JPH0942390A - 遊星変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リングギアのスラスト面における摺動抵抗を
低減して出力効率を高める。 【解決手段】 同一の遊星キャリア４によって支持され
るとともに夫々異なるサンギア１１，１２とリングギア
３１，３２とに噛合する２種の遊星ギア２１，２２を備
え、共に遊転自在とされている上記２種のリングギア３
１，３２の選択的回転固定によって変速を行う遊星変速
装置であり、上記リングギア３１，３２のスラスト面に
摺動抵抗低減部を設けている。摺動抵抗低減部として
は、リングギアのスラスト面に設けた複数の凸部３７を
用いることができる。摺動抵抗に基づく機構損失を少な
くして出力効率を高くすることができる。

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
リングギアの回転の阻止によって変速を行う遊星変速装
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、特開昭６３−１０１５４５号公報な
どに示されているように、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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この遊星変速装置の場
合、一方が固定、他方が自由回転状態となる２種のリン
グギアは、軸方向に並ぶとともに、軸方向対向面が互い
に接触することになり、この摺動接触面における抵抗が
機構損失につながっていた。また、グリス等が配されて
いる場合、グリスが却って上記問題を助長することも生
じている。

【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リングギアのスラスト
面における摺動抵抗を低減して出力効率を高めた遊星変
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、同一
の遊星キャリアによって支持されるとともに夫々異なる
サンギアとリングギアとに噛合する２種の遊星ギアを備
えており、共に遊転自在とされている上記２種のリング
ギアの選択的回転固定によって変速を行う遊星変速装置
において、上記リングギアのスラスト面に摺動抵抗低減
部を設けたことに特徴を有している。この摺動抵抗低減
部としては、リングギアのスラスト面に設けた複数の凸
部を用いることができるほか、リングギアのスラスト面
の断面を円弧状とすることで形成されたものであっても
よい。前者の凸部としては、断面円弧状のものや、半球
状のものを好適に用いることができる。

【０００７】

【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、図示の遊星変速装置は、図２に示す電
動ドリルドライバー用のもので、そのモータ６からチャ
ック５０に至るまでの動力伝達機構及び変速機構につい
てまず説明すると、図１及び図３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２
２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２１，２２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。

【０００８】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３に
示すようにその外周面に複数個の係合突起３５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３
３０とするワンウェイクラッチ３３の内レース３３１を
兼ねたものとなっている。

【０００９】ここにおけるワンウェイクラッチ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、
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
駆動片７７を位置させており、ギアケース１に対して正
逆切換リング７６を回転させて、駆動片７７の両側に位
置する一対のローラ３３２，３３２のうちのいずれを駆
動片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。

【００１０】すなわち、正逆切換リング７６が一方向に
回転して駆動片７７が図３(a)に示すように左側のロー
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はばね（図示せず）による付勢で楔状空
間の狭い部分に位置しており、この状態では図中矢印で
示す右回りのリングギア３２（内レース３３１）の回転
は可能であるが、リングギア３２の左回りの回転は阻止
される。駆動片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）の左回りの回転が可能となるとともに右回りの
回転は阻止される。

【００１１】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とワンウェイクラッチ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、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３
５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。

【００１２】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に夫々連結されている。

【００１３】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４８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４１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。

【００１４】今、図３(a)に示すように、切換リング７
０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イクラッチ
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。

【００１５】そして、電磁駆動部材７を作動させること
で図３(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、つまりワンウェイクラッ
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。

【００１６】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イクラッチ
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。

【００１７】正逆切換リング７６を回転させることで、
ワンウェイクラッチ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はワンウェイク
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、ワンウェイクラッチ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
ェイクラッチ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。

【００１８】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。

【００１９】ここにおいて、軸方向に並ぶ２種のリング
ギア３１，３２は、一方が回転する時、他方は固定され
て回転が阻止されているわけであり、このために両リン
グギア３１，３２の軸方向対向面は互いに摺動接触する
わけであるが、両リングギア３１，３２の対向面のうち
の一方には、摺動抵抗低減のための凸部３７を設けてあ
る。図４はリングギア３２の両端面３２ａ，３２ｂのう
ちのリングギア３１との対向面である端面３２ａ側に、
断面形状が台形状である凸部３７を複数個、等間隔に設
けたものを示している。この場合、両リングギア３１，
３２は凸部３７の頂面においてのみ接触するために、接
触抵抗が少なくなる。

【００２０】凸部３７として、図５に示すように、断面
形状が円弧状となるものを用いれば、リングギア３１と
の接触は凸部３７の頂点における線接触でなされること
になるために、接触面積がより小さくなり、図６に示す
ように、凸部３７を半球状のものとすれば、リングギア
３１との接触は凸部３７の頂点における点接触でなされ
るために、接触面積は更に小さくなる。

【００２１】複数個の凸部３７に代えて、図７に示すよ
うに、リングギア３２の端面３２ａの断面形状そのもの
を円弧状としてもよい。この場合、リングギア３１との
接触は、円弧の頂点をつないだ円を描く頂線３８におい
てなされる。リングギア３２側にではなく、リングギア
３１側のリングギア３２との対向面側に上記凸部３７等
の摺動抵抗低減部を設けてもよいのはもちろんである。
また負荷の増大等に伴う自動変速を得るのに有利な電磁
駆動部材７によって切換リング７０を駆動して変速を行
うものを示したが、手動で切換リング７０を移動させて
変速を行うものであってもよく、さらにリングギア３２
の固定にワンウェイクラッチ３３を利用したものを示し
たが、これに限るものでもない。図１中の突部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である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明においては、リング
ギアのスラスト面に摺動抵抗低減部を設けていることか
ら、摺動抵抗に基づく機構損失を少なくして出力効率を
高くすることができる。そして上記摺動抵抗低減部とし
て、リングギアのスラスト面に設けた複数の凸部を用い
る時、接触面積の制御を簡単に行うことができ、殊に凸
部として半球状のものや断面円弧状のものを用いる時に
は、接触面積を非常に小さくすることができて、摺動抵
抗の低減が容易である。

【００２３】また摺動抵抗低減部が、リングギアのスラ
スト面の断面を円弧状とすることで形成したものである
時には、摺動抵抗低減部をリングギアに形成することが
切削加工によって容易に行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例の縦断面図である。

【図２】同上の部分破断側面図である。

【図３】同上の動作説明のためのもので、(a)は変速前
の状態の分解斜視図、(b)は変速後の状態の分解斜視図
である。

【図４】同上のリングギアの斜視図である。

【図５】同上のリングギアの他例の斜視図である。

【図６】同上のリングギアの別の例の斜視図である。

【図７】同上のリングギアの更に別の例の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１，１２ サンギア ２１，２２ 遊星ギア ３１，３２ リングギア ３７ 凸部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の遊星キャリアによって支持される
   とともに夫々異なるサンギアとリングギアとに噛合する
   ２種の遊星ギアを備えており、共に遊転自在とされてい
   る上記２種のリングギアの選択的回転固定によって変速
   を行う遊星変速装置において、上記リングギアのスラス
   ト面に摺動抵抗低減部を設けたことを特徴とする遊星変
   速装置。
2. 【請求項２】 摺動抵抗低減部は、リングギアのスラス
   ト面に設けた複数の凸部であることを特徴とする請求項
   １記載の遊星変速装置。
3. 【請求項３】 凸部は断面円弧状であることを特徴とす
   る請求項２記載の遊星変速装置。
4. 【請求項４】 凸部は半球状であることを特徴とする請
   求項２記載の遊星変速装置。
5. 【請求項５】 摺動抵抗低減部は、リングギアのスラス
   ト面の断面を円弧状とすることで形成されたものである
   ことを特徴とする請求項１記載の遊星変速装置。