JP4063527B2 - 電動手工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、深刻な作業状況、特に、ハンマードリルのような場合に、大きな回転エネルギが蓄積される電動モータを残りの力の伝達連鎖から分離する安全クラッチを有してツールを回転させる電動工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハンマードリルのような電動手工具は、通常、高速回転し、従って、その質量慣性モーメントによって大きな回転エネルギが蓄積される電動モータによって駆動する。深刻な作業状況、特に、ツールがかみ付きを生じた場合に、手で扱っている電動手工具が許容できないほど振れる場合にユーザーを保護するため、駆動エネルギを極めて急速に減衰させるか、又は回転エネルギが蓄積される電動モータとツールとの間の力の伝達連鎖を極めて迅速に切り離さねばならない。大きな効率を有する電動手工具の場合、付加的な手段を講じない限り駆動エネルギを十分迅速に減衰させることはできない。
【０００３】
力の伝達連鎖を切り離すためクラッチで切り替えるようにする多種多様な技術が知られている。所定の回転モーメントを越えるとき動作する安全クラッチとしては、ドイツ特許第４０３６９１２号に記載の純粋に機械的な滑りクラッチ、又はヨーロッパ特許第４８６８４２号に記載のような電気制御の電磁クラッチがある。掛合状態で力を伝達するため、互いに同軸状に連結する軸の少なくとも半径方向外側に配置したクラッチ手段を作用させ、圧力を加えることにより摩擦によって力の結合を生ずるようにする。例えば、ヨーロッパ特許第６９４７０６号に記載の滑りクラッチは、同軸状に相対回転可能に嵌合する２個の中空軸の半径方向外側に力の結合を生ずるクラッチ手段を設け、限界を越えたとき制御可能な結合摩擦が互いに滑るようにするものがある。
【０００４】
ツール軸線に直交するよう配置した電動モータを有する電動手工具では、回転運動は少なくともかさ歯車伝動系により回転駆動軸線からツール軸線に伝達され、従って、例えば、ドイツ国実用新案第９２０８４０７号に記載のように円錐形状のピニオンの回転軸線をモータの回転駆動軸上に配置したり、又はモータの回転軸線に平行に配置したりする。ツール軸線に直交する方向にできる限り短い構造にするためには、力の伝達連鎖の中間で動作する安全クラッチは軸線方向に平行にずらして配置することがよくあり、構造上は米国特許第４，３４６，７６７号に記載のように中間伝動段に一体にする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような中間段で動作する安全クラッチは、この安全クラッチの軸受支持のために必要な軸受を力の伝達連鎖に設けなければならず、軸受上に配置するにしても、軸線からずらして配置するにしても、ハウジングの容積を増大することになる。各軸に２個以上の軸受を設けることは既に僅かに変位した容積を占有しているので、駆動系に隙間なく詰め込まなければならないという欠点がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高速回転する回転駆動軸に直接安全クラッチを組み込んで一体化することにより、単に軸線方向の高さを僅かに延長するだけで済むようにした電動手工具を得るにある。更に、本発明の他の目的は回転子を効果的に制動することができる電動手工具を得るにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、電動モータに相対回転不能に固定した回転駆動軸からピニオン軸に相対回転不能に固定したピニオンを介して伝動装置を駆動する電動手工具であって、回転駆動軸とピニオン軸との間に安全クラッチを配置した電動手工具において、前記ピニオン軸の内側に設けた内側軸受の周りに同軸状にピニオン軸を回転自在に配置し、前記内側軸受内に前記回転駆動軸を軸線方向に摺動可能に掛合させ、前記ピニオン軸と前記回転駆動軸とが同軸状に回転する構成としたことを特徴とする。
【０００８】
正常な作動では滑りなく連動回転を行い、危険な作動状況では双方の軸を自由に回転させる安全クラッチは、回転駆動軸とピニオン軸との間に配置する。回転駆動軸は、この回転駆動軸と同軸状に回転可能なピニオン軸内に嵌合し、ピニオン軸内の軸受は摺動軸受とすると好適であり、更に、共通の回転軸線に関して中心のボールにより心出しし、また軸線方向に十分長い摺動軸受によってピニオンに加わる横方向力があっても傾斜することのない力の伝達を生ずるようにすると好適である。軸線方向の掛合領域の半径方向外側に配置した外側軸受によって、回転駆動軸も、内側軸受を介在させたピニオン軸もハウジングに対して回転可能に支持することができ、これにより、電動モータに関して反対側の回転駆動軸の軸受によって横方向力を吸収することができる。
【０００９】
安全クラッチを電磁クラッチとして構成すると、互いに対向する端面のそれぞれの少なくとも半径方向外側部分を強磁性材料によって構成し、回転子ディスクをピニオン軸に相対回転不能に配置し、また電機子ディスクを回転駆動軸に相対回転不能に配置し、正常な作動ではピニオン軸の半径方向外側でハウジングに設けた通電用の電磁コイルによってばね力に抗して軸線方向に引き寄せ合う磁束を発生し、摩擦力又は形状ロックによって互いに連結を生じて回転を伝達するようにすると好適である。好適には、回転子ディスクの３つの自由側面に関して常に磁束結合を生ずるよう、ハウジングにおける非強磁性体の軸受シールドに取り付けた中空円筒形状の電磁コイルによってピニオン軸及び回転駆動軸の外側軸受を包囲し、ピニオン軸及び回転駆動軸の外側軸受と、回転子ディスクと、電磁コイルとが軸線方向に狭い範囲内に限定された領域に組み込むことができ、安全クラッチを一体に組み込むことによって構造上の高さを軸線方向に僅かに延長するだけで済むことになる。
【００１０】
電磁クラッチによって力の伝達を切り離す際に、ツール並びに伝動系を経てピニオン軸は高い摩擦により制動されて迅速に静止状態になる。比較的質量のある電機子ディスクと回転駆動軸の連結は、危険な作業状況で考慮すべき回転エネルギが高いことは問題とはならず、電動モータは通常どおり回転させておくことができる。好適には、電磁クラッチが先ず動作し、次に電動モータが静止することになれば、不慮のツールへの力の伝達を確実に防止することができる。
【００１１】
更に好適には、電機子ディスクに対向する深鍋状に構成したクラッチケースの軸線方向に電機子ディスクに対向する対向面の半径方向外側領域に摩擦コーティングを設け、危険な作業状況の際に、電磁クラッチの動作により電機子ディスクの軸線方向変位で緊張していたばねのばね力によって回転する電機子ディスクが摩擦コーティングに接触し、電機子ディスクを介して電動モータが静止するまで制動され、これにより、高い回転エネルギが消失する。
【００１２】
電磁コイルはハウジングの軸受シールドに固定し、回転子ディスク及びピニオン軸と予め組み付けておくことができる。この場合、次の工程として、回転駆動軸とともに電機子ディスク及び防塵ケースとしても機能するクラッチケースを挿入して組み付ける。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明による電動手工具１には、ハウジング３内に配置した電動モータ２と、伝動装置の第１伝動段を駆動するピニオン４と、このピニオン４と電動モータ２との間に配置した安全クラッチ５とを設ける。
【００１５】
図２に示すように、電動モータ２から伝動装置の第１伝動段に噛合してこれを駆動するピニオン４に至る伝動連鎖の内部における安全クラッチ５は、電磁コイル６と、回転子ディスク７と称されるクラッチディスクと、電機子ディスク８と称されるクラッチディスクとを有する電磁クラッチとして構成する。中空シリンダ状の電磁コイル６は、ピニオン４に一体に連結したピニオン軸１０の半径方向外側の外側軸受９の周りを包囲し、ピニオン４側とは反対側においてこのピニオン軸１０の内側に、電動モータ２に相対回転不能に連結した回転駆動軸１１を収容し、この回転駆動軸１１を摺動軸受として構成した内側軸受１２内で同軸状に回転自在に支持し、心出しボール及び十分長い軸線方向の摺動面によって、ピニオン４が受ける横方向力による傾動を生じない力の伝達を行なうようにする。軸線方向の掛合領域に配置した外側軸受９によって、回転駆動軸１１も、内側軸受１２が介在するピニオン軸１０もハウジング３に対して回転自在に支持し、電動モータ２に関して反対側の回転軸受１３は横方向力を吸収する。ピニオン軸１０に回転不能に固定した回転子ディスク７並びに回転駆動軸１１に回転不能に固定した電機子ディスク８は、少なくとも半径方向外側の互いに対向する端面を強磁性材料により構成する。半径方向外方に配置した電磁コイル６で生ずる磁束によって電機子ディスク８はばね力に抗して回転子ディスク７を引き付け、この回転子ディスク７と一緒に回転運動するよう圧着連結又は形状ロックで連結する。外側軸受９をハウジング３に固定するための強磁性体ではない軸受シールド１４に組み付ける中空円筒形状の電磁コイル６は、３つの側面に関して磁束結合を生ずるよう回転子ディスク７又は電機子ディスク８によって包囲し、この電磁コイル６の内側にピニオン軸１０及び回転駆動軸１１の外側軸受９を包囲し、これにより、軸線方向に制限された狭い領域において、ピニオン軸１０及び回転駆動軸１１の外側軸受９、回転子ディスク７、及び電磁コイル６の組み込み状態が得られる。電機子ディスク８に軸線方向に対向し、この電機子ディスク８が休止するクラッチケースの対向面１６の半径方向外方領域に配置した摩擦コーティング層１５は、板ばねとして構成した軸線方向に偏倚するばね１７のばね力の下に回転子ディスク７に対向する電機子ディスク８の端面と摩擦接触する。電機子ディスク８を有する回転駆動軸１１及びクラッチケースとして構成した対向面１６は、ハウジング３の軸受シールド１４に固定した電磁コイル６内に並びにピニオン軸１０及びこのピニオン軸１０に固定した回転子ディスク７の内側軸受１２内に軸受シールド１４に向けて挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電動手工具の一部断面とする側面図である。
【図２】 安全クラッチの詳細を示す一部断面とする側面図である。
【符号の説明】
1 電動手工具
2 電動モータ
3 ハウジング
4 ピニオン
5 安全クラッチ
6 電磁コイル
7 回転子ディスク
8 電機子ディスク
9 外側軸受
10 ピニオン軸
11 回転駆動軸
12 内側軸受
13 回転軸受
14 軸受シールド
15 摩擦コーティング層
16 対向面

Claims (8)

1. 電動モータ（２）に相対回転不能に固定した回転駆動軸（１１）からピニオン軸（１０）に相対回転不能に固定したピニオン（４）を介して伝動装置を駆動する電動手工具であって、回転駆動軸（１１）とピニオン軸（１０）との間に安全クラッチ（５）を配置した電動手工具において、前記ピニオン軸（１０）の内側に設けた内側軸受（１２）の周りに同軸状にピニオン軸（１０）を回転自在に配置し、前記内側軸受（１２）内に前記回転駆動軸（１１）を軸線方向に摺動可能に掛合させ、前記ピニオン軸（１０）と前記回転駆動軸（１１）とが同軸状に回転する構成としたことを特徴とする電動手工具。
2. 前記ピニオン軸（１０）の半径方向外方の外側軸受（９）を、ピニオン軸（１０）が前記内側軸受（１２）に掛合する軸線方向領域の半径方向外方に配置した請求項１記載の電動手工具。
3. 前記内側軸受（１２）を軸線方向に十分長い摺動面を有する摺動軸受とした請求項１又は２記載の電動手工具。
4. 前記ピニオン軸（１０）に回転子ディスク（７）を、前記回転駆動軸（１１）に電機子ディスク（８）をそれぞれ相対回転不能に固定した請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の電動手工具。
5. 前記回転子ディスク（７）側とは反対側の電機子ディスク（８）の端面に対向するクラッチケースの対向面（１６）の半径方向外側部分に摩擦コーティング層（１５）を設けた請求項４記載の電動手工具。
6. 前記安全クラッチ（５）を電磁クラッチとして構成した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の電動手工具。
7. 中空円筒形状の電磁コイル（６）により外側軸受（９）を包囲する請求項６記載の電動手工具。
8. 前記電磁コイル（６）を、前記ピニオン軸（１０）の前記外側軸受（９）を支持する軸受シールド（１４）に固定した請求項６又は７記載の電動手工具。

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