JPH0942389A - 遊星変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワンウェークラッチを備えたものであるにも
かかわらず、組立性に優れる。 【解決手段】 遊転自在とされたリングギア３２の回転
阻止状態と該リングギアの自由回転状態との切り換えで
変速を行うとともに、リングギア３２の回転阻止をワン
ウェークラッチ３３で行っている遊星変速装置である。
ワンウェークラッチ３３は、楔状空間に配した噛み込み
部材３３２と付勢ばね３３３とを備えたフリーホイール
型であり、噛み込み部材を楔状空間における広い方の空
間側に強制的に留める位置規制部材７７と、この位置規
制部材７７に噛み込み部材３３２及び付勢ばね３３３を
取り付けている保持部材３３４とを備えている。組み立
てに際して、噛み込み部材及び付勢ばねは位置規制部材
と一体のものとして扱うことができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は遊星変速装置、殊に
遊星機構とワンウェークラッチとで構成された遊星変速
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変速装置には各種構造のものがあるが、
一般的には入力軸から出力軸に至るまでのギアの組み合
わせの変更によって減速比が異なる出力を取り出すこと
ができるようにしたものが用いられており、特に電動ド
リルドライバーのような電動工具においては、入力軸と
出力軸とを同心に配置することができるとともに得られ
る減速比に比してコンパクトにまとめることができる遊
星機構を用いた遊星変速装置が多用されている。

【０００３】この遊星変速装置において、遊星機構にお
けるリングギアを遊転自在としておき、このリングギア
が自由に回転する状態と、リングギアの回転を阻止した
状態とにおいて異なる減速比が得られるようにしたもの
がある。たとえば入力軸に歯数の異なる二つのサンギア
を固着するとともに、これらサンギアに夫々噛合する２
種の遊星ギアを単一の遊星キャリアで支持し、さらに両
種遊星ギアに夫々噛合する２つのリングギアを設けて、
共に遊転自在となっている両リングギアのうち、一方の
リングギアの回転を阻止した状態と、他方のリングギア
の回転を阻止した状態とによって、異なる減速比の出力
を得られるようにしたものがある。また、このタイプの
遊星変速装置において、リングギアの回転阻止に、ワン
ウェークラッチを用いたものを本願出願人は出願してお
り、特願平７−１０１４５３号にも示されたこのワンウ
ェークラッチ併用タイプでは、それまで回転中であった
リングギアの回転を阻止するにあたって、リングギアに
別途部材を係合させて回転阻止を行うものに比して、衝
突音が生じるようなことがなく、スムーズな変速を行う
ことができる点で好ましいものとなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、外レースと内
レースとの間に形成された楔状空間にローラやボール等
で形成された噛み込み部材を配置するとともに、この噛
み込み部材を楔状空間における狭い空間側に押し込む付
勢ばねとからなるフリーホイール型のワンウェークラッ
チでは、外レースをギアケースで、内レースをリングギ
アで構成することで、部品点数の削減を図ったとして
も、複数個設けられた楔状空間に配置する噛み込み部材
や付勢ばねが夫々独立した部品であり、これら小さな部
品を夫々個別に組み込むために、組立性が非常に悪いと
いう問題を有している。

【０００５】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ワンウェークラッチを
備えたものであるにもかかわらず、組立性に優れた遊星
変速装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、遊星
機構における遊転自在とされたリングギアの回転阻止状
態と該リングギアの自由回転状態との切り換えで変速を
行うとともに、上記リングギアの回転阻止をワンウェー
クラッチで行っている遊星変速装置において、ワンウェ
ークラッチは、楔状空間に配されるローラやボール等か
らなる噛み込み部材と、この噛み込み部材を楔状空間に
おける狭い方の空間側に押し込む付勢ばねとを備えたフ
リーホイール型であるとともに、楔状空間内を移動自在
であり且つ楔状空間における広い方の空間側への移動時
に噛み込み部材を楔状空間における広い方の空間側に強
制的に留める位置規制部材と、この位置規制部材に噛み
込み部材及び付勢ばねを取り付けている保持部材とを備
えていることに特徴を有している。位置規制部材に保持
部材によって噛み込み部材及び付勢ばねが取り付けられ
ており、組み立てに際して、噛み込み部材及び付勢ばね
は位置規制部材と一体のものとして扱うことができるも
のである。

【０００７】この時、保持部材に付勢ばねを一体に形成
しておくならば、部品点数の削減を図ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明を図示の実施例に基づ
いて詳述すると、図２は本発明にかかる遊星変速装置を
備えた電動ドリルドライバーであって、モータ６からチ
ャック５０に至るまでの動力伝達経路について説明する
と、図３及び図１０に示すように、ギアケース１の一端
開口側に配されるモータ６の出力軸６０には、歯数の異
なる二つのサンギア１１，１２が固着されており、軸方
向に並ぶこれらサンギア１１，１２には夫々複数個、図
示例では３個ずつの遊星ギア２１，２２が噛み合ってい
る。互いに歯数が異なる両遊星ギア２１，２２は共にキ
ャリア４によって支持されたもので、遊星ギア２１はサ
ンギア１１の回りに等間隔で、遊星ギア２２はサンギア
１２の回りに等間隔で支持されており、両遊星ギア２
１，２２は個々に自転を行なうものの、同じ公転を行な
うものとなっている。

【０００９】そして出力軸６０と同心に配されているリ
ングギア３１に遊星ギア２１がかみ合っており、同じく
出力軸６０と同心に配されているリングギア３２が遊星
ギア２２とかみ合っている。軸方向に並ぶこれら２つの
リングギア３１，３２のうち、リングギア３１は図６及
び図１０に示すようにその外周面に複数個の係合突起３
５が周方向において等間隔に形成されたもので、ギアケ
ース１に対して遊転自在とされている。またリングギア
３２もギアケース１に対して遊転自在とされたものであ
るとともに、このリングギア３２は、ギアケース１を外
レース３３０とするワンウェークラッチ３３の内レース
３３１を兼ねたものとなっている。

【００１０】ここにおけるワンウェークラッチ３３は、
上述のようにギアケース１を外レース３３０、リングギ
ア３２を内レース３３１とするとともに、両レース３３
０，３３１間に形成された楔状空間に噛み込み部材であ
るローラ３３２を配したものとして形成されたフリーホ
イール型のもので、図６〜図８に示すように、狭くなる
方向が異なる２種の楔状空間を備えるともに、両種楔状
空間の間に正逆切換リング７６から突設させた位置規制
片７７と、位置規制片７７の両側に夫々噛み込み部材で
あるローラ３３２，３３２と各ローラ３３２，３３２を
夫々楔状空間における狭い方に押し込む付勢ばね３３３
とを配したものとなっている。また、位置規制片７７の
両側に位置するローラ３３２，３３２と付勢ばね３３
３，３３３とは、図１及び図１１に示すように、Ｕ字形
であって両端が位置規制片７７に係止される保持ばね３
３４に囲まれて位置規制片７７に取り付けられたものと
なっている。

【００１１】そして、ギアケース１に対して正逆切換リ
ング７６を回転させて、位置規制片７７の両側に位置す
る一対のローラ３３２，３３２のうちのいずれを位置規
制片７７で押圧するかによって、内レース３３１である
リングギア３２の回転可能方向を切り換えることができ
るものとなっている。すなわち、正逆切換リング７６が
一方向に回転して位置規制片７７が図１２中の左側のロ
ーラ３３２を楔状空間の広い方に押し込んでいる時、右
側のローラ３３２は付勢ばね３３３による付勢もあって
楔状空間の狭い部分に位置しており、この状態では図中
に矢印Ａで示す右回りのリングギア３２（内レース３３
１）の回転は可能であるが、リングギア３２の矢印Ｂで
示す左回りの回転は阻止される。位置規制片７７によっ
て図中右側のローラ３３２を図中右方に押す時には、逆
にリングギア３２（内レース３３１）の矢印Ｂで示す左
回りの回転が可能となるとともに矢印Ａで示す右回りの
回転は阻止される。

【００１２】ギアケース１内には、上記遊星機構及び正
逆切換リング７６とワンウェークラッチ３３の他に、切
換リング７０が配設されている。軸方向にスライド自在
とされている切換リング７０は、図８及び図１０に示す
ように、複数個の突起７１が周方向において等間隔で設
けられたもので、一方向に移動した時にリングギア３１
外周面の上記複数の係合突起３５に複数の突起７１を係
合させて、リングギア３１の回転を阻止し、そのスライ
ドで係合突起３５と突起７１との係合が解除された時、
リングギア３１の回転を許す。

【００１３】切換リング７０の上記軸方向スライドは、
ソレノイドのような電磁駆動部材７と切換レバー６５と
によってなされる。切換レバー６５はＵ字形をなすとと
もに、両側片が遊星機構の軸方向と直交する方向の軸６
６，６６によってギアケース１に揺動自在に支持された
もので、中央部が電磁駆動部材７に連結された切換レバ
ー６５の両側片先端が、切換リング７０外周面から突設
された一対の連結軸７２，７２に夫々係合している。両
連結軸７２，７２は、両者を結ぶ線が切換リング７０の
中心を通るように形成されている。従って、切換レバー
６５が軸６６を中心に揺動して切換リング７０を軸方向
に移動させる時、切換リング７０はスムーズな軸方向移
動を行う。

【００１４】上記両遊星ギア２１，２２を支持している
キャリア４は、サンギア４１を一体に備えており、この
サンギア４１の回転はサンギア４１とリングギア４３と
に噛み合う遊星ギア４２を支持しているキャリア４４に
伝達され、更にキャリア４４の回転はオートロック機構
５５を通じて出力軸５に伝達される。ここにおけるオー
トロック機構５５は、モータの回転を止めた時に出力軸
５をギアケース１６に対して自動的にロックしてしま
い、モータを回転させればこのロックを自動的に解除す
る機能をもつものであるが、この点については説明を省
略する。また、上記リングギア４３も遊転自在として、
このリングギア４３に図２に示すクラッチばね４７のば
ね圧力でボール（図示せず）を係合させることで、負荷
トルクが所定値以上になった時に出力軸５とサンギア４
１とを切り離してしまうトルクリミッターを構成してい
るのであるが、この点についても説明を省略する。

【００１５】今、図１０(a)に示すように、切換リング
７０の各突起７１が各係合突起３５に係合してリングギ
ア３１の回転を阻止しており、且つリングギア３２が図
中矢印で示す方向について回転可能にワンウェークラッ
チ３３が設定されている時、モータ６を回転させれば、
その回転出力は、回転が阻止されているリングギア３１
と噛み合った遊星ギア２１を通じてキャリア４に伝達さ
れる。この時、リングギア３２は出力軸５と逆方向に空
転するが、この空転は図中矢印で示す回転が許されてい
る方向である。

【００１６】そして、電磁駆動部材７を作動させること
で図１０(b)に示すように切換リング７０を移動させて
各係合突起３５と各突起７１との係合を解除すれば、リ
ングギア３１がフリーとなるとともに、負荷につながっ
たキャリア４の停止がサンギア１１，１２に噛み合う遊
星ギア２１，２２の自転でリングギア３１，３２を回転
させようとするが、この時のリングギア３２の回転方向
は、上記空転時とは逆方向に、つまりワンウェークラッ
チ３３によって回転が阻止されている方向となるため
に、この時点からリングギア３２と噛み合った遊星ギア
２２を通じてキャリア４、そして出力軸５に動力が伝達
される。

【００１７】サンギア１２の歯数がサンギア１１の歯数
より少なく且つ遊星ギア２２の歯数が遊星ギア２１の歯
数より多くなっていることから、高速回転低トルク状態
から低速回転高トルク状態に切り換えられたことにな
る。なお、リングギア３２の回転阻止についても、リン
グギア３１の場合と同様に切換リング７０を用いること
で行ってもよいが、図示例のようにワンウェークラッチ
３３を利用した場合、リングギア３２の回転を止めるに
あたって、リングギア３１の係止突起３５から切換リン
グ７０が離れるだけで、リングギア３２の回転阻止のた
めに衝突が生じる部材が不要となるために、動作中の変
速であるにもかかわらず、スムーズで且つ騒音の無い変
速を行うことができる低速回転高トルク状態から高速回
転低トルク状態への復帰は、電動ドリルドライバーとい
う性質上、モータ６を停止させている状態で行えばよ
く、このために、リングギア３１の回転阻止に際しての
係止突起３５と突起７１との衝突が問題となることはな
い。

【００１８】正逆切換リング７６を回転させることで、
ワンウェークラッチ３３による回転規制方向を逆にする
とともにモータ６の回転方向を逆にした時には、当初、
切換リング７０によって回転が止められているリングギ
ア３１に噛み合う遊星ギア２１を通じてキャリア４に動
力が伝達され、この時、リングギア３２はワンウェーク
ラッチ３３における回転可能方向に空転し、負荷の増大
の検出で電磁駆動部材７が作動してリングギア３１がフ
リーとなれば、ワンウェークラッチ３３によって回転が
阻止されているリングギア３２とこれに噛み合う遊星ギ
ア２２を通じてキャリア４に動力が伝達される。ワンウ
ェークラッチ３３は一つだけであるものの、その回転阻
止方向を切り換えられるようにすることで、電動ドリル
ドライバーに求められる正転と逆転とにおいて、同じ動
作を得られるようにしているわけである。

【００１９】なお、図示例における正逆切換リング７６
は、図２に示す回転方向切換ロッド８と、ギアケース１
に軸９１で軸支されて一端を回転方向切換ロッド８に、
他端を正逆切換リング７６に係合させた切換レバー９０
とによってなされる。ここにおける回転方向切換ロッド
８は、図２に示すスイッチユニットＳＷとも連動してお
り、モータ６の回転方向の切り換えも同時になされる。
スイッチユニットＳＷは、トリガースイッチ９を引いた
際のモータ６への通電制御や、トリガースイッチ９を引
く量に応じたモータ６の回転速度制御も行うものである
が、この点については説明を省略する。

【００２０】図４から図９までは、ギアケース１への各
部品の組み込みを示しており、切換レバー９０及び蓋部
材１０を装着した後、図５及び図６に示すように、キャ
リア４と正逆切換リング７６とリングギア３２及び遊星
ギアを納め、図７に示すように、遊星ギア２１とリング
ギア３１、さらに図８に示すように切換リング７０を順
に納めた後、図９に示すようにスラスト板１９を装着し
て組み立てる。なお、ワンウェークラッチ３３の構成部
材であるローラ３３２と付勢ばね３３３とは、前述のよ
うに保持ばね３３４で正逆切換リング７６における位置
規制片７７に取り付けておき、この状態でギアケース１
内に納める。図中の突部１３は、正逆切換リング７６の
動作空間を確保しつつ正逆切換リング７６とリングギア
３２との間の摺動抵抗を無くして機構ロスの低減を図る
ために、リングギア３２のスラスト受け面として機能す
るものであり、ギアケース１の一端に嵌合する蓋部材１
０に一体に形成されている。なお、図示例において３個
設けられている突部１３は、ギアケース１に対する蓋部
材１０の位置決め並びに心出しの機能も有するものとな
っている。

【００２１】ワンウェークラッチ３３における付勢ばね
３３３は、図１３に示すように、保持ばね３３４と一体
に形成しておいてもよい。この場合、部品数を削減する
ことができる。ワンウェークラッチ３３として、回転阻
止方向を切り換えることができる双方向ワンウェークラ
ッチの場合について説明したが、回転阻止方向を切り換
えることができないものの、一方向回転阻止状態と、両
方向の回転が自在な状態との切り換えを行うことができ
るワンウェークラッチにおいても適用することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明においては、ワンウ
ェークラッチとして、楔状空間に配されるローラやボー
ル等からなる噛み込み部材と、この噛み込み部材を楔状
空間における狭い方の空間側に押し込む付勢ばねとを備
えたフリーホイール型を用いるとともに、楔状空間内を
移動自在であり且つ楔状空間における広い方の空間側へ
の移動時に噛み込み部材を楔状空間における広い方の空
間側に強制的に留める位置規制部材と、この位置規制部
材に噛み込み部材及び付勢ばねを取り付けている保持部
材とを備えたものとしており、位置規制部材に保持部材
によって噛み込み部材及び付勢ばねを取り付けているた
めに、組み立てに際して、噛み込み部材及び付勢ばねは
位置規制部材と一体のものとして扱うことができ、組立
性が大きく向上したものである。

【００２３】また、保持部材に付勢ばねを一体に形成し
ておくならば、部品点数の削減を図ることができるとと
もに、組立性を更によくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例のワンウェークラッチ部の斜視
図である。

【図２】同上の部分破断側面図である。

【図３】同上の変速機構部の縦断面図である。

【図４】同上のギアケースと蓋部材の背面図である。

【図５】同上のギアケースに正逆切換リングとキャリア
とを組み込んだ状態の背面図である。

【図６】同上のギアケースにさらにワンウェークラッチ
構成部材とリングギア及び遊星ギアを組み込んだ状態の
背面図である。

【図７】同上のギアケースに他のリングギア及び遊星ギ
アを組み込んだ状態の背面図である。

【図８】同上のギアケースにさらに切換リングを組み込
んだ状態の背面図である。

【図９】同上のギアケースにさらにスラスト板を装着し
た状態の背面図である。

【図１０】同上の動作説明のためのもので、(a)は変速
前を示す斜視図、(b)は変速後を示す斜視図である。

【図１１】同上のワンウェークラッチ部分の正面図であ
る。

【図１２】同上のワンウェークラッチ部分の断面図であ
る。

【図１３】同上のワンウェークラッチ部分の他例の示す
正面図である。

【符号の説明】

３１ リングギア ３３ ワンウェークラッチ ７７ 位置規制片 ３３２ ローラ ３３３ 付勢ばね ３３４ 保持ばね

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遊星機構における遊転自在とされたリン
   グギアの回転阻止状態と該リングギアの自由回転状態と
   の切り換えで変速を行うとともに、上記リングギアの回
   転阻止をワンウェークラッチで行っている遊星変速装置
   において、ワンウェークラッチは、楔状空間に配される
   ローラやボール等からなる噛み込み部材と、この噛み込
   み部材を楔状空間における狭い方の空間側に押し込む付
   勢ばねとを備えたフリーホイール型であるとともに、楔
   状空間内を移動自在であり且つ楔状空間における広い方
   の空間側への移動時に噛み込み部材を楔状空間における
   広い方の空間側に強制的に留める位置規制部材と、この
   位置規制部材に噛み込み部材及び付勢ばねを取り付けて
   いる保持部材とを備えていることを特徴とする遊星変速
   装置。
2. 【請求項２】 保持部材に付勢ばねが一体に形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の遊星変速装置。