JP2015223657A - 電動工具及び回転打撃工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インパクトレンチ1は、ロータ軸70を有するモータ10と、ロータ軸70により回転されるピニオンギヤ部75と、ピニオンギヤ75と噛み合う遊星歯車88,88・・の後段と、その後段に対して固定され当該後段と共に回転する遊星歯車88,88・・の前段と、当該前段と噛み合う内歯ギヤ86と、遊星歯車88,88・・の前段及び後段を保持するスピンドル14(円盤状部82)と、スピンドル14につながるアンビル18とを有している。
【選択図】図1
Description
このインパクトドライバでは、駆動回転軸と出力軸の間に配置される、1個のインターナルギヤと2個のプラネタリギヤを有する遊星歯車機構によって減速される。2個のプラネタリギヤは、回転駆動軸とインターナルギヤに噛み合い、各プラネタリギヤの中心を通るピンは、出力軸につながるスピンドルの基部に入っている。2個のプラネタリギヤは、同じ鉛直面内に入っており、1段構成となっている。
そこで、本発明は、インターナルギヤがコンパクトでありながら、ギヤによる減速比が大きい減速機構を有する電動工具や回転打撃工具を提供することを主な目的とするものである。
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、電動工具にあって、モータ軸を有するモータと、前記モータを収容するモータハウジングと、前記モータハウジングに固定されるギヤハウジングと、前記ギヤハウジングに保持される軸受と、前記モータ軸により回転されるピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛み合う第1遊星歯車と、前記第1遊星歯車に対して固定され前記第1遊星歯車と共に回転する第2遊星歯車と、前記第2遊星歯車と噛み合い、前記ギヤハウジングに固定されるインターナルギヤと、前記第1遊星歯車と前記第2遊星歯車を保持するキャリアと、前記キャリアにつながる出力部とを有することを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記目的に加え、よりシンプルな構成においてコンパクトで充分に減速可能な減速機構を形成する目的を達成するため、上記発明において、前記第1遊星歯車が前記第2遊星歯車における前記モータに近い側に固定されていることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記目的に加え、よりコンパクトで充分に減速可能な減速機構を形成する目的を達成するため、上記発明において、前記第1遊星歯車が前記第2遊星歯車における前記出力部に近い側に固定されていることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、上記目的に加え、回転打撃工具においてもコンパクトで充分に減速可能な減速機構を形成する目的を達成するため、上記発明において、前記出力部を打撃する打撃機構を有している回転打撃工具であることを特徴とするものである。
当該形態における前後上下左右は、説明の便宜上定めたものであり、作業の状況等により相対的に変化することがある。
図1は本発明の第1形態に係る電動工具の一例である充電式のインパクトレンチ(回転打撃工具)1の中央縦断面図であり、図2はインパクトレンチ1の一部右側面図であり、図3はインパクトレンチ1の上面図であり、図4はインパクトレンチ1の上面図及び水平面(T−T線)断面図であり、図5は図1の一部後面図であり、図6は図1のA−A線一部断面図であり、図7は図1のB−B線一部断面図であり、図8は図1のC−C線一部断面図であり、図9は図1のD−D線一部断面図であり、図10は図1のE−E線一部断面図であり、図11は図1のG−G線断面図であり、図12は図1のH−H線断面図であり、図13は図6のR−R線断面図であり、図14は図1のN−N線一部断面図であり、図15は図1のS−S線断面図であり、図16はフック説明用のインパクトレンチ1の一部右側面図であり、図17はフック説明用のインパクトレンチ1の上面図であり、図18はフック説明用のインパクトレンチ1の一部後面図である。
インパクトレンチ1は、中心軸を前後方向とする円柱状の本体部4と、本体部4の下部から突出するように形成されたグリップ部6を有する。
グリップ部6は、使用者が把持する部分であり、グリップ部6の基端部には、使用者による指先で引く操作が可能であるトリガ形式のスイッチレバー8が設けられている。スイッチレバー8は、スイッチ本体部9から突出している。
モータ10は、インパクトレンチ1の駆動源であり、その回転が遊星歯車機構12により減速された後、スピンドル14に伝達される。そして、スピンドル14の回転力は、アンビル18に達する。スピンドル14の回転力は、適宜ハンマ16(打撃機構)によって回転打撃力に変換され、スピンドル14とハンマ16の間に渡されるスプリング15の緩衝を受けつつ、アンビル18に伝えられる。アンビル18は、回転力あるいは回転打撃力を受けて軸周りに回転する部分である。
モータハウジング20は、半割有底筒状の左モータハウジング20a及び右モータハウジング20bを含む。左モータハウジング20a及び右モータハウジング20bは、組み合わさると、前方に開口し、後部と上下左右を覆う有底筒状になる。左モータハウジング20a及び右モータハウジング20bの各後部には、吸気口20c,20c・・が開けられている。又、右モータハウジング20bの後部の上下には、それぞれ左右方向に沿うネジ孔20d,20dが開けられており、左モータハウジング20aの後部であって対応するネジ孔20dに向かい合う部分には、それぞれネジボス20eが設けられている。ネジ孔20dとネジボス20eには、右方からネジ24が入れられている。又、左モータハウジング20a及び右モータハウジング20bには、排気口20f,20f・・が開けられている。尚、ネジボス20eは、モータハウジング20において、他に3箇所(合計5箇所)設けられている(図1参照)。
ハンマケース22は、前部が後部に対して縮径された筒状であり、その後端部がギヤハウジング23を介してモータハウジング20の前端部の前側に配置されている。
ギヤハウジング23は、上下左右に広がっており前方へ拡径している碗状であり、前部がモータハウジング20とハンマケース22に挟まれている。
ギヤハウジング23の後部において孔が開けられており、その内側には、軸受保持壁としての金属製のベアリングリテーナ25が取り付けられている。
又、ギヤハウジング23の前部と後部の境に配置された鉛直なリング状の壁において、後面から前方へ窪んだ凹部23b,23bが設けられている。各凹部23bは円弧状であり、ベアリングリテーナ25の左又は右に位置している。更に、モータハウジング20の前部の開口部の肉厚部(前面)には、複数の弧状の凹部20h,20h・・が形成されている。凹部23b,23b,20h,20h・・の形成により、ギヤハウジング23やモータハウジング20の表面積がより広くなり、一層放熱し易くなる。
モータハウジング20の前部とギヤハウジング23の前部には、前後方向のボルト孔を有するボルト孔部20g,23a・・が形成されていると共に、ハンマケース22におけるこれらに対応する部分には、それぞれ前後方向のネジボス部22aが形成されている。互いに重なるボルト孔部20g,23a及びネジボス部22aに共通して、ボルト24aが後方から入れられている。ボルト24a,24a・・並びにボルト孔部20g,23a及びネジボス部22aは、右上・右下・左上・左下の4箇所に配置されている。
リングフック受入部28には、リングフック26が通されている。リングフック26は、金属製で輪状の部材であり、前後上下に広がる起立姿勢から、左又は右に(ハウジング2上面に触れるまで)倒れた傾倒姿勢まで動かすことができる。リングフック26は、リングフック支持体27におけるリングフック受入部28に配置された弾性部30により、左の傾倒姿勢から起立姿勢を経て右の傾倒姿勢までにおける任意の姿勢を保持することができる。尚、リングフック26を、ロープや壁等に設置されたフックに掛けることで、インパクトレンチ1を吊すことができ、この場合、リングフック26は、インパクトレンチ1に作用する重力により、自然と起立姿勢になる。
U字フック32は、U字フック支持体34に入る前後方向のフック基部32aと、フック基部32aに対し垂直となる折り曲げ部32bと、折り曲げ部32bに対し垂直である前後方向のフック端部32cと、フック端部32cの前端部に配置されたフック先端部32dを含む。折り曲げ部32bの一端はフック基部32aの後端に対しJ字状のコーナー部を介してつながり、他端はフック端部32cの前端に対し同様につながっている。
U字フック支持体34は、前後方向の孔を有しており、当該孔には、U字フック32のフック基部32aが入っている。当該孔の内面には、図示しない弾性体の筒が配置されている。U字フック支持体34は、当該孔を有する筒状部分と、当該筒状部分から左方へ延びるネジ孔部分とを有しており、当該ネジ孔部分に、ネジ36,36が入る。当該ネジ孔部分の下方であって、右モータハウジング20bの肉厚部の内部には、前後にネジ孔の形成された板部材37(図12参照)が配置されている。当該ネジ孔は雌ネジ孔であり、雄ネジであるネジ36がそれぞれ入れられる。尚、U字フック支持体34のネジ孔には、対応するネジ36の頭部が入る。
図16ないし図18に示すように、U字フック32は、フック端部32cがU字フック支持体34の上方・右方・左方・下方に位置する姿勢をとることが可能であり、当該下方位置(ハウジング2右面に触れる位置)から右方・上方を経て左方位置となりハウジング2左面に触れる位置まで回転可能であり、回転範囲内の任意の位置で停止することが可能である。
フック端部32cは、上方位置においてリングフック26の上端よりも上方に位置しており、リングフック26を使用するかあるいは上方位置のU字フック32を使用するかを選択することができる。
又、フック端部32cが右方位置になるか左方位置になるかによって、ハウジング2の右表面部あるいは左表面部からフック端部32cまでの間隔が相違し、右方位置で比較的に広く、左方位置で比較的に狭くすることができるので、互いに幅の異なる部材に対しても、これに適する間隔を有する位置を用いることによって、安定して当該部材に対しU字フック32を引っ掛けることができる。
更に、フック端部32cが下方に位置すると、U字フック32がハウジング2の右表面部(最も右側の部分)よりも左に配置される。従って、下方位置にすることによりU字フック32をインパクトレンチ1(本体部4)の外郭に沿うように収納することができ、U字フック32を使用せずインパクトレンチ1を使用したり持ち運んだりする際にU字フック32が邪魔にならない。
グリップハウジング38の上部は、それぞれ半割状である、左グリップハウジング38aと、右グリップハウジング38bを含む。左グリップハウジング38aは、左モータハウジング20aと一体であり、右グリップハウジング38bは、右モータハウジング20bと一体である。左グリップハウジング38a及び右グリップハウジング38b、並びに左モータハウジング20a及び右モータハウジング20bは、ネジ24,24により合わせられている。左モータハウジング20aには、ネジ24,24のためのネジボス38c,38cが形成されている。
グリップハウジング38の上部であって、スイッチレバー8の後方には、モータ10の回転方向を切替えるスイッチである正逆切替レバー40が、本体部4とグリップ部6の境界領域において左右に貫通するように設けられている。又、スイッチレバー8の上側であって、正逆切替レバー40の前方には、前方を照射可能なライト42が設けられている。ライト42は、ここではLEDであり、スイッチレバー8と上下方向で重なるように設けられている。ライト42は、スイッチレバー8と上下方向で重なるように設けられているので、ライト42の照射方向に使用者の指等が位置せずに、ライト42の照射を妨げる事態の発生を防止し、ライト42点灯時の視認性を良好なものとすることができる。
グリップハウジング38の下部には、上方に開口した箱状のバッテリ保持ハウジング43が配置されている。バッテリ保持ハウジング43は、その上部に対して主に前方へ広がっている。バッテリ保持ハウジング43は、それぞれ半割状である、左バッテリ保持ハウジング43aと、右バッテリ保持ハウジング43bを含む。左バッテリ保持ハウジング43aには、ネジボス43c,43cが形成されており、左バッテリ保持ハウジング43aには、ネジボス43c,43cに対応するネジ孔(図示せず)が形成されている。左バッテリ保持ハウジング43aと右バッテリ保持ハウジング43bは、ネジボス43cとネジ孔を通るネジ24により組み合わせられる。
バッテリ保持ハウジング43の下端部は、電池取り付け部44となっており、電池取り付け部44の下方には、図示しない押しボタンにより着脱可能にバッテリ46が保持されている。バッテリ46は、ここでは18V(ボルト)のリチウムイオンバッテリである。バッテリ46は、電池取り付け部44の前方から後方にスライド移動させることで、電池取り付け部44に取り付けることができる。
バッテリ保持ハウジング43の上部の前部には、表示スイッチ付き表示部48(ここではLEDによる表示部である)が設けられている。表示スイッチ付き表示部48は、モータ10の回転数(ここでは最少・少・多・最多の4段階)やバッテリ43の残量(ここでは少・中・多の3段階)が表示される。
バッテリ保持ハウジング43の内部であって、表示スイッチ付き表示部48の下側には、コンデンサ50等を搭載した制御回路基板52が収められている。表示スイッチ付き表示部48は、制御回路基板52上に搭載されている。コンデンサ50は、上に突出するように搭載され、その上部(下部以外の大部分)が左グリップハウジング38a及び右グリップハウジング38bの下端部内に入っている。制御回路基板52は、表示スイッチ付き表示部48における表示も制御する。この制御は、後述のマイコンあるいは専用の素子により行うことができる。
当該下端部と当該開口部の間には、弾性体54が介装されている。即ち、当該下端部は、当該開口部と、弾性体54を介してつながっている。弾性体54は、それぞれ複数の外方ヒダ54cが付いたシート状の部材である左弾性体54aと右弾性体54bを有している。弾性体54は、放射方向外側に開いた当該下端部、及び放射方向内側に向かった当該開口部に沿うように配置されており、左弾性体54aは当該下端部や当該開口部の左半分(左バッテリ保持ハウジング43aの外側)に配置され、右弾性体54bは当該下端部や当該開口部の右半分(右バッテリ保持ハウジング43bの外側)に配置されている。
モータハウジング20はグリップハウジング38とつながっており、これらはモータ10を収容する第1ハウジングとしての役割を担う。又、バッテリ保持ハウジング43は、第1ハウジングと弾性体54を介してつながる第2ハウジングとしての役割を担う。
制御回路基板52の周辺部外側ないし下側には、上方が開放された平たい箱状で樹脂(絶縁材料ないし弾性材料)製のケース55が配置されている。制御回路基板52は、その上側が露出する状態で、ケース55内に保持されており、ケース55はバッテリ保持ハウジング43内に保持されている。制御回路基板52は、ケース55に対し、密着する構造(例えばモールド)により固定されている。制御回路基板52は、ケース55により保持されることで、絶縁性を高めて漏電や素子の故障等を防止することができるし、制御回路基板52に対する粉塵や水分の流入や付着を防止して故障等を防止することができる。又、制御回路基板52は、ケース55を介してバッテリ保持ハウジング43に保持されることとなり、振動が弾性体54による防振作用を経てもなお僅かに制御回路基板52に伝わったとしても、ケース55によりその振動が更に軽減される。
ステータ56は、固定子鉄心60と、固定子鉄心60の前後に設けられる前絶縁部材62及び後絶縁部材64と、前絶縁部材62及び後絶縁部材64を介して固定子鉄心60にそれぞれ巻かれる複数(ここでは6個)の駆動コイル66,66・・を有する。後絶縁部材64には、センサ回路基板68が固定されており、センサ回路基板68の後側には、複数(3個)の弧状の板金部材(第1板金部材69a,第2板金部材69b,第3板金部材69c)を有する短絡部材69が固定されている。第1板金部材69aは、互いに向かい合う2つの駆動コイル66,66を電気的に接続し、第2板金部材69bは、互いに向かい合う別の2つの駆動コイル66,66を電気的に接続し、第3板金部材69cは、互いに向かい合う更に別の2つの駆動コイル66,66を電気的に接続する。
ステータ56の内部には、ロータ58が配置されている。ロータ58は、モータ軸としてのロータ軸70と、ロータ軸70の周囲に配置された筒状の回転子鉄心72と、回転子鉄心72の外側に配置されており、複数(4個)の板状で周方向に極性を交互に変えた永久磁石74と、これらの後側(センサ回路基板68側)において放射状に配置された複数のセンサ用永久磁石(図示せず)を有する。ロータ軸70の前端部は、外歯を有するピニオンギヤ部75として形成されている。回転子鉄心72と、永久磁石74と、センサ用永久磁石は、ロータアッセンブリを構成する。
センサ回路基板68には、センサ用永久磁石によってロータ58(ロータ軸70)の回転角(回転位置)を検出する図示しないセンサが複数(3個)搭載されている。センサ回路基板68は、バッテリ保持ハウジング43内の制御回路基板52と、図示しないリード線によって電気的に接続されている。制御回路基板52は、6個のスイッチング素子(図示せず)を有している。スイッチング素子は、何れかの駆動コイル66と対応して設けられ、対応する駆動コイル66のスイッチングを行う。尚、制御回路基板52は、図示しないマイコンを有しており、当該マイコンは、上記スイッチング素子のスイッチングを制御する。制御回路基板52は、モータ10を制御するためのコントローラである。
回転子鉄心72の前方には、ロータ軸70の前の軸受76が設けられている。軸受76は、ギヤハウジング23の後部に固定されたベアリングリテーナ25により保持されており、ベアリングリテーナ25を介してギヤハウジング23に保持されている。軸受76は、本体部4における上部のネジ24と、本体部4における下部(の中央)のネジ24の、それぞれの中心を結んだ直線上に配置されている。よって、ロータ軸70の振動を効果的に抑制することができる。
ロータ軸70の前の軸受76と回転子鉄心72の間には、冷却用のファン78が配置されている。ファン78は、ロータ軸70に対して固定されている。ファン78の放射方向外方に、排気口20f,20f・・が位置しており、ファン78の風は、効率的に排出される。
回転子鉄心72の後方には、ロータ軸70の後の軸受80が設けられている。軸受80は、モータハウジング20の後端部内において固定されている。
円盤状部82の前側には、ワッシャ84が固定されている。
遊星歯車機構12は、ギヤハウジング23を外郭とし、ギアハウジング23前部の開口部内側においてスプライン構造によって固定された内歯ギヤ86と、前後2段の各段において外歯を有する複数(3個)の遊星歯車88,88・・と、遊星歯車88,88・・の軸である複数(3個)の軸90,90・・と、内歯ギヤ86が前方に移動することを規制するため上下に配置されたそれぞれ左右方向に延びるピン91,91を含む。
ギアハウジング23前部の開口部内側には、スプライン溝23c,23c・・が前後方向に形成されており、内歯ギヤ86の外面には、スプライン溝23c,23c・・に合致するスプライン突起86a,86a・・が形成されている。スプライン溝23c,23c・・にスプライン突起86a,86a・・が入ることにより、ギアハウジング23に対して内歯ギヤ86が回転してしまう事態が防止される。
各遊星歯車88の後段(第1遊星歯車)は、その遊星歯車88の前段(第2遊星歯車)と一体である。各遊星歯車88の後段は、その遊星歯車88の前段に対して同心でより大径となっている。各遊星歯車88の後段の歯の数は、各遊星歯車88の前段の歯の数より多い。
各遊星歯車88の後段の外歯は、ロータ軸70先端部のピニオンギヤ部75の歯と噛み合っており、各遊星歯車88の前段の外歯は、内歯ギヤ86と噛み合っている。尚、図6〜図8において、これらの歯は個別には図示せず、外径(歯の先端)を結んだ円として模式的に図示している。
図6に示されるように、ギヤハウジング23の上部と下部には、ピン91を受け入れるピン受入部23d,23dが形成されている。各ピン受入部23dは、ピン91が通る左右方向の孔と、当該孔の左右の端部となる左右の鉛直小壁部とを含んでいる。又、当該鉛直小壁部の下端部の外側に、水平小壁部が形成されている。円筒状のギヤハウジング23において当該鉛直小壁部や当該水平小壁部を形成するため、各ピン受入部23dの左右において、ギヤハウジング23の外面が円筒面に対して内方へ窪んでいる。
1個の遊星歯車88の中心に対して、1本の前後方向の軸90が通されている。各軸90は、スピンドル14の円盤状部82内(円盤状部82の前壁と後壁の間)において渡されており、その周りの遊星歯車88を回転可能に支えている。即ち、円盤状部82を有するスピンドル14は、軸90,90・・を介して遊星歯車88,88・・を保持している。
軸90,90・・が入っている円盤状部82の前壁の各孔は、1個のワッシャ84によって塞がれている。ワッシャ84の後部は、ギヤハウジング23の前側開口部の内方に配置されている。
ワッシャ84は、前面周辺部において、スプリング15のリング状に形成された後端を受け止めている。
まず、ロータ軸70先端部(ピニオンギヤ部75)の周りに、軸受76とベアリングリテーナ25を入れたギヤハウジング23を配置する。この際、各図において図示するように、ギヤハウジング23の後面と、モータハウジング20の前開口部内面が合う。
次いで、スピンドル14の円盤状部82内に軸90,90・・を介して遊星歯車88,88・・を入れ、スピンドル14の後端がベアリングリテーナ25に触れるまでスピンドル14を後に進める。円盤状部82はギヤハウジング23の内方に位置し、遊星歯車88,88・・の後段は、ピニオンギヤ部75と噛み合う。
続いて、内歯ギヤ86をギヤハウジング23の前開口部内のスプライン溝に沿うように後方へスライドさせ、内歯ギヤ86の後面をギヤハウジング23の前開口部内におけるリング状の鉛直面に接触させる。当該鉛直面は、その前側の径に対して後側の径が小さいことで形成されている。遊星歯車88,88・・の前段は、内歯ギヤ86と噛み合う。
更に、ピン91,91をピン受入部23d,23dに通して、内歯ギヤ86を固定する。ここで、ピン受入部23c,23cの端部が垂直な小壁(平面)となっており、またその垂直障壁下端の外側に水平な小壁(平面)が配置されているので、ピン91,91をピン受入部23d,23d内に挿入する際にギヤハウジング23に引っかかり難く、ピン91,91を挿入し易い。
そして、ワッシャ84をスピンドル14の円盤状部82の前壁前側に嵌める。
ハンマ16とスピンドル14の前部との間には、打撃時にハンマ16を主に前後方向に案内するボール98,98が介装されている。
インパクトレンチ1では、ハンマ16、ボール94,94・・、ハンマワッシャ96及びボール98,98(並びにスプリング15)により、打撃機構が構成される。尚、ハンマ16を打撃機構とみても良い。
延設部100,100の前側には、アンビル18を軸周りに回転自在且つ軸方向に変位不能に支持するアンビルリング102が設けられている。アンビルリング102は、ハンマケース22の前部内壁に取り付けられる。
アンビルリング102の前側には、アンビル18を軸周りに回転自在に支持するメタルベアリング103が設けられている。メタルベアリング103は、ハンマケース22の前部内壁に取り付けられる。
又、アンビル18の後部中央には、後面から前方への穴である後穴104が開けられており、後穴104には、回転打撃力を伝達可能な状態で、スピンドル14の前端部が入れられている。
他方、アンビル18の前部には、図示しないビット(先端工具)を受け入れるビット取付部106が設けられている。
作業者がグリップ部6(グリップハウジング38)を把持してスイッチレバー8を引くと、スイッチ本体部9における切替によりバッテリ46からモータ10への給電がなされ、ロータ軸70が回転する。
ロータ軸70の回転により、ファン78が回転し、吸気口20c,20c・・から排気口20f,20f・・への空気の流れが形成される。この際、空気の流れによって、まずセンサ回路基板68の全面が冷却される。次いで、回転子鉄心72、各駆動コイル66及び固定子鉄心60の内周が冷却される。
又、ロータ軸70の回転力は、遊星歯車機構12により減速されたうえで、スピンドル14に伝わる。
スピンドル14は、アンビル18を回転させると共に、アンビル18において所定閾値以上のトルクを受けた場合にハンマ16を前後に揺動(打撃)するように案内する。打撃時には、スプリング15による緩衝作用がハンマ16(やスピンドル14)に働く。
ロータ軸70の回転力は、ピニオンギヤ部75を介して各遊星歯車88の後段において伝わり、各遊星歯車88は、後段より歯数の少ない前段において内歯ギヤ86内を自転しながら走る。従って、前段及び後段を有さない通常(一段)の遊星歯車の場合に比べて、ギヤ比がより減速されるものに変化する。又、通常の遊星歯車を内歯ギヤとの間で放射方向において2枚ずつ噛み合わせて並べる場合にもギヤ比をより減速されるものにできるが、遊星歯車機構12ではこの場合に比べてサイズ(特に放射方向におけるサイズ即ち外径)をより小さくすることができる。
具体例として、遊星歯車機構12におけるピニオンギヤ部75(サンギヤ)の歯数を6、各遊星歯車88(プラネタリギヤ)の後段(第1遊星歯車)の歯数を24、各遊星歯車88の前段(第2遊星歯車)の歯数を11、内歯ギヤ86(インターナルギヤ)の歯数を41としたものを挙げると、ギヤ比は約15.9:1となる。このギヤ比は、通常の遊星歯車機構において、サンギヤの歯数を6、プラネタリギヤの歯数を42、インターナルギヤの歯数を89とした場合(比較例1とする)のギヤ比と同等であるが、比較例1の遊星歯車機構では、インターナルギヤの歯数を確保するためにサイズ(外径)が比較的に大きくなってしまう。尚、比較例2として、通常の遊星歯車機構におけるサンギヤの歯数を6、プラネタリギヤの歯数を18、インターナルギヤの歯数を41とした場合のギヤ比は約7.83:1であり、遊星歯車機構12は比較例2に比べてより一層減速することができている。
遊星歯車機構12の当該具体例のように、ギヤ比を約15.9:1(尚好ましい範囲として12:1以上18:1以下)にできると、例えば同等出力のブラシ付きのモータに対してよりトルクが小さくより高回転数(例えば約24000回転/分(rpm),20000rpm以上30000rpm以下)であるブラシレスのモータ10を採用しても、ロータ軸70の回転を充分に減速して所望のトルクを得ることができる。しかも、ブラシレスのモータ10と同様、従来のものに対して更にコンパクトにすることができる。
又、ロータ軸70を有するモータ10と、モータ10を収容するモータハウジング20と、モータハウジング20に固定されるギヤハウジング23と、ギヤハウジング23に保持される軸受76と、ロータ軸70により回転されるピニオンギヤ部75と、ピニオンギヤ75と噛み合う遊星歯車88,88・・の後段と、その後段に対して固定され当該後段と共に回転する遊星歯車88,88・・の前段と、当該前段と噛み合う内歯ギヤ86と、遊星歯車88,88・・の前段及び後段を保持するスピンドル14(円盤状部82)と、スピンドル14につながるアンビル18とを有している。よって、内歯ギヤ86やギヤハウジング23のサイズをコンパクトにしながら、モータ10により付与されるピニオンギヤ部75に対する回転力を、内歯ギヤ86ないし遊星歯車88,88・・の前段及び後段によって、スピンドル14に対して充分に減速することが可能となる。
更に、遊星歯車88,88・・の後段が前段におけるモータ10に近い側(前段の後側)に固定されている。よって、モータ10側にロータ軸70のピニオンギヤ部75と噛み合う後段を配置し、アンビル18側(スピンドル16側)に内歯ギヤ86と噛み合う前段を配置することができ、回転力の伝達方向に従ったシンプルな構造とすることができる。
加えて、アンビル18を打撃する打撃機構(ハンマ16)を有している。よって、コンパクトで充分なギヤ比を有する回転打撃工具を提供することができる。
又、モータ10を収容するモータハウジング20と、モータハウジング20から下方に延びるグリップハウジング38と、グリップハウジング38と弾性体54を介してつながるバッテリ保持ハウジング43と、バッテリ保持ハウジング43に収容された、モータ10を制御するための制御回路基板52とを有する。
よって、モータ10により動かされて振動を発生する回転打撃機構を収容するモータハウジング20及びグリップハウジング38からの、モータ10制御用の制御回路基板52に対する振動の伝達を抑制することができる。例えば、700Nm(ニュートンメートル)以上1000Nm以下のトルクを出力可能な回転打撃機構が振動を発生しても、弾性体54の緩衝作用により、バッテリ保持ハウジング43ないし制御回路基板52へは振動が殆ど伝わらない。従って、種々の素子を搭載したモータ10制御用の制御回路基板52を振動から保護することができ、故障の発生を抑制して長寿命化することができる。又、バッテリ保持ハウジング43に取り付けられあるいは収容された他の部材(例えば電池取り付け部44におけるバッテリ46との接点)を振動から保護することができる。
更に、モータ10を収容するモータハウジング20ないしグリップハウジング38と、モータハウジング20ないしグリップハウジング38と弾性体54を介してつながるバッテリ保持ハウジング43と、バッテリ保持ハウジング43に形成された、モータ10やバッテリ46に関する状態を表示する表示スイッチ付き表示部48とを有している。よって、表示スイッチ付き表示部48を振動から保護することができる。
又更に、制御回路基板52は、樹脂製のケース55を介して保持されている。よって、ケース55によって更に防振を図ることができるし、水分や粉塵から制御回路基板52を守ることができるし、制御回路基板52に係る絶縁性を更に高めることができる。
加えて、制御回路基板52は、コンデンサ50を有しており、コンデンサ50は、制御回路基板52の左右方向における中央部に配置されている。従って、コンデンサ50をハウジング2内に配置し易くして、制御回路基板52をより収め易くすることができる。
更に、アンビル18を打撃する打撃機構(ハンマ16)を有している。よって、モータ10を制御するための制御回路基板52に対する振動の伝達が抑制される回転打撃工具を提供することができる。
図19は本発明の第2形態に係るインパクトレンチ111の図1相当図であり、図20はインパクトレンチ111の図4相当図であり、図21はインパクトレンチ111の図7相当図(図19のBB−BB線断面図)であり、図22はインパクトレンチ111の図8相当図(図19のCC−CC線断面図)であり、図23はインパクトレンチ111の図13相当図である。
第2形態のインパクトレンチ111は、第1形態のインパクトレンチ1と、遊星歯車機構を除き同様に成る。インパクトレンチ1と同様に成る部材や部分には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
遊星歯車機構112の各遊星歯車188(全3個)は、互いに同心でそれぞれ外歯を有する前段と後段を備えており、前段は後段より大きな径を有していて、前段の歯数は後段の歯数より多くなっている。各遊星歯車188における前後方向の中心軸の位置には、軸90が通される。
モータ10のロータ軸70のピニオンギヤ部75は、各遊星歯車188の前段まで達しており、前段(第1遊星歯車)と噛み合っている。
遊星歯車機構112の内歯ギヤ186は、各遊星歯車188の後段(第2遊星歯車)と噛み合っている。内歯ギヤ186は、第1形態の内歯ギヤ86に比べてより後方に位置しており、ギヤハウジング23の前側開口部から見てより奥に入り込んでいる。内歯ギヤ186は、内歯ギヤ86と同様に、スプライン突起186a,186a・・を有しており、スプライン構造によりギヤハウジング23に固定されている。
インパクトレンチ111では、インパクトレンチ1と同形状のハウジング2が用いられるため、各遊星歯車188の前段の径方向外方にスペースPが形成されている。このスペースPはハウジング2(特にギヤハウジング23)の形状を径方向内方に寄るように変更することによって埋めることができ、ハウジング2の肉厚を同程度にしながら形状を内方に寄せることによって、インパクトレンチ111の強度を維持したまま、大きさ(特に径方向)を更にコンパクトにすることができる。
まず、ロータ軸70前部の周りに、軸受76とベアリングリテーナ25を入れたギヤハウジング23を配置する。
次いで、内歯ギヤ186をギヤハウジング23のスプライン溝に沿うように後方へスライドさせ、内歯ギヤ86の後面がギヤハウジング23の前開口部内におけるリング状の鉛直面(前開口部から数えて2番目の輪状鉛直面)に接触させる。当該鉛直面は、その前側の径に対して後側の径が小さいことで形成されている。尚、遊星歯車機構112では、内歯ギヤ186の移動を規制するピンは省略されている。
続いて、スピンドル14の円盤状部82内に軸90,90・・を介して遊星歯車188,188・・を入れ、スピンドル14の後端がベアリングリテーナ25に触れるまでスピンドル14を後に進める。円盤状部82はギヤハウジング23の内方に位置し、遊星歯車188,188・・の後段は、内歯ギヤ86と噛み合い、遊星歯車188,188・・の前段は、ピニオンギヤ部75と噛み合う。
そして、ワッシャ84をスピンドル14の円盤状部82の前壁前側に嵌める。
各遊星歯車188の前段は、ロータ軸70のピニオンギヤ部75と噛み合う第1遊星歯車の役割を担っており、各遊星歯車188の後段は、内歯ギヤ186と噛み合う第2遊星歯車の役割を担っている。
又、ロータ軸70を有するモータ10と、モータ10を収容するモータハウジング20と、モータハウジング20に固定されるギヤハウジング23と、ギヤハウジング23に保持される軸受76と、ロータ軸70により回転されるピニオンギヤ部75と、ピニオンギヤ75と噛み合う遊星歯車188,188・・の前段と、その前段に対して固定され当該前段と共に回転する遊星歯車188,188・・の後段と、当該後段と噛み合う内歯ギヤ86と、遊星歯車188,188・・の前段及び後段を保持するスピンドル14(円盤状部82)と、スピンドル14につながるアンビル18とを有している。よって、内歯ギヤ186やギヤハウジング23のサイズをコンパクトにしながら、ピニオンギヤ部75に対する回転力を、内歯ギヤ186ないし遊星歯車188,188・・の前段及び後段によって、スピンドル14に対して充分に減速することが可能となる。
更に、遊星歯車188,188・・の前段が後段におけるアンビル18(スピンドル14)に近い側(後段の前側)に固定されている。よって、アンビル18側にピニオンギヤ部75と噛み合う前段を配置し、モータ10側に内歯ギヤ186と噛み合う後段を配置することができ、モータ10側に内歯ギヤ186を配置してその前側にスペースPを形成することができて、そのスペースPに他の部材を配置することで、より一層コンパクトにすることができる。
加えて、アンビル18を打撃する打撃機構(ハンマ16)を有している。よって、コンパクトで充分なギヤ比を有する回転打撃工具を提供することができる。
尚、本発明は上記形態に限定されず、例えば次のような変更を適宜施すことができる。
遊星歯車機構において、ピニオンギヤ部に噛み合う第1遊星歯車と内歯ギヤに噛み合う第2遊星歯車とを一つの遊星歯車の前段及び後段として一体に形成せず、第1遊星歯車と第2遊星歯車とを別個に形成して、互いに固定するようにしても良い。
ピニオンギヤ部は、ロータ軸の先端部を歯車状に形成してロータ軸と一体に設けずに、ロータ軸の先端部に別体のピニオンギヤを取り付けても良い。
グリップハウジングの内側にバッテリ保持ハウジングを入れるようにし、これらの間に弾性体を介装しても良い。又、モータハウジングとグリップハウジングの間に弾性体を介装しても良く、この場合であっても振動源のモータを収容するモータハウジングから伝わる振動を弾性体によって緩衝し、モータを制御するための制御回路基板を収容するバッテリ保持ハウジングに達する振動を抑制することができる。
実施例においては、バッテリ保持ハウジングの内部に配置される制御回路基板上に6個のスイッチング素子を配置する構成とした。しかし、センサ基板上に6個のスイッチング素子を配置する構成とすることも可能である。他の素子等についても、制御回路基板あるいはセンサ基板の何れかあるいは双方に搭載することができる。又、ファンは、後絶縁部材よりも後方に配置し、センサ基板は、前絶縁部材の前方に配置させた状態で、前絶縁部材に固定することも可能である。モータとしてブラシ付きのモータを採用しても良い。
バッテリは、14.4V(最大20V),25.2V,28V,36V等の18〜36Vの任意のリチウムイオンバッテリを用いても良いし、14.4V未満あるいは36Vを超える電圧のリチウムイオンバッテリを用いても良いし、他の種類のバッテリを用いても良い。又、バッテリによる給電に代えて、電源に接続するコードによる給電としても良い。
ロータアッセンブリにおける永久磁石及びセンサ用永久磁石は、一体で構成することにより、リング状の永久磁石にすることも可能である。
ハンマケースに代えてギアケースを採用し、ハンマ及びアンビルを省略して、先端工具を保持する先端工具保持部を出力軸の前部に固定することにより、充電式のドライバドリル又は振動ドライバドリルとすることも可能である。
ギヤハウジングをモータハウジングと統合したりグリップハウジングとモータハウジングを別体に分けたりバッテリ保持ハウジングを半割にしたりする等ハウジングの区分の数を増減したり、各種ギヤの設置数を増減したり、スイッチレバーのスイッチの形式を変更したり、ベアリングリテーナを省略して軸受を直接ギヤハウジングに固定したり、ベアリングリテーナを二重に介装したり、バッテリ保持ハウジングとグリップハウジングの間に配置する弾性体を左右に分けず前後に分けたり一体としたり3個以上設けたり、表示スイッチ付き表示部の表示スイッチを省略したり、表示スイッチ付き表示部の表示内容をモータに係る回転数以外の事項やバッテリに係る残量以外の事項や電動工具に関する他の事項としたりする等、各種部材の数や配置、材質、大きさ、形式等を適宜変更することができる。
本発明の遊星歯車機構は、インパクトレンチ以外の、減速をする電動工具にも適用可能であり、例えば、ドライバドリルやシャーレンチに適用可能である。
又、本発明の、内部に制御回路基板が配置されるバッテリ保持ハウジングと、グリップハウジングとの間に、弾性体が介装される防振機構は、インパクトレンチ以外の電動工具に適用することができ、例えば丸ノコ、レシプロソー、ジグソー、ハンマドリル、ドライバドリル、グラインダに適用することができる。
Claims (5)
- モータ軸を有するモータと、
前記モータ軸により回転されるピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤと噛み合う第1遊星歯車と、
前記第1遊星歯車に対して固定され前記第1遊星歯車と共に回転する第2遊星歯車と、
前記第2遊星歯車と噛み合うインターナルギヤと、
前記第1遊星歯車と前記第2遊星歯車を保持するキャリアと、
前記キャリアにつながる出力部と
を有することを特徴とする電動工具。 - モータ軸を有するモータと、
前記モータを収容するモータハウジングと、
前記モータハウジングに固定されるギヤハウジングと、
前記ギヤハウジングに保持される軸受と、
前記モータ軸により回転されるピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤと噛み合う第1遊星歯車と、
前記第1遊星歯車に対して固定され前記第1遊星歯車と共に回転する第2遊星歯車と、
前記第2遊星歯車と噛み合い、前記ギヤハウジングに固定されるインターナルギヤと、
前記第1遊星歯車と前記第2遊星歯車を保持するキャリアと、
前記キャリアにつながる出力部と
を有することを特徴とする電動工具。 - 前記第1遊星歯車が前記第2遊星歯車における前記モータに近い側に固定されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動工具。 - 前記第1遊星歯車が前記第2遊星歯車における前記出力部に近い側に固定されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動工具。 - 請求項1ないし請求項4の何れかに記載の電動工具にあって、
前記出力部を打撃する打撃機構を有している
を有することを特徴とする回転打撃工具。
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