(57)【要約】【課題】３段の変速機構を使い勝手を損わずに簡単な構造で実現する。【解決手段】クラッチ機構が設けられる第４インターナルギヤ４６よりも前段に、単独で回転可能な第１インターナルギヤ１４と第２インターナルギヤ１５とを軸方向に並設し、各インターナルギヤ１４，１５内で夫々公転する小歯車１２と大歯車１３とを第１キャリア８に支持させて、第１、第２インターナル１４，１５の何れか一方を、第１切替リング２０によって回転規制可能とする一方、同じく第４インターナルギヤ４６の前段の第３インターナルギヤ２６を、前段の第１キャリア８と遊星歯車２５とを連結する後退位置と、第１ギヤケース４の係合歯３０に係合して遊星歯車２５を公転させる前進位置との間でスライド可能として、第２切替リング２４によってスライド位置を選択できるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に収容したモータの出力軸と前記ハウジングの先端に設けたスピンドルとの間に、インターナルギヤ内で公転する遊星歯車と、その遊星歯車を支持するキャリアとを少なくとも３段連結してなる遊星歯車減速機構を介在させる一方、回転可能とした１のインターナルギヤを、付勢力を任意に調整可能な弾性手段によって回転規制するクラッチ機構を設けた電動工具であって、
前記１のインターナルギヤより前段に位置する他の１のインターナルギヤを、回転可能且つ軸方向へスライド可能に設けると共に、前記ハウジング外部から前記他の１のインターナルギヤをスライド操作可能な操作手段を設けて、一方のスライド位置で、内周側の遊星歯車とその前段のキャリアとに同時に噛合して両者を連結可能とし、他方のスライド位置で、前記前段のキャリアと離反して前記ハウジングと係合可能とする一方、
前記１のインターナルギヤより前段に位置する別のインターナルギヤを、軸方向に並設されて夫々単独で回転可能な一組のインターナルギヤとすると共に、各インターナルギヤ内で夫々公転する前後の遊星歯車を、１つのキャリアに夫々単独で回転可能に同軸で軸支させて、前記前後の遊星歯車に、その前段の前記出力軸またはキャリアが同時に噛合可能として、
前記一組のインターナルギヤの何れか一方を選択して前記ハウジング外部から回転規制可能な規制手段を設けて、前記他の１のインターナルギヤのスライド位置の選択と、前記一組のインターナルギヤの何れかの回転規制の選択とにより、前記スピンドルの回転速度を３段に切替可能としたことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊星歯車減速機構を利用して出力軸の回転速度を３段に切替可能とした電動ドライバ等の電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電動ドライバでは、ハウジング内に収容したモータのトルクを、インターナルギヤ内で公転する複数の遊星歯車と、その遊星歯車を支持するキャリアとを軸方向に複数配列してなる遊星歯車減速機構を介して減速し、ハウジング先端のスピンドルに伝達可能となっている。
このような電動ドライバにおいては、スピンドルの回転速度を３段に切替可能とした変速機構を具備したものが知られている。具体的には特許文献１に示すように、遊星歯車減速機構内の２つのインターナルギヤを、夫々軸方向へ前後移動可能に設けて、各インターナルギヤの位置をハウジング外部から操作部材で切り替えることで、遊星歯車とキャリアとの一体回転と別体回転とを組み合わせて、スピンドルの回転速度を３種類に選択可能としたものである。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第６４３１２８９号明細書（図２３〜図２５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のような変速機構においては、インターナルギヤの移動を、各インターナルギヤごとに外嵌した針金を、遊星歯車減速機構を収容するスリーブの外に設けた切替カムのカム溝に夫々係止させ、その切替カムをさらにその外側のスイッチ部材で軸方向に移動させる構造となっている。よって、部品点数が多くなって構造が複雑化し、組付けの手間も面倒となってしまう。
また、電動ドライバにおいては、遊星歯車減速機構の１のインターナルギヤを回転可能に設けて、これを所定の弾性手段で回転規制し、弾性手段による付勢力を越える負荷がスピンドルに加わった際、インターナルギヤを空転させてスピンドルへのトルク伝達を遮断するクラッチ機構が設けられる。しかし、上記変速機構にあっては、クラッチ機構を構成するインターナルギヤが１段目に設けられ、変速機構を構成するインターナルギヤがその下段側に設けられているため、クラッチ作動トルクを一定にしても、変速の選択によるギヤ比の違いでクラッチ作動トルクが変化してしまい、使い勝手が悪くなる。
【０００５】
そこで、請求項１に記載の発明は、３段の変速機構を、使い勝手を損なうことなく簡単な構造で実現できる電動工具を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、１のインターナルギヤより前段に位置する他の１のインターナルギヤを、回転可能且つ軸方向へスライド可能に設けると共に、ハウジング外部から他の１のインターナルギヤをスライド操作可能な操作手段を設けて、一方のスライド位置で、内周側の遊星歯車とその前段のキャリアとに同時に噛合して両者を連結可能とし、他方のスライド位置で、前段のキャリアと離反してハウジングと係合可能とする一方、１のインターナルギヤより前段に位置する別のインターナルギヤを、軸方向に並設されて夫々単独で回転可能な一組のインターナルギヤとすると共に、各インターナルギヤ内で夫々公転する前後の遊星歯車を、１つのキャリアに夫々単独で回転可能に同軸で軸支させて、前後の遊星歯車に、その前段の出力軸またはキャリアが同時に噛合可能として、一組のインターナルギヤの何れか一方を選択してハウジング外部から回転規制可能な規制手段を設けて、他の１のインターナルギヤのスライド位置の選択と、一組のインターナルギヤの何れかの回転規制の選択とにより、スピンドルの回転速度を３段に切替可能としたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、電動工具の一例である電動ドライバの一部縦断面図で、電動ドライバ１は、ハウジング２に収容したモータ３の前方（図１の右側）に、筒状の第１ギヤケース４と、スピンドル６を軸支する第２ギヤケース５とを内設し、両ギヤケース内に遊星歯車減速機構７を設けてなる。遊星歯車減速機構７は、夫々複数の遊星歯車を支持する第１キャリア８から第３キャリア１０までの３つのキャリアを軸方向に３段連設してなり、第１キャリア８の遊星歯車をモータ３の出力軸３ａに嵌着されたピニオン１１に噛合させ、第３キャリア１０をスピンドル６と一体に連結することで、出力軸３ａのトルクを減速してスピンドル６に伝達可能としている。
【０００８】
但し、ここでのピニオン１１は、後方が大径となる２段径に形成されており、ここに噛合する遊星歯車も、径が異なる小歯車１２と大歯車１３とが夫々単独で回転可能に第１キャリア８へ同軸で支持されて、夫々小歯車１２がピニオン１１の大径側と、大歯車１３が小径側と夫々噛合している。また、遊星歯車が公転する１段目のインターナルギヤも、小歯車１２が公転する第１インターナルギヤ１４と、大歯車１３が公転する第２インターナルギヤ１５との一組となって前後に並設されている。両インターナルギヤ１４，１５は、出力軸３ａを軸支して第１ギヤケース４の後方を閉塞するキャップ１６前面に固定されたワッシャー１７と、前側の大歯車１３の前面際で第１ギヤケース４に固定されたワッシャー１８との間で軸方向への移動を規制されて夫々単独で回転可能となっている。さらに、第１，第２インターナルギヤ１４，１５の外周には、図２，３に示すように複数の歯１９，１９・・が等間隔で周設されている。
【０００９】
２０は、歯１９を含む第１、第２インターナルギヤ１４，１５よりも大径の第１切替リングで、図３に示すように、前方へ延設された３つのガイド片２１と第１ギヤケース４の内面に形成された第１凹部２２ａとの嵌合によって回転を規制され、第１ギヤケース４の内面の凸部４ａと、キャップ１６との間で軸方向へ移動可能に設けられる。また、第１切替リング２０には、周方向へ等間隔に３つのボール２３，２３・・が嵌着されて、第１切替リング２０のスライドに伴い、各ボール２３が、第１インターナルギヤ１４または第２インターナルギヤ１５の何れかの外周で歯１９，１９間に噛合可能となっている。すなわち、第１切替リング２０のスライド位置の選択により、第１，第２インターナルギヤ１４，１５の何れか一方の回転を規制可能としたものである。
【００１０】
そして、第１切替リング２０の前方で第３インターナルギヤ２６には、第２切替リング２４が外装されている。この第２切替リング２４は、ワッシャー１８の前方で前後移動可能に設けられ、図２〜４にも示すように、外周側に形成された突条２４ａと、第１ギヤケース４内面の第２凹部２２ｂとの嵌合によって回転を規制される。第３インターナルギヤ２６とは、半径方向へ等間隔に設けられた３つのピン２７，２７・・の先端を、第３インターナルギヤ２６の外周に形成したリング溝２８に挿入することで、第３インターナルギヤ２６の回転を許容しつつ軸方向への移動が一体となっている。但し、第３インターナルギヤ２６の外周でリング溝２８の前方には、複数の歯２９，２９・・が等間隔で周設されて、前進位置では、第１ギヤケース４の内面に形成された係合歯３０，３０・・と係合して第３インターナルギヤ２６は回転を規制され、内周側で遊星歯車２５，２５・・のみを公転させる。一方、後退位置では、遊星歯車２５と共に、内周側で第１キャリア８の外周に形成された歯３１，３１・・とも噛合して、第１キャリア８と遊星歯車２５とを一体回転させるようになっている。
【００１１】
一方、ハウジング２と第１ギヤケース４との間には、切替プレート３２が配される。この切替プレート３２は、図４に示すように、ハウジング２の内面に形成された凹溝３３内に前後へスライド可能に設けられ、下面側に、左右一対のスライド溝３４，３４を前後方向に形成している。各スライド溝３４内には、第１切替リング２０の後端上面に突設された第１突起３５と、第１切替リング２０の上側で後方へ延長させた突条２４ａの後端上面に突設された第２突起３６とが、夫々第１ギヤケース４に前後方向へ形成されたスリット４４を貫通して挿入している。また、各スライド溝３４内においては、各突起３５，３６の前後にコイルバネ３７，３７が収容されると共に、各突起３５，３６のみが通過可能で、前後のコイルバネ３７，３７の前後端が当接する狭小部３８が形成されている。なお、両狭小部３８，３８は、互いに前後方向へ位置をずらせて形成されている。
【００１２】
また、切替プレート３２の左右両端には、前後方向の切り込み３９によって左右方向に弾性を付与されたクリック片４０が夫々形成されて、その中央に突設した突起４１が、ハウジング２の凹溝３３の左右でクリック片４０，４０に対向して突設された位置決め片４２の両端と、その中央の凹部４３との３箇所のうち何れかに係止または嵌合可能となっている。
すなわち、ここではクリック片４０が位置決め片４２の後方で係止する後退位置（図４）と、位置決め片４２の凹部４３に嵌合する中立位置（図５）と、位置決め片４２の前方で係止する前進位置（図６）とを選択可能としたものである。
【００１３】
ここで、切替プレート３２の各スライド位置とそれに伴う第１突起３５（第１切替リング２０）、第２突起３６（第２切替リング２４）との連動関係を具体的に説明する。なお、切替プレート３２の上面中央には、操作突起４５が形成されて、ハウジング２の外部へ突出していることから、操作突起４５を利用してハウジング２外部から切替プレート３２をスライド操作可能となる。また、ボール２３を有する第１切替リング２０とその第１切替リング２０をスライド操作する切替プレート３２とが本発明の規制手段に、第３インターナルギヤ２６に連結される第２切替リング２４とその第２切替リング２４をスライド操作する切替プレート３２とが本発明の操作手段に夫々相当する。
【００１４】
まず、切替プレート３２が図４の後退位置にあると、コイルバネ３７で挟持される第１突起３５はキャップ１６に当接してスリット４４の後端で停止する。これはスライド溝３４における狭小部３８の位置となる。一方、第２突起３６は、スライド溝３４内では狭小部３８の前方に移動して前側のコイルバネ３７の付勢を受け、後側のコイルバネ３７は狭小部３８の後方で規制されて第２突起３６に当接しないため、第１突起３５と同様に後退し、キャップ１６に当接してスリット４４の後端で停止する。
これら両突起３５，３６の移動によって、第１、第２切替リング２０，２４を後退位置に位置させる。よって、第１切替リング２０のボール２３は、後方の第１インターナルギヤ１４の外周に噛合して、第１インターナルギヤ１４のみの回転を規制する。また、第３インターナルギヤ２６も後退位置にあって、第１キャリア８と遊星歯車２５とに噛合して両者を一体化させる（３速）。
【００１５】
次に、切替プレート３２が図５の中立位置では、第１突起３５は前後のコイルバネ３７，３７に挟持されることで前方へ移動する。よって、第１切替リング２０も前進してボール２３が第２インターナルギヤ１５の外周にのみ噛合する。一方、第２突起３６は、後側のコイルバネ３７から付勢されず、前側のコイルバネ３７にのみ後方へ付勢されることになるため、切替プレート３２がスライドしてもスライド溝３４内で狭小部３８に戻るだけで図４と位置は変わらない。よって、第１キャリア８と遊星歯車２５との一体化はそのままである（２速）。
【００１６】
そして、切替プレート３２が図６の前進位置では、第１突起３５は、狭小部３８の後方へ移動して、後側のコイルバネ３７に付勢されることになるが、第１切替リング２０は第１ギヤケース４の凸部４ａに当接して前進が規制されるため、図５と位置は変わらず、第２インターナルギヤ１５との噛合はそのままである。一方、第２突起３６は、前後のコイルバネ３７，３７の挟持によって前方へ移動する。よって、第２切替リング２４と共に第３インターナルギヤ２６も前進して、外周の歯２９を第１ギヤケース４の係合歯３０に係合させると共に、第１キャリア８と離反して内周側で遊星歯車２５のみと噛合する（１速）。
【００１７】
次に、クラッチ機構について説明する。
３段目に位置する第４インターナルギヤ４６は、第２ギヤケース５内で回転可能に設けられて、第４インターナルギヤ４６の前面には、第２ギヤケース５を貫通するピン４７，４７が当接している。このピン４７が、第２ギヤケース５に螺合されたスプリングホルダ４８との間に介在された弾性手段としてのコイルバネ４９によって後方へ付勢されていることから、第４インターナルギヤ４６は、コイルバネ４９に付勢されるピン４７との係合でその回転を規制されることになる。すなわち、ネジの締め終わり等でスピンドル６への負荷が高まってコイルバネ４９の付勢で設定されるクラッチ作動トルクを超えた際に、第４インターナルギヤ４６がその前面でピン４７を乗り越えさせて空転し、スピンドル６へのトルク伝達を遮断するものである。
なお、第２ギヤケース５には、回転によってスプリングホルダ４８を軸方向へネジ送りするチェンジリング５０が外装されている。このチェンジリング５０の回転に伴うスプリングホルダ４８のネジ送りで、コイルバネ４９の付勢力を変化させてクラッチ作動トルクを調整可能としている。
【００１８】
以上の如く構成された電動ドライバ１においては、操作突起４５を利用して切替プレート３２を図４の３速位置にスライドさせると、前述のように、第１切替リング２０、第２切替リング２４共に後退位置に移動して、第１インターナルギヤ１４の回転を規制すると共に、第１キャリア８と遊星歯車２５とを一体化させる。よって、この状態でモータ３を駆動させると、出力軸３ａの回転はピニオン１１から小歯車１２に伝わり、第１インターナルギヤ１４内で小歯車１２を公転させるため、第１キャリア８がその公転と同調して回転する。第１キャリア８と遊星歯車２５は第３インターナルギヤ２６によって一体に連結されているから、第１キャリア８と共に遊星歯車２５と第２キャリア９とが一体に回転し、次段の遊星歯車２５を介して第３キャリア１０を回転させ、第３キャリア１９と一体のスピンドル６を回転させる。
【００１９】
次に、切替プレート３２を図５の２速位置にスライドさせると、前述のように、第１切替リング２０のみが前方位置に移動して、今度は第２インターナルギヤ１５の回転を規制する。よって、モータ３が駆動すると、出力軸３ａの回転はピニオン１１から大歯車１３に伝わり、第２インターナル１５内で大歯車１３を公転させて、第１キャリア８を同調して回転させる。第１キャリア８以降のトルク伝達は３速位置と同様であるが、ここではピニオン１１の小径部が大歯車１３を公転させることで、３速よりも回転速度は遅くなる。
【００２０】
そして、切替プレート３２を図６の１速位置にスライドさせると、前述のように、第２切替リング２４のみが前方位置に移動して第３インターナルギヤ２６を前進させ、第１キャリア８との噛合を解除させて第１ギヤケース４の係合歯３０に係合させる。よって、モータ３が駆動すると、出力軸３ａの回転はピニオン１１から大歯車１３に伝わり、第２インターナル１５内で大歯車１３を公転させて第１キャリア８を回転させる。第１キャリア８と遊星歯車２５との一体化は解かれているから、第１キャリア８の回転に伴い、遊星歯車２５が第３インターナルギヤ２６内で公転して第２キャリア９を同調して回転させる。第２キャリア９以降のトルク伝達は２速位置と同様であるが、ここでは第１キャリア８の回転が遊星歯車２５によって減速されて第３キャリア９に伝わるため、２速よりも回転速度は遅くなる。
【００２１】
このように、上記形態の電動ドライバによれば、３段の変速機構に、並設される第１、第２インターナル１４，１５の回転を第１切替リング２０で規制する構造を採用して、インターナルギヤのスライドは第３インターナルギヤ２６のみとしているから、第１、第２インターナルギヤ１４，１５の回転規制が簡単に行え、全体的に部品点数の少ない構造となって、製造コストや組付けの手間が低減されると共に、確実な切替も期待できる。特に、クラッチ機構よりも前段に変速機構を配する格好となるから、設定したクラッチ作動トルクが変速機構の切替によって変動することがなくなり、使い勝手が良くなる。
【００２２】
なお、上記形態では、並設される一組の第１、第２インターナルギヤ１４，１５と第１切替リング２０とを１段目に、スライドする第３インターナルギヤ２６と第２切替リング２４とを２段目に配置しているが、これと逆に、第３インターナルギヤ２６側を１段目に、第１、第２インターナルギヤ１４，１５側を２段目に配置しても良い。この場合、第１キャリア８の出力側が小歯車及び大歯車に応じた２段径となる。
また、第１、第２インターナルギヤ１４，１５の規制手段も、スリーブを用いるのに限らず、インターナルギヤの外周に係合して回転規制可能であれば、半円状や周方向に短い円弧状、さらには一つのキー部材等のスライド体を用いて、切替プレートでスライドさせることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、３段の変速機構に、並設される一組のインターナルの回転を規制手段で規制する構造を採用して、インターナルギヤのスライドは他の１のインターナルギヤのみとしているから、一組のインターナルギヤの回転規制が簡単に行え、全体的に部品点数の少ない構造となって、製造コストや組付けの手間が低減されると共に、確実な切替も期待できる。特に、クラッチ機構よりも前段に変速機構を配する格好となるから、設定したクラッチ作動トルクが変速機構の切替によって変動することがなくなり、使い勝手も良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動ドライバの一部縦断面図である。
【図２】Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図４】切替プレートによる変速機構の切替動作を示す説明図である（３速）。
【図５】切替プレートによる変速機構の切替動作を示す説明図である（２速）。
【図６】切替プレートによる変速機構の切替動作を示す説明図である（１速）。
【符号の説明】
１・・電動ドライバ、２・・ハウジング、３・・モータ、４・・第１ギヤケース、５・・第２ギヤケース、６・・スピンドル、７・・遊星歯車減速機構、１２・・小歯車、１３・・大歯車、１４・・第１インターナルギヤ、１５・・第２インターナルギヤ、２０・・第１切替リング、２４・・第２切替リング、２６・・第３インターナルギヤ、３２・・切替プレート、３５・・第１突起、３６・・第２突起、４６・・第４インターナルギヤ。
【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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