(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、伝達トルクの下限付近の細やかなトルク調節ができるような動力工具を提供することである。また、伝達トルクの上限付近でモータのトルク全てを先端工具に伝えることができるような動力工具を提供することがである。【解決手段】  上記の目的を達成するため、ータと、前記モータにより回転される遊星ギヤと、前記遊星ギヤと噛み合うリングギヤと、前記リングギヤを付勢する弾性体と、前記弾性体を圧縮可能であって回転可能なクラッチリングと、を有する回転工具であって、前記クラッチリングの回転量と、前記弾性体の付勢力の増加率は、非線形であることを特徴とする回転工具とした。【選択図】図１
2011245609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータにより回転される遊星ギヤと、
前記遊星ギヤと噛み合うリングギヤと、
前記リングギヤを付勢する弾性体と、
前記弾性体を圧縮可能であって回転可能なクラッチリングと、を有する動力工具であって、
前記クラッチリングの回転量と、前記弾性体の付勢力の増加率は、非線形であることを特徴とする動力工具。
【請求項２】
モータと、
前記モータにより回転される遊星ギヤと、
前記遊星ギヤと噛み合うリングギヤと、
前記リングギヤを付勢する弾性体と、
前記弾性体を圧縮可能であって回転可能なクラッチリングと、を有する動力工具であって、
前記弾性体は、非線形の特性を有することを特徴とする動力工具。
【請求項３】
モータと、
前記モータにより回転される遊星ギヤと、
前記遊星ギヤと噛み合うリングギヤと、
回転可能なクラッチリングと、
前記クラッチリングの回転を軸方向へと移動へと変換するナットと、を有する動力工具であって、
前記ナットと接触するように、第１の弾性係数を有する第１の弾性体を設け、
前記第１の弾性体と接触するようにワッシャを設け、
前記ワッシャと接触するように第１の弾性係数よりも大きい第２の弾性係数を有する第２の弾性体を設け、
前記第２の弾性体に前記リングギヤが接続されるように構成したことを特徴とする動力工具。
【請求項４】
前記ナットと前記ワッシャは直接接触可能であることを特徴とする請求項３記載の動力工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力工具に関する。特にクラッチ機構を有する動力工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、特許文献１に示すような構造が知られていた。特許文献１には、電動のモータを動力とする動力工具が開示されており、このモータからの動力を先端工具へと伝達する伝達経路中にクラッチ機構を有するような構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８５８１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したクラッチ機構は、クラッチ調節ダイヤルの回転量に比例して、コイルスプリング１６の圧縮量が定まり、コイルスプリング１６の圧縮量に比例して伝達トルクの上限が設定されるようになっていた。
【０００５】
しかしながら、このような構造では、伝達トルクの下限付近の細やかなトルク調節ができないものであった。また、伝達トルクの上限付近でモータのトルク全てを先端工具に伝えることができないものであった。
【０００６】
本発明の目的は、伝達トルクの下限付近の細やかなトルク調節ができるような動力工具を提供することである。また、伝達トルクの上限付近でモータのトルク全てを先端工具に伝えることができるような動力工具を提供することがである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、ータと、前記モータにより回転される遊星ギヤと、前記遊星ギヤと噛み合うリングギヤと、前記リングギヤを付勢する弾性体と、前記弾性体を圧縮可能であって回転可能なクラッチリングと、を有する回転工具であって、前記クラッチリングの回転量と、前記弾性体の付勢力の増加率は、非線形であることを特徴とする回転工具とした。
【発明の効果】
【０００８】
伝達トルクの細やかなトルク調節ができるような動力工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を示す電動工具の外観図である。
【図２】図１の一部断面要部拡大図である。
【図３】図１の一部要部斜視図である。
【図４】本発明の第３リングギヤ２３がボール３０から受ける弾性力と、クラッチリングの回転角３８（ナットの移動量）との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態を示す一部要部斜視図である。
【図６】本発明の第３リングギヤ１２３がボール１３０から受ける弾性力と、クラッチリング１３８の回転角（ナットの移動量）との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
本発明の第１の実施形態の構造について、図１から図３を参照して説明する。
【００１１】
図１に本発明の一実施形態を示す電動工具の外観図を示す。
【００１２】
図１は、動力工具の一例として採用した電動工具である。電動工具は、動力を電気モータ６としているが、特にこの動力源は限られない。エンジンであっても、他の動力源であっても良い。
【００１３】
本実施例の電動工具は、一般にドライバドリルと呼ばれている。ドライバドリルは、その外枠となるハウジング１を有する。ハウジング１は、前後方向に延びる胴体部１Ａと、胴体部より下方に延びるハンドル部１Ｂと、ハンドル部１Ｂの下部に設けられる電池接続部１Ｃと、を有する。
【００１４】
電池接続部１Ｃの下部には蓄電池２が接続されている。この蓄電池２は、繰返し充電可能であり、電池接続部１Ｃから着脱可能となっている。
【００１５】
ハンドル部１Ｃの上部には、トリガスイッチ３が設けられている。トリガスイッチ３は、作業者が操作可能となっている。このトリガスイッチ３を操作すると、蓄電池２から後述するモータ６へと電力を供給するようになっている。
【００１６】
胴体部１Ａの前方より突出するように、チャック（先端工具保持部）４が設けられている。チャック４は、図示しない先端工具（ドリルビットなど）を保持可能となっている。
【００１７】
電池接続部１Ｃには、基板５が収容されている。この基板は、トリガスイッチ３の操作を検知し、また、モータ６への通電を行い、蓄電池２の過充電・過放電とならないように制御するようになっている。
【００１８】
図２は、図１の一部断面要部拡大図である。図示されていないモータ６に固定されるように、モータ軸１０が設けれている。モータ軸１０は、胴体部１Ａの内部で回転可能となっている。モータ軸１０は、軸受９によって回転可能に保持されている。
【００１９】
図２中の上半分の図面においては、ナット３７は前方に配置され、下半分の図面においてはナット３７は後方に配置されている。これは、上半分では、クラッチリング３８を回転させない状態を示し、下半分では、クラッチリング３８を回転させた状態を示しているからである。なお、下半分では、クラッチリング３８が後方に配置されているので、第１コイルスプリング３８及び第２コイルスプリング３５が圧縮された状態となっている。
【００２０】
モータ軸１０の前部には、モータ軸１０に第１太陽ギヤ１０が固定されている。軸受９を保持するように第１ギヤボックス１１が設けられる。第１ギヤボックス１１は、前方が開口している円筒部１１Ａと、円筒部１１Ａの後方に固定される蓋部１１Ｂとを有している。軸受９は、蓋部１１Ｂに保持されている。また、第１ギヤボックス１１の外周は、胴体部１Ａに回転不能に保持されている。
【００２１】
上記した第１太陽ギヤ１２は、第１ギヤボックス１１の内部に収容されている。第１太陽ギヤ１０と噛み合うように、第１太陽ギヤ１０の径方向外側に複数の遊星ギヤ１２が設けられている。複数の遊星ギヤ１３と噛み合うように、複数の遊星ギヤ１３の径方向外側に第１リングギヤが設けられている。この第１リングギヤ１４は、第１ギヤボックス１１の円筒部１１Ｂに回転不能に固定されている。
【００２２】
複数の第１遊星歯車１３の前方に、複数の第１遊星歯車１３を回転可能に保持するように、第１キャリア１５が設けられている。
【００２３】
この第１キャリア１５の前部には、第１キャリア１５と一体的に設けられる第２太陽ギヤ１６が設けられている。第２太陽ギヤ１６と噛み合うように、第２太陽ギヤの径方向外側に複数の第２遊星ギヤ１７が設けられる。複数の第２遊星ギヤ１７と噛み合うように、付空の遊星ギヤ１７の径方向外側に第２リングギヤ１８が設けられている。この第２リングギヤ１８は、前後方向に移動可能となっている。この前後方向の移動は、作業者がスイッチ操作を行うことによってなされる。第２リングギヤは、前方位置では、第１ギヤボックス１１に対して回転不能となる。また、第２リングギヤは、後方位置では、第１ギヤボックス１１に対して回転可能となる。
【００２４】
複数の第２遊星ギヤ１７の前方に、複数の第２遊星ギヤ１７を回転可能に保持するように、第２キャリア１９が設けられる。第２キャリア１９の前部には、第２キャリア１９に一体的に設けられる第３太陽ギヤ２０が設けられる。この第３太陽ギヤ２０は、第１ギヤボックス１１の前方より突出している。
【００２５】
ギヤボックス１１の前方に固定されるように、第２ギヤボックス２１が設けられる。第３太陽ギヤ２０は、第２ギヤボックス２１に収容されている。
【００２６】
第３太陽ギヤ２０と噛み合うように、第３太陽ギヤ２０の径方向外側に第３遊星ギヤ２２が設けられる。第３遊星ギヤ２２と噛み合うように、第３遊星ギヤ２２の径方向外側には第３リングギヤ２３が設けられる。
【００２７】
第３遊星ギヤ２２の前方には、第３遊星ギヤ２２を回転可能に保持する第３キャリア２４が設けられている。第３キャリアには、嵌合部が設けられており、スピンドル３６の嵌合部３０と嵌合している。このため、第３キャリアとスピンドル３６とは回転不能となっている。
【００２８】
第２ギヤボックスには、複数の穴があいている。この複数の穴に入るように、ボール３０が設けられる。ボール３０は、球形状をしている。このボール３０は、第３リングギヤ２３の前端に設けられる周方向に連続して設けられる凹凸部と嵌り合うようになっている。
【００２９】
ボール３０と接触するように、ボール３０の前方にはニードル３１が設けられる。ニードル３１も、第２ギヤボックスの複数の穴に入っている。ボール３０及びニードル３１は、複数の穴の内部で前後動可能となっている。
【００３０】
ニードル３１の前方には、環状の平板である第１ワッシャ３２が設けられる。第１ワッシャ３２は、複数のニードル３１のいずれとも接触している。第１ワッシャ３２の前方には、第１ワッシャ３２と接触するように、第１コイルスプリング３３が設けられている。
【００３１】
第２コイルスプリング３３の前方には、第２コイルスプリング３３と接触するように、第２ワッシャ３４が設けられている。第１ワッシャは、前後動可能である。また、第１コイルスプリング３３は、圧縮可能である。また、第２ワッシャ３４は、前後動可能である。
【００３２】
第２ワッシャ３４の前方には、第２ワッシャ３４と接触するように、第２コイルスプリング３５が設けられている。第２コイルスプリング３５の前方には、第２コイルスプリング３５と接触するように、ナット３５が設けられている。ナット３５の径方向外側には、ナット３５と回転不能なクラッチリング３８が設けられている。クラッチリング３８は、胴体部１Ａに対して回転可能である。また、ナット３５は、クラッチリング３８に対して、前後動可能となっている。
【００３３】
第１コイルスプリングの弾性係数ｋ１は、第２コイルスプリングの弾性係数ｋ２よりも大きいものとなっている。ここで、弾性係数Ｋとは、Ｆ＝ＫＸ（Ｆは力（Ｎ、ニュートン）、Ｋは係数（Ｎ／ｍ、ニュートン／メートル）、Ｘは圧縮量（Ｍ、メートル））で表されるものである。
【００３４】
第２ギヤボックス２１の前部の外周には、ねじ部が設けられている。ねじ部は、ナット３５の内周に設けられたねじ部と係合している。第２ギヤボックスは、胴体部１Ａに対して固定されている。このため、クラッチリング３８を回転させると、同時にナット３５も回転するが、ねじの作用によって、ナット３５は前後動する
第２ギヤボックス２１の前部の内部には軸受３９が設けられている。軸受３９は、スピンドル３６を回転可能に保持している。スピンドル３６の前端には、チャック４が固定されている。
【００３５】
図３に、図１の一部要部斜視図を示す。前方より、クラッチリング３８、ナット３７、第２コイルスプリング３５、第２ワッシャ３４、第１コイルスプリング３３、第１ワッシャ３２、第２ギヤボックス２１の順に配置されている。
【００３６】
上記したように構成された、電動のドライバドリルの動作イについて説明する。
【００３７】
作業者が、電池接続部１Ｃに蓄電池２を接続した状態でトリガスイッチ３を操作すると、蓄電池２から電気モータへと電力が供給される。すると、電気モータが胴体部１Ａの内部で回転する。モータが回転すると、モータ軸１０が回転する。モータ軸１０が回転すると、第１太陽ギヤ１２が回転する。第１太陽ギヤ１２が回転すると、第１リングギヤと噛み合っている第１遊星ギヤ１３が回転する。第１遊星ギヤ１３が回転すると、第１ぎゃリア１５が回転する。第１キャリアが回転すると、第２太陽ギヤ１６が回転する。第２太陽ギヤ１６が回転すると、その回転によって、第２キャリア１９が回転する。第２キャリア１９が回転すると、第３太陽ギヤ２０が回転する。第３太陽ギヤ２０が回転すると、第２コイルスプリング３５の付勢力によって、押し付けられるボール３０によって回転不能に保持される第３リングギヤ２３と噛み合っている第３遊星ギヤ２２が回転する。第３遊星ギヤ２２が回転すると、第３キャリア２４が回転する。第３キャリア２４が回転すると、スピンドル３６が回転する。スピンドル３６が回転すると、チャック４が回転する。
【００３８】
チャック４に保持される先端工具からの回転方向の反力が大きくなると、この反力がスピンドル３６、第３キャリア２４、第３遊星ギヤ２３を介して第３リングギヤへと伝達される。この反力が大きくなると、第２コイルスプリング３５がボール３０によって第３リングギヤ２３を回転不能に抑える力を超えてしまう。この抑える力を超えてしまうと、第１コイルスプリング３３及び第２コイルスプリング３５が弾性変形し、圧縮される。このため、ボール３０が前方へと移動する。この移動によって第３リングギヤ２３が回転されるようになる。
【００３９】
この場合には、第３リングギヤ２３によって、ボール３０が前方へと移動される。すると、第３リングギヤ２３が第２ギヤボックス２１の内部で回転する。このため、スピンドル２６は回転しなくなる。
【００４０】
チャック４からのより大きな反力に対抗するためには、クラッチリング３８を回転させればよい。クラッチンリング３８を回転させると、ナット３７が回転し、後方へと移動する。このナット３７の後方への移動によって、弾性係数が小さい第２コイルスプリング３５が圧縮される。
【００４１】
第２コイルスプリング３５の移動によって、ナット３７の後端が第２ワッシャ３４と当接するようになる。このように直接ナット３７と第２ワッシャ３４が接触するので、第２コイルスプリング３５の弾性力は、第１コイルスプリング３３の弾性力が大きいので発揮されない。すなわち、第１コイルスプリング３３と第２コイルスプリング３５の間に、第２ワッシャ３４が配置されており、第１コイルスプリング３３の弾性力によって第２ワッシャ３４はナット側へと押付けられている。このようにあ、第２コイルスプリング３５と第１コイルスプリング３３は、直列に配置されている。
【００４２】
このように、ナット３７によって直接、第２ワッシャ３４と接触し、その第１コイルスプリング３２の大きな弾性力によって、ボール３０を押し付けることができるようになる。このため、チャック４からの大きな反力に対抗して、動力を伝達できるようになる。
【００４３】
以上のような構成の第３リングギヤ２３がボール３０から受ける弾性力と、クラッチリングの回転角（ナットの移動量）との関係を示したグラフを図５に示す。
【００４４】
ここで第１コイルスプリング３３の弾性係数（Ｎ／ｍ）をｋ２とし、第２コイルスプリングの弾性係数をｋ１とする。なお、第１コイルスプリング３３は、第２コイルスプリングよりも弾性力が大きい部材を用いており、ｋ１＞ｋ２である。この場合にナット３７と第２ワッシャ３４とが直接接触するまでの弾性係数Ｋは、ｋ１×ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）となる。また、ナット３７と第２ワッシャ３４とが直接接触した後の弾性係数Ｋは、ｋ２となる。
【００４５】
このように構成したので、クラッチリング３８の回転の初めには、第３リングギヤが受ける力の増加率を小さくすることができる。また、クラッチリング３８の回転の途中からは、第３リングギヤが受ける力の増加率を大きくすることができる。このように、クラッチリング３８の回転と第３リングギヤが受ける力の増加率とは非線形となっている。
【００４６】
このため、伝達トルクの下限付近の細やかなトルク調節ができるようになる。
【００４７】
本発明の第２の実施形態の構造について、図５を参照して説明する。
【００４８】
図５には、クラッチリング１３８、ナット１４７、第２ワッシャ１３４、６つのコイルスプリング（１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃが２つずつ）、６つのボール（１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃが２つずつ）及び第２ギヤボックス１２１が開示されている。この他の部分については、第１の実施形態と同じである。
【００４９】
この第２の実施形態においては、第１コイルスプリング１３５Ａが２つ設けられており、その弾性係数（Ｎ／ｍ）は、ｋ１となっている。第２コイルスプリング１３５Ｂは２つ設けられており、その弾性係数はｋ２となっている。第３コイルスプリング１３５Ｃは２つ設けられており、その弾性係数は、ｋ３となっている。ここで、この第１コイルスプリング１３５Ａ、第２コイルスプリング１３５Ｂ及び第３コイルスプリング１３５Ｃの弾性係数は異なるものであり、ｋ１＜ｋ２＜ｋ３となっている。また、第２ワッシャ１３４との接触位置が異なるようになっている。
【００５０】
すなわち、クラッチリング１３７が第１の位置にあるときには、第２ワッシャ１３４と第１コイルスプリング１３５Ａが接触するようになっている。この第１の位置からクラッチリング１３７が回転した第２の位置にある時には、第２ワッシャ１３４と、第１コイルスプリング１３５Ａ及び第２コイルスプリング１３５Ｂとが接触するようになっている。第２の位置からクラッチリング１３７が回転した第３の位置にある時には、第２ワッシャ１３４と、第１コイルスプリング１３５Ａ、第２コイルスプリング１３５Ｂ及び第３コイルスプリング１３５Ｃとが接触するようになっている。
【００５１】
上記のように構成したので、クラッチリング１３８を回転させ始めた状態では、弾性係数Ｋは、弾性係数ｋ１で第３クラッチリングを押すようになる。また、弾性係数Ｋは、途中からはｋ１＋ｋ２となり、で第３クラッチリングを押すようになる。また、弾性係数Ｋは、最終的にはｋ１＋ｋ２＋ｋ３で第３クラッチリングを押すようになる。
【００５２】
このため、クラッチリング１３８の回転の初めには、弾性係数はｋ１となり、途中からはｋ１＋ｋ２となり、最終的にはｋ１＋ｋ２＋ｋ３となる。このため、クラッチリング１３８の回転の途中からは、第３リングギヤが受ける力の増加率を大きくすることができ、最終的には更に大きくすることができる。このように、クラッチリング１３８の回転と第３リングギヤが受ける力の増加率とは非線形となっている。
【００５３】
このため、伝達トルクの下限付近の細やかなトルク調節ができるようになる。
【００５４】
本発明においては、次のような実施例の変更が可能である。
【００５５】
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、コイルスプリングを複数設ける構成としたが、単一のコイルスプリングであって、その圧縮量によって非線形に弾性係数が変化するものを用いても本発明の効果を奏することができるようになる。この場合には圧縮の初めは弾性係数が小さく、圧縮の途中から弾性係数が大きくなるコイルスプリングを用いるようにすればよい。
【００５６】
また、第１の実施形態及び第２の実施形態においては、クラッチリングの回転量とナットの移動量は比例するものとした。しかし、このクラッチリングの回転量とナットの移動量を比例しないようにして、通常の単一のコイルスプリングを用いるようにしても良い。
この場合には、クラッチリングの回転の初期には、ナットの移動量を小さく、回転の途中から、ナットの移動量を大きくするように構成すればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  ハウジング、２  蓄電池、３  トリガ、４  チャック、５  基板、６  モータ、７  ファン
２３  第３リングギヤ、３３  第１コイルスプリング、３４  第２ワッシャ、３５  第２コイルスプリング、３７  ナット、３８  クラッチリング
【図１】
2011245609.tif 000003
【図２】
2011245609.tif 000004
【図３】
2011245609.tif 000005
【図４】
2011245609.tif 000006
【図５】
2011245609.tif 000007
【図６】
2011245609.tif 000008