JP5126347B2

JP5126347B2 - 回転工具

Info

Publication number: JP5126347B2
Application number: JP2010261000A
Authority: JP
Inventors: 紀元揚原
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: CN102092037A; JP2011131372A

Description

本発明は、先端側にドライバビット等の先端部材を取り付け、この先端部材を回転させる回転工具に関する。

一般に、インパクトドライバ等の回転工具において、先端部材は電動モータの出力軸に直接に取り付けるのではなく、遊星歯車機構を介して取り付けられ、電動モータの出力軸の回転が減速されて先端部材に伝達されるようになっている。遊星歯車の外側のリングギア(インターナルギアともいう)は工具本体のハウジングに収納されているが、リングギアには回転方向のモーメントが発生するので、リングギアが回転しないように固定しなければならない。

これに対応し、例えばインパクトドライバにおいては、リングギアをハンマケハンマーケースしている構成が採用されている（特許文献１参照）。この構造では、ハンマーケースに回転トルクがかかるので、ハンマーケースとハンマーケースを支持する左右のハウジング部とに凹凸を設けることにより、ハンマーケースを固定している。

また、リングギアはインナーカバーと一体的に結合するように構成されていた（特許文献１、２参照）ので、インナーカバーと左右のハウジングとに凹凸を設けることにより、インナーカバーを固定している。

なお、リングギアとインナーカバーとを別体にする構成では、特許文献２に示されるように、リングギアの回転力がインナーカバーに直接に伝達されることによる衝撃を緩和するために、リングギアとインナーカバーとの間に衝撃緩衝材を設ける機構が開示されている。

特開２００６−２１８６０５号公報特許第３９８２５０９号公報

しかしながら、ハンマーケースの回転を左右のハウジングで抑止する構成では、ハンマーケースを支持する左右のハウジング部に凹凸を設ける必要があるので、工具が大型化するという問題がある。

また、インナーカバーに凹凸部を設けてハウジングに固定する構造では、凹凸部をインナーカバーの外周縁に形成する場合は、インナーカバーの強度を確保するために径を大きくせざるを得ない。また、凹凸部をインナーカバーの後方に（軸方向に）設ける構造でも、リングギアが大型化し、重量も増すという問題がある。

本発明は、上記問題点を解消し、リングギアをコンパクトに固定することができるとともに、リングギアの構造を簡単にすることにより、工具全体の軽量化と構造の単純化をはかることができる回転工具を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、工具本体に設けられたモータ部とモータ部の回転力を先端工具に伝達する動力伝達部との間に、モータの回転軸に固着された太陽歯車と太陽歯車に噛合する遊星歯車と遊星歯車に噛合するリングギアとからなる遊星歯車機構を配置した回転工具において、上記工具本体のハウジングの内壁から突出させた環状突縁と動力伝達部の収納ケースとの間に上記遊星歯車機構を挟持するとともに、上記リングギアの一側面に設けられた軸受けハウジングの背面側には、該軸受けハウジングの外周面から突出しない程度に形成された凸部を設け、上記ハウジングの環状突縁に上記凸部と嵌合可能な嵌合凹部を形成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、上記リングギアを、内周面に環状ギアを設けたリングギア本体と上記軸受けハウジングとを合成樹脂により一体に形成したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２において、上記合成樹脂が炭素繊維強化ナイロンであることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３において、上記リングギアの端部を、上記収納ケースの突合せ部の内周面と該内周面に形成された段部に対してＯリングを介して突合せたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項２又は３において、上記合成樹脂が繊維長さ４ｍｍ以上の長繊維強化樹脂であることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項２、３又は５において、上記合成樹脂が結晶化度が高く耐熱性のあるナイロンであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、工具本体のハウジングの内壁から突出させた環状突縁と動力伝達部の収納ケースとの間に遊星歯車機構を挟持したので、リングギアは、収納ケースによって動力伝達部側に抜け出すのを阻止され、ハウジングの環状突縁によってモータ側に移動するのを阻止される。

また、軸受けハウジングの背面側の凸部はハウジングの嵌合凹部に嵌合しているから、軸受けハウジングが回転軸のまわりに回転するのを有効に防止することができる。

さらに、嵌合凹部はハウジングの環状突縁を切り欠くことによって形成することができるので、格別の部材を形成したり、取り付けたりする必要がないから、リングギアをコンパクトに固定することができ、工具全体が大型化することはない。

請求項２に係る発明によれば、記リングギアを、内周面に環状ギアを設けたリングギア本体と上記軸受けハウジングとを合成樹脂により一体に形成したからリングギアの中心軸と軸受けハウジングに設けられたベアリングの中心軸の中心軸を一致させる精度を格段に向上させることができ、回転が円滑になり作動音も静かになるように改善することができる。

さらに、２個の部品を組み合わせる必要がないので、組み付け性も向上し、コストも低減する。

しかも、合成樹脂による一体成形なので、別体構成の場合のように、リングギアと軸受けハウジングとの間に衝撃緩衝材を設ける機構を必要とせず、構造自体が簡単であるとともに、小型化及び軽量化にも資する。

請求項３に係る発明によれば、上記合成樹脂が炭素繊維強化ナイロンであるから、金属と同等の強度や摺動性を備え、しかも軽く耐熱性にも優れるリングギアを得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、リングギアの端部を、上記収納ケースの突合せ部の内周面に形成された段部に対してＯリングを介して突合せたので、Ｏリングは収納ケースの内周面と段差面の２箇所に接触することになるので、シール効果が格段によくなる。

請求項５に係る発明によれば、繊維長さを４ｍｍ以上、特に９ｍｍ前後にすることで、歯車に必要な剛性と、衝撃強度に優れるリングギアを得ることが出来る。

請求項６に係る発明によれば、結晶化度が高く、耐熱性のあるナイロン、例えば脂肪族の４６ナイロン、半芳香族の９Ｔナイロン、ＭＸＤ６ナイロンを用いることで、歯車の磨耗が少なく、耐熱性にも優れるリングギアを得ることが出来る。

本発明の実施形態であるインパクトドライバの要部の縦断面図上記要部を後方から見た斜視図減速歯車機構の分解図図２の一部の拡大図減速歯車機構の斜視図

図１はモータ（ＤＣブラシレスモータ）を搭載したインパクトドライバの一部の断面図で、同図において符号１はドライバ本体（工具本体）を示す。工具本体１の下部にはグリップ２が形成され、グリップ２にはトリガスイッチ３が配置されている。グリップ２の下部には電池パック（図示せず）が着脱自在に設けられている。

工具本体１は筒状に形成され、前部のモータ部１ａと後部の動力伝達部１ｂと中間の遊星歯車機構７とから構成されている。

モータ部１ａには、動力伝達部１ｂの動力源として回転力を供給するモータ５が設けられている。

動力伝達部１ｂの内部には、モータ５の回転軸６と同軸上に、後ろ側から順にスピンドル８、打撃機構９及びアンビル１０が直列に設けられている。アンビル１０の先端部には図示しないドライバビット（先端工具）が装着可能になっている。打撃機構９はハンマー１１や圧縮バネ１２等から構成され、スピンドル８の回転を打撃機構９によって回転打撃力に変換されようになっている。動力伝達部１ｂはハンマーケース１３の内部に収納されている。

遊星歯車機構７は、図１〜図３に示されるように、モータ５の回転軸６に固着された太陽歯車１６（図１参照）と太陽歯車１６に噛合する遊星歯車１７と遊星歯車１７に噛合するリングギア１８とから構成されている。太陽歯車１６はスピンドル８の後部に開口する空洞部２０に収容されて１対の遊星歯車１７と噛合し、これら１対の遊星歯車１７は、スピンドル８の空洞部２０から外径方向に張出した張り出し部２１に点対称に配置され、それぞれ支軸２２のまわりに回転可能に設けられている。なお、図３中、符号３７は第２のベアリング（後述）、３８は座金である。

上記構成により、モータ５の回転が遊星歯車機構７によって減速回転されてスピンドル８に伝達され、さらにスピンドル８の回転が打撃機構９によって回転打撃力に変換され、この回転打撃力が、金属製のハンマーケース（収納ケース）１３に回転自在に支持されたアンビル１０に伝えられて回転工具を作動させることができる。

ところで、遊星歯車機構７はモータ部１ａと動力伝達部１ｂとの間に配置され、次に示すように固定されている。すなわち、図２に示されるように、工具本体１の合成樹脂製ハウジング２３の内壁のほぼ中間部から内方には環状突縁２４が突出形成されている。環状突縁２４はハウジング２３の内壁面から垂直に突出するＺ形部２５とその先端からハウジング２３の軸方向に突出するＬ形部２６とから構成されている。環状突縁２４はハウジングに軸方向に設けられた補強片によって補強されている。そして、Ｌ形部２６の左右両側には嵌合凹部２７が切欠き形成されている。

これに対し、リングギア１８のモータ５側には軸受けハウジング２８が設けられている。軸受けハウジング２８は、図４に示されるように、背面側（モータ５側）に第１の段部３０と第２の段部３１を設けた段付き壁形に形成され、最外周側には外径方向に張出す突縁部３２が形成され、また背面側の左右両側には、図２に示されるように、第１の段部３０上に方形の凸部３３が突出形成されている。凸部３３の中央は空洞になっている。また、凸部３３は上記嵌合凹部２７に嵌合可能で、軸受けハウジング２８の外周面から外径方向突出しない程度の大きさで、かつ第１の段部３０の端部よりも軸方向に突出しないように形成されている。

そして、遊星歯車機構７は、太陽歯車１６と噛合した遊星歯車１７の外側にリングギア１８が対応するように配置され、リングギア１８の軸受けハウジング２８の突縁部３２はハンマーケース１３の端部に係合するとともに、リングギア１８の端部は、上記ハンマーケース１３の突合せ部の内周面に形成された段部３４に対してＯリング３５を介して突合せられている。また、軸受けハウジング２８のモータ５側の側面は工具本体１のハウジング２３の環状突縁２４に当接している。このとき、軸受けハウジング２８の凸部３３は環状突縁２４に切欠き形成された嵌合凹部２７に嵌合する。Ｏリング３５はモータ５側の潤滑油が動力伝達部１ｂ側に移動するのをシールするものである。

これにより、遊星歯車機構７はハンマーケース１３とハウジング２３の環状突縁２４との間に挟持固定される。リングギア１８は、ハンマーケース１３によって動力伝達部１ｂ側に抜け出すのを阻止され、またハウジングの環状突縁２４によってモータ５側に移動するのを阻止される。

また、軸受けハウジング２８の凸部３３はハウジングの嵌合凹部２７に嵌合しているから、軸受けハウジング２８が回転軸６のまわりに回転するのを有効に防止することができる。

さらに、軸受けハウジング２８の左右の凸部３３は軸受けハウジング２８の外周面から外径方向突出しない程度の大きさで、第１の段部３０上で、第２の段部３１側には突出しないように形成され、これに対し、上記凸部３３の回動を抑える嵌合凹部２７は、環状突縁２４を切り欠くことによって形成されるものである。したがって、凸部３３は軸受けハウジング２８の外径方向にも軸方向にも突出せず、嵌合凹部２７もハウジングの環状突縁２４を切欠き形成すればよく、格別の部材を形成したり、取り付けたりする必要がないから、リングギア１８をコンパクトに固定することができ、工具全体が大型化することはない。

ところで、上記リングギア１８は、内周面に環状ギアを設けたリングギア本体１８ａと上記軸受けハウジング２８とを合成樹脂により一体に形成したものである。リングギアは、従来は金属製のリングギアと合成樹脂製のインナーカバーとを別個に設けて一体的に結合していた。これは、リングギアには強度のほかに、遊星歯車がリングギアの環状ギアと噛み合って回転する際に円滑に滑りながら回転できる摺動性が要求されるので、金属でなければならず、またインナーカバーには摺動性は求められず、金属にすると全体の重量が嵩んでしまうという問題があり、しかもリングギアは発熱するので、通常の合成樹脂では９０℃（気温４０℃＋上昇値５０℃）程度で長時間使用すると機械特性が劣化するという問題がある。したがって、これらの特性を備えた材料で一体に形成することは困難であると考えられていたからである。このために、構造が煩雑となって組み付けが面倒になったり、リングギアとインナーカバーとの間に緩衝機構を設けなければならなかったりした。

そこで、本発明者等は、リングギア１８とインナーカバーとを一体にすることに取り組んだ。そして、金属と同等の強度や摺動性を備え、しかも軽く耐熱性にも優れる合成樹脂について研究し、種々実験を繰り返した結果、ナイロンに炭素繊維を含ませる炭素繊維強化ナイロンが理想的であることを突き止めた。たとえば、ポリアセタール等よりもナイロンの方が強度と耐熱性に優れ、さらに炭素繊維を含ませる方がガラス繊維で強化したものよりも摺動性がよく、強度も上がるのである。実際に、図４及び図５に示されるように、リングギア本体１８ａと軸受けハウジング２８とを一体に成形することにより、上記特性を満足する結果が得られた。

なお、上記したナイロンに含まれる強化繊維は、繊維長さを４ｍｍ以上、特に９ｍｍ前後にすることが望ましい。これにより、歯車に必要な剛性と、衝撃強度に優れるリングギア１８を得ることが出来る。

また、上記したナイロンとしては、結晶化度が高く、耐熱性のあるナイロンを用いることが望ましい。例えば、脂肪族の４６ナイロン、半芳香族の９Ｔナイロン、ＭＸＤ６ナイロンを用いることで、歯車の磨耗が少なく、耐熱性にも優れるリングギアを得ることが出来る。

また、リングギア本体１８ａと太陽歯車１６を備えたモータ５の回転軸６と遊星歯車１７を備えたスピンドル８の中心軸Ｏ１、Ｏ２は一致している必要がある。さらに、軸受けハウジング２８の第１の段部３０の内側には、モータ５の回転軸６を軸受けする第１のベアリング３６が配置され、また第２の段部３１の内側には、スピンドル８の後端部８ａを軸受けする第２のベアリング３７が配置されている。したがって、リングギア本体１８ａと第１のベアリング３６と第２のベアリング３７の各中心軸Ｏ２、Ｏ３も一致していなければならない。従来のようにリングギアと合成樹脂製の軸受けハウジングとが異なる部材からなる場合は、上記各中心軸を一致させることは非常に困難である。しかし、リングギア本体１８ａと軸受けハウジング２８とを一体に成形することにより、上記３個の中心軸Ｏ１、０２、Ｏ３を一致させることは成形技術上かなりの精度で解決することができるため、各回転部材の回転が円滑になり作動音も静かになるように改善された。

しかも、合成樹脂による一体成形なので、別体構成の場合のように、リングギア１８と軸受けハウジング２８との間に衝撃緩衝材を設ける機構を必要とせず、構造自体が簡単であるとともに、小型化及び軽量化にも資する。

また、リングギア１８とインナーカバーとが異なる部材からなる場合は、オイルシール用のＯリング３５は２つの部材の合わせ目に配置されることになるので、ハンマーケース１３の内周面にのみ接触する。これに対し、リングギア本体１８ａと軸受けハウジング２８とを一体に成形した場合は、Ｏリング３５はリングギア本体１８ａの端面近傍に配置することができるので、Ｏリング３５はハンマーケース１３の内周面と段部３４の２箇所に接触することになるので、シール効果が格段によくなる。

１ａモータ部
１ｂ動力伝達部
５モータ
７遊星歯車機構
１３ハンマーケース（収納ケース）
１５回転軸
１６太陽歯車
１７遊星歯車
１８リングギア
２４環状突縁
２７嵌合凹部
２８軸受けハウジング
３３凸部

Claims

工具本体１に設けられたモータ部とモータ部の回転力を先端工具に伝達する動力伝達部との間に、モータの回転軸に固着された太陽歯車と太陽歯車に噛合する遊星歯車と遊星歯車に噛合するリングギアとからなる遊星歯車機構７を配置した回転工具において、
上記工具本体のハウジングの内壁から突出させた環状突縁と動力伝達部の収納ケースとの間に上記遊星歯車機構を挟持するとともに、上記リングギアの一側面に設けられた軸受けハウジングの背面側には、該軸受けハウジングの外周面から突出しない程度に形成された凸部を設け、上記ハウジングの環状突縁に上記凸部と嵌合可能な嵌合凹部を形成したことを特徴とする回転工具。
上記リングギアを、内周面に環状ギアを設けたリングギア本体と上記軸受けハウジングとを合成樹脂により一体に形成したことを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
上記合成樹脂が炭素繊維強化ナイロンであることを特徴とする、請求項２に記載の回転工具。
上記リングギアの端部を、上記収納ケースの突合せ部の内周面とに形成された段部に対してＯリングを介して突合せたことを特徴とする、請求項２又は３に記載の回転工具。
上記合成樹脂は、繊維長さ４ｍｍ以上の長繊維強化樹脂であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の回転工具。
上記合成樹脂は、結晶化度が高く耐熱性のあるナイロンであることを特徴とする、請求項２または３または５に記載の回転工具。