JP2014065109A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】電動グラインダにおいて、トルク伝達経路において、上流側の従動ギヤと下流側のスピンドルとの間にＣ字形のトルク伝達部材を介在させて電動モータ起動時のショックを吸収する構成とした場合に、従動ギヤにトルク伝達部材の収容凹部と上流側係合部材を一体に設けることが困難であるため、従来はこれらを設けたリテーナを従動ギヤに圧入して一体化する構成としており、大きなトルクが付加される場合に従動ギヤがリテーナに対して圧入ズレする問題があった。本発明では、この圧入ズレの発生をなくすことを目的とする。
【解決手段】従動ギヤ２１に収容凹部２１ｂを旋盤加工等により一体に設ける。この収容凹部２１ｂに切り込み形成した取り付け凹部２１ｃ、別部材として用意した上流側係合部材３０を固定ねじ３１でねじ止めする。収容凹部２１ｂを一体に設けることにより、従来の圧入ズレがなくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、ディスクグラインダやねじ締め機等の回転工具であって、電動モータを駆動源とする電動工具に関する。

駆動源として電動モータを備える電動工具においては、電動モータの回転動力は、減速用のギヤ列を介して砥石やねじ締めビット等の先端工具に出力される。このような電動工具の場合、スイッチのオン操作により電動モータが起動するとトルク伝達系若しくは先端工具に起動ショックと呼ばれる衝撃が発生しやすい。
この起動ショックを低減するための技術が下記の特許文献に開示されている。これら従来の起動ショック低減構造は、従動ギヤとスピンドルとの間に径方向に弾性変形可能なＣ形のトルク伝達部材を介装して、モータ起動時のトルクによりこのトルク伝達部材を拡径方向に弾性変形させて起動ショックを吸収しつつ従動ギヤのトルクをスピンドルに伝達する構成となっている。
係る従来の起動ショック低減構造によれば、トルク伝達部材が拡径方向に弾性変形することにより起動ショックが吸収されてスピンドルがスムーズに回転し始め、これにより電動工具の使い勝手（取り扱い性）が高められ、またその耐久性を向上させることができる。
このように構成された従来の起動ショック低減構造では、トルク伝達部材を収容するための円形の収容凹部の内周側には上流側係合部が突き出す状態に設けられる構成であるため、歯切り加工等した従動ギヤに円形の収容凹部を直接旋盤加工により形成することが困難であることから、従来は収容凹部と上流側係合部を切削加工等したカップリングと称される別部材を従動ギヤの内周側に圧入して一体化する構成としていた。

特開２００２−２６４０３１号公報 特開２０１０−１７９４３６号公報 特開２０１２−７６１８９号公報

しかしながら、上記したようにトルク伝達部材を収容するための収容凹部の内周側に突き出す上流側係合部を切削加工等により設けたカップリングを従動ギヤの内周側に圧入して一体化させた構成では、特に電動モータが大型化して従動ギヤに付加される推力が大きくなると、従動ギヤとカップリングが回転方向や軸方向に位置ズレする圧入ズレが発生するおそれがあった。この圧入ズレは、より大きな起動ショックを吸収するためにトルク伝達部材の弾性能を小さく（硬く）するほど発生しやすくなる。
従動ギヤに対してカップリングが回転方向や軸方向に位置ズレすると、例えば電動モータ起動時（トルク発生時）にトルク伝達部材が瞬時に機能しないため当該起動ショック低減構造が十分な起動ショック吸収能を発揮できなくなる。
圧入に代えて従動ギヤにカップリングをねじ止めする構成とした場合には、相互のズレは防止されるものの、スピンドル軸線方向に従動ギヤが厚肉化し、あるいは径方向に大型化して当該起動ショック低減構造のコンパクト性が損なわれる。
本発明は、係る従来の問題に鑑みてなされたもので、電動モータが大型化しても起動ショック低減構造のコンパクト性を損なうことなく安定した起動ショック吸収能が発揮されるようにすることを目的とする。

上記従来の問題は、下記の発明によって解決される。
第１の発明は、電動モータを駆動源として、先端工具を取り付けたスピンドルを軸線回りに回転させる電動工具であって、電動モータからスピンドルに至るトルク伝達経路において、一端が上流側の回転部材に係合され、他端がこの上流側の回転部材の中心に挿通された下流側の回転部材に係合されて径方向に弾性変形しつつ上流側の回転部材から下流側の回転部材に回転トルクを伝達可能なＣ形のトルク伝達部材を備えており、トルク伝達部材は、上流側の回転部材に設けた円形の収容凹部に収容されており、この収容凹部に上流側の回転部材とは別部材で用意した上流側係合部材を取り付けて、この上流側係合部材にトルク伝達部材の一端を係合させた電動工具である。
第１の発明によれば、トルク伝達部材の一端を係合させるための上流側係合部材が、上流側の回転部材とは別部材で用意されて、収容凹部に取り付けられる。このため、上流側係合部材を取り付ける前の段階において、上流側の回転部材に円形の収容凹部を旋盤加工により簡単に設けることができる。このように、収容凹部を上流側の回転部材に直接旋盤加工等して一体に設けることができるので、従来のように上流側の回転部材とは別部材のカップリングに設けて、このカップリングを上流側の回転部材に圧入等して一体化させた構成を採用する必要がない。このため、大きな回転トルクを出力する電動モータを駆動源とする場合であって、上流側の回転部材に大きな回転トルクが付加される場合であっても、従来のような圧入ズレに伴う、上流側の回転部材に対する収容凹部ひいてはトルク伝達部の位置ズレは発生せず、これにより当該起動ショック低減構造の起動ショック吸収能を十分に発揮させることができる。
また、収容凹部が上流側の回転部材に一体に設けられた構成であり、別部材をねじ止めする構成ではないので、当該起動ショック低減構造のコンパクト性を損なうことがない。
第２の発明は、第１の発明において、電動モータの出力軸に設けた駆動ギヤが従動ギヤに噛み合わされており、トルク伝達部材は、上流側の回転部材としての従動ギヤと下流側の回転部材としてのスピンドルとの間に介在された電動工具である。
第２の発明によれば、従動ギヤとスピンドルとの間におけるトルク伝達経路において、当該従動ギヤからスピンドルに伝達される起動ショックの低減が図られる。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、収容凹部の内周面に上流側係合部材を取り付けるための取り付け凹部を径方向外方に向けて切り込み形成し、この取り付け凹部に上流側係合部材を嵌め込んでねじ止めした電動工具である。
第３の発明によれば、当該起動ショック低減構造におけるスピンドル軸線方向のコンパクト性を損なうことなく、上流側係合部材を収容凹部に取り付けることができる。
第４の発明は、第１の発明において、スピンドルが電動モータのモータ軸線に交差する軸線回りに回転支持された屈曲するトルク伝達経路において、電動モータの出力軸に設けた駆動ギヤがかさ歯ギヤに噛み合わされており、トルク伝達部材は、上流側の回転部材としてのかさ歯ギヤと、下流側の回転部材としてのスピンドルとの間に介在された電動工具である。
第４の発明によれば、モータ軸線に対してスピンドルの軸線が交差する例えばグラインダ等のアングル形電動工具について、従動ギヤとしてのかさ歯ギヤとスピンドルとの間で起動ショックが低減される。

本実施形態の電動工具であるディスクグラインダの全体側面図である。本図では、前部のギヤヘッド部が破断されてその内部が示されている。 ギヤヘッド部の縦断面図である。 図２の(III)-(III)線断面矢視図であって、従動ギヤの平面図である。 従動ギヤの分解斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、本実施形態の電動工具１が示されている。本実施形態では電動工具１としてディスクグラインダを例示する。この電動工具１は、電動モータ３を内装した工具本体部２を備えている。工具本体部２の後部には、使用者が把持するグリップ部５が設けられている。このグリップ部５の下面側には、スイッチレバー４が設けられている。使用者が当該グリップ部５を把持した手でスイッチレバー４を上方へ引き操作すると電動モータ３が起動し、引き操作を解除すると電動モータ３は停止する。グリップ部５の後部からは、交流電源供給用の電源コード５ａが引き出されている。
工具本体部２の前部には、ギヤヘッド部１０が設けられている。電動モータ３の出力軸３ａは工具本体部２の前部から突き出されてギヤヘッド部１０のギヤヘッドハウジング１２内に至っている。出力軸３ａの先端には駆動ギヤ部３ｂが設けられている。
ギヤヘッド部１０は、電動モータ３の回転出力を減速するとともに、スピンドル１１の回転軸線（スピンドル軸線Ｊ１１）を電動モータ３の出力軸３ａの回転軸線（モータ軸線Ｊ３）に対して直交する方向に変換する機能を備えている。
スピンドル１１は、軸受け１３，１４を介してスピンドル軸線Ｊ１１回りに回転自在な状態でギヤヘッドハウジング１２に支持されている。スピンドル１１の下部側は、ギヤヘッドハウジング１２の下面に取り付けたギヤヘッドベース１６から下方へ突き出されており、この突き出し部分に円形の砥石１５が取り付けられている。砥石１５は、インナフランジ１７と固定ナット１８で厚さ方向に挟まれてスピンドル軸線Ｊ１１回りの回転についてスピンドル１１と強固に一体化されている。砥石１５の主として後側半周の範囲は、砥石カバー１９により覆われている。この砥石カバー１９によって研削加工時における粉塵の後方（使用者側）への飛散が防止される。

ギヤヘッド部１０には、電動モータ３の回転出力をスピンドル１１に伝達するトルク伝達部２０が内装されている。トルク伝達部２０の詳細が図２〜図４に示されている。トルク伝達部２０は、電動モータ３の駆動ギヤ部３ｂが噛み合わされた従動ギヤ（かさ歯ギヤ）２１と、この従動ギヤ２１とスピンドル１１との間に介装された２つのトルク伝達部材２２，２３を備えている。従動ギヤ２１は、軸受け２４を介してギヤヘッドベース１６に対してスピンドル軸線Ｊ１１回りに回転可能に支持されている。また、従動ギヤ２１の中心孔２１ａに対してスピンドル１１は挿通されており、回転について直接には結合されていない。従動ギヤ２１に伝達された回転トルクは、上記２つのトルク伝達部材２２，２３と下流側係合部材２５を経てスピンドル１１に伝達される。図３では、従動ギヤ２１の回転方向が白抜きの矢印で示されている。
従動ギヤ２１の上面中心には、板厚方向に一定の深さの収容凹部２１ｂが設けられている。この収容凹部２１ｂは中心孔２１ａの周囲に沿って円環形状に設けられている。この円環形状の収容凹部２１ｂ内に２つのトルク伝達部材２２，２３が収容されている。図３に示すように収容凹部２１ｂには、内周側に突き出す上流側係合部材３０が設けられている。この上流側係合部材３０は、切削加工等により収容凹部２１ｂに一体に設けられたものではなく、従動ギヤ２１とは別部材として用意されたものが固定ねじ３１によりねじ止めされている。この上流側係合部材３０は、収容凹部の内周面から径方向外方に向けて切り込み形成した取り付け凹部２１ｃ内に嵌め込まれて取り付けられている。
図３に示すように取り付け凹部２１ｃ内に嵌め込んで取り付けられた上流側係合部材３０の一部は、収容凹部２１ｂ内に突き出されている。この突き出し部分（係合部３０ａ）の回転方向（白抜き矢印方向）の前面となる係合前面３０ｂ（図３において上側の側面）は、スピンドル軸線Ｊ１１を通る放射線方向に沿って設けられている。この係合前面３０ｂに２つのトルク伝達部材２２，２３の一端側が突き当てられている。

下流側係合部材２５は概ね円筒形状を有する部材で、その内周孔にスピンドル１１の上部が圧入されて当該スピンドル１１の上部に固定されている。このため、下流側係合部材２５はスピンドル軸線Ｊ１１回りの回転についてスピンドル１１と一体化されている。この下流側係合部材２５の外周面には、１つの係合部２５ａが放射方向外方へ突き出す状態に設けられている。係合部２５ａの回転方向（白抜き矢印方向）の前後両面は、それぞれスピンドル軸線Ｊ１１を通る放射線方向に対して山形に傾斜している。山形に傾斜した係合部２５ａの前面となる当接前面２５ｂが上流側係合部材３０の当接後面３０ｃに当接されている。また、係合部２５ａの回転方向後面となる係合後面２５ｃに２つのトルク伝達部材２２，２３の他端側が突き当てられる。
収容凹部２１ｂ内であって下流側係合部材２５の外周側に沿って２つのトルク伝達部材２２，２３が収容されている。２つのトルク伝達部材２２，２３は、それぞれ一定幅のばね板材をＣ形に湾曲させたもので、拡径方向に弾性力を有している。２つのトルク伝達部材２２，２３は、径方向に重なり合った積層状態（同心状態）で収容されている。内周側のトルク伝達部材２２は板厚が約１．５ｍｍで、外周側のトルク伝達部材２３は板厚が約２．０ｍｍとなっている。図２に示すように両トルク伝達部材２２，２３の収容凹部２１ｂからの抜け出しは、ワッシャ２６で規制されている。ワッシャ２６はスピンドル１１に取り付けた止め輪２７で固定されている。
図３に示すように２つのトルク伝達部材２２，２３の両端部は、それぞれほぼ揃えられた状態となっている。電動モータ３の停止状態（トルクの非伝達状態）では、２つのトルク伝達部材２２，２３の一端は上流側係合部材３０の係合前面３０ｂに共に突き当てられた状態となっている。一方、両トルク伝達部材２２，２３の他端については、内周側のトルク伝達部材２２の他端のみが下流側係合部材２５の係合後面２５ｃに突き当てられており、外周側のトルク伝達部材２３の他端は係合後面２５ｃに対して僅かに隙間をおいて向き合わされた状態となっている。
このトルクの非伝達状態では、上流側係合部材３０の当接後面３０ｃに、下流側係合部材２５の当接前面２５ｂが当接されて、当該下流側係合部材２５ひいてはスピンドル１１の従動ギヤ２１に対する白抜き矢印方向の回転が規制された状態となっている。このため、このトルクの非伝達状態において、従動ギヤ２１とスピンドル１１との間に内周側のトルク伝達部材２２による白抜き矢印方向の弾性力が付加された状態となっている。トルクの非伝達状態において、従動ギヤ２１とスピンドル１１との間に回転方向の予圧が掛けられた初期状態となっていることにより、電動モータ３起動時に瞬時にトルク伝達部材２２によって起動ショック（電動モータ起動による主としてギヤ噛み合い時の衝撃）が吸収されるようになっている。

このように２つのトルク伝達部材２２，２３の長さが設定されていることにより、電動モータ３の起動により従動ギヤ２１がスピンドル１１に対して僅かに相対回転し始めると、内周側のトルク伝達部材２２の他端が係合後面２５ｃの傾斜作用により先に拡径方向に弾性変形して起動ショックが吸収され始め、僅かな時間差をおいて外周側のトルク伝達部材２３の他端が係合後面２５ｃに突き当てられて拡径方向に弾性変形することにより大きな起動ショックが確実に吸収される。スピンドル１１に対する従動ギヤ２１の相対回転角度が徐々に大きくなって、上流側係合部材３０が下流側係合部材２５の係合部２５ａから離間するに従って両トルク伝達部材２２，２３の付勢力が大きくなっていく。
スピンドル１１に対する従動ギヤ２１の相対回転角度が最大になると２つのトルク伝達部材２２，２３が拡径方向に最も大きく弾性変形した状態となって収容凹部２１ｂの内壁面に押し付けられた状態となる。この段階で、従動ギヤ２１とスピンドル１１との間におけるトルク伝達経路がほぼ直結（剛体結合）された状態となって、起動ショック吸収過程が終了し、従って電動モータ３の回転出力がほぼ全てスピンドル１１に伝達される状態となる。
電動工具１のトルク伝達経路は、電動モータ３の出力軸３ａ→従動ギヤ２１→トルク伝達部材２２，２３→下流側係合部材２５→スピンドル１１となる。電動モータ３の出力軸３ａからスピンドル１１に至るトルク伝達経路の途中に２つのＣ形のトルク伝達部材２２，２３を主体とするトルク伝達部２０を介在させることにより、電動モータ３の起動ショックが両トルク伝達部材２２，２３が弾性変形することによって吸収される。
このように、２つのトルク伝達部材２２，２３は、電動モータ３の回転出力をスピンドル１１に伝達するトルク伝達機能と、電動モータ３の起動ショックを吸収する緩衝部材としての機能を併せ持っている。
電動モータ３が停止して従動ギヤ２１に回転トルクが作用しなくなると、両トルク伝達部材２２，２３の弾性力により従動ギヤ２１がスピンドル１１に対して回転方向に戻されて上流側係合部材３０の当接後面３０ｃに下流側係合部材２５の当接前面２５ｂが当接した状態となり、前記初期状態（予圧状態）に復帰する。

このように、従動ギヤ２１とスピンドル１１との間に２つのトルク伝達部材２２，２３を介在させた構成であることから、１つのトルク伝達部材を介在させた構成に比してより大きな衝撃吸収能を持たせることができる。このため、より高出力の電動モータ３を駆動源とする大型の電動工具１について起動ショックを効率よく低減することができる。この種の起動ショックを低減することにより起動時の騒音や振動を低減することができるとともに、従動ギヤ２１のギヤ欠けを防止して当該トルク伝達部２０の耐久性を高めることができる。
しかも、１つのトルク伝達部材の板厚を大きくして衝撃吸収能を高めるのではなく、２つのトルク伝達部材２２，２３により衝撃を分配して吸収する構成であり、かつこの２つのトルク伝達部材２２，２３の板厚は従来とほぼ同等程度であるので、これらの疲労破壊による損傷のおそれを回避しつつ大きな衝撃吸収能を発揮させることができる。
また、２つのトルク伝達部材２２，２３の他端側が放射線方向に対して傾斜する係合面２５ｂに突き当てられる構成であることから、当該他端側はよりスムーズに拡径側（係合面２５ｂの先端側）に変位し、これにより当該トルク伝達部材２２，２３の衝撃吸収能がより確実に発揮される。

以上のように構成した本実施形態の電動工具１によれば、トルク伝達部材２２，２３の一端を係合させるための上流側係合部材３０が、上流側の回転部材である従動ギヤ２１とは別部材で用意されて収容凹部２１ｂに取り付けられる構成となっている。このため、上流側係合部材３０を取り付ける前の段階において、従動ギヤ２１に円形の収容凹部２１ｂを旋盤加工により直接に設けることができる。
収容凹部２１ｂを従動ギヤ２１に直接旋盤加工等して一体に設けることができるので、従来のように従動ギヤとは別部材のカップリングに設けて、このカップリングを従動ギヤに圧入等して一体化させた構成を採用する必要がない。このため、大きな回転トルクを出力する電動モータを駆動源とする場合であって、従動ギヤ２１に大きな回転トルクが付加される場合であっても、従来のような圧入ズレに伴う従動ギヤ２１に対する収容凹部２１ｂひいてはトルク伝達部２２，２３の位置ズレは発生せず、これにより当該位置ズレによる時間的遅れを生ずることなく両トルク伝達部材２２，２３が瞬時に拡径方向に弾性変形させて起動ショック低減機能を十分に発揮させることができる。
また、上流側係合部材３０は、収容凹部２１ｂから放射方向外方へ切り込み形成した取り付け凹部２１ｃ内のその一部を嵌め込んだ状態でねじ止めされる構成であるので、起動時における当該上流側係合部材３０の収容凹部２１ｂに対する位置ズレも確実に防止されるとともに、従動ギヤ２１の板厚方向ひいては当該起動ショック低減構造のスピンドル軸線Ｊ１１方向のコンパクト性が損なわれることもない。
以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、トルク伝達部２０において、２つのトルク伝達部材２２，２３を収容する収容凹部２１ｂとは別部材として用意した上流側係合部材３０を固定ねじ３１でねじ止めする構成を例示したが、これに代えて溶接や圧入等によって固定する構成としてもよい。
さらに、電動工具１としてディスクグラインダを例示したが、孔明け工具、ねじ締め工具あるいはハンマー等の衝撃工具等のその他の形態の電動工具について、例示した起動ショック低減構造（トルク伝達部２０）を広く適用することができる。

１…電動工具（ディスクグラインダ）
２…工具本体部
３…電動モータ、３ａ…出力軸、３ｂ…駆動ギヤ部
４…スイッチレバー
５…グリップ部、５ａ…電源コード
Ｊ３…モータ軸線（電動モータ３の回転軸線）
１０…ギヤヘッド部
１１…スピンドル
Ｊ１１…スピンドル軸線（スピンドル１１の回転軸線）
１２…ギヤヘッドハウジング
１３，１４…軸受け
１５…砥石
１６…ギヤヘッドベース
１７…インナフランジ
１８…固定ナット
１９…砥石カバー
２０…トルク伝達部
２１…従動ギヤ（かさ歯ギヤ）
２１ａ…中心孔、２１ｂ…収容凹部、２１ｃ…取り付け凹部
２２…トルク伝達部材（内周側）
２３…トルク伝達部材（外周側）
２４…軸受け
２５…下流側係合部材、２５ａ…係合部、２５ｂ…当接前面、２５ｃ…係合後面
２６…ワッシャ
２７…止め輪
３０…上流側係合部材
３０ａ…係合部、３０ｂ…係合前面、３０ｃ…当接後面
３１…固定ねじ

Claims (4)

1. 電動モータを駆動源として、先端工具を取り付けたスピンドルを軸線回りに回転させる電動工具であって、
   前記電動モータから前記スピンドルに至るトルク伝達経路において、一端が上流側の回転部材に係合され、他端が該上流側の回転部材の中心に挿通された下流側の回転部材に係合されて径方向に弾性変形しつつ前記上流側の回転部材から前記下流側の回転部材に回転トルクを伝達可能なＣ形のトルク伝達部材を備えており、
   該トルク伝達部材は、前記上流側の回転部材に設けた円形の収容凹部に収容されており、該収容凹部に、前記上流側の回転部材とは別部材で用意した上流側係合部材を取り付けて、該上流側係合部材に前記トルク伝達部材の一端を係合させた電動工具。
2. 請求項１記載の電動工具であって、前記電動モータの出力軸に設けた駆動ギヤが従動ギヤに噛み合わされており、前記トルク伝達部材は、前記上流側の回転部材としての従動ギヤと前記下流側の回転部材としての前記スピンドルとの間に介在された電動工具。
3. 請求項１又は２記載の電動工具であって、前記収容凹部の内周面に前記上流側係合部材を取り付けるための取り付け凹部を径方向外方に向けて切り込み形成し、該取り付け凹部に前記上流側係合部材を嵌め込んでねじ止めした電動工具。
4. 請求項１記載の電動工具であって、前記スピンドルが前記電動モータのモータ軸線に交差する軸線回りに回転支持された屈曲するトルク伝達経路において、前記電動モータの出力軸に設けた駆動ギヤがかさ歯ギヤに噛み合わされており、前記トルク伝達部材は、前記上流側の回転部材としての該かさ歯ギヤと、前記下流側の回転部材としての前記スピンドルとの間に介在された電動工具。
   

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