(57)【要約】【課題】負荷に応じて出力トルクを複数段階で変更することが可能な電動工具の提供。【解決手段】ドライバドリル１は、モータ３と、モータ３により駆動される先端工具保持部６とから構成される。モータ３は、永久磁石３３を囲む第一ヨーク３４と第二ヨーク３５とを備えている。第二ヨーク３５は、第一ヨーク３４の外周面を摺動することにより、永久磁石３３からの漏れ磁束を制御する。【選択図】図１
2014069271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータによって駆動される出力部と、を備えた電動工具であって、
前記モータは、
出力軸と、
前記出力軸に固定されたコイルと、
前記コイルに対向するように配置された永久磁石と、
前記永久磁石の近傍に配置され、前記永久磁石の磁束の漏れを許容する第１位置と、前記永久磁石の磁束の漏れを抑制する第２位置との間を移動可能な磁束制御手段と、を備えていることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記出力軸の半径方向外方であって前記永久磁石を囲むように配置される第一ヨークをさらに有し、前記磁束制御手段は前記第一ヨークの前記半径方向外方であって前記第一ヨークの外周面を部分的に覆う第二ヨークを有し、前記第二ヨークは前記第一ヨークに対して前記出力軸の円周方向に沿って前記第１位置と前記第２位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記永久磁石は前記出力軸の円周方向に沿って互いに離間する複数の円弧状部により構成され、前記円弧状部の円周方向における端部間には前記出力軸の軸方向に沿った離間領域が規定され、前記第二ヨークが前記第２位置にあるときは前記離間領域の前記半径方向外方に位置し、前記第二ヨークが前記第１位置にあるときは前記離間領域の前記半径方向外方から前記円周方向にずれた位置にあることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記出力軸からの出力を減速して前記出力部に伝達する出力伝達部と、前記出力伝達部を収容するギヤケースと、をさらに備え、
前記出力伝達部は、前記出力軸に固定された太陽ギヤと、前記太陽ギヤと噛合し前記太陽ギヤの周囲を公転する遊星ギヤと、前記遊星ギヤと噛合し前記ギヤケースに回転可能に支持されるリングギヤと、を備え、
前記リングギヤの回転に連動して前記磁束制御手段が移動することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動工具。
【請求項５】
前記磁束制御手段を前記第２の位置に付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項４項に記載の電動工具。
【請求項６】
前記付勢部材はねじりバネであって、一端は前記磁束制御手段に当接し、他端は前記ギヤケースに当接していることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
【請求項７】
前記ギヤケースには前記出力軸の円周方向に沿った溝が形成されていて、前記磁束制御手段は前記リングギヤと接続し前記溝内を移動可能なアームを有し、前記付勢部材は一端が前記アームに当接し他端が前記溝の側壁に当接していることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
【請求項８】
前記第二ヨークは前記第一ヨークの半径方向外方に前記第一ヨークを囲むように配置され、前記第二ヨークには、開口部又は切欠が形成されていて、前記第二ヨークが前記第２位置にあるときは前記開口部又は切欠は前記永久磁石の前記半径方向外方に位置し、前記第二ヨークが前記第１位置にあるときは前記開口部又は切欠は前記離間領域の前記半径方向外方に位置することを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
【請求項９】
前記出力軸からの出力を減速して前記出力部に伝達する出力伝達部と、前記出力伝達部の減速比を切替える切替部と、をさらに有し、前記切替部は前記磁束制御手段の位置も切替可能であることを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
【請求項１０】
前記切替部は、第３位置と、前記第３位置よりも減速比が低い第４位置との間を移動可能であって、前記切替部は、前記磁束制御手段が第２位置且つ前記切替部が第３位置、前記磁束制御手段が第１位置且つ前記切替部が第３位置、前記磁束制御手段が第２位置且つ前記切替部が第４位置、前記磁束制御手段が第１位置且つ前記切替部が第４位置、の順番で移動可能であることを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
【請求項１１】
前記切替部は、平面視Ｚ字状に移動することにより、前記減速比及び前記磁束制御手段の位置を切替可能であることを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動工具に関し、特にモータを搭載した電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、減速機構のギヤ比変更することによって出力トルクを変更可能な電動工具が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１５１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電動工具では、ギヤ比によって出力トルクを変更していたため、複数段階の調整を行う場合、減速機構が複雑になり、部品点数増加によるコスト増を招いていた。また、ボルト締結時の着座前後のように、一連の締結作業の中でも高回転低トルクが必要である場合と低回転高トルクが必要である場合があったが、従来の電動工具ではギヤ比の変更時に作業を一旦中断するため、作業性が悪かった。
【０００５】
そこで、本発明は、負荷に応じて出力トルクを複数段階で変更することが可能な電動工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、モータと、前記モータによって駆動される出力部と、を備えた電動工具であって、前記モータは、出力軸と、前記出力軸に固定されたコイルと、前記コイルに対向するように配置された永久磁石と、前記永久磁石の近傍に配置され、前記永久磁石の磁束の漏れを許容する第一位置と、前記永久磁石の磁束の漏れを抑制する第二位置との間を移動可能な磁束制御手段と、を備えた電動工具を提供している。
【０００７】
このような構成によると、磁束制御手段によって漏れ磁束を制御することで、コイルを通過する磁束を変化させてモータの出力を変えることができる。これにより、簡易な構成でモータの出力を変更することができる。
【０００８】
ここで、前記出力軸の半径方向外方であって前記永久磁石を囲むように配置される第一ヨークをさらに有し、前記磁束制御手段は前記第一ヨークの前記半径方向外方であって前記第一ヨークの外周面を部分的に覆う第二ヨークを有し、前記第二ヨークは前記第一ヨークに対して前記出力軸の円周方向に沿って前記第一位置と前記第二位置との間を移動可能であることが好ましい。
【０００９】
また、前記永久磁石は前記出力軸の円周方向に沿って互いに離間する複数の円弧状部により構成され、前記円弧状部の円周方向における端部間には前記出力軸の軸方向に沿った離間領域が規定され、前記第二ヨークが前記第二位置にあるときは前記離間領域の前記半径方向外方に位置し、前記第二ヨークが前記第一位置にあるときは前記離間領域の前記半径方向外方から前記円周方向にずれた位置にあることが好ましい。
【００１０】
このような構成によると、第二ヨークの移動によって漏れ磁束を制御することで、コイルを通過する磁束を変化させてモータの出力を変えることができる。これにより、簡易な構成でモータの出力を変更することができる。
【００１１】
また、前記出力軸からの出力を減速して前記出力部に伝達する出力伝達部と、前記出力伝達部を収容するギヤケースと、をさらに備え、前記出力伝達部は、前記出力軸に固定された太陽ギヤと、前記太陽ギヤと噛合し前記太陽ギヤの周囲を公転する遊星ギヤと、前記遊星ギヤと噛合し前記ギヤケースに回転可能に支持されるリングギヤと、を備え、前記リングギヤの回転に連動して前記磁束制御手段が移動することが好ましい。
【００１２】
このような構成によると、リングギヤは磁束制御手段の移動と連動しているため、リングギヤの動作に基づいてコイルを通過する磁束を変化させてモータの出力を変えることができる。これにより、締結作業時において電動工具を停止することなく、連続的にモータの出力を変化させることができるため、作業効率を改善することができる。また、リングギヤの位置によって漏れ磁束が変化するため、無段階での出力調整が可能となる。
【００１３】
また、前記磁束制御手段を前記第２の位置に付勢する付勢部材をさらに備えることが好ましい。
【００１４】
このような構成によると、負荷が高くなるとリングギヤが付勢部材の付勢力に抗して移動する。これに伴い磁束制御手段も移動するため、負荷に応じて自動的に出力トルクが調整可能な電動工具を実現することができる。また、リングギヤの位置によって漏れ磁束が変化するため、無段階での出力調整が可能となる。
【００１５】
また、前記付勢部材はねじりバネであって、一端は前記磁束制御手段に当接し、他端は前記ギヤケースに当接していることが好ましい。
【００１６】
このような構成によると、付勢部材はねじりばねであるため、簡易な構成により、負荷に応じて自動的に出力トルクが調整可能な電動工具を実現することができる。また、リングギヤの位置によって漏れ磁束が変化するため、無段階での出力調整が可能となる。
【００１７】
また、前記ギヤケースには前記出力軸の円周方向に沿った溝が形成されていて、前記磁束制御手段は前記リングギヤと接続し前記溝内を移動可能なアームを有し、前記付勢部材は一端が前記アームに当接し他端が前記溝の側壁に当接していることが好ましい。
【００１８】
このような構成によると、溝内の付勢部材により、負荷に応じて自動的に出力トルクが調整可能な電動工具を実現することができる。また、リングギヤの位置によって漏れ磁束が変化するため、無段階での出力調整が可能となる。
【００１９】
また、前記第二ヨークは前記第一ヨークの半径方向外方に前記第一ヨークを囲むように配置され、前記第二ヨークには、開口部又は切欠が形成されていて、前記第二ヨークが前記第二位置にあるときは前記開口部又は切欠は前記永久磁石の前記半径方向外方に位置し、前記第二ヨークが前記第一位置にあるときは前記開口部又は切欠は前記離間領域の前記半径方向外方に位置することが好ましい。
【００２０】
このような構成によると、第二ヨークの移動によって漏れ磁束を制御することで、コイルを通過する磁束を変化させてモータの出力を変えることができる。これにより、簡易な構成でモータの出力を変更することができる。
【００２１】
また、前記出力軸からの出力を減速して前記出力部に伝達する出力伝達部と、前記出力伝達部の減速比を切替える切替部と、をさらに有し、前記切替部は前記磁束制御手段の位置も切替可能であることが好ましい。
【００２２】
このような構成によると、切替部で減速比も磁束制御手段も切替えることができるため、他に切替えるための部材を設ける必要が無い。これにより、電動工具の部品点数を削減することができる。
【００２３】
また、前記切替部は、第３位置と、前記第３位置よりも減速比が低い第４位置との間を移動可能であって、前記切替部は、前記磁束制御手段が第二位置且つ前記切替部が第３位置、前記磁束制御手段が第一位置且つ前記切替部が第３位置、前記磁束制御手段が第二位置且つ前記切替部が第４位置、前記磁束制御手段が第一位置且つ前記切替部が第４位置、の順番で移動可能であることが好ましい。
【００２４】
このような構成によると、切替部は出力トルクが最も大きくなる位置から段階的に小さくなる順番で移動する。これにより、出力トルクが急激に変化することが防止され、使い勝手のよい電動工具を実現することができる。
【００２５】
また、前記切替部は、平面視Ｚ字状に移動することにより、前記減速比及び前記磁束制御手段の位置を切替可能であることが好ましい
【発明の効果】
【００２６】
以上より本発明は、負荷に応じて出力トルクを複数段階で変更することが可能な電動工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルの断面図。
【図２Ａ】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルのモータの一部及びギヤケースであって、第二ヨークが第一位置にあるときの斜視図。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルのモータの一部及びギヤケースであって、第二ヨークが第二位置にあるときの斜視図。
【図３Ａ】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第一位置にあるときの第一リングギヤ近傍の部分断面図。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第一位置にあるときの永久磁石近傍の部分断面図。
【図４Ａ】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第二位置にあるときの第一リングギヤ近傍の部分断面図。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第二位置にあるときの永久磁石近傍の部分断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態によるドライバドリルのスペーサ近傍の部分断面図。
【図６Ａ】本発明の第２の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第一位置にあるときの第一リングギヤ近傍の部分断面図。
【図６Ｂ】本発明の第２の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第一位置にあるときの永久磁石近傍の部分断面図。
【図７Ａ】本発明の第２の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第二位置にあるときの第一リングギヤ近傍の部分断面図。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第二位置にあるときの永久磁石近傍の部分断面図。
【図８Ａ】本発明の第２の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第三位置にあるときの第一リングギヤ近傍の部分断面図。
【図８Ｂ】本発明の第２の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第三位置にあるときの永久磁石近傍の部分断面図。
【図９】本発明の第３の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第二位置にあるときの斜視図。
【図１０Ａ】本発明の第４の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第一位置にあるときの断面図。
【図１０Ｂ】本発明の第４の実施の形態によるドライバドリルの第二ヨークが第二位置にあるときの断面図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態によるドライバドリルのシフトノブの切替動作を示す説明図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態によるドライバドリルのシフトノブの周辺の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の第１の実施の形態による電動工具について、図１から図５に基づき説明する。図１に示される電動工具であるドライバドリル１は、ハウジング２と、モータ３と、遊星歯車機構４と、クラッチ機構５と、先端工具保持部６とから主に構成され、先端工具保持部６において出力可能な軸トルクを任意の値に変更することができる。
【００２９】
ハウジング２は、メインハウジング２１と、ハンドル２２と、電池保持部２３と、から主に構成されている。メインハウジング２１は、一端が閉塞され他端が開口する略筒状に構成されており、その筒状の内部に、他端から一端に向かう方向に並んでモータ３と、遊星歯車機構４と、クラッチ機構５とが配置されている。以下の説明においては、モータ３から遊星歯車機構４、クラッチ機構５に向かう方向を前方向として前後方向を定義する。
【００３０】
ハンドル２２は、メインハウジング２１外周から前後方向と交差する方向に延出されて構成されており、その延出方向先端位置に電池保持部２３が位置している。以下の説明においては、前後方向と直交する方向であってハンドル２２が延出される方向を下方向として上下方向を定義する。ドライバドリル１を後側から見たときの左右を基準とする。つまり、図１における紙面手前側を右、逆を左と定義する。
【００３１】
ハンドル２２がメインハウジング２１から延出する基部には、作業者が操作するトリガ２２Ａが設けられている。ハンドル２２内には、トリガ２２Ａと連動するトリガスイッチ２２Ｂが設けられている。トリガ２２Ａの直上には、モータ３の回転方向を切替える切替スイッチ２２Ｃが設けられている。
【００３２】
電池保持部２３は、電池２４を着脱可能に保持している。電池保持部２３には、トリガスイッチ２２Ｂからの信号に基づき電池２４からの電力をモータ３に供給・遮断する制御部２２Ｄが設けられている。
【００３３】
メインハウジング２１には、フロントケース２５と、ギヤケース２６と、が収容されている。フロントケース２５は、ネジ部２５Ａを備えており、ネジ部２５Ａはクラッチ機構５と螺合している。ギヤケース２６は、筒状に構成され、その筒状の軸方向が前後方向と一致すると共にフロントケース２５とは前後方向において離間した状態でメインハウジング２１内に装着・固定されている。ギヤケース２６の前端には、クラッチ機構５が当接する当接面２６Ａが規定される前壁が設けられている。メインハウジング２１の外周部分には、前後方向にスライドし、遊星歯車機構４と接続部材２１Ｂで接続されるシフトノブ２１Ａが設けられている。メインハウジング２１の後部には、メインハウジング２１の内方に突出しモータ３を支持するガイド部材２１Ｃが設けられている。
【００３４】
モータ３は、出力軸３１と、出力軸３１に固定されたコイル３２と、コイル３２と対向するように配置される永久磁石３３と、永久磁石３３を囲むように配置される第一ヨーク３４と、第一ヨーク３４の半径方向外方に配置される２つの第二ヨーク３５と、永久磁石３３の前方に配置され出力軸３１と同軸回転するファン３６と、から構成されている。以下の説明において、円周方向、軸方向、半径方向とはそれぞれ出力軸３１に対する円周方向、軸方向、半径方向をいう。
【００３５】
出力軸３１の先端部には、出力軸３１と同軸一体回転するピニオンギヤ３７が設けられている。永久磁石３３は、図３Ｂに示すように、略円弧形状を成す２つの円弧状部３３Ａから構成され、各円弧状部３３Ａは出力軸３１を挟んで互いに１８０°対向するように配置されている。これにより、永久磁石３３の磁束の向きは、一の円弧状部３３Ａの内周面から他の円弧状部３３Ａの内周面に向かう方向（図３Ｂの矢印Ａ）になる。永久磁石３３は、互いに円周方向に所定距離離間していて、一の永久磁石３３の端部と他の永久磁石３３の端部との間には離間領域３３ａが規定されている。永久磁石３３としては、フェライトマグネット、希土類ボンドマグネット、希土類マグネットなどが用いられる。
【００３６】
図２Ａに示すように第一ヨーク３４は円筒形状をなし、その内部に各円弧状部３３Ａが離間領域３３ａを隔てて配置されている。第一ヨーク３４は鋼材等の金属からなり、永久磁石３３の磁束がモータ３外部に漏れることを抑制している。第一ヨーク３４の前端面は永久磁石３３の前端面と面一であり、第一ヨーク３４の後端面は永久磁石３３の後端面と面一である。永久磁石３３及び離間領域３３ａは、第一ヨーク３４によって囲まれている。第一ヨーク３４は、メインハウジング２１のから突出したガイド部材２１Ｃが後端面に当接することよってメインハウジング２１に支持されている。
【００３７】
２つの第二ヨーク３５は、第一ヨーク３４を挟んで互いに１８０°対向するように配置されている。２つの第二ヨーク３５はそれぞれ同一の構成であるため、以下一の第二ヨーク３５についてのみ述べる。第二ヨーク３５は、本体部３５Ａと、本体部３５Ａの後端面に接続し前方に延びるアーム部３５Ｂとから構成されている。本体部３５Ａは、略円弧状をなし、前端面が第一ヨーク３４の前端面と面一であって後端面が第一ヨーク３４の後端面と面一であり、前後方向の距離が第一ヨーク３４と同一である。本体部３５Ａの円周方向の長さは離間領域３３ａの円周方向の長さよりも長く、本体部３５Ａの内周面の曲率と第一ヨーク３４の外周面の曲率とは略同一である。本体部３５Ａの内周面は、第一ヨーク３４の外周面に沿うように形成されているため、第二ヨーク３５は第一ヨーク３４の外周面を円滑に移動可能である。本体部３５Ａの前端面は、ガイド部材２１Ｃと当接することによって、第二ヨーク３５はガイド部材２１Ｃに案内されつつ第一ヨーク３４上を移動する。
【００３８】
アーム部３５Ｂは、略矩形をなし、本体部３５Ａの前端面から前方に向けて延びている。アーム部３５Ｂは、その先端で後述の第一リングギヤ４１Ｃと接続している。
【００３９】
第二ヨーク３５はガイド部材２１Ｃにガイドされることにより、図２Ａ及び図３Ｂに示す離間領域３３ａの半径方向外方から円周方向にずれた位置（第一位置）と、図２Ｂ及び図４Ｂに示す離間領域３３ａの半径方向外方の位置（第二位置）と、の間を移動可能である。第一位置では第二ヨーク３５は円周方向全域に亘って永久磁石３３に対して半径方向において重複し、第二位置では第二ヨーク３５は円周方向の大部分に亘って離間領域３３ａに対して半径方向において重複するとともに当該重複部分以外の部分（第二ヨーク３５の円周方向端部）が永久磁石３３の半径方向外方に位置している。つまり、第二ヨーク３５は、第一位置では離間領域３３ａを開放し、第二位置では離間領域３３ａを完全に塞いでいる。
【００４０】
第二ヨーク３５が第一位置にあるときは、図３Ｂの矢印Ｂで示すように、永久磁石３３の磁束の一部が第一ヨーク３４を透過してモータ３の外部へ漏れるため、モータ３内部の磁束は減少する。これにより、モータ３の出力は高回転数低トルクの高回転モードとなる。第二ヨーク３５が第二位置にあるときは、図４Ｂの矢印Ｃで示すように、永久磁石３３の磁束の漏れが第二ヨーク３５によって抑制されるため、モータ３の内部磁束は増加する。これにより、モータ３の出力は低回転数高トルクの高トルクモードとなる。つまり、第二ヨーク３５が第二位置から第一位置に移動するにつれて、無段階でモータ３の出力トルクは上昇し回転数が低下する。このとき、第二ヨーク３５はガイド部材２１Ｃによって第一ヨーク３４の外周面を案内されるため、円滑に移動することができる。
【００４１】
第二ヨーク３５は、第一ヨーク３４と同じく鋼材等の金属からなる。第一ヨーク３４及び第二ヨーク３５は、透磁率の高い低炭素鋼や積層された珪素鋼板であっても良い。第二ヨーク３５の位置に基づく磁束比は、第一ヨーク３４と第二ヨーク３５との体積比に基づいて設定される。第二ヨーク３５の位置に基づく磁束比は１．５〜２．０であることが望ましい。
【００４２】
ファン３６の前方には、スペーサ３８が設けられている。スペーサ３８は、ギヤケース２６に回転不能に支持されていて、後方に延出する円筒部３８Ａを有している（図１）。図２Ａに示すように、スペーサ３８には前後方向に貫通する溝３８ａが円周方向に沿って所定距離形成されていて、溝３８ａにはアーム部３５Ｂと接続する後述の腕部４１Ｄが挿通されている。円筒部３８Ａにはねじりバネ３９が外嵌されていて、ねじりバネ３９の一端は後述の腕部４１Ｄに当接し、他端はメインハウジング２１に当接している。これにより、ねじりバネ３９は第二ヨーク３５を第一位置へと付勢している。
【００４３】
腕部４１Ｄは、図５に示すように、第二ヨーク３５が第一位置にあるときは、それぞれ溝３８ａの時計回り方向の端部（腕部４１Ｄ−１）に位置している。第二ヨーク３５が第二位置にあるときは、腕部４１Ｄはそれぞれ溝３８ａの反時計回り方向の端部（腕部４１Ｄ−２）に位置している。
【００４４】
遊星歯車機構４は、第一遊星歯車機構４１と第二遊星歯車機構４２と第三遊星歯車機構４３とから主に構成されている。図１に示されるように、第一遊星歯車機構４１は、ギヤケース２６内に配置されており、ピニオンギヤ３７を太陽ギヤとし、ピニオンギヤ３７と噛合する第一遊星ギヤ４１Ａと、第一遊星ギヤ４１Ａを軸支する第一キャリア４１Ｂと、ギヤケース２６に回転可能に支承され第一遊星ギヤ４１Ａと噛合する第一リングギヤ４１Ｃとから構成されている。第一キャリア４１Ｂの前端には、出力軸である第一出力ギヤ４１Ｅが設けられている。第一リングギヤ４１Ｃには、後方に延出する２本の腕部４１Ｄが設けられていて、腕部４１Ｄは、その後端部分で各アーム部３５Ｂの先端部分と接続している（図２Ａ）。これにより、第一リングギヤ４１Ｃの回転に連動して、第二ヨーク３５も円周方向に移動する。第一遊星歯車機構４１では、ピニオンギヤ３７から伝達される回転力が減速されて第一出力ギヤ４１Ｅから出力される。第一リングギヤ４１Ｃは、本発明のリングギヤに相当する。
【００４５】
第二遊星歯車機構４２は、ギヤケース２６内において、第三遊星歯車機構４３と第一遊星歯車機構４１との間に配置されており、第一出力ギヤ４１Ｅを太陽ギヤとし、第一出力ギヤ４１Ｅと噛合する複数の第二遊星ギヤ４２Ａと、複数の第二遊星ギヤ４２Ａを軸支する第二キャリア４２Ｂと、ギヤケース２６に対して前後動及び回転可能であり複数の第二遊星ギヤ４２Ａと噛合する第二リングギヤ４２Ｃとから構成されている。第二キャリア４２Ｂの前端には、出力軸である第二出力ギヤ４２Ｄが設けられており、第二出力ギヤ４２Ｄは、フロントケース２５に向けて突出している。第二リングギヤ４２Ｃの外周には、周方向に一連の溝４２ｃが形成され、この溝４２ｃ内に接続部材２１Ｂの端部が挿入されている。接続部材２１Ｂはシフトノブ２１Ａで前後動するため、接続部材２１Ｂの前後動に応じて第二リングギヤ４２Ｃも前後動する。図１においては、第二リングギヤ４２Ｃが前側に移動した状態を第二リングギヤ４２Ｃ−１で表し、第二リングギヤ４２Ｃが後側に移動した状態を第二リングギヤ４２Ｃ−２で表している。第二リングギヤ４２Ｃが後側に移動すると（第二リングギヤ４２Ｃ−２）、第二リングギヤ４２Ｃはギヤケース２６と係合してギヤケース２６に対して回転不能になる。
【００４６】
上述のように第二リングギヤ４２Ｃが前側に位置している状態（第二リングギヤ４２Ｃ−１）では第二リングギヤ４２Ｃがギヤケース２６に対して回転可能であるため、第二遊星歯車機構４２において第一出力ギヤ４１Ｅから伝達される回転力は、減速されずに第二出力ギヤ４２Ｄから出力される（以下、高速状態という）。つまり、遊星歯車機構４のギヤ比が小さい状態となる。また第二リングギヤ４２Ｃが後側に位置している状態（第二リングギヤ４２Ｃ−２）では第二リングギヤ４２Ｃがギヤケース２６に対して回転不能であるため、第二遊星歯車機構４２において第一出力ギヤ４１Ｅから伝達される回転力は、減速されて第二出力ギヤ４２Ｄから出力される（以下、高トルク状態という）。つまり、遊星歯車機構４のギヤ比が大きい状態となる。遊星歯車機構４のギヤ比は２から４の間に設定されることが望ましい。
【００４７】
第三遊星歯車機構４３は、ギヤケース２６の当接面２６Ａに位置してフロントケース２５の後方に配置されており、第二出力ギヤ４２Ｄを太陽ギヤとし、第二出力ギヤと噛合する複数の第三遊星ギヤ４３Ａと、第三遊星ギヤ４３Ａを軸支する第三キャリア４３Ｂと、ギヤケース２６に回転可能に支承されており複数の第三遊星ギヤ４３Ａと噛合する第三リングギヤ４３Ｃと、から構成されている。第三キャリア４３Ｂの前端には、出力軸である出力軸部４３Ｄが設けられており、出力軸部４３Ｄはメタル軸受によりフロントケース２５に回転可能に軸支されている。
【００４８】
クラッチ機構５は、ナット５１と、クラッチスプリング５２と、クラッチリング５３とから主に構成されている。ナット５１は、雌ネジ部５２Ａとフランジ部５２Ｂとから構成されている。雌ネジ部５２Ａはネジ部２５Ａと螺合しており、ネジ部２５Ａに対して雌ネジ部５２Ａが回転することによりナット５１がネジ部２５Ａに対して前後動することができる。図１においては、ナット５１−１が前側に移動した状態、ナット５１−２が後側に移動した状態を示している。
【００４９】
クラッチスプリング５２は、押圧部材として作用するコイルスプリングであり、先端がナット５１に当接し後端が第三リングギヤ４３Ｃに当接している。
【００５０】
クラッチリング５３は、ナット５１のフランジ部５２Ｂに装着され、メインハウジング２１の前端部分で回動可能かつ前後動不能に支持されている。クラッチリング５３を回転させることにより、ナット５１が回転して前後動する。作業者は、クラッチリング５３を回転させることでナット５１を後退させるとともにクラッチスプリング５２を圧縮させて第三リングギヤ４３Ｃを後退させる。そうすると、第三リングギヤ４３Ｃとメインハウジング２１との摩擦が大きくなり、第三リングギヤ４３Ｃの回転が規制される（５１−２）。これにより、出力軸部４３Ｄへの出力トルクが増大する。また、クラッチリング５３を逆方向に回転させることにより、ナット５１を前進させるとともにクラッチスプリング５２を前後方向に伸長させて第三リングギヤ４３Ｃを前進させる。そうすると、第三リングギヤ４３Ｃとメインハウジング２１との摩擦が小さくなり、第三リングギヤ４３Ｃの回転が許容される（５１−１）。これにより、出力軸部４３Ｄへの出力トルクが減少する。
【００５１】
先端工具保持部６は、フロントケース２５においてネジ部２５Ａ先端にベアリング６１により前後方向を軸方向として回転可能に支承されていて、出力軸部４３Ｄと同軸一体回転するように接続されている。先端工具保持部６の先端には図示せぬビット等の先端工具を保持するチャック６２が設けられている。
【００５２】
次に、ドライバドリル１の動作について説明する。上記構成のドライバドリル１で作業を行う場合には、先ずシフトノブ２１Ａを操作して高速状態若しくは高トルク状態のいずれかを選択する。さらに、クラッチリング５３を回転させることにより先端工具保持部６で出力される回転力の上限トルクを規定する。
【００５３】
また、初期状態においてはねじりバネ３９の付勢力によって、第二ヨーク３５は第一位置に位置している。作業者がトリガ２２Ａを引くと、電池２４からモータ３に電力が供給されて、モータ３の出力が遊星歯車機構４によって減速されて、先端工具保持部６に出力される。チャック６２に保持された図示せぬビットによりボルト等を締結する場合、ボルトが着座する前は負荷が小さいため、第二ヨーク３５は第一位置に位置したまま（高回転モード）である。
【００５４】
ボルトが着座すると負荷が上昇し、第一リングギヤ４１Ｃにかかる回転トルクも上昇する。これにより、第一リングギヤ４１Ｃがねじりバネ３９の付勢力に抗して、自動的に第一位置から第二位置に向けて移動を始める。これに伴い、第二ヨーク３５が離間領域３３ａ及び第一ヨーク３４を通過する磁束の漏れを妨げるため、モータ３のコイル３２を通過する磁束が増大し、出力トルクが増える。その後、第二ヨーク３５が第二位置に位置して高トルクモードとなり、着座後のボルトを高いトルクで締結できる。
【００５５】
作業者がトリガ２２Ａを戻すと、モータ３が停止して、第二ヨーク３５はねじりバネ３９の付勢力により第一位置へと戻り初期状態となる。
【００５６】
このような構成によると、第二ヨーク３５によって永久磁石３３の漏れ磁束を制御することで、コイル３２を通過する磁束を変化させてモータ３の出力を変えることができる。これにより、簡易な構成でモータ３の出力を変更することができる。
【００５７】
このような構成によると、第１リングギヤ４１Ｃは第二ヨーク３５の移動と連動しているため、第１リングギヤ４１Ｃの動作に基づいてコイル３２を通過する磁束を変化させてモータ３の出力を変えることができる。これにより、締結作業時においてドライバドリル１を停止することなく、連続的にモータ３の出力を変化させることができるため、作業効率を改善することができる。また、第１リングギヤ４１Ｃの位置によって漏れ磁束が変化するため、無段階での出力調整が可能となる。
【００５８】
このような構成によると、負荷が高くなると第１リングギヤ４１Ｃがねじりバネ３９の付勢力に抗して移動する。これに伴い第二ヨーク３５も移動するため、負荷に応じて自動的に出力トルクが調整可能なドライバドリル１を実現することができる。また、第１リングギヤ４１Ｃの位置によって漏れ磁束が変化するため、無段階での出力調整が可能となる。  
【００５９】
このような構成によると、ねじりバネ３９によって第二ヨーク３５が付勢されているため、簡易な構成により、負荷に応じて自動的に出力トルクが調整可能なドライバドリル１を実現することができる。また、第１リングギヤ４１Ｃの位置によって漏れ磁束が変化するため、無段階での出力調整が可能となる。
【００６０】
次に、第２の実施の形態について、図６から図８に基づき説明する。第１の実施の形態と同一の構成は、同一の符号を付し、説明を省略する。第２の実施の形態では、第二ヨーク３５の動作の構造が第１の実施の形態と異なる。
【００６１】
図６Ａに示すように、第２の実施の形態では、第二ヨーク１３５が第１の実施の形態の第二ヨーク３５と比較して円周方向の長さが長い。より詳細には、第２の実施の形態では、第１の実施の形態よりも第二ヨーク３５の体積が大きいため、第二ヨーク３５の位置に基づく磁束比は第１の実施の形態よりも大きくなる。
【００６２】
２つの第二ヨーク１３５は、互いに第一ヨーク３４を挟んで１８０°対向するように配置されていて、一の第二ヨーク１３５の端部と他の第二ヨーク１３５の端部との間には、空隙領域１３５ａが規定されている。
【００６３】
また、第２の実施の形態では、ねじりバネ３９に加えて、図示せぬ逆転用ねじりバネがさらに設けられている。逆転用ねじりバネは、ねじりバネ３９と同様に、一端が腕部４１Ｄに当接し他端がメインハウジング２１に当接している。これにより、逆転用ねじりバネは、第二ヨーク３５を第一位置側に付勢している。より詳細には、ねじりバネ３９は第二ヨーク１３５を図６Ａにおける時計回り方向に付勢し、逆転用ねじりバネは第二ヨーク１３５を図６Ａにおける反時計回り方向に付勢している。ねじりバネ３９と逆転用ねじりバネは、形状及びバネ定数が略同一であるため、初期状態では図６Ａに示すようにねじりバネ３９と逆転用ねじりバネとが互いにつりあって第二ヨーク１３５は第一位置に位置して高回転モードとなる。図６Ｂに示すように、第一位置では、第二ヨーク１３５は、それぞれ永久磁石３３の半径方向外方に位置するとともに、離間領域３３ａの半径方向外方には空隙領域１３５ａが位置している。空隙領域１３５ａの円周方向の長さは、離間領域３３ａの円周方向の長さよりも長い。これにより、矢印Ｄで示すように、永久磁石３３からの磁束の一部は離間領域３３ａ、第一ヨーク３４、及び空隙領域１３５ａを通ってモータ３の外部に漏れる。
【００６４】
第１の実施の形態と同様に、締結作業時において、負荷が大きくなると第二ヨーク１３５がねじりバネ３９の付勢力に抗して図６Ａに示す状態から反時計回り方向に角度θだけ回転して図７Ａの状態になる。そうすると、図７Ｂに示すように、離間領域３３ａの半径方向外方に第二ヨーク１３５が位置して（第二位置）、矢印Ｅで示すように、離間領域３３ａからの磁束の漏れを抑制する。これにより、ドライバドリル１は高トルクモードとなる。
【００６５】
ボルトを緩める場合は、作業者は切替スイッチ２２Ｃを逆転に切替えてモータ３を逆回転させる。このときは、緩め作業の最初に最も負荷が大きくなる。モータ３の回転により、第二ヨーク１３５が逆転用ねじりバネの付勢力に抗して、図６Ａに示す状態から時計回りに角度θだけ回転して図８Ａの状態になる。そうすると、図８Ｂに示すように、離間領域３３ａの半径方向外方に第二ヨーク１３５が位置して（第三位置）高トルクモードとなり離間領域３３ａ及び第一ヨーク３４からの磁束の漏れを妨げる。ボルトが緩んできて負荷が軽くなると、第二ヨーク１３５が逆転用ねじりバネの付勢力によって第一位置に戻される。これにより、自動的に高回転モードとなり早急にボルトを緩めることができる。このように、第２の実施の形態では、ねじりバネを２つ設けて第二ヨーク３５の可動領域を広く採ることにで、正転時及び逆転時の両方において自動的な高回転モードと高トルクモードとの切替を可能にしている。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図９に基づき説明する。第１の実施の形態と同一の構成は、同一の符号を付し、説明を省略する。第３の実施の形態は、第二ヨーク３５の動作の構造が第１の実施の形態と異なる。
【００６７】
第二ヨーク２３５は、本体部２３５Ａと、本体部２３５Ａと第一リングギヤ４１Ｃとを繋ぐアーム部２３５Ｂを有している。アーム部２３５Ｂは、円周方向から見て略Ｌ字状をなしている。ギヤケース２６の上面には、円周方向に沿って溝２３８ａが形成されている。アーム部２３５Ｂは、溝２３８ａ内を円周方向に移動可能である。溝２３８ａ内には、一端が溝２３８ａの円周方向端部の内壁に当接し他端がアーム部２３５Ｂに当接するバネ２３８Ａが設けられている。バネ２３８Ａは、第二ヨーク２３５を第一位置側に付勢している。
【００６８】
このような構成によると、バネ２３８Ａが溝２３８ａ内に設けられているため、第１の実施の形態と比較するとモータ３及びギヤケース２６の長手方向の長さを短くすることができる。これにより、前後方向の長さが短いコンパクトなドライバドリル１を実現することができる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１０から図１２に基づき説明する。第１の実施の形態と同一の構成は、同一の符号を付し、説明を省略する。上述の実施の形態との違いは、第二ヨークの構造及び動作である。第４の実施の形態では、第二ヨーク３３５はシフトノブ３２１Ａの操作に基づいて移動する。
【００７０】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第二ヨーク３３５は前後方向に延びる略円筒形状であって、前後方向の長さが第一ヨーク３４と略同一である。第二ヨーク３３５は第一ヨーク３４の外周面を覆うように設けられている。第二ヨーク３３５は、第１の実施の形態と同様に第一位置（図１０Ｂ）と第二位置（図１０Ａ）との間を移動可能である。第二ヨーク３３５には、半径方向に貫通する２つの貫通孔３３５ａが互いに対向するように形成されている。貫通孔３３５ａの円周方向の距離は、離間領域３３ａの円周方向の距離よりも長い。また、貫通孔３３５ａが形成されている部分以外の部分の円周方向の距離は、離間領域３３ａの円周方向の距離よりも長い。これにより、第二ヨーク３３５が第一位置に位置しているときには第二ヨーク３３５が離間領域３３ａから外れた位置に位置することが可能となり、第二ヨーク３３５が第二位置に位置しているときには第二ヨーク３３５が離間領域３３ａを完全に覆うことが可能となる。第二ヨーク３３５には、後述のシフトノブ３２１Ａの脚部３２１Ｂに挟持され、半径方向外方に突出する突起部３３５Ａ（図１２）が設けられている。
【００７１】
第二ヨーク３３５が第二位置にあるときに、第二ヨーク３３５の回転中心に関してシフトノブ３２１Ａの反対側には、クリックスプリング３３６が設けられている。クリックスプリング３３６は、半径方向内方に突出した凸部３３６Ａを有し、凸部３３６Ａが貫通孔３３５ａと勘合することにより、第二ヨーク３３５の位置が保持される。
【００７２】
ハウジング２の上面には、図１２に示すように、平面視Ｚ字状の移動溝３０２ａが形成されている。移動溝３０２ａの左右方向の中心は、ハウジング２の二つ割の境界線Ｌと一致している。つまり、二つ割ハウジングの一方に移動溝３０２ａの半分を形成し、二つ割ハウジングの他方に移動溝３０２ａの残り半分を形成し、両者を合わせることによってＺ字状の移動溝３０２ａが形成される。
【００７３】
ハウジング２の上面には、Ｚ字状の移動溝３０２ａに沿って移動可能なシフトノブ３２１Ａが設けられている。シフトノブ３２１Ａは、後方に延びる２本の脚部３２１Ｂを備えている。脚部３２１Ｂの前後方向の長さは、移動溝３０２ａの前後方向の長さと略同一であるため、脚部３２１Ｂは常に突起部３３５Ａを挟持している。これにより、シフトノブ３２１Ａの動作と第二ヨーク３３５の移動とを連動させることができる。
【００７４】
第４の実施の形態では、シフトノブ２１Ａの操作と第二ヨーク３３５の移動が連動しているため、図１１に示すような４段階でのトルクの調節が可能となる。より詳細には、位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄの順番でシフトノブ３２１Ａを切替えることにより、出力トルクを調整することができる。シフトノブ３２１Ａが位置Ａにあるときは、遊星歯車機構４はギヤ比が大きい状態であって第二ヨーク３３５は第二位置にあるため、トルクが最大となり回転数が最少となる。シフトノブ３２１Ａが位置Ｂにあるときは、遊星歯車機構４のギヤ比は大きい状態のまま、第二ヨーク３３５が第一位置に位置するため、シフトノブ３２１Ａが位置Ａにあるときと比べてトルクが減少し回転数が増加する。シフトノブ３２１Ａが位置Ｃにあるときは、遊星歯車機構４のギヤ比が小さい状態となり、第二ヨーク３３５が第二位置に位置するため、シフトノブ３２１Ａが位置Ｂにあるときと比べてさらにトルクが減少し回転数が増加する。シフトノブ３２１Ａが位置Ｄにあるときは、遊星歯車機構４のギヤ比が小さい状態となり、第二ヨーク３３５が第一位置に位置するため、トルクが最小となり回転数が最大となる。各位置において、クリックスプリング３３６が第二ヨーク３３５を保持するため、シフトノブ３２１Ａの位置が固定される。
【００７５】
このような構成によると、シフトノブ３２１Ａで減速比も第二ヨーク３３５の位置も切替えることができるため、他に切替えるための部材を設ける必要が無い。これにより、ドライバドリルの部品点数を削減することができる。
【００７６】
このような構成によると、シフトノブ３２１Ａは出力トルクが最も大きくなる位置Ａから段階的に小さくなる順番で位置Ｄへと移動する。これにより、出力トルクが急激に変化することが防止され、使い勝手のよいドライバドリルを実現することができる。
【００７７】
このような構成によると、シフトノブ３２１Ａがモータ３内の磁束を制御する第二ヨーク３３５の位置を切替えることができるため、遊星歯車機構４のギヤ比以上のトルクを得ることができる。遊星歯車機構４の機械的な構成を変えることでギヤ比を上げて出力トルクを上げることも考えられるが、この場合には内歯車の数を増やす必要があるため、ドライバドリルの大型化に繋がってしまう。しかし、本発明では、ドライバドリル１のサイズを維持したまま、出力トルクを上げることができる。
【００７８】
本発明による電動工具は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。
【００７９】
上述の実施の形態では、第二ヨーク３５は第一ヨーク３４の外周面を摺動していたが、磁力によって第二ヨーク３５が第一ヨーク３４にくっついて動作が重くなる場合がある。この場合は、第一ヨーク３４と第二ヨーク３５との間に滑り性の良いテフロン（登録商標）等のプラスチックシートを挟んでも良い。また、両者の間にグリスを塗布しても良く、ニードルローラを挟んでもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１・・ドライバドリル  ２・・ハウジング  ３・・モータ  ４・・遊星歯車機構  ５・・クラッチ機構  ６・・先端工具保持部  ２１・・メインハウジング  ２１Ａ・・シフトノブ  ２２・・ハンドル  ２２Ａ・・トリガ  ２２Ｂ・・トリガスイッチ  ２２Ｃ・・切替スイッチ  ２２Ｄ・・制御部  ２５・・フロントケース  ２６・・ギヤケース  ３１・・出力軸  ３２・・コイル  ３３・・永久磁石  ３３ａ・・離間領域  ３４・・第一ヨーク  ３５・・第二ヨーク  ３５Ａ・・本体部  ３５Ｂ・・アーム部  ３６・・ファン  ３７・・ピニオンギヤ  ３８・・スペーサ  ３８ａ・・溝  ３８Ａ・・ねじりバネ  ４１・・第一遊星歯車機構  ４１Ａ・・第一遊星ギヤ  ４２・・第二遊星歯車機構  ４３・・第三遊星歯車機構  ５１・・ナット  ５２・・クラッチスプリング  ５３・・クラッチリング
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2014069271.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2014069271.tif 000015
【図８Ｂ】
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【図９】
2014069271.tif 000017
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2014069271.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
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