JP3772533B2

JP3772533B2 - Rotating tool with transmission

Info

Publication number: JP3772533B2
Application number: JP19839798A
Authority: JP
Inventors: 昭宏石橋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: CN1081514C; CN1247120A; TW397739B; JP2000024944A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速装置、特に遊星機構を利用したドリル、ドライバー等の変速機付回転工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変速装置において、遊星機構の構成部材における遊転自在のインターナルギアを固定するか、遊星ギアを支持するキャリアと連結してキャリアと一体に回転するかによって変速を行うようにしたものが知られている。このようなものではインターナルギアを固定すると、通常の遊星機構としての減速を行うが、インターナルギアをキャリアと連結した時には太陽ギアとキャリアとを直結したこととなり、減速を行わないものとすることができるという特徴を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のものではインターナルギアそのものを軸方向に摺動させて、ギアケース側に設けられた固定部材に噛み合わせることでインターナルギアの固定を行い、そして同じくインターナルギアを逆方向に摺動させてキャリアの係合歯に噛み合わせることでキャリアとの連結を行っている。
【０００４】
この変速機構では、本体機能であるトルクリミット機構を動作させたとき、あるいは外部操作子による変速切り換えを行ったとき、以下の問題がある。つまり、インターナルギアの材質は、例えばプラスチックＰＡ６６等の合成樹脂製であり、一方、キャリアの材質は例えば鉄系焼結合金等の金属製であり、トルクリミッター動作時（クラッチ動作時）及び動作中の変速切り換え時に、インターナルギアとキャリアとの係合歯部が磨耗したり、また変速切り換え時における係合側歯面の衝突による面潰れが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トルクリミッター動作及び動作中の変速切り換え寿命を長く延ばすことができ、さらに動作中の変速が良好に行え、変速時の騒音も少なく、確実な変速切り換えができて安定した変速機付回転工具を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、電動機の出力に複数段の遊星機構を設け、前段の遊星機構が、モータの出力軸２０に固着された前段の太陽ギア３１と、ギアケース６内面に固着された固定部材Ｂと、前段の太陽ギア３１と固定部材Ｂの両者に噛み合う複数個の前段の遊星ギア３２と、前段の各遊星ギア３２を支持する遊星ギア軸を備えた前段のキャリアＤとからなり、後段の遊星機構が、上記前段のキャリアＤに一体に形成された後段の太陽ギア３５と、ギアケース６内に軸方向に移動可能に配置されたインターナルギアＡと、複数個の後段の遊星ギア３６と、後段の各遊星ギア３５を支持する遊星ギア軸３６ａを備えると共にトルク伝達部となる太陽ギア４０が一体に形成された後段のキャリアＣとからなり、上記インターナルギアＡに設けた係合部９９と係合する被係合部５１を隣合う固定部材Ｂと後段のキャリアＣとにそれぞれ設け、インターナルギアＡを移動させてインターナルギアＡを固定部材Ｂに固定するか、後段のキャリアＣに一体化するかを切り換えて変速を行うようにしたものであって、ギアケース６に対して軸方向に移動自在な外部操作用の外部操作子５８を設け、外部操作子５８をインターナルギアＡに係合させた変速機付回転工具において、後段のキャリアＣにおける少なくとも被係合部５１を合成樹脂で形成すると共に少なくとも上記トルク伝達部となる太陽ギア４０及び上記後段の各遊星ギア３６を支持する遊星ギア軸３６ａを金属で形成し、該弾性率の異なる材料で複合形成された後段のキャリアＣの被係合部５１に係合するインターナルギアＡの係合部９９を合成樹脂で形成したことを特徴としており、このように構成することで、振動等による係合部９９の面磨耗の発生を未然に防止でき、トルクリミッター動作寿命及び動作中の変速切り換え寿命を長く延ばすことができると共に、後段のキャリアＣによるトルク伝達が損失なく行われ、従って、変速時の変速音を低減でき、動作中の良好な変速ができるようになる。
【０００７】
また上記キャリアＣの被係合部５１とインターナルギアＡの係合部９９とを形成する合成樹脂材料を同じ弾性率の材料とするのが好ましく、この場合、変速時の互いの衝突力が吸収され、回転中でも騒音なく、良好な変速ができるようになる。
【０００８】
また上記キャリアＣの被係合部５１におけるインターナルギアＡとの係合側歯面全周に任意のテーパー面が設けられているのが好ましく、この場合、回転時の変速中に、インターナルギアＡにはその軸方向に推進力が生じて、変速が一層しやすくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて詳述する。図示例は電動ドリルドライバーの動力系アセンブリにおける減速部３に組み込まれたもので、このアセンブリは図１乃至図４に示すように、モータ２、ギアケース６並びに締め付けトルク調整用のクラッチハンドル７８とチャック８とから構成されている。そしてギアケース６内には、変速機能を備えた減速部３と、ロック手段を備えたトルク調整用クラッチ部４とが配設されている。
【００１０】
図４に基づいて、これら減速部３とクラッチ部４について説明する。まず、ギアケース６は、円筒状のケース６１と、このケース６１の後端に取り付けられるモータ取付台６０とから形成されている。またケース６１には軸方向に長い一対の長孔６３が設けられ、ケース６１には軸方向に貫通する複数個の孔が設けられているとともに、前端より雄ねじ形状の突起部６６が一体に突設されている。
【００１１】
ギアケース６におけるケース６１内に設置されている減速部３は、例えば三段の遊星機構によって構成されたもので、一段目の遊星機構はモータ２の出力軸２０に固着された太陽ギア３１と、ケース６１内面に固着された固定部材Ｂ、この両者に噛み合う複数個の遊星ギア３２、そして各遊星ギア３２を支持する軸を備えたキャリアＤとからなり、二段目の遊星機構はキャリアＤに一体に形成された太陽ギア３５、軸方向に移動自在なインターナルギアＡ、複数個の遊星ギア３６、そして各遊星ギア３６を支持するキャリアＣによって構成されている。三段目の遊星機構は、ケース６１内に配設され、上記キャリアＣに一体に形成されている太陽ギア４０、インターナルギア４２、この両者に噛み合う複数個の遊星ギア４１、各遊星ギア４１を支持するキャリア４３とで構成されている。
【００１２】
ここにおいて、上記固定部材Ｂは上述のようにケース６１に固着されているのに対して、インターナルギアＡはその軸方向に摺動自在且つ軸まわりに回転自在とされており、そして外周面中央部には環状溝５２が形成されているとともに、外周面一端側には複数個の係合歯５４（図１）が周方向において等間隔に設けられており、インターナルギアＡの内周には係合部を構成する歯溝９９が設けられている。
【００１３】
インターナルギアＡの軸方向移動はインターナルギアＡの外周面に形成されている環状溝５２に両端部を係合させているレバー５５によってなされるものであり、該レバー５５はハウジング１００に対してスライド移動自在に取り付けた外部操作子５８に取り付けてある。
【００１４】
すなわち、外部操作子５８は、図８乃至図１０に示すように、ハウジング１００のガイド１００ａに沿ってスライド移動自在に取り付けてあり、この外部操作子５８の両側にはクリック突起５８ａを有するクリックアーム５８ｂが設けてあり、また、該外部操作子５８の下面部には凹部５８ｃが設けてあり、外部操作子５８の下面部の凹部５８ｃのスライド方向の両端部にはそれぞれ係止部５８ｄ、５８ｅが設けてあり、また、上記クリック突起５８ａは該凹部５８ｃの両側に位置している。一方、レバー５５は線材により構成してあって弾性を有しており、主体部５５ｂが線材を折り返して２条の線材部分が略平行になった部分により構成してあり、この２条の線材部分よりなる主体部５５ｂの略中間部において２条の線材部分からそれぞれ側方に向けて突部５５ｃが突曲してあり、また、主体部５５ｂの折り返し基部部分を両側に突曲して被係止部５５ｄを設けてあり、更に、主体部５５ｂを構成する２条の平行な線材部分の先端からそれぞれ略Ｌ状に脚部５５ｅが連出してあり、この脚部５５ｅの連出基部が被係止部５５ｆとなっている。そして、レバー５５の主体部５５ｂを外部操作子５８の下面部の凹部５８ｃに位置させ、係止部５８ｄ、５８ｅを被係止部５５ｄ、５５ｆに係止し、更に、突部５５ｃをクリック突起５８ａの背部のはめ込み凹所５８ｆにはめ込む。このようにしてレバー５５の主体部５５ｂが外部操作子５８の下面部に取り付けられ、外部操作子５８をガイド１００ａに沿ってスライド移動することで、レバー５５も外部操作子５８と同じ方向に移動することになる。ここで、ハウジング１００のガイド１００ａの両側面にはクリック突起５８ａが弾性的に係止自在な突部又は凹部（図示せず）が形成してある。そして、突部５５ｃをクリック突起５８ａの背部のはめ込み凹所５８ｆにはめ込んでクリック突起５８ａを内側から押圧するように設定してあるので、クリック突起５８ａは弾性を有する線材よりなるレバー５５の弾性力によりクリック性が付与されることになる。また、このように突部５５ｃをクリック突起５８ａの背部のはめ込み凹所５８ｆにはめ込んで弾接していることで主体部５５ｂが凹部５８ｃから抜けないようになっている。レバー５５の両側の略Ｌ状をした脚部５５ｅ先端部はケース６１に形成された長孔６３，６３（図９）を通じてインターナルギアＡの環状溝５２と係合しているものである。
【００１５】
ここで、レバー５５両側の略Ｌ状をした脚部５５ｅ先端部を屈曲してインターナルギアＡの外周面の環状溝５２と安定接触係合するための係合部５５ｇ（図１０）が設けてある。環状溝５２と安定接触係合するための係合部５５ｇの形状は、例えば環状溝５２の溝底の円弧に沿うような円弧状となっている。なお、円弧状としたものの場合、図１０に示すように両側の係合部５５ｇがそれぞれ環状溝５２の外周の略１／４の長さとし、両係合部５５ｇを環状溝５２の略半周にわたって係合するようにするのが好ましい。このように脚部５５ｅの先端部を屈曲して環状溝５２と安定接触係合するための係合部５５ｇを形成することで、外部操作子５８でインターナルギアＡを動かす接合部が点接触でなく、環状溝５２に沿って延長された係合部５５ｇによる接触により行われることになって、軸方向への傾きなくインターナルギアＡを移動することができることになる。
【００１６】
一方、ギアケース６側には係合歯５３が設けられ（図１の実施形態においてはギアケース６に固定した第１段目の遊星機構における固定部材Ｂの端面に係合歯５３が設けられ）、第２段目の遊星機構におけるキャリアＣには被係合部を構成する係合歯５１が設けられている。そして、インターナルギアＡが軸方向の前方に摺動した時、インターナルギアＡの内周面の歯溝９９とキャリアＣの係合歯５１とが係合し、インターナルギアＡが軸方向の後方に摺動した時、インターナルギアＡの端面の係合歯５４とギアケース６側に設けた係合歯５３とが係合するようになっている。そして、レバー５５を前進させることによって、インターナルギアＡを前進させて、インターナルギアＡの内周の歯溝９９と２段目のキャリアＣに設けられた係合歯５１と係合させた時には、インターナルギアＡとキャリアＣに一体に設けた太陽ギア４０とを結合させるものである。逆にレバー５５を後退させることにより、インターナルギアＡを後退させて、図１に示すように固定部材Ｂに設けた係合歯５３とインターナルギアＡの係合突起５４とが係合することで、インターナルギアＡはその回転が阻止される。後者の場合には、二段目の遊星機構においても減速が有効に行なわれることから、大減速比となり、前者の場合には遊星ギア３６がその軸まわりの回転（自転）を行なうことがなく、太陽ギア３５とキャリアＣとが直結された形となるために、第１段目の遊星機構の減速のみが有効となり、従って減速比が小さくなる。尚、いずれの場合も、インターナルギアＡと遊星ギア３６との噛み合いは保たれている。
【００１７】
ここで、上記キャリアＣは、図５に示すように、弾性率の異なる複合材料、例えば金属と合成樹脂とで構成されている。例えば少なくともトルク伝達に関わる太陽ギア４０は高トルク伝達のため鉄系焼結合金で形成されており、さらに遊星ギア回転支持用の遊星ギア軸３６ａも鉄系焼結合金で形成されている。なお、遊星ギア軸３６ａは、燒結合金に限らず、例えば金属ピンで構成し、この金属ピンを太陽ギア４０に圧入により固定するものであってもよい。また、キャリアＣにおける少なくともインターナルギアＡの歯溝９９に係合する係合歯５１は、ポリアミド樹脂のような合成樹脂で構成されている。一方、インターナルギアＡの歯溝９９も合成樹脂で形成されている。この実施形態では、図６に示すように、キャリアＣの係合歯５１におけるインターナルギアＡとの係合側歯面全周にテーパー面５１ａ，５１ｂが設けられており、これにより、回転時の変速中に、インターナルギアＡにはその軸方向に推進力を生じさせることができ、回転時の変速が良好に行われるようになっている。ここで、キャリアＣは、太陽ギア４０を焼結成形後、インジェクション金型で合成樹脂と同時成形して製造することができ、このとき金型の抜き方向にインターナルギアＡとの係合側歯面全周に任意のテーパーが形成できるものである。図５（ｂ）中のＰ．Ｌは金型パーティングライン、Ｆは金型抜き方向を示している。
【００１８】
しかして、インターナルギアＡの歯溝９９及びキャリアＣの係合歯５１を合成樹脂で形成したから、キャリアＣの係合歯５１に係合するインターナルギアＡの歯溝９９の磨耗を防止できると共に、動作中の変速切り換えが良好にできるようになる。つまり、クラッチ動作時（トルクリミッター動作時）の繰り返し振動により、キャリアＣとインターナルギアＡとの係合側歯面には衝撃振動が加わるが、これはキャリアＣ自身が高トルク伝達手段として鉄系焼結合金が使用されているためであり、本発明においては、高速回転しているインターナルギアＡとこのインターナルギアＡの歯溝９９に係合するキャリアＣの係合歯５１を同じ材質（合成樹脂）で構成してあるので、振動による面圧不足による面磨耗の発生を未然に防止でき、トルクリミッター動作寿命及び動作中の変速切り換え寿命を長く延ばすことができる。そのうえ、インターナルギアＡとキャリアＣとの係合部の反発係数が小さいために、変速時の互いの衝突力が吸収され、回転中でも騒音なく、良好な変速ができるようになる。
【００１９】
また、キャリアＣのトルク伝達部となる太陽ギア４０及び遊星ギア軸３６ａは、キャリアＣの係合歯５１とは弾性率の異なる材料、例えば鉄系焼結合金のような金属材料で形成されているので、損失なくトルク伝達ができるようになる。このとき、回転中の変速で生じるインターナルギアＡとキャリアＣとの衝突等による歯溝９９の面潰れを考慮して、キャリアＣの係合歯５１を軽量且つ弾性率が高い同種材料、例えばプラスチック材料のガラス強化材を使用するのが好ましく、この場合、クラッチ動作時の振動摺動による歯面磨耗や回転中の変速切り換え時の衝撃による歯溝９９の面潰れ等を防止することができる。このことにより、変速時の変速音も低減でき、またインターナルギアＡとキャリアＣ等の相互部品の反発が少なくて済むので、動作中の良好な変速ができるようになり、結果として確実でしかも安定した変速切り換えが可能となる。
【００２０】
さらに、キャリアＣの係合歯５１は、インターナルギアＡとの係合側歯面全周には、回転時の変速中にインターナルギアＡにはその軸方向に推進力が生じて、変速がしやすくするためのテーパー面５１ａ，５１ｂが設けられているので、インターナルギアＡとキャリアＣの係合が離れるときに、テーパー面５１ａ，５１ｂによってインターナルギアＡが離れる方向に押されてスムーズに離れることができ、且つ、インターナルギアＡとキャリアＣとが係合するときにもテーパー面５１ａ，５１ｂによって係合がスムーズになり、結果として回転時の変速が一層良好なものとなる。
【００２１】
次に、トルク調整用のクラッチ部４について説明する。このクラッチ部４は上記減速部３と同様に遊星機構を利用したものであるとともに、トルク調整手段のほかに、出力軸７の両方向の回転を阻止するロック手段も組み込まれている。
【００２２】
そしてロック手段は、モータ２の回転を止めた時に出力軸７をギアケース６に対して自動的にロックしてしまい、モータ２を回転させればこのロックを自動的に解除する機能をもつものであるが、この点については従来から公知の機構であるので、説明を省略する。
【００２３】
トルク調整手段は、インターナルギア４２の前端外周部に周方向において等間隔に突設された複数個の係止突起４８と、ケース６１に形成された前記複数個の孔内に配設された鋼球７４、クラッチ板７７、クリック板７５、クラッチばね７６、アジャストねじ７９及び前記クラッチ外部操作子７８で構成されており、クラッチ板７５を介して鋼球７４がインターナルギア４２に形成されている係止突起４８と係合するようになっており、負荷トルクが所定値以上になった時に出力軸７と太陽ギア４０とを切離してしまうトルクリミッターが構成してある。そして、クラッチ外部操作子７８を回転してクラッチばね７６による鋼球７４への押圧力を調整することで、トルク調整を行うようになっている。
【００２４】
ここで、トルクリミッター動作、すなわち、クラッチ動作時は、インターナルギアの係止突起４８に鋼球７４が衝突することで衝撃振動が発生する。このときの衝撃エネルギーは、トルクリミッター動作時の動作トルクと振動周波数に比例すると考えられる。また同じ動作トルクでも、回転数の高い高速モードでの動作時の方が衝撃エネルギーが高いと考えられる。
【００２５】
【表１】

高速モードで使用時、ネジ締め作業時等において、能力的にもトルクリミッターとしては、例えば１．５Ｎｍ程度でほとんどの作業がカバーできるようになる。なお表１中の振動周波数は、本体回転数が高速モードで７７０／ｍｉｎ、低速モードで２７０／ｍｉｎとしたとき、本体回転数（／ｍｉｎ）×６（クラッチ数）×６０（ｓｅｃ）により求められる数値である。
【００２６】
ここで、高速モードとは、例えば２段目の遊星機構におけるインターナルギアＡを１段目の遊星機構におけるキャリアＤに係合（１段目と２段目とを直結）して、１段目と３段目の遊星機構を使用する状態をいい、また、低速モードとは、例えば２段目の遊星機構におけるインターナルギアＡをギアケース側に設けた固定部材Ｂに係合して回転を止め、１段目と２段目と３段目の各遊星機構をすべて使用する状態をいう。
【００２７】
また、図７中のラインＬ₁は低速モード（３段の遊星機構をすべて使用）時の本体回転数とトルク曲線との関係を示し、ラインＬ₂は高速モード（２段の遊星機構を使用）時の本体回転数とトルク曲線との関係を示している。グラフ中の２．８倍の数値は、同一トルクでの高速、低速の回転比を表している。つまり、トルクリミッター動作時（例えば１．５Ｎｍ）の回転比は２．８倍であり、この回転比がトルクリミッター動作による高速、低速の衝撃振動数比となる。
【００２８】
【発明の効果】
上述のように本発明のうち請求項１記載の発明は、電動機の出力に複数段の遊星機構を設け、前段の遊星機構が、モータの出力軸に固着された前段の太陽ギアと、ギアケース内面に固着された固定部材と、前段の太陽ギアと固定部材の両者に噛み合う複数個の前段の遊星ギアと、前段の各遊星ギアを支持する遊星ギア軸を備えた前段のキャリアとからなり、後段の遊星機構が、上記前段のキャリアに一体に形成された後段の太陽ギアと、ギアケース内に軸方向に移動自在に配置されたインターナルギアと、複数個の後段の遊星ギアと、後段の各遊星ギアを支持する遊星ギア軸を備えると共にトルク伝達部となる太陽ギアが一体に形成された後段のキャリアとからなり、上記インターナルギアに設けた係合部と係合する被係合部を隣合う固定部材と後段のキャリアとにそれぞれ設け、インターナルギアを移動させてインターナルギアを固定部材に固定するか、後段のキャリアに一体化するかを切り換えて変速を行うようにしたものであって、ギアケースに対して軸方向に移動自在な外部操作用の外部操作子を設け、外部操作子をインターナルギアに係合させた変速機付回転工具において、後段のキャリアにおける少なくとも被係合部を合成樹脂で形成すると共に少なくとも上記トルク伝達部となる太陽ギア及び上記後段の各遊星ギアを支持する遊星ギア軸を金属で形成し、該弾性率の異なる材料で複合形成された後段のキャリアの被係合部に係合するインターナルギアの係合部を合成樹脂で形成したから、振動等による係合部の面磨耗の発生を未然に防止でき、トルクリミッター動作寿命及び動作中の変速切り換え寿命を長く延ばすことができると共に、キャリアによるトルク伝達が損失なく行われ、従って、変速時の変速音を低減でき、動作中の良好な変速ができるようになり、結果として確実でしかも安定した変速切り換えが可能となる。
【００２９】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、キャリアの被係合部とインターナルギアの係合部とを形成する合成樹脂材料を同じ弾性率の材料としたから、変速時の互いの衝突力が吸収され、回転中でも騒音なく、良好な変速ができるようになる。
【００３０】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、キャリアの被係合部におけるインターナルギアとの係合側歯面全周に任意のテーパー面が設けられているから、回転時の変速中に、インターナルギアにはその軸方向に推進力が生じて、変速がしやすくなり、回転時の変速が一層良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上のギアケース部分の正面図である。
【図３】同上のギアケースにクラッチ外部操作子及びチャックを取付けた状態の正面図である。
【図４】同上の分解斜視図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は同上の複合材料で形成されたキャリアの正面図及び側面断面図である。
【図６】（ａ）は図５（ｂ）の矢印ａからみた矢視図、（ｂ）は（ａ）の矢印方向ｂからみた矢視図である。
【図７】同上の本体回転数とトルク曲線との関係を示すグラフである。
【図８】同上の外部操作子とレバーとの取り付けを示す下面図である。
【図９】同上のギアケースとインターナルギアと外部操作子とレバーとを示す分解斜視図である。
【図１０】同上の環状溝にレバーの先端の係合部を係合した部分を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａインターナルギア
Ｂ固定部材
Ｃキャリア
６ギアケース
３６ａ遊星ギア軸
４０太陽ギア
５１被係合部
５８外部操作子
９９係合部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission, and more particularly to a rotary tool with a transmission such as a drill or a driver using a planetary mechanism.
[0002]
[Prior art]
It is known that in a transmission, gears are changed by fixing a freely rotatable internal gear in a constituent member of a planetary mechanism or by connecting to a carrier supporting a planetary gear and rotating integrally with the carrier. Yes. In such a case, when the internal gear is fixed, the normal planetary mechanism is decelerated, but when the internal gear is connected to the carrier, the sun gear and the carrier are directly connected, and the deceleration is not performed. It has the feature that it can.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional one, the internal gear itself is slid in the axial direction and engaged with a fixing member provided on the gear case side to fix the internal gear, and the internal gear is also slid in the opposite direction. Then, it is engaged with the carrier by engaging with the engaging teeth of the carrier.
[0004]
This speed change mechanism has the following problems when the torque limit mechanism, which is a main body function, is operated, or when the speed change is switched by an external operator. That is, the material of the internal gear is made of synthetic resin such as plastic PA66, while the material of the carrier is made of metal such as iron-based sintered alloy, for example, during torque limiter operation (clutch operation) and during operation. There is a problem that the engagement tooth portion between the internal gear and the carrier is worn at the time of the gear change, and the crushing due to the collision of the engagement side tooth surface at the time of the gear change occurs.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points. The object of the present invention is to prolong the torque limiter operation and the gear change life during the operation, to improve the gear change during the operation, The purpose is to provide a stable rotary tool with a transmission that can be switched reliably and with little noise.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a multi-stage planetary mechanism at the output of the electric motor, and the front-stage planetary mechanism is disposed on the inner surface of the gear case 6 and the front-stage sun gear 31 fixed to the output shaft 20 of the motor. A fixed carrier B having a fixed fixing member B, a plurality of preceding planetary gears 32 meshing with both the preceding sun gear 31 and the fixing member B, and a planetary gear shaft for supporting each preceding planetary gear 32. The rear planetary mechanism includes a rear sun gear 35 formed integrally with the front carrier D, an internal gear A disposed in the gear case 6 so as to be movable in the axial direction, and a plurality of gears. and subsequent planetary gear 36, sun gear 40 as a torque transmitting portion provided with a planetary gear shaft 36a which supports the subsequent respective planetary gears 35 is composed of a carrier C in the subsequent stage, which is formed integrally with said internal gear Respectively provided on the fixing member B adjacent the engaged portion 51 to be engaged with the engagement portion 99 and the rear stage of the carrier C which is provided in, or by moving the internal gear A to fix the internal gear A to the fixing member B In this case, shifting is performed by switching whether to integrate with the carrier C in the subsequent stage, and an external operation element 58 for external operation that is movable in the axial direction with respect to the gear case 6 is provided. In the rotary tool with a transmission in which 58 is engaged with the internal gear A, at least the engaged portion 51 of the rear carrier C is made of synthetic resin and at least the sun gear 40 serving as the torque transmitting portion and the rear gears. a planetary gear shaft 36a which supports the planetary gear 36 is formed of metal, to engage with the engaged portion 51 of the carrier C in the subsequent stage complexed formed by materials having different elastic modulus Intanarugi The engagement portion 99 of A is formed of a synthetic resin, and by being configured in this way, occurrence of surface wear of the engagement portion 99 due to vibration or the like can be prevented in advance, and the operating life and operation of the torque limiter It is possible to prolong the life of the gear changeover in the middle and to transmit torque by the carrier C in the subsequent stage without any loss. Therefore, it is possible to reduce gear shift noise during gear shift and to perform a good gear shift during operation.
[0007]
The synthetic resin material forming the engaged portion 51 of the carrier C and the engaging portion 99 of the internal gear A is preferably made of the same elastic modulus. In this case, the mutual collision force during shifting is absorbed. Thus, it is possible to perform a good shift without noise even during rotation.
[0008]
In addition, it is preferable that an arbitrary tapered surface is provided on the entire circumference of the engagement side tooth surface of the carrier C to be engaged with the internal gear A. In this case, the internal gear A during the speed change during rotation. In this case, a propulsive force is generated in the axial direction, and the shifting becomes easier.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings. The illustrated example is incorporated in the speed reduction unit 3 in the power system assembly of the electric drill driver. As shown in FIGS. 1 to 4, this assembly includes a motor 2, a gear case 6, and a clutch handle 78 for adjusting the tightening torque. And a chuck 8. In the gear case 6, a speed reduction portion 3 having a speed change function and a torque adjusting clutch portion 4 having a lock means are disposed.
[0010]
Based on FIG. 4, the speed reduction part 3 and the clutch part 4 will be described. First, the gear case 6 is formed of a cylindrical case 61 and a motor mounting base 60 attached to the rear end of the case 61. The case 61 is provided with a pair of long holes 63 that are long in the axial direction. The case 61 is provided with a plurality of holes penetrating in the axial direction, and a male thread-shaped protrusion 66 projects integrally from the front end. It is installed.
[0011]
The speed reduction unit 3 installed in the case 61 of the gear case 6 is configured by, for example, a three-stage planetary mechanism, and the first-stage planetary mechanism includes a sun gear 31 fixed to the output shaft 20 of the motor 2 and the sun gear 31. A fixed member B fixed to the inner surface of the case 61, a plurality of planetary gears 32 meshing with both, and a carrier D having a shaft for supporting each planetary gear 32. The second stage planetary mechanism is a carrier D. Are formed by a sun gear 35 formed integrally therewith, an internal gear A that is movable in the axial direction, a plurality of planetary gears 36, and a carrier C that supports each planetary gear 36. The third stage planetary mechanism includes a sun gear 40, an internal gear 42, and a plurality of planetary gears 41, which are arranged in the case 61 and integrally formed with the carrier C, and each planetary gear 41. It is comprised with the carrier 43 to support.
[0012]
Here, the fixing member B is fixed to the case 61 as described above, whereas the internal gear A is slidable in the axial direction and rotatable about the axis, and the center of the outer peripheral surface. An annular groove 52 is formed in the portion, and a plurality of engaging teeth 54 (FIG. 1) are provided at equal intervals in the circumferential direction on one end side of the outer peripheral surface. The tooth gap 99 which comprises an engaging part is provided.
[0013]
The axial movement of the internal gear A is performed by a lever 55 having both ends engaged with an annular groove 52 formed on the outer peripheral surface of the internal gear A. The lever 55 slides with respect to the housing 100. It is attached to an external operation element 58 that is movably attached.
[0014]
That is, as shown in FIGS. 8 to 10, the external operator 58 is slidably attached along the guide 100a of the housing 100, and a click arm having click protrusions 58a on both sides of the external operator 58. 58b is provided, and a concave portion 58c is provided on the lower surface portion of the external operation element 58. Locking

portions

58d and 58e are provided at both ends of the concave portion 58c of the lower surface portion of the external operation element 58 in the sliding direction. The click protrusion 58a is located on both sides of the recess 58c. On the other hand, the lever 55 is formed of a wire and has elasticity, and the main body portion 55b is formed by a portion in which the wire is folded back and the two wire portions are substantially parallel. The projecting portion 55c is bent from the two wire portions to the side at the substantially middle portion of the main portion 55b, and the folded base portion of the main portion 55b is bent to both sides to be covered. A locking portion 55d is provided, and a leg portion 55e is extended in a substantially L shape from the tip of two parallel wire portions constituting the main body portion 55b, and a continuous base portion of the leg portion 55e is provided. It becomes the to-be-latched part 55f. Then, the main portion 55b of the lever 55 is positioned in the concave portion 58c on the lower surface portion of the external operation element 58, the locking

portions

58d and 58e are locked to the locked

portions

55d and 55f, and the protrusion 55c is clicked. Fit into the recessed recess 58f on the back of 58a. In this way, the main body portion 55b of the lever 55 is attached to the lower surface portion of the external operation element 58, and the lever 55 also moves in the same direction as the external operation element 58 by sliding the external operation element 58 along the guide 100a. Will do. Here, on both side surfaces of the guide 100a of the housing 100, protrusions or recesses (not shown) to which the click protrusions 58a can be elastically locked are formed. Since the projection 55c is set so as to be fitted into the recessed recess 58f on the back of the click projection 58a and press the click projection 58a from the inside, the click projection 58a is elastic force of the lever 55 made of an elastic wire. By this, clickability is given. Further, the main portion 55b is prevented from coming out of the concave portion 58c by fitting into the fitting recess 58f on the back portion of the click projection 58a and making elastic contact with the projection 55c in this way. The distal ends of the substantially L-shaped leg portions 55e on both sides of the lever 55 are engaged with the annular groove 52 of the internal gear A through the long holes 63, 63 (FIG. 9) formed in the case 61.
[0015]
Here, there are provided engaging portions 55g (FIG. 10) for bending the distal ends of the substantially L-shaped leg portions 55e on both sides of the lever 55 to stably contact and engage with the annular groove 52 on the outer peripheral surface of the internal gear A. is there. The shape of the engaging portion 55g for stable contact engagement with the annular groove 52 is, for example, an arc shape along the arc of the groove bottom of the annular groove 52. In the case of the circular arc shape, as shown in FIG. 10, the engaging portions 55 g on both sides have a length that is approximately ¼ of the outer periphery of the annular groove 52. It is preferable to engage. By thus bending the tip of the leg 55e to form the engagement portion 55g for stable contact engagement with the annular groove 52, the joint that moves the internal gear A with the external operator 58 is point contact. Instead, the contact is made by the contact by the engaging portion 55g extended along the annular groove 52, and the internal gear A can be moved without tilting in the axial direction.
[0016]
On the other hand, engagement teeth 53 are provided on the gear case 6 side (in the embodiment of FIG. 1, engagement teeth 53 are provided on the end surface of the fixing member B in the first stage planetary mechanism fixed to the gear case 6. ), The carrier C in the second stage planetary mechanism is provided with engaging teeth 51 constituting the engaged portion. When the internal gear A slides forward in the axial direction, the tooth groove 99 on the inner peripheral surface of the internal gear A engages with the engaging teeth 51 of the carrier C, and the internal gear A moves rearward in the axial direction. When sliding, the engaging teeth 54 on the end face of the internal gear A engage with the engaging teeth 53 provided on the gear case 6 side. When the internal gear A is advanced by advancing the lever 55 and engaged with the tooth groove 99 on the inner periphery of the internal gear A and the engaging tooth 51 provided on the second stage carrier C, The internal gear A and the sun gear 40 provided integrally with the carrier C are combined. Conversely, by retracting the lever 55, the internal gear A is retracted, and the engaging teeth 53 provided on the fixing member B and the engaging protrusions 54 of the internal gear A are engaged as shown in FIG. The internal gear A is prevented from rotating. In the latter case, since the deceleration is effectively performed even in the second stage planetary mechanism, the reduction ratio is large, and in the former case, the planetary gear 36 does not rotate (rotate) around its axis. Since the sun gear 35 and the carrier C are directly connected, only the deceleration of the first stage planetary mechanism is effective, and therefore the reduction ratio becomes small. In any case, the engagement between the internal gear A and the planetary gear 36 is maintained.
[0017]
Here, as shown in FIG. 5, the carrier C is composed of composite materials having different elastic moduli, for example, metal and synthetic resin. For example, at least the sun gear 40 related to torque transmission is formed of an iron-based sintered alloy for high torque transmission, and the planetary gear shaft 36a for supporting planetary gear rotation is also formed of an iron-based sintered alloy. The planetary gear shaft 36a is not limited to the saddle-coupled gold, and may be constituted by a metal pin, for example, and fixed to the sun gear 40 by press fitting. Further, the engaging teeth 51 that engage with at least the tooth groove 99 of the internal gear A in the carrier C are made of synthetic resin such as polyamide resin. On the other hand, the tooth gap 99 of the internal gear A is also formed of synthetic resin. In this embodiment, as shown in FIG. 6, tapered surfaces 51a and 51b are provided on the entire circumference of the engagement side tooth surface of the engagement tooth 51 of the carrier C with the internal gear A. During the speed change, the internal gear A can generate a propulsive force in its axial direction, so that the speed change during rotation is performed well. Here, the carrier C can be manufactured by sintering the sun gear 40 and then simultaneously molding it with a synthetic resin using an injection mold. At this time, the engagement side teeth with the internal gear A in the mold drawing direction can be produced. An arbitrary taper can be formed around the entire surface. P. in FIG. L indicates a mold parting line, and F indicates a mold drawing direction.
[0018]
Thus, since the tooth gap 99 of the internal gear A and the engaging tooth 51 of the carrier C are made of synthetic resin, it is possible to prevent the tooth groove 99 of the internal gear A engaging with the engaging tooth 51 of the carrier C from being worn. This makes it possible to satisfactorily change the speed change during operation. That is, impact vibration is applied to the engagement side tooth surface of the carrier C and the internal gear A due to repetitive vibration during the clutch operation (torque limiter operation). This is because the carrier C itself is an iron-based high torque transmission means. This is because a sintered alloy is used. In the present invention, the internal gear A rotating at a high speed and the engaging teeth 51 of the carrier C engaged with the tooth groove 99 of the internal gear A are made of the same material (synthesized). Resin), it is possible to prevent the occurrence of surface wear due to insufficient surface pressure due to vibration, and to prolong the torque limiter operating life and the gear change switching life during operation. In addition, since the coefficient of restitution of the engaging portion between the internal gear A and the carrier C is small, the mutual collision force at the time of shifting is absorbed, and good shifting can be performed without noise even during rotation.
[0019]
Further, the sun gear 40 and the planetary gear shaft 36a serving as the torque transmission part of the carrier C are formed of a material having a different elastic modulus from the engaging teeth 51 of the carrier C, for example, a metal material such as an iron-based sintered alloy. Therefore, torque can be transmitted without loss. At this time, in consideration of the crushing of the tooth gap 99 due to the collision between the internal gear A and the carrier C caused by the speed change during rotation, the engaging teeth 51 of the carrier C are made of the same kind of material as a lightweight and high elastic modulus, for example, plastic. It is preferable to use a glass reinforcing material, and in this case, it is possible to prevent tooth surface wear due to vibration sliding at the time of clutch operation and crushing of the tooth gap 99 due to an impact at the time of gear change during rotation. As a result, it is possible to reduce gear shifting noise during shifting, and less repulsion between the internal parts such as the internal gear A and the carrier C, so that a good gear shifting can be achieved during operation, resulting in reliable and stable operation. Can be changed.
[0020]
Further, the engagement tooth 51 of the carrier C is shifted around the entire tooth surface on the engagement side with the internal gear A during the speed change at the time of rotation because the thrust force is generated in the internal gear A in the axial direction. Since the tapered surfaces 51a and 51b are provided to facilitate the operation, when the engagement between the internal gear A and the carrier C is released, the internal gear A is pushed away by the tapered surfaces 51a and 51b and smoothly separated. In addition, when the internal gear A and the carrier C are engaged, the engagement is smoothed by the tapered surfaces 51a and 51b, and as a result, the speed change during rotation is further improved.
[0021]
Next, the torque adjusting clutch portion 4 will be described. The clutch unit 4 uses a planetary mechanism in the same manner as the speed reduction unit 3 and includes a lock unit that prevents rotation of the output shaft 7 in both directions in addition to the torque adjustment unit.
[0022]
The locking means has a function of automatically locking the output shaft 7 with respect to the gear case 6 when the rotation of the motor 2 is stopped, and automatically releasing the lock when the motor 2 is rotated. However, since this point is a conventionally known mechanism, a description thereof will be omitted.
[0023]
The torque adjusting means includes a plurality of locking projections 48 projecting from the outer peripheral portion of the front end of the internal gear 42 at equal intervals in the circumferential direction, and steel disposed in the plurality of holes formed in the case 61. A ball 74, a clutch plate 77, a click plate 75, a clutch spring 76, an adjustment screw 79, and the clutch external operation element 78, and a steel ball 74 is formed on the internal gear 42 via the clutch plate 75. A torque limiter is configured to engage with the stop projection 48 and separate the output shaft 7 and the sun gear 40 when the load torque becomes a predetermined value or more. The torque is adjusted by rotating the clutch external operation element 78 and adjusting the pressing force applied to the steel ball 74 by the clutch spring 76.
[0024]
Here, at the time of torque limiter operation, that is, clutch operation, impact vibration is generated by the steel ball 74 colliding with the locking projection 48 of the internal gear. The impact energy at this time is considered to be proportional to the operating torque and the vibration frequency during the torque limiter operation. In addition, even with the same operating torque, it is considered that the impact energy is higher when operating in the high-speed mode where the rotational speed is high.
[0025]
[Table 1]

When used in the high-speed mode, during screw tightening, etc., most of the work can be covered with, for example, about 1.5 Nm as a torque limiter. The vibration frequency in Table 1 is obtained from the body rotation speed (/ min) × 6 (number of clutches) × 60 (sec) when the body rotation speed is 770 / min in the high speed mode and 270 / min in the low speed mode. It is a numerical value.
[0026]
Here, the high-speed mode means that, for example, the internal gear A in the second stage planetary mechanism is engaged with the carrier D in the first stage planetary mechanism (the first stage and the second stage are directly connected). The low speed mode is, for example, the state where the internal gear A in the second stage planetary mechanism is engaged with the fixing member B provided on the gear case side to stop the rotation. The state where all the first, second, and third planetary mechanisms are used.
[0027]
Also, line L ₁ in FIG. 7 shows the relationship between the main body rotation speed and the torque curve in the low speed mode (using all three-stage planetary mechanisms), and line L ₂ is the high-speed mode (using two-stage planetary mechanisms). ) Shows the relationship between the main body rotation speed and the torque curve. A numerical value of 2.8 times in the graph represents a high-speed / low-speed rotation ratio with the same torque. That is, the rotation ratio at the time of torque limiter operation (for example, 1.5 Nm) is 2.8 times, and this rotation ratio becomes the high-speed and low-speed impact frequency ratio by the torque limiter operation.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of planetary mechanisms are provided at the output of the electric motor, and the preceding planetary mechanism is fixed to the output shaft of the motor, and the front stage sun gear and the gear case. A fixing member fixed to the inner surface, a plurality of preceding planetary gears that mesh with both the preceding sun gear and the fixing member, and a preceding carrier having a planetary gear shaft that supports each preceding planetary gear, The rear stage planetary mechanism includes a rear stage sun gear integrally formed with the front stage carrier, an internal gear arranged in an axially movable manner in the gear case, a plurality of rear stage planetary gears, and a rear stage planetary gear. An engaged portion that includes a planetary gear shaft that supports each planetary gear and that includes a rear carrier in which a sun gear that is a torque transmitting portion is integrally formed, and that engages with an engaging portion provided in the internal gear. Adjacent fixed part And the rear carrier, respectively, and the internal gear is moved to fix the internal gear to the fixing member or to be integrated with the rear carrier to change the speed. On the other hand, in the rotary tool with a transmission in which an external operation element for external operation that is movable in the axial direction is provided, and the external operation element is engaged with the internal gear, at least the engaged portion of the carrier in the subsequent stage is formed of synthetic resin. In addition, the planetary gear shaft that supports at least the sun gear serving as the torque transmission unit and the planetary gears in the subsequent stage is formed of metal, and is engaged with the engaged part of the carrier in the rear stage that is formed of a composite material having different elastic modulus Since the engaging part of the engaging internal gear is made of synthetic resin, surface wear of the engaging part due to vibration etc. can be prevented in advance, and torque limiter operation As a result, it is possible to prolong the life of the gear change and the gear change during operation and to transmit the torque without loss by the carrier, thus reducing the gear shift noise during the gear shift and achieving a good gear shift during operation. As a result, reliable and stable gear shifting can be performed.
[0029]
In addition to the effect of the first aspect, the invention according to the second aspect uses the same elastic modulus as the synthetic resin material forming the engaged portion of the carrier and the engaging portion of the internal gear. The mutual collision force at the time is absorbed, and a good speed change can be achieved without noise even during rotation.
[0030]
In addition to the effect of the first aspect, the invention according to the third aspect is provided with an arbitrary tapered surface around the engagement side tooth surface with the internal gear at the engaged portion of the carrier. During the shifting of the hour, a propulsive force is generated in the internal gear in the axial direction, making the shifting easier, and the shifting during rotation becomes even better.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the gear case portion of the above.
FIG. 3 is a front view showing a state where a clutch external operation element and a chuck are attached to the gear case.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the above.
FIGS. 5A and 5B are a front view and a side cross-sectional view of a carrier formed of the above composite material, respectively.
6A is an arrow view seen from an arrow a in FIG. 5B, and FIG. 6B is an arrow view seen from an arrow direction b in FIG.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the main body rotation speed and the torque curve.
FIG. 8 is a bottom view showing attachment of the external operation element and the lever.
FIG. 9 is an exploded perspective view showing the gear case, the internal gear, the external operator, and the lever.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a portion where the engaging portion at the tip of the lever is engaged with the annular groove same as above.
[Explanation of symbols]
A Internal gear B Fixed member C Carrier 6 Gear case 36a Planetary gear shaft 40 Sun gear 51 Engagement part 58 External operator 99 Engagement part

Claims

Provided with a multi-stage planetary mechanism at the output of the electric motor, the front planetary mechanism is a front sun gear fixed to the output shaft of the motor, a fixing member fixed to the inner surface of the gear case, a front sun gear and a fixing member A plurality of first stage planetary gears meshing with each other, and a first stage carrier provided with a planetary gear shaft that supports each first stage planetary gear, and the second stage planetary mechanism is formed integrally with the first stage carrier. A rear-stage sun gear, an internal gear that is axially movable in the gear case, a plurality of rear-stage planetary gears, a planetary gear shaft that supports each rear-stage planetary gear, and a torque transmission unit; becomes sun gear consists of a downstream carrier which is formed integrally with, respectively provided on the stationary member and the rear stage of the carrier adjacent the engaged portion which the engaging portion engages provided in the internal gear, Intana The gear is moved so that the internal gear can be fixed to the fixed member or integrated with the carrier at the subsequent stage to change the speed, and is externally movable in the axial direction with respect to the gear case. In the rotary tool with a transmission in which the external operating element is provided and the external operating element is engaged with the internal gear, at least the engaged part of the rear carrier is formed of synthetic resin and at least the sun serving as the torque transmitting part The planetary gear shaft for supporting the gear and each of the subsequent planetary gears is made of metal, and the engaging portion of the internal gear that is engaged with the engaged portion of the subsequent carrier that is formed of a composite material having a different elastic modulus. A rotary tool with a transmission, characterized in that it is made of synthetic resin.

The rotary tool with a transmission according to claim 1, wherein the synthetic resin material forming the engaged portion of the carrier and the engaging portion of the internal gear is made of a material having the same elastic modulus.

2. The rotary tool with a transmission according to claim 1, wherein an arbitrary tapered surface is provided on the entire periphery of the engagement side tooth surface of the engaged portion of the carrier with the internal gear.