JPS6094278A - 電動工具の速度切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明ハ電動工具の速度切換装置に関するものである
。

〔背景技術〕

従来の電動工具の速度切換えは、第１図および第２図の
ようにハンドル１の操作で電池切換接点２を切換゛えて
電池３，４を切換え、これによってモータ５に印加され
る電圧を変化させ、モータ５の出力特性を変化させて出
力軸速度−トルク特性を変化させるものであった。６は
オンオフスイッチ７の可動接点板、８はモータ５の正逆
切換接点、９は電池パンク、１０はトルク設定装置付減
速機構、１１は出力軸、１２はチャックである。

しかしながら、この速度切換装置は、その特性が第３図
のようになる。すなわち、図でＱ工は通常のモータ電圧
による特性、Ｑ２は電圧を下げたときの特性であり、電
圧を下げることにより出力軸１１は低速となるが同時に
低トルクとなり、高トルクが得られないという欠点があ
る。

これに対し、低速高トルクおよび高速トルクが得られる
ものとして、従来第４図に示すものがあった。すなわち
歯数の異なる一対の駆動歯車１３゜１４をシャフト１５
に移動自在Ｋｖけ、原動歯車１６に対して切換ハンドル
１７で切換えできるようにしている１、＃数の小さい高
速用駆動歯車１３を原動歯車１６に噛合した場合、その
特性は第５図の０３となり、低速用駆動歯車１４の場合
、Ｑ４となる。

ところが、電動工具のトルク設定を低速時における最適
効率時の出力トルクＴ２に設定すると、高速時でもこの
トルクＴ２が設定され、高速時の最大トルクＴ□よりも
大きいため過負荷となりモータ５を損傷するという欠点
がある。一方、低速時の最大設定トルクを高速時でも耐
える範囲（許容出来るトルク）Ｋ設定する（たとえば低
速時の最大トルクＩＴよに設定すると）と、歯車の切換
えによる低速化は得ら１１るが高トルク化ができないと
いう欠点があった。このことは言い換えれば、従来例で
はトルク設定装置と速度切換装置（第１図では電圧切換
装置、第４図では歯車切換装置）が互いに独立して操作
さｈるため不適合な組合せが生じ、設定トルクに制限が
生じる不都合が生じたのである。

以上を要約すると、電源電圧切換方式（第１図）の場合
、第６図のように高速時特性Ｈ６で最適出力トルクＴｈ
０、低速時特性りよで最適出力トルクＴ７、であり、Ｔ
ｈ０〉Ｔ７、であるため、最高出方トルクは”／ｌより
大きく設定できない。またＴｈｏでは低速時過負荷とな
る。

また、歯車切換方式の場合（第４図）、高速時特性Ｈ８
で最適出力トルクＴｈｏ　’低速時特性り、で最適出力
トルクＴ１２であり、Ｔｈｏ〈Ｔ１２であるため設定ト
ルクけＴｈ０となり、ＴＩ！２では高速時過負荷となる
。

〔発明の目的〕

したがって、この発明の目的は、電動ドライバ。

ドリル等の電動工具において尚速低トルクあるいは低速
高トルクの出力を相互の影響を受けることなくそれぞれ
速度に応じた最適トルクを設定することができる電動工
具の速度切換装置を提供することである。

〔発明の開示〕

この発明は、高速回転する第１の駆動歯車と低速回転す
る第２の駆動歯車を、トルク設定釦より原動歯車に切換
連結するものである。このように歯車切換方式における
速度切換歯車伝達装置とトルク設定装置を連動させたた
め、高トルク低速回転時および低トルク高速回転時にそ
れぞれ最適トルクが得られる。

この発明の一実施例を適用した電動工具を第７図ないし
第１２図に示す。′すなわち、２ｏは本体ハウジング、
２１は電池２２の電池パック、２３けモータ、２４ｉオ
ンオフスイツチ２５のハンドル、２６はスイッチ部で第
１１図のようにハンドル２４により動作する可動接点板
２７およびモータ２３の正逆回転を切換える切換接点（
その切換ハンドルは図示せず）２８を有する。２９は速
度切換装置、３ｏけ′電動工具の出力軸、３工けその出
力軸３ｏに連結されたチャックである。

速度切換装置において、第８図および第９図のように、
３２はモータ２３の出力軸２３ａに固定された原動歯車
となる太陽ギヤ、３３ｒｒｉモ一タ取付台、３４はその
モータ取付ビス、３５はモータ取付台３３の表面に当接
するスラスト板、３６はモータ取付台３３およびスラス
ト板３５を貫通した太陽ギヤ３２に噛合する２連構造の
遊星ギヤ３７０大径ギヤ、３８はこの大径ギヤ３６に噛
合する第１のインターナルギヤ（内歯歯車）、３９＃−
ｉ前記遊星ギヤ３７の小径ギヤ４ｏに噛合する第２のイ
ンターナルギヤである。これらのインターナルギヤ３８
．３９は外径が異なっており、それぞれの軸方向の同側
の端面に放射状に所定間隔をおいて多数の突条４１，４
２が設けられ、これらはそれぞれ断面山形をなしている
。４３は前記遊星ギヤ３７の支軸４４をもち、かつ回転
中心の支軸４４と反対側に伝達用太陽ギヤ４５を有する
キャリヤー、４６はキャリヤー４３の前面に当接される
スラスト板、４７は出方軸３ｏに一体となった出方軸キ
ャリヤー３０ａに設けられて前記伝達ギヤ４５に噛合す
る遊星ギヤ、４８はギヤケースで前記要素がこのギヤケ
ース４８に納められ、インターナルギヤ３８．３９は回
転自在に支持され、ビス４９でモータ取付台３３に取付
けられ、同時に遊星ギヤ４７はギヤケース４８内に一体
に形成された第３のインターナルギヤ５０に噛合する。

また出力軸３０はボール５１と一対のリング５２．５３
よりなるボール軸受５４およびスラスト規ｆｌｌＪ’）
７グ５５によって支持さＲ規制されている。

トルク設定部について、５６はギヤケース４８の軸受筒
５７の付根部の段面５８に形成さｔしたＪＬで、第１の
孔５９は第１のインターナルギヤ３８の突条４１のある
表面に開口し、第２の孔６０Ｖｉ第２のインターナルギ
ヤ３９の突条４２のある表面に開口している。６１，６
２はこｔしらの孔５９゜６０に嵌込まれたボール（剛球
）、６３．６４はボール６１．６２を押える押え棒、６
５．６６は前記段面５８に当接されて前記押え棒６３．
６４の嵌った孔５９．６０の開口を閉成する座金、６７
゜６８は軸受筒５７に外嵌してそれぞｆＬ一端で座金６
７．６ｇを押圧するコイルスプリング、６９゜７０はこ
れらのスプリング５７．６８の他端に当接するトルク調
整体で、リング形をなしスフ゛リング側の反対側にカム
部７１．７２か形成さｔしている。またトルク調整体６
９は軸受筒５７に外嵌し、その平面部５７ａに軸方向に
摺動自在に係合する突部（図示せず）を内周に有して回
転が規制され、トルク調整体６９の外周に突条６９ａを
有してトルク調整体７０の内周に形成した溝（図示せず
）に軸方向に摺動自在圧係合してトルク調整体７０の回
転が規制され、さらにトルク調整体７０の外周に形成し
た突条７０ａは本体ハウジング２０の開口部２０ａの内
側に設けた溝（図示せず）に軸方向に摺動自在に係合し
ている。７３は調整筒で外周が本体ハウジング２０の前
端開口部２０ａに嵌合し、外周面にローレット７４を有
し、表面部に一対の円弧形スリット７５を形成し、底面
に前記カム部７１．７２に当接する突起部７６．７７を
有する（第９図および第１０図）。７８は調整筒７３の
表面に当接される取付板、７９は取付ねじてスリット７
５全通して前記軸受筒５７の端面のねじ孔８０にねじ止
めされ、調整筒７３はスリット７５の長さの範囲で回転
できる。

この電動工具は、電池２２．モータ２３．歯車群および
出力軸３０が同一軸上にあり、速度切換は歯車切換方式
であって、モータ２３に固定された太陽ギヤ３２がモー
タ２３の作動により回転すると、太陽ギヤ３２に噛合っ
た遊星ギヤ３７はインターナルギヤ３８．３９内を自転
・公転する。

一方、遊星ギヤ３７Ｖｉキヤリヤー４３に軸支されてお
り、キャリヤー４３に一体の伝達用太陽ギヤ４５にモー
タ２３の回転が伝えられる。伝達用太陽ギヤ４５には遊
星ギヤ４７が噛合っており、出力軸キャリヤー３０ａに
軸支されている。また遊星ギヤ４７はギヤケース４８に
一体的に形成されているインターナルギヤ５０に噛合っ
ているので、ギヤケース４８内にてモータ２３の回転を
減速伝達され出力軸キャリヤー３０ａに一体形成された
出力軸３０に出力される。

今、調整筒７３を回転して［低トルク高速側］にセット
したときは第９図の状態である。このときトルク調整体
７０のカム部７２の山部７２ａが突起部７６に位置し、
トルク調整体６９のカム部７１の谷部７１ａが突起部７
７に位置する。このため、ッゴトノ／ｆ　ｃ　Ｑ　−Ａ
ｔ　ＤＣか者拍直ムＣに士、と１１惟Ｉ辿６３を介して
ボール６１をインターナルギヤ３８の突条４１のある表
面に圧接し、ボール６１が突条４１に係合することによ
りインターナルギヤ３８の回転を阻止し、遊星ギヤ３７
けインターナルギヤ３８を公転し、出力軸３０に伝達さ
れる。一方、スプリング６７は圧縮されないので座金６
６、押し棒６４に支持されたボール６２はインターナル
ギヤ３９の突条４２に係合せずフリー回転となる。

さらに前記カム部７２の山部７２ａで設定さｔまたトル
クを超えるトルクが生じたときは、スプリング６８によ
る圧接力に打勝ってインターナルギヤ３８の突条４１が
ボール６１を乗り越えてギヤケース４８内を回転し、モ
ータ出力は伝達されなくなりドルクリミントの働きをす
ることになる。

この低トルク高速の場合、出力軸３０の回転数Ｎｏはモ
ータ２３の出力回転数をＮｍ、太陽ギヤ３２の歯数２３
３．大径ギヤ３６の歯数２３６．小径ギヤ４０の歯ｅｚ
、ｏ、ｉｉのインターナルギヤ３８の歯数２３８．第２
のインターナルギヤ３９の歯数７３９’伝達用太陽ギヤ
４５の歯数ＺＬＦ、ｌ遊星ギヤ４７の歯数２４７．第３
のインターナルギヤ５０の歯数Ｚ５゜とすると、 となる。

つぎに１−晶トルク低速」の場合、調整筒７３を回転し
てＭ２Ｏ図のようにトルク調整体７０のカム部７２の谷
部７２ｂを突起部７６に位置し、トルク調整体６９のカ
ム部７１の山部７１ｂを突起部７７に位置する。このた
め、前記１゛低トルク高速」の場合と逆にスプリング６
７が圧縮されてスプリング６８は圧縮さｆＩず、したが
って座金６６、押し棒６４を介してボール６２がインタ
ーナルギヤ３９の突条４．２　Ｋ係合し、インターナル
ギヤ３９が回転阻止され、インターナルギヤ３８がフリ
ーとなる。そこで遊星ギヤ；３７はインターナルギヤ３
９を公転し、出力叫１３０に伝達される。一方、出力軸
３０に前記山部７１ｂにより設定されたトルクを超える
トルクが作動したとき、スプリング６７による圧接力に
打ち勝ってインターナルギヤ３９の突条４２がボール６
２を乗り越えてギヤケース４８内を空転し、モータ出力
は出力軸３０に伝達されなくなり（・ルクリミソトされ
る。

この［高トルク低速Ｊの場合の出力軸回転数Ｎ。′は、 となる。

第１２図はこの電動工具の特性図であり、Ｈは高速時、
Ｌは低速時を示し、それぞれ突起部７６゜７７、カム部
７１．７２等で設定される最適設定トルクＴＬ、Ｔｈを
個別に設定でき、従来のように一方に過負荷がかからな
いことがわかる。

このように、この速度制御装置は、必要トルクの設定を
調整筒７３により行うことＫよって複数の（この場合２
段変速）変速歯車の切換えを行い、適正トルク−回転数
のセツティングができるようにしたため、必要トルクを
設定することによシ適正回転数（速度）が得られる。筺
たモータ２３の出力最適値で高トルク低速回転および低
トルク高速回転が得られる。さらに、遊星歯車切換式に
することにより電池２２．モータ２３．出力軸３゜が同
一軸上に配置でき、使い勝手のよい電動工具が提供でき
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の電動工具の速度切換装置によ
ｔｌば、モータ出力の最適値でそれぞれ高トルク低速回
転および低トルク高速回転が得られるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を適用した電動工具の一部破断側面図、
第２図はその電気自己線図、第３図は回転数−トルク特
性図、第４図は他の従来例を適用した電動工具の一部破
断側面図、第５図はその回転数−トルク特性図、第７６
図は前記両従来例の回転数−トルク特性図、第７図はこ
の発明の一実施例を適用した一部破断側面図、第８図は
速度切換袋＃の６１［４１才ＩＩＶＩｆＪｔＱｌ＃１Ｉ
ｄＦ、：ｄＪ（ＩＧｋｓ−ｈ＋ｍＨｔｌ）Ｗ６面図、第
１０図は低速尚トルク状態の断面図、第１１図はモータ
駆動回路図、第１２図は回転数−トルク特性図である。 ２３・・モータ、２３ａ・・・モータ出力軸、３２・・
・太陽ギヤ（原動歯車）、３８・・・第１のインターナ
ルギヤ（第１の駆動歯車）、３９・・・第２のインター
ナルギヤ（第２の駆動歯車）、４１．４２・・・突条、
６１．６２・・・ボール、６３．６４・・・押え棒、６
５゜６６・・・座金、６７．６８・・・スプリング、６
９．７０・・・トルク調整体、７１．７２・・・カム部
、７３・・・調整筒、７６．７７・・・突起部 μ：；°ガニ′−・ 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　モータと、このモータの出力軸に固定さｉした
   原動歯車と、この原動歯車に連結されて高速回転する第
   １の駆動歯車と、前記原動歯車に連結されて低速回転す
   る第２の駆動歯車と、トルク設定により前記第１および
   第２の駆動歯車のいずれか一方を原動歯車傾接続する速
   度切換手段とを備えた電動工具の速度切換装置。
2. （２）前記第Ｉおよび第２の駆動歯車Ｉ′１２１Ｉｉの
   遊星歯車で構成され、前記速度切換手段はその内歯歯車
   を切換えて速度切換えする特許請求の範囲第（１）項記
   載の電動工具の速度切換装置。