(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、長期間の使用においてもがたの発生を抑え、低騒音な電動工具を提供することである。【解決手段】  弾性部材１４は、第２の歯車が第１の歯車10と回転駆動した時に圧縮される側に位置する第１の弾性部材１４aと、壁面部１２Ａに対して第１の弾性部材１４aとは反対側に位置する第２の弾性部材１４bから構成され、該第１及び第２の弾性部材１４a、１４bは圧縮された状態で凹部１０aと該壁面部12Aの間に位置し、該第２の弾性部材１４ｂのばね定数を該第１の弾性部材１４aのばね定数よりも小さくした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
回転軸に圧入される部材であって、凸部を有する中間部材と、
該回転軸と同軸上に配される歯車であって、該凸部と回転方向に隙間を持って係合可能な凹部を有する第１の歯車と、
該凹部内で該凸部の回転方向両側に設けられた弾性部材と、
該第１の歯車とかみ合う第２の歯車と、
を有する電動工具において、
該弾性部材は、
該第２の歯車が該第１の歯車と回転駆動した時に圧縮される側に位置する第１の弾性部材と、
該凸部に対して第１の弾性部材とは反対側に位置する第２の弾性部材と、
を有し、
該第１及び第２の弾性部材は圧縮された状態で該凹部と該凸部の間に位置し、
該第２の弾性部材のばね定数を該第１の弾性部材のばね定数よりも小さくしたことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車機構を有する電動工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動工具において、交流電流による加振力、歯車のピッチ誤差及び偏心等により
回転変動が発生し、駆動軸側の歯車と被動軸側の歯車はそれぞれの歯面で衝突、振動を繰
り返す。この衝突等により騒音が発生し、また歯面と歯面との衝突力が加振力となり、歯
車部分以外からも騒音が発生する。特に起動時においては駆動軸側のトルクが大きいため
衝撃は大きく、騒音が発生していた。
【０００３】
これを解消するために、歯車精度を向上させることや、歯面の形状を変えることにより対策を行っていた。また、構造的に騒音を低減する方法としては、駆動軸と駆動歯車とを結合するために歯車内径に設けられる鋼材キーのがたを利用することや、特許文献１に示すように駆動軸と駆動歯車との間に弾性部材を介して駆動力を伝達する等が行われていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−４９８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の電動工具は衝突等により騒音が発生し、また歯面と歯面との衝突力が加振力となり、歯車部分以外からも騒音が発生する。特に起動時においては駆動軸側のトルクが大きいため衝撃は大きく、騒音が発生していた。この騒音を低減するために、鋼材キーのがたを使用した場合、長期間の使用により、鋼材キーが変形してより大きながたが発生し、逆に騒音源となる場合があった。
【０００６】
本発明の目的は、長期間の使用においてもがたの発生を抑え、低騒音な電動工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は回転軸と、回転軸に圧入される部材であって、凸部を有する中間部材と、該回転軸と同軸上に配される歯車であって、該凸部と回転方向に隙間を持って係合可能な凹部を有する第１の歯車と、該凹部内で該凸部の回転方向両側に設けられた弾性部材と、該第１の歯車とかみ合う第２の歯車とを有する電動工具において、該弾性部材は、該第２の歯車が該第１の歯車と回転駆動した時に圧縮される側に位置する第１の弾性部材と、該凸部に対して第１の弾性部材とは反対側に位置する第２の弾性部材とを有し、該第１及び第２の弾性部材は圧縮された状態で該凹部と該凸部の間に位置し、該第２の弾性部材のばね定数を該第１の弾性部材のばね定数よりも小さくしたことで達成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、第２の弾性部材のばね定数を、第１の弾性部材のばね定数よりも小さくしているため、第１の弾性部材よりも、第２の弾性部材の初期の圧縮量を大きく設定できる。そのため、第１の弾性部材が塑性変形しても、第２の弾性部材の圧縮部が開放されるので、がたの発生を防止することができる。従って、がたの発生によるギア音の悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る電動工具の一例であるディスクグラインダの構成について、図１乃び図２を参照しながら説明する。図１に示すディスクグラインダ１は、モータ３を内部に支持収納するハウジング２と、モータ３により回転駆動される研削用砥石５と、カバー６と、ファン７とを主に備える。ハウジング２にはモータ３の駆動を制御する図示せぬスイッチを備える。研削用砥石５は、後述のスピンドル１１に取り付けられて、切断可能な方向（正転方向）にのみ回転可能である。カバー６は、ハウジング２に取り付けられて研削用砥石５の外周の上側半分を覆う形状をなしている。回転によりファン風を発生させモータ３を冷却するためのファン７は、モータ３の駆動軸４に固定して設けられている。
【００１１】
駆動軸４の一端側には、ハスバかさ歯車であるピニオンギア８が設けられている。駆動軸４およびピニオンギア８は、ハウジング２に設けられた第１軸受９Ａによって回転可能に支承されている。ハウジング２内には駆動軸４と直角に延び、研削用砥石４を回転させる回転軸となるスピンドル１１が、第２軸受９Ｂ、第３軸受９Ｃにより回転可能に支承されている。スピンドル１１のハウジング２側には第２の歯車８とかみあうハスバかさ歯車であるギア１０が、スピンドル１１と同軸に固定されている。スピンドル１１には、一対の固定部材１１Ｃがスピンドル１１に対して回転不能に取り付けられている。そして、研削用砥石５は一対の固定部材１１Ｃに挟持固定されている。なお、特許請求の範囲における第１の歯車、第２の歯車は、それぞれギア１０、ピニオンギア８である。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる、歯車装置の構成について、図２を参照しながら説明する。ギア１０は、その側面にギア１０の軸方向に穿設された凹部１０ａが形成され、凹部１０ａ内には、孔１０ｂが穿設されている。凹部１０ａ内には、凹部１０ａ断面がギア１０の中心軸方向へ向けて突出している凸部１０Ａが形成されている。凸部１０Ａは、凸部１０Ａ−１と、凸部１０Ａ−２から構成され、この凸部１０Ａは、凹部１０ａの直径方向の互いに反対側の位置に一対設けられている。このギア１０が孔１０ｂでスピンドル１１の第１軸１１Ａに挿入される。孔１０ｂの内径は第１軸１１Ａより、僅かに大きく形成されている。
【００１３】
ギア１０が第１軸１１Ａに外挿された状態で、凹部１０ａ内に突出した第１軸１１Ａ
に中間部材１２の孔１２ａが外挿されて圧入される。この中間部材１２は壁面１２Ｂを形成し
て中間部材１２の直径方向の互いに反対側に設けられた一対の壁面部１２Ａと、壁面部１２Ａに略直交する位置に一対設けられた突出部１２Ｃとを備えている。中間部材１２が外挿される際に突出部１２Ｃは、凹部１０ａの凸部１０Ａ−１と凸部１０Ａ−２との間の隙間１０ｄに挿入される。突出部１２Ｃと凸部１０Ａはそれぞれ当接可能な位置に配されるため、突出部１２Ｃは、凸部１０Ａ−１と凸部１０Ａ−２との間でのみ移動可能となり、突出部１２Ｃが設けられた中間部材１２はこの間でのみ回転可能となる。壁面部１２Ａは、一対の凸部１０Ａ間の隙間１０ｃに配置される。
【００１４】
また、ギア１０は、スピンドル１１と中間部材１２とにより、第１軸１１Ａの基端位置に狭持される。尚、中間部材１２は、圧入されて締り嵌めされるが、ギア１０を固定する位置までは圧入されず、ギア１０とスピンドル１１とは相対的に回動可能である。
【００１５】
中間部材１２が圧入された後に、図３に示すように、弾性部材１４が壁面部１２Ａで仕切られる隙間１０ｃにそれぞれ配置される。なお、特許請求の範囲における凸部、凹部はそれぞれ壁面部１２Ａ、凹部１０aである。
【００１６】
弾性部材１４は、耐熱性、耐油性を備えたゴムより形成されている。この弾性部材１４は断面が略楕円形状からなり、この楕円形状を成す一面が、隙間１０ｃ内の側面１０Ｂに面し、楕円形状を成す他面が壁面部１２Ａの壁面１２Ｂに面する。そして、この壁面部１２Ａが隙間１０ｃ内で第１の弾性部材１４ａと第２の弾性部材１４ｂとの間に挟まれる形状となるため、
壁面部１２Ａは、隙間１０ｃ内の略中心に位置することになる。よって、この壁面部１２Ａと略直交する位置に設けられている突出部１２Ｃは、図３に示すように、隙間１０ｄの略中心に位置することになり、突出部１２Ｃと凸部１０Ａとの間に隙間が形成され、負荷がかからない状態で突出部１２Ｃが凸部１０Ａに当接することはない。
【００１７】
弾性部材１４を内包する凹部１０ａはギア１０の回転の中心軸芯を法線とする面上で、中心軸芯を点として点対称に形成されている。また、スピンドル１１及び中間部材１２は、スピンドル１１の回転の中心軸芯を法線とする面上で、中心軸芯を点として点対称に形成されている。弾性部材１４は、隙間１０ｃに配置される際に、側面１０Ｂ及び壁面１２Ｂに面するとともに、中間部材１２の外周面とも接して中間部材１２と第１の歯車１０の間で圧縮されて保持される。凹部１０ａ及び中間部材１２及びスピンドル１１は点対称に形成されているため、全て略同一形状である弾性部材１４を介しての中間部材１２及びスピンドル１１と第１の歯車１０との位置関係において、それぞれの回転の中心軸芯が略同一となり、弾性部材１４が圧縮されて保持されているため、中間部材１２及びスピンドル１１と第１の歯車１０との位置関係もずれ等が発生せずに保たれる。
【００１８】
ワッシャ１３は、中央部に孔１３ａが穿設されて、凹部１０ａ内に配置された弾性部材１４を凹部１０ａ内に保持するために取り付けられる。弾性部材１４が配置された状態で、ワッシャ１３が孔１３ａで第１軸１１Ａより突出する第２軸１１Ｂに外挿されて圧入される。孔１３ａも第２軸１１Ｂに対して所定値の締め代が設けられているため、ワッシャ１３は、孔１３ａで第２軸１１Ｂに外挿されて圧入されることにより、締り嵌めされて嵌着される。このワッシャ１３により、弾性部材１４が配置個所より外部へ排出されることがない。以上の構成により、スピンドル１１とギア１０とは一体となって回転可能となる。以上のギア１０、スピンドル１１、中間部材１２、弾性部材１４、を含んで歯車装置が構成される。
【００１９】
上記のように構成されたディスクグラインダ１の動作について説明する。ディスクグラインダ１は、作業者がディスクグラインダ１の図示せぬスイッチにより入力することによりモータ３が回転し、この回転をピニオンギア８及びギア１０に伝え、最終的にギア１０に接続されたスピンドル１１に狭持されて固定された研削用砥石５を回転する。ギア１０とスピンドル１１との回転の中心軸芯は略同一であるため、スピンドル１１とギア１０との間の、回転の中心軸芯の振れによる振動等は低減されている。
【００２０】
この時に、ギア１０は、時計回りに回転する。スイッチを入れた時には研削用砥石５は停止しているため、研削用砥石５が固定されたスピンドル１１及びスピンドル１１に圧入された中間部材１２は、慣性力によりその位置に止まろうとし、ギア１０に対して相対的に反時計回り方向へ回転する。しかし、中間部材１２に設けられた壁面部１２Ａと凹部１０ａ内の側面１０Ｂとが、弾性部材１４Ａを介して当接するため、弾性部材１４aが圧縮されることにより、中間部材１２とギア１０との当接を防止し、低騒音で滑らかに回転する。
【００２１】
ディスクグラインダ１が回転中に、板等の被研削材を研削し始めると、研削用砥石５に負荷が生じる。この負荷は被研削材の材質、厚さ等により決定されるが、被研削材ですべて同じ負荷となるとは限らず、研削個所により生じる負荷に変化が発生する。この負荷の変化により、ギア１０に対してスピンドル１１及び中間部材１２は、時計回り、反時計回りに回転しようとするが、これらの回転により生じる力は中間部材１２とギア１０との間の弾性部材１４により吸収されるため、第１の歯車１０は上記負荷の変化による影響を受け難く、これによってギア１０とピニオンギア８の歯部間でのガタツキ及びこのガタツキに起因する騒音、変形等の発生を抑制することができる。
【００２２】
また負荷の生じない通常回転時でも、交流電源による加振力、ギア１０とピニオンギア８とのピッチ誤差や偏心等により、ギア１０の回転数等は微妙に変化するが、この変化により生じる力も中間部材１２とギア１０との間の弾性部材１４により吸収されるため、スピンドル１１や中間部材１２には伝わり難く、研削用砥石５を含むスピンドル１１や中間部材１２は、研削用砥石５がはずみ車となって、定常回転する。このため、研削用砥石５の振動の発生及びこの振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。なお、中間部材１２と第１の歯車１０との間に微妙な回転のずれによる衝撃が発生する場合が有るが、これらの衝撃は弾性部材１４で吸収されるため、通常回転時においても、作業者に違和感を生じさせるような衝撃を低減することが可能となる。
【００２３】
ディスクグラインダ１が停止する場合には、作業者がスイッチから手を離すことによりスイッチが切れ、モータ３に電磁ブレーキがかかる。この電磁ブレーキにより、ピニオンギア８はその回転に負荷が生じ、ギア１０も急速に回転を停止する。しかし、研削用砥石５を含むスピンドル１１及び中間部材１２は、研削用砥石５の慣性力により、ギア１０に対して相対的に時計回りの方向に回転する。この時に、中間部材１２に設けられた壁面部１２Ａと凹部１０ａ内の側面１０Ｂとが弾性部材１４ｂを介して当接し、弾性部材１４ｂが圧縮されることにより、中間部材１２とギア１０との当接を防止し、衝撃等を発することなく停止することが可能となる。
【００２４】
また、研削用砥石５の回転が瞬時に止められる場合、例えば被研削材を研削中に研削した研削断材により研削用砥石５が狭持されて回転が止まる場合や、研削をする際に被研削材が、ディスクグラインダ１では研削不可能な材質等であった場合がある。この場合には研削用砥石５及びこれを固定するスピンドル１１は停止するが、モータ３に連結される中間部材８及びギア１０は回転しようとする。この時に中間部材１２とギア１０との間に介された弾性部材１４は壁面１２Ｂと側面１０Ｂとの間で圧縮される。弾性部材１４に過度の圧力が加えられると弾性部材１４は塑性変形し、その弾性的な特性を失うことになる。よってこれを防止するために、弾性部材１４が塑性域まで変形しないようにするために、一定値以上圧縮された状態、即ち、ギア１０に対して中間部材１２が一定の回転角以上回転しないようにする。
【００２５】
具体的には、中間部材１２の突出部１２Ｃとギア１０の凸部１０Ａとが、当接することにより、中間部材１２はギア１０に対して、その当接箇所以上回転することを防止する。この凸部１０Ａは、突出部１２Ｃに対して、時計回り方向に凸部１０Ａ−１、反時計回り方向に凸部１０Ａ−２と、突出部１２Ｃが何れの方向に回転しても当接するように設けられている。
【００２６】
よって、研削用砥石５が瞬時に停止した場合は、スピンドル１１及び中間部材１２の位置が停止した状態でギア１０が回転するため、第2の弾性部材１４ｂが縮んで突出部１２Ｃと凸部１０Ａ−２とが当接する。当接した後は、第１の歯車１０と中間部材１２とは、一体となって回転する。この時に、未だ研削用砥石５が停止したことによる反力が低減されていない場合には、ギア１０に連結するピニオンギア８を介してモータ３に反力が伝えられることになる。これによりモータ３は破損等のおそれがある。
【００２７】
しかし、中間部材１２はスピンドル１１の第１軸１１Ａに圧入されているのみであり、軸トルクが３０Ｎｍ〜５０Ｎｍ以上で中間部材１２がスピンドル１１に対して回転することが可能である。研削用砥石５が瞬時に停止して、スピンドル１１とギア１０との間に係る反力は、５０Ｎｍ以上の軸トルクを示すため、この場合には中間部材１２とスピンドル１１との間で滑りが生じる。よって、研削用砥石５及びスピンドル１１が回転を停止したとしても、ギア１０及びこれと一体となった中間部材１２は、中間部材１２とスピンドル１１との間の滑りにより、一定の間回転し、ピニオンギア８により第１のギア０に係る軸トルクが中間部材１２とスピンドル１１との間の滑りに必要な軸トルク以下になるまで圧入個所の摩擦力として軸トルクに係るエネルギーを吸収する。これにより、研削用砥石５が急停止した場合でも、モータ３に負荷をかけることなく停止し、かつ停止時に弾性部材１４が劣化することも防止することができる。
【００２８】
なお、本発明においては、第２の弾性部材１４ｂのばね定数を第１の弾性部材１４aと比べて小さくした点に特徴がある。
【００２９】
図４乃至図７にに示すように第２の弾性部材１４ｂが傾斜、突起、段差を有する場合ストレート形状である第１の弾性部材１４aと比べて、当接面積が小さくなるため初期のばね定数を下げることができる。
【００３０】
第２の弾性部材１４ｂのばね定数を小さくしたことによる効果について説明する。第２の弾性部材１４ｂのばね定数を小さくすることで、第１の弾性部材１４ａよりも第2の弾性部材１４ｂの圧縮量を大きく設定できる。そのため、弾性部材１４ｂの解放量は大きくなる。従って、長期の使用により第１の弾性部材１４ａが塑性変形した場合、第１の弾性部材１４ａの減少部分に第２の弾性部材１４ｂが解放され、がたの発生を抑制でき、ギア音の悪化を防止可能である。
【００３１】
また、第２の弾性部材１４ｂは初期の圧縮量を大きくとっているため、使用に伴い塑性変形してしまうことが懸念されるが、今回例に挙げたディスクグラインダ等の電動工具においては第２の弾性部材１４ｂには大きな負荷が生じないため、圧縮変形も行われないことから問題はない。
【００３２】
また、上述した歯車装置では、何れも中間部材１２と、回転軸であるスピンドル１１との間の滑りを用いて過度の負荷を吸収していたが、過度の負荷を吸収する装置を他に設けて歯車装置で吸収する必要がない場合や、過度の負荷が生じない場合では、中間部材１２を設けずに回転軸に直設壁面部や突出部を設けてもよい。そして上述の実施例と同様に、第１の歯車１０の凹部に壁面部１２Ａや突出部１２Ｃを内包し、当接箇所が曲面により構成させる弾性部材１４を配置する。このような構成であるならば、回転軸と第１の歯車１０との間に生じる衝撃を弾性部材１４で吸収するとともに、衝撃による負荷が大きい場合に
弾性部材１４が塑性変形しないように、突出部１２Ｃと凸部１０Ａを配置し、弾性部材１４の過度の変形を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動工具の一例であるディスクグラインダの断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる歯車装置の分解斜視図。
【図３】本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる歯車装置の斜視図。
【図４】本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる弾性部材の斜視図。
【図５】本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる弾性部材の斜視図。
【図６】本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる弾性部材の斜視図。
【図７】本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる弾性部材の斜視図。
【符号の説明】
【００３４】
１はディスクグラインダ、２はハウジング、３はモータ、４は駆動軸、５は研削用砥石、６はカバー、７はファン、８はピニオンギア、９Ａは第１軸受、９Ｂは第2軸受、９Ｃは第３軸受、１０はギア、１０Ａは凸部、１０Ｂは側面、１０ａは凹部、１０ｂは孔、１０ｃは隙間、１０ｄは隙間、１１はスピンドル、１１Ａは第１軸、１１Ｂは第２軸、１２は中間部材、１２Ａは壁面部、１２Ｂは壁面、１２Ｃは突出部、１２ａは孔、１３はワッシャー、１３ａは孔、１４は弾性部材、１４ａは第１の弾性部材、１４ｂは第２の弾性部材である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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