(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２）、
ロータ（３）及びロータ（３）を支持しハウジング（２）に支持された第一ベアリング（５）及び第二ベアリング（６）でジャーナル軸受されるロータ軸（７，８）を有するガス駆動式回転部材（１）及び
回転部材（１）の回転速度に応じて圧力ガス流入量を制御する調速機（４）
を備え、
前記第一ベアリング（５）が、一組の回転要素（１２）、ハウジング（２）に配置されたアウターレース（９）及び回転部材（１）の軸の一部（７）に配置されたインナーレース（１０）を有し、
前記一組の回転要素（１２）が、それらの上で回転要素が転動する前記レース（９，１０）に接触する
ように構成されたガス駆動式回転モータにおいて、
連結装置（１５）が設けられ、
前記連結装置（１５）が一組のピン（１１）を有し、
前記ピン（１１）が、回転要素（１２）の回転運動を連結装置（１５）に伝達するようにされ、
前記連結装置（１５）が、さらに、それを調速機（４）に接続するための連結手段（１８）を有し、それにより、回転運動を、連結装置（１５）から、さらに調速機（４）に伝達するようにし、
前記連結装置（１５）の一組のピン（１１）が、第一ベアリング（５）の回転要素（１２）に接触するようにされ、それにより、回転要素（１２）の回転運動を連結装置（１５）に伝達するようにし、かつ、
前記連結装置（１５）が、それを調速機（４）に連結するための連結手段（１８）を備え、それにより、前記回転運動を、さらに、連結装置（１５）から調速機（４）に伝達するようにし、
前記一組のピン（１１）が、第一ベアリング（５）の回転要素（１２）間に挿入されるようにされ、それにより、回転要素の固定部材としても機能するようにした
ことを特徴とするガス駆動式回転モータ。
【請求項２】
アウターレース（９）、インナーレース（１０）、回転要素（１２）及び連結装置（１５）のピン（１１）を、お互いに向けた方向に付勢するためのバネ構造体（１４）を備え、
それにより、アウターレース（９）、インナーレース（１０）、回転要素（１２）及び連結装置（１５）のピン（１１）間の摩擦接触を確保する
ことを特徴とする請求項１に記載のガス駆動式回転モータ。
【請求項３】
アウターレース（９）が軸線方向に可動であり、
モータが、アウターレース（９）を連結装置（１５）に向けた方向に付勢するためのバネ構造体（１４）を備え、
それにより、アウターレース（９）、インナーレース（１０）、回転要素（１２）及び連結装置（１５）のピン（１１）間の摩擦接触を確保する
ことを特徴とする請求項２に記載のガス駆動式回転モータ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のガス駆動式回転モータが設けられた工具であって、
軸（８）に、回転用具用のホルダ構造体（４７）が設けられている
ことを特徴とする工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス駆動式回転モータ、ガス駆動式回転モータが設けられた工具及びガス駆動式回転モータの回転速度を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス駆動式回転モータ、即ち、空気圧式モータは、研削装置、粉砕装置及び掘削装置等のような回転工具を備えた装置で使用される。特に、ガス駆動式回転モータは、建築、製造、歯科用装置、芸術家の作品製作等を含む多数の異なる応用分野に用いられる携帯式動力工具及び手持ち式動力工具で使用される。
【０００３】
ベーンモータ及びタービンモータは、最も一般的なタイプのガス駆動式、即ち、空気圧式モータである。タービンモータの回転速度は、ベーンモータの回転速度より相当速い。両方のタイプのモータに、空気又はもし使用されるなら他のガスのモータへの流入を調整するための調速機が用いられ、それにより、アイドル動作時の回転速度の最大値を制限する。研削の分野では、アイドル運転中にモータ速度が所定の安全レベルを超えると、研削ディスクの破裂や遠心分解の危険があるので、例えば、研削装置のような高速タービンモータを備えた工具の回転速度（ｒｐｍ）を制御できるようにすることが特に重要である。この方法では、研削工具の崩壊は、作業者や、作業中に工具の近くにいる人や装置に対して非常に危険である。調速機の目的は、モータ速度が安全レベルに近づいた時にロータに対する吸気流量を制限するが、モータが通常の作業速度にある時は自由に空気流を通すようにすることにある。タービンのような高速モータで正確に動作する機械的調速機には特有の問題がある。また、通常、ある種の過速度安全装置又は過速度遮断装置が設けられている。
【０００４】
遠心力で動作し回転駆動される調速機又は調整装置は、既に公知である。米国特許第６，１７９，５５２号には、タービンモータ用の調速機（速度制御ユニット）が開示されている。調速機は、ロータの孔に設けられた二つ又はそれ以上のフライウェイト部材を有する。過速度安全装置は、弾性的に変形可能なスプリング要素を有し、前記スプリング要素は、遠心力の作用で径方向に曲がり、そして、空気流制限要素を解放するためにトリップ要素を解放するように配置されている。
【０００５】
別のタイプの遠心力駆動式調速機が１９６０年代から使われており、この種の調速機は、所謂、ボール調速機と呼ばれ、ドイツ特許DE１８７５３０８Uに開示されている。この調速機は、円錐形シート内を転動するボールの形態のウェイトを有する。また、このような調速機は、図１及び図２にも示されており、符号４が付されている。この調速機は、通常、回転速度が低いベーン式回転モータと共に用いられる。このような調速機をタービン式モータと共に使用するためには、幾つかの種類のギヤ機構を、ロータと調速機との間で使用して、調速機が動作し得るレベルまで回転速度を低減させなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、例えば、市場に既に出ている調速機のような遠心力駆動式調速機に簡単に接続することができるガス駆動式回転モータを有する工具を提供することにある。
本発明の別の目的は、この必須構成要件のための安全側故障設計(safe-failure design)を提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，１７９，５５２号
【特許文献２】ドイツ特許第DE１８７５３０８U号
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、請求項１に記載のガス駆動式回転モータ、請求項７に記載の工具及び請求項８に記載の方法によって達成される。
【０００９】
請求項１によれば、ロータ及び、ロータを支持しハウジングに支持された第一ベアリングと第二ベアリングとでジャーナル軸受けされたロータ軸を備えたガス駆動式回転部材と、回転部材の回転速度に応じて圧力ガス流入量を制御する調速機とが定義され、前記第一ベアリングは、一組の回転要素と、ハウジングに配置されたアウターレースと、回転部材の軸部分に配置されたインナーレースとを有し、前記一組の回転要素は、回転要素が転動する前記レースに接触する。モータは、さらに、調速機を、第一ベアリングの回転要素に接続するように構成された連結装置を有し、それにより、回転要素からの回転運動が調速機に伝達される。
【００１０】
第一の実施例によれば、連結装置は一組のピンを備え、前記ピンは、第一ベアリングの回転要素に接触するようにされ、それにより、回転要素の回転運動が連結装置に伝達され、かつ、連結装置は、それを調速機に接続する連結手段を有し、それにより、回転運動は、さらに、連結装置から調速機へ伝達される。
【００１１】
第一実施例のさらに別の特徴によれば、一組のピンは、第一ベアリングの回転要素間に挿入されるようにされ、それにより、回転要素の固定部材としても機能する。第二の別の実施例によれば、第一ベアリングは回転要素用の固定装置を有し、連結装置は、第一ベアリングの固定装置に接触するように配置された一組のピンを有し、それにより、回転要素の回転運動は、固定装置を介して連結装置に間接的に伝達される。また、連結装置は、それを調速機に接続する連結手段を備え、それにより、回転運動は、さらに、連結装置から調速機に伝達される。
【００１２】
本発明のさらに別の特徴によれば、アウターレース、インナーレース、回転要素及び連結装置のピンを、お互いに向けた方向に付勢するバネ構造体を備え、それにより、アウターレース、インナーレース、回転要素及び連結装置のピン間の摩擦接触が確保される。
【００１３】
バネ構造体の具体的な実施例では、アウターレースが軸方向に可動であり、モータは、アウターレースを連結装置に向いた方向に付勢するバネ構造体を備え、それにより、アウターレース、インナーレース、回転要素及び連結装置のピン間の摩擦接触が確保される。
【００１４】
請求項７によれば、モータを定義する請求項の何れか一項によるガス駆動式回転モータが設けられた工具が定義され、シャフトには、回転用具用のホルダ構造体が設けられる。
【００１５】
さらに請求項８によれば、ロータ及び、ロータを支持し、ハウジングに支持された第一ベアリング及び第二ベアリングでジャーナル軸受けされるロータ軸を有し、前記第一ベアリングが、一組の回転要素、モータハウジングに配置されたアウターレース及び回転部材の軸部分に配置されたインナーレースを有し、前記一組の回転要素が、回転要素が回転する前記レースに接触するようにされたガス駆動式回転部材の回転速度を調節する方法が定義される。この方法は、さらに、一組の回転要素からの回転運動を調速機に伝達し、調速機で、回転部材の回転速度に応じて圧力ガス流入量を制御し、それにより、モータの回転速度を調節することを含む。
【００１６】
本発明によって、従来技術に比べて、構造が複雑になることなく、その結果、安価なガス駆動式回転モータが提供される。本発明は、例えば、従来から公知の形式の遠心力駆動式調速機を使用することを可能にし、この重要な構成要素のための安全側故障設計を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施例によるガス駆動式回転モータの部分的な長手方向断面図を概略的に示している。
【図２】本発明の第二実施例によるガス駆動式回転モータの部分的な長手方向断面図を概略的に示している。
【図３】本発明の第一実施例によるガス駆動式回転モータ用の連結装置及びベアリングの一部切り欠き斜視図を概略的に示している。
【図４】本発明の第二実施例によるガス駆動式回転モータ用の連結装置及びベアリングの一部切り欠き斜視図を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には、ガス駆動式、即ち、空気圧駆動式回転モータが示されている。この回転モータは、ハウジング２の内部に配置された回転部材１を有する。圧力ガス、例えば、空気は、圧力ガス導入口４１を介してハウジングの内部に供給され、供給された圧力ガスによって回転部材が行動して回転する。図示実施例では、回転モータは、ロータ３を備えたタービンモータであるが、本発明はタービンモータに限定されるものではなく、例えば、モータは、ベーン式モータでもよい。さらにまた、モータは、回転部材への圧力ガスの流入を調整するための回転可能な調速機４と、連結装置１５とを備えている。調速機は、先に説明したように既に公知のものでよく、圧力ガス導入口４１の中へ移動できる可動部分を備えている。
【００１９】
回転部材１は、ロータ３とロータ軸７，８を有し、前記ロータ軸７，８はロータを支持し、二つのボールベアリング５，６によってハウジング２にジャーナル軸受けされている。この構成に関連する事項として、図面に示すように、ハウジングは二つの部分、即ち、外側部分２ａとベアリングのための内側部分２ｂとを有する。これらの部分２ａ，２ｂとハウジング内部の供給された圧力ガスのための通路１６とが、本発明の範囲内で様々な方法で構成され得ることは理解されるべきである。便宜上、本発明の説明では、全体としてハウジング２についてのみ参照される。
【００２０】
続けて、回転部材は、二つの軸方向にのびる軸部分７及び８を有する。第一ベアリング５は、回転部材の第一の後側軸部分７上に適合され、第二ベアリング６は、回転部材の第二の前側軸部分８上に適合されている。前記前側軸部分８は、例えば、ピニオンギヤや工具支持装置のような回転用具用のホルダ構造体４２が設けられるモータ出力軸も構成している。各ボールベアリングは、アウターレース９及びインナーレース１０、並びに一組の回転要素１２を備え、これらの部材のうち、第一の後側ベアリング５の部分であるもののみが図１において符号で示されている。第一ベアリング５のインナーレース１０は、後側軸部分７上に固定されているか、又は、それと一体に構成され得る。アウターレース９は、軸方向に移動可能であるが、ハウジングとアウターレースとの間でハウジング２の溝に配置されたゴム又は他の適当な弾性的な摩擦材料から成る環状摩擦手段１３によって回転できないようにされている。さらにまた、アウターレース９とハウジング２との間には、軸方向に作用するバネ部材１４が配置されている。このバネ部材１４によって、軸方向に移動可能なアウターレース９は、連結装置に向けて後方に付勢され、それにより、アウターレース９、インナーレース１０及び回転要素１２間の摩擦接触と、使用中のこれらの部材間の固定接点角度が保証される。
【００２１】
連結装置１５は回転可能であり、回転部材１の回転運動を調速機４に伝達するように配置されている。連結装置は、適当な調速機４の回転軸４０に接続するように適合された後側部分１８を有する。連結装置は、さらに、軸方向前方に突出する一組のピン１１を備えた前側部分１９を有する。ピンの数は、第一ベアリング５の回転要素１２の数と等しく、かつ、ピン１１は、回転要素と接触するように適合され、それにより、支持ピンとして作用する。従って、回転要素の回転は連結装置に伝達され、連結装置から調速機４に伝達される。図１及び図３に示された第一実施例では、ピン１１は、回転要素１２の各々の間に挿入するように適合され、それにより、ピンは、回転要素の固定部材としても作用する。その結果、ベアリングは、何の固定部材も備えていない。回転要素１２が、回転部材１の回転数の約半分の回転数でモータの軸の周りを回転するので、回転要素１２は、実質的に、遊星摩擦歯車から成る遊星歯車として機能する。その結果、連結装置１５及び連結された調速機４も、モータ軸８より相当に遅い速度で回転することになる。この回転数の低減を通して、公知の簡単なボール式調速機を使用することが可能になる。
【００２２】
固定部材としても機能する連結装置１５のピン１１によって、付加的な安全機能が得られる。何らかの理由で、調速機４が機能を停止し、かつ、回転を停止した場合、回転要素と軸の部分７との間の摩擦力を介して直接的に、又は、ベアリング構造体若しくはモータ自身が急に止まることによって間接的に、ピン１１がシャフトの回転を止めることになる。ピン１１が磨滅すると、回転要素１２が、それらの位置を失い、軸を適切な位置に維持する能力を失う。横方向のギヤの力と不均衡な力とのために、軸は、回転部材が直ぐに静止部材と干渉するような動きに曝され、その結果、停止する。この有益な効果により、調速機の機能が停止した場合でも、モータは過加速できなくなる。図１に示すように、回転連結装置は、適当なベアリング２０，２１によってハウジング２に支持されている。
【００２３】
上述した第一の実施例は、回転要素がぎっしり詰められ、回転要素間に固定部材として機能するピンを挿入できる隙間がないボールベアリングに適合するように変更することができる。このようなベアリングに対しては、連結装置のピンは、第二実施例に関して以下に説明することと同様に、回転要素に接触させるために短く作られる。また、第二実施例と同様に、この構成の場合には、安全機能は得られないことになる。
【００２４】
図１及び図３に示した実施例とは別の実施例として、図２及び図４に第二実施例が示されている。図２では、連結装置３５と第一ベアリング２５とだけが第一実施例と異なり、モータの他の部分は第一実施例と同一であり、従って、第一実施例と同一の符号が付されている。この第二実施例によれば、第一ベアリング２５は、アウターレース２９、インナーレース３０、一組の回転要素３２及び回転要素用の固定装置３６を備えている。固定装置は、図４に示すように、第一部材３７と第二部材３８とを備え、これらの部材の間で回転要素を適当な位置に保持する標準的な形式のものであり得る。連結装置のピン３１は、第一実施例のピンより短くされ、固定装置に接触するだけにされ、それら自身が固定装置としては機能しない。この別の実施例では、遊星ギヤの効果は得られるが、上述した安全機能は得られないことになる。第一実施例のように、連結装置３５は、回転要素３２の回転運動を調速機４に伝達する。図示実施例では、第一ベアリングは、ボールベアリングとして示されている。しかし、本発明は、ボールベアリングに限定されるものではなく、他のベアリング、例えば、ローラーベアリングも同等に考えられる。
【００２５】
概して、本発明は、図示実施例に限定されるものではなく、当業者によって容易に認識できるように、特許請求の範囲の範囲内で更なる変更をすることもできる。
【図１】
0005622586.tif 000002
【図２】
0005622586.tif 000003
【図３】
0005622586.tif 000004
【図４】
0005622586.tif 000005