(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を駆動軸と従動軸との接続により形成し、
上記駆動軸と従動軸とを接続する接続部に、相互の回転方向に所定の角度分動力が伝達されない遊び角を形成し、
上記従動軸側に、該従動軸に回り止めされて半径方向内外に移動可能に保持されたロック部材をその外周部に対設の固定部材に移動してロックするロック機構を設け、
前記ロック部材と軸心方向で対向する駆動軸側に、駆動軸の回動初期の回動で前記接続部の遊び角が無くなる間に、ロック部材をロック解除位置へ移動操作し、また、駆動軸の回動が停止したとき前記従動軸を接続部の遊び角分回動させる間に、ロック部材のロック位置への移動を操作するロック操作部材を設けた
出力軸のロック装置。
【請求項２】
前記ロック部材にロック爪を形成し、固定部材に前記ロック爪と係脱する係合爪を形成して、ロック爪と係止爪との係合により前記ロック機構を形成し、
前記ロック部材とロック操作部材との一方にピンを他方にカム面を形成し、
上記カム面を、前記駆動軸の回動初期の回動で前記接続部の遊び角が無くなる間に、前記ピンに当接してロック部材をロック解除位置に移動させるカム面に形成した
請求項１記載の出力軸のロック装置。
【請求項３】
前記ロック部材を従動軸の円周方向に複数個配設してロック機構を形成した
請求項１または２記載の出力軸のロック装置。
【請求項４】
前記固定部材をリング状に形成して回動可能に固定部に保持すると共に、
該固定部材を所定の負荷で押圧固定してトルクリミッタを形成した
請求項１，２または３記載の出力軸のロック装置。
【請求項５】
前記固定部材をリング状に形成して回動可能に固定部に保持すると共に、
該固定部材を所定の負荷で押圧固定してブレーキを形成した
請求項１，２または３記載の出力軸のロック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、モータの回動力を出力する出力軸において、モータを停止制御したとき、出力軸を速やかに停止させることのできる出力軸のロック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電動工具の出力軸にチャックを装着して各種のツールを取付けて手作業を行った場合、電源スイッチをＯＦＦ制御しても、チャックやツールの慣性力で出力軸が回転を継続するので、この回転中に電動工具を手放すと、ツールが回転しているため大変危険である。したがって電源スイッチをＯＦＦ制御したときは速やかに出力軸が停止することが望ましい。
【０００３】
また、上述のチャックにおいて、チャックハンドルを用いることなく手動で操作リングを回動してツールを締め付けたり、また、外したりするトルクアップ機能を持ったチャックが存在するが、このトルクアップ機能付きのチャックを使用する場合、電動工具の出力軸はモータの電源がＯＦＦのとき回転がフリーであるため、チャックを手締めしようとすると出力軸も回動して手締めができず、したがって、一方の手で出力軸を固定する必要があり、また、チャックの手締め、ツールの保持の作業があり、操作性が悪くなる問題点を有している。そのため、電動工具の出力軸はモータの電源がＯＦＦのときロックが掛かっていることが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、出力軸を停止制御したときは速やかに出力軸が停止し、また、該出力軸が停止しているとは出力軸が回動しないようにロックを掛けることができ、しかも、ロックが確実に動作し、ロックの解除が円滑に動作する出力軸のロック装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、出力軸を駆動軸と従動軸との接続により形成し、上記駆動軸と従動軸とを接続する接続部に、相互の回転方向に所定の角度分動力が伝達されない遊び角を形成し、上記従動軸側に、該従動軸に回り止めされて半径方向内外に移動可能に保持されたロック部材をその外周部に対設の固定部材に移動してロックするロック機構を設け、前記ロック部材と軸心方向で対向する駆動軸側に、駆動軸の回動初期の回動で前記接続部の遊び角が無くなる間に、ロック部材をロック解除位置へ移動操作し、また、駆動軸の回動が停止したとき前記従動軸を接続部の遊び角分回動させる間に、ロック部材のロック位置への移動を操作するロック操作部材を設けた出力軸のロック装置であることを特徴とする。
【０００６】
さらに、前記ロック部材にロック爪を形成し、前記固定部材に前記ロック爪と係脱する係止爪を形成して、ロック爪と係止爪との係合により前記ロック機構を形成し、前記ロック部材とロック操作部材との一方にピンを他方にカム面を形成し、上記カム面を、前記駆動軸の回動初期の回動で前記接続部の遊びがなくなる間に、前記ピンに当接してロック部材をロック位置に移動させるカム面に形成した出力軸のロック装置であることを特徴とする。
【０００７】
さらに、前記ロック部材を従動軸の円周方向に複数個を配設してロック機構を形成した出力軸のロック装置であることを特徴とする。
さらに、前記固定部材を回動可能に固定部に保持すると共に、該固定部材を所定の負荷で押圧固定してトルクリミッタを形成した出力軸のロック装置であることを特徴とし、さらにまた、前記固定部材を回動可能に固定部に保持すると共に、該固定部材を所定の負荷で押圧固定してトルクリミッタ、あるいはブレーキを形成した出力軸のロック装置であることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
この発明によれば、出力軸を構成する駆動軸が、例えば、モータにより駆動されると、その回動初期で該駆動軸と従動軸との接続部の遊び角が無くなる間に、ロック操作部材はロック部材をロック解除位置側へ移動操作し、爾後の継続駆動でロック部材はロック解除の位置で回動し、ロックが掛からない状態となる。その結果、駆動軸はモータの駆動により従動軸を回動し、出力軸に出力が生じる。
【０００９】
次に、駆動軸の駆動を停止すると（例えば、モータのＯＦＦ制御）、従動軸側の慣性回動、あるいは手動による回動で、該従動軸を遊び角を形成した分回動させると、この回動の間に、ロック操作部材はロック部材のロック位置への移動を操作し、該ロック部材が固定部材と接してロックされ、ロック部材の回動を阻止する。このロック部材は従動軸に対して回り止めされているので、上述のロック部材の回動阻止は従動軸の回動阻止となり、出力軸にロックが掛かり、回動ができない。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、出力軸の駆動を停止して（例えば、モータをＯＦＦ制御）従動軸側が、例えば、慣性により若干回動するか、または手動で回動すると、出力軸の回動にロックが掛かって即回転が停止するので、例えば、出力軸にチャックを装着して各種のツールを取付けて手作業を行った場合、上述のロックで、出力軸の駆動を停止した後、即電動工具を手放しても、チャックやツールの慣性力による出力軸の回転が即停止されて、何等危険性がなく、安全な作業ができる。
【００１１】
さらに、出力軸が停止しているときは、上述のように既にロックが掛かっているので、例えば、トルクアップ機能を持ったチャックの使用時に、チャックを手締めするときに出力軸が回動しないため、手締めが容易に、しかも確実にでき、チャックの手締め、ツールの保持の作業等が容易となって、操作性が向上する。
【００１２】
さらに、ロック部材にロック爪を形成し、固定部材に前記ロック爪と係脱する係止爪を形成してロック機構を形成すると、ロック爪と係合爪とが軸の半径方向で係脱し、またロック方向は円周方向であるため、出力軸が停止してロック爪と係合爪とが係合した時に、該出力軸に回転負荷が作用しても、この回転負荷でロック爪の係合が外れることなく確実にロック状態を維持し、また、ロックが解除されるときは、出力軸の回転負荷でロック爪の係合が噛み込むことなく、円滑にロック解除され、その結果、ロックは確実に、ロック解除円滑にそれぞれ動作する。
【００１３】
また、ロック部材を複数に構成することにより、ロックの強度を向上させることができる。さらに、ロック部材の回動を阻止する固定部材にトルクリミッタやブレーキを構成することで、出力軸に接続する負荷側の慣性が大きすぎて、駆動軸の駆動解除で即ロックを掛けたとき、出力軸側に過負荷が掛かって構造体を破損する憂いがあれば、トルクリミッタやブレーキで徐々に停止することができ、構造体の破損を防止することができる。
【００１４】
【実施例】
この発明の一つの実施の形態を図面に基づいて詳述する。実施例は、ハンド式の電動工具の出力軸に本発明の出力軸のロック装置を実施した例を示し、図１において、出力軸１０はモータ（図示省略）のモータ軸１１の回転により駆動されるが、このモータ軸１１と出力軸１０との間に減速機構を含むロック装置を介装している。
【００１５】
上述のモータ軸１１は遊星歯車機構１２のサンギヤ１３に伝動可能に接続している。上述の遊星歯車機構１２は上述のサンギヤ１３の他に、該サンギヤ１３と噛合する遊星ギヤ１４、該遊星ギヤ１４を軸支したキャリア１５、遊星ギヤ１４と噛合するインターナルギヤ１６、固定リング１７により構成し、周知の通り減速機能を有し、その減速出力はキャリア１５から出力される。
【００１６】
図２にも示すように、出力軸１０をロックするためのロック装置２０は、上述のキャリア１５と、これと軸芯方向で対向するロックリング２１と、これを両側から保持する２枚の円板状の保持板２２と、ロックリング２１の回動をロックするめたの前述したインターナルギヤ１６とにより構成している。
【００１７】
図３に示すように、前述のキャリア１５の軸芯部と出力軸１０の内端部は相互が嵌合して伝動可能に接続しており、この嵌合構造は、出力軸１０の内端の軸芯方向の所定範囲で、軸芯を挟んで対向する２箇所の周面を平面に形成して連結嵌合部２３を形成し、これと嵌合するキャリア１５の連結嵌合部２４には、中立の位置から正逆の回転方向にそれぞれ所定の角度θ分伝動を行わない遊び角を形成している。
【００１８】
図２において、前述の２枚の保持板２２，２２の中心部は、前述の出力軸１０の連結嵌合部２３に遊びの無い状態で嵌合する連結嵌合部２９（図６参照）を形成して、出力軸１０と一体的に回動する。
そして、前述のキャリア１５を駆動側とすると、出力軸１０は従動側と称することができ、上述の保持板２２，２２は上述の駆動側のキャリア１５と軸芯方向で対向する従動側の出力軸１０の内端側に固定していることになる。
【００１９】
さらに、図３にも示すように、上述のキャリア１５の内側の側面には、前述のロックリング２１のロック状態を解除するために、軸芯を挟んで対向する位置に傾斜内壁面を持ち同一方向に向けたカム孔２８，２８を形成し、このカム孔２８，２８には後述するロックリング２１のピン２７，２７が挿入されて、キャリア１５が駆動方向に回動したとき、カム孔２８，２８の傾斜内壁面がピン２７，２７に接当して、これをロックリング２１のロック位置側からロック解除位置側に移動させる。
【００２０】
図４にも示すように、前述のロックリング２１の軸芯を挟んで対向する２箇所の外周部には、それぞれ５枚のロック爪２５…を形成し、それぞれロック爪２５…位置の内側位置で５枚のロック爪２５…の中間部分には前述したピン２７，２７を植設固定していて、この一方端部が前述のキャリア１５のカム孔２８，２８まで延長している。
【００２１】
上述のロックリング２１がその一方側のロック爪２５…側（例えば、図中上方側）が半径方向の外側に設定したロック位置側に偏心移動したときに、該ロック爪２５…と前述のインターナルギヤ１６の内周面に形成したギヤ２６（図５参照）と噛合して、ロックリング２１の回動をロックできるように設けている。
【００２２】
前述のインターナルギヤ１６のギヤ２６は通常内歯車の形状で形成されているが、ロックリング２１のロック爪２５…は上述のギヤ２６と噛合が一致する形状に形成されているめた、ギヤ２６に５枚のロック爪２５…を噛合させたとき、５枚共均等な接触で噛合し、ロック時の回動負荷は５枚のロック爪２５…に均等に受けることができ、必要な強度を得る。
【００２３】
なお、ロック爪２５…を外歯車として形成したときは、５枚のロック爪２５…の内の１枚がインターナルギヤ１６の１枚のギヤ２６に強く接して集中回動負荷を受けるので、ギヤ２６およびロック爪２５…の強度がより要求される。
【００２４】
また、ロック爪２５…をロックリング２１の相対向する２箇所に形成したことは、該ロックリング２１を回転させたとき、求心運動で中心部のロック解除位置への移行を行わせるための他、組立時にロックリング２１の方向性を２方向に許容して組立を容易にすることと、万一、一方側のロック爪２５…に不都合が発生しても、反対側のロック爪２５…の使用を可能にするためである。
【００２５】
図６は、前述の保持板２２，２２を示しており、該２枚の保持板２２は同一構造であるため、その一方を図示している。
上述の保持板２２はその軸芯部に、出力軸１０の連結嵌合部２３と遊びなく嵌合して一体回動する連結嵌合部２９を形成し、さらに、ロックリング２１のピン２７，２７と対向する位置には、該ピン２７，２７の半径方向内外の摺動をガイドする長孔３０，３０を形成している。
【００２６】
したがって、ロックリング２１のピン２７，２７は２枚の保持板２２，２２の長孔３０，３０に左右から挿入されて、ロックリング２１は半径方向外側のロック位置と内側（軸心側）のロック解除位置とに摺動が可能に保持される。
なお、保持板２２は左右何れかの１枚でロックリング２１を保持することもできる。
【００２７】
図７にも示すように、前述のロックリング２１のに内周部と出力軸１０の連結嵌合部２３の平面部分との間には、ロックリング２１の一方（ロック側）のロック爪２５…をロック位置側に付勢する牛の角状に形成したバネ部材３１を介装している。
【００２８】
図１、図２、図８に示すように、前述の遊星歯車機構１２において、インターナルギヤ１６は固定リング１７に対して遊転可能に支持し、該インターナルギヤ１６の外端は凹凸面４０に形成し、これにボール４１を圧接してインターナルギヤ１６を固定板４２側に押圧して、その回動を規制することですることで、トルクリミッタを構成している。
【００２９】
上述のボール４１は複数個（例えば６個）が対接し、上記インターナルギヤ１６の外端と対向する位置には固定部材４３を対接し、該固定部材４３の前述のインターナルギヤ１６と対向する側であって、前述のボール４１と対応する位置には収納穴３９を形成して前述のボール４１を押圧するためのスプリング４４を収納し、このスプリング４４の外端は受け部材４５の支持ピン４６が挿入されて保持されている。
【００３０】
上述の固定部材４３の外周部には角ネジによるネジ４７を形成し、このネジ４７にはナット部材４８が螺合して、このナット部材４８の進退をボール４９、リング５０を介して前述の受け部材４５を軸方向に移動させて、スプリング４４の弾性を調節することで、前述のボール４１とインターナルギヤ１６の凹凸面４０によるトルクリミッタのトルクを調整することができる。
【００３１】
なお、上述のナット部材４８は操作カバー５１に対して、例えば、スプライン嵌合のように、軸方向への摺動が許容された状態で回転が伝達されるように接続し、操作カバー５１を回動操作することで、ナット部材４８を回動操作することができる。また、固定板４２、固定リング１７および固定部材４３は適宜の連結機構により一体的に連結して、固定状態に構成している。
【００３２】
上述のように構成した出力軸１０のロック装置２０の動作を説明する。
図１、図７、図９において、モータ軸１１は停止しており、ロックリング２１のピン２７，２７とキャリア１５のカム孔２８，２８との位置は、図３に示すカム孔２８の中央上部にピン２７が配置する状態の位置にあるため、ロックリング２１はバネ部材３１で半径方向の外側に付勢され、そのためロックリング２１のロック側のギヤ２５は回動が規制されたインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合して、図７に示すロック状態にある。
【００３３】
この状態で出力軸１０側から、例えば、手動で正または逆方向の回動を付与すると、この回動はキャリア１５には遊び角θがあるため、これを回動することはないが、保持板２２との間には遊び角θがないので、この保持板２２に出力軸１０の回動力を受け、該保持板２２の長孔３０、ロックリング２１のピン２７を介してロックリング２１に回動力を伝動する。
【００３４】
しかし、ロックリング２１のロック側のロック爪２５は、前述したようにスプリング４４の弾性で回動が規制されたインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合しているので、回動されることがない。したがって、出力軸１０はロック状態にあり、手動で回動することが防止される。
【００３５】
なお、上述のロック爪２５にかかる回動負荷は円周方向であり、ロック爪２５の噛合方向は半径方向であるため、回動負荷でロック爪２５がギヤ２６から外れたり、ギヤ２６に食い込んで離脱不可になることはない。
【００３６】
上述の出力軸１０の手動による回動がスプリング４４による弾性力を越えたときは、インターナルギヤ１６がスプリング４４の押圧に抗して回動して、トルクリミッタが機能する。
前述のように出力軸１０の回動がロック状態にあると、出力軸１０が回動しないので、この出力軸１０にツールを取付けることが簡単となる。
【００３７】
上述のようにして、ロック状態にある出力軸１０を駆動するときは、このロック状態のままモータを駆動してモータ軸１１を所定の駆動方向に回動すると、上述のロック状態が自動的に解除される。
【００３８】
図１０、図１１に示すように、上述のモータ軸１１の回動は遊星歯車機構１２で減速されてキャリヤ１５から出力されるが、該キャリア１５と出力軸１０との連結嵌合部２３，２４には遊び角θがあるため、この遊び角θ分キャリア１５が回動してから回動力を出力軸１０に伝達することになる。
【００３９】
上述のキャリア１５が遊び角θ分回動する間に、キャリア１５のカム孔２８，２８の傾斜内壁面がロックリング２１のピン２７，２７を半径方向内側のロック解除位置側に操作し移行させる。上述のカム孔２８，２８の作用によりロックリング２１はバネ部材３１に抗して軸芯側のロック解除位置に移行し、ロック爪２５はインターナルギヤ１６のギヤ２６から外れ出力軸１０の回動が許容される。
【００４０】
この場合、ロックリング２１に回転力が伝達されると（保持板２２側からの伝達）、該ロックリング２１は円周が略均等なリングに形成しているため、その回動により求心力が作用して出力軸１０と同心位置で回動し、その外周のロック爪２５がインターナルギヤ１７のギヤ２６と係合することはない。
【００４１】
その結果、ロックリング２１のロック状態の解除が維持されて、出力軸１０はモータ軸１１の駆動力で回動される。なお、出力軸１０の駆動状態下で該出力軸１０に過負荷が作用して、この負荷がスプリング４４による弾性力を越えたときは、インターナルギヤ１６がスプリング４４の押圧に抗して回動して、トルクリミッタが機能する。
【００４２】
次に、駆動状態にあるモータを停止してモータ軸１１の回動を停止すると、モータ軸１１のトルクが低下することで、出力軸１０側の慣性が大きくなったとき（モータ軸１１の停止により反動）、キャリア１５に対し出力軸１０の回動が先行することになり、この回動で相互の遊び角θが逆行してキャリア１５のカム孔２８，２８によるロックリング２１のピン２７，２７の規制が解かれて遠心力やバネ部材３１の付勢力でピン２７，２７を中立の位置に復帰させ、ロックリング２１は偏心位置側であるロック位置に移行する。その結果、ロックリング２１のロック側のロック爪２５は回動が規制されたインターナルギヤ１６のギヤ２６と噛合して、ロック状態なる。
【００４３】
したがって、出力軸１０はモータ軸１１が停止すると即回転が停止され、惰性による回転がなくなり、安全性が高められる。
なお、出力軸１０に慣性が発生しないで停止したときは、手動により出力軸１０を慣性の方向に回動させることで、上述と同様にロック作用を得ることができる。また、出力軸１０の惰性による回動がスプリング４４による弾性力を越えたときは、インターナルギヤ１６がスプリング４４の押圧に抗して回動して、トルクリミッタが機能する。
【００４４】
上述の実施例において、インターナルギヤ１６の内端面の凹凸面４０を平面に形成し、さらに、ボール４１をブレーキパッドに変更すると、該部にブレーキ機構が構成でき、前述のトルクリミッタをブレーキ機構として構成することができる。
【００４５】
図１２〜図１５は、前述のロックリング２１の他の例を示し、図１２において、この例では、半径方向で分割した（円周方向に２枚設けた）２枚のロック板２１ａ，２１ａと、これらロック板２１ａ，２１ａを相反する半径方向の外方のロック位置に付勢する２本のスプリング３１ａ，３１ａとで形成し、上述の各ロック板２１ａ，２１ａの外周にはそれぞれ３本のロック爪２５…を形成し、また、側面にはピン２７を植設している。なお、このピン２７は図１で示した実施例と同様に作用する。
【００４６】
図１４、図１５に示すように、上述のロック板２１ａ，２１ａの外周部に位置するインターナルギヤ１６ａは、前述の図１による実施例で示したインターナルギヤ１６とは別体に形成して、該インターナルギヤ１６の対応位置に固定する例を示している。そして、該インターナルギャ１６ａのギヤ２６…はロック板２１ａ，２１ａのロック爪２５と噛合する。なお、これらのギヤ２６とロック爪２５とは既に説明した第１実施例のそれと同じ条件で形成される。
【００４７】
図１３に示すように、上述の２枚のロック板２１ａ，２１ａのそれぞれのピン２７，２７に対向するキャリア１５の対応位置に形成するカム孔２８，２８は、軸芯を挟んで対向する位置に対称に形成し、該カム孔２８，２８には半径方向の外方に対して傾斜内壁面を持つほぼ三角形状に形成している。
【００４８】
このように構成したロック板２１ａ，２１ａは、図１４に示すように、スプリング３１ａ，３１ａの付勢力によりインターナルギヤ１６ａのギヤ２６…と噛合することで、出力軸１０（図１参照）をロックする。
【００４９】
また、モータ軸１１（図１参照）が駆動されると、キャリア１５が初期の遊び各θ分回動する間にピン２７，２７がカム孔２８，２８の傾斜内壁面で半径方向内側に押戻し、図１５に示すように、ロック板２１ａ，２１ａのロック爪２５…はインターナルギヤ１６ａのギヤ２６…から外れて、ロックが解除され、モータ軸（図１参照）の回動が許容される。
【００５０】
上述のロック板２１ａ，２１ａの構成によれば、２箇所でロックするので、図１で示した、ロックリング２１よりもさらに強度の高いロックが得られる。
なお、ロック板２１ａは２枚以外の複数個を設けることもでき、よりロックの強度を高めることが可能である。
【００５１】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の出力軸、駆動軸および従動軸は、実施例のモータ軸１１、出力軸１０に対応し、
以下同様に、
接続部は、出力軸１０とキャリア１５との連結嵌合部２３，２４に対応し、
ロック機構は、ロック装置２０に対応し、
ロック部材は、ロックリング２１およびロック板２１ａに対応し、
係合爪を形成した固定部材は、ギヤ２６を形成したインターナルギヤ１６，１６ａに対応し、
ロック操作部材は、カム孔２８を形成したキャリア１５に対応し、
一方にピンを他方にカム面の構成は、ピン２７，カム孔２８の構成に対応するも、
この発明は上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、発明の技術的思想に基づいて応用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  出力軸のロック装置の断面図。
【図２】  ロック装置部分の部分分解図。
【図３】  キャリアの正面図。
【図４】  ロックリングの正面図。
【図５】  インターナルギヤの正面図。
【図６】  保持板の正面図。
【図７】  ロック装置のロック状態を示す正面図。
【図８】  トルクリミッタ機構部分の分解図。
【図９】  ロック装置のロック状態を示す断面図。
【図１０】  ロック装置のロック解除状態を示す正面図。
【図１１】  ロック装置のロック解除状態を示す断面図。
【図１２】  他の例のロック装置のロック板分解図。
【図１３】  キャリアの正面図。
【図１４】  ロック装置のロック状態を示す正面図。
【図１５】  ロック装置のロック解除状態を示す正面図。
【符号の説明】
１０…出力軸
１２…遊星歯車機構
１５…キャリア
１６，１６ａ…インターナルギヤ
１７…固定リング
２０…ロック装置
２１…ロックリング
２１ａ…ロック板
２２…保持板
２３，２４…連結嵌合部
２５…ロック爪
２６…ギヤ
２７…ピン
２８…カム孔
４０…凹凸面
４１…ボール
４４…スプリング
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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