JP2018035935A

JP2018035935A - 駆動装置、及びこれを備える動力工具

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Publication number: JP2018035935A
Application number: JP2017093630A
Authority: JP
Inventors: リユエ; Yue Li; ニンタジン; Jing Ning Ta; ユビン; Yu Bin; メイリチウ; Qiu Mei Li
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric SA
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-03-08
Also published as: DE102017108653A1; CN107355528A; US20170326712A1

Abstract

【課題】減速機構を含む駆動装置と、駆動装置を使用する動力工具を提供する。【解決手段】駆動装置は、モータ（５０）及びギアボックス（６０）を含む。ギアボックスは、太陽歯車（６１）と、太陽歯車を取り囲みかつこれに噛み合う遊星歯車（６３）と、遊星歯車を取り囲みかつこれに噛み合う内側リングギア（６５）とを含む。モータは単相モータである。太陽歯車は、モータの回転軸（５１）と一体に形成される。動力工具も開示され、それは、駆動装置と、駆動装置によって駆動される回転可能な加工ヘッド（９１）と、駆動装置と加工ヘッドとの間に配置された打当てユニット（９２）とを含む。太陽歯車とモータ回転軸とを統合して一体的な歯車軸を形成することにより、太陽歯車の歯数は５以下に減らすことができる。従って、ギアボックスの変速比は、最大の幾何学的外径を変更することなく、有効に上げることができる。【選択図】図３

Description

[0002] 本発明は、駆動技術の分野に、詳しくは大きな歯車比を持つ減速機構を含む駆動装置と、駆動装置を使用する動力工具とに関する。

[0003] モータの速度を低下させ、次いで、減速した出力を与えるために遊星ギアボックスがしばしば使用される。一般的な遊星ギアボックスは、太陽歯車、内側リングギア、複数の遊星歯車、及び遊星歯車によって駆動されるキャリアを含む。太陽歯車及び遊星歯車は、内側リングギア内に収容される。遊星歯車は太陽歯車を取り囲み、各遊星歯車は、太陽歯車及び内側リングギアの両方と噛み合う。太陽歯車は、モータの出力軸の周りに固定して取り付け、モータの出力軸とともに回転する。従って、モータが作動すると、太陽歯車は遊星歯車を駆動する。遊星歯車は、内側リングギアに拘束されて太陽歯車の周りに公転して、キャリアを回転させる。モータの出力軸は、十分に大きなトルクに耐え得る大きさの外径にする必要がある。その結果、太陽歯車及び内側リングギアは、両方とも外径が大きく、それによりギアボックスの総容量が大きくなり、ギアボックスの歯車比が制限される。

[0004] 本発明のいくつかの特徴及び利点は、以下の説明に記載され、又は説明から明らかであり、又は本発明の実施を通じて知ることができる。

[0005] １つの態様において、本発明は、回転軸を持つ単相モータと、回転軸と一体的に形成された歯車を含むギアボックスとを備える駆動装置を提供する。

[0006] ギアボックスは、太陽歯車と、太陽歯車を取り囲みかつこれに噛み合う複数の遊星歯車と、遊星歯車を取り囲みかつこれらに噛み合う内側リングギアと、遊星歯車を取り付けるためのキャリアとを備えることが好ましい。太陽歯車は回転軸と一体的に形成される。

[0007] 回転軸の他の部分の外径に対する歯車の外径の比は、０．９から１．４の範囲にあることが好ましい。

[0008] 歯車の歯の数は３つから５つであることが好ましい。

[0009] 太陽歯車、遊星歯車及び内側リングギアの各々は、はすば歯車であることが好ましい。

[0010] キャリアは、一緒に固定された上側取付板及び下側取付板を含み、遊星歯車の中心車軸の反対端が、それぞれ上側取付板及び下側取付板に固定されることが好ましい。

[0011] 駆動装置は、キャリアと接続され、キャリアと同期回転する出力部材をさらに備えることが好ましい。

[0012] 駆動装置は、回転軸に固定され、モータとギアボックスとの間に配置されたファンをさらに備えることが好ましい。

[0013] ファンは、回転軸の周りに取り付けたハブと、ハブに接続された複数の羽根と、羽根に接続されたパネルとを備えることが好ましい。パネルは、回転軸と実質的に垂直であり、羽根とギアボックスとの間に配置される。

[0014] モータは、双方向に始動でき、出力速度が２００００ｒｐｍよりも大きい内側ロータ式モータであることが好ましい。ギアボックスは歯車比が８である。

[0015] 別の態様において、本発明は、回転可能な加工ヘッドを備える動力工具を提供する。動力工具は上記駆動装置をさらに備え、加工ヘッドは、駆動装置のギアボックスによって駆動される。

[0016] 動力工具は、ギアボックスと加工ヘッドとの間に配置された打当てユニットをさらに備えることが好ましい。打当てユニットは、ギアボックスにより駆動されて加工ヘッドを第１のモードで同期して駆動し、打当てユニットは、ギアボックスにより駆動されて加工ヘッドを第２のモードで打撃して駆動する。

[0017] 打当てユニットは、中空な筒状の打当て部材と、打当て部材と駆動装置のキャリアとの間で当接する圧縮ばねとを備えることが好ましい。打当て部材は、駆動装置の出力部材の端部に取り付け、出力部材により駆動されて回転する。圧縮ばねは出力部材を取り囲む。

[0018] 打当て部材は、出力部材の端部に取り付くための取付穴を備え、取付穴の内面の２つの対向位置に凹所が形成されることが好ましい。出力部材の向かい側側面に駆動ブロックが形成され、凹所内に延びて打当て部材を駆動して回転させる。

[0019] 各凹所は、対応する１つの駆動ブロックのための摺動溝として作用するＵ字形駆動装置を備えることが好ましい。

[0020] 本発明は、駆動装置と、駆動装置を使用する動力工具とを提供する。太陽歯車とモータ回転軸とを一体化して単一の歯車軸を形成することによって、太陽歯車の歯数が減り、ギアボックスの変速比が上がり、結果として費用を削減するために単相モータを使用できる。

[0021] この開示を読むことによって、当業者は、技術的解決策の特徴及び内容をより良く理解することができる。

[0022] 本発明の利点及び実施をより明らかにするために、本発明の実施形態が、添付図面を参照して以下に説明される。図面に示した内容は、例示を目的とするのみであり、限定とみなすべきでない。

本発明の１つの実施形態による駆動装置を示す図である。図１の駆動装置のモータを示す図である。図１の駆動装置のギアボックスの分解組立図である。図１の駆動装置のギアボックスを示す図である。本発明の別の実施形態による動力工具を示す図である。図５の動力工具の断面図である。図５の動力工具の打当てユニットを示す図である。図５の動力工具の打当てユニットを示す図である。

[0030] 図１を参照して、本発明による駆動装置１００は、モータ５０及び遊星ギアボックス６０を含む。遊星ギアボックス６０は、モータ５０の出力端部へ取り付けて、モータ５０の出力速度を低下させ、次いで、減速した出力を与える。

[0031] 図１及び図２を参照して、モータ５０は、ステータ３０及びロータ２０を含む。ステータ３０は、鉄のような磁気伝導材料製のステータコア３１と、ステータコア３１の周りに巻き付けた巻線３３と含む。ステータコア３１は、環状のヨークと、ヨークから内側に延びる複数のステータ歯とを含む。隣接するステータ歯の間に巻付けスロットが形成され、巻線３３は、ステータ歯の周りに巻き付ける。ロータ２０は、回転軸５１と、回転軸５１に固定されたロータコア２１と、ロータコア２１に取り付けた永久磁石２３とを含む。磁石２３とステータコア３１のステータ歯との間に隙間が定まり、以ってステータ３０に対してロータ２０が回転することを許す。この実施形態では、モータは単相モータであり、ステータは６つのステータ歯を含み、６つのステータ歯の周りに６本の巻線をそれぞれ巻き付けている。６本の巻線は接続されて相を形成する。ロータは６つの永久磁石磁極を含む。モータ５０は内側ロータ式であり、双方向に始動することができる。

[0032] この実施形態では、回転軸５１にファン８０を固定して取り付け、ファン８０は、軸５１と一緒に回転できるようになっている。ファン８０は、ロータコア２１とギアボックス６０との間に配置される。ファン８０は、回転軸５１の周りに取り付けたハブ８１と、ハブ８１に接続された複数の羽根８３と、羽根８３に接続されたパネル８５とを含む。パネル８５は、回転軸５１と実質的に垂直であり、ベーン８３とギアボックス６０との間に配置される。モータが作動すると、ファン８０は、ロータとともに回転して、ステータコア３１及び巻線３３に向かって吹く空気流を生成する。空気流の一部はまた、ロータコア２３とステータコア３１との間の隙間を流通し、こうしてモータが迅速な熱放散を実現することができる。

[0033] 図１、図３及び図４を参照して、ギアボックス６０は、太陽歯車６１と、太陽歯車６１を取り囲みかつこれと噛み合う複数の遊星歯車６３と、遊星歯車６３を取り囲む内側リングギア６５とを含む。太陽歯車６１は、モータ５０の回転軸５１と一体的に形成される。従って、回転軸と一体的に形成された太陽歯車６１は、回転軸の周りに取り付ける従来の太陽歯車と比べて、外径が大幅に縮小している。例えば、本発明の太陽歯車の外径は、回転軸５１の他の部分の外径に等しくても良く、又はこれよりもわずかに大きくても良い。回転軸の他の部分の外径に対する太陽歯車６１の外径の比は、実需に応じて、０．９から１．４の範囲に設定することができる。本発明が太陽歯車６１の外径を縮小することができるので、太陽歯車６１の歯数も減らすことができる。この本発明では、太陽歯車６１の歯７１の数は、５つ以下に、例えば３つまで減らすことができる。ギアボックスの変速比は、ギアボックスの最大の幾何学的外径を変更せずに、有効に、例えば６０％を越えて高めることができる。他方では、歯の数が減るので、平歯車が依然として使用されれば、太陽歯車と遊星歯車との間の重なり比は、それに応じて小さくなる。従って、この実施形態では、互いに噛み合う歯車間の重なり比を上げるために、はすば歯車を使用することが好ましい。具体的に、太陽歯車６１及び遊星歯車６３ははすば歯車とすることができ、内側リングギア６５の歯もはすば歯である。モータ５０は単相モータとすることができる。単相モータは出力速度が大きく、それは、本発明における歯車比が大きな減速機構に特に適する。実際のところ、モータ５０の出力速度は２００００ｒｐｍを越え、ギアボックス６０の歯車比／歯車比は１０を越え、８を越えることが好ましい。例えば、この実施形態では、歯車比は１１から１２とすることができる。

[0034] 遊星歯車６３は、太陽歯車６１及び内側リングギア６５の両方に噛み合い、回転軸５１が回転するにつれて、太陽歯車６１の周りに公転することができる。各遊星歯車６３は、キャリア６７に枢動可能に取り付ける。従って、遊星歯車６３が太陽歯車６１の周りに公転するとき、遊星歯車６３は、キャリア６７を駆動して回転させ、それにより次に、キャリア６７に接続された出力部材７７が駆動されて回転する。この実施形態では、出力部材７７は突出した柱である。出力部材７７は別の形態にできることを理解されたい。

[0035] 図３を参照して、キャリア６７は、互いに固定される上側取付板６２及び下側取付板６４を含む。各遊星歯車６３は、上側取付板６２と下側取付板６４との間に収容される。各遊星歯車６３は、そのそれぞれの中心車軸６９に枢動可能に取り付ける。中心車軸６９の反対端は、それぞれ上側取付板６２及び下側取付板６４に固定される。従来の遊星歯車では、通常、遊星歯車の中心車軸の一端だけが、キャリアによって支持される。しかしながら、この実施形態では、遊星歯車の中心車軸の両端がキャリアによって支持され、それによって中心車軸はより大きな力に耐え、ひいては、より高い変速比の要求を満たすことができる。

[0036] 本発明の駆動装置１００は、電気ドリルのような動力工具で使用することができる。図５は、本発明の別の実施形態による動力工具の主な構成部品を示す。図５は、駆動装置１００と、駆動装置によって駆動される加工ヘッド９１と、駆動装置１００と加工ヘッド９１との間に配置された打当てユニット９２とを示す。出力部材７７（図６に示す）の軸方向端面に内側穴７８（図６に示す）が定まり、それは、加工ヘッド９１の端部に緩み嵌めされ、又はわずかに締り嵌めされる。打当てユニット９２は、必要でないかもしれないが、加工ヘッド９１の特定の構造又は動作の実需に応じて随意的に選択できることに注目されたい。

[0037] 図５から図７を参照して、打当てユニット９２は、中空な円筒形の打当て部材９５と、打当て部材９５とキャリア６７との間に当接する圧縮ばね９３とを含む。圧縮ばね９３は、キャリア６７の出力部材７７を取り囲み、打当て部材９５は、出力部材７７の端部に取り付けて出力部材７７によって駆動される。打当て部材９５のうちモータから遠い端面に、加工ヘッド９１を駆動するための突起９７が形成される。加工ヘッド９１は、回転本体と、回転本体から外側に延びる回転アーム９８とを含む。打当て部材９５が回転すると、突起９７は、回転アーム９８を駆動し、それによって加工ヘッド９１を駆動する。この実施形態では、突起９７は、対称的に配置された２つの突起９７を含み、回転アーム９８は、対称的に配置された２つの回転アーム９８を含む。

[0038] 図７及び図８を参照して、打当て部材９５は、キャリア６７の出力部材７７の端部に取り付くための取付穴７４を含む。取付穴の内面の２つの向かい側位置に２つの凹所７５が形成される。出力部材７７の反対側面に駆動ブロック７３が形成され、それらは、２つの凹所７５内に延び、打当て部材９５を駆動して回転させる。

[0039] 各凹所７５は、モータに隣接するＵ字形底部を含む。このＵ字形底部は、駆動ブロックのための摺動溝として作用する。第１の駆動モードでは、圧縮ばね９３の弾力的な押し作用を受けて、出力部材７７の駆動ブロックは、それぞれ、打当て部材９５の凹所のＵ字形底部の中心領域に配置される。この時、打当て部材９５が回転すると、その突起９７は、加工ヘッド９１の回転アーム９８を駆動する。加工ヘッド９１が大きな抵抗を受ける場合、動力工具は、打当て駆動モードに自動的に切り変わる。具体的に、加工ヘッド９１は、抵抗のせいで回転せず又は低速で回転し、それにより駆動ブロック７３がＵ字形底部の中心領域から側面へ摺動し、従って、打当て部材９５がモータに向かって（つまり加工ヘッド９１から遠くに）摺動し、こうして打当て部材９５の突起９７を加工ヘッド９１の回転アーム９８からから切り離す。従って、打当て部材９５は連続的に回転する。打当て部材９５の連続的な回転中に、圧縮ばね９３の弾力的な押しの下で、駆動ブロック７３は、打当て部材９５の凹所のＵ字形底部の中心領域に向かって再び摺動し、打当て部材９５の突起９７を加工ヘッド９１の回転アーム９８と接触させる。打当て部材９５は、回転速度が加工ヘッド９１よりも大きい。従って、突起９７は、加工ヘッド９１の回転アーム９８と接触するとき、回転アーム９８により大きな打撃力を加え、加工ヘッド９１を駆動して回転させる。

[0040] 本発明は、駆動装置と、駆動装置を使用する動力工具とを提供する。太陽歯車とモータ回転軸とを一体化して単一の歯車軸を形成することによって、太陽歯車の歯数は５以下に減らすことができる。従って、ギアボックスの伝達／歯車比は、最大の幾何学的外径を変更することなく、有効に上げることができる。駆動装置の変速比が大きいので、駆動装置が車両トルクに課する要求はより小さくなり、モータ速度に課する要求はより速くなる。従って、駆動装置の構造を単純化し、費用を削減するために単相モータを使用することができる。

[0041] 動力工具は電気ねじ回し又は電気ドリルとすることができる。

[0042] 本発明の好ましい実施形態が添付図面を参照して説明された。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を加えることができる。例えば、１つの実施形態に図示し又は記載された一部の特徴は、別の実施形態に適用して、さらなる実施形態を得ることができる。上記説明は、単に本発明の好ましい実施形態であり、本発明の範囲を制限するために使用すべきでない。明細書及び図面の開示に従って作り出すどのような均等物も、本発明の範囲内に含まれる。

５１回転軸
６０ギアボックス
６１太陽歯車
６２上側取付面
６３遊星歯車
６４下側取付面
６５内側リングギア
６７キャリア
６９中心車軸
７７出力軸

Claims

駆動装置であって、
回転軸（５１）を持つ単相モータ（５０）と、
前記回転軸（５１）と一体的に形成された歯車（６１）を含むギアボックス（６０）と、を備えることを特徴とする駆動装置。
前記回転軸（５１）の他の部分の外径に対する前記歯車（６１）の外径の比は、０．９から１．４の範囲にある、請求項１に記載の駆動装置。
前記歯車（６１）の歯（７１）の数は３つから５つである、請求項１に記載の駆動装置。
前記歯車は太陽歯車（６１）であり、前記ギアボックス（６０）は、前記太陽歯車（６１）を取り囲みかつこれに噛み合う複数の遊星歯車（６３）と、前記遊星歯車（６３）を取り囲みかつこれらに噛み合う内側リングギア（６５）と、前記遊星歯車（６３）を取り付けるためのキャリア（６７）とを備える、請求項１に記載の駆動装置。
前記太陽歯車（６１）、前記遊星歯車（６３）及び前記内側リングギアの各々は、はすば歯車である、請求項４に記載の駆動装置。
前記キャリア（６７）は、一緒に固定された上側取付板（６２）及び下側取付板（６４）を含み、前記遊星歯車の中心車軸（６９）の反対端が、それぞれ前記上側取付板（６２）及び前記下側取付板（６４）に固定される、請求項４に記載の駆動装置。
前記回転軸（５１）に固定され、前記モータ（５０）と前記ギアボックス（６０）と間に配置されたファン（８０）をさらに備える、請求項１から５の何れかの１つに記載の駆動装置。
前記ファン（８０）は、前記回転軸（５１）の周りに取り付けたハブ（８１）と、前記ハブ（８１）に接続された複数の羽根（８３）と、前記羽根（８３）に接続されたパネル（８５）とを備え、前記パネル（８５）は、前記回転軸（５１）と実質的に垂直であり、前記羽根（８３）とギアボックス（６０）との間に配置される、請求項７に記載の駆動装置。
前記モータ（５０）は、双方向に始動できかつ出力速度が２００００ｒｐｍよりも大きい内側ロータ式モータであり、前記ギアボックス（６０）は歯車比が８よりも大きい、請求項１から８の何れかの１つに記載の駆動装置。
請求項１から９の何れかの１つに記載の駆動装置（１００）と、前記駆動装置（１００）の前記ギアボックス（６０）によって駆動される回転可能な加工ヘッド（９１）と、を備えることを特徴とする動力工具。
前記ギアボックス（６０）と前記加工ヘッド（９１）との間に配置された打当てユニット（９２）をさらに備え、前記打当てユニット（９２）は、前記ギアボックス（６０）により駆動されて前記加工ヘッド（９１）を第１のモードで同期して駆動し、前記打当てユニット（９２）は、前記ギアボックス（６０）により駆動されて前記加工ヘッド（９１）を第２のモードで打撃して駆動する、請求項１０の動力工具。
前記打当てユニット（９２）は、中空な筒状の打当て部材（９５）と、前記打当て部材（９５）と前記駆動装置（１００）の前記キャリア（６７）との間で圧縮された圧縮ばね（９３）とを備え、前記打当て部材（９５）は、前記駆動装置（１００）の出力部材（７７）の端部に取り付け、前記出力部材（７７）により駆動されて回転し、前記圧縮ばね（９３）は前記出力部材（７７）を取り囲む、請求項１１に記載の動力工具。
前記打当て部材（９５）は、前記出力部材（７７）の前記端部に取り付くための取付穴（７４）を備え、前記取付穴（７４）の内面の２つの対向位置に凹所（７５）が形成され、前記出力部材（７７）の反対側面に駆動ブロック（７３）が形成され、前記凹所（７５）内に延びて前記打当て部材（９５）を駆動して回転させ、各前記凹所（７５）は、対応する１つの前記駆動ブロック（７３）のための摺動溝として作用する、Ｕ字形底部を備える、請求項１２に記載の動力工具。