JPH1113839A - 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、組立性に優れる上に確実な動作を期待する
ことができる。 【解決手段】 リングギア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。上記ワンウ
ェークラッチ３３は、楔状空間に配される噛み込み部材
３３２と、この噛み込み部材３３２を楔状空間における
狭い方の空間側に付勢する付勢手段とを備えたフリーホ
イール型であり、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
３３２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を備える。上記付勢手段は位置規
制部材７７に設けられて噛み込み部材３３２に磁力を及
ぼす永久磁石Ｍである。付勢ばねを用いた場合のような
反発力が位置規制部材に作用することがない。

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もある。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】上記ワンウェークラッチ併用タイプの一例
について説明する。図４は電動ドリルドライバーを示し
ており、該電動工具におけるモータ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５及び図６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２
１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。

【０００５】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とするワンウェークラッチ３３の内レース３３１を
兼ねたものとなっている。

【０００６】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及び図１０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３３２，３３
２を夫々楔状空間における狭い方に押し込む付勢ばね３
３３とを配したものとなっている。また、位置規制片７
７の両側に位置するローラ３３２，３３２と付勢ばね３
３３，３３３とは、図８〜図１０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。

【０００７】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１０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。

【０００８】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、リ
ング状の切換部材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部材７０は、一方向に移動し
た時にリングギア３１外周面の上記係合突起３５と係合
する突起７１を具備しているもので、この係合によって
リングギア３１の回転を阻止するとともに、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。

【０００９】上記切換部材７０の上記軸方向スライド
は、ソレノイドである電磁駆動部材７と、ギアケース１
外面に軸６６によって枢支されるとともに一端を電磁駆
動部材７に、他端を切換部材７０外周面から突設させた
連結軸７２に連結させたレバー６５によってなされる。
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４
１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。

【００１０】今、図６(a)に示すように、切換部材７０
がリングギア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。

【００１１】そして、モータ６の回転数検出手段等によ
って検出される負荷の増大に応じて電磁駆動部材７が作
動し、図６(b)に示すように切換部材７０が移動して係
合突起３５と突起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。

【００１２】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。しかもこの変速は、ワンウェークラッチ３３を利用
してリングギア３２の回転を止めるために、リングギア
３１の係止突起３５から切換部材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
存在しておらず、従って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がなされるもので
ある。なお、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、上記電磁駆動部材７の復帰によって
行われる。

【００１３】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、
切換部材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する。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。なお、図示例
における正逆切換リング７６は、図７に示す回転方向切
換ロッド８に対する操作が、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を介して伝達
されることで作動する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のも
のでは、回転阻止方向が切換可能なワンウェークラッチ
を用いている関係で、方向切換のための位置規制片７７
のストロークを大きくとる必要があり、これに伴って付
勢ばね３３３もその変化長の大きいものを用いなくては
ならず、ばね設計が難しいという問題を有しているほ
か、位置規制片７７がいずれかの方向に移動している
時、反発力を付勢ばね３３３から受けて常に中立位置に
戻ろうとしてしまうものであって、これがために正逆切
換リング７６が押し戻されてしまったり、正逆切換リン
グ７６の操作に必要な力が大きくなってしまうという問
題があった。

【００１５】また、付勢ばね３３３や保持ばね３３４が
必要であり、たとえ図１１に示すように、ワンウェーク
ラッチ３３における付勢ばね３３３を保持ばね３３４と
一体に形成することで部品数を削減したとしても、この
場合は付勢ばね３３３のばね設計が更に困難となる上
に、組立性の向上もさほど期待することはできない。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、組立性に優れる上に確実な動作を期
待することができる遊星変速装置を提供するにある。

【００１６】

【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付勢する付勢手段とを備えたフ
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を備えており、上記付勢手段
が位置規制部材に設けられて噛み込み部材に磁力を及ぼ
す永久磁石であることに特徴を有している。

【００１７】位置規制部材に設けた永久磁石の磁力によ
って、楔状空間における狭い方の空間に噛み込み部材を
付勢するために、付勢ばねを用いた場合のような反発力
が位置規制部材に作用することがなく、しかも噛み込み
部材を位置規制部材に吸着させた状態で組み立てること
ができるものであり、更には位置規制部材そのものを永
久磁石で形成することで部品点数も削減することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て説明すると、基本的構成は上記従来例と同じであるた
めに省略するが、ここでは図１及び図２に示すように、
正逆切換リング７６に設けた位置規制片７７の両側に永
久磁石Ｍ，Ｍを夫々取り付けて、この永久磁石Ｍの磁力
で噛み込み部材であるローラ３３２を位置規制片７７側
に吸引している。正逆切換リング７６が回転して位置規
制片７７が一方のローラ３３２を楔状空間の広い方の空
間側に移動させる時、他方のローラ３３２は上記磁気吸
引力による付勢で楔状空間の狭い方の空間側に移動す
る。

【００１９】上記永久磁石Ｍの位置規制片７７への取り
付けは、位置規制片７７を磁性材で形成しておくこと
で、永久磁石Ｍの磁力によって行うことができる。ま
た、ワンウェークラッチ３３の組立に際して、位置規制
片７７と永久磁石Ｍとローラ３３２とは磁力で一体化し
ていることから、良好な組立性を有するものとなってい
る。

【００２０】もちろん、図３に示すように、位置規制片
７７そのものを永久磁石Ｍで形成してもよく、この場
合、別部材としての永久磁石Ｍも不要となるために、さ
らに組立性が良好となる。なお、ワンウェークラッチ３
３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。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明においては、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に設けた永久
磁石の磁力によって楔状空間における狭い方の空間に噛
み込み部材を付勢するために、付勢ばねを用いた場合の
ような反発力が位置規制部材に作用することがなく、従
って位置規制部材を移動させる場合の操作力が増大した
り押し戻されてしまったりすることがないものであり、
しかも噛み込み部材を位置規制部材に吸着させた状態で
組み立てることができるために良好な組立性も得ること
ができ、特に位置規制部材そのものを永久磁石で形成す
ることで部品点数も削減して組立性を更に向上させるこ
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背面
図である。

【図２】同上の部分斜視図である。

【図３】同上の他例の部分斜視図である。

【図４】遊星変速装置を備えた電動工具の破断側面図で
ある。

【図５】同上のギアブロックの縦断面図である。

【図６】(a)(b)は同上のワンウェークラッチを備えた遊
星変速装置の分解斜視図である。

【図７】同上の電動工具の横断面図である。

【図８】従来例におけるワンウェークラッチ部の斜視図
である。

【図９】同上のワンウェークラッチ部の正面図である。

【図１０】同上のワンウェークラッチ部の部分断面図で
ある。

【図１１】ワンウェークラッチ部の他の従来例を示す部
分断面図である。

【符号の説明】

Ｍ 永久磁石 ３３ ワンウェークラッチ ７７ 位置規制片 ３３２ ローラ

Claims (1)

【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付勢する付
   勢手段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を備えて
   おり、上記付勢手段が位置規制部材に設けられて噛み込
   み部材に磁力を及ぼす永久磁石であることを特徴とする
   遊星変速装置。