JP5510714B2 - 電動工具 - Google Patents

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Description

本発明は遊星歯車機構におけるリングギアの滑りを利用するクラッチ機構を備えた電動工具に関する。
被加工材であるネジ等への締め付けトルクを制御するために、特許文献1に示されるように遊星歯車機構及びクラッチ機構を用い、クラッチ機構の滑りによりトルク制御を行う電動工具が公知である。この電動工具においては、リングギアを所定の押圧力でハウジングに押し付けて回動不能にし、一定の値のトルクが生じた時にのみ、ハウジングとリングギアとの間に滑りが生じる構成である。またリングギアをハウジングに押し付ける押圧力を調整するバネ等の押圧部材を設けることにより、締め付けトルクを任意の値に設定することが可能である。
特開2005−205569号公報
上述のように、押圧力に抗ってリングギアが滑りながら回転する構成であるため、押圧部材及びハウジングに対してリングギアを円滑に回転させるべく、それぞれの部材の間にはワッシャが挿入されている。締め付けトルクを大きくするために押圧部材による押圧力を大きくすると、このワッシャやリングギア、若しくは押圧部材等の摩耗が増大して適切なトルク管理ができなくなるおそれがあった。またワッシャは薄板から構成されているため、ワッシャが変形して好適にリングギアが保持されなくなるおそれもあった。よって本発明は、クラッチを構成する機構の破損・変形を抑制して高寿命化を図った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、モータと、該モータを収容するハウジングと、該ハウジングから突出して先端工具を保持可能な先端工具保持部と、該モータにより駆動されると共に該先端工具保持部に駆動力を伝達可能なリングギアを有する遊星歯車機構と、該リングギアを該ハウジングに対して押圧する押圧部と、を備え、該ハウジングと該リングギアとの間には、ワッシャが介在し、該ワッシャと該ハウジングとの間若しくは該ワッシャと該リングギアとの間のいずれかに弾性体が介在していることを特徴とする電動工具を提供する。
このような構成によると、ハウジングとリングギアとの間に弾性体が介在することにより、リングギアがハウジングに過度に押し付けられた際にハウジングに傷が入ることを抑制することができる。また、押圧部からリングギア及びワッシャを介してハウジングまでの間に弾性体が介在しているため、リングギアがハウジングに対して滑る時に発生する衝撃を弾性体で吸収し、リングギア等に過大な加重が掛かることを抑制して摩耗を低減することができる。特にワッシャに接して弾性体が配置されるため、ワッシャに加えられる衝撃を弾性体で吸収することができる。これによりワッシャの変形を抑制することができる。
また上記課題を解決するために、モータと、該モータを収容するハウジングと、該ハウジングから突出して先端工具を保持可能な先端工具保持部と、該モータにより駆動されると共に該先端工具保持部に駆動力を伝達可能なリングギアを有する遊星歯車機構と、該リングギアを該ハウジングに対して押圧する押圧部と、を備え、該押圧部と該リングギアとの間には弾性体が介在している電動工具を提供する。
上記構成の電動工具において、該ハウジングと該リングギアとの間にはワッシャが介在していることが好ましい。
これらのような構成によると、押圧部からリングギア及びワッシャを介してハウジングまでの間に弾性体が介在しているため、リングギアがハウジングに対して滑る時に発生する衝撃を弾性体で吸収し、リングギア等に過大な加重が掛かることを抑制して摩耗を低減することができる。特にリングギアに接して弾性体が配置されるため、リングギアに加えられる衝撃を弾性体で好適に吸収することができる。
また上記課題を解決するために、モータと、該モータを収容するハウジングと、該ハウジングから突出して先端工具を保持可能な先端工具保持部と、該モータにより駆動されると共に該先端工具保持部に駆動力を伝達可能なリングギアを有する遊星歯車機構と、該リングギアを該ハウジングに対して押圧する押圧部材と、該押圧部材と該リングギアとの間に介在し該押圧部材の押圧力を該リングギアに伝達するクラッチピンと、該クラッチピンと該押圧部材との間には弾性体が介在している電動工具を提供する。
このような構成によると、押圧部材からクラッチピン及びリングギアを介してハウジングまでの間に弾性体が介在しているため、リングギアがハウジングに対して滑る時に発生する衝撃を弾性体で吸収し、リングギア等に過大な加重が掛かることを抑制して摩耗を低減することができる。
上記構成の電動工具において、該クラッチピンと該押圧部材との間にはワッシャが介在し、該弾性体は、該押圧部材と該ワッシャとの間に介在していてもよい。
このような構成によると、押圧部材とワッシャとの間に弾性体が介在しているため、押圧部材からワッシャに加えられる衝撃を弾性体で吸収することができ、ワッシャの変形を抑制することができる。
また該クラッチピンと該押圧部材との間にはワッシャが介在し、該弾性体は、該クラッチピンと該ワッシャとの間に介在していてもよい。
このような構成によると、ワッシャとクラッチピンとの間に弾性体が介在しているため、クラッチピンからワッシャに加えられる衝撃を弾性体で吸収することができ、ワッシャの変形を抑制することができる。
本発明の電動工具によれば、クラッチ機構の破損・変形を抑制して高寿命化を図ることができる。
本発明の実施の形態に係るドライバドリルの断面図。 本発明の実施の形態に係るドライバドリルのクラッチ機構周辺の部分断面図。 本発明の実施の形態に係るドライバドリルの第一の変形例に係るクラッチ機構周辺の部分断面図。 本発明の実施の形態に係るドライバドリルの第二の変形例に係るクラッチ機構周辺の部分断面図。
以下、本発明の実施の形態による電動工具について、図1及び図2に基づき説明する。図1に示される電動工具であるドライバドリル1は、ハウジング2と、モータ3と、遊星歯車機構4と、クラッチ機構5と、先端工具保持部6とから主に構成され、先端工具保持部6において出力可能な軸トルクを任意の値に変更することができる。
ハウジング2は、メインハウジング21と、ハンドル22と、フロントケース23と、ギアカバー24とから主に構成されている。メインハウジング21は、一端が閉塞され他端が開口する略筒状に構成されており、その筒状の内部に、一端から他端に向かう方向に並んでモータ3と、遊星歯車機構4と、クラッチ機構5とが配置されている。以下の説明においては、モータ3から遊星歯車機構4、クラッチ機構5に向かう方向を前方向として前後方向を定義する。メインハウジング21の外周部分には、前後にスライドし、遊星歯車機構4と接続部材21Bで接続されるツマミ21Aが設けられている。
ハンドル22は、メインハウジング21の中心軸を挟んで、ツマミ21Aとは反対側の位置においてメインハウジング21外周から前後方向と交差する方向に延出されて構成されており、その延出方向先端位置に電池25が装着されている。以下の説明においては、上下方向と直交する方向であってハンドル22が延出される方向を下方向として上下方向を定義する。ハンドル22のメインハウジング21に対する根元部分には、作業者が操作するトリガ22Aが設けられている。ハンドル22内には、トリガ22Aと連動するトリガスイッチ22Bと、トリガスイッチ22Bからの信号に基づき電池25からの電力をモータ3に供給・遮断する制御部22Cと、が設けられている。またハンドル22の前側であって電池25が装着される箇所の近傍位置には、作業箇所を照射可能なライト22Dが設けられている。
フロントケース23は、基部23Aとネジ部23Bとから主に構成されている。基部23Aは、メインハウジング21の前側開口を塞ぐようにメインハウジング21の前方に位置しており、前壁と前壁周縁から後方へ延出される側壁とから前端が閉止された筒状に構成されている。この前壁と側壁から基部23A内には空間23aが規定される。ネジ部23Bは、前後方向と直交する断面において、基部23Aの中心位置から前方に向けて延出されて構成されており、外周に雄ネジが形成されている。またネジ部23Bは空間23aと連通しネジ部23B前端で開口する中空状に構成されている。また基部23Aにおいてネジ部23Bの周辺に位置する前壁には、前後方向に貫通する貫通孔23bが複数形成されている。
ギアカバー24は、筒状に構成され、その筒状の軸方向が前後方向と一致すると共にフロントケース23とは前後方向において離間した状態でメインハウジング21内に装着・固定されている。ギアカバー24の前端には、後述の第三リングギア43Cが当接する当接面24Aが規定される前壁が設けられている。またギアカバー24の内周面であって前壁との境界位置には、後述の第二リングギア42Cと係合可能な凸部24Bが設けられている。尚、本実施の形態においては、「ギア」という用語を所謂「歯車」「ギヤ」と同義語として使用する。
モータ3は、ステータ3Aと、ステータ3A内に配置されるロータ3Bと、ステータ3Aに制御部22Cから供給される電力を供給するスイッチング素子3Cとを含んで構成されるブラシレスモータであり、ハウジング2内に収容されている。ロータ3Bには、前後方向に延びる回転軸部31が設けられ、回転軸部31は、ロータ3Bの前後位置でメインハウジング21にベアリングにより回転可能に軸支されている。またロータ3Bの前側に位置する回転軸部31には回転軸部31と同軸一体回転するファン32が設けられ、回転軸部31の前端には回転軸部31と同軸一体回転するピニオンギア33が設けられている。
遊星歯車機構4は、第一遊星歯車機構41と第二遊星歯車機構42と第三遊星歯車機構43とから主に構成されている。図2に示されるように、第一遊星歯車機構41は、ギアカバー24内に配置されており、ピニオンギア33を太陽ギアとし、ピニオンギア33と噛合する複数の第一公転ギア41Aと、複数の第一公転ギア41Aを軸支する第一キャリア41Bと、ギアカバー24に移動不能に固定され複数の第一公転ギア41Aと噛合する第一リングギア41Cとから構成されている。第一キャリア41Bの前端には、出力軸である第一出力ギア41Dが設けられている。
上述のように第一リングギア41Cがギアカバー24に固定されているため、第一遊星歯車機構41では、ピニオンギア33から伝達される回転力が減速されて第一出力ギア41Dから出力される。
第二遊星歯車機構42は、ギアカバー24内において、当接面24Aを規定する前壁と第一遊星歯車機構41との間に配置されており、第一出力ギア41Dを太陽ギアとし、第一出力ギア41Dと噛合する複数の第二公転ギア42Aと、複数の第二公転ギア42Aを軸支する第二キャリア42Bと、ギアカバー24に対して前後動及び回転可能であり複数の第二公転ギア42Aと噛合する第二リングギア42Cとから構成されている。第二キャリア42Bの前端には、出力軸である第二出力ギア42Dが設けられており、第二出力ギア42Dは、ギアカバー24の当接面24Aを規定する前壁より前側であってフロントケース23内に突出している。第二リングギア42Cの外周には、周方向に一連の溝42cが形成され、この溝42c内に接続部材21Bの端部が挿入されている。接続部材21Bはツマミ21Aで前後動するため、接続部材21Bの前後動に応じて第二リングギア42Cも前後動する。図2においては、第二リングギア42Cが前側に移動した状態を第二リングギア42C−1で表し、第二リングギア42Cが後側に移動した状態を第二リングギア42C−2で表している。また第二リングギア42Cの前端面には、凸部24Bと係合可能な凹部24eが複数形成されている。よって第二リングギア24Cが前側に移動すると、第二リングギア24Cはギアカバー24に対して回転不能になる。
上述のように第二リングギア42Cが後側に移動している状態では第二リングギア42Cがギアカバー24に対して回転可能であるため、第二遊星歯車機構42において第一出力ギア41Dから伝達される回転力は、減速されずに第二出力ギア42Dから出力される(高速状態)。また第二リングギア42Cが前側に移動している状態では第二リングギア42Cがギアカバー24に対して回転不能であるため、第二遊星歯車機構42において第一出力ギア41Dから伝達される回転力は、減速されて第二出力ギア42Dから出力される(低速状態)。
第三遊星歯車機構43は、ギアカバー24の当接面24Aに位置してフロントケース23内の空間23a内に配置されており、第二出力ギア42Dを太陽ギアとし、第二出力ギアと噛合する複数の第三公転ギア43Aと、複数の第三公転ギア43Aを軸支する第三キャリア43Bと、当接面24A前側に位置しギアカバー24及びフロントケース23に対して前後動及び回転可能であり複数の第三公転ギア43Aと噛合する第三リングギア43Cとから構成されている。第三キャリア43Bの前端には、出力軸である出力軸部43Dが設けられており、出力軸部43Dはメタル軸受によりネジ部23B内に回転可能に軸支されている。第三リングギア43Cの前端面には、周方向において凸凹している凹凸面43Eが規定されており、凹凸面43Eは貫通孔23bの後側開口と対面している。また、第三リングギア43Cと当接面24Aとの間には、後側から弾性体であるゴムワッシャ4Aと、金属製の第一ワッシャ4Bとが介在している。尚、この「ワッシャ」という用語は、平板の環状部材であることを意味している。
クラッチ機構5は、クラッチピン51と、ナット52と、クラッチスプリング53と、クラッチリング54とから主に構成されている。クラッチピン51は貫通孔23bの個数と同数有し、後端が丸められた円柱状に構成され、フロントケース23の貫通孔23bを貫通して貫通孔23b内に前後動可能に配置されている。貫通孔23bの後方には凹凸面43Eが位置しているため、クラッチピン51の後端は凹凸面43Eと当接することができる。
ナット52は、雌ネジ部52Aとフランジ部52Bとから構成されている。雌ネジ部52Aはネジ部23Bと螺合しており、ネジ部23Bに対して雌ネジ部52Aが回転することによりナット52がネジ部23Bに対して前後動することができる。図2においては、ナット52−1が前側に移動した状態、ナット52−2が後側に移動した状態を示している。フランジ部52Bは雌ネジ部52Aの前端部分から鍔状に前後方向と直交する方向に拡がって構成されている。またフランジ部52Bの外周部分には、前後方向に延びる波状の凸部52Cが周方向に並んで複数設けられている。
クラッチスプリング53は、押圧部材として作用するコイルスプリングであり、ネジ部23Bが内部に挿入されるようにネジ部23Bに装着され、前端がフランジ部52Bと当接している。またクラッチスプリング53の後端位置には、第二ワッシャ5Aが配置されており、クラッチスプリング53は第二ワッシャ5Aを介してクラッチピン51の前端に当接し、クラッチピン51を後方に押圧している。この押圧力によりクラッチピン51は凹凸面43Eに接触している。またクラッチスプリング53は、ナット52のフランジ部52Bと当接しているため、ナット52が後方へと移動することにより圧縮され、第二ワッシャ5Aを介してクラッチピン51を押圧する押圧力が高められる。図2においては、クラッチスプリング53−1が緩められた状態、クラッチスプリング53−2が圧縮された状態を示している。
クラッチリング54は、ナット52のフランジ部52Bに装着され、メインハウジング21の前端部分で前後方向を軸方向として回転可能かつ前後動不能に支持されている。クラッチリング54においてフランジ部52Bとの接続箇所には、前後方向に延びる図示せぬ凹部が形成されており、この図示せぬ凹部内に凸部52Cが前後動可能に挿入されている。よってクラッチリング54とナット52との間において、クラッチリング54に対してナット52が回転することはないが、クラッチリング54に対してナット52が前後動することは許容される。故にクラッチリング54を回転させることにより、ナット52が回転して前後動することが可能になる。
先端工具保持部6は、フロントケース23においてネジ部23B先端にベアリングにより前後方向を軸方向として回転可能に支持されており、出力軸部43Dと同軸一体回転するように接続されている。先端工具保持部6の先端には図示せぬビット等の先端工具を保持するチャック61が設けられている。
上記構成のドライバドリル1で作業を行う場合には、先ずツマミ21Aを操作して高速状態若しくは低速状態のいずれかを選択する。この選択と前後して先端工具保持部6で出力される回転力の上限トルクを規定する。
具体的には、クラッチリング54を回転させてナット52を後方へと移動させることによりクラッチスプリング53を圧縮する。この圧縮による反力によりクラッチスプリング53は、第二ワッシャ5Aを介してクラッチピン51を第三リングギア43Cに押圧する。この押圧力により第三リングギア43Cは、ゴムワッシャ4A及び第一ワッシャ4Bを介して当接面24Aとクラッチピン51との間に挟持されてハウジング2(当接面24A)に対する摩擦係数が増大し、ハウジング2に対する回転が規制される。この状態においてクラッチピン51の後端は、凹凸面43Eの凹部内に位置して第三リングギア43Cと当接する。
第三リングギア43Cが挟持されて回転が規制されることにより、第三遊星歯車機構43では第二出力ギア42Dからの回転力を減速すると共に軸トルクを増して出力軸部43D及び先端工具保持部6に伝達して出力する。この状態で作業を行い、先端工具保持部6に負荷が掛かると、この負荷に応じた反力が第三リングギア43Cに発生する。この発生した反力がクラッチピン51による第三リングギア43Cへの押圧力より大きくなると、凹凸面43Eの凸部がクラッチスプリング53の押圧力に抗ってクラッチピン51を前側へと移動させ、第三リングギア43Cはハウジング2に対して滑り回転する。第三リングギア43Cが回転することにより、出力軸部43Dに出力される軸トルクが減少し、先端工具保持部6のそれ以上の回転が抑制される。
上述のように第三リングギア43Cは、摩擦力によりその回転が規制されているが、反力が摩擦力より大きくなると滑りが生じて回転する。この滑りの発生と同時に、当接面24Aからクラッチスプリング53までの間に位置する第一ワッシャ4B、第三リングギア43C、クラッチピン51、及び第二ワッシャ5Aに衝撃が加えられ、これら第一ワッシャ4B、第三リングギア43C、クラッチピン51、及び第二ワッシャ5Aに変形や過度の摩耗が発生するおそれがある。しかし、当接面24Aからクラッチスプリング53までの間には、弾性体であるゴムワッシャ4Aが介在しているため、第三リングギア43Cがハウジング2に対して滑る時に発生する衝撃をゴムワッシャ4Aで吸収し、第三リングギア43C等に過大な加重が掛かることを抑制して摩耗・変形を低減することができる。特に第二ワッシャ4Bに接してゴムワッシャ4Aが配置されるため、第二ワッシャ4Bに加えられる衝撃をゴムワッシャ4Aで吸収することができる。これにより第二ワッシャ4Bの変形を特に好適に抑制することができる。
本発明による電動工具は上述した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で種々の改良や変形が可能である。例えば第一の変形例として、図3に示されるように、第二ワッシャ5Aとクラッチスプリング53との間にゴムワッシャ5Bを配置してもよい。
このような構成によると、特にクラッチスプリング53と第二ワッシャ5Aとの間に弾性体であるゴムワッシャ5Bが介在しているため、クラッチスプリング53から第二ワッシャ5Aに加えられる衝撃をゴムワッシャ5Bで吸収することができ、第二ワッシャ5Aの変形を抑制することができる。
また図4に示されるように、クラッチピン51と第二ワッシャ5Aとの間にゴムワッシャ5Bを配置してもよい。上述のように第三リングギア43Cがハウジング2に対して滑りを生じて回転する際に、凹凸面43Eの凸部により、クラッチピン51には前側への付勢力が加えられる。この時の付勢力によりクラッチピン51から第二ワッシャ5Aへと衝撃力が加えられるが、クラッチピン51と第二ワッシャ5Aとの間にゴムワッシャ5Bが介在していることにより、クラッチピン51から第二ワッシャ5Aに加えられる衝撃をゴムワッシャ5Bで吸収することができ、第二ワッシャ5Aの変形を抑制することができる。
また上述の第一、第二変形例の他にも、当接面24Aからクラッチスプリング53までの間に位置する第一ワッシャ4B、第三リングギア43C、クラッチピン51、及び第二ワッシャ5Aのいずれかの間にゴムワッシャ等の弾性体を介在させることにより、第三リングギア43C等に発生する衝撃を低減することができ、クラッチ機構及び遊星歯車機構の破損・変形を抑制してドライバドリル1の高寿命化を図ることができる。
1・・ドライバドリル 2・・ハウジング 3・・モータ 3A・・ステータ
3B・・ロータ 3C・・スイッチング素子 4・・遊星歯車機構
4A・・ゴムワッシャ 4B・・第一ワッシャ 5・・クラッチ機構
5A・・第二ワッシャ 6・・先端工具保持部 21・・メインハウジング
21A・・ツマミ 21B・・接続部材 22・・ハンドル 22A・・トリガ
22B・・トリガスイッチ 22C・・制御部 22D・・ライト
23・・フロントケース 23A・・基部 23B・・ネジ部 23a・・空間
23b・・貫通孔 24・・ギアカバー 24A・・当接面 24B・・凸部
24C・・第二リングギア 24e・・凹部 25・・電池 31・・回転軸部
32・・ファン 33・・ピニオンギア 41・・第一遊星歯車機構
41A・・第一公転ギア 41B・・第一キャリア 41C・・第一リングギア
41D・・第一出力ギア 42・・第二遊星歯車機構 42A・・第二公転ギア
42B・・第二キャリア 42C・・第二リングギア 42D・・第二出力ギア
42c・・溝 43・・第三遊星歯車機構 43A・・第三公転ギア
43B・・第三キャリア 43C・・第三リングギア 43D・・出力軸部
43E・・凹凸面 51・・クラッチピン 52・・ナット 52A・・雌ネジ部
52B・・フランジ部 52C・・凸部 53・・クラッチスプリング
54・・クラッチリング 61・・チャック

Claims (6)

  1. モータと、
    該モータを収容するハウジングと、
    該ハウジングから突出して先端工具を保持可能な先端工具保持部と、
    該モータにより駆動されると共に該先端工具保持部に駆動力を伝達可能なリングギアを有する遊星歯車機構と、
    該リングギアを該ハウジングに対して押圧する押圧部と、を備え、
    該ハウジングと該リングギアとの間には、ワッシャが介在し、
    該ワッシャと該ハウジングとの間若しくは該ワッシャと該リングギアとの間のいずれかに弾性体が介在していることを特徴とする電動工具。
  2. モータと、
    該モータを収容するハウジングと、
    該ハウジングから突出して先端工具を保持可能な先端工具保持部と、
    該モータにより駆動されると共に該先端工具保持部に駆動力を伝達可能なリングギアを有する遊星歯車機構と、
    該リングギアを該ハウジングに対して押圧する押圧部と、を備え、
    該押圧部と該リングギアとの間には弾性体が介在していることを特徴とする電動工具。
  3. 該ハウジングと該リングギアとの間にはワッシャが介在していることを特徴とする請求項2に記載の電動工具。
  4. モータと、
    該モータを収容するハウジングと、
    該ハウジングから突出して先端工具を保持可能な先端工具保持部と、
    該モータにより駆動されると共に該先端工具保持部に駆動力を伝達可能なリングギアを有する遊星歯車機構と、
    該リングギアを該ハウジングに対して押圧する押圧部材と、
    該押圧部材と該リングギアとの間に介在し該押圧部材の押圧力を該リングギアに伝達するクラッチピンと、
    該クラッチピンと該押圧部材との間には弾性体が介在していることを特徴とする電動工具。
  5. 該クラッチピンと該押圧部材との間にはワッシャが介在し、
    該弾性体は、該押圧部材と該ワッシャとの間に介在していることを特徴とする請求項4に記載の電動工具。
  6. 該クラッチピンと該押圧部材との間にはワッシャが介在し、
    該弾性体は、該クラッチピンと該ワッシャとの間に介在していることを特徴とする請求項4に記載の電動工具。
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