JP5897316B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ディスクグラインダやねじ締め機等の回転工具であって、電動モータを駆動源とする電動工具に関する。

駆動源として電動モータを備える電動工具においては、電動モータの回転動力は、減速用の歯車列を介して砥石やねじ締めビット等の先端工具に出力される。このような電動工具の場合、スイッチのオン操作により電動モータが起動するとトルク伝達系若しくは先端工具に起動ショックと呼ばれる衝撃が発生しやすい。
この起動ショックを解消するための技術が下記の特許文献に開示されている。この従来の起動ショック緩衝構造によれば、トルク伝達系における二つの回転部材間に径方向に弾性変形可能なＣ形のトルク伝達部材を介装し、一方の回転部材の回転を他方の回転部材に伝達するときに、被駆動側の負荷に応じてこのトルク伝達部材を径方向外方（拡径方向）に弾性変形させることにより、起動ショックを緩和して電動工具の耐久性及び使用感を向上させることができる。

特開２００２−２６４０３１号公報 特開２０１０−１７９４３６号公報

しかしながら、上記従来の起動ショック緩衝構造では、より大型の電動工具で電動モータの出力がより大きい場合には、Ｃ形のトルク伝達部材が瞬時に拡径方向に開いて十分な緩衝効果が得られないおそれがあった。かといって、単にトルク伝達部材の板厚を大きくする対策では、繰り返し荷重を受けることによる疲労破壊によって折損等の損傷を招きやすくなる。特に、より大型の電動工具では、Ｃ形のトルク伝達部材の疲労破壊による損傷等を防止してその耐久性をより高める必要があった。
本発明は、係る従来の問題に鑑みてなされたもので、トルク伝達部材の疲労破壊等による損傷のおそれを高めることなくより大きな起動ショックを確実に吸収できるようにすることを目的とする。

上記従来の問題は、下記の発明によって解決される。
第１の発明は、電動モータの出力トルクを先端工具を取り付けたスピンドルに伝達するトルク伝達装置を備えた電動工具であって、トルク伝達装置は、トルク伝達経路における２つの回転部材の間において、一端が一方の回転部材に係合され、他端が他方の回転部材に係合されて径方向に弾性変形してトルクを伝達可能なＣ形のトルク伝達部材を備えており、このトルク伝達部材を径方向に複数積層状態（同心状態）で備えた電動工具である。
第１の発明によれば、電動モータの起動時において、積層状態の複数のトルク伝達部材がそれぞれ個別に拡径方向に弾性変形することにより起動ショックが吸収され、従来１つのトルク伝達部材による場合に比してより大きな起動ショックを確実に吸収できるようになる。
しかも、１つのトルク伝達部材の板厚を大きくすることによってもその弾性能を大きくすることができるが、これでは疲労破壊を発生しやすくなるが、第１の発明によれば、板厚を大きくすることなく複数のトルク伝達部材により起動ショックを分配して受け持つことにより、疲労破壊を回避しつつ大きな起動ショックを吸収することができる。
第２の発明は、第１の発明において、トルク伝達部材について内周側から外周側に向けて順次従動側の回転部材に係合させる電動工具である。
第２の発明によれば、複数のトルク伝達部材が僅かな時間差をおいて拡径方向に弾性変形することにより弾性能のスムーズな立ち上がり（弾性能を徐々に高めること）を実現でき、これにより大きな回転トルクの伝達に伴う起動ショックをより確実に吸収することができる。

本実施形態の電動工具であるディスクグラインダの全体側面図である。本図では、ギヤヘッド部の内部が破断して示されている。 トルク伝達装置の縦断面図である。 図２の(III)-(III)線断面矢視図であって、トルク伝達装置の平面図である。 トルク伝達装置の分解斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、本実施形態の電動工具１が示されている。本実施形態では電動工具１としてディスクグラインダを例示する。この電動工具１は、使用者が把持するグリップ部としての機能を併せ持つ工具本体部２と、工具本体部２の前部に設けたギヤヘッド部１０を備えている。工具本体２に駆動源としての電動モータ３が内装されている。工具本体部２の下面には、スイッチレバー４が設けられている。使用者が当該工具本体部２を把持した手でスイッチレバー４を上方へ引き操作すると電動モータ３が起動し、引き操作を解除すると電動モータ３は停止する。
電動モータ３の出力軸３ａは工具本体部２の前部から突き出されてギヤヘッド部１０のギヤヘッドハウジング１２内に至っている。出力軸３ａの先端には駆動ギヤ部３ｂが設けられている。
ギヤヘッド部１０は、電動モータ３の回転出力を減速するとともに、スピンドル１１の回転軸線Ｊ１１を電動モータ３のモータ軸線Ｊ３（出力軸３ａの回転軸線）に対して直交する方向に変換する機能を備えている。
スピンドル１１は、軸受け１３，１４を介して回転軸線Ｊ１１回りに回転自在な状態でギヤヘッドハウジング１２に支持されている。スピンドル１１の下部側は、ギヤヘッドハウジング１２の下面に取り付けたギヤヘッドベース１６から下方へ突き出されており、この突き出し部分に円形の砥石１５が取り付けられている。
ギヤヘッド部１０には、電動モータ３の出力トルクをスピンドル１１に伝達するトルク伝達装置２０が内装されている。本実施形態の電動工具１は、このトルク伝達装置２０について特徴を有している。本実施形態のトルク伝達装置２０の詳細が図２〜図４に示されている。

トルク伝達装置２０は、電動モータ３の駆動ギヤ部３ｂが噛み合わされた従動ギヤ（かさ歯ギヤ）２１と、この従動ギヤ２１とスピンドル１１との間に介装された２つのトルク伝達部材２２，２３を備えている。従動ギヤ２１は、軸受け２４を介してギヤヘッドベース１６に対して回転可能に支持されている。また、従動ギヤ２１の中心孔に対してスピンドル１１は挿通されており、回転について直接には結合されていない。従動ギヤ２１に伝達された回転トルクは、上記２つのトルク伝達部材２２，２３とジョイントスリーブ２５を経てスピンドル１１に伝達される。図３では、従動ギヤ２１の回転方向が白抜きの矢印で示されている。
従動ギヤ２１の上面には、円環形状の収容凹部２１ａが設けられている。この収容凹部２１ａ内に２つのトルク伝達部材２２，２３とジョイントスリーブ２５が収容されている。図３に示すように収容凹部２１ａには、内周側に突き出す駆動側係合部２１ｂが設けられている。この駆動側係合部２１ｂの回転方向前面（図３において上側の側面）は、スピンドル１１の回転軸線Ｊ１１を通る放射線方向に沿って設けられている。この回転方向前面が２つのトルク伝達部材２２，２３の一端側が突き当てられる駆動側係合面２１ｃとなっている。
ジョイントスリーブ２５の内周孔にはスピンドル１１が圧入されている。このため、ジョイントスリーブ２５は回転軸線Ｊ１１回りの回転についてスピンドル１１に一体化されている。このジョイントスリーブ２５の外周面には、１つの従動側係合部２５ａが外周側へ突き出す状態に設けられている。従動側係合部２５ａの回転方向前後両面は、それぞれスピンドル１１の回転軸線Ｊ１１を通る放射線方向に対して傾斜している。山形に傾斜した従動側係合部２５ａの回転方向後側の側面が２つのトルク伝達部材２２，２３の他端側が突き当てられる従動側係合面２５ｂとなっている。

収納凹部２１ａ内であってジョイントスリーブ２５の外周側に沿って２つのトルク伝達部材２２，２３が収容されている。２つのトルク伝達部材２２，２３は、それぞれ一定幅のばね板材をＣ形に湾曲させたもので、拡径方向に弾性付勢力を有している。２つのトルク伝達部材２２，２３は、径方向に重なり合った積層状態（同心状態）で収容されている。内周側のトルク伝達部材２２は板厚が約１．５ｍｍで、外周側のトルク伝達部材２３は板厚が約２．０ｍｍとなっている。図３に示すように２つのトルク伝達部材２２，２３の両端部は、それぞれほぼ揃えられた状態となっている。
このため、電動モータ３の停止状態（トルクの非伝達状態）では、この２つのトルク伝達部材２２，２３の一端側は収容凹部２１ａの駆動側係合面２１ｃに共に突き当てられた状態となっている一方、他端側については、内周側のトルク伝達部材２２の他端側のみがジョイントスリーブ２５側の従動側係合面２５ｂに突き当てられており、外周側のトルク伝達部材２３の他端側は従動係合面２５ｂに対して僅かに隙間をおいて向き合わされた状態となっている。
このように２つのトルク伝達部材２２，２３の長さが設定されていることにより、電動モータ３の起動時には、内周側のトルク伝達部材２２が先に拡径方向に弾性変形して衝撃が吸収され始め、僅かな時間差をおいて外周側のトルク伝達部材２３の他端側が従動側係合面２５ｂに突き当てられて拡径方向に弾性変形することにより大きな起動ショック（電動モータ起動による主としてギヤ噛み合い時の衝撃）が確実に吸収される。スピンドル１１に対する従動ギヤ２１の相対回転角度が最大になると２つのトルク伝達部材２２，２３が拡径方向に最も大きく弾性変形した状態となって収容凹部２１ａの内壁面に押し付けられた状態となる。この状態では、従動ギヤ２１とスピンドル１１との間におけるトルク伝達経路が直結（剛体結合）されて、電動モータ３の出力トルクがほぼ全てスピンドル１１に伝達される状態となる。

図２に示すように両トルク伝達部材２２，２３の収容凹部２１ａからの抜け出しは、ワッシャ２６で規制されている。ワッシャ２６はスピンドル１１に取り付けた止め輪２７で固定されている。
電動モータ３の起動により従動ギヤ２１が図３中白抜きの矢印で示す方向に回転すると、トルク伝達部材２２，２３の一端側が駆動側係合面２１ｃに突き当てられて係合する一方、両トルク伝達部材２２，２３の他端側が従動側係合面２５ｂに突き当てられて、当該両トルク伝達部材２２，２３が拡径方向に変位する。両トルク伝達部材２２，２３がその弾性力に抗して拡径方向に変位し、変位しつつその他端側が従動側係合面２５ｂに押し当てられて徐々にジョイントスリーブ２５ひいてはスピンドル１１にトルク伝達され始めることにより、電動モータ３の起動に伴う従動ギヤ２１の衝撃（起動ショック）が吸収される。
このことから、２つのトルク伝達部材２２，２３は、電動モータ３の出力トルクをスピンドル１１に伝達するトルク伝達機能の他に、電動モータ３の起動ショックを吸収する緩衝部材としての機能を併せ持っている。
また、電動工具１のトルク伝達経路は、電動モータ３の出力軸３ａ→従動ギヤ２１→トルク伝達部材２２，２３→ジョイントスリーブ２５→スピンドル１１となる。このように、電動モータ３の出力軸３ａからスピンドル１１に至るトルク伝達経路の途中に２つのＣ形のトルク伝達部材２２，２３を主体とするトルク伝達装置２０を介在させることにより、電動モータ３の起動ショックが両トルク伝達部材２２，２３が弾性変形することによって吸収される。

以上のように構成した本実施形態の電動工具１によれば、従動ギヤ２１とスピンドル１１との間に２つのトルク伝達部材２２，２３が介装されていることから、従来１つのトルク伝達部材を介在させた構成に比してより大きな衝撃吸収能を持たせることができる。このため、より高出力の電動モータを駆動源とする大型の電動工具１について起動ショックを確実に吸収することができる。
この種の起動ショックを低減することにより起動時の騒音や振動を低減することができるとともに、従動ギヤ２１のギヤ欠けを防止して当該トルク伝達装置２０の耐久性を高めることができる。
しかも、例示したトルク伝達装置２０では、１つのトルク伝達部材の板厚を大きくして衝撃吸収能を高めるのではなく、２つのトルク伝達部材により衝撃を分配して吸収する構成であり、かつこの２つのトルク伝達部材２２，２３の板厚は従来とほぼ同等程度であるので、これらの疲労破壊による損傷のおそれを回避しつつ大きな衝撃吸収能を発揮させることができる。
また、２つのトルク伝達部材２２，２３の他端側が放射線方向に対して傾斜する従動側係合面２５ｂに突き当てられる構成であることから、当該他端側はよりスムーズに拡径側（従動側係合面２５ｂの先端側）に変位し、これにより当該トルク伝達部材２２，２３の衝撃吸収能がより確実に発揮される。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、トルク伝達装置２０において、板厚の異なる２つのトルク伝達部材２２，２３を備えた構成を例示したが、同じ板厚のトルク伝達部材を２つ介在させる構成としてもよい。
また、２つのトルク伝達部材２２，２３を介在させた構成を例示したが、３つ以上のトルク伝達部材を介在させる構成としてもよい。
さらに、２つのトルク伝達部材２２，２３について、内周側から順次弾性変形させる構成を例示したが、外周側のトルク伝達部材２３をもう少し長くして初期状態において共に従動側係合面２５ｂに突き当てられた状態として起動時に両者２２，２３を同時に弾性変形させる構成としてもよい。
また、ジョイントスリーブ２５の従動側係合面（回転方向後ろ側の側面）であって、トルク伝達部材の他端側が突き当てられる面は、例示したように傾斜面とするのではなく回転軸線Ｊ１１を通る放射線方向に沿った面としてもよい。
さらに、電動工具１としてディスクグラインダを例示したが、孔明け工具、ねじ締め工具あるいはハンマー等の衝撃工具等のその他の形態の電動工具にも広く適用することができる。

１…電動工具（ディスクグラインダ）
２…工具本体部
３…電動モータ、３ａ…出力軸、３ｂ…駆動ギヤ部
４…スイッチレバー
Ｊ３…モータ軸線（電動モータ３の回転軸線）
１０…ギヤヘッド部
１１…スピンドル
Ｊ１１…スピンドル１１の回転軸線
１２…ギヤヘッドハウジング
１３，１４…軸受け
１５…砥石
１６…ギヤヘッドベース
２０…トルク伝達装置
２１…従動ギヤ（かさ歯ギヤ）
２１ａ…収容凹部、２１ｂ…駆動側係合部、２１ｃ…駆動側係合面
２２…トルク伝達部材（内周側）
２３…トルク伝達部材（外周側）
２４…軸受け
２５…ジョイントスリーブ、２５ａ…従動側係合部、２５ｂ…従動側係合面
２６…ワッシャ
２７…止め輪

Claims (4)

1. 電動モータの出力トルクを先端工具を取り付けたスピンドルに伝達するトルク伝達装置を備えた電動工具であって、
   該トルク伝達装置は、前記電動モータの駆動ギヤ部が噛み合わされた従動ギヤと、該従動ギヤに設けた駆動側係合面と前記スピンドルに設けた従動側係合面との間に介装されて拡径方向に弾性変形してトルクを伝達可能なＣ形のトルク伝達部材を備え、
   前記スピンドルは、前記従動ギヤの中心孔に相対回転可能に挿通されており、
   前記トルク伝達部材は、径方向に複数積層状態で介装されており、
   前記電動モータの起動時には、先に内周側のトルク伝達部材が前記駆動側係合面及び前記従動側係合面に係合されて拡径方向に弾性変形し、その後外周側のトルク伝達部材が前記駆動側係合面及び前記従動側係合面に係合されて拡径方向に弾性変形するよう当該複数のトルク伝達部材の周方向の長さが設定された電動工具。
2. 請求項１記載の電動工具であって、
   前記複数のトルク伝達部材の、前記スピンドルの軸方向の変位を当該スピンドルに取り付けたワッシャにより規制する構成とした電動工具。
3. 請求項１又は２記載の電動工具であって、
   前記トルク伝達装置を内装するギヤヘッドハウジングを備えており、
   前記従動ギヤが、前記スピンドルを回転支持する軸受とは別の軸受を介して前記ギヤヘッドハウジング側に回転可能に支持された電動工具。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した電動工具であって、
   前記スピンドルの周囲であって前記従動ギヤの上面に設けられている円環形状の収容凹部内に前記複数のトルク伝達部材が径方向に積層状態で収容されている電動工具。
   

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