(57)【要約】  ドリルは、ドリルの操作によって締め付ける又は緩めることができるチャックを備えている。チャックは、チャックをドリルモードからチャックモードへシフトされる時はいつでも、多速度トランスミッションが所望のギヤ比へシフトされることを保証するように、ドリルの多速度トランスミッションと相互作用するシフト機構を有している。
2008529818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも２つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャック緩めモードで動作可能であり、前記チャックが、前記チャックを前記ドリルモードから前記チャック緩めモードへ切り替え、同時に前記多速度トランスミッショ装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能である作動装置を有している、チャックとを備えている、ドリル。
【請求項２】
前記作動装置が前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
前記作動装置がユーザーによって操作可能である回転スリーブを有している、請求項１に記載のドリル。
【請求項４】
前記回転スリーブが前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項３に記載のドリル。
【請求項５】
前記多速度トランスミッションが、前記チャックが前記ドリルモードから前記チャック緩めモードへ切り替えられる時に前記作動装置によって係合可能なシフト機構を有している、請求項１に記載のドリル。
【請求項６】
前記チャックが前記チャック緩めモードから前記ドリルモードへ切り替えられる時に前記作動装置が前記シフト機構と係合から解除される、請求項５に記載のドリル。
【請求項７】
前記所望のギア比が前記複数のギア比の中の最高ギア比である、請求項１に記載のドリル。
【請求項８】
モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも２つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャック締め付けモードで動作可能であり、前記チャックが、前記チャックを前記ドリルモードから前記チャック締め付けモードへ切り替え、同時に前記多速度トランスミッション装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックとを備えている、ドリル。
【請求項９】
前記作動装置が前記多速度トランスミッションのシフト機構と係合するアームを有している、請求項８に記載のドリル。
【請求項１０】
前記作動装置がユーザーによって操作可能である回転スリーブを有している、請求項８に記載のドリル。
【請求項１１】
前記回転スリーブが前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項１０に記載のドリル。
【請求項１２】
前記多速度トランスミッションが、前記チャックが前記ドリルモードから前記チャック締め付けモードへ切り替えられる時に前記作動装置によって係合可能なシフト機構を有している、請求項８に記載のドリル。
【請求項１３】
前記チャックが前記チャック締め付けモードから前記ドリルモードへ切り替えられる時に前記作動装置が前記シフト機構との係合から解除される、請求項１２に記載のドリル。
【請求項１４】
前記所望のギア比が前記複数のギア比の中の最低ギア比である、請求項１に記載のドリル。
【請求項１５】
モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも２つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャックモードで動作可能であり、前記チャックが、前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックと、
前記チャック及び前記多速度トランスミッション装置のシフト機構と係合し、かつ前記多速度トランスミッションが前記少なくとも２つのギア比の中の予め決められた１つにない限り前記チャックが前記チャックモードへ切り替えられるのを防止するのに適する、ロックアウト装置とを備えている、ドリル。
【請求項１６】
前記ロックアウト装置が、前記多速度トランスミッションが前記少なくとも２つのギア比の中の前記予め決められた１つにない時に前記チャックが前記チャックモードへ切り替えられるのを防止するために、前記シフト機構のカム面に係合して前記カム面によって圧せられて前記チャックと係合するバネバイアス部材を有している、請求項１５に記載のドリル。
【請求項１７】
前記ロックアウト装置が、前記多速度トランスミッションが前記少なくとも２つのギア比の中の前記予め決められた１つにある時に前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ動かせるように前記シフト機構の窪みに係合するバネバイアス部材を有している、請求項１５に記載のドリル。
【請求項１８】
モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、かつ少なくとも２つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャックモードで動作可能であり、前記チャックが前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックと、
前記チャック及び前記多速度トランスミッション装置のシフト機構と係合し、かつ前記チャックが前記チャックモードの時に多速度トランスミッションが前記少なくとも２つのギア比の中の予め決められた１つから切り替えられるのを防止するのに適する、ロックアウト装置とを備えている、ドリル。
【請求項１９】
前記ロックアウト装置が、前記シフト機構のカム面に係合して前記カム面によって圧せられて前記チャックと係合するバネバイアス部材を有し、前記チャックが、前記部材が窪みの中に入れるようにし、それによって前記シフト機構が前記少なくとも２つのギア比の間を動けるようにするために、前記チャックが前記ドリルモードである時に前記部材と整合する窪みを有する、請求項１８に記載のドリル。
【請求項２０】
前記ロックアウト装置が、前記シフト機構のカム面に係合して前記カム面によって圧せられて前記チャックと係合するバネバイアス部材を有し、前記チャックが、前記シフト機構が前記少なくとも２つのギア比の中の前記予め決められた１つから動くのを防止するために、前記チャックが前記チャックモードである時に前記部材の動きを阻止する、請求項１８に記載のドリル。
【請求項２１】
モータと、
前記モータに駆動のために接続されており、あkつ少なくとも２つのギア比で動作可能である、多速度トランスミッション装置と、
前記多速度トランスミッション装置に駆動のために接続されるチャックであって、前記チャックがドリルモード及びチャックモードで動作可能であり、前記チャックが前記チャックを前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替え、同時に前記多速度トランスミッション装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能な作動装置を有している、チャックとを備えている、ドリル。
【請求項２２】
前記作動装置が前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項２１に記載のドリル。
【請求項２３】
前記作動装置がユーザーによって操作可能である回転スリーブを有している、請求項２１に記載のドリル。
【請求項２４】
前記回転スリーブが前記多速度トランスミッションのシフト機構に係合するアームを有している、請求項２３に記載のドリル。
【請求項２５】
前記多速度トランスミッションが、前記チャックが前記ドリルモードから前記チャックモードへ切り替えられる時に前記作動装置によって係合可能なシフト機構を有している、請求項２１に記載のドリル。
【請求項２６】
前記チャックが前記チャックモードから前記ドリルモードへ切り替えられる時に前記作動装置が前記シフト機構との係合から解除される、請求項２５に記載のドリル。
【請求項２７】
前記所望のギア比が前記複数のギア比の中の最高ギア比である、請求項２１に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力ドリル装置に使用されるドリルチャックに関するものであり、より詳細には、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできるドリルチャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドリルチャックは、ドリルビットを解除可能に係合するために動力ドリルと共に使用される。従来のドリルチャックは、ドリルビットにドリルチャックを締めたり緩めたりするために特殊な工具を必要とする。最近になって、ドリルチャックは手で締められるように設計され、それによれば、ユーザーはドリルチャックのチャックスリーブを回転させて、工具を使用することなくドリルチャックのジョーをドリルビットに係合し、これを解除することができる。ドリルのユーザーは、ドリルビットが所定の位置にロックされるまでジョー部材の内部にドリルビットを保持しながら、一方の手で調節可能なチャックスリーブを回転させなければならない。もっと最近になって、ドリルビットを挿入し、チャックを「チャック」モードにするとドリルの回転方向に応じてドリルの作動がチャックを締めたり緩めたりする、と言うドリルチャックが開発された。今日の多くのドリルは、操作者が選択的に切り替えることができる多速度トランスミッションを有する。現在、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできるチャック装置は高速で締められて、チャックを非常にきつく締める可能性がある。ユーザーが低速でチャックを緩めようとすると、チャックはドリルビットからジョーを緩めるのに十分なトルクを持たないかも知れない。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、チャックがドリルモードからチャックモードにシフトされるとドリルのトランスミッションを高速にシフトさせるチャックシフト機構との間の接続を提供する。このようにして、チャックはチャックモードで使用される時にその最大の緩めトルク機能を備える。
【０００４】
さらに別の代替設計に従えば、チャックは、チャック及び多速度トランスミッション装置のシフト機構に係合するロックアウト装置を備え、多速度トランスミッションが所望のハイギア比でない限りチャックがチャックモードに切り替えられることを防止するのに適する。
【０００５】
本発明のさらなる応用可能領域は以下の詳細な説明から明らかになるだろう。発明を実施するための最良の形態の説明及び特定の例は本発明の望ましい実施態様を示しているのであり、本発明の範囲を限定するためのものではなく、例示のためのものである。
【０００６】
本発明は、発明を実施するための最良の形態の説明及び添付図面からさらによく理解できるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
望ましい実施態様の以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本発明、その応用又は使用を限定するためのものでは決してない。
【０００８】
図１を参照すると、ドリル１０は、本発明の原理に従った、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできるドリルチャック１２を組み込んでいる状態で示されている。ドリル１０は、ハンドル部１６及びボディ部を有するハウジング１４を有している。バッテリパック２０は解除可能にハンドル部１６に取り付けられる。バッテリパック２０からハウジング１４のボディ部１８内に配備されるモータ２４へ電流を選択的に供給するためにハンドル１６にトリガ２２が配備される。多速度トランスミッション装置は駆動のためにモータ２４に接続される。多速度トランスミッション装置は、多速度トランスミッション装置のギア比を変更するために操作者が動かせるシフトレバー３０を有しているシフト機構を備える。多速度トランスミッション装置２６は、ドリルチャック１２に接続されるドライブスピンドル３２を有している。本発明の精神及び範囲から逸脱することなくトルク調整クラッチ及び／又はハンマードリル機構など他の装置もドリル１０と共に利用できることが判るはずである。
【０００９】
図６〜９を参照しながら、ドリルの作動によって締めたり緩めたりできる先行技術ドリルチャック例について説明する。図に示されるドリルチャック１２は、さらに米国特許第６，２４７，７０６号において開示されている。本発明はこのドリルチャック例と組み合わせて説明されるが、本発明は他のドリルチャック設計にも適用できることが判るはずである。ドリルチャック１２は、前部及び後部を有するコアボディ４０を有している。前部４２は、中にドリルビットを受ける通り穴４６を有している。後部４４は、ドライブスピンドル３２（図１）とねじ込み係合するのに適する通り穴４６のネジ山４８を有している。コアボディ４０は、ある角度で通り穴４６と交差する複数の案内溝５２を備えるカラー５０を有している。複数のジョー部材５４は案内溝５２に受け入れられ、各ジョー部材は外面にネジ切り面５６を又は前部内面に掴み面５８を備える。ネジ切りナット６０はコアボディ４０を取り囲み、ジョー部材５４のネジ切り面５６とねじ込み係合するテーパー状ネジ切り面６２を有している。ネジ切りナット６０は前面に形成される複数の窪み６４及び後面に形成される複数の歯６６を有している。
【００１０】
ナットカバー６８は、コアボディ４０の前部４２の周りに同軸に取り付けられ、ネジ切りナット６０と接触する。インパクトリング７０は環形であり、ネジ切りナット６０の歯６６とかみ合うためにその周囲に傾斜側面を持つ複数の歯状インパクト部材７３が浮き出される。コイルバネ４はインパクトリング７０と係合して、インパクトリング７０の後部を柔軟に支える。前部ハウジング（チャックスリーブ）７６及び後部ハウジング７８はドリルチャック１２を包み込む。ロッキングリング８０は、図７から一番良く判る通り、前部ハウジング７６の内面から内向きに半径方向に伸びる。前部ハウジング７６は、また、その後縁に配置される複数の交互に深いロッキング窪み及び浅いロッキング窪み８２、８４を有している。磨耗リング８６は対応する深い窪み及び浅い窪み８８、９０を備え、前部ハウジング７６の後端に接して配置される。磨耗リング８６の深い窪み及び浅い窪み８８、９０はインパクトリング７０の歯状部材７２を受け入れる。後部ハウジング７８は前部ハウジング（チャックスリーブ）７６の後端を被覆し、前部ハウジング７６の外面に設けられる楔形ストップ９２と係合して、前部ハウジング７６に対して相対的な後部ハウジング７８の軸方向の位置を維持する。インパクトリング７０の歯状部材７２は、後部ハウジング７８の内面に設けられる軸方向に伸びる窪み溝９４とスライド可能に係合する。
【００１１】
コアボディ４０の後部４４は後部ハウジング７８の後部開口に受け入れられ、コアボディ４０に対して相対的に後部ハウジング７８の軸方向の位置を固定するために、ロッキングリング９６がコアボディ４０の後部に設けられる窪み溝９８と係合する。
【００１２】
ノーズスリーブ１００は、後部位置決め部１０２及び前部ノーズ部１０４を備え、位置決め部１０２はコアボディ４０の前部４２と係合するために中央の円筒の通り穴及び内壁から隆起する複数の位置決めリッジ１０６を有する。ノーズスリーブ１００がコアボディ４０の前部４２にはめ込まれる時に前部ハウジング７６のロッキングリング８０との間に休憩面を形成するストップフランジ１０８が外壁の周りに配備される。
【００１３】
前部ハウジング７６を回転可能に支えるために１対のベアリングリング１１０Ａとワッシャ１１２Ａが配備される。付加的なベアリングリング１１０Ｂ及びワッシャ１１２Ｂは、ナット部材６０とコアボディ４０のカラー５０との間の回転支持となる。環形を有するジョイント部材１１４は、コイルバネ７４と後部ハウジング７８との間に配備される。ジョイント部材１１４は、図７から一番良くわかるとおり、ファン形のスロット１１８に挿入してボルト１２０で接合するか又は他の方法でドリルハウジング１０のツールハウジング１４に取り付けることができる複数のジョイントアーム１１６を有している。このようにして、ジョイント部材１１４はハウジング１４のボルトに係合されるので後部ハウジング７８、バネ７４及びインパクトリング７０は１つのユニットとして接合され、スピンドル３２と共には回転しない。
【００１４】
図７及び９は、「チャックモード」の時のチャックを示している。「チャックモード」とは、ドリルの作動によって付属品をしっかりと掴むためにジョーを締めるか付属品を外せるようにジョーを緩めるためにチャックが動作可能であることを意味する。「チャックモード」において、チャックスリーブ７６及び耐磨耗リング８６は、インパクトリング７０の歯７２が耐磨耗リング８６の深い窪み８８に係合するように回される。この時点で、インパクトリング７０はバネの屈曲作用によって上向きに動き、歯状部材７２が深い窪みと係合する時、インパクトトゥース７３は同時にナット部材６０の歯６６と整合する。回転式に配置されるインパクトリング７０は後部ハウジングに設けられる窪み溝９４を前方に動き、またバネ７４のバイアス力に抵抗して後ろ向きに動くこともできる。
【００１５】
図７及び９に示される通り、ドリルビット１５０は、ドリルビット１５０を挿入するための空隙を作るために各ジョー部材５４を十分に後退させて、コアボディ４０の前部４２に設けられる中央穴４６に差し込まれる。ドライブスピンドル３２がその動作方向に回転する時、コアボディ４０及びジョー部材５４がこれと共に回転する。ナット部材６０は、その歯６６とインパクトトゥース７３との係合によってインパクトリング７０と結合されるので、当初は回転しない。インパクトリング７０は後部ハウジング７８によって静止したままである。静止ナット部材６０のテーパー状ネジ切り面６２と回転するジョー部材５４のネジ切り面５６の作用によって、ジョー部材５４は即時に前方に傾き、ジョー部材５４の掴み面５８を回転軸方向に動かして、ドリルビット１５０を締め付けさせる。ジョー部材５４は、ドリルビット１５０があるのでそれ以上前方に動くことを阻止される。ジョー部材５４の締め付けが完了すると、ネジ切り面５６及びナット部材６０のテーパー状ネジ切り面６２はねじ込み係合で接合されて、その後ナット部材６０をコアボディ４０と同時に回転させる。ナット部材６０が回転し始めると、インパクトリングはバネ７４のバイアス力に抵抗して軸方向に往復することができるので、インパクトトゥース７３はトルクが増大する時に歯６６の傾斜側面に載り上げる。ナット部材６０が完全に締められると、インパクトトゥース７３は連続する歯６６に載るので、インパクトリング７０は軸方向に往復し続ける。それによって部品がぶつかる音はチャック１２が締められることを示す印である。ジョー部材５４は、モータの回転方向を逆転して、まずナット部材６０を逆方向に駆動し、インパクトリング７０のインパクトトゥース７３がナット部材６０の回転に対して抵抗を与えて、ジョー５４を後退させることによって、緩められる。言い換えると、インパクトリング７０の回転静止インパクトトゥース７３と共にナット部材６０の歯６６の回転インパクトは、スピンドル３２の回転の方向に応じてナットを締めたり緩めたりする。
【００１６】
図８は「ドリルモード」の時のチャック１２の部分切り取り図を示している。ドリルモードの時、耐磨耗リング８６の浅い窪み９０が歯状部材７２と係合するように前部ハウジング（チャックスリーブ）７６の回転位置が選択される。この時点で、インパクトリング７０は耐磨耗リング８６によって支えられ、後方に動いて、インパクトトゥース７３を部材６０の歯６６との係合から解除して、ナット部材６０を一切の接触から解放し、ナット部材６０はコアボディ４０及びジョー部材５４と共に回転する。このように、ドリルモードの時、インパクトリング７０はナット部材６０から外された状態で保持されるので、ツールに締め付けられたジョー部材５４は締め付けられたままである。
【００１７】
多速度トランスミッションを持つドリルと組み合わせてチャック１２を使用することができる。この場合、上述の通り、チャックは高速で締められ、チャックを非常にきつくする可能性がある。ユーザーが低速でチャックを緩めようとすると、チャック１２はチャック１２を緩めるために締め付け力を克服できないかも知れない。従って、図２及び３に示される通り、ドリルモード位置（図２）とチャックモード位置（図３）との間で回転可能な前部ハウジング７６は、ドリルハウジングの中まで伸びて多速度トランスミッションのシフト機構２８と相互作用する付加的コネクタアーム２００を備える。チャック１２が「ドリル」モードの時、アーム２００は、ドリルシフタを低、中及び高（数字１、２、３で示される）を含む全ての速度に位置決めできるような位置にある。前部ハウジング７６が「チャックモード」にシフトされる時、前部ハウジング７６は図３に矢印Ａで示される通りに回転される。アーム２００も回転して、シフトレバー３０から伸びる対応するアーム２０２に係合するので、ドリルのシフトレバーは高速モード（位置３）に押しやられる。このように、チャック１２がチャックモードの時、ドリル１０の多速度トランスミッション２６は自動的に最高速度に設定される。
【００１８】
図に示される例において、この実施態様はチャックモードの所望の動作速度として高速を示している。しかしながら、選択されるどの速度でもチャックモードにおける動作に利用できることが判るはずである。従って、本発明のシステムの場合、ドリルモード及びチャックモードで動作可能なチャック１２は、チャック１２をドリルモードからチャックモードへ切り替えて、同時に多速度トランスミッション装置を所望のギア比へ切り替えるために動作可能な作動装置を備える。チャックの締め付け作動中多速度トランスミッション装置を最低ギア比に切り替えることが望ましい場合があることも予想される。これは、チャックのシフトスリーブすなわち前部ハウジングをチャック位置に動かす時に望みの位置にシフトレバーを動かすために本発明の原理を用いれば容易に達成できる。
【００１９】
また、チャック１２の作動装置が、チャックの操作のロックモード及びアンロックモードの両方のための別個の位置を備えることも考えられる。このような場合、チャックの前部ハウジングすなわちシフトスリーブ７６は、さらにモータの「前進／逆行」シフト機構と相互作用し、チャック緩めモードにおいてシフト機構の最高ギア比への切り替えを可能にし、一方、チャック締め付けモードの時に最低ギア比への切り替えを可能にする。このようにして、ドリルビットを締めるために最低駆動力を使用し、ドリルビットを緩めるために最高駆動力を使用できるようにすることができる。
【００２０】
図４及び５を参照しながら、次にロックアウト装置３００をチャック及び多速度トランスミッション装置２６のシフト機構２８と係合させる、本発明の第二の実施態様について説明する。ロックアウト装置３００は、多速度トランスミッション２６が複数のギア比の中の予め決められた１つ（最高ギア比が望ましい）にない限りチャック１２がチャックモードへ切り替えられるのを防止するのに適する。特に、ピン３０２は、又はその他の部材は、ハウジングによって支えられ、バネ３０４によって速度シフタレバー３０に向かって軸方向に片寄せられる。ピン３０２が、ピン３０２を軸方向前方に動かしてチャックの前部ハウジング７６’に設けられる窪み３１０に係合させるカム面３０２に係合するように、シフトレバー３０は窪み３０８（図５から一番良くわかる）を有するカム面３０６を備える。ピン３０２は、窪み３１０に嵌る時、前部ハウジングすなわちチャックスリーブ７６’がドリルモード位置（図４）からチャックモード位置へ回転するのを防止する。図５に示される通りシフトレバー３０が最高ギア位置（位置３）に動かされると、カム面３０６の窪み３０８はピン３０２と整合するので、ピンはチャックスリーブ７６’に設けられる窪み３１０から後退することができるので、チャックスリーブ７６‘’はチャックモード位置（図５）へ自由に回転できる。このように、ロックアウト装置３００は、速度シフタ３００が所望の位置（この場合には、最高速度位置）にない限り、チャックがチャックモードで作動されるのを防ぐ。チャックスリーブ７６’がチャックモード位置の時、ピン３０２はカム面３０６の窪み３０８から十分な距離後退するのを阻止され、それによって速度シフトレバー３０が所望の位置からシフトされるのを防止する。チャックスリーブ７６’が回転してドリルモード位置（図４）に戻るまでは、窪み３１０がピン３０２の端に整合して、シフトレバー３０を「所望」の位置から他の速度位置の中の１つに動かせるようにするのに十分にピン３０２を後退させることができない。このようにして、ロックアウト装置３００を用いて、チャックをチャックモードで操作できるようにするために多速度トランスミッション２６が所望のギア比に動かされるようにする。
【００２１】
本発明の説明は本質的に単なる例であり、本発明の主旨から逸脱しない変更は本発明の範囲内にある。この種の変更は本発明の精神及び範囲からの逸脱とは見なされない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の原理に従ったドリルチャックと統合されたドリルの斜視図である。
【図２】ドリルモードで示される、本発明の第一の実施態様に従ったドリルチャックの斜視図である。
【図３】チャックがチャックモードの時の、本発明の原理に従ったドリルチャックを有するドリルの斜視図である。
【図４】本発明の第二の実施態様に従ったロックアウト装置を組み込むドリルチャックの略図である。
【図５】チャックスリーブがチャックモードで示されている、図４に示されるロックアウト装置を有するドリルチャックの略図である。
【図６】本発明の原理に従った先行技術ドリルチャック例の分解斜視図である。
【図７】本発明の原理に従った先行技術チャックの部分断面図である。
【図８】本発明の原理に従った正常ドリルモードの時の先行技術チャックの部分断面図である。
【図９】本発明の原理に従った、チャックモードの時の先行技術チャックの部分断面図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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