JP7459535B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータにより駆動される電動工具に関する。

電動モータ、圧縮空気で作動するエアモータ等を駆動源として回転動作し、所定値以上の負荷が加わると回転方向へ間欠的な打撃力を加えるように構成された工具として、打撃力を利用した高いトルクでネジ、ナット等の締結を行うことが可能なインパクトドライバと称す回転打撃工具が知られている。

このようなインパクトドライバ等の電動工具では、電動モータの回転数を減速する減速機として、遊星ギアを利用した減速機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。遊星ギアを用いた減速機は一般的に減速比を大きくすることができ、また、電動工具では、小型化のためにサンギアを少ない歯数としている。

特開２０１７－２１３６２１号公報

電動工具において出力軸の回転数を高くしたい場合、減速機における減速比を小さくする必要がある。減速比を小さくするためには、少ない歯数のサンギアと組み合わせるためにプラネタリギアの歯数も少なくなり、サンギア、プラネタリギアともに径が小さくなることから、プラネタリギアの回転軸が、プラネタリギアを支持するスピンドルの回転軸に接近する。しかし、プラネタリギアの回転軸が挿入される孔部が、ある程度の直径を有するスピンドルの軸に重なってくるため、構造としての成立が難しくなる。

本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、減速比を小さくすることができるようにした電動工具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、電気で駆動される電動モータと、電動モータの軸と連結される入力軸、及び、入力軸と複数のギアを介して連結され、複数のギアのギア比に応じた回転速度で回転する出力軸を有した減速機と、減速機の出力軸と連結され、出力軸の回転により回転するハンマーユニットと、ハンマーユニットを介して電動モータの回転を外部に出力する最終出力軸と、電動モータを回転させる操作を受けるスイッチと、スイッチの操作に応じて電動モータの回転の有無及び回転速度を制御する制御部とを備え、減速機は、入力軸に取り付けられるサンギアと、サンギアの周囲に配置され、サンギアとかみ合う複数のプラネタリギアと、プラネタリギアとかみ合うインターナルギアと、入力軸と同軸上に配置され、プラネタリギアを、軸を支点に回転可能に支持するギアキャリアと、ギアキャリアとは別部材で形成された出力軸がギアキャリアに取り付けられることで、プラネタリギアの軸を保持するスピンドル組み立て体を備え、ギアキャリアは、プラネタリギアの軸の一方の端部が挿入される第１の孔部と、プラネタリギアの軸の他方の端部が挿入される第２の孔部を備え、スピンドル組み立て体は、第１の孔部と第２の孔部の一方が、軸が貫通しないように形成され、第１の孔部と第２の孔部の他方が、ギアキャリアに取り付けられた出力軸で塞がれる電動工具である。

本発明では、スイッチの操作に応じた回転数で電動モータが制御され、電動モータが回転することで、減速機のギア比に応じた回転数で最終出力軸が回転する。最終出力軸に所定の負荷が掛かると、最終出力軸が周方向に打撃される。

本発明では、プラネタリギアを支持するスピンドルを、ギアキャリアと出力軸を備え、一体に組み立て可能なスピンドル組み立て体とすることで、電動モータの軸と減速機の出力軸を同軸上とした遊星ギアを利用した減速機において、プラネタリギアの歯数を小さくしても、プラネタリギアの軸の挿抜及び固定が可能な構成となり、従来より小さい減速比が実現可能となる。

本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す側断面図である。 本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す斜視図である。 本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す斜視図である。 本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す背面図である。 本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す正面図である。 本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す分解斜視図である。 本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す分解斜視図である。 本実施の形態のハンマーユニットの一例を示す分解斜視図である。 本実施の形態のハンマーユニットの一例を示す分解斜視図である。 本実施の形態のインパクトドライバの制御機能の一例を示す機能ブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の電動工具の実施の形態の一例であるインパクトドライバについて説明する。

＜本実施の形態のインパクトドライバの全体構成例＞
図１は、本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す側断面図である。

本実施の形態のインパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２と、ブラシレスモータ２等を冷却するファン３を備える。また、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２の駆動力が減速機４及びハンマーユニット５を介して伝達されるアンビル６を備える。

更に、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２を動作させるスイッチ７及び図１では図示しない正逆切り替えスイッチを備える。また、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２の外装及び軸受等、ブラシレスモータ２の構造体の一部を構成し、かつ、インパクトドライバ１Ａ全体の外装を構成するハウジング１０を備える。

更に、インパクトドライバ１Ａは、スイッチ７及び正逆切り替えスイッチと、図示しないバッテリ取付部等が設けられるハンドル１０Ｈを備える。

＜本実施の形態のブラシレスモータの構成例＞
ブラシレスモータ２は電動モータの一例で、回転子２０と、回転子２０の周囲に固定子２１を備える。回転子２０は、駆動部の出力軸である軸２０ａを中心とした円周方向に沿って所定の配置で永久磁石が設けられる。

以下の説明では、軸２０ａに沿った方向をブラシレスモータ２の軸方向と称し、ブラシレスモータ２の軸方向をインパクトドライバ１Ａの前後方向と称す。また、軸２０ａに直交する方向をブラシレスモータ２の径方向と称す。

固定子２１は、軸２０ａを中心とした円周方向に沿って所定の配置で駆動コイル２２を備える。ブラシレスモータ２は、回転子２０に設けた永久磁石の磁気変化をホールセンサ等の位置検知手段で検知し、駆動コイル２２に所定のパターンで電流を流すことで、回転子２０が回転する。ブラシレスモータ２の出力は、下限が３５０Ｗ程度以上であることが好ましい。

ファン３は、ブラシレスモータ２の後方に延在する軸２０ａに取り付けられ、回転子２０と一体に回転する。ファン３は、ブラシレスモータ２の軸方向に沿った後面側に、軸受部２４が入る凹部３０を備える。

軸受部２４は、ブラシレスモータ２の後方に延在する軸２０ａが挿入されるベアリング２４ａを支持する。軸受部２４は、ハウジング１０の後面の内側に、ベアリング２４ａが嵌る形状の凸部を設けて構成される。これにより、軸受部２４及び軸受部２４に支持されたベアリング２４ａは、ファン３の凹部３０に入る形態となる。

＜本実施の形態の減速機の構成例＞
減速機４は複数のギアを有した遊星ギアで構成され、ブラシレスモータ２の軸２０ａに連結される入力軸４０と、入力軸４０に取り付けられるサンギア４１と、サンギア４１とかみ合う複数のプラネタリギア４２と、プラネタリギア４２とかみ合うインターナルギア４３を備える。

また、減速機４は、プラネタリギア４２を支持するギアキャリア４４と、ギアキャリア４４に連結される出力軸４５と、プラネタリギア４２、ギアキャリア４４及び出力軸４５が組み立てられたスピンドル組み立て体４６を備える。

減速機４は、入力軸４０及びサンギア４１と、プラネタリギア４２及び出力軸４５の軸方向が、ブラシレスモータ２の軸方向と平行で、ブラシレスモータ２の軸２０ａ、入力軸４０及びスピンドル組み立て体４６の出力軸４５が同軸上に位置する。

図２Ａ及び図２Ｂは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す斜視図、図２Ｃは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す背面図、図２Ｄは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す正面図、図２Ｅ及び図２Ｆは、本実施の形態のスピンドル組み立て体の一例を示す分解斜視図である。

ギアキャリア４４は、スピンドル組み立て体４６の軸方向と直交する径方向の中心に、入力軸４０及びサンギア４１が挿入される空間が形成される。

また、ギアキャリア４４は、スピンドル組み立て体４６の軸方向と平行なプラネタリギア４２の軸方向に沿った一方の側に、第１のフランジ部４４ａとベアリング支持部４４ｂを備える。スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４の第１のフランジ部４４ａ及びベアリング支持部４４ｂが、ブラシレスモータ２の側に位置する。

更に、ギアキャリア４４は、プラネタリギア４２の軸方向に沿った他方の側に、第２のフランジ部４４ｃと出力軸支持部４４ｄを備える。スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４の第２のフランジ部４４ｃ及び出力軸支持部４４ｄに取り付けられた出力軸４５が、ハンマーユニット５の側に位置する。

ギアキャリア４４は、プラネタリギア４２を回転可能に支持する軸４２ａの一方の端部が挿入される第１の孔部４４ｅが第１のフランジ部４４ａに開けられる。第１の孔部４４ｅは、サンギア４１の周囲に配置される複数個、本来では３個のプラネタリギア４２の配置に合わせて、ギアキャリア４４の径方向の中心に対して同一径上の３か所に設けられる。第１の孔部４４ｅは、軸４２ａが挿抜可能な直径を有し、第１のフランジ部４４ａを貫通する。

ベアリング支持部４４ｂは、第１のフランジ部４４ａからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って突出し、円筒形状の外周に、図１に示すベアリング２６が挿入される。

第１の孔部４４ｅは、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第１の孔部４４ｅの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も近い位置までの距離が、ギアキャリア４４の中心から、ベアリング支持部４４ｂの外周までの距離（ベアリング支持部４４ｂの外周の半径）より小さく構成される。

これにより、第１の孔部４４ｅは、一部がベアリング支持部４４ｂで塞がれる。よって、第１の孔部４４ｅに挿入された軸４２ａの一方の端部がベアリング支持部４４ｂに当たり、軸４２ａが第１のフランジ部４４ａの側から抜けることが規制される。

また、ギアキャリア４４は、軸４２ａの他方の端部が挿入される第２の孔部４４ｆが第２のフランジ部４４ｃに開けられる。第２の孔部４４ｆは、プラネタリギア４２の配置に合わせて第１の孔部４４ｅと同軸上に設けられる。第２の孔部４４ｆは、軸４２ａが挿抜可能な直径を有し、第２のフランジ部４４ｃを貫通する。

出力軸支持部４４ｄは、第２のフランジ部４４ｃからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って突出する内筒部４４ｇと、内筒部４４ｇからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って突出し、出力軸４５が締結されるネジ部４４ｈを備える。

第２の孔部４４ｆは、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第２の孔部４４ｆの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も近い位置までの距離が、ギアキャリア４４の中心から、内筒部４４ｇの外周までの距離（内筒部４４ｇの外周の半径）より小さく構成される。

出力軸支持部４４ｄは、第２の孔部４４ｆの位置に合わせて、内筒部４４ｇの外周に溝部４４ｉが設けられる。溝部４４ｉは、ギアキャリア４４の径方向の中心から、底部までの距離が、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第２の孔部４４ｆの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も近い位置までの距離と同等に構成される。

これにより、第２の孔部４４ｆの径方向の全体が出力支持部４４ｄで塞がれず、軸４２ａが第２のフランジ部４４ｃの側から挿抜が可能である。

出力軸４５は、出力軸支持部４４ｄに形成されるネジ部４４ｈに締結されることで、出力軸支持部４４ｄに取り付けられる。出力軸４５は、出力軸支持部４４ｄに取り付けられると、第２の孔部４４ｆを覆う外筒部４５ａを備える、また、出力軸４５は、ベアリング支持部４５ｂと、スプライン部４５ｃを備える。

外筒部４５ａは、出力軸４５の径方向の中心から、外筒部４５ａの外周面までの距離（外筒部４５ａの外周の半径）が、ギアキャリア４４の径方向の中心から、第２の孔部４４ｆの周方向においてギアキャリア４４の中心に最も遠い位置までの距離と同等に構成される。

これにより、出力軸４５が出力軸支持部４４ｄに取り付けられると、第２の孔部４４ｆが外筒部４５ａで覆われる。よって、第２の孔部４４ｆに挿入された軸４２ａの他方の端部が外筒部４５ａに当たり、軸４２ａが第２のフランジ部４４ｃの側から抜けることが規制される。なお、第２の孔部４４ｆは、外筒部４５ａで全体が覆われなくても、軸４２ａが抜けないように外筒部４５ａで一部が覆われる形態であればよい。

ベアリング支持部４５ｂは、外筒部４５ａから減速機４の軸方向に沿って突出し、円筒形状の外周に、図１に示すベアリング２７が挿入される。

スプライン部４５ｃは、ベアリング支持部４５ｂからスピンドル組み立て体４６の軸方向に沿って所定の断面形状で突出する。

スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４の第１のフランジ部４４ａと第２のフランジ部４４ｃの間にプラネタリギア４２が入れられ、第２のフランジ部４４ｃの側から第２の孔部４４ｆ、プラネタリギア４２及び第１の孔部４４ｅへと軸４２ａが挿入される。第１の孔部４４ｅに挿入された軸４２ａは、一方の端部がベアリング支持部４４ｂに当たり、軸４２ａが第１のフランジ部４４ａの側から抜けることが規制される。

プラネタリギア４２が取り付けられたギアキャリア４４は、出力軸支持部４４ｄのネジ部４４ｈに出力軸４５が締結される。ギアキャリア４４は、出力軸４５が出力軸支持部４４ｄに取り付けられると、第２の孔部４４ｆに挿入された軸４２ａの他方の端部が外筒部４５ａに当たり、軸４２ａが第２のフランジ部４４ｃの側から抜けることが規制される。

これにより、スピンドル組み立て体４６は、軸方向に分割されたギアキャリア４２と出力軸４５が一体に組み立てられることで、プラネタリギア４２の軸４２ａが、軸方向の両側から固定され、軸４２ａがギアキャリア４４から抜けることが規制された状態で、プラネタリギア４２がギアキャリア４４に対して回転可能に支持される。

インターナルギア４３は、円筒形状の内周面に、プラネタリギア４２がかみ合う歯部が形成される。

減速機４は、ハウジング１０の内部に取り付けられる被駆動部支持体４７に支持される。被駆動部支持体４７は、入力軸４０及びインターナルギア４３を支持する第１の被駆動部支持体４７ａと、スピンドル組み立て体４６を支持する第２の被駆動部支持体４７ｂを備える。

被駆動部支持体４７は、ブラシレスモータ２の前方に延在する軸２０ａが挿入されるベアリング２５を支持する第１の軸支持部４７ｃを第１の被駆動部支持体４７ａに備える。第１の軸支持部４７ｃは、第１の被駆動部支持体４７ａのブラシレスモータ２と対向する後面側から軸方向に突出する。また、被駆動部支持体４７は、インターナルギア４３が回転不可となる形態で、第１の被駆動部支持体４７ａに支持される。

更に、被駆動部支持体４７は、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４４ｄに挿入されるベアリング２６を支持する第２の軸支持部４７ｄを第１の被駆動部支持体４７ａに備える。

また、被駆動部支持体４７は、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４５ｂに挿入されるベアリング２７を支持する第３の軸支持部４７ｅを第２の被駆動部支持体４７ｂに備える。

減速機４は、サンギア４１が取り付けられた入力軸４０が、ブラシレスモータ２の軸２０ａに連結される。減速機４は、入力軸４０が、ブラシレスモータ２の軸２０ａを介して、被駆動部支持体４７の第１の軸支持部４７ｃにベアリング２５により支持される。

また、減速機４は、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４４ｂが、被駆動部支持体４７の第２の軸支持部４７ｄにベアリング２６により支持され、スピンドル組み立て体４６のベアリング支持部４５ｂが、被駆動部支持体４７の第３の軸支持部４７ｅにベアリング２７により支持される。

これにより、減速機４は、入力軸４０と、スピンドル組み立て体４６及びスピンドル組み立て体４６に設けた出力軸４５が、ブラシレスモータ２の軸２０ａと同軸上に位置する。また、スピンドル組み立て体４６に支持されたプラネタリギア４２がサンギア４１とかみ合うと共に、インターナルギア４３とかみ合う。

よって、減速機４は、ブラシレスモータ２が回転すると、サンギア４０、プラネタリギア４２及びインターナルギア４３のギア比に応じた回転数で出力軸４５が回転する。減速機４の減速比は、１：３以上１：４．５以下程度である。

＜本実施の形態のハンマーユニットの構成例＞
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施の形態のハンマーユニットの一例を示す分解斜視図である。

ハンマーユニット５は、アンビル６を打撃するハンマー５０と、ハンマー５０を変位可能に支持するハンマーキャリア５１と、ハンマー５０を変位させる変位部５２を備える。

ハンマーユニット５は、単数もしくは複数個のハンマー５０が、揺動等により変位可能に設けられる。本例では、２個のハンマー５０が、ハンマーキャリア５１に揺動可能に支持される。

ハンマー５０は、揺動の支点となる軸５０ａの軸方向に沿った一端に被作用部５０ｂを備える。被作用部５０ｂは、所定の形状でハンマー５０から突出する。また、ハンマー５０は、軸５０ａが挿入される孔部５０ｃを備える。孔部５０ｃは、被作用部５０ｂの形成位置に設けられる。

ハンマーキャリア５１は、軸５０ａの軸方向に沿った一方の側に第１のフランジ部５１ａを備え、他方の側に第２のフランジ部５１ｂを備える。また、ハンマーキャリア５１は、軸５０ａの一方の端部が挿入される第１の孔部５１ｃが第１のフランジ部５１ａに開けられ、軸５０ａの他方の端部が挿入される第２の孔部５１ｄが第２のフランジ部５１ｂに開けられる。

変位部５２は、ハンマー５０の被作用部５０ｂが入る作用部５２ａと、減速機４の出力軸４５が連結される軸孔部５２ｂを備える。作用部５２ａは、被作用部５０ｂが入る所定の形状の溝部を設けて構成される。軸孔部５２ｂは、出力軸４５のスプライン部４５ｃの形状に合わせた孔部を設けて構成される。

ハンマーユニット５は、ハンマーキャリア５１の第１のフランジ部５１ａの内側に変位部５２が入れられる。また、ハンマーユニット５は、ハンマーキャリア５１の第１のフランジ部５１ａと第１のフランジ部５１ｂの間にハンマー５０が入れられる。ハンマー５０は、被作用部５０ｂが変位部５２の作用部５２ａに入れられ、孔部５０ｃに挿入された軸５０ａが、第１のフランジ部５１ａの第１の孔部５１ｃ及び第２のフランジ部５１ｂの第２の孔部５１ｄに挿入されることで、ハンマーキャリア５１に揺動可能に支持される。

更に、ハンマーユニット５は、変位部５２の軸孔部５２ｂに、減速機４の出力軸４５のスプライン部４５ｃが挿入され、アンビル６がガイドリング５３を介してハンマー５０の内側に挿入される。

アンビル６は最終出力軸の一例で、ハンマー５０に打撃される被打撃部６０を備える。被打撃部６０は、アンビル６の外周に周方向に凹凸形状を設けて構成され、変位部５２の動作で揺動したハンマー５０により周方向に打撃される力を受ける。

アンビル６は、軸６１を介して減速機４の出力軸４５と連結され、ブラシレスモータ２の軸２０ａと同軸上に位置する。なお、減速機４の出力軸４５からアンビル６へは、軸６１を介して直接的に駆動力が伝達されない。

アンビル６は、図示しないビットあるいはソケット等が着脱可能に装着されることで、回転方向への打撃を加えながら被締結物へのネジの締結が可能である。

ハンマーユニット５は、ブラシレスモータ２が回転することで、減速機４の出力軸４５が回転すると、変位部５２が回転する。また、変位部５２が回転することで、変位部５２の作用部５２ａにハンマー５０の被作用部５０ｂが押され、ハンマー５０及びハンマーキャリア５１が回転する。更に、変位部５２の作用部５２ａにハンマー５０の被作用部５０ｂが押されることで、ハンマー５０が軸５０ａを支点として変位し、ハンマー５０がアンビル６の被打撃部６０と回転方向に係止する。これにより、アンビル６が回転する。

アンビル６に所定以上の負荷が掛かると、ハンマー５０が軸５０ａを支点に揺動することで、アンビル６の被打撃部６０とハンマー５０との回転方向の係止が一時的に解除された後、変位部５２の作用部５２ａにハンマー５０の被作用部５０ｂが押されることで、ハンマー５０が軸５０ａを支点として変位し、ハンマー５０がアンビル６の被打撃部６０を回転方向に打撃する。

ハンマーユニット５は、グリスを保持するグリス溜り５１ｅを備える。グリス溜り５１ｅは、ハンマー５０及び変位部５２と、アンビル６の被打撃部６０が入れられる第１のフランジ部５１ａと第２のフランジ部５１ｂとの間の空間で構成される。ハンマーユニット５は、グリス溜まり５１ｅにグリスが充填されることで、各可動部に潤滑材としてグリスが塗布される。例えば、ハンマー５０の軸５０ａと孔部５０ｃ、ハンマー５０の被作用部５０ｂと変位部５２の作用部５２ａ、ハンマー５０とアンビル６の被打撃部６０、ハンマーキャリア５１等にグリスが塗布され、擦動による摩擦を低減すると共に、摩耗を低減する。

＜本実施の形態のハウジングの構成例＞
ハウジング１０は、ブラシレスモータ２の軸方向に沿った前後に分割される形状で、前ハウジング１１Ｆと後ハウジング１１Ｒを備える。

後ハウジング１１Ｒは第１のハウジングの一例で、ブラシレスモータ２等の外装を構成し、前ハウジング１１Ｆが取り付けられる分割面が所定の形状で開口する。後ハウジング１１Ｒは、ブラシレスモータ２の固定子２１と、被駆動部支持体４７を支持する。

前ハウジング１１Ｆは第２のハウジングの一例で、後ハウジング１１Ｒに取り付けられる分割面が所定の形状で開口する。前ハウジング１１Ｆは、ハンマーユニット５の外装を構成するハンマーケース部１２Ｆを覆う。

＜本実施の形態のスイッチの構成例＞
スイッチ７は、作業者により操作されるトリガ７０と、トリガ７０を介して押圧力を受ける荷重センサ７１を有したセンサユニット７４を備える。荷重センサ７１は、荷重に応じて電気伝導度が変化し、電気伝導度の変化に応じて抵抗値が変化する構成である。なお、スイッチ７は、可変抵抗を利用した構成であってもよい。

＜本実施の形態のインパクトドライバの制御機能例＞
図４は、本実施の形態のインパクトドライバの制御機能の一例を示す機能ブロック図である。インパクトドライバ１Ａは、スイッチ７及び正逆切り替えスイッチ８等の操作に応じてブラシレスモータ２等の制御を行う制御部１１０を備える。また、インパクトドライバ１Ａは、ブラシレスモータ２を駆動する駆動部１１１を備える。

制御部１１０は、スイッチ７に掛かる荷重、スイッチ７の作動量等、スイッチ７の操作に応じて、ブラシレスモータ２の回転数が設定され、所望の回転数となるように、電流値、電圧値が設定される。

制御部１１０は、図示しないホールセンサの出力からブラシレスモータ２の回転方向、回転速度等を検出し、本例では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）方式により、駆動部１１１で駆動コイル２２に制御されたパターンで電流を流し、ブラシレスモータ２を制御する。

＜本実施の形態のブラシレスモータの作用効果例＞
本実施の形態のインパクトドライバ１Ａでは、ブラシレスモータ２の出力を３５０Ｗ程度以上、減速機４の減速比を１：３以上１：４．５以下程度とし、減速機４の出力軸４５の無負荷最高回転数を毎分４０００回転以上１２０００回転以下程度とすることで、変位部５２の回転でハンマー５０が揺動し、アンビル６の被打撃部６０を周方向に打撃する方式のハンマーユニット５を用いて、十分な打撃回数を得ることができる。

駆動源として電動モータを使用するインパクトドライバでは、従来、ハンマーユニットは、アンビルに回転方向への打撃力を与えるハンマーと、ハンマーをアンビルへ近づく方向に付勢する圧縮バネを備えた構成である。このようなハンマーユニットは、アンビルに所定以上の負荷が掛かると、ハンマーが圧縮バネを圧縮しながら後退することで、アンビルとハンマーとの回転方向の係止が一時的に解除された後、圧縮バネが復元する力でハンマーが前進すると共に、ハンマーがアンビルを回転方向に打撃する。このような方式のハンマーユニットを用いるインパクトドライバでは、低速回転でも打撃力を小さくすることが難しく、ネジの寸法によっては、打撃による締め付けトルクが過大となる場合がある。

これに対し、インパクトドライバ１Ａでは、変位部５２の回転でハンマー５０が揺動し、アンビル６の被打撃部６０を周方向に打撃する方式のハンマーユニット５を用いることで、１打撃当たりの衝撃が小さく抑えられる。

これにより、打撃による過剰なトルクの発生を抑制しつつ、所望の寸法のネジを締結するために必要十分なトルクを得ることができる。また、ハンマーが軸方向に移動する従来のインパクトドライバでは、アンビルに取り付けられたビットの先端が、軸方向に生じる慣性によってネジのリセスから外れやすいという課題を持つ。これに対し、インパクトドライバ１Ａでは、ハンマー５０が軸方向に移動しないため、アンビル６に取り付けられたビットの先端が、ネジのリセスから外れるような軸方向の慣性が生じることが抑制され、精密な作業がやりやすい。従って、ネジの締め付け過ぎ、カムアウトの発生を抑制でき、ネジの頭を締結対象物と合わせるような作業に好適となる。

また、駆動源が電気で駆動される電動モータであることで、スイッチの操作量と電動モータの回転数との関係を電子制御で自在に設定できるため、高速回転のみならず、圧縮空気を利用したエアモータを駆動源としたインパクトドライバでは実現することが難しい、毎分十数回転～数百回転程度の低速回転でアンビル６を回転させ、かつ、回転速度を制御することができると共に、低速回転域での微調整が容易になる。

これにより、ネジ締めの微調整が容易となり、精密なネジ締め作業での使いやすさが向上する。また、圧縮空気を利用したエアモータを駆動源としたインパクトドライバでは、エアホースの接続が必要であるが、電動モータを使用することで、バッテリで駆動することができ、エアホースや電源コードの接続が不要となる、よって、取り回し性が向上する。

また、インパクトドライバ等の電動工具では、電動モータの回転数を減速する減速機として、遊星ギアを利用した減速機が用いられている。遊星ギアを用いた減速機は一般的に減速比を大きくすることができ、また、電動工具では、小型化のためにサンギアを少ない歯数としている。

これに対し、電動工具において出力軸の回転数を高くしたい場合、減速比を小さくする必要がある。減速比を小さくするためには、少ない歯数のサンギアと組み合わせるためにプラネタリギアの歯数も少なくなり、サンギア、プラネタリギアともに径が小さくなることから、プラネタリギアの回転軸が、プラネタリギアを支持するスピンドルの回転軸に接近する。しかし、プラネタリギアの回転軸が挿入される孔部が、ある程度の直径を有するスピンドルの軸に重なってくるため、構造としての成立が難しくなる。

そこで、本実施の形態の減速機４では、スピンドルを軸方向に分割して、ギアキャリア４４と出力軸４５を備えたスピンドル組み立て体４６とした。スピンドル組み立て体４６では、プラネタリギア４２の軸４２ａの一方の端部は、軸４２ｂが挿入される第１の孔部４４ａと径方向に重なるベアリング支持部４４ｂを利用して、抜けが規制される構成とした。プラネタリギア４２の軸４２ａの他方の端部は、ギアキャリア４４に出力軸４５が取り付けられることで、抜けが規制される構成とした。

これにより、ブラシレスモータ２の軸２０ａと出力軸４５を同軸上とした遊星ギアを利用した減速機４において、プラネタリギア４２の歯数を小さくしても、軸４２ａの挿抜及び固定が可能な構成となり、従来より小さい減速比が実現可能となる。

また、スピンドル組み立て体４６は、ギアキャリア４４と出力軸４５がネジを利用した締結構造で一体となるので、駆動力の伝達に関するロスの発生や、音の発生が低減され、また、スピンドル組み立て体４６を減速機４に組み付ける際の組み立て性が向上する。

更に、ハンマーユニット５の潤滑にオイルを用いる場合、オイルがハンマーユニット５側からブラシレスモータ２側に混入しないようにするため、封止機構が必要である。これに対し、ハンマーユニット５は、オイルに代えて、各可動部に潤滑材としてグリスが塗布される。グリスは、オイルに比較して粘度が高いため、オイルを封止するような封止機構が不要で、ハンマーキャリア５１の第１のフランジ部５１ａと第２のフランジ部５１ｂとの間の空間をグリス溜り５１ｅとして、簡単な構成でグリスを保持できる。また、グリスとオイルを併用した場合でも、オイルの封止機構が必要となるが、オイルを併用せずに、グリスによる潤滑としたことで、オイルの封止機構が不要である。更に、グリスはオイルに比較して粘度が高いが、駆動源としてエアモータより起動トルクが高いブラシレスモータ２を利用することで、グリスの粘度の影響を受けず正常に動作することが可能である。

１Ａ・・・インパクトドライバ、２・・・ブラシレスモータ、２０・・・回転子、２０ａ・・・軸、２１・・・固定子、２２・・・駆動コイル、２４ａ・・・ベアリング、２５・・・ベアリング、２６・・・ベアリング、２７・・・ベアリング、３・・・ファン、４・・・減速機、４０・・・入力軸、４１・・・サンギア、４２・・・プラネタリギア、４２ａ・・・軸、４３・・・インターナルギア、４４・・・ギアキャリア、４４ａ・・・第１のフランジ部、４４ｂ・・・ベアリング支持部、４４ｃ・・・第２のフランジ部、４４ｄ・・・出力軸支持部、４４ｅ・・・第１の孔部、４４ｆ・・・第２の孔部、４４ｇ・・・内筒部、４４ｈ・・・ネジ部、４４ｉ・・・溝部、４５・・・出力軸、４５ａ・・・外筒部、４５ｂ・・・ベアリング支持部、４５ｃ・・・スプライン部、４６・・・スピンドル組み立て体、４７・・・被駆動部支持体、４７ａ・・・第１の被駆動部支持体、４７ｂ・・・第２の被駆動部支持体、４７ｃ・・・第１の軸支持部、４７ｄ・・・第２の軸支持部、４７ｅ・・・第３の軸支持部、５・・・ハンマーユニット、５０・・・ハンマー、５０ａ・・・軸、５０ｂ・・・被作用部、５０ｃ・・・孔部、５１・・・ハンマーキャリア、５１ａ・・・第１のフランジ部、５１ｂ・・・第２のフランジ部、５１ｃ・・・第１の孔部、５１ｄ・・・第２の孔部、５１ｅ・・・グリス溜り、５２・・・変位部、５２ａ・・・作用部、５２ｂ・・・軸孔部、５３・・・ガイドリング、６・・・アンビル、６０・・・被打撃部、６１・・・軸、１０・・・ハウジング、１０Ｈ・・・ハンドル、１１Ｒ・・・後ハウジング、１１Ｆ・・・前ハウジング、１２Ｆ・・・ハンマーケース部、１１０・・・制御部

Claims (5)

1. 電気で駆動される電動モータと、
   前記電動モータの軸と連結される入力軸、及び、前記入力軸と複数のギアを介して連結され、複数の前記ギアのギア比に応じた回転速度で回転する出力軸を有した減速機と、
   前記減速機の前記出力軸と連結され、前記出力軸の回転により回転するハンマーユニットと、
   前記ハンマーユニットを介して前記電動モータの回転を外部に出力する最終出力軸と、
   前記電動モータを回転させる操作を受けるスイッチと、
   前記スイッチの操作に応じて前記電動モータの回転の有無及び回転速度を制御する制御部とを備え、
   前記減速機は、
   前記入力軸に取り付けられるサンギアと、
   前記サンギアの周囲に配置され、前記サンギアとかみ合う複数のプラネタリギアと、
   前記プラネタリギアとかみ合うインターナルギアと、
   前記入力軸と同軸上に配置され、前記プラネタリギアを、軸を支点に回転可能に支持するギアキャリアと、
   前記ギアキャリアとは別部材で形成された前記出力軸が前記ギアキャリアに取り付けられることで、前記プラネタリギアの前記軸を保持するスピンドル組み立て体を備え、
   前記ギアキャリアは、
   前記プラネタリギアの前記軸の一方の端部が挿入される第１の孔部と、
   前記プラネタリギアの前記軸の他方の端部が挿入される第２の孔部を備え、
   前記スピンドル組み立て体は、
   前記第１の孔部と前記第２の孔部の一方が、前記軸が貫通しないように形成され、
   前記第１の孔部と前記第２の孔部の他方が、前記ギアキャリアに取り付けられた前記出力軸で塞がれる
   電動工具。
2. 前記スピンドル組み立て体は、前記ギアキャリアと前記出力軸が軸方向に分割され、前記ギアキャリアに前記出力軸が取り付けられることで、前記プラネタリギアの前記軸が、軸方向の両側から固定される
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記ギアキャリアは、前記第１の孔部と前記第２の孔部の一方を塞ぐベアリング支持部を備えた
   請求項１または請求項２に記載の電動工具。
4. 前記スピンドル組み立て体は、前記出力軸がネジによる締結で前記ギアキャリアに取り付けられる
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載の電動工具。
5. 前記減速機の減速比は、１：３以上１：４．５以下程度である
   請求項１～請求項４の何れか１項に記載の電動工具。

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