JP6543480B2 - 震動機構付き電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、最終出力軸に軸方向の震動を付与可能な震動機構を備えた震動ドライバドリル等の震動機構付き電動工具に関する。

震動機構付き電動工具においては、最終出力軸に設けた第１カムを、ハウジング内に固定した第２カムに噛み合わせることで、最終出力軸に軸方向の震動を発生させる。但し、震動ドライバドリル等のように、複数の動作モードを備えて震動を発生させない他のモード（例えばドライバモードやドリルモード）にも切替可能とする場合、第２カムの回転規制を解除したり、第１カムから離間させたりして震動の発生をキャンセルする機構が必要となる。例えば特許文献１では、スピンドルと一体の第１カムの後方に回転可能な第２カムを設けると共に、第２カムに係止して回転規制する前進位置と、第２カムから離れて回転規制を解除する後退位置との間で移動可能な震動切替レバーを、その前方で当接するカムリングの回転位置に応じて前後移動させることで、震動機構の作動の有無を切り替えるようにしている。

特開２００５−１９３３６１号公報

しかし、この震動ドライバドリルでは、非震動モードであるドリルモードやドライバモードへの切替を、震動切替レバーの後方に設けたフラットワッシャをモードチェンジリングで回転操作することで行っており、モードチェンジリングで震動モードも切替可能とするために、後方のモードチェンジリングと前方のカムリングとを複数の連結板で連結している。このため、モードチェンジリングが前後に長くなって前後方向のコンパクト化が難しくなっていた。

そこで、本発明は、前後方向にコンパクトな構成で震動機構の作動の有無を切替可能な震動機構付き電動工具を提供すること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、ハウジングと、ハウジング内に収容されるモータと、ハウジングから前方へ突出してモータにより回転駆動する最終出力軸と、最終出力軸に軸方向の震動を付与可能な震動機構と、モータの前方で、震動機構を作動させる前進位置と、震動機構を作動させない後退位置とに前後移動可能な震動切替部材と、震動切替部材を後退位置に付勢する付勢手段と、震動切替部材を前進位置と後退位置とに選択的に移動させて、震動機構が作動する震動モードと、震動機構が作動しない非震動モードとに切替可能とする操作手段と、を有し、操作手段は、回転操作可能なモード切替リングと、そのモード切替リングの径方向内側でモード切替リングと一体回転可能に、且つ震動切替部材の前端より後方でモード切替リングと別体に配置されるカム部材とを含んでなり、モード切替リングの回転操作によりカム部材を、震動切替部材を前進位置に移動させる第１の操作位置と、震動切替部材を後退位置に移動させる第２の操作位置とに移動操作可能であることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、震動切替部材は、最終出力軸を軸支する軸受の外輪に摺接する位置で前後移動する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又は２の構成において、震動機構は、最終出力軸に固着された第１カムと、最終出力軸に遊挿されて回転可能な第２カムと、を含み、震動切替部材が前進位置で第２カムと係合してその回転を規制することで、第１カムと第２カムとのカム面同士を当接させて最終出力軸に軸方向の震動を付与するものであって、第２カムの軸方向の厚みを、第１カムの軸方向の厚みよりも小さく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乃至３の何れかの構成において、非震動モードは、モータから最終出力軸へのトルク伝達を設定トルクで遮断するクラッチモードと、トルク伝達を遮断しないドリルモードとを含み、カム部材は、クラッチモードとドリルモードとの切替にも使用されることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、震動切替部材よりモータ側に配置されるカム部材によって震動切替部材を移動操作可能としたことで、震動切替部材の前方にモード切替に係る部材が配置されなくなる。よって、前後方向にコンパクトな構造で震動機構の作動の有無が切替可能となる。
また、震動切替部材を後退位置に付勢する付勢手段を設けたことで、カム部材による震動切替部材の前後位置の切替が確実に行える。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、軸受の外輪を利用したガイドによって震動切替部材がスムーズに前後移動できる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、第２カムの軸方向の厚みを第１カムの軸方向の厚みよりも小さくしたことで、震動機構を軸方向にコンパクト化でき、軽量化にも寄与できる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、カム部材をクラッチモードとドリルモードとの切替にも使用することで、部品点数が少ない合理的な構成となる。

震動ドライバドリルの側面図である。 震動ドライバドリルの正面図である。 震動ドライバドリルの背面図である。 震動ドライバドリルの平面図である。 震動ドライバドリルの縦断面図である。 本体部分の拡大断面図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 （Ａ）は図６のＢ−Ｂ線断面図、（Ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。 ギヤアッセンブリの斜視図である。 （Ａ）はギヤアッセンブリの背面図、（Ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。 ギヤアッセンブリの縦断面図である（ドリルモード）。 震動機構及びクラッチ機構の分解斜視図である。 （Ａ）は図１１のＥ−Ｅ線断面図、（Ｂ）はＦ−Ｆ線断面図である。 ギヤアッセンブリの正面図である。 （Ａ）は図１１のＧ−Ｇ線断面図、（Ｂ）はＨ−Ｈ線断面図である。 （Ａ）は図１１のＩ−Ｉ線断面図、（Ｂ）はＪ−Ｊ線断面図である。 震動切替レバーの斜視図で、（Ａ）は内側から、（Ｂ）は外側からそれぞれ見た状態を示す。 図１１のＫ−Ｋ線断面図である。 各動作モードでのカムリングと係止ピンとの位置関係を示す説明図である。 クラッチリングの縦断面図である。 図１１の断面位置と直交方向でのギヤアッセンブリの縦断面図である（ドリルモード）。 ギヤアッセンブリの縦断面図である（クラッチモード）。 ギヤアッセンブリの縦断面図である（震動ドリルモード）。 （Ａ）は図２３のＬ−Ｌ線断面図、（Ｂ）はＭ−Ｍ線断面図である。

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、震動機構付き電動工具の一例を示す震動ドライバドリルの側面図、図２は正面図、図３は背面図、図４は平面図、図５は縦断面図である。震動ドライバドリル１は、前後方向に延びる本体２の下側からハンドル３を突出させた側面視Ｔ字状で、本体２の前端には、先端でビットを把持可能なドリルチャック４が設けられ、ハンドル３の下端には、電源となるバッテリーパック５が装着されている。ここでのハウジングは、本体２の後半部分とハンドル３とが連設される本体ハウジング６の後部に、キャップ状のリヤカバー７を後方から左右のネジ８，８によって組み付けてなり、本体ハウジング６は、左右の半割ハウジング６ａ，６ｂを左右方向のネジ９，９・・によって組み付けて形成される。

本体２内において、後部には、図６，７にも示すように、永久磁石１３を保持する固定子１１と、界磁巻線を巻回した回転子１２とからなり、回転子１２に回転軸１４及び整流子１５を備えた整流子モータ１０が収容されている。整流子モータ１０の後方には、整流子１５に摺接するカーボンブラシを備えたブラシホルダ１６が設けられて、回転子１４における整流子１５の前方には、内側ファン１８と外側ファン１９とを有する遠心ファン１７が設けられている。
ここでは本体ハウジング６の後部上側を組み付けるネジ９は、遠心ファン１７よりも上方に配置されているので、遠心ファン１７に上方からの衝撃が直接伝わりにくくなっている。また、ブラシホルダ１６の後方で本体ハウジング６の後部下側を組み付けるネジ９は、リヤカバー７に覆われているので、組み付け強度が高くなっている。

回転軸１４の後端は、リヤカバー７に保持された軸受２０によって軸支されて、軸受２０の上下でリヤカバー７には、複数の後側吸気口２１，２１・・が設けられている。
一方、本体２の左右で固定子１１の外側には、複数の前側吸気口２２，２２・・が設けられ、遠心ファン１７の外側で本体２には、図８（Ａ）に示すように、スリット状の排気口２３，２３・・が、左右及び上側に周方向へ断続的に形成されている。このように排気口２３が下側に配置されないことで、カーボンブラシへ電力を供給するリード線が排気口２３から露出しにくくなる。また、排気口２３は、半割ハウジング６ａ，６ｂに跨がって形成されておらず、半割ハウジング６ａ，６ｂの上側には排気口２３，２３の間に位置して互いに当接する当接部分Ｐが形成されている。この当接部分Ｐにより、スリット状の排気口２３を形成しても本体２の強度が確保でき、上方から衝撃が加わっても破損等のおそれが低減される。

よって、遠心ファン１７が回転すると、内側ファン１８によって後側吸気口２１から吸い込まれた空気がブラシホルダ１６及び整流子１５を通過してカーボンブラシや整流子１５を冷却した後、排気口２３から排出される。同時に、外側ファン１９によって前側吸気口２２から吸い込まれた空気が固定子１１の外側を通過して固定子１１を冷却した後、排気口２３から排出される。排気口２３は本体２の左右及び上側にのみ形成されているので、空気は上側に向けて吹き出され、正転であれば本体２の側面領域２ａ側へ吹き出されるため、作業者の手や顔等に当たりにくくなる。また、排気口２３が細いスリット状であるため、その前方の側面領域２ａを前後方向に広く確保でき、社名ロゴ等を大きく表示できる。なお、吸気口と排気口との前後位置は任意であり、例えば回転子の前側にファンを設けて固定子の後方側から吸気し、スリット状の排気口により固定子の前方側から排気することもできる。排気口２３を吸気口としてもよい。

整流子モータ１０の前方には、本体ハウジング６から前方へ突出するスピンドル２５を備えたギヤアッセンブリ２４が組み付けられて、回転軸１４の回転を減速してスピンドル２５に伝達可能となっている。ドリルチャック４はスピンドル２５の前端に取り付けられている。ギヤアッセンブリ２４の下方でハンドル３の上部には、トリガ２７を前方へ突出させたスイッチ２６が収容されている。スイッチ２６の上方には整流子モータ１０の正逆切替ボタン２８が設けられて、その前方には、ドリルチャック４の前方を照射する左右一対のＬＥＤ２９，２９（図２）が斜め上向きに収容されている。このＬＥＤ２９，２９は１つの回路基板の前面に設けられて、２本のリード線によってバッテリーパック５から回路基板に給電されて発光する。ここでは２つのＬＥＤ２９，２９を本体２の中心軸に対して左右対称に配置しているので、照度が向上する。また、２つのＬＥＤ２９，２９はトリガ２７の幅の範囲内に収まるので、大型化しない。さらに、１つの回路基板で２つのＬＥＤ２９，２９の基板を共通化でき、配線も２本のみとなるので接続が簡略化してコストダウンに繋がる。なお、２つのＬＥＤ２９，２９は直列、並列の何れの接続も可能である。
また、正逆切替ボタン２８の後方上側には、整流子モータ１０の保護回路を形成するＦＥＴ３０をネジ３１によって固定した放熱板３２が、固定子１１の下面から第１ギヤケース４６の下面に形成した面取部４６ａにかけて前後方向に収容されている。この放熱板３２は、図８（Ｂ）に示すように、左右の半割ハウジング６ａ，６ｂの内面で前後方向に形成された保持溝３３，３３によって左右両端が保持される。

また、図８（Ｂ）に示すように固定子１１の上下及び左右には面取部３４，３４・・が形成されて、上下の面取部３４により上下方向の寸法をコンパクト化している。左右の面取部３４，３４を含む左右の側面は、半割ハウジング６ａ，６ｂの内面に設けたリブ３５，３５によって保持される。但し、固定子１１の形状については、非円形であってその部分に対応するように速度切替レバー６０や放熱板３２が配置されるようになっていれば足り、例えば面取部を凹形状や切欠き等に代えてもよい。なお、左側の半割ハウジング６ａには、固定子１１の左下の前端面に形成した凹部３６に前方から係合する三角形状の係合片３７が突設されて、固定子１１を組み付ける際の前後の向きを決定している。
一方、ハンドル３の下端には、複数の充電池（セル）を収容したバッテリーパック５（ここでは３本のセルを備えた１０．８Ｖ）が前方からスライド装着される装着部３８が形成され、装着部３８には、バッテリーパック５が電気的に接続される端子板４０を有すると共に、モータ制御用の電子部品を搭載した端子台３９が収容されている。４１はバッテリーパック５の抜け止め用のフック、４２は装着部３８の左側面にネジ止めされた吊り下げ用フックである。このバッテリーパック５の電圧は任意であり、１４．４Ｖや１８Ｖ、３６Ｖ等であってもよい。

本体２内で整流子モータ１０の前方には、回転軸１４の前端に設けたピニオン４３を軸受４５を介して支持するモータブラケット４４が組み付けられている。ギヤアッセンブリ２４は、モータブラケット４４に連結されて後端が閉塞される筒状の第１ギヤケース４６と、その第１ギヤケース４６の前方に組み付けられ、大径部４８と小径部４９との二段筒形状を有する第２ギヤケース４７とから形成されている。
モータブラケット４４と第１、第２ギヤケース４６，４７とは、図９，１０に示すように、モータブラケット４４の外周際で後方からモータブラケット４４及び第１ギヤケース４６を貫通して第２ギヤケース４７に設けた同心円上の４つのネジボス５１ａ，５１ｂ・・にねじ込まれる４本のネジ５０，５０・・によって共締めされて、３部品が一体化されている。このように一体化することで、ギヤケース４６，４７内のグリスがモータブラケット４４との隙間から漏れにくくなり、内部の遊星ギヤ５３Ａ等の耐久性を確保できる。また、モータブラケット４４と第１ギヤケース４６、第１ギヤケース４６と第２ギヤケース４７とをそれぞれ別のネジで固定していた従来構造に比べてネジが少なくなるため、ギヤアッセンブリ２４の小型化も可能となる。また、各ネジ５０を内側（ギヤアッセンブリ２４の軸心側）へ寄せているため、径方向でも小型化が可能となる。

さらに、第２ギヤケース４７の大径部４８の上面には凹み４８ａが、左右の側面には凹み４８ｂ，４８ｂが設けられて、それぞれ本体ハウジング６の内面に設けた図示しない凸部との係合によって回り止めが図られている。ここで凹み４８ａは上側のネジボス５１ａ，５１ａの間に配置され、凹み４８ｂ，４８ｂは上下のネジボス５１ａ，５１ｂの間に配置されて略同心円上に位置してネジボス５１ａ、５１ｂから前後にずれないので、前後方向の寸法がコンパクトとなる。

ギヤアッセンブリ２４の内部には、図１１にも示すように、インターナルギヤ５２Ａ〜５２Ｃ内で公転する複数の遊星ギヤ５３Ａ〜５３Ｃを支持するキャリア５４Ａ〜５４Ｃを、軸方向に三段配置してなる減速機構が収容されて、回転軸１４のピニオン４３が一段目の遊星ギヤ５３Ａに噛合している。この一段目の遊星ギヤ５３Ａが噛合する一段目のインターナルギヤ５２Ａは、モータブラケット４４に当接することで位置決めされている。モータブラケット４４の前面には、インターナルギヤ５２Ａの歯底の内径よりも大径の円形凹部５５が形成されて、円形凹部５５に嵌合されたワッシャー５６により、モータブラケット４４と一段目の遊星ギヤ５３Ａとの接触防止が図られている。
また、二段目のインターナルギヤ５２Ｂは、回転可能且つ軸方向へ前後移動可能となっている。このインターナルギヤ５２Ｂは、前進位置で大径部４８内に保持された結合リング５７と噛合可能となっている。

一方、インターナルギヤ５２Ｂの後半部には、第１ギヤケース４６内で回転規制された状態で前後移動可能な速度切替リング５８が外装されて、結合ピン５８ａ，５８ａ（図７）によって前後方向で一体に結合されている。この速度切替リング５８から上方へ突設された連結片５９が、本体ハウジング２の上面で前後へスライド可能に設けられた速度切替レバー６０に、前後のコイルバネ６１，６１を介して連結されている。
この速度切替レバー６０を後方へスライドさせると、連結片５９を介して速度切替リング５８が後退し、これと一体のインターナルギヤ５２Ｂが、二段目の遊星ギヤ５３Ｂとの噛合を保ったまま一段目のキャリア５４Ａの外周に設けた歯にも噛合する。よって、二段目の減速がキャンセルされる高速モードとなる。逆に速度切替レバー６０を前方へスライドさせると、速度切替リング５８と共にインターナルギヤ５２Ｂもキャリア５４Ａから離れて前進し、二段目の遊星ギヤ５３Ｂとの噛合を保ったまま結合リング５７に噛合して回転規制される。よって、二段目の減速が機能する低速モードとなる。

そして、ここでは第２ギヤケース４７の小径部４９に、スピンドル２５に軸方向への震動を付与する震動機構６２と、スピンドル２５への所定の負荷でスピンドル２５へのトルク伝達を遮断するクラッチ機構６３とが設けられている。すなわち、後述する切替操作により、スピンドル２５が回転しながら軸方向に震動する震動ドリルモード、スピンドル２５が回転のみ行うドリルモード、所定の負荷でスピンドル２５へのトルク伝達を遮断するクラッチモード（ドライバモード）がそれぞれ選択可能となっている。以下、各機構について説明する。

まず、スピンドル２５は、小径部４９内で前後の軸受６４，６５によって軸支されると共に、その後端が三段目のキャリア５４Ｃと一体のロックカム６６にスプライン結合されて、軸方向へ前後移動可能となっている。このロックカム６６は、図１２，１３にも示すように、その外側に位置する筒状のロックリング６７内で回転可能に設けられ、一対の係合部６８，６８と三段目のキャリア５４Ｃの前面に突設した爪６９，６９・・との係合により、キャリア５４Ｃから回転伝達される。そして、整流子モータ１０の停止状態でビットの着脱のためにドリルチャック４を回転させる際には、爪６９，６９の間に設けた楔ピン７０，７０がロックカム６６の面取部６６ａ，６６ａとロックリング６７との間に噛み込むことでスピンドル２５の回転をロックする構造となっている。

ここではロックリング６７の前面に、周方向へ等間隔に６つの係止爪７１，７１・・を突設し、この係止爪７１，７１・・を、図７にも示すように後側の軸受６５の外側に位置させた状態で、小径部４９の後面に設けた６つの係止凹部７２，７２・・に係止させることで、ロックリング６７を回転規制している。このように軸受６５の外側のスペースを利用してロックリング６７を回り止めすることで、ロックリング６７の外周に設けた爪で回り止めを行っていた従来の構造に比べて径方向にコンパクトとなる。

そして、震動機構６２において、スピンドル２５は、その前方寄りに形成されたフランジ７３と軸受６４との間で外装された円錐状のコイルバネ７４によって、常態では軸受６４の後方位置で外装された止め輪７５（図１２及び図１６（Ｂ））が軸受６４に当接する前進位置に付勢されている。ここではフランジ７３の後面に、後方へ先細りとなるテーパ部７６が連設されて、そのテーパ部７６の外周面に沿ってコイルバネ７４が巻回される。こうしてコイルバネ７４を円錐状としたことで、前後方向の狭いスペースでも伸縮ストロークを確保できる。なお、小径部４９の前面には、前方から４本のネジ７８，７８・・によって円盤状の止め板７７が固定されて、コイルバネ７４の後端を受けると共に、止め輪７５との間で軸受６４を位置決めしている。この止め板７７は、図１４に示すように、内周縁に設けた４つの切欠き７９，７９・・を小径部４９の前面で放射状に設けた４つの突起４９ａ，４９ａ・・に係合させることで回転規制が図られるが、突起４９ａの一つを他よりも放射方向に短くして切欠き７９（７９Ａ）も短くすることで組み付けの際の位相を固定している。

また、スピンドル２５における軸受６４，６５間には、前方からリング状の第１カム８０、第２カム８１が夫々同軸で外装されている。第１カム８０は、複数の放射状の歯からなる第１カム面８０ａを後面に有し、止め輪７５の後方でスピンドル２５に固着されている。第２カム８１は、複数の放射状の歯からなる第２カム面８１ａを前面に有してスピンドル２５に遊挿されて、後面外周には、周方向に等間隔をおいて６つの噛み合い突起８２，８２・・を後向きに突設している。ここでは第１カム８０の軸方向の厚みよりも、噛み合い突起８２を含む第２カム８１の軸方向の厚みの方が小さくなっている。
第１カム８０の外側で小径部４９内には、図１６（Ａ）に示すように、外周の突起８４，８４を小径部４９の内周に設けた軸方向の凹溝８５，８５に係合させて回り止めされたスペーサ８３が、前側の軸受６４に当接する位置で設けられている。

さらに、第２カム８１と後側の軸受６５との間には、図１５（Ｂ）にも示すように、外周の係合突起８７，８７を凹溝８５に係合させて回り止めされたリング状のスペーサ板８６が設けられている。８８，８８は、係合突起８７，８７と９０°ずれた位相でスペーサ板８６の外周に設けられた逃げ凹部である。
このスペーサ板８６と第２カム８１との間には、複数のスチールボール８９，８９・・を介して断面円弧状のワッシャー９０が保持されて、ワッシャー９０が噛み合い突起８２の内側で第２カム８１の後面に当接するようになっている。第２カム８１は、スペーサ８３に当接することで前進を規制されており、この状態でスピンドル２５と共に前進位置にある第１カム８０とは離間している。

一方、小径部４９には、凹溝８５，８５と９０度ずれた位相で一対の収容溝９１，９１が前後方向に形成されて、この収容溝９１，９１に、震動切替部材としての一対の震動切替レバー９２，９２がそれぞれ前後方向へスライド可能に収容されている。この震動切替レバー９２は、図１２及び図１７に示すように、前側に位置する帯板状の前板部９３と、後側に位置する四角板状の後板部９４と、２つの第１コイルバネ９５、第２コイルバネ９６とからなる。
まず、前板部９３の一方の面には、長手方向に沿ったガイド溝９７が形成されて、ガイド溝９７の中間部には、ガイド溝９７を前後に仕切る仕切り壁９８が形成されている。前板部９３の他方の面において、前端には、小径部４９の内形状に沿って湾曲して前板部９３の左右に張り出す円弧状のガイド壁９９が形成され、後端には、係止突起１００が形成されている。

一方、後板部９４は、前板部９３よりも薄肉で、一方の面には、幅方向の両端に突条１０１，１０１が形成されると共に、前方側に突条１０１よりも後退する嵌合凹部１０２が形成されている。突条１０１，１０１の間には、一方の面側から直交状に貫通させた係止ピン１０３の頭部１０４を係止させて、係止ピン１０３の先端を他方の面側に突出させている。
第１コイルバネ９５と第２コイルバネ９６とは、第１コイルバネ９５の方が第２コイルバネ９６よりも軸長が長く、反発力は第２コイルバネ９６よりも小さく設定されている。ここでは付勢手段となる第１コイルバネ９５の後端側が、前板部９３のガイド溝９７に仕切り壁９８の前側で保持され、第２コイルバネ９６は、前端側が前板部９３のガイド溝９７に仕切り壁９８の後側で保持され、後端側が後板部９４の嵌合凹部１０２に嵌合している。

各震動切替レバー９２は、後板部９４を、係止ピン１０３の先端が外側となる向きで、前板部９３を、係止突起１００が内側となる向きで収容溝９１に収容される。この収容状態では、反発力の小さい第１コイルバネ９５の前端が止め板７７に当接して圧縮することで、震動切替レバー９２は、図１１，１８にも示すように、後板部９４が収容溝９１の後端に当接する後退位置に付勢される。７７ａは、止め板７７に設けられて第１コイルバネ９５の前端を受ける受け突起である。小径部４９の根元には、図１２，１３（Ｂ）に示すように、収容溝９１の後端を外部と連通させる開口１０５が形成されて、開口１０５を介して係止ピン１０３の先端を小径部４９の外側に突出させている。

また、前板部９３の係止突起１００は、図１１，１５（Ｂ）に示すように、収容溝９１から内側に突出してスペーサ板８６の逃げ凹部８８内に位置している。なお、小径部４９の外周には、収容溝９１，９１と略一致する位相で一対の小肉厚部１０６，１０６が、開口１０５を含む根元部分を除いて前後方向に形成されると共に、小肉厚部１０６，１０６と９０度ずれた位相では、小肉厚部１０６よりも周方向に長い一対の大肉厚部１０７，１０７が、同じく根元部分を除いて前後方向に形成されている。各小肉厚部１０６には、開口１０５と連通して係止ピン１０３の前方への移動を許容するスリット１０８（図１２）が形成されている。
収容溝９１は、図１５，１６に示すように、震動切替レバー９２の後板部９４と前板部９３との肉厚及び横断面形状に合わせて、後板部９４がスライドする後端部分９１Ａが半径方向に最も狭く、前板部９３がスライドする中間部分９１Ｂはそれよりも広く形成されて、ガイド壁９９がスライドする前端部分９１Ｃは、内側が広くなる凸形状となっている。

一方、小径部４９には、後側にモード切替リング１０９が、前側にクラッチリング１１０がそれぞれ回転可能に外装されている。モード切替リング１０９の内側には、小径部４９の根元に位置するカムリング１１１が、図１２，１５（Ａ）に示すように、放射方向に設けた３つの規制突起１１２，１１２・・をモード切替リング１０９の内面に設けた３つの規制凹部１１３，１１３・・にそれぞれ嵌合させることで一体回転可能且つ前後移動可能に設けられている。このカムリング１１１が本発明のカム部材であり、カムリング１１１とモード切替リング１０９とが本発明の操作手段となる。
カムリング１１１の内周には、震動切替レバー９２，９２に対応する点対称位置に、中心側へ台形状に突出する一対のカム突起１１４，１１４と、カム突起１１４，１１４と異なる位相（ここでは７２°のずれ）で同じく台形状に突出する一対のロック突起１１５，１１５とが突設されている。カム突起１１４は、カムリング１１１と同じ厚みで形成されて、周方向の一方の側面には、前方へ行くに従ってカム突起１１４の幅を狭くする傾斜面１１６（図１２，１９）が形成されている。

ロック突起１１５は、カムリング１１１の前端でカムリング１１１の厚みよりも薄く形成されて、小肉厚部１０６及び大肉厚部１０７よりも後方で小径部４９の根元外周に先端を近接させている。
よって、カム突起１１４，１１４が小肉厚部１０６と大肉厚部１０７の間に位置するカムリング１１１の回転位置では、カムリング１１１は前方への移動が許容される。一方、カム突起１１４，１１４が小肉厚部１０６又は大肉厚部１０７の後方に位置して位相が一致するカムリング１１１の回転位置では、カムリング１１１は前方への移動が規制されることになる。

また、カムリング１１１の後面には、半径方向で外周縁から中心側へ行くに従って徐々に低くなる曲面リング状の受け凹部１１７（図１２，１８）が形成されている。受け凹部１１７の後方で大径部４８と小径部４９との間の閉塞部１１８には、前後２つのスチールボール１１９，１１９が、周方向に６組等間隔で保持されている。このうち前側のスチールボール１１９がカムリング１１１の受け凹部１１７に当接し、後側のスチールボール１１９が、回転可能に設けられた三段目のインターナルギヤ５２Ｃの前面に当接して、インターナルギヤ５２Ｃの前面に突設されたクラッチカム１２０，１２０・・（図１２）と周方向で係合可能となっている。

よって、図１９に示すように、カム突起１１４が震動切替レバー９２の係止ピン１０３の後方に位置しないカムリング１１１の回転位置Ａ，Ｂ（第２の操作位置、但し、図１９ではカムリング１１１の回転に伴う係止ピン１０３の位置を相対的に示す）では、係止ピン１０３と共に震動切替レバー９２は後退位置（第２の位置）にあって、係止突起１００を第２カム８１の噛み合い突起８２から後方へ離間させる。このとき回転位置Ａでは、ロック突起１１５は係止ピン１０３よりも前方にあってカム突起１１４と共に小肉厚部１０６、大肉厚部１０７の後方に位置する（非震動モードであるドリルモード）。また、回転位置Ｂでは、ロック突起１１５は係止ピン１０３の前方から退避し、カム突起１１４と共に小肉厚部１０６、大肉厚部１０７の後方から退避している（非震動モードであるクラッチモード）。

ここからカムリング１１１が回転位置Ｃ（第１の操作位置）まで回転すると、カム突起１１４に当接した係止ピン１０３が傾斜面１１６にガイドされてスリット１０８を通ってカム突起１１４の前方へ乗り上がる。よって、震動切替レバー９２は、第１コイルバネ９５の付勢に抗して前進位置（第１の位置）まで前進し、係止突起１００は第２カム８１の噛み合い突起８２に係止して第２カム８１の回転を規制することになる（震動モードである震動ドリルモード）。このときカム突起１１４は小肉厚部１０６の後方に位置し、ロック突起１１５は大肉厚部１０７の後方に位置している。

次に、クラッチ機構６３について説明する。
クラッチリング１１０は、止め板７７に抜け止めされた状態で回転可能な筒体で、図２０に示すように、内周に雌ネジ部１２１を有しており、その雌ネジ部１２１に、スプリングホルダ１２２の外周に形成した雄ネジ部１２３が螺合している（図１２，２１，２２）。このスプリングホルダ１２２は、図２４にも示すように、小径部４９の小肉厚部１０６と大肉厚部１０７との間に嵌合する嵌合突起１２４，１２４・・を有して回転不能且つ軸方向へ移動可能な状態で小径部４９に外装されている。よって、クラッチリング１１０の回転に伴ってスプリングホルダ１２２は軸方向にネジ送り移動する。
なお、ここでのクラッチリング１１０とスプリングホルダ１２２とは、３条ネジで螺合させてリードをピッチの三倍とすることで径方向の縮小化を図っている。また、図２０に示す３条ネジの一方の間隔Ｈ１は、他方の間隔Ｈ２よりも広く形成することで、クラッチリング１１０に対するスプリングホルダ１２２の螺合開始位置を固定して誤組み付けの防止を図っている。

さらに、スプリングホルダ１２２の後方で小径部４９には、コイルバネ１２５が外装されて、コイルバネ１２５の前端がスプリングホルダ１２２に保持される一方、コイルバネ１２５の後端はカムリング１１１に当接している。よって、カムリング１１１及びスチールボール１１９を介してコイルバネ１２５の付勢力がインターナルギヤ５２Ｃへ伝わることで、インターナルギヤ５２Ｃは回転規制される。クラッチリング１１０を回転操作してスプリングホルダ１２２を軸方向にネジ送りしてコイルバネ１２５の軸長を変化させることで、インターナルギヤ５２Ｃへの付勢力（設定トルク）が変更可能となる。なお、止め板７５には、クラッチリング１１０の前面で周方向に形成した複数の凹部１２６に弾性係止する弾性片１２７（図１２，１４）が形成されて、設定トルクの変更操作のクリック感を生じさせるようになっている。

以上の如く構成された震動ドライバドリル１においては、まず図１１，１９，２１に示すように、カムリング１１１のロック突起１１５が小径部４９の小肉厚部１０６と重なる位相となるモード切替リング１０９の回転位置Ａでは、震動切替レバー９２は、前述のように係止ピン１０３がロック突起１１５より後方に位置して係止突起１００が第２カム８１より後方に位置する後退位置にある。また、カム突起１１４は大肉厚部１０７の後方に位置している。よって、第２カム８１はフリー状態で、カムリング１１１が小肉厚部１０６及び大肉厚部１０７によって前方への移動が常に規制されるドリルモードとなる。

このドリルモードでトリガ２７を押し込み操作してスイッチ２６をＯＮさせて整流子モータ１０を駆動させると、回転軸１４が回転し、減速機構を介してスピンドル２５が回転し、ドリルチャック４に装着したドリルビットで穿孔作業等が行える。このとき、スピンドル２５への負荷にかかわらず、スチールボール１１９がインターナルギヤ５２Ｃのクラッチカム１２０を乗り越えることがないため、インターナルギヤ５２Ｃの固定状態は変わらず、スピンドル２５の回転は継続する。なお、ドリルビットの押し付けによってスピンドル２５が後退し、第１カム８０が第２カム８１と噛合することになっても、第２カム８１は回転フリー状態となっているため、第１カム８０と共に回転し、スピンドル２５に震動は発生しない。

次に、ここからモード切替リング１０９を前方から見て３６°左回転させて、カムリング１１１のカム突起１１４及びロック突起１１５が小径部４９の小肉厚部１０６及び大肉厚部１０７と重ならない位相となるモード切替リング１０９の回転位置Ｂでは、図１９及び２２に示すように、依然としてカム突起１１４は震動切替レバー９２の後方に位置しないため、震動切替レバー９２は後退位置のままで、係止突起１００と第２カム８１とは噛み合わない。よって、第２カム８１は回転フリー状態であるが、カムリング１１１は前方へ移動可能な状態となるため、クラッチリング１１０によって設定されたコイルバネ１２５による押圧力（設定トルク）を越えるとトルク伝達が遮断されるクラッチモードとなる。

このクラッチモードでスピンドル２５を回転させ、ドリルチャック４に装着したドライバビットでネジ締め等を行う。ネジ締めが進んでスピンドル２５への負荷が、インターナルギヤ５２Ｃを固定するコイルバネ１２５の押圧力を超えると、インターナルギヤ５２Ｃのクラッチカム１２０がスチールボール１１９及びカムリング１１１を前方へ押し出してインターナルギヤ５２Ｃを空転させ、ネジ締めを終了させる（クラッチ作動）。なお、ドライバビットのネジへの押し付けによってスピンドル２５が後退し、第１カム８０が第２カム８１と噛合することになっても、第２カム８１は回転フリー状態となっているため、第１カム８０と共に回転し、スピンドル２５に震動は発生しない。

そして、クラッチモードからモード切替リング１０９をさらに３６°左回転させた回転位置Ｃでは、図１９及び図２３，２４（Ａ）に示すように、カムリング１１１のカム突起１１４は小肉厚部１０６の後方に移動して前述のように係止ピン１０３を押し上げて震動切替レバー９２を前進させ、係止突起１００を第２カム８１の噛み合い突起８２と噛み合わせる。一方、カムリング１１１のロック突起１１５は大肉厚部１０７の後方に位置する。よって、スピンドル２５の後退位置で第１カム８０と第２カム８１とが噛合する震動ドリルモードとなる。このとき、図２４（Ｂ）に示すように、震動切替レバー９２のガイド壁９９が前側の軸受６４の外輪６４ａに沿って摺動するため、外輪６４ａにガイドされて震動切替レバー９２はスムーズに前後移動する。

この震動ドリルモードでスピンドル２５を回転させた場合、ドリルビット等を被加工材に押し当ててスピンドル２５が後退すると、スピンドル２５と一体回転する第１カム８０が、震動切替レバー９２で回転規制される第２カム８１と当接して第１カム面８０ａと第２カム面８１ａとが干渉するため、スピンドル２５に前後方向の震動が発生する。なお、小肉厚部１０６及び大肉厚部１０７によるカムリング１１１の固定状態は変わらないため、スピンドル２５への負荷にかかわらずスピンドル２５の回転は継続することになる。

なお、震動ドリルモードに切り替えた際に、前進した係止突起１００が第２カム８１の噛み合い突起８２の前面に当接してスムーズに噛み合わない場合があると、反発力の大きい第２コイルバネ９６が圧縮されて前板部９３を前方へ付勢して係止突起１００を噛み合い方向へ押圧する。よって、第１カム８０と噛み合って位相がずれた第２カム８１の噛み合い突起８２に係止突起１００が直ちに噛み合い、震動ドリルモードへは確実に切り替えられる。
一方、震動ドリルモードから他の動作モードへ切り替える場合は、前述と逆の操作でモード切替リング１０９を右回転させれば、カム突起１１４が係止ピン１０３の前方から退避して震動切替レバー９２を後退させる。よって、回転位置Ｂではクラッチモードが、回転位置Ａではドリルモードがそれぞれ選択可能となる。

このように、上記形態の震動ドライバドリル１によれば、震動切替レバー９２を選択的に移動させて震動機構６２が作動する震動ドリルモードと、震動機構６２が作動しない非震動モード（ドリルモード及びクラッチモード）とに切替可能とする操作手段を、震動切替レバー９２より整流子モータ１０側に配置され、震動切替レバー９２を第１の位置（前進位置）に移動させる第１の操作位置（回転位置Ｃ）と、震動切替レバー９２を第２の位置（後退位置）に移動させる第２の操作位置（回転位置Ａ，Ｂ）とに移動操作可能なカムリング１１１を含んでなる構成としたことで、震動切替レバー９２の前方にモード切替に係る部材が配置されなくなる。よって、前後方向にコンパクトな構造で震動機構６２の作動の有無が切替可能となる。

特にここでは、震動切替レバー９２を、整流子モータ１０の前方で、第１の位置である前進位置と、第２の位置である後退位置とに前後移動可能として、震動切替レバー９２を後退位置に付勢する付勢手段（第１コイルバネ９５）を設けたことで、カムリング１１１による震動切替レバー９２の前後位置の切替が確実に行える。
また、震動切替レバー９２は、スピンドル２５を軸支する軸受６４の外輪６４ａに摺接する位置で前後移動するので、外輪６４ａを利用したガイドによって震動切替レバー９２がスムーズに前後移動できる。
さらに、震動機構６２を形成する第２カム８１の軸方向の厚みを、第１カム８０の軸方向の厚みよりも小さくしたことで、震動機構６２を軸方向にコンパクト化でき、軽量化にも寄与できる。
加えて、カムリング１１１は、クラッチモードとドリルモードとの切替にも使用されるので、震動機構６２とクラッチ機構６３とに係る部品点数が少ない合理的な構成となる。

なお、震動切替レバーは、上記形態のように前板部と後板部とに分割するものに限らず、前板部と後板部とが互いにスライド可能に結合されるものとしてもよいし、第２コイルバネをなくして一部材で形成してもよい。震動切替レバーの配置位置の変更や数の増減も可能である。また、ガイド壁をなくして係止突起のみを小径部の内側に突出させた状態で収容溝に収容したり、係止ピンを一体に形成したりすることもできる。
さらに、減速機構の構造も適宜変更可能で、段数を変えたり変速機構を省略したりすることもできる。

そして、本発明は震動ドライバドリルに限らず、震動機構を備えて作動の有無を切り替えられるものであれば、震動モードとドリルモードとを切り替える震動ドリル等の他の震動機構付き電動工具にも適用可能である。モータも整流子モータでなくブラシレスモータであってもよいし、バッテリーパックでなく交流電源を用いるＡＣ工具であってもよい。インパクトドライバやドライバドリルにも適用可能である。

１・・震動ドライバドリル、２・・本体、３・・ハンドル、４・・ドリルチャック、５・・バッテリーパック、６・・本体ハウジング、７・・リヤカバー、９・・整流子モータ、１０・・固定子、１１・・回転子、１４・・回転軸、２４・・ギヤアッセンブリ、２５・・スピンドル、３８・・装着部、４４・・モータブラケット、４６・・第１ギヤケース、４７・・第２ギヤケース、４８・・大径部、４９・・小径部、５２Ａ〜５２Ｃ・・インターナルギヤ、５３Ａ〜５３Ｃ・・遊星ギヤ、５４Ａ〜５４Ｃ・・キャリア、５５・・円形凹部、５６・・ワッシャー、６２・・震動機構、６３・・クラッチ機構、６４，６５・・軸受、８０・・第１カム、８１・・第２カム、８２・・噛み合い突起、９１・・収容溝、９２・・震動切替レバー、９３・・前板部、９４・・後板部、９５・・第１コイルバネ、９６・・第２コイルバネ、９９・・ガイド壁、１００・・係止突起、１０３・・係止ピン、１０６・・小肉厚部、１０７・・大肉厚部、１０９・・モード切替リング、１１０・・クラッチリング、１１１・・カムリング、１１４・・カム突起、１１５・・ロック突起、１１６・・傾斜面、１２２・・スプリングホルダ、１２５・・コイルバネ。

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に収容されるモータと、
   前記ハウジングから前方へ突出して前記モータにより回転駆動する最終出力軸と、
   前記最終出力軸に軸方向の震動を付与可能な震動機構と、
   前記モータの前方で、前記震動機構を作動させる前進位置と、前記震動機構を作動させない後退位置とに前後移動可能な震動切替部材と、
   前記震動切替部材を前記後退位置に付勢する付勢手段と、
   前記震動切替部材を前記前進位置と前記後退位置とに選択的に移動させて、前記震動機構が作動する震動モードと、前記震動機構が作動しない非震動モードとに切替可能とする操作手段と、を有し、
   前記操作手段は、回転操作可能なモード切替リングと、そのモード切替リングの径方向内側で前記モード切替リングと一体回転可能に、且つ前記震動切替部材の前端より後方で前記モード切替リングと別体に配置されるカム部材とを含んでなり、前記モード切替リングの回転操作により前記カム部材を、前記震動切替部材を前記前進位置に移動させる第１の操作位置と、前記震動切替部材を前記後退位置に移動させる第２の操作位置とに移動操作可能であることを特徴とする震動機構付き電動工具。
2. 前記震動切替部材は、前記最終出力軸を軸支する軸受の外輪に摺接する位置で前後移動することを特徴とする請求項１に記載の震動機構付き電動工具。
3. 前記震動機構は、前記最終出力軸に固着された第１カムと、前記最終出力軸に遊挿されて回転可能な第２カムと、を含み、前記震動切替部材が前記前進位置で前記第２カムと係合してその回転を規制することで、前記第１カムと前記第２カムとのカム面同士を当接させて前記最終出力軸に軸方向の震動を付与するものであって、前記第２カムの軸方向の厚みを、前記第１カムの軸方向の厚みよりも小さくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の震動機構付き電動工具。
4. 前記非震動モードは、前記モータから前記最終出力軸へのトルク伝達を設定トルクで遮断するクラッチモードと、前記トルク伝達を遮断しないドリルモードとを含み、前記カム部材は、前記クラッチモードと前記ドリルモードとの切替にも使用されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の震動機構付き電動工具。

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