JP6112959B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、遊星歯車減速機構を備えたインパクトドライバ等の電動工具に関する。

非特許文献１に示すインパクトドライバ等の電動工具においては、モータとスピンドルとの間に、モータにより駆動されるピニオンと、ピニオンと噛み合うプラネタリーギヤと、プラネタリーギヤと噛み合うインターナルギヤとからなる遊星歯車減速機構を備えたものがある。この遊星歯車減速機構は、ギヤケースに収容されるが、ピニオンは勿論、インターナルギヤやギヤケースも金属で作製されて、インターナルギヤはギヤケースに対して回り止めされるようになっている。

株式会社マキタ総合カタログ、２０１２年１２月、［平成２５年４月１１日検索］、インターネット＜URL:http://www.makita.co.jp/product/ecatalog/sougou/index.html#16＞

このように遊星歯車減速機構の構成部が全て金属で作製されると、コストアップに繋がる一方、全体の重量も大きくなるため、コストダウンや軽量化の要請があった。

そこで、本発明は、コストを低減でき軽量化にも寄与できる電動工具を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータと、モータにより駆動されるピニオンと、ピニオンと噛み合うプラネタリーギヤと、プラネタリーギヤと噛み合うインターナルギヤと、プラネタリーギヤにより駆動される出力部と、ピニオン、プラネタリーギヤ及びインターナルギヤを収容するギヤケースと、ギヤケースの後部を覆う蓋と、を有する電動工具であって、インターナルギヤは、歯車部分と外周部分とを有して歯車部分が樹脂で構成され、外周部分が金属で構成されて、歯車部分がプラネタリーギヤと噛み合い、ギヤケースの内周面に設けた凹部とインターナルギヤの外周部分に設けた凸部とが係合してインターナルギヤが回り止めされることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、モータと、モータにより駆動されるピニオンと、ピニオンと噛み合うプラネタリーギヤと、プラネタリーギヤと噛み合うインターナルギヤと、プラネタリーギヤにより駆動される出力部と、ピニオン、プラネタリーギヤ及びインターナルギヤを収容するギヤケースと、ギヤケースの後部を覆う蓋と、を有する電動工具であって、ギヤケースの内周面とインターナルギヤの外周面とを係合させてインターナルギヤを回り止めすると共に、インターナルギヤの少なくとも一部を樹脂により構成する一方、インターナルギヤの樹脂部分と一体的に熱可塑性エラストマーを形成し、ギヤケース又は蓋と熱可塑性エラストマーとを接触可能に構成したことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成において、蓋とインターナルギヤとを一体的に形成したことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１の構成において、インターナルギヤは、歯車部分よりも前方で外周部分に凸部を有してギヤケースの凹部と係合することを特徴とするものである。

本発明によれば、インターナルギヤの少なくとも一部を樹脂製としているので、コストを低減でき軽量化にも寄与できる。

インパクトドライバの一部縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 インパクトドライバの変更例の一部縦断面図である。 インパクトドライバの変更例の一部縦断面図である。 インパクトドライバの変更例の一部縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、電動工具の一例であるインパクトドライバの一部縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図で、このインパクトドライバ１は、中心軸を前後方向（図１，２の右側を前方とする。）とする本体部２と、その本体部２から下方へ突出するグリップ部３とを有し、グリップ部３の下端に設けた取り付け部４には、電源となるバッテリーパック５が装着されている。６は取り付け部４の側面に設けたフック、７はストラップで、グリップ部３の上部には、トリガ９を前方に突出させたスイッチ８が収容されている。

本体部２には、後方から、モータ１０、遊星歯車減速機構１１、スピンドル１２、打撃機構１３の順で収容されて、アンビル１４が本体部２の前端から前方へ突出している。本体部２は、左右一対の半割ハウジング１５ａ，１５ｂを複数のネジ１６，１６・・によって組み付けてなる本体ハウジング１５を有しており、モータ１０はこの本体ハウジング１５の後部に収容されている。なお、各半割ハウジング１５ａ，１５ｂには、グリップ部３を左右に分割したグリップハウジング３ａ，３ｂ（図３，４）がそれぞれ一体に形成されて，グリップ部３も左右一対のグリップハウジング３ａ，３ｂを複数のネジ１６・・によって組み付けることで形成されている。

モータ１０は、ステータ１７とロータ１８とを有するインナーロータ型のブラシレスモータである。まずステータ１７は、固定子鉄心１９と、固定子鉄心１９の前後に設けられる前絶縁部材２０及び後絶縁部材２１と、前絶縁部材２０及び後絶縁部材２１を介して固定子鉄心１９に巻回される複数のコイル２２，２２・・と、を有する。また、ロータ１８は、軸心に位置する回転軸２３と、回転軸２３の周囲に配置される筒状の回転子鉄心２４と、回転子鉄心２４の外側に配置され、筒状で周方向に極性を交互に変えた永久磁石２５と、これらの前側において放射状に配置された複数のセンサ用永久磁石２６，２６・・と、を有する。前絶縁部材２０の前端には、ロータ１８のセンサ用永久磁石２６の位置を検出して回転検出信号を出力する３つの回転検出素子（図示せず）を搭載したセンサ回路基板２７がネジ２８によって固定されている。このセンサ回路基板２７には、コイル２２の端末が貫通状態で電気的に接続されている。なお、コイル２２のスイッチングを行うスイッチング素子は、取り付け部４の内部に設けられた図示しない制御基板に搭載されている。

ステータ１７は、本体ハウジング１５の内面に突設されたリブ２９によって本体部２と同軸で保持されている。本体ハウジング１５の後面には、キャップ状の後ハウジング３０が、後方からネジ３１，３１によって取り付けられており、この後ハウジング３０に保持された軸受３２が回転軸２３の後端を軸支している。３３は、軸受３２の前方で金属製のインサートブッシュ３４を介して回転軸２３に取り付けられたモータ冷却用のファンで、ここでは中央部が前方へすり鉢状に膨出する膨出部３５となっており、軸受３２は膨出部３５のすぐ後側で膨出部３５とオーバーラップするように配置されている。後ハウジング３０の側面には、ファン３３の径方向外側に位置する排気口３６，３６・・が形成されて、本体ハウジング１５の側面でセンサ回路基板２７の径方向外側には、図示しない吸気口が形成されている。

一方、回転軸２３の前端は、モータ１０の前方で本体ハウジング１５に保持されたベアリングリテーナ３７を貫通して前方へ突出し、ベアリングリテーナ３７の後部に保持された軸受３８によって軸支されている。３９は、回転子鉄心２４と軸受３８との間で回転軸２３に外装された樹脂スリーブ、４０は回転軸２３の前端に取り付けられたピニオンである。
ベアリングリテーナ３７は、中央にくびれ部４１を形成した金属製の円盤状で、本体ハウジング１５の内面に設けたリブ４２がくびれ部４１に嵌合することで、ベアリングリテーナ３７は前後方向への移動を規制された状態で本体ハウジング１５に保持される。ベアリングリテーナ３７の前後面には、放熱用の凹み部４３がそれぞれ形成されている。
また、ベアリングリテーナ３７の前面周縁には、外周に雄ネジ部を形成したリング壁４４が前方へ向けて突設されて、このリング壁４４に、スピンドル１２及び打撃機構１３を収容したギヤケースとしてのハンマケース４５が結合されている。

ハンマケース４５は、前半部が先細りとなって前筒部４６が形成される金属製の筒状体で、後端内周に形成した雌ネジ部をリング壁４４の雄ネジ部に螺合させることで、蓋となるベアリングリテーナ３７によって後部が閉塞される。ハンマケース４５の下面には、図３に示すように、突起４７が形成されて、組み付け状態では、左右の半割ハウジング１５ａ，１５ｂの内面に突設された押さえリブ４８がそれぞれ突起４７の側面に当接するようになっている。また、ハンマケース４５の左右の側面には、前後方向の突条４９が形成されており、この突条４９が、半割ハウジング１５ａ，１５ｂの内面に形成された前後方向の凹溝５０に係合するようになっている。この突起４７と押さえリブ４８、突条４９と凹溝５０との係合により、ハンマケース４５の回転規制がなされる。ハンマケース４５とスイッチ８との間には、モータ１０の正逆切替ボタン５１が設けられ、その前方には、アンビル１４の前方を照射するＬＥＤ５２が斜め上向きに取り付けられている。
さらに、本体ハウジング１５の前方には、ハンマケース４５の前部から前筒部４６にかけて覆うカバー５３が設けられ、カバー５３の前端には、ゴム製のバンパ５４が装着されている。

そして、ベアリングリテーナ３７の前部には、軸受５５が保持されて、軸受５５によって出力部としてのスピンドル１２の後端が軸支されている。このスピンドル１２は、後部に中空で円盤状のキャリア部５６を有し、後面から軸心に形成した有底孔５７内に、回転軸２３の前端及びピニオン４０を突出させている。
遊星歯車減速機構１１は、内歯を有するインターナルギヤ５８と、インターナルギヤ５８に噛み合う外歯を有する３つのプラネタリーギヤ５９，５９・・と、を含む。インターナルギヤ５８は、ベアリングリテーナ３７のリング壁４４の内側に同軸で収容される歯車部分としてのギヤ部６０と、そのギヤ部６０の前部外周側に連設され、ギヤ部６０より大径の外周部分としての前部６１とを有する樹脂製で、前部６１には、図４に示すように、周方向に等間隔をおいて４つの凸部６２，６２・・が前向きに突設されている。この各凸部６２が、ハンマケース４５の内周面で雌ネジ部の前方に形成された４つの凹部６３，６３・・にそれぞれ係合することで、インターナルギヤ５８の回り止めがなされる。軸方向への移動は、前部６１の後面がリング壁４４に当接し、凸部６２の前面が凹部６３の前側に形成される段部６４に当接することで規制される。６５は、ギヤ部６０の後端とベアリングリテーナ３７の前面との間に介在されたリング状部材で、熱可塑性エラストマーでインターナルギヤ５８と一体的に形成されている。このリング状部材６５によって、インターナルギヤ５８とベアリングリテーナ３７との間がシールされると共に、インターナルギヤ５８からベアリングリテーナ３７への衝撃も緩和されることになる。なお、このリング状部材は、インターナルギヤ５８の前部６１の後端に設けることもできる。この場合、リング状部材はリング壁４４の前端と接触してシールすることになる。

プラネタリーギヤ５９は、ピン６６によってスピンドル１２のキャリア部５６内で回転可能に支持されて、回転軸２３のピニオン４０と噛合している。ここでのピン６６は、前端が小径部６７、その後方が大径部６８となっており、小径部６７がキャリア部５６の前部に、大径部６８がキャリア部５６の後部及びプラネタリーギヤ５９にそれぞれ挿入されるようになっている。よって、各ピン６６は、前方への移動をキャリア部５６の前部により、後方への移動をベアリングリテーナ３７によりそれぞれ規制された状態でキャリア部５６に保持されてプラネタリーギヤ５９を支持する。ピン６６の外側でキャリア部５６の前部外周には、リング状の立ち上がり部６９が形成されている。

打撃機構１３は、スピンドル１２に外装されるハンマ７０と、そのハンマ７０を前方へ付勢するコイルバネ７１とを含む。まずハンマ７０は、前面に一対の爪７２，７２を有し、内面に形成した外側カム溝７３，７３と、スピンドル１２の表面に形成した内側カム溝７４，７４とに跨がって嵌合されるボール７５，７５を介してスピンドル１２と結合されている。また、ハンマ７０の後面には、リング状の溝７６が形成されて、ここにコイルバネ７１の前端が挿入されている。溝７６の底部には、複数のボール７７，７７・・及びワッシャ７８が収容されてコイルバネ７１の前端を受けるようになっている。また、溝７６の後端外側には、後方へ行くに従って拡径するテーパ部７９が形成されている。一方、コイルバネ７１の後端は、立ち上がり部６９の内側でキャリア部５６の前面に当接している。

そして、アンビル１４は、ハンマケース４５の前筒部４６に保持された軸受８０によって軸支されて、後端には、ハンマ７０の爪７２，７２と回転方向で係合する一対のアーム８１，８１が形成されている。アーム８１の前方で前筒部４６の後面には、リング状の保持部８２が形成され、その保持部８２の外側に、アーム８１を受ける樹脂製のアンビルワッシャ８３が嵌合されている。
また、アンビル１４の後面軸心には、有底孔８４が形成されて、ここにスピンドル１２の前端が同軸で挿入されている。一方、アンビル１４の前面軸心には、図示しないビットを受け入れる挿入孔８５が形成され、アンビル１４の前端には、挿入孔８５に差し込まれたビットを抜け止めするボール８６及びスリーブ８７等からなるチャック機構が設けられている。

以上の如く構成されたインパクトドライバ１においては、トリガ９を押し込んでスイッチ８をＯＮさせると、モータ１０に給電されて回転軸２３が回転する。すると、ピニオン４０と噛合するプラネタリーギヤ５９がインターナルギヤ５８内で公転運動し、キャリア部５６を介してスピンドル１２を減速して回転させる。よって、ハンマ７０も回転して爪７２，７２が係合するアーム８１，８１を介してアンビル１４を回転させ、ビットによるネジ締めが可能となる。ネジ締めが進んでアンビル１４のトルクが高まると、ハンマ７０が、ボール７５をスピンドル１２の内側カム溝７４に沿って転動させながらコイルバネ７１の付勢に抗して後退し、爪７２がアーム８１から離れると、コイルバネ７１の付勢と内側カム溝７４の案内とにより、ハンマ７０は前進しながら回転して爪７２，７２を再びアーム８１，８１に係合させ、アンビル１４に回転打撃力（インパクト）を発生させる。この繰り返しによってさらなる締め付けが可能となる。

なお、ここではベアリングリテーナ３７の前部６１の内径は、ハンマ７０の外径よりも大きく設定されているため、ハンマ７０が後退した際、前部６１と干渉することはない。また、ハンマ７０の溝７６の後端外側にはテーパ部７９が形成されているので、ハンマ７０が後退した際、キャリア部５６の立ち上がり部６９と干渉することもない。

このように、上記形態のインパクトドライバ１によれば、インターナルギヤ５８を樹脂製としているので、コストを低減でき軽量化にも寄与できる。

なお、上記形態では、インターナルギヤ全体を樹脂製としているが、一部のみを樹脂製として他を金属製とすることもできる。
図５はその一例を示すもので、インパクトドライバ１Ａにおいて、遊星歯車減速機構１１で使用されるインターナルギヤ５８ａは、ギヤ部６０が樹脂で形成され、凸部６２を含む前部６１が金属で形成されている。
このような構成により、インターナルギヤ５８ａの外周にプラネタリーギヤ５９からの衝撃が加わった場合にも耐久性を確保できる。
なお、ギヤ部６０と前部６１とをより強固に結合させるために、前部６１から内径側に突起を延ばしてもよい。
図６は図５の場合と逆で、インパクトドライバ１Ｂにおいて、遊星歯車減速機構１１で使用されるインターナルギヤ５８ｂは、ギヤ部６０が金属で形成され、凸部６２を含む前部６１が樹脂で形成されている。
このような構成により、摩耗が起きる歯車部分の耐久性を向上させることができる。
なお、ギヤ部６０と前部６１とをより強固に結合させるために、ギヤ部６０から外径側に突起を延ばしてもよい。
図５，６何れの場合も金属に対して樹脂を一体成形させることによって作製することができる。
このように、インターナルギヤの一部のみを樹脂製としても、コストを低減でき軽量化にも寄与できる。

また、上記形態では、インターナルギヤをベアリングリテーナと別体に形成しているが、両者を一体に形成することもできる。
図７はその一例を示すもので、インパクトドライバ１Ｃにおいて、ここで使用される金属製のベアリングリテーナ３７の前面には、樹脂製のインターナルギヤ８８が一体形成されている。ここでのハンマケース４５は、ベアリングリテーナ３７に対してネジ結合されておらず、雄ネジ部のないリング壁４４及びインターナルギヤ８８をハンマケース４５の後部開口に差し込み結合する構造となっている。
このように、ここではベアリングリテーナ３７に一体形成されるインターナルギヤ８８を樹脂製としているので、コストを低減でき軽量化にも寄与できる。
なお、リング壁４４とインターナルギヤ８８とを樹脂で形成してもよい。また、軸受３８用のリング状部材をエラストマーで形成することもできる。

一方、上記形態では、インターナルギヤに凸部を、ハンマケースに凸部が係合する凹部を設けてインターナルギヤを回り止めしているが、これと逆に、インターナルギヤに凹部を、ハンマケース（ギヤケース）に凸部を設けて、両者の係合によってインターナルギヤを回り止めするようにしてもよい。
また、図７を除く各形態に共通して、リング状部材はインターナルギヤのギヤ部とベアリングリテーナの前面との間に設ける構造に限らず、ギヤ部の外周とリング壁の内周との間に設ける構造としてもよい。
さらに、ハンマケースの内面に形成されてインターナルギヤの凸部が係合する凹部を凸部の幅よりも大きくして、その凹部内に、凸部の両側に位置する熱可塑性エラストマー製のピンを配置することもできる。このようにすればインターナルギヤの回り止め方向でピンによる緩衝作用を得ることができる。
その他、電動工具としてはインパクトドライバに限らず、遊星歯車減速機構を備えたものであれば、スクリュードライバ等の他の電動工具にも本発明は適用可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・インパクトドライバ、２・・本体部、３・・グリップ部、８・・スイッチ、１０・・モータ、１１・・遊星歯車減速機構、１２・・スピンドル、１３・・打撃機構、１４・・アンビル、１５・・本体ハウジング、１７・・ステータ、１８・・ロータ、２３・・回転軸、３２，３８，５５，８０・・軸受、３７・・ベアリングリテーナ、４５・・ハンマケース、５６・・キャリア部、５８，５８ａ，５８ｂ・・インターナルギヤ、５９・・プラネタリーギヤ、６０・・ギヤ部、６１・・前部、６２・・凸部、６３・・凹部、７０・・ハンマ、７１・・コイルバネ。

Claims (4)

1. モータと、
   前記モータにより駆動されるピニオンと、
   前記ピニオンと噛み合うプラネタリーギヤと、
   前記プラネタリーギヤと噛み合うインターナルギヤと、
   前記プラネタリーギヤにより駆動される出力部と、
   前記ピニオン、前記プラネタリーギヤ及び前記インターナルギヤを収容するギヤケースと、
   前記ギヤケースの後部を覆う蓋と、を有する電動工具であって、
   前記インターナルギヤは、歯車部分と外周部分とを有して前記歯車部分が樹脂で構成され、前記外周部分が金属で構成されて、前記歯車部分が前記プラネタリーギヤと噛み合い、前記ギヤケースの内周面に設けた凹部と前記インターナルギヤの前記外周部分に設けた凸部とが係合して前記インターナルギヤが回り止めされることを特徴とする電動工具。
2. モータと、
   前記モータにより駆動されるピニオンと、
   前記ピニオンと噛み合うプラネタリーギヤと、
   前記プラネタリーギヤと噛み合うインターナルギヤと、
   前記プラネタリーギヤにより駆動される出力部と、
   前記ピニオン、前記プラネタリーギヤ及び前記インターナルギヤを収容するギヤケースと、
   前記ギヤケースの後部を覆う蓋と、を有する電動工具であって、
   前記ギヤケースの内周面と前記インターナルギヤの外周面とを係合させて前記インターナルギヤを回り止めすると共に、前記インターナルギヤの少なくとも一部を樹脂により構成する一方、
   前記インターナルギヤの樹脂部分と一体的に熱可塑性エラストマーを形成し、
   前記ギヤケース又は前記蓋と前記熱可塑性エラストマーとを接触可能に構成したことを特徴とする電動工具。
3. 前記蓋と前記インターナルギヤとを一体的に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
4. 前記インターナルギヤは、前記歯車部分よりも前方で前記外周部分に前記凸部を有して前記ギヤケースの前記凹部と係合することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。

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