適である。

突起１５ａが突設されている鍔１５ｃの径Ｒは、インパクトドライバ１の軸方向の長さを短くするために、スピンドル１０の鍔１０ｂ（図２参照）の径よりも大きく設定されており、突起１５ａは、スピンドル１０の回転を阻害しないように、径方向に鍔１５ｃと同じ長さで構成されている。従って、リングギヤ１５の回り止めを行う突起１５ａの径方向の大きさは、制限されることになる。一方、衝撃緩和部２０ａは、体積を極力大きくし、リングギヤ１５の衝撃荷重を極力緩和するため、径方向において、リングギヤ１５の突起１５ａよりも長く構成されている。そのため、スペーサ２１を介在させることなく、リングギヤ１５の突起１５ａと、衝撃緩和部２０ａとを当接させた場合には、図５に示すように、リングギヤ１５の突起１５ａと衝撃緩和材２０との接触面積が不足して、回転方向の衝撃荷重に対し面圧が高く、前記衝撃緩和材２０の寿命が短くなってしまう。さらに、ハンマ１１がアンビル１４を打撃した後に軸方向後方に最大バックすると、リングギヤ１５は、回転方向に力を受け、リングギヤ１５の突起１５ａが衝撃緩和部２０ａを押しつぶし、突起１５ａの稜線１５ａａに応力が集中し、衝撃緩和材２０の寿命が短くなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、リングギヤ１５の突起１５ａと衝撃緩和材２０の衝撃緩和部２０ａとの間には、スペーサ２１の当接板２１ａが設けられている。スペーサ２１の当接板２１ａは、図６に示すように、径方向において、リングギヤ１５の突起１５ａよりも長く構成され、リングギヤ１５の突起１５ａと当接板２１ａと接触面積よりも、当接板２１ａと衝撃緩和部２０ａとの接触面積の方が大きくなっている。リングギヤ１５の突起１５ａに加わる回転方向の衝撃荷重は、突起１５ａを介してスペーサ２１の当接板２１ａと衝撃緩和部２０ａとの接触面全体で受けるので、回転方向の衝撃荷重に対する面圧を低くすることができると共に、衝撃緩和部２０ａに加わる集中応力を緩和することができ、衝撃緩和材２０の寿命向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、組み付け性を向上させるため、一対の当接板２１ａと接続部２１ｂとで構成されたスペーサ２１を用いたが、一対の当接板２１ａのみスペーサ２１として用いるようにしても良い。また、本実施の形態では、スペーサ２１を組み付ける際に、接続部２１ｂ側から組み付けるように構成したが、接続部２１ｂを径方向の内側もしくは外側に向けて組み付けるようにしても良い。さらに組み付け性を向上させるため、衝撃緩和材２０とスペーサ２１とを事前に接着しておくこともできる。この場合には、図７（ａ）に示すように、スペーサ２１に衝撃緩和部２０ａのみを接着する構成や、図７（ｂ）に示すように、衝撃緩和材２０に当接板２１ａのみを接着する構成を採用することができる。或いは、図３に示すスペーサ２１と衝撃緩和材２０とを接着する構成とすることもできる。

また、以上の説明において、本発明を充電式のバッテリを備えるコードレスのインパクトドライバ１に適用した例について説明したが、コード付きのインパクトドライバに対しても本発明を同様に適用することができる。又、本発明は、インパクトドライバ等の電動工具だけに適用が限定される訳でなく、エアインパクトレンチ等の空気工具を含む様々な携帯式の動力工具に対しても幅広く適用可能であることは勿論である。

以上説明したように、本実施の形態は、駆動源であるモータ４と、モータ４の回転を減速させる遊星歯車機構５と、遊星歯車機構５によって減速されたモータ４の回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃機構６とを備え、遊星歯車機構５は、衝撃緩衝材２０を介在させて、遊星歯車機構５のリングギヤ１５から延在する突起１５ａを保持するインナカバ１９と備えたインパクトドライバ１であって、リングギヤ１５から延在する突起１５ａと衝撃緩衝材２０との間隙に介在されたスペーサ２１を具備している。この構成により、リングギヤ１５の突起１５ａに加わる回転方向の衝撃荷重は、突起１５ａを介してスペーサ２１の当接板２１ａと衝撃緩和部２０ａとの接触面全体で受けるので、回転方向の衝撃荷重に対する面圧を低くすることができ、衝撃緩和材２０の寿命向上を図ることができる。

さらに、本実施の形態おいて、スペーサ２１（当接板２１ａ）と突起１５ａとの接触面積は、スペーサ２１と衝撃緩衝材２０（衝撃緩和部２０ａ）との接触面積よりも大きく設定されている。この構成により、回転方向の衝撃荷重に対する面圧をさらに低くすることができ、衝撃緩和材２０の寿命向上をさらに図ることができる。

さらに、本実施の形態おいて、スペーサ２１（当接板２１ａ）は、突起１５ａよりも径方向に長く構成されている。また、スペーサ２１（当接板２１ａ）は、衝撃緩衝材２０（衝撃緩和部２０ａ）よりも剛性の大きい素材で構成されている。この構成により、突起１５ａの稜線１５ａａに応力が集中することなく、衝撃緩和部２０ａに加わる集中応力を緩和することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ インパクトドライバ
２ ハウジング
２ａ 胴体部
２ｂ ハンドル部
２ｃ 係合凹部
３ ハンマケース
４ モータ
４ａ 出力軸
５ 遊星歯車機構
６ 打撃機構
７ トリガ
８ スイッチ
９ バッテリ受け部
ＢＴ バッテリ
１０ スピンドル
１０ａ スピンドルカム溝
１０ｂ 鍔
１１ ハンマ
１１ａ ハンマカム溝
１２ ボール
１３ スプリング
１４ アンビル
１５ リングギヤ
１５ａ 突起
１５ａａ 稜線
１５ｂ 段部
１５ｃ 鍔
１６ ピニオン
１７ 遊星ギヤ
１８ 軸
１９ インナカバ
１９ａ 凸部
２０ 衝撃緩和材
２０ａ 衝撃緩和部
２０ｂ 接続部
２１ スペーサ
２１ａ 当接板
２１ｂ 接続部
２２ Ｏリング

Claims (4)

1. 駆動源であるモータと、該モータの回転を減速させる遊星歯車機構と、該遊星歯車機構によって減速された前記モータの回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃機構とを備え、前記遊星歯車機構は、衝撃緩衝材を介在させて、前記遊星歯車機構の固定歯車から延在する突起を保持する歯車保持部を備えた電動工具であって、
   前記固定歯車から延在する前記突起と前記衝撃緩衝材との間隙に介在されたスペーサを具備することを特徴とする電動工具。
2. 前記スペーサと前記突起との接触面積は、前記スペーサと前記衝撃緩衝材との接触面積よりも大きく設定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. 前記スペーサは、前記突起よりも径方向に長くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記スペーサは、前記衝撃緩衝材よりも剛性の大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動工具。

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