JPH0255197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は電動工具、殊に電動ドライバーや電動
ドリルのような電動工具に関するものである。

［背景技術］ 上記のような電動工具においては、そのドライ
バービツトやドリルビツトを装着するチヤツクの
回転数を可変としたものが作業性の点で望まれ
る。この点について配慮した従来例を第１図乃至
第３図に示す。この電動工具は特に小型化と電源
コードに煩わされることのない作業性を重視して
いるものであつて、このためにモータ３とチヤツ
ク８との間に配設する減速機として小型であり且
つ入力部と出力部とが同軸となる遊星機構を２段
にわたつて設けてモータ３とチヤツク８とが同軸
になるようにしたものであるとともに、これらを
収納している本体ハウジング１の後部にNi−Cd
蓄電池の電池パツク２を配したものである。遊星
機構を含む動力伝達系について更に詳しく説明す
ると、本体ハウジング１内にモータ取り付け台１
２を介して配設されたモータ３の出力軸には第１
段目の遊星機構における太陽ギア４が固着されて
おり、モータ取り付け台１２には円筒状のギアケ
ース１１が取り付けられている。このギアケース
１１内にはインターナルギア６が遊転自在におさ
められており、またインターナルギア６内にキヤ
リア７によつて支持されて上記太陽ギア４にかみ
合つている複数個の遊星ギア５、キヤリア７に設
けられた第２段目の遊星機構における太陽ギア１
４、先端にチヤツク８が設けられる出力軸１８と
一体のキヤリア１７によつて支持された上記太陽
ギア１４にかみ合つている複数個の遊星ギア１５
がおさめられている。尚、遊星ギア５及び遊星ギ
ア１５は共にインターナルギア６にかみ合つてい
る。インターナルギア６の先端面は第３図から明
らかなように多数本の突条３６が放射状に形成さ
れているものであつて、この先端面にはギアケー
ス１１において保持されている鋼製のボール３７
が接する。本体ハウジング１の先端部に取付プレ
ート３４によつて一定範囲内を回転自在とされて
取り付けられている調整筒３０とギアケース１１
の先端面との間には、上記ボール３７に接する座
金３３と、調整筒３０の回転で前後に移動する調
整板３１と、この両者の間に位置するスプリング
３２とが配設されている。上記ボール３７はこの
スプリング３２のばね圧によつてインターナルギ
ア６の先端面に圧接する。つまり、通常はボール
３７とインターナルギア６の突条３６との係合
で、インターナルギア６の回転が阻止されてお
り、従つてモータ３の回転は２段の遊星機構によ
つて減速されて出力軸１８及びチヤツク８に伝え
られるが、負荷トルクが所定値を越えるとインタ
ーナルギア６が空転を始めて出力軸１８が回転し
なくなるトルクリミツターを構成しているもので
あり、また滑り出しトルクは調整筒３０の回転に
よるスプリング３２の圧縮量の調整で可変として
いるものである。図中１９，２０，２１は座金、
２２はスラストベアリング、２３は出力軸１８に
取り付けられるストツプリングである。

さてこのものにおけるチヤツク８の回転数の可
変構成であるが、これは電池パツク２の電池Ｖを
直列と並列とに切り換えてモータ３への印加電圧
を変えることによつて行なつている。即ち第２図
において７０はスイツチハンドル１０によつて動
かされて３つの端子７１間の接続を切り換える可
動接点板であり、図中の位置では高速回転用の
直列に、の位置では低速回転用の並列に、の
位置では切用の中性とする。７２は正転と逆転と
を切り換えるための可動接点板であり、の位置
では正転、の位置では逆転とする。

以上のように構成されたこの電動工具において
は減速機に上述のように２段の遊星機構を用いて
いることからモータ３からチヤツク８に至る動力
伝達系がコンパクトであり、全体として小型のも
のとなつている。しかしながら次のような問題点
が存在している。すなわち本来的には高速回転は
軽負荷に、低速回転は重負荷に用いることが理に
適つている。しかるに回転数の切り換えをモータ
３への印加電圧を切り換えることによつて行なつ
ているものであり、高速回転時の方が電圧が高く
なつている。ここにおいてモータ３の特性からす
れば、また電池ＶがNi−Cd蓄電池であることを
考慮すれば、最大負荷トルクは印加電圧が高い時
の方が低い時よりも大きく、低速回転高トルク作
動は得られないものであり、加えるに電池Ｖにつ
いて言えば並列使用の際に各電池Ｖ間の容量アン
バランスにより電池間放電、過充電等の不都合が
生じるおそれがある。

もちろん変速機を組み込むことで回転数を可変
とするなら上記のような問題点が生じてしまうこ
とはないわけであるが、この場合の変速機として
は従来第４図に示すように歯数の異なる２つの歯
を備えたピニオン２４と、歯数の異なる一対の平
歯車２５とを用いたものを使用していたために、
変速部における容量の大きさからどうしても大型
のものとなり、加えるに本体ハウジング１の軸芯
にモータ３及びチヤツク８を配置するのが作業性
の点で好ましく、従つてモータ３とチヤツク８の
軸芯が一致していることが好ましいのであるが、
ギア数をふやすことなくこのような配置とするこ
とができない。

遊星機構を使用して変速を行えるようにしたも
のとしては、インターナルギアを軸方向に動かし
て固定とするか遊星キヤリアと一体に回転させる
かによつて変速を行うものが、特開昭56−107887
号公報に示されているものの、この場合、インタ
ーナルギアが遊星キヤリアと一体に回転するよう
にした時は、減速比が１：１となつてしまうもの
であり、このためにモータとして低トルク高速回
転の小型のものを使用することはトルクの点で無
理があり、また変速した場合の減速比の変化率が
通常３倍以上となつてしまうために、ねじ締め等
の作業に必要なトルク範囲を選びにくく、更には
インターナルギアという動力伝達部材を軸方向に
動かすために、構造が複雑となるとともに、軸方
向全長、つまり工具の長さが長くなり、大型化し
てしまうと問題を有している。

［発明の目的］ 本発明はこのような点に鑑み為されたものであ
り、その目的とするところは小型が使り勝手が良
い上に、チヤツクの回転を高速と低速とに切り換
えられ、また低速時には重負荷に対応したものと
なる電動工具を提供するにある。

［発明の開示］ しかして本発明は、モータとこのモータの出力
軸と同軸に設けられたチヤツクへの出力軸との間
に、モータの出力軸に設けられた太陽ギアと、イ
ンターナルギアと、インターナルギア及び太陽ギ
アにかみ合う遊星ギアと、チヤツクへの出力軸に
接続されて遊星ギアを支持するキヤリアとからな
る遊星機構で構成された減速機を配した電動工具
において、上記遊星ギアは歯数が異なるとともに
同軸上に並設されて一体に回転する第１ギアと第
２ギアとで形成され、上記インターナルギアは歯
数が異なるとともに同軸上に並設されて互いに別
個に回転自在とされた第１インターナルギアと第
２インターナルギアとで構成されており、第１ギ
アにかみ合う第１インターナルギアと、第２ギア
にかみ合う第２インターナルギアとは、夫々切り
換えレバーが選択的に係合する係合部を備えて、
切り換えレバーの係合で回転が制止されるもので
あることに特徴を有するものであつて、第１及び
第２のインターナルギアのうちどちらの回転を止
めるかによつて減速比を変えられるようにしたも
のである。

以下本発明を第５図以下に示す図示の実施例に
基づいて詳述する。この電動工具はその基本構成
については第１図に示したものと同じであり、ピ
ストル型の本体ハウジング１内に同軸に配してい
るモータ３とチヤツク８との間に２段の遊星機構
よりなる減速機を設けており、また２段目の遊星
機構を利用してトルクリミツターを形成してい
る。ただし２段目の遊星機構と１段目の遊星機構
とにおけるインターナルギアは前記従来例と異な
つて共有とせずに、２段目の遊星機構には独自の
インターナルギア１６を設けている。また１段目
の遊星機構においてはインターナルギア６を軸方
向に並ぶ２つの別個に回転自在な第１インターナ
ルギア６１と第２インターナルギア６２とで構成
し、遊星ギア５も太陽ギア４と第１インターナル
ギア６１とにかみ合う第１ギア５１と、第２イン
ターナルギア６２にかみ合うとともに第１ギア５
１と一体である第２ギア５２で構成してある。そ
して第１インターナルギア６１と第２インターナ
ルギア６２とは歯数が異なるものとし、第１ギア
５１と第２ギア５２も歯数が異なるものとしてあ
る。尚図示の実施例では第１ギア５１が第２ギア
５２より歯数の多いものとし、第１インターナル
ギア６１が第２インターナルギア６２より歯数の
多いものとしてある。第１インターナルギア６１
及び第２インターナルギア６２はともにギアケー
ス１１の内面によつて回転自在に支持されている
ものであるが、これら第１インターナルギア６１
の先端部外周面及び第２インターナルギア６２の
後端部外周面には共に周方向に間隔をおいて多数
個の係合溝４１，４２を設けてある。そしてギア
ケース１１には両係合溝４１，４２に対応する位
置に透孔４３を形成してある。

モータ３を回転させる時、第１インターナルギ
ア６１及び第２インターナルギア６２が共に回転
自在な状態であるならば、第１インターナルギア
６１及び第２インターナルギア６２の回転によつ
て空転状態となり、チヤツク８に動力を伝達でき
ないわけであるが、これらの回転は切り換えレバ
ー９によつて選択的に阻止できるようにしてあ
る。この切り換えレバー９は、本体ハウジング１
の内面とギアケース１１との間に本体ハウジング
１の軸方向にスライド自在に配置されて後退時に
は一端の係合突起４５を第１０図に示すように透
孔４３を通じて第１インターナルギア６１の係合
溝１４と、前進時には第２インターナルギア６２
の係合溝４２と係合し、この係合によつて第１イ
ンターナルギア６１または第２インターナルギア
６２の回転を阻止するものである。そしてこの切
り換えレバー９の操作はモータ３の制御用のスイ
ツチハンドル１０によつて行なえるようにしてあ
る。すなわちスイツチハンドル１０より前方にア
ーム５５を延出してこのアーム５５の先端部に凹
部５６を形成し、凹部５５内に切り換えレバー９
の後端から突設した受け片４７を位置させるとと
もに、受け片４７と凹部５５の前後壁との間に
夫々圧縮ばね５７，５８を配置してある。また切
り換えレバー９の先端にはギアケース１１の外面
に設けた係合リブ４４とクリツク係合するクリツ
ク突起４６を設けてある。

さてスイツチハンドル１０を引いておらない時
には第１１図ａに示すように、切り換えレバー９
は圧縮ばね５８に押されて前方に移動した状態に
あり、係合突起４５を第２インターナルギア６２
の係合溝４２に係合させている。この状態からス
イツチハンドル１０を１段引けば同図ｂに示すよ
うに切り換えレバー９の受け片４７が凹部５６の
中間位置にあり、従つて切り換えレバー９は第２
インターナルギア６２の回転を阻止している状態
を保つ。一方スイツチハンドル１０を引いたこと
によつてモータ３は作動し、太陽ギア４を回転さ
せる。太陽ギア４と第１ギア５１の部分でかみ合
う遊星ギア５は、第２ギア５２と第２インターナ
ルギア６２とのかみ合いによつて定められる速度
の公転を第１インターナルギア６１を空転させつ
つ行ない、以後の部材に動力を伝達する。更にス
イツチハンドル１０を引けば、この時には同図ｃ
に示すように圧縮ばね５７が切り換えレバー９を
後方へと押して移動させるために係合突起４５が
第１インターナルギア６１の係合溝４１に係合し
て第１インターナルギア６１の回転を阻止するこ
とから、モータ３の回転は第２インターナルギア
６２を空転させつつ出力軸１８へと伝えられるも
のである。

次に上記両状態における減速比について述べ
る。今、太陽ギア４の歯数をZ_A、遊星ギア５の
第１ギア５１の歯数をZ_B、第２ギア５２の歯数を
Z_C、第１インターナルギア６１の歯数をZ_D、第２
インターナルギア６２の歯数をZ_E、太陽ギア１４
の歯数をZ_F、遊星ギア１５の歯数をZ_G、インター
ナルギア１６の歯数をZ_Hとし、またモータ３の出
力軸の回転数をN₀、第１０図に示す第１インタ
ーナルギア６１の回転が阻止されている状態にお
ける出力軸１８の回転数をN₁、第９図に示す第
２インターナルギア６２の回転が阻止されている
状態における出力軸１８の回転数をN₂とすると、 N₁＝１／（１＋Z_D／Z_A）（１＋Z_H／Z_F）＋N₀ N₂＝１／（１＋Z_EZ_B／Z_AZ_C）（１＋Z_H／Z_F）×N₀ すなわち第９図に示す状態の方が減速比が大き
く、従つて低速高トルク出力となり、第１０図に
示す状態では高速低トルク出力となる。またこの
電動工具を電動ドリルとして孔明けを、電動ドラ
イバーとしてねじ締めを行なえるものとした場
合、ねじ締めに必要な回転数と、孔明けに必要な
回転数との好ましい比率は1.5から2.5ぐらいであ
る。この比率が２である条件を求めると次のよう
になる。ただし、太陽ギア４、遊星ギア５、第１
インターナルギア６１及び第２インターナルギア
６２の各歯のモジユールは同じ、第１ギア５１と
第２ギア５２の軸は同じで、 Z_A＋2Z_B＝Z_D、Z_A＋Z_B＋Z_C＝Z_E であるとする。

N₁／N₂＝１＋Z_EZ_B／Z_AZ_C／１＋Z_D／Z_A＝Z_AZ_C＋Z_A
Z_B＋Z_BZ_B＋Z_BZ_C／Z_AZ_C＋Z_AZ_C＋2Z_BZ_C ＝（Z_A＋Z_B）（Z_B＋Z_C）／2Z_C（Z_A＋Z_B）＝Z_B
＋Z_C／2Z_C＝Z_B／2Z_C＋１／２＝２ ∴Z_B＝3Z_C ［発明の効果］ 以上のように本発明においては遊星機構からな
る減速機を用いているものであるために、小型で
あるとともにモータとチヤツクとが同一の軸芯と
なつて使い勝手が良いものであり、しかも減速比
を切り換えられるものであるために、高速回転低
トルクの出力と低速回速高トルクの出力とを用途
に応じて用いることができるものであり、しかも
チヤツクへの出力軸に伝達される回転は、切り換
えレバーが係合部に係合することで回転が制止さ
れた方のインターナルギアを利用した減速が常に
なされたものとなつており、このためにねじ締め
のような大きいトルクが必要となる作業を行うも
のとして、低トルク高速回転の安価で小型のモー
タを使用することができる上に、減速比の変化率
が小さいために、作業に必要なトルク範囲で動作
させることが容易なものであり、しかも切り換え
レバーによつて第１インターナルギアと第２イン
ターナルギアのいずれを回転させることができる
ようにするかで減速比の切り換えを行うものであ
つて、動力伝達部品を軸方向に動かす必要がない
ために、切り換えを容易にに行うことができると
ともに、ねじ締め等の作業に必要なトルク範囲で
減速された出力を簡単な構造で得ることができ、
電動工具として、小型で使い勝手の良いものを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の破断正面図、第２図は同上の
回路図、第３図は同上の分解斜視図、第４図は他
の従来例の破断正面図、第５図は本発明一実施例
の斜視図、第６図は同上の破断正面図、第７図は
同上の回路図、第８図は同上の分解斜視図、第９
図及び第１０図は同上の断面図、第１１図ａ，
ｂ，ｃは同上の切り換え動作を説明する断面図で
あり、１は本体ハウジング、３はモータ、４は太
陽ギア、５は遊星ギア、６はインターナルギア、
７はキヤリア、８はチヤツク、９は切り換えレバ
ー、１０はスイツチハンドル、５１は第１ギア、
５２は第２ギア、６１は第１インターナルギア、
６２は第２インターナルギアを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ モータとこのモータの出力軸と同軸に設けら
   れたチエツクへの出力軸との間に、モータの出力
   軸に設けられた太陽ギアと、インターナルギア
   と、インターナルギア及び太陽ギアにかみ合う遊
   星ギアと、チヤツクへの出力軸に接続されて遊星
   ギアを支持するキヤリアとからなる遊星機構で構
   成された減速機を配した電動工具であつて、上記
   遊星ギアは歯数が異なるとともに同軸上に並設さ
   れて一体に回転する第１ギアと第２ギアとで形成
   され、上記インターナルギアは歯数が異なるとと
   もに同軸上に並設されて互いに別個に回転自在と
   された第１インターナルギアと第２インターナル
   ギアとで構成されており、第１ギアにかみ合う第
   １インターナルギアと、第２ギアにかみ合う第２
   インターナルギアとは、夫々切り換えレバーが選
   択的に係合する係合部を備えて、切り換えレバー
   の係合で回転が制止されるものであることを特徴
   とする電動工具。