JP2019000958A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸の回転速度の急激な変化により発生する反動を好適に吸収することが可能な電動工具を提供する。【解決手段】動力伝達部４に接続される一端部７１と、出力軸５１に接続される他端部７２と、一端部７１と他端部７２との間に位置する中間部７３とを一体的に有し、出力軸５１を一方向及び一方向とは反対方向のいずれかに付勢するスプリング７と、出力軸５１と動力伝達部４との間に位置し、スプリング７により出力軸５１と常時係合するとともに、動力伝達部４に対して係合・離脱可能に設けられ、動力伝達部４に係合している状態で動力伝達部４の一方向の回転を出力軸５１に伝達するとともに、動力伝達部４から離反した状態で動力伝達部４と出力軸５１との接続を遮断する円柱キー６と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は電動工具に関する。

従来から、モータの回転力（ロータの回転力）で先端工具を回転又は振動させ、当該先端工具の回転又は振動によって研磨、切削、切断等を行う電動工具が広く用いられている。特許文献１には、このような電動工具の一例として、モータの回転力を伝達する歯車部と、弾性部材を介して歯車部と係合することによって回転し先端工具である砥石が締結部材によって固定されたスピンドルとを有するディスクグラインダが開示されている。このように、弾性部材を介して歯車部とスピンドルとが係合するため、歯車部から発生する騒音を低減することができるという利点があった。

特開２００７−２７５９９９号公報

しかしながら、上記したディスクグラインダでは、弾性部材を介して回転伝達を行うように構成しているため、弾性部材のバネ定数を高くする必要があり、大きな振動、反動を吸収する性能が不十分であった。特に、急激にスピンドルの回転が減速した場合において、砥石（先端工具）及び締結部材がスピンドルに対して相対的にスピンドルと締結部材との締結が緩む方向に回転するため、砥石（先端工具）及び締結部材が電動工具本体から脱落してしまう可能性があった。

そこで本発明は、出力軸の回転速度の急激な変化により発生する反動を好適に吸収することが可能な電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに収容され、回転軸を有するモータと、前記ハウジング内に回転可能に支承され、先端工具が着脱可能な出力軸と、前記ハウジング内で前記モータと前記出力軸との間に介在し、前記回転軸の回転力を前記出力軸に伝達し前記出力軸を一方向に回転させる動力伝達部と、前記動力伝達部に接続される一端部と、前記出力軸に接続される他端部と、前記出力軸の軸方向で前記一端部と前記他端部との間に位置する中間部とを一体的に有し、前記出力軸を前記一方向及び前記一方向とは反対方向のいずれかに付勢する弾性部材と、前記出力軸と前記動力伝達部との間に位置し、前記弾性部材により前記出力軸と常時係合するとともに、前記動力伝達部に対して係合・離脱可能に設けられ、前記動力伝達部に係合している状態で前記動力伝達部の前記一方向の回転を前記出力軸に伝達するとともに、前記動力伝達部から離反した状態で前記動力伝達部と前記出力軸との接続を遮断する係合部材と、を有することを特徴とする電動工具を提供している。

上記構成の電動工具では、出力軸と常時係合する係合部材が動力伝達部に対して係合・離脱可能に設けられている。そして、出力軸が動力伝達部に対して弾性部材によって出力軸の回転方向と同一方向に付勢されている場合においては、モータが駆動を開始した際に係合部材が動力伝達部から離反することによって、出力軸の回転の急激な加速が抑制され、好適に反動を吸収することが可能となる。また、出力軸が動力伝達部に対して弾性部材によって出力軸の回転方向とは反対方向に付勢されている場合においては、ブレーキによってモータからの駆動力が遮断された際に係合部材が動力伝達部から離反することによって、出力軸の回転の急激な減速が抑制され、好適に反動を吸収することが可能となる。

上記構成において、前記動力伝達部は、前記出力軸の軸方向視において円環状に形成され、前記出力軸の回転軸心と同軸の回転軸心を有するギヤを有し、前記出力軸は、前記ギヤに挿通され、前記ギヤの内周面であって前記出力軸と面する面には、所定周長に亘り溝が形成され、前記係合部材は、前記溝内を移動可能に設けられて前記ギヤに係合・離脱することが好ましい。

このような構成によれば、ギヤの所定周長に亘り形成された溝を係合部材が移動可能に構成されているため、係合部材が当該溝を移動することによって、動力伝達部と出力軸との接続を遮断することが可能となる。これにより、出力軸の回転速度の急激な変化により発生する反動を好適に吸収することが可能となる。

また、前記一端部と前記中間部とは、前記出力軸の半径方向において前記係合部材の外側に設けられ、前記中間部は、前記出力軸の半径方向に弾性変形することが好ましい。

このような構成によれば、出力軸の半径方向に弾性変形する中間部が、出力軸の半径方向において係合部材の外側に設けられているため、中間部が出力軸の半径方向において係合部材と同位置に位置する場合と比較してより広く中間部の変形領域を確保することが可能となる。これにより、比較的バネ定数の小さい弾性部材を配置することができるため、出力軸の回転速度の急激な変化により発生する反動を好適に吸収することが可能となる。

また、前記弾性部材は、捩りバネであることが好ましい。

このような構成によれば、出力軸の回転速度の急激な変化により発生する反動を好適に吸収することが可能となる。

また、前記モータを起動・停止させるスイッチと、前記スイッチを切断した際に前記モータの前記回転軸を停止するブレーキと、をさらに有することが好ましい。

このような構成によれば、出力軸が動力伝達部に対して弾性部材によって出力軸の回転方向とは反対方向に付勢されている場合においては、ブレーキによってモータからの駆動力が遮断された際に係合部材が弾性部材から弾性力を受けながら動力伝達部から離反することによって、出力軸の回転の急激な減速が抑制され、好適に反動を吸収することが可能となる。

また、前記一端部と前記他端部とは、前記出力軸の軸方向において異なる位置に位置することが好ましい。

このような構成によれば、一端部と他端部とが出力軸の軸方向において異なる位置に位置しているため、上下方向において幅（厚み）のある中間部を有するスプリングを配置することが可能となる。

本発明による電動工具によれば、出力軸の回転速度の急激な変化により発生する反動を好適に吸収することが可能である。

本発明の実施の形態にかかるディスクグラインダの内部構造を示す断面側面図である。 本発明の実施の形態にかかるディスクグラインダのベベルギヤ及び出力軸部を示す一部断面図である。 本発明の実施の形態にかかるディスクグラインダのベベルギヤ及び出力軸部を示す平面図である。 本発明の実施の形態にかかるディスクグラインダのベベルギヤ及び出力軸部を示す平面図であり、非作業時、モータ起動時及びモータ運転時における出力軸及び円柱キーとベベルギヤとの位置関係が示されている。 本発明の実施の形態にかかるディスクグラインダのベベルギヤ及び出力軸部を示す平面図であり、ブレーキ時（モータ停止時）における出力軸及び円柱キーとベベルギヤとの位置関係が示されている。 本発明の実施の形態にかかるディスクグラインダのモータの電気的構成を示す図であり、モータ起動時及びモータ運転時の回路構成が示されている。 本発明の実施の形態にかかるディスクグラインダのモータの電気的構成を示す図であり、非作業時及びブレーキ時（モータ停止時）の回路構成が示されている。

本発明の実施の形態による電動工具の一例であるディスクグラインダ１について、図１乃至図７を参照しながら説明する。ディスクグラインダ１は、円盤状に形成された先端工具（砥石等）を用いて被加工材の研削、切断等を行うための電動式の電動工具である。

以下の説明においては、図１に示されている「上」を上方向、「下」を下方向、「前」を前方向、「後」を後方向と定義する。また、ディスクグラインダ１を後から見た場合の「右」を右方向、「左」を左方向と定義する。本明細書において寸法、数値等について言及した場合には、当該寸法及び数値等と完全に一致する寸法及び数値だけでなく、略一致する寸法及び数値等（例えば、製造誤差の範囲内である場合）を含むものとする。「同一」、「直交」、「平行」、「一致」、「面一」等についても同様に「略同一」、「略直交」、「略平行」、「略一致」、「略面一」等を含むものとする。

図１に示されているように、ディスクグラインダ１は、ハウジング２、モータ３、動力伝達部４、砥石Ｐを着脱可能に保持する出力軸部５、円柱キー６、スプリング７及び交流電源（例えば、図６及び図７に示されている商用交流電源Ｅ）に接続可能な電源コード８を主に備えている。

ハウジング２は、ディスクグラインダ１の外郭をなし、モータハウジング２１と、モータハウジング２１の前方に設けられたギヤハウジング２２と、モータハウジング２１の後方に設けられたリアハウジング２３とを備えている。本実施の形態においては、ハウジング２は前後方向に並んだ３つの部分より構成されているが、これに限られない。例えば、モータハウジング２１とリアハウジング２３とを一体に構成しても良いし、その他の分割形状でも良い。ハウジング２は、本発明における「ハウジング」の一例である。

モータハウジング２１は、樹脂製または金属製であり、モータ３を収容している。モータハウジング２１は、外郭部２１Ａ及び軸受ホルダ部２１Ｂを有している。また、モータハウジング２１の側面には、図示せぬ駆動スイッチが設けられている。作業者は、当該駆動スイッチを外部からオンオフ操作することが可能である。

外郭部２１Ａは、ディスクグラインダ１が使用される際にユーザによって把持される部分であり、前後方向に延びる略円筒形状をなしている。軸受ホルダ部２１Ｂは、外郭部２１Ａ内部の後端部に設けられており、前後方向に延びる円筒形状をなしている。軸受ホルダ部２１Ｂは、その内周面によってボールベアリング２１Ｃの外輪を支持している。外郭部２１Ａの側面には、図示せぬ駆動スイッチが設けられている。作業者は、当該駆動スイッチを外部からオンオフ操作することが可能である。

ギヤハウジング２２は、例えば、アルミニウム等の金属の一体成形によって製造されており、動力伝達部４、円柱キー６及びスプリング７を収容するとともに出力軸部５を回転可能に支承している。ギヤハウジング２２の下端部後部には、ホイールガード２２Ｄが設けられている。

リアハウジング２３は、樹脂製であり、前後方向に延びる略円筒形状をなしている。リアハウジング２３の後端部からは電源コード８が後方に延出している。

モータ３は、ＡＣブラシ付モータであり、回転軸３１、ロータ３２（図６及び図７参照）及びステータ３３を有している。ギヤハウジング２２の後部には、ボールベアリング２２Ａが支持されている。

回転軸３１は、前後方向に延び、ボールベアリング２１Ｃ及びボールベアリング２２Ａによって回転可能に支承されている。回転軸３１の前部には、冷却ファン３１Ａが設けられている。

次に、図２乃至図５を参照しながら、動力伝達部４、出力軸５１を有する出力軸部５、円柱キー６及びスプリング７について説明する。円柱キー６は、金属製であり、上下方向に延びる略円柱形状をなしている。円柱キー６の位置及びディスクグラインダ１の各構成要素との関係については、各構成要素の説明内において言及する。円柱キー６は、本発明における「係合部材」の一例である。

動力伝達部４は、ハウジング２内でモータ３と出力軸５１との間に介在し、モータ３の回転軸３１の回転を減速して出力軸５１に伝達し、平面視において出力軸５１を時計回り方向に回転させることが可能に構成されている。動力伝達部４は、互いに噛合するピニオンギヤ４１（図１）と、ベベルギヤ４２とを有している。動力伝達部４は、本発明における「動力伝達部」の一例である。平面視における時計回り方向は、本発明における「一方向」の一例である。

ピニオンギヤ４１は、前後方向に延びる略円筒形状に形成され、回転軸３１と同軸一体回転するように回転軸３１の前端部に固定されている。ピニオンギヤ４１は、複数のギヤ歯４１Ａを有している。複数のギヤ歯４１Ａは、ピニオンギヤ４１の外周面において周方向に所定の間隔で設けられている。

ベベルギヤ４２は、平面視において円環状に形成され、ピニオンギヤ４１の回転軸心と略直交する方向（上下方向）に延びる軸心を中心に回転可能に構成されている。ベベルギヤ４２は、第１円筒部４２Ａ及び第２円筒部４２Ｂを有している。ベベルギヤ４２は、本発明における「ギヤ」の一例である。

第１円筒部４２Ａは、上下方向に延びる略円筒形状をなしている。第１円筒部４２Ａの上部には、複数のギヤ歯４２Ｃが設けられている。複数のギヤ歯４２Ｃは、第１円筒部４２Ａの上面上において周方向に所定の間隔で設けられている。複数のギヤ歯４２Ｃは、ピニオンギヤ４１の複数のギヤ歯４１Ａと噛合している。

第２円筒部４２Ｂは、上下方向に延びる略円筒形状をなしている。図２に示されているように、第２円筒部４２Ｂの上部は、第１円筒部４２Ａと接続されている。第２円筒部４２Ｂ内周面には、遊合溝部４２ａが形成されている。遊合溝部４２ａは、本発明における「溝」の一例である。

遊合溝部４２ａは、上下方向に延び、第２円筒部４２Ｂの内周面から径方向外方へ窪んでいる。図３乃至図５に示されているように、遊合溝部４２ａは、出力軸５１の外周面に面し、第２円筒部４２Ｂの所定周長に亘り形成されている。遊合溝部４２ａは、第１係合端部４２ｂ、第２係合端部４２ｃ及びキー移動部４２ｄを有している。

第１係合端部４２ｂ及び第２係合端部４２ｃは、それぞれ、第２円筒部４２Ｂの周方向における遊合溝部４２ａの一端部及び他端部をなす。図４に示されているように、第１係合端部４２ｂ及び第２係合端部４２ｃは、平面視において、円柱キー６の曲率と略同一の曲率を有するように形成されている。

キー移動部４２ｄは、第２円筒部４２Ｂの周方向に延び、第１係合端部４２ｂと第２係合端部４２ｃとの間に位置している。本実施の形態においては、キー移動部４２ｄは、第２円筒部４２Ｂの内周において第２円筒部４２Ｂの略四半周（略４分の１周）に亘り形成されている。

図１に示されているように、出力軸部５は、出力軸５１と、砥石Ｐを着脱可能に保持するワッシャ５２及びナット５３とを有している。

図１に示されているように、出力軸５１は、上下方向に延びる略円柱形状をなし、ニードルベアリング２２Ｂ及びボールベアリング２２Ｃを介してギヤハウジング２２に回転可能に支承されている。図２に示されているように、出力軸５１は、小径部５１Ｂ、中径部５１Ｃ、大径部５１Ｄ及び雄ネジ部５１Ａを有している。出力軸５１は、本発明における「出力軸」の一例である。

小径部５１Ｂは、出力軸５１の上部に位置し、上下方向に延びている。小径部５１Ｂは、ニードルベアリング２２Ｂによって回転可能に支承される部分である。

中径部５１Ｃは、小径部５１Ｂの下方に位置し、上下方向に延びている。中径部５１Ｃは、小径部５１Ｂよりも大きい外径を有している。中径部５１Ｃには、キー溝５１ａ及び溝５１ｂが形成されている。図４及び図５に示されているように、平面視において中径部５１Ｃのキー溝５１ａが形成された部分を除いた部分の外径は、ベベルギヤ４２の第２円筒部４２Ｂの遊合溝部４２ａが形成された部分を除いた部分の内径と略同一に構成されている。図２に示されているように、中径部５１Ｃは、第２円筒部４２Ｂに挿通され、中径部５１Ｃの上部は、第２円筒部４２Ｂの上面から上方に突出している。中径部５１Ｃが第２円筒部４２Ｂに挿通された状態で、出力軸５１は、ベベルギヤ４２に対して相対回転可能に構成されている。

図２に示されているように、キー溝５１ａは、上下方向に延びている。図４及び図５に示されているように、キー溝５１ａは、ベベルギヤ４２の第２円筒部４２Ｂの遊合溝部４２ａと対向している。キー溝５１ａは、平面視において、円柱キー６の曲率と略同一の曲率を有するように形成されている。キー溝５１ａには、円柱キー６が係合している。円柱キー６は、キー溝５１ａを規定する面に対して滑らかに摺動することができ、自己の軸心を中心に滑らかに自転（回転）することが可能である。これにより、出力軸５１は、円柱キー６がベベルギヤ４２の遊合溝部４２ａの範囲で移動するのに伴い、滑らかにベベルギヤ４２に対して相対回転することが可能である。

図２に示されているように、溝５１ｂは、上下方向に延びている。溝５１ｂは、ボールベアリング２２Ｃの内周面と対向するように構成されている。

また、中径部５１Ｃの上部には、中径部５１Ｃの径方向内方に僅かに窪む溝５１ｃが形成されている。溝５１ｃには、図２及び図３に示されているように、止め輪５Ａが嵌合されている。止め輪５Ａの外径は、第２円筒部４２Ｂの内径よりも大きく構成されている。これにより、中径部５１Ｃ（出力軸５１）がベベルギヤ４２に対して下方に抜け落ちてしまうことが防止される。また、図２に示されているように、止め輪５Ａの下面と円柱キー６の上面とが対向している。これにより、円柱キーがベベルギヤ４２及び出力軸５１に対して上方に飛び出してしまうこと及びガタついてしまうことを抑制することが可能となる。

大径部５１Ｄは、中径部５１Ｃの下方に位置し、上下方向に延びている。大径部５１Ｄは、中径部５１Ｃよりも大きな外径を有している。大径部５１Ｄの上面は、ボールベアリング２２Ｃの内輪の下面と対向している。また、ボールベアリング２２Ｃの上面はベベルギヤ４２の下面と対向しているため、出力軸５１はベベルギヤ４２に対して相対的に上方に移動することが抑制されている。

雄ネジ部５１Ａは、大径部５１Ｄの下方に位置し、上下方向に延びている。雄ネジ部５１Ａの外周面には、上下方向に所定のピッチで雄ネジが切られている。

図１に示されているワッシャ５２は、出力軸５１の下部に設けられており、底面視において略円形状をなす円板部と当該円板部の底面視略中央から下方に延出する円筒部とを有している。円筒部の内径は、雄ネジ部５１Ａの外径と略同一に構成され、雄ネジ部５１Ａが円筒部に挿通されている。

ナット５３は、出力軸５１の雄ネジ部５１Ａに螺合可能に構成されている。砥石Ｐの出力軸５１への固定は、砥石Ｐの平面視中央に形成された貫通孔にワッシャ５２の円筒部を挿通させ、砥石Ｐの上面をワッシャ５２の円板部の底面に当接させた状態で、雄ネジ部５１Ａにナット５３を螺合することにより行う。また、砥石Ｐの出力軸５１からの取外しは、雄ネジ部５１Ａとナット５３との螺合を解除することにより行う。なお、本実施の形態においては、雄ネジ部５１Ａ及びナット５３には、右ネジが形成されている。具体的には、底面視において雄ネジ部５１Ａ（出力軸５１）に対して時計回り方向にナット５３を回転させながら螺合させることによって、ナット５３を雄ネジ部５１Ａに締結することが可能である。

砥石Ｐは、例えば、平面視略円形状の直径１００ｍｍのレジノイドフレキシブル砥石、フレキシブル砥石、レジノイド砥石、サンディングディスク等の砥石であり、用いる材質や砥粒の種類の選択により金属、合成樹脂、大理石、コンクリート等の表面研磨、曲面研磨が可能である。砥石Ｐの後方側の径方向外方は、砥石Ｐが出力軸５１に固定された状態で、ギヤハウジング２２の下端部後部に設けられたホイールガード２２Ｄに覆われる。なお、本実施の形態においては、出力軸部５に砥石Ｐを取付けたがこれに限られない。例えば、ベベルワイヤブラシ、不織布ブラシ、ダイヤモンドホイール等のその他の先端工具も出力軸５１に取付可能である。砥石Ｐは、本発明における「先端工具」の一例である。

スプリング７は、トーションバネであり、一端部７１と、他端部７２と、中間部７３とを有している。スプリング７は、本発明における「弾性部材」の一例である。スプリング７は、本発明における「捩りバネ」の一例である。

一端部７１は、スプリング７の巻回方向における一端部に設けられ、上下方向に延びている。一端部７１は、ベベルギヤ４２の下部に圧入等の方法により固定されている。一端部７１は、出力軸５１の径方向において円柱キー６の外側に設けられている。一端部７１は、本発明における「一端部」の一例である。

他端部７２は、一端部７１よりも下方に位置し、スプリング７の巻回方向における他端部に設けられ、上下方向に延びている。他端部７２は、出力軸５１に形成された溝５１ｂに挿通され、溝を規定する出力軸５１の外周面とボールベアリング２２Ｃの内輪との間に出力軸５１に対して相対移動不能に嵌め込まれている。一端部７１と他端部７２とが上下方向において異なる位置に位置しているため、上下方向において所定の幅（厚み）のある中間部を有するスプリングを配置することが可能となる。他端部７２は、本発明における「他端部」の一例である。

中間部７３は、一端部７１と他端部７２との間に位置している。中間部７３は、出力軸５１の径方向に弾性変形可能に構成されている。本実施の形態においては、モータ３が駆動している状態（図４参照）からモータ３の回転軸３１にブレーキが掛かった状態（図５参照）に移行するのに伴い、出力軸５１がベベルギヤ４２に対して相対的に回転した際に、中間部７３は、出力軸５１の径方向内方に弾性変形（縮径）するように構成されている。中間部７３は、出力軸５１の軸方向において、第１円筒部４２Ａの下側（砥石側）に設けられている。このように中間部７３を出力軸５１の軸方向において第１円筒部４２Ａの下側に設けることによって、中間部７３が第１円筒部の径方向内方（すなわちギヤ歯４２Ｃより径方向内側に位置するベベルギヤ４２の内部空間）に位置する場合と比較して、中間部７３の弾性変形領域を確保することができる。また、中間部７３は、出力軸５１の径方向において、円柱キー６の外側に設けられている。このように中間部７３を出力軸５１の径方向において円柱キー６の外側に設けることによって、中間部７３が円柱キー６と同位置に位置する場合と比較してより広く中間部７３の変形領域を確保することができるため、比較的バネ定数の小さい弾性部材を配置することが可能となる。さらに、第１円筒部４２Ａから下方に延出する第２円筒部４２Ｂの径方向外方に中間部７３が位置しているので、第２円筒部４２Ｂより大径かつ第１円筒部より小径のスプリングであれば設置可能となり、スプリング７の径寸法に関して選択の範囲が広く、設計自由度を確保することができる。中間部７３は、本発明における「中間部」の一例である。

次に、出力軸５１、ベベルギヤ４２及び円柱キー６の係合関係について、図４及び図５を参照しながら説明する。

図４及び図５に示されているように、非作業時、モータ３起動時、モータ３運転時及びモータ３停止時のいずれの場合においても、円柱キー６は中径部５１Ｃ（出力軸５１）と係合している。

スプリング７は、出力軸５１（出力軸部５）をベベルギヤ４２に対して平面視において反時計回り方向に付勢している。図４に示されているように、非作業時、モータ起動時及びモータ運転時には、出力軸５１がスプリング７によって平面視において反時計回り方向に付勢されることによって、円柱キー６とベベルギヤ４２の遊合溝部４２ａの第１係合端部４２ｂとが係合している。

図５は、ベベルギヤ４２及び出力軸部５を示す平面図であり、ブレーキ時（モータ３停止時）における出力軸５１及び円柱キー６とベベルギヤ４２との位置関係が示されている。本実施の形態では、ブレーキ時（モータ３停止時）において、円柱キー６が第１係合端部４２ｂから離れ（離脱し）、円柱キー６の外周面とキー移動部４２ｄとが接触するように構成されている。

なお、本明細書において、「非作業時」とは作業者が作業を行っておらず駆動スイッチがオフにされている状態のことをいい、「モータ３起動時」とは作業者が駆動スイッチをオンに切替えモータ３の回転軸３１が回転を開始した直後の状態のことをいい、「モータ３運転時」とはモータ３の起動後に単位時間当たりの回転軸３１の回転が略一定となった状態のことをいい、「ブレーキ時（モータ３停止時）」とは作業者が駆動スイッチをオフに切替えモータ３の回転軸３１に正転時とは逆方向の負荷がかかった直後の状態のことをいう。

次に、モータ３の電気的構成について図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、ディスクグラインダ１のモータ３の電気的構成を示す図であり、モータ３起動時及びモータ３運転時の回路構成が示されている。図７は、ディスクグラインダ１のモータ３の電気的構成を示す図であり、モータ３停止時の回路構成が示されている。

図６及び図７に示されているように、モータ３は、ロータ３２及びステータ３３を備えている。また、ディスクグラインダ１は、内部にスイッチ３５を有している。

ロータ３２は、円環状の薄い鉄板を前後方向に多数積層して形成された回転子であり、図示せぬ複数のロータコイルを有している。ロータ３２は、回転軸３１に固定されており、回転軸３１と一体回転するように構成されている。

ステータ３３は、円環状の薄い鉄板の積層構造を有する固定子である。図６及び図７に示されているようにステータ３３は、複数の駆動用コイル３３Ａ及び複数のブレーキ用コイル３３Ｂを有している。

スイッチ３５は、共通端子３５Ａ、第１端子３５Ｂ及び第２端子３５Ｃを有している。スイッチ３５は、モータハウジング２１の側面に設けられた図示せぬ駆動スイッチのオンオフに対応して機械的に切替わる。具体的には、作業者が駆動スイッチをオンに切替えた場合には、図６に示されているように、共通端子３５Ａと第１端子３５Ｂとが電気的に接続され、商用交流電源Ｅ、ロータ３２及び複数の駆動用コイル３３Ａにより閉回路が構成される。このように、商用交流電源Ｅ、ロータ３２及び複数の駆動用コイル３３Ａにより閉回路が構成された状態が、本明細書中の「モータ起動時」、「モータ運転時」における回路構成に対応している。また、作業者が駆動スイッチをオフに切替えた場合には、図７に示されているように、共通端子３５Ａと第２端子３５Ｃとが電気的に接続され、ロータ３２及び複数のブレーキ用コイル３３Ｂにより閉回路が構成される。このように、ロータ３２及び複数のブレーキ用コイル３３Ｂにより閉回路が構成された状態が、本明細書中の「非作業時」、「ブレーキ時（モータ停止時）」における回路構成に対応している。

次に、図１乃至７を参照しながらディスクグラインダ１による被削材に対する研削作業について本発明の効果に言及しつつ説明する。

電源コード８を商用交流電源に接続した状態で、作業者がモータハウジング２１の側面に設けられた図示せぬ駆動スイッチをオンに切替えると、図６に示されているように、商用交流電源Ｅ、ロータ３２及び複数の駆動用コイル３３Ａにより閉回路が構成される。

この状態において、駆動用コイル３３Ａ（ロータコイル）に電流が流れることによって発生する磁場によって、ロータ３２を後面視において時計回り方向に回転させる方向の力が働く。つまり、複数のロータコイルに働く電磁力によりロータ３２は、後面視において時計回り方向に回転を開始する。

回転軸３１が回転すると、回転軸３１に固定されたピニオンギヤ４１も同軸回転する。この状態において、ピニオンギヤ４１の複数のギヤ歯４１Ａとベベルギヤ４２の複数のギヤ歯４２Ｃとが噛合しているため、ベベルギヤ４２が平面視において、時計回り方向に回転を開始する。ベベルギヤ４２は、ピニオンギヤ４１の回転速度が減速されて回転する。

この状態において、図４に示されているように、スプリング７が出力軸５１をベベルギヤ４２に対して平面視において反時計回り方向に付勢することによって、ベベルギヤ４２の遊合溝部４２ａの第１係合端部４２ｂと係合している円柱キー６が回動を開始する。同時に、円柱キー６が常時係合する出力軸５１が平面視において時計回り方向に回転を開始する。この状態において、出力軸５１に固定されている砥石Ｐが回転を開始する。砥石Ｐが回転する事によって被加工材に対して研削等の加工が可能となる。

当該出力軸５１が回転を開始した段階において、出力軸５１が平面視において時計回り方向に回転する一方、ナット５３及び砥石Ｐは慣性力によりその回転位置に止まろうとし、出力軸５１に対して相対的に反時計回り方向へ回転する。つまり、右ネジが切られているナット５３及び雄ネジ部５１Ａにおいて、ナット５３が雄ネジ部５１Ａに螺合する方向に力が働くため砥石Ｐが脱落することなく好適に作業をすることが可能である。

このときに、ベベルギヤ４２は、平面視において、時計回りに回転する。その一方、スイッチを入れた瞬間には、砥石Ｐ及び砥石Ｐが固定された出力軸部５は、慣性力によりその回転位置に止まろうとし、ベベルギヤ４２に対して相対的に反時計回り方向へ回転する。すなわち、締まる方向に力が働くため砥石が脱落することなく好適に作業をすることが可能となる。

作業を終了する場合には、作業者は、モータハウジング２１の側面に設けられた図示せぬ駆動スイッチをオフに切替える。この場合には、図７に示されているように、ロータ３２及び複数のブレーキ用コイル３３Ｂにより閉回路が構成される。

この状態において、ロータ３２が慣性力により回転を続けることによって、ブレーキ用コイル３３Ｂに電流（誘導電流）が発生する。このときに、ブレーキ用コイル３３Ｂに電流が流れることによって発生する磁場と、ロータ３２の図示せぬ複数のロータコイルを流れる電流によって後面視において反時計回り方向に回転させる方向の力が働く。つまり、複数のロータコイルに働く電磁力によりロータ３２の後面視における時計回り方向の回転は、急速に減速させられる。

この状態において、回転軸３１に固定されているピニオンギヤ４１も急速に回転を停止し、ピニオンギヤ４１と噛合するベベルギヤ４２も急速に回転を停止する。

その一方、円柱キー６、砥石Ｐ及び出力軸部５は、慣性力によりベベルギヤに対して、相対的にスプリング７の弾性力を受けながら時計回りの方向に回転する。図５に示されているように、円柱キー６がベベルギヤ４２の遊合溝部４２ａの第１係合端部４２ｂから離反しキー移動部４２ｄを移動することによって、出力軸５１とベベルギヤ４２との接続が遮断される。

ここで、出力軸５１が減速する場合には、慣性力により砥石Ｐ及びナット５３は、平面視において出力軸５１に対して相対的に時計回り方向に回転する。つまり、右ネジが切られているナット５３及び雄ネジ部５１Ａにおいて、ナット５３の雄ネジ部５１Ａに対する螺合を解消する方向に力が働くため、砥石Ｐが脱落してしまう可能性がある。

しかしながら、本実施の形態においては、図５に示されているように、遊合溝部４２ａを円柱キー６がスプリング７の弾性力を受けながら移動し、出力軸５１が回転を続けることによって、急激な出力軸の減速が抑制されるため、ナット５３及び砥石Ｐの電動工具本体からの脱落を防止することが可能となる。また、スプリング７が出力軸５１をベベルギヤ４２に対して相対的に平面視における反時計回り方向に付勢しているため、円柱キー６は、遊合溝部４２ａの第２係合端部４２ｃに当接することはなく、仮に円柱キー６が遊合溝部４２ａの第２係合端部４２ｃに当接する場合でも衝撃が最小限に抑制され、反動を吸収しつつ好適に出力軸を減速させることが可能となる。また、本実施の形態においては、キー移動部４２ｄが第２円筒部４２Ｂの内周において第２円筒部４２Ｂの略四半周（略４分の１周）に亘り形成され、スプリング７として比較的バネ定数の小さい捩りバネを用いているため、出力軸５１の回転速度の急激な変化により発生する反動を好適に吸収することが可能である。

このように、本発明の実施の形態によるディスクグラインダ１は、動力伝達部４に接続される一端部７１と、出力軸５１に接続される他端部７２と、一端部７１と他端部７２との間に位置する中間部７３とを一体的に有し、出力軸５１をベベルギヤ４２に対して相対的に平面視における反時計回り方向に付勢するスプリング７と、出力軸５１と動力伝達部４との間に位置し、スプリング７により出力軸５１と常時係合するとともに、動力伝達部４に対して係合・離脱可能に設けられ、動力伝達部４に係合している状態で動力伝達部４の一方向の回転を出力軸５１に伝達するとともに、動力伝達部４から離反した状態で動力伝達部４と出力軸５１との接続を遮断する円柱キー６とを有している。このため、モータからの駆動力が遮断された際に、出力軸５１の回転方向とは反対方向に出力軸５１が弾性部材によって付勢されているため、出力軸の回転の急激な減速が抑制され、好適に反動を吸収することが可能となる。また、円柱キー６が動力伝達部４から離反することによって、出力軸の回転の急激な減速が抑制され、好適に反動を吸収することが可能となる。

本発明による電動工具は、上述の実施の形態に限定されず特許請求の範囲に記載された範囲内で種々の変形や改良が可能である。

上述の実施の形態においては、モータ３のロータ３２（回転軸３１）の回転を停止させるために、ブレーキ用コイル３３Ｂに発生する誘導起電力を利用する電磁ブレーキを用いたが、種々のモータ回転軸に対するブレーキ手段を用いることが可能である。他のブレーキ手段としては、モータの回転軸に他の部材を押しあてて止める機械式のブレーキ等が考えられる。

上述の実施の形態においては、スプリング７が出力軸５１をベベルギヤ４２に対して付勢する方向がベベルギヤ４２の回転方向とは反対方向であったが、これに限られず、スプリング７が出力軸５１をベベルギヤ４２に対してベベルギヤ４２の回転方向と同一の方向に付勢するように構成することも可能である。すなわち、モータ３の駆動前は円柱キー６がベベルギヤ４２の遊合溝部４２ａの第２係合端部４２ｃと当接しており、モータ３が駆動したさいにスプリング７を弾性変形させながら円柱キー６が第１係合端部４２ｂに当接してベベルギヤ４２からの回転力が出力軸５１に伝達されるように構成してもよい。このように構成すれば、モータ３が駆動を開始した際に円柱キー６がベベルギヤ４２の遊合溝部４２ａの第２係合端部４２ｃから離反することによって、出力軸の回転の急激な加速が抑制され、好適に反動を吸収することが可能となる。また、この際スプリング７は径方向外方に拡径するように弾性変形するが、中間部７３を第１円筒部４２Ａの下方かつ第２円筒部４２Ｂの径方向外方の空間に位置するように配置させているので、弾性変形する空間は十分に確保することができる。

本実施の形態においては、ディスクグラインダ１を例に説明したが、本発明はディスクグラインダ以外のモータで駆動される電動工具、例えば、丸鋸や電動ドリル等の電動工具にも適用可能である。この場合、ブレーキ機能付き工具であれば本発明をより効果的に実施できる。

また、本実施の形態においては、回転動力を伝達する部材は円柱形状（円柱キー６）であったが、角柱形状でも、球状でもよい。また、ブラシレスモーターを使用する工具であってもよい。ブラシレスモーターの場合、ブレーキ用のコイルを別途用意する必要がないため、コストアップを抑制できる。

１…ディスクグラインダ ２…ハウジング ３…モータ ４…動力伝達部 ５…出力軸部 ６…円柱キー ７…スプリング ８…電源コード

Claims (6)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに収容され、回転軸を有するモータと、
   前記ハウジング内に回転可能に支承され、先端工具が着脱可能な出力軸と、
   前記ハウジング内で前記モータと前記出力軸との間に介在し、前記回転軸の回転力を前記出力軸に伝達し前記出力軸を一方向に回転させる動力伝達部と、
   前記動力伝達部に接続される一端部と、前記出力軸に接続される他端部と、前記出力軸の軸方向で前記一端部と前記他端部との間に位置する中間部とを一体的に有し、前記出力軸を前記一方向及び前記一方向とは反対方向のいずれかに付勢する弾性部材と、
   前記出力軸と前記動力伝達部との間に位置し、前記出力軸と常時係合するとともに、前記動力伝達部に対して係合・離脱可能に設けられ、前記動力伝達部に係合している状態で前記動力伝達部の前記一方向の回転を前記出力軸に伝達するとともに、前記動力伝達部から離反した状態で前記動力伝達部と前記出力軸との接続を遮断する係合部材と、を有することを特徴とする電動工具。
2. 前記動力伝達部は、前記出力軸の軸方向視において円環状に形成され、前記出力軸の回転軸心と同軸の回転軸心を有するギヤを有し、
   前記出力軸は、前記ギヤに挿通され、
   前記ギヤの内周面であって前記出力軸と面する面には、所定周長に亘り溝が形成され、
   前記係合部材は、前記溝内を移動可能に設けられて前記ギヤに係合・離脱することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記一端部と前記中間部とは、前記出力軸の半径方向において前記係合部材の外側に設けられ、
   前記中間部は、前記出力軸の半径方向に弾性変形することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記弾性部材は、捩りバネであることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
5. 前記弾性部材が前記出力軸を前記一方向とは反対方向に付勢するように構成されている場合において、
   前記モータを起動・停止させるスイッチと、
   前記スイッチを切断した際に前記モータの前記回転軸を停止するブレーキと、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動工具。
6. 前記一端部と前記他端部とは、前記出力軸の軸方向において異なる位置に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動工具。
   

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