JP2001277143A - 出力軸のロック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】出力軸のオートロックおよびオートリリースの
機能に、さらに、正または逆方向のラチェットドライブ
の機能を付加するとき、構造が簡単であって、小型コン
パクトな出力軸のロック装置の提供する。 【解決手段】出力軸１０の回転伝動系に、環状の第１の
環状部材２１と、伝動要素と連動して上記第１の環状部
材２１の遊び回転角分の回転後に回転出力が伝動される
環状の第２の環状部材とを近接配置し、該第２の環状部
材の回転をロックするための係止歯を形成し、上記第２
の環状部材の係止歯に、正逆一対のロック爪２４を付勢
して係合し、上記両ロック爪２４を係止歯より離脱させ
てロック解除操作するカムを形成した出力軸のロック装
置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、例えば、電動ド
ライバのような電動工具において、モータを停止制御し
てその回転力を出力する出力軸を停止させた時、出力軸
の回転をロックすることができると同時に、ラチェット
ドライブ（正または逆方向への間欠駆動）が可能な出力
軸のロック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動ドライバにおいて、電源をｏ
ｆｆにしてモータの回転を停止させると出力軸に自動的
にロックがかかり、また、電源をｏｎしてモータを回転
させると出力軸のロックが自動的に解除するオートロッ
クおよびオートリリースの機能を持った装置が存在する
（例えば、特公平６−５３３５０号公報）。

【０００３】しかし、近年上述のオートロックおよびオ
ートリリースの機能に、さらに、ラチェットドライブ
（正または逆方向への間欠駆動）の機能の追加が望まれ
ているが、かかる機能を組み込むと構造が複雑となり、
また、大型化する問題点を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、出力軸の
オートロックおよびオートリリースの機能に、さらに、
ラチェットドライブの機能を付加するとき、構造が簡単
であって、小型コンパクトな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、出力軸の回
転伝動系に、伝動要素と連動して回転のロックを解除す
る操作が可能な範囲の伝動しない遊び回転角を設定した
環状の第１の環状部材と、伝動要素と連動して上記第１
の環状部材の遊び回転角分の回転後に回転出力が伝動さ
れる環状の第２の環状部材とを近接配置し、上記第２の
環状部材の円周上に、該第２の環状部材の回転をロック
するための係止歯を形成し、上記第２の環状部材の係止
歯に、該第２の環状部材の正方向の回転に対してロック
を行う正方向側ロック爪と、逆方向の回転に対してロッ
クを行う逆方向側ロック爪との正逆一対のロック爪を付
勢して係合し、上記両ロック爪に対して、係止歯との係
合を択一に選択操作する操作部材を対設し、前記第１の
環状部材に、その遊び回転角の回転で上記両ロック爪を
係止歯より離脱させてロック解除操作するカムを形成し
た出力軸のロック装置であることを特徴とする。

【０００６】上述の第２の環状部材の係止歯は、該環状
部材の内周面に形成することができる。また、外周面に
形成することができる。さらにまた、端面に形成するこ
とができる。

【０００７】また、上述の係止歯に係合するロック爪
は、係止歯の形成位置に対応させて構成することができ
る。

【０００８】この発明の一実施の態様は、出力軸の回転
伝動系に、インターナルギヤ、サンギヤ、これら両ギヤ
に噛合するプラネタリギヤ、該ギヤを軸支するキャリア
からなる遊星歯車減速機構を介装し、前記第１の環状部
材をインターナルギヤに、第２の環状部材をキャリアに
それぞれ形成することができる。

【０００９】

【発明の作用・効果】この発明は、正逆の両ロック爪が
同時に第２の環状部材の係止歯に係合することで、出力
軸がロック状態（オートロック）となり、また、出力系
が駆動されて第２の環状部材が遊び回転角を回動する
と、該環状部材のカムが両ロック爪によるロック状態を
解除してリリース状態（オートリリース）にすることが
でき、さらに、両ロック爪の係合を択一に選択すること
で、正または逆方向のラチェットドライブができ、その
結果、例えば、電動工具のドライバでは、狭い作業個所
での手締めが有効にできる効果を有する。

【００１０】また、上述のオートロック、オートリリー
ス、さらに、正逆両方向のラチェットドライブが第１、
第２の環状部材と、正逆の両ロック爪と、操作部材との
少ない部材と簡単な構造ででき、小型コンパクトに構成
することができる。

【００１１】さらに、出力系に遊星歯車減速機構を介装
して、その伝動要素であるインターナルギヤやキャリア
を利用して構成することにより、より小型コンパクトに
構成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態を以下図
面と共に説明する。実施例は、ハンド式の電動工具であ
って、モータで駆動される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す。

【００１３】図１において、出力軸１０はモータＭのモ
ータ軸１１の回転により駆動されるが、このモータ軸
（またはモータ出力軸、あるいは駆動軸）１１と出力軸
１０との間に遊星歯車減速機構１２およびロック装置２
０を介装している。

【００１４】上述のモータ軸１１は遊星歯車減速機構１
２のサンギヤ１３に回転を伝動するようにスプライン嵌
合などの嵌め合い構造を利用して接続している。また、
上述の遊星歯車減速機構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と、該遊星
ギヤ１４を軸支したキャリア１５と、遊星ギヤ１４と噛
合するインターナルギヤ１６と、該インターナルギヤ１
６を回動可能に保持する固定リング１７とにより構成
し、これらは回転伝動系の伝動要素であって、周知のよ
うに減速機能を有し、その減速出力はキャリア１５から
出力される。

【００１５】ロック装置２０は、ロックを解除する環状
の解除用リング２１と、ロックのための係止歯を形成し
た前述の環状のキャリア１５と、ロック爪を備えた環状
の爪保持部材２２と、爪保持部材２２のロック爪の係脱
を切替える操作部材２３とにより構成している。

【００１６】図２、図３および図４に示すように、前述
の解除用リング２１は、前述のインターナルギヤ１６の
外端側の内周部に一体的に固定して、伝動要素として等
価に回動する。なお、インターナルギヤ１６に削り出し
で解除用リング２１を形成することもできる。

【００１７】上述の解除用リング２１の外端側の内周部
には、前述の爪保持部材２２のロック爪２４をロックを
解除するリリース位置２５ａと、ロック状態を許容する
ロック許容位置２５ｂとに操作する凹凸状のカム２５を
形成している。なお、図３は爪保持部材２２のロック爪
２４がロック許容位置にあり、また、図４はリリース位
置にある状態を示す。

【００１８】前述のインターナルギヤ１６はその外端側
の端面に、外方に突出する凸状のトルクリミッタ用カム
２７を等分の位置（図示例は６等分位置）に形成し、各
カム２７…の間は平滑であって、規制用ボール２８が所
定の圧力で押圧付勢されて当接している。そのため規制
用ボール２８で規制される範囲はインターナルギヤ１６
の回転が許容され、この回動許容の範囲は、中立位置か
ら正逆方向にそれぞれ爪保持部材２２のロック爪２４が
ロックを解除するリリース範囲であって、この範囲がイ
ンターナルギヤ１６の遊び回転角と称し、この間はイン
ターナルギヤ１６が回転するのでキャリア１５からの出
力がない。

【００１９】図１のおいて、上述した規制用ボール２８
の前端側には環状のプレート２９を介してスプリング３
０で押圧付勢し、このスプリング３０の前端側には固定
リング１７と一体に形成された固定軸部３１の摺動のみ
自在（回転はキーまたはスプライン嵌合により阻止され
ている）により雄ネジ筒３２により受け止められ、その
ため、スプリング３０の付勢力により規制用ボール２８
は前述のインターナルギヤ１６を所定の押圧力で付勢さ
れている。

【００２０】前述の遊星歯車減速機構１２が回転力を伝
動しているとき、出力軸１０の反力がインターナルギヤ
１６に作用するので、出力軸１０に過負荷がかかると、
その反力がインターナルギヤ１６にかかり、これを回転
させ、インターナルギヤ１６のトルクリミッタ用カム２
７が規制用ボール２８を押し下げて回転することにな
り、その結果、遊星歯車減速機構１２の回転が出力軸１
０に出力されず、トルクリミッタとして作用する。

【００２１】また、前述の雄ネジ筒３２にはナット３３
が螺合し、このナット３３はハウジング３４の先端で出
力軸１０を覆っているカバー３５に一体的に固定され、
また、該カバー３５はハウジング３４に対して回転が自
在（抜け止めがなされている）に取り付けられているの
で、このカバー３５を回転すると、雄ネジ筒３２が進退
し、この進退でスプリング３０の付勢力が調整でき、こ
の調整でトルクリミッタ機能のトルクリミットを調整す
ることができる。

【００２２】図１、図５および図６に示すように、前述
のキャリア１５の外側面がわは軸部３６を形成すると共
に、外周部には鍔部３７を形成し、この鍔部３７の内周
面の全周には、単一としては台形の形状をなした係止歯
（内歯）３８を形成している。

【００２３】上述の係止歯３８は前述の爪保持部材２２
のロック爪２４の係合が選択されることにより、キャリ
ア１５のロック状態、リリース状態、正逆のラチェット
ドライブ状態を得ることができる。

【００２４】図１、図７、図８および図９に示すよう
に、前述の爪保持部材２２は例えば、金属板で環状に形
成し、その一側面（内側面）がわに円周方向に沿って湾
曲したロック爪２４…を形成している。ロック爪２４は
その部材をＴ字状に形成して両端部に一対を形成し、こ
の部材の軸部（中心点）４０を爪保持部材２２に連結固
定して、それぞれは材料弾性を持ち、この部材は左右一
対を備え、ロック爪２４はこの実施例では４本を形成し
ている。

【００２５】上述のロック爪２４は、その爪先がキャリ
ア１５の係止歯３８に対して、正方向の回転に対してロ
ックを行う正方向側ロック爪２４ａと、また、逆方向の
回転に対してロックを行う逆方向側ロック爪２４ｂとの
一対を形成し、これらの正逆のロック爪２４ａ，２４ｂ
は、通常キャリア１５の係止歯３８に付勢状態で係合す
る位置に設定している。

【００２６】さらに、各正逆のロック爪２４ａ，２４ｂ
の爪先部分にはこのロック爪２４ａ，２４ｂを係脱操作
するための凸状カム４１を形成している。これらの凸状
カム４１は前述した解除用リング２１のカム２５（２５
ａ，２５ｂ）に操作されると共に、後述する操作部材２
３の操作カム４３（４３ａ，４３ｂ）により操作され
る。

【００２７】また、爪保持部材２２の外周部には、等分
の位置に係合凹部４２…を形成し、固定リング１７側に
植設されるピン（後述のピン４５）と係合して、固定リ
ング１７に対して回り止めする。

【００２８】図１、図１０および図１１に示すように、
前述の操作部材２３は上述したロック爪２４を正逆のラ
チェットドライブ機能に切り替え操作するための部材で
あり、環状部分にレバー４６を連設し、このレバー４６
はハウジング３４の外部間で延出して、この延出部分で
切替えの操作を行う。

【００２９】上述の操作部材２３の環状部分の内周部に
は、正逆のロック爪２４ａ，２４ｂの両方に対してロッ
クの解除を操作する凸状カム４３ａと、これを挟んで左
右の位置にロックを許容するそれぞれ２個所の凹状カム
４３ｂとを形成して、これらカム４３ａ，４３ｂで操作
カム４３を形成している。

【００３０】また、環状部分の外周部には、操作部材２
３の操作位置を、中立位置、正逆の各位置の３個所の位
置に規制する規制用凹状カム４４を形成し、このカム４
４は固定リング１７の対応する位置に植設したピン４５
…に係合し、環状部分の弾性変位で各位置に移動するこ
とができる。なお、上述のピン４５…には前述した爪保
持部材２２の係合凹部４２…と係合して、この爪保持部
材２２を回り止めする（図７、図８参照）。

【００３１】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。モータ軸１１がモータＭの
駆動により、正または逆方向に回動されると、その回転
は遊星歯車減速機構１２を介して出力軸１０に伝動され
て、該出力軸１０を駆動力により正または逆方向に回転
させるが、この回転初期において、遊星歯車減速機構１
２のインターナルギヤ１６が遊び回転角分フリーである
ため、そのトルクリミッタ用カム２７が規制用ボール２
８で規制されるまで先行して回転する。

【００３２】例えば、図３に示す両ロック爪２４（２４
ａ，２４ｂ）の凸状カム４１…が、解除用リング２１の
カム２５でロック許容位置２５ｂに位置させている時
は、図６に示すように、両ロック爪２４はキャリア１５
の係止歯３８と係合状態にあるので、該キャリア１５は
回転がロック状態にあり、そのためモータ軸１１の回転
初期ではインターナルギヤ１６が先行回転する。

【００３３】その回転が規制用ボール２８で規制される
と、例えば、図４に示すように、この規制位置でカム２
５が両ロック爪２４の凸状カム４１を押し下げてリリー
ス位置２５ｂに移動させるため、図６に示す係合状態か
ら、両ロック爪２４はキャリア１５の係止歯３８との係
合が解除され、キャリア１５のロックが解除されて、出
力軸１０はモータＭからの駆動力で回転することにな
る。

【００３４】次ぎに出力軸１０のロック状態を得るに
は、モータＭの停止後、出力軸１０を正逆いずれかの方
向に手動で回転させると、この出力軸１０の回転は遊星
歯車減速機構１２に伝動されるが、モータ負荷によりモ
ータ軸１１に回転負荷があるため、回転負荷の軽いイン
ターナルギヤ１６が回転可能な方向に回転される。この
回転で両ロック爪２４の凸状カム４１を、解除用リング
２１のカム２５のリリース位置２５ａに移動させるの
で、両ロック爪２４はその弾性で復帰してキャリア１５
の係止歯３８と係合し、該キャリア１５は回転がロック
され、出力軸１０はロック状態となる。

【００３５】このロック状態では、例えば、出力軸１０
にチャックが取付けられている場合、ツールの取付け取
外しの作業が、出力軸１０にロックが掛かっているた
め、容易となる。また、ツールがドライバである場合
は、手締めなどのように手動操作でツールを回動させる
ことができる。

【００３６】次ぎに、ラチェットドライブ機能を使用す
る時は、操作部材２３のレバー４６を正または逆のドラ
イブしたい方向に回動させる。すなわち、図１２は、レ
バー４６が中立の位置にあって、両ロック爪２４の凸状
カム４１は操作カム４３の凹状カム４３ｂに位置して、
ロック爪２４は係止歯３８と係合する位置にあり、出力
軸１０はロック状態にある。図１３に示すように、操作
部材２３のレバー４６を正方向ロック位置に操作する
と、その操作カム４３の凸状カム４３ａが逆方向側ロッ
ク爪２４ｂ側の凸状カム４１を押し下げて、該ロック爪
２４ｂと係止歯３８との係合を解除し、他方の正方向側
ロック爪２４ａの凸状カム４１は操作カム４３の凹状カ
ム４３ｂに位置させて、係止歯３８との係合を維持す
る。その結果、正方向のラチェットドライブが可能とな
る。

【００３７】また、図１４に示すように、操作部材２３
のレバー４６を逆方向ロック位置に操作すると、その操
作カム４３の凸状カム４３ａが正方向側ロック爪２４ａ
側の凸状カム４１を押し下げて、該ロック爪２４ａと係
止歯３８との係合を解除し、他方の逆方向側ロック爪２
４ｂの凸状カム４１は操作カム４３の凹状カム４３ｂに
位置させて、係止歯３８との係合を維持する。その結
果、逆方向のラチェットドライブが可能となる。

【００３８】上述したように、この実施例によれば、正
逆の両ロック爪２４ａ，２４ｂが同時に解除用リング２
１の係止歯３８に係合することで、出力軸１０がロック
状態（オートロック）となり、また、出力系が駆動され
てインターナルギヤ１６が遊び回転角を回動すると、該
インターナルギヤ１６と連動する解除用リング２１のカ
ム２５が両ロック爪２４ａ，２４ｂによるロック状態を
解除してリリース状態（オートリリース）にすることが
でき、さらに、両ロック爪２４ａ，２４ｂの係合を択一
に選択することで、正または逆方向のラチェットドライ
ブができる。

【００３９】また、上述のオートロック、オートリリー
ス、さらに、正逆両方向のラチェットドライブが解除用
リング２１と、キャリア１５と、正逆の両ロック爪２４
を保持した爪保持部材２２と、操作部材２３との少ない
部材と簡単な構造ででき、小型コンパクトに構成するこ
とができる。

【００４０】さらに、出力系に遊星歯車減速機構１２を
介装して、その伝動要素であるインターナルギヤ１６や
キャリア１５を利用して構成しているので、より小型コ
ンパクトに構成することができる。

【００４１】なお、上述の実施例において、解除用リン
グ２１はインターナルギヤ１６の端部を延長して、この
延長部に直接形成することもでき、また、係止歯３８は
キャリア１５に直接形成したが、別部材に形成してこの
別部材をキャリア１５に固定するもよい。

【００４２】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の第１の環状部材は、実施例の解除
用リング２１に対応し、同様に、第２の環状部材は、キ
ャリア１５の鍔部３７に対応するも、この発明は、上述
の実施例に限らず、多数の実施の形態を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ハンド式の電動工具の要部断面図。

【図２】 インターナルギヤおよび解除用リングの断面
図。

【図３】 インターナルギヤおよび解除用リングの正面
図。

【図４】 インターナルギヤおよび解除用リングのリリ
ース状態を示す正面図。

【図５】 キャリアの断面図

【図６】 キャリアの噛合歯とロック爪との係合状態を
示す正面図。

【図７】 爪保持部材の斜視図。

【図８】 爪保持部材の背面図。

【図９】 爪保持部材の断面図。

【図１０】 操作部材の正面図。

【図１１】 操作部材の取付け状態を示す背面図。

【図１２】 操作部材の中立状態を示す背面図。

【図１３】 操作部材の正方向ロック状態を示す背面
図。

【図１４】 操作部材の逆方向状態を示す背面図。

【符号の説明】

１０…出力軸 １２…遊星歯車減速機構 １３…サンギヤ １４…遊星ギヤ １５…キャリア １６…インターナルギヤ １７…固定リング ２０…ロック装置 ２１…解除用リング ２２…爪保持部材 ２３…操作部材 ２４…ロック爪 ２５…カム ３７…鍔部 ３８…係止歯 ４３…操作カム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力軸の回転伝動系に、伝動要素と連動し
   て回転のロックを解除する操作が可能な範囲の伝動しな
   い遊び回転角を設定した環状の第１の環状部材と、伝動
   要素と連動して上記第１の環状部材の遊び回転角分の回
   転後に回転出力が伝動される環状の第２の環状部材とを
   近接配置し、上記第２の環状部材の円周上に、該第２の
   環状部材の回転をロックするための係止歯を形成し、上
   記第２の環状部材の係止歯に、該第２の環状部材の正方
   向の回転に対してロックを行う正方向側ロック爪と、逆
   方向の回転に対してロックを行う逆方向側ロック爪との
   正逆一対のロック爪を付勢して係合し、上記両ロック爪
   に対して、係止歯との係合を択一に選択操作する操作部
   材を対設し、前記第１の環状部材に、その遊び回転角の
   回転で上記両ロック爪を係止歯より離脱させてロック解
   除操作するカムを形成した出力軸のロック装置。
2. 【請求項２】出力軸の回転伝動系に、インターナルギ
   ヤ、サンギヤ、これら両ギヤに噛合するプラネタリギ
   ヤ、該ギヤを軸支するキャリアからなる遊星歯車減速機
   構を介装し、前記第１の環状部材をインターナルギヤ
   に、第２の環状部材をキャリアにそれぞれ形成した請求
   項１記載の出力軸のロック装置。