(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を駆動軸と従動軸との接続により形成し、
上記駆動軸と従動軸とを接続する接続部に、相互の回転方向に所定の角度分遊びを形成し、
上記駆動軸と軸芯方向で対向する従動軸側に保持板を固定し、
外周部にロック爪を形成した環状のロックリングの、保持板と対向する側面に複数本の規制ピンを植設すると共に、該規制ピンと対向する保持板の側面には規制ピンを遊嵌する規制穴を形成して、上記保持板と駆動軸とが対向する保持板側で、上記ロックリングを出力軸に対して同心位置と偏心位置とに移動可能に保持し、
上記ロックリングと対向する駆動軸には、駆動軸の回動初期の回動で駆動軸と従動軸との接続部の遊びが無くなったとき、ロックリングを同心位置へ移動させ、駆動軸の回動が停止したときの反動で前記接続部に遊びが復帰して偏心位置へ移動させるロック操作部材を設け、
前記ロックリングの外周部に、該ロックリングが偏心位置に移動したとき、このロックリング外周のロック爪と相互に係合して相互の回動をロックする爪を形成したインターナルリングを対設した
出力軸のロック装置。
【請求項２】
前記インターナルリングを回動可能に固定部に保持すると共に、
該インターナルリングを所定の負荷で押圧固定してトルクリミッタを形成した
請求項１記載の
出力軸のロック装置。
【請求項３】
前記インターナルリングを回動可能に固定部に保持すると共に、
該インターナルリングを所定の負荷で押圧固定し、
該インターナルリングの制動を介して出力軸を制動可能とするブレーキを形成した
請求項１記載の
出力軸のロック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、モータの回動力を出力する出力軸において、モータを停止制御したとき、出力軸を速やかに停止させることのできる出力軸のロック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電動工具の出力軸にチャックを装着して各種のツールを取付けて手作業を行った場合、電源スイッチをＯＦＦ制御しても、チャックやツールの慣性力で出力軸が回転を継続するので、この回転中に電動工具を手放すと、ツールが回転しているため大変危険である。したがって電源スイッチをＯＦＦ制御したときは速やかに出力軸が停止することが望ましい。
【０００３】
また、上述のチャックにおいて、チャックハンドルを用いることなく手動で操作リングを回動することでツールを締め付けたり、また、外したりするトルクアップ機能を持ったチャックが存在するが、このトルクアップ機能付きチャックを使用する場合、電動工具の出力軸はモータの電源がＯＦＦのとき回転がフリーであるため、チャックを手締めしようとすると出力軸も回動して手締めができず、したがって、一方の手で出力軸を固定する必要があり、また、チャックの手締め、ツールの保持の作業があり、操作性が悪くなる問題点を有している。そのため、電動工具の出力軸はモータの電源がＯＦＦのときロックが掛かっていることが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、出力軸を停止制御したときは速やかに出力軸が停止し、また、該出力軸が停止しているとは出力軸が回動しないようにロックを掛けることができる出力軸のロック装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、出力軸を駆動軸と従動軸との接続により形成し、上記駆動軸と従動軸とを接続する接続部に、相互の回転方向に所定の角度分遊びを形成し、上記駆動軸と軸芯方向で対向する従動軸側に保持板を固定し、外周部にロック爪を形成した環状のロックリングの、保持板と対向する側面に複数本の規制ピンを植設すると共に、該規制ピンと対向する保持板の側面には規制ピンを遊嵌する規制穴を形成して、上記保持板と駆動軸とが対向する保持板側で、上記ロックリングを出力軸に対して同心位置と偏心位置とに移動可能に保持し、上記ロックリングと対向する駆動軸には、駆動軸の回動初期の回動で駆動軸と従動軸との接続部の遊びが無くなったとき、ロックリングを同心位置へ移動させ、駆動軸の回動が停止したときの反動で前記接続部に遊びが復帰して偏心位置へ移動させるロック操作部材を設け、前記ロックリングの外周部に、該ロックリングが偏心位置に移動したとき、このロックリング外周のロック爪と相互に係合して相互の回動をロックする爪を形成したインターナルリングを対設したを特徴とする。
【０００６】
さらに、前記インターナルリングを回動可能に固定部に保持すると共に、該インターナルリングを所定の負荷で押圧固定してトルクリミッタを形成した出力軸のロック装置であることを特徴とし、さらにまた、前記インターナルリングを回動可能に固定部に保持すると共に、該インターナルリングを所定の負荷で押圧固定し、該インターナルリングの制動を介して出力軸を制動可能とするブレーキを形成した出力軸のロック装置であることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
この発明によれば、出力軸を構成する駆動軸が、例えば、モータにより駆動されると、その回動初期で該駆動軸と従動軸との接続部の遊びが無くなるので、ロック操作部材はロックリングを同心位置側へ移動させ、爾後の継続駆動でロックリングは慣性の作用を受けて同心位置で回動し、ロックが掛からない状態となる。その結果、駆動軸はモータの駆動により従動軸を回動し、出力軸に出力が生じる。
【０００８】
次に、駆動軸の駆動を停止すると（例えば、モータのＯＦＦ制御）、従動軸側の慣性回動で、該従動軸の回動が駆動軸より先行することになって、接続部の遊びが復帰すると、ロック操作部材はロックリングを偏心位置へ移動させ、該ロックリングの外周部のロック爪がインターナルリングの爪と係合し、ロックリングの回動を阻止する。このロックリングは保持板に対して相対回動が許容されていないので、上述のロックリングの回動阻止は従動軸の回動阻止となり、出力軸にロックが掛かり、回動が停止することになる。
【０００９】
【発明の効果】
この発明によれば、出力軸の駆動を解除すると（例えば、モータをＯＦＦ制御すると）、出力軸の回動にロックが掛かって即回転が停止するので、例えば、出力軸にチャックを装着して各種のツールを取付けて手作業を行った場合、上述のロックで、出力軸の駆動を解除した後、即電動工具を手放しても、チャックやツールの慣性力による出力軸の回転が即停止されて、何等危険性がなく、安全な作業ができる。
【００１０】
さらに、出力軸が停止しているときは、上述のように既にロックが掛かっているので、例えば、トルクアップ機能を持ったチャックの使用時に、チャックを手締めするときに出力軸が回動しないため、手締めが容易に、しかも確実にでき、チャックの手締め、ツールの保持の作業等が容易となって、操作性が向上する。
【００１１】
また、ロックリングの回動を阻止するインターナルリングにトルクリミッタやブレーキを構成することで、出力軸に接続する負荷側の慣性が大きすぎて、駆動軸の駆動解除で即ロックを掛けたとき、出力軸側に過負荷が掛かって構造体を破損する憂いがあれば、トルクリミッタやブレーキで徐々に停止することができ、構造体の破損を防止することができる。
【００１２】
【実施例】
この発明の実施の形態を一実施例に基づいて図面と共に詳述する。実施例は、ハンド式の電動工具の出力軸に本発明の出力軸のロック装置を実施した例を示し、図１において、出力軸１０はモータ（図示省略）のモータ軸１１の回転により駆動されるが、このモータ軸１１と出力軸１０との間に減速機構を含むロック装置を介装している。
【００１３】
上述のモータ軸１１は遊星歯車機構１２のサンギヤ１３に伝動可能に接続している。上述の遊星歯車機構は上述のサンギヤ１３の他に、該サンギヤ１３と噛合する遊星ギヤ１４、該遊星ギヤ１４を軸支したキャリア１５、遊星ギヤ１４と噛合するインターナルギヤ１６、固定リング１７により構成し、周知の通り減速機能を有し、その減速出力はキャリア１５から出力される。
【００１４】
図２にも示すように、出力軸１０をロックするためのロック装置２０は、上述のキャリア１５と、これと対向するロックリング２１と、これを保持する鍔付キャップ状の保持板２２と、ロックリング２１の回動をロックするための前述のインターナルギヤ１６とにより構成している。
【００１５】
前述のキャリア１５の軸芯部と出力軸１０の内端部は相互にスプライン２３，２４の嵌合で伝動可能に接続しており、しかも、このスプライン嵌合２３，２４は、図５に示すように、一方の中立の位置から正逆の回転方向にそれぞれ所定の角度θ分遊びを形成している。
【００１６】
前述の保持板２２の中心部は前述の出力軸１０のスプライン２３に遊びの無い状態で嵌合して一体的に回動するように固定している。
前述のキャリア１５を駆動側とすると、出力軸１０は従動側と称することができ、上述の保持板２２は上述の駆動側のキャリア１５と軸芯方向で対向する受動側の出力軸１０の内側に固定していることになる。
【００１７】
前述のロックリング２１は外周部にはロック爪に対応するギヤ２５を形成し、さらに、前述のキャリア１５の軸部上で、同心位置と偏心位置とに移動ができるように半径方向に移動可能に支持し、該ロックリング２１が偏心位置に移動したときそのギヤ２５が外周部で対向するインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合してロックリング２１の回動をロックする。
【００１８】
また、上述のロックリング２１の保持板２２と対向する側面には複数本の規制ピン２７…を植設し、この規制ピン２７…と対向する保持板２２の側面には前述の規制ピン２７…を遊嵌する規制穴２８…を形成し、該規制穴２８…はロックリング２１が偏心位置と同心位置とに移動可能に対応させて規制ピン２７…を位置規制する大きさの穴径に設定している。
【００１９】
前述の保持板２２と対向するキャリア１５の側面には、図３にも示すように、操作ピン２９を軸芯方向に摺動可能に収納する収納穴３０を形成し、この収納穴３０にはバネ３１により保持板２２側に付勢して前述の操作ピン２９を収納している。
【００２０】
上述の操作ピン２９の先端は円錐状に形成し、この円錐面（形斜面）は前述のロックリング２１の内径３２と接し、さらに、軸方向に摺動して押すことにより、ロックリング２１を偏心位置に移動させることができる。
【００２１】
すなわち、前述の図５で示したように、キャリア１５の出力軸１０に対する遊びの中立位置に対応させて、操作ピン２９と対向する保持板２２には操作ピン２９の円錐面と係合する係合穴３３を形成し、この係合穴３３に操作ピン２９が係合してバネ３１で付勢されているときは、その先端の円錐面でロックリング２１の内径３２と接触し、これを外径方向に押圧してロックリング２１を偏心位置に移動させ、その外周のギヤ２５をインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合して、ロックリング２１の回動をロックする状態となる。
【００２２】
上述のキャリア１５が、例えば、モータ軸１１の正転または逆転回動に基づいて回動して、遊び角θ分保持板２２に対して回動すると、前述の操作ピン２９の先端は係合穴３３よりバネ３１に抗して外れ、保持板２２の側面に乗り上げる状態となり、操作ピン２９の円錐面はロックリング２１の内周３２と外れて、該ロックリング２１を出力軸１０と同心位置へ移動させる。
【００２３】
この場合、ロックリング２１に回転力が伝達されると（保持板２２側からの伝達）、該ロックリング２１は円周が略均等なリングに形成しているため、その回動により求心力が作用して出力軸１０と同心位置で回動し、その外周のギヤ２５がインターナルギヤ１７のギヤ２６と係合することはない。
【００２４】
前述の遊星歯車機構１２において、インターナルギヤ１６は固定リング１７に対して遊転可能に支持し、該インターナルギヤ１６の外端は凹凸面４０に形成し、これにボール４１を圧接してインターナルギヤ１６を固定板４２側に押圧して、その回動を規制することで、トルクリミッタを構成している。
【００２５】
図４にも示すように、上述のボール４１は複数個（例えば６個）が対接し、上記インターナルギヤ１６の外端と対向する位置には固定部材４３を対接し、該固定部材４３の前述のインターナルギヤ１６と対向する側であって、前述のボール４１と対応する位置には収納穴３９を形成して前述のボール４１を押圧するためのスプリング４４を収納し、このスプリング４４の外端は受け部材４５の支持ピン４６が挿入されて保持されている。
【００２６】
上述の固定部材４３の外周部には角ネジによるネジ４７を形成し、このネジ４７にはナット部材４８が螺合して、このナット部材４８の進退をボール４９、リング５０を介して前述の受け部材４５を軸方向に移動させて、スプリング４４の弾性を調節することで、前述のボール４１とインターナルギヤ１６の凹凸面４０によるトルクリミッタのトルクを調整することができる。
【００２７】
なお、上述のナット部材４８は操作カバー５１に対して、例えば、スプライン嵌合のように、軸方向への摺動が許容された状態で回転が伝達されるように接続し、操作カバー５１を回動操作することで、ナット部材４８を回動操作することができる。また、固定板４２、固定リング１７および固定部材４３は適宜の連結機構により一体的に連結して、固定状態に構成している。
【００２８】
上述のように構成した出力軸１０のロック装置の動作を説明する。
図１、図６、図７において、モータ軸１１は停止しており、操作ピン２９はその円錐面でロックリング２１の内径３２を偏心位置側に押圧して、その先端は保持板２２の係合穴３３に付勢嵌合している。そのためロックリング２１のギヤ２５は回動が規制されたインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合して、ロック状態にある。
【００２９】
この状態で出力軸１０側から、例えば、手動で回動を付与すると、この回動はキャリア１５には遊び角θがあるため、これを回動することはないが、保持板２２との間には遊び角がないので、この保持板２２に出力軸１０の回動力を受け、規制穴２８、規制ピン２７を介してロックリング２１に回動力を伝動する。しかし、ロックリング２１のギヤ２５は前述したようにスプリング４４の弾性で回動が規制されたインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合しているので、回動されることがない。したがって、出力軸１０はロック状態にあり、手動で回動することが防止される。
【００３０】
なお、出力軸１０の手動による回動がスプリング４４による弾性力を越えたときは、インターナルギヤ１６がスプリング４４の押圧に抗して回動して、トルクリミッタが機能する。
前述のように出力軸１０の回動がロック状態にあると、出力軸１０が回動しないので、この出力軸１０にツールを取付けることが簡単となる。
【００３１】
上述のようにして、ロック状態にある出力軸１０をモータ軸１１の駆動で回動するときは、この状態のままモータを駆動してモータ軸１１を所定の方向に回動する。
【００３２】
このモータ軸１１の回動は遊星歯車機構１２で減速されてキャリア１５から出力されるが、該キャリア１５と出力軸１０のスプライン２３，２４には遊び角θがあるため、この遊び角θ分キャリア１５が回動してから回動力を出力軸１０に伝達することになる。上述のキャリア１５が遊び角θ分回動すると、操作ピン２９は係合穴３３よりバネ３１に抗して外れ、保持板２２の側面に乗り上げる状態となり、操作ピン２９の円錐面はロックリング２１の内周３２と外れて、該ロックリング２１は出力軸１０と同心位置へ移動させる。
【００３３】
この場合、ロックリング２１に回転力が伝達されると（保持板２２側からの伝達）、該ロックリング２１は円周が略均等なリングに形成しているため、その回動により求心力が作用して出力軸１０と同心位置で回動し、その外周のギヤ２５がインターナルギヤ１７のギヤ２６と係合することはない。
その結果、ロックリング２１のロック状態が解除されて、出力軸１０はモータ軸１１の駆動力で回動される。なお、出力軸１０の駆動状態下で該出力軸１０に過負荷が作用して、この負荷がスプリング４４による弾性力を越えたときは、インターナルギヤ１６がスプリング４４の押圧に抗して回動して、トルクリミッタが機能する。
【００３４】
次に、駆動状態にあるモータを停止してモータ軸１１の回動を停止すると、モータ軸１１のトルクが低下することで、出力軸１０側の慣性が大きくなったとき（モータ軸１１の停止により反動）、キャリア１５に対し出力軸１０の回動が先行することになり、この先行でその相互の遊び角θが逆行して操作ピン２９を中立の位置に復帰させ、操作ピン２９はその円錐面でロックリング２１の内径３２を偏心位置側に押圧して、その先端は保持板２２の係合穴３３に付勢嵌合する。その結果、ロックリング２１のギヤ２５は回動が規制されたインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合して、ロック状態なる。
【００３５】
したがって、出力軸１０はモータ軸１１が停止すると即回転が停止され、惰性による回転がなくなり、安全性が高められる。
なお、出力軸１０の惰性による回動がスプリング４４による弾性力を越えたときは、インターナルギヤ１６がスプリング４４の押圧に抗して回動して、トルクリミッタが機能する。
【００３６】
上述の実施例において、インターナルギヤ１６の内端面の凹凸面４０を平面に形成し、さらに、ボール４１をブレーキパッドに変更すると、該部にブレーキ機構が構成でき、前述のトルクリミッタをブレーキ機構として構成することができる。
【００３７】
図１０、図１１は他の実施例を示し、この実施例ではロックリング２１の外周で対向する位置に、内周面にロックリング２１のギヤ２５と噛合するギヤ２６を形成したインターナルリング６０を配置し、このインターナルリング６０を図１の固定部材４３に固定した状態に保持する。
【００３８】
前述の図１に示した実施例では、インターナルギヤ１６のギヤ２６にロックリング２１のギヤ２５を噛合させることで、トルクリミッタ機能を利用することができたが、この実施例ではトルクリミッタの機能がない点で、図１に示した実施例と異なる。なお、他の構成要素において同じ機能を有する要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
なお、この実施例において、図１０はロック状態を示し、図１１はロックの解除状態を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  出力軸のロック装置の断面図。
【図２】  ロック装置部分の部分分解図。
【図３】  キャリアの内側面図。
【図４】  トルクリミッタ機構部分の分解図。
【図５】  キャリアと出力軸のスプライン嵌合部の断面図。
【図６】  ロック装置のロック状態を示す断面図。
【図７】  ロック装置のロック状態を示す外側面図。
【図８】  ロック装置のロック解除状態を示す断面図。
【図９】  ロック装置のロック解除状態を示す外側面図。
【図１０】  他の例を示しロック装置のロック状態を示す断面図。
【図１１】  他の例を示しロック装置のロック解除状態を示す断面図。
【符号の説明】
１０…出力軸
１２…遊星歯車機構
１５…キャリア
１６…インターナルギヤ
１７…固定リング
２０…ロック装置
２１…ロックリング
２２…保持板
２３，２４…スプライン
２５，２６…ギヤ
２９…操作ピン
３３…係合穴
４０…凹凸面
４１…ボール
４４…スプリング
６０…インターナルリング
【図１】
0003675527.tif 000002
【図２】
0003675527.tif 000003
【図３】
0003675527.tif 000004
【図４】
0003675527.tif 000005
【図５】
0003675527.tif 000006
【図６】
0003675527.tif 000007
【図７】
0003675527.tif 000008
【図８】
0003675527.tif 000009
【図９】
0003675527.tif 000010
【図１０】
0003675527.tif 000011
【図１１】
0003675527.tif 000012