JP5118602B2 - Rotating power equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ギアの噛合わせを変更可能な回転動力機器に関する。 The present invention relates to a rotary power device capable of changing the meshing of gears.
特許文献1には、遊星歯車機構を有する回転動力機器が記載されている。この回転動力機器においては、周方向に多数の歯部を有するキャリア(駆動ギア)と、同じく周方向に多数の歯部を有するリングギア(噛合いギア)と、キャリアに回転自在に支持されるプラネットギアとを多段に備えることで、多段の遊星歯車機構を形成している。そして、リングギアを軸方向にスライド自在に設け、キャリアとリングギアの互いの歯部が噛合う位置と、噛合わない位置とを切替えることで、減速比を変更可能としている。図16には、上記のキャリア5およびリングギア7として一般的な形状のものを示している。
Patent Document 1 describes a rotary power device having a planetary gear mechanism. In this rotary power device, a carrier (drive gear) having a large number of teeth in the circumferential direction, a ring gear (meshing gear) having a large number of teeth in the circumferential direction, and a carrier are rotatably supported. By providing planet gears in multiple stages, a multi-stage planetary gear mechanism is formed. The ring gear is slidable in the axial direction, and the reduction ratio can be changed by switching between a position where the teeth of the carrier and the ring gear mesh with each other and a position where they do not mesh. FIG. 16 shows a general shape of the
このような回転動力機器にあっては、運転中に(つまりキャリア5が図16中の矢印r方向に回転している最中に)リングギア7を図16中の矢印s方向にスライドさせて噛合わせようとしたとき、互いの歯部4,6同士がうまく噛合わず減速比の切り替えに失敗する場合がある。
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、運転中であっても減速比を円滑に切り替えることのできる回転動力機器を提供することを、課題とする。 This invention is invented in view of the said problem, Comprising: It makes it a subject to provide the rotational power apparatus which can switch a reduction ratio smoothly even if it is driving | running.
上記課題を解決する本発明の回転動力機器は、周方向に多数の歯部4を有する駆動ギアAと、同じく周方向に多数の歯部6を有する噛合いギアBと、駆動ギアAを回転駆動させるモータ1とを具備する。本発明の回転動力機器にあっては、駆動ギアAの回転軸方向に沿って噛合いギアB又は駆動ギアAをスライドさせることで、駆動ギアAと噛合いギアBの互いの歯部4,6が噛合う位置と、噛合わない位置とが切替自在である。そして、本発明の回転動力機器にあっては、噛合い始め領域Pにおいては周方向に一つ又は複数とばして位置する歯部4b,6b同士のみが噛合うように、駆動ギアAが有する多数の歯部4のうち一部の歯部4aと、噛合いギアBが有する多数の歯部6のうち一部の歯部6aとを、切り欠き形状に設け、切り欠き形状を設けていない歯部4b,6bにおいては、噛合い始め領域Pにあるスライド方向s端部の角部分に、凸曲面状のテーパ面12を形成し、噛合いギアBの切り欠き形状に設けた歯部6aにおいては、切り欠き10部分の端面と噛合いギアBの端面とをつなぐ凹曲面状のテーパ面13を形成している。
The rotational power device of the present invention that solves the above problem rotates the drive gear A having a large number of
このようにすることで、駆動ギアAと噛合いギアBを噛合わせようとするときには、間をとばして位置する歯部4b,6b同士のみで円滑に噛合うことができる。したがって、駆動ギアAが回転しているような場合であっても,これに噛合いギアBを噛合わせて減速比を容易に変更することができる。また、切り欠き形状を設けていない歯部4b,6b同士がぶつかって噛合わせを失敗することが更に防止される。
By doing in this way, when it is going to mesh | engage the drive gear A and the meshing gear B, it can mesh | engage smoothly only by the tooth |
本発明の回転動力機器において、噛合いギアBの上記切り欠き形状は、歯部6aのスライド方向s一端側を切り欠いた形状であり、駆動ギアAの上記切り欠き形状は、歯部4aをスライド方向sの全域にわたって切り欠いた形状であることが好ましい。このようにすることで、ギア機構全体の軽量化や低コスト化を図ることができる。
In rotational power device of the present invention, the shape-outs on SL clipper mesh fit gear B has a shape formed by cutting the sliding direction s end side of the
他方、本発明の回転動力機器においては、駆動ギアAと噛合いギアBの上記切り欠き形状は共に、歯部4a,6aのスライド方向s一端側を切り欠いた形状であることも好ましい。このようにすることで、駆動ギアAと噛合いギアBを深く噛合わせた場合には、互いの歯部4a,6aの切り欠きを設けていない部分においても噛合いを生じ、確実に連結されるようになる。
On the other hand, in the rotary power device of the present invention, it is also preferable that both the cutout shapes of the drive gear A and the meshing gear B are cut out at one end side in the sliding direction s of the
そして、本発明の具備する駆動ギアAはキャリア5であり、噛合いギアBはスライド自在なリングギア7であり、更にキャリア5に回転自在に支持されるプラネットギア8を具備することで、減速比が変更自在な遊星歯車機構3を形成することも好適である。この場合、運転中であってもリングギア7をスライドさせて減速比を変更することが容易となる。
The drive gear A according to the present invention is the
他方、本発明の具備する駆動ギアAと噛合いギアBは共に平歯車20,21であり、平歯車20,21同士の動力伝達を切り替えることで減速比が変更自在であることも好適である。この場合、運転中であっても平歯車20,21をスライドさせて減速比を変更することが容易となる。
On the other hand, the drive gear A and the meshing gear B of the present invention are both
請求項1に係る発明は、駆動ギアと噛合いギアの互いの歯部のうち一部の歯部同士をまずは円滑に噛合わせることができ、したがって、運転中であっても減速比を円滑に切り替えることができるという効果を奏する。また、駆動ギアと噛合いギアの噛合わせが更に円滑に行われるという効果を奏する。 According to the first aspect of the present invention, some of the tooth portions of the drive gear and the meshing gear can be meshed with each other smoothly, and therefore the reduction ratio can be smoothly achieved even during operation. There is an effect that it can be switched. Further, there is an effect that the driving gear and the meshing gear can be meshed more smoothly.
また請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加えて、ギア機構全体の軽量化や低コスト化を図ることができるという効果を奏する。
In addition to the effect of the invention according to claim 1, the invention according to
また請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加えて、駆動ギアと噛合いギアを更に深く噛合わせたときには、全ての歯部同士を確実に嵌合させることができるという効果を奏する。
In addition to the effect of the invention according to claim 1, the invention according to
また請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、運転中であってもリングギアをスライドさせることで、遊星減速機構の減速比を容易に変更することができるという効果を奏する。
In addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3 , the invention according to
また請求項5に係る発明は、請求項1〜3のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、運転中であっても平歯車をスライドさせることにより減速比を容易に変更することができるという効果を奏する。
In addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3 , the invention according to
本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本発明の実施形態における一例の回転動力機器は、図8に全体を示す電動ドリルドライバである。なお、モータ1から出力軸2までの減速比を変更自在なものであれば、例えば電動丸鋸等の他の機器であっても、同様の構成が適用可能である。
The present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings. An example of the rotary power device according to the embodiment of the present invention is an electric drill driver as shown in FIG. As long as the reduction ratio from the motor 1 to the
電動ドリルドライバである一例の回転動力機器は、筒型の本体ハウジング100と、該本体ハウジング100から側方に延出されるハンドル101とで外形を成している。本体ハウジング100内には、動力源であるモータ1と、モータ1の回転動力を減速したうえで出力軸2側にまで伝達する遊星減速機構3とを収納している。
An example of a rotary power device that is an electric drill driver has an outer shape composed of a cylindrical
図6、図7には、上記遊星減速機構3を示している。この遊星減速機構3は、キャリア5と、周方向に多数の歯部6を有するリングギア7と、キャリア5に回転自在に支持される複数のプラネットギア8とを、ギアボックス14内において三段に備えたものである。リングギア7の歯部6は、その内周面から内方に突出させたものである。また、二段目のキャリア5の外周目からは、歯部4を外方に突出させている。
6 and 7 show the planetary
一段目の複数のプラネットギア8は、モータ1により回転駆動されるサンギア9と、一段目のリングギア7との間で噛合いを生じる。二段目の複数のプラネットギア8は、一段目のキャリア5と、二段目のリングギア7との間で噛合いを生じる。三段目の複数のプラネットギア8は、二段目のキャリア5と、三段目のリングギア7との間で噛合いを生じる。三段目の複数のプラネットギア8を回転自在に支持する三段目のキャリア5は、出力軸2側へと回転動力を伝達する。
The plurality of first-stage
そして、遊星減速機構3内において三段に形成されるリングギア7のうち、一段目および三段目のリングギア7をギアボックス14に固定し、二段目のリングギア7を、ギアボックス14内においてスライド自在に設けている。二段目のリングギア7は、キャリア5の回転軸方向に沿ってスライド自在であり、図中の左側に位置するときには二段目のキャリア5と互いの歯部4,6が噛合うことがなく、図中の右側に位置するときには二段目のキャリア5と互いの歯部4,6が噛合うようになっている。
Of the
リングギア7は、ギアボックス14の開口部を通じて外側に突出したレバー15を介してスライド操作され、図中左側の位置においてはキャリア5の回転を禁止させず、図中右側の位置にてキャリア5と噛合ったときに該キャリア5の回転を禁止させる。なお、二段目のリングギア7をスライド自在に設ける代わりに、一段目や三段目のリングギア7をスライド自在に設けても構わない。この場合、一段目や三段目のキャリア5の回転が選択的に禁止される。
The
次に、一例の特徴部分である二段目のキャリア5とリングギア7の構成について、図1〜図5に基づいて詳述する。なお、上記二段目のキャリア5が一例においては駆動ギアAであり、上記二段目のリングギア7が一例においては噛合いギアBである。
Next, configurations of the
図1には、キャリア5とリングギア7を示しており、図2には、リングギア7の一部を拡大して示している。図示のように、リングギア7が周方向に有する多数の歯部6のうち、一つとばしで位置する歯部6には、切り欠き10を設けてある。つまり、一例のリングギア7にあっては、切り欠き10を設けてある歯部6(以下「歯部6a」とする)と、切り欠き10を設けていない歯部6(以下「歯部6b」とする)とが、リングギア7の内周面において周方向に交互に配置されている。
FIG. 1 shows the
リングギア7側の歯部6aに設けた切り欠き10は、歯部6aのスライド方向s一端側を、ここでは噛合うことがないように切り欠いた形状である。このスライド方向sは、リングギア7がスライドする方向である。また、スライド方向s一端側は、リングギア7に対してキャリア5が位置する側であり、換言すれば、キャリア5との間で噛合いを生じ始める側の領域(以下「噛合い始め領域P」という)である。
The
また、キャリア5が周方向に有する多数の歯部4のうち、周方向に一つとばしで位置する歯部4aにも、切り欠き11を設けている。但し、この切り欠き11は、歯部4aをスライド方向sの一端側ではなくその全域に亘って、ここでは噛合いを生じることがないように切り欠いた形状である。したがって、実質的には、一つとばしに位置する歯部4aの全体を噛合うことがないように省き、切り欠き11のない歯部4bのみを突出させた形状となっている。
Moreover, the
なお、本説明文中においては、キャリア5とリングギア7の歯部4,6同士が1対1で噛合うときの歯数を基準としている。したがって、上記歯部4が省かれた状態とは、この1対1の歯数を基準としたときに省かれたと解釈できるような状態を意味する。
In this description, the number of teeth when the
図4には、図3のX−X線の断面展開図を概略的に示しており、リングギア7のスライドに伴って歯部4,6が噛合う様子を、図4(a)、(b)、(c)の順に示している。図示のように、回転するキャリア5側には一つとばしに歯部4(4a)がなく、リングギア7側には一つ飛ばしに歯部6bが切り欠き10を有している。したがって、リングギア7の歯部6aと歯部6bの間の段差hの分だけ、キャリア5側の歯部4が歯部6aを通過して歯部6bと係合しやすくなっている(特に図4(b)、(c)参照)。
4 schematically shows a developed sectional view taken along the line XX of FIG. 3, and the manner in which the
また、切り欠き10を設けていない歯部6bにおいては、噛合い始め領域Pにあるスライド方向s端部の角部分に、テーパ面12を形成している。このテーパ面12は、歯部6bのスライド方向s端部に形成される三角形状の端面と、キャリア5の回転方向rを向く歯部6bの側面との間の稜線部分に形成されるものである(図2参照)。テーパ面12を設けてあることで、噛合わせようとする際にキャリア5の歯部4(4b)が歯部6bの端部に当たって失敗することが防止される。
Further, in the
なお、このテーパ面12は歯部6b端部の一方の稜線に設けるだけでなく、図5(a)、(b)の変形例に示すように、両方の稜線に設けてあってもよい。両方に設けた場合には、キャリア5が正回転する場合と逆回転する場合のどちらであっても、テーパ面12を設けてあることで噛合わせ時の失敗が防止される。テーパ面12は一直線状に傾斜させたものであってもよいし、凸曲面状に形成したものであってもよい。
In addition, this
また、スライド方向s一端側を切り欠いた歯部6aにおいては、その切り欠き10部分の端面とリングギア7の端面とをつなぐ凹曲面状のテーパ面13を形成している(図2参照)。テーパ面13を設けたことにより、強度が増強されている。
Further, in the
上記構成から成る一例の回転動力機器において、例えば、当初噛合わない位置(図6(a)参照)にあったリングギア7をキャリア5側にスライドさせる。すると、まずリングギア7の噛合い始め領域Pにて、リングギア7において周方向に一つとばしに配置される歯部6bと、キャリア5において周方向に一つとばしに配置される歯部4bとが、円滑に噛合うことになる(図6(b)参照)。
In the example rotary power device having the above-described configuration, for example, the
リングギア7の噛合い始め領域Pにて歯部4b,6bが噛合うと、ここでキャリア5の回転は禁止され、回転方向rの位置関係をそのまま維持しつつ、キャリア5が更にスライド方向sへとスライドされる。つまり、噛合い始め領域Pを超えて図6(c)に示す位置にまでスライドされた時点で、キャリア5とリングギア7とが大きな面積で確実に噛合うことになる。
When the
なお、一例ではキャリア5とリングギア7において、切り欠き10,11のある歯部4a,6aと、切り欠きのない歯部4b,6bとを一つずつ交互に設けているが、切り欠き10,11のある歯部4a,6aを周方向に複数連続させてもよい。つまり、切り欠き10,11のある複数の歯部4a,6aと、切り欠きのない単数の歯部4b,6bとを、キャリア5とリングギア7において周方向に交互に配置してもよい。この場合、歯部4aが連続する個数と歯部6aが連続する個数は一致させる。また、一例ではリングギア7側をスライド自在にしているが、キャリア5側がスライドする構成であっても構わない。
In the example, in the
更に、一例ではリングギア7側の歯部6aを一部切り欠き、キャリア5側の歯部4aを全て欠くようにしているが、これが逆であっても構わない。つまり、リングギア7側の歯部6aを全て欠き、キャリア5側の歯部4aを一部切り欠く構成であってもよい。
Further, in the example, the
但し、一例の遊星減速機構3の場合、リングギア7側には複数のプラネットギア8と円滑に噛合うために一定数以上の歯部6が必要である。これに対してキャリア5には、該キャリア5の回転を停止させるだけの歯部4があればよい。したがって、リングギア7側の歯部6aを一部切り欠くように設けることが好適である。これにより、リングギア7の歯部6aの切り欠き10を設けていない部分と、切り欠き10のない歯部6bとで、プラネットギア8を円滑に噛合わせることができる(図6参照)。
However, in the example
次に、本発明の実施形態における他例の回転動力機器について、図9〜図11に基づいて説明する。なお、他例の基本的な構成は上記した一例の構成と同様である。したがって、一例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、一例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。 Next, another example of the rotational power device in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration of other examples is the same as the configuration of the above example. Therefore, the same components as those in the example are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only characteristic configurations different from the example are described in detail below.
他例においては、駆動ギアAであるキャリア5側の歯部4aに設けてある切り欠き形状と、噛合いギアBであるリングギア7側の歯部6aに設けてある切り欠き形状を共に、各歯部4a,6aのスライド方向s一端側に形成した切り欠き10としている。リングギア7の歯部6aの切り欠き10は、一例と同様に、該歯部6aの噛合い始め領域P側のスライド方向s一端側に形成したものである。
In another example, both the notch shape provided in the
キャリア5の歯部4aの切り欠き10は、リングギア7の場合と同様に、該歯部4aの噛合い始め領域P側のスライド方向s一端側に形成したものである(図10参照)。また、キャリア5側の切り欠き10を設けていない歯部4bにおいては、噛合い始め領域Pにあるスライド方向s端部の角部分に、リングギア7側と同様のテーパ面12を形成している。
The
上記構成から成る他例の回転動力機器において、例えば、当初噛合わない位置にあったリングギア7をキャリア5側にスライドさせる。すると、まず互いの噛合い始め領域Pにおいて、リングギア7において周方向に一つとばしに配置される歯部6bと、キャリア5において周方向に一つとばしに配置される歯部4bとが、円滑に噛合うことになる。ここまでは一例と同様である。
In another example of the rotational power device having the above-described configuration, for example, the
噛合い始め領域Pにて歯部4b,6bが噛合うと、キャリア5の回転は禁止され、回転方向rの位置関係をそのまま維持しつつ、キャリア5が更にスライド方向sへとスライドされる。そして、互いの噛合い始め領域Pを超えた位置にまでスライドされると、キャリア5とリングギア7の切り欠き10を設けていない歯部4b,6b同士に加えて、歯部4a,6a同士も切り欠き10を設けてない部分において噛合いを始める。即ち、リングギア7を奥までスライドさせた段階においては、キャリア5とリングギア7の全ての歯部4,6同士が隙間無く嵌合することになり、大面積での確実な噛合いが実現される。
When the
次に、本発明の実施形態における更に他例の回転動力機器について、図12〜図15に基づいて説明する。なお、更に他例の構成のうち、一例や他例にて既述した構成と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、更に他例の特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。 Next, another example of the rotary power device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, among the configurations of other examples, the same reference numerals are given to the same configurations as those already described in one example or other examples, and detailed description will be omitted, and only the characteristic configurations of other examples will be described below. Detailed description.
更に他例の回転動力機器にあっては、ギアボックス14内に配置してある平歯車20,21同士の噛合いを切り替えることで、変則比を変更自在とする。ギアボックス14内には、モータ1により回転駆動されるサンギア9と、サンギア9と噛合う複数のプラネットギア8と、各プラネットギア8を回転自在に支持するキャリア5と、各プラネットギア8が噛合うリングギア7とから成る一段の遊星減速機構3を形成している。キャリア5には、径の異なる複数種(図示例では二種)の平歯車20を一体に連設している。以下においては大径の平歯車20に符号20aを付し、小径の平歯車20に符号20bを付す。
Furthermore, in the rotating power device of another example, the irregular ratio can be changed by switching the meshing between the spur gears 20 and 21 arranged in the
ギアボックス14内には、大径の平歯車20aに対して噛合う小径の平歯車21aと、小径の平歯車20bに対して噛合う大径の平歯車21bとを、ボックス出力軸22に固定した状態でスライド自在に配置している。図12(a)に示すように、ボックス出力軸22が図中右側に位置するとき、平歯車20bと平歯車21bが噛合い、平歯車20aと平歯車21aとは噛合いを解除される。また、図12(c)に示すように、ボックス出力軸22が図中左側に位置するとき、平歯車20aと平歯車21aが噛合い、平歯車20bと平歯車21bとは噛合いを解除される。
A small-
ボックス出力軸22は、ギアボックス14の開口部を通じて外側に突出したレバー23を介してスライド操作され、平歯車20aと平歯車21aが噛合ってボックス出力軸22に回転動力を伝達する状態と、平歯車20bと平歯車21bが噛合ってボックス出力軸22に回転動力を伝達する状態とを、択一的に切り替える。即ち、レバー23の操作によって減速比を切り替えることができる。
The
更に他例の回転動力機器においては、上記平歯車20(大径および小径の平歯車20a,20b)が駆動ギアAであり、これと噛合う上記平歯車21(小径および大径の平歯車21a,21b)が噛合いギアBである。
In still another example of the rotary power device, the spur gear 20 (large diameter and small
駆動ギアAである平歯車20a,20bには、一例や他例のキャリア5と同様の歯部4a,4bから成る多数の歯部4が外周面に配置してある。また、噛合いギアBである平歯車21a,21bには、他例のキャリア5と同様の歯部6a,6bから成る多数の歯部6が、外周面に配置してある。つまり、平歯車20a,20b側の歯部4aと、平歯車21a,21b側の歯部6aには共に、噛合い始め領域P側のスライド方向s一端側において切り欠き10を形成したものである。
In the spur gears 20a and 20b, which are the drive gear A, a large number of
上記構成から成る他例の回転動力機器において、例えば、当初噛合わない位置にあった平歯車21aを、対応する平歯車20a側にスライドさせる(図15(a)参照)。すると、まず互いの噛合い始め領域Pにおいて、平歯車21aにおいて周方向に一つ又は複数とばしに配置される歯部6bと、平歯車20aにおいて周方向に一つ又は複数とばしに配置される歯部4bとが、円滑に噛合うことになる(図15(b)参照)。
In another example of the rotational power device having the above-described configuration, for example, the
互いの噛合い始め領域Pにて歯部4b,6bが噛合うと、平歯車20aから平歯車21bへと回転動力が伝達されるようになり、一体に回転しながら平歯車21bが更にスライド方向sへとスライドされる。そして、互いの噛合い始め領域Pを超えた位置にまでスライドされると、平歯車20aと平歯車21aの切り欠き10を設けていない歯部4b,6b同士に加えて、切り欠き10を設けてある歯部4a,6a同士も噛合いを始める。即ち、平歯車21a奥までスライドさせた段階においては、平歯車20aと平歯車21bの全ての歯部4,6同士が隙間無く嵌合することになり、大面積での確実な噛合いが実現される(図15(c)参照)。
When the
以上、平歯車20aと平歯車21aとの噛合いについて述べたが、平歯車20bと平歯車21bとの噛合いについても同様である。平歯車20bと平歯車21bの噛合いは、図15に示す平歯車20aと平歯車21aとの噛合いを左右反転させたような形式で行われる。
The meshing between the
1 モータ
3 遊星減速機構
4,4a,4b 歯部
5 キャリア
6,6a,6b 歯部
7 リングギア
8 プラネットギア
12 テーパ面
20 平歯車
21 平歯車
A 駆動ギア
B 噛合いギア
P 噛合い始め領域
s スライド方向
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