JP4227028B2 - ドライバドリル - Google Patents

Description

本発明は、クラッチモードとドリルモードとを選択して使用可能としたドライバドリルに関する。

ドライバドリルにおいて、まずクラッチモードは、モータとスピンドルとの間に配置される遊星歯車減速機構において、遊星歯車の周囲で噛合するインターナルギヤの１つをハウジング内で回転可能とすると共に、そのインターナルギヤを、遊星歯車減速機構を収容するギヤケースに保持されてインターナルギヤの端面に係合するスチールボールと、そのスチールボールに当接してギヤケースに外装されるワッシャーとを介してコイルバネで押圧固定する構造によって得られる。すなわち、スピンドルへの負荷が増大してコイルバネの付勢力を超えると、インターナルギヤを空転させてスピンドルへの回転伝達を遮断するものである。

一方、ドリルモードは、チェンジリング等の操作部材の回転操作により、スチールボールとコイルバネとの間のワッシャーに、コイルバネを受けるスプリングホルダや他の押圧部材を直接当接させて、ワッシャーの移動を規制する固定手段によって得られる。しかし、ワッシャーや押圧部材等の各部品の累積公差が大きくなると、ドリルモードであってもワッシャーが移動してクラッチが作動してしまう場合がある。そこで、特許文献１には、ワッシャーの外周と、操作部材となるキャップの内面とに突起を夫々当接し、ドリルモードを選択した場合には、キャップの突起がワッシャーの突起と重なるようにして、スプリングホルダによらずにワッシャーの移動規制を行うクラッチ機構が記載されている。

特開平９−７９２９２号公報

しかし、上記特許文献１のクラッチ機構でも、ハウジングに外装されるワッシャーに対し、ハウジングと別部材のキャップを利用してワッシャーの移動規制を図ろうとするものであるから、ハウジングとキャップとの公差の影響は解消できず、結局ドリルモードでのクラッチ誤動作のおそれはなくならない。

そこで、請求項１に記載の発明は、ドリルモードでのクラッチ誤動作を効果的に防止でき、信頼性に優れたドライバドリルを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ワッシャー等の中間部材を移動規制する固定手段を、ギヤケースに設けられ、中間部材の所定の回転位置で中間部材と干渉してその移動を規制する干渉部として、操作部材の回転操作により、中間部材を、干渉部と干渉する固定位置と、干渉部と干渉しない固定解除位置とに回転させることで、クラッチモードとドリルモードとの選択を可能としたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、スピンドルに連係して軸方向への震動動作を付加可能なカム手段を設けたものにあって、動作モードの選択に伴う操作性を良好とするために、操作部材に、クラッチモード及びドリルモード以外の回転位置で、カム手段をスピンドルへ連係させると共に、中間部材が干渉部と干渉する第三の回転位置を設定して、操作部材の回転操作により、スピンドルに震動が加わる震動モードをさらに選択可能としたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の目的に加えて、クラッチモードでのトルク調整と動作モードの切替とを誤操作なく確実に行うために、回転操作により押圧手段の押圧力を調整可能な第二操作部材を設けたものである。

請求項１に記載の発明によれば、中間部材の移動規制を、中間部材が保持されるギヤケースに設けた干渉部で行うので、部品間の公差の影響なく、中間部材を確実に固定することができる。よって、ドリルモードでのクラッチ誤動作が効果的に防止され、信頼性に優れたものとなる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、クラッチモード、ドリルモード、震動モードの３つの動作モードを操作部材の回転操作のみで選択可能となり、使い勝手に優れる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２の効果に加えて、クラッチモードでのトルク調整が操作部材と別個の第二操作部材で行われるので、動作モードの切替を第二操作部材によるトルク調整位置に関係なく行うことができると共に、トルク調整の際に動作モードを誤って切り替えてしまうおそれもなくなる。

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、ドライバドリルの一例である震動ドライバドリルの斜視図、図２はその縦断面図で、震動ドライバドリル１は、左右一対の半割ハウジングからなる本体ハウジング２内にモータ３を収容し、そのモータ３の出力軸４から、本体ハウジング２内前方（図１，２の右側）に組み付けられるギヤアッセンブリ７を介して、ギヤアッセンブリ７から前方へ突出するスピンドル５へ回転伝達するもので、スピンドル５の前端には、先端でビットを把持可能なドリルチャック６が設けられている。８はモータ３を駆動させるスイッチ、９はハンドル、１０はハンドル９の下端に装着された電源としてのバッテリーパックである。

ギヤアッセンブリ７は、図３，４にも示すように、第一ギヤケース１１と、その第一ギヤケース１１の前方に組み付けられ、図５（Ａ）に示す如く大径部１３と小径部１４との二段筒形状を有する第二ギヤケース１２とを備え、第一ギヤケース１１と大径部１３との内部には、複数の遊星ギヤ１５，１５・・と、遊星ギヤ１５，１５・・を支持するキャリア１６，１６・・と、遊星ギヤ１５，１５・・の外周で噛合するインターナルギヤ１７，１７・・とを三段配置してなる周知の遊星歯車減速機構が収容されている。スピンドル５は、その後端が三段目のキャリア１６と一体のロックカム１８にスプライン結合されると共に、第二ギヤケース１２の小径部１４内でボールベアリング１９，２０によって軸支されている。よって、スピンドル５は、出力軸４の回転が減速されて伝達されると共に、軸方向へ前後移動可能ともなっている。

但し、スピンドル５は、その前方寄りに形成されたフランジ２１と、ボールベアリング２０との間で外装されたコイルバネ２２とによって、常態では後述する第一カム２６がボールベアリング２０に当接する前進位置に付勢されている。２３，２４は、ボールベアリング２０を挟む格好で小径部１４の内周に前方から嵌入されてボールベアリング２０を位置決めする筒状のスペーサ、２５は、小径部１４の前端にネジ止めされてスペーサ２４を抜け止めする円盤状の止め板である。

また、スピンドル５におけるボールベアリング１９，２０間には、カム手段として、前方からリング状の第一カム２６、第二カム２７が夫々同軸で外装されている。第一カム２６は、その後面に、周方向に連続する第一カム歯２８，２８・・を放射状に形成し、スペーサ２３内でスピンドル５と一体に固着されている。第二カム２７は、第一カム歯２８と対向する前面に同じ形状の第二カム歯２９，２９・・を、後方外周面にスプライン部３０を夫々形成してスピンドル５に遊挿され、回転及び軸方向での前後移動が可能であるが、前方へは、第１カム２６と噛合する位置まで、後方へは、小径部１４の内周に突設したストッパ３１に規制され、複数のスチールボール３２，３２・・を保持する一対のワッシャー３３，３３に当接する位置まで夫々微動可能となっている。

さらに、小径部１４には、前端から軸方向に沿ったガイド溝３４，３４が点対称に一対形成され、各ガイド溝３４内に、コイルバネ３５と震動切替レバー３６とが夫々スライド可能に収容されている。各震動切替レバー３６の後端内面側には、内側突起３７が突設されて小径部１４の内周側に突出し、前進位置で第二カム２７のスプライン部３０に係合可能となっている。また、各震動切替レバー３６の前端外面側にも外側突起３８が突設されて、小径部１４の外周側に突出している。

一方、小径部１４には、本体ハウジング２の前端と略同径の操作リング４０と、操作リング４０より小径でその前方に位置するカムリング４１と、カムリング４１の外周から軸方向に延設され、周方向に等間隔で配置されて両リング４０，４１を連結する３つの連結板４２，４２・・とからなる操作部材としてのモードチェンジリング３９が、本体ハウジング２の前端と止め板２５との間で回転可能に外装されている。このモードチェンジリング３９のカムリング４１の後端縁に、震動切替レバー３６の外側突起３８が当接して、コイルバネ３５によって前方へ付勢される震動切替レバー３６の前進位置を規制可能となっている。また、カムリング４１の後端縁には、点対称位置に台形状のカム凹部４３，４３が一対凹設されており、外側突起３８の前方にカム凹部４３が位置するモードチェンジリング３９の回転位置では、震動切替レバー３６が前進して、内側突起３７を第二カム２７のスプライン部３０に係合させる。さらに、外側突起３８の前方にカム凹部４３が位置しないモードチェンジリング３９の回転位置では、震動切替レバー３６が後退し、内側突起３７を第二カム２７のスプライン部３０から離脱させるようになっている。

４４は、操作リング４０の前方と止め板２５との間でモードチェンジリング３９へ回転可能に外装された第二操作部材としての筒状のチェンジリングで、内周には雌ネジ部４５が形成されている。小径部１４には、モードチェンジリング３９の連結板４２，４２・・の間から雄ネジ部４７を突出させたスプリングホルダ４６が軸方向へ移動可能に外装されて、チェンジリング４４の雌ネジ部４５に螺合している。よって、モードチェンジリング３９を回転操作すると、スプリングホルダ４６は軸方向へネジ送りされることになる。

一方、小径部１４の根元には、図５（Ｂ）にも示すように、外周縁に周方向へ等間隔で３つの外突起４９，４９・・を突設し、内周縁に左右対称で一対ずつ４つの内突起５０，５０・・を突設した中間部材としてのフラットワッシャ４８が外装されて、図５（Ｃ）及び図６に示すように、外突起４９，４９・・がモードチェンジリング３９の操作リング４０の内周で軸方向に凹設された凹溝５１，５１・・に嵌合し、モードチェンジリング３９と一体に回転可能且つ別体で軸方向へ移動可能となっている。小径部１４の外周において、大径部１３の前面から略フラットワッシャ４８の厚み分だけ離れた位置より前方側には、図５（Ａ）のように、フラットワッシャ４８の内周形状と合致し、その合致位置以外では内突起５０，５０・・と軸方向で重なる干渉部としての突条５２，５２・・が軸方向に沿って突設されている。よって、フラットワッシャ４８は、突条５２のない小径部１４の根元（後述する後退位置）で回転可能で、それより前方側への移動は、内突起５０が突条５２と軸方向で干渉しない図６の合致位置（固定解除位置）でのみ可能となる。

このフラットワッシャ４８とスプリングホルダ４６との間で小径部１４に、押圧手段としてのコイルバネ５３が外装されて、フラットワッシャ４８を大径部１３側へ押圧している。フラットワッシャ４８の後方で大径部１３内には、係合部材として、前後２個のスチールボール５４，５４・・が周方向へ等間隔に保持されて、遊星歯車減速機構の三段目で回転可能に設けられたインターナルギヤ１７の前面に当接し、インターナルギヤ１７の前面で周方向へ等間隔で突設された台形状のクラッチカム５５，５５・・と周方向で係合可能となっている。このスチールボール５４，５４及びフラットワッシャ４８を介してコイルバネ５３の付勢力が直接インターナルギヤ１７へ伝わるため、インターナルギヤ１７はコイルバネ５３の付勢力によって回転規制され、チェンジリング４４の回転操作に伴うスプリングホルダ４６のネジ送りにより、コイルバネ５３の軸方向長さを変化させることで、インターナルギヤ１７への付勢力が変更可能となる。なお、この押圧状態で、フラットワッシャ４８は大径部１３の前面に非接触で近接した後退位置となる。

以上の如く構成された震動ドライバドリル１においては、以下に説明するように、モードチェンジリング３９の回転位置と、それに伴う震動切替レバー３６の前後移動及びフラットワッシャ４８の回転とによって、３つの動作モードが選択可能となる。
まず、フラットワッシャ４８の内突起５０が図４（Ｃ）のように軸方向で小径部１４の突条５２と干渉しない位置となるモードチェンジリング３９の第一の回転位置では、カムリング４１のカム凹部４３は震動切替レバー３６の前方から離れた位置にあるため、震動切替レバー３６は図４のように後退位置にあって、内側突起３７と第二カム２７とは結合されない。よって、第二カム２７は回転フリー状態、フラットワッシャ４８は前方へ移動可能な状態で、チェンジリング４４の回転操作によってフラットワッシャ４８への押圧力が変更可能なクラッチモードとなる。

このクラッチモードでモータ３を駆動させてスピンドル５を回転させると、ドリルチャック６に装着したドライバビットでネジ締め等を行うことができる。ネジ締めが進んでスピンドル５への負荷が、インターナルギヤ１７を固定するコイルバネ５３の押圧力を超えると、インターナルギヤ１７のクラッチカム５５，５５・・がスチールボール５４，５４及びフラットワッシャ４８を前方へ押し出してインターナルギヤ１７を空転させ、ネジ締めを終了させる（クラッチ作動）。なお、ドライバビットのネジへの押し付けによってスピンドル５が後退し、第一カム２６が第二カム２７と噛合することになるが、第二カム２７は回転フリー状態となっているため、第一カム２６と共に回転し、スピンドル５に震動は発生しない。

次に、クラッチモードからモードチェンジリング３９を３０度左回転させた図７の第二の回転位置では、カムリング４１のカム凹部４３は未だ震動切替レバー３６の前方になく、震動切替レバー３６は後退位置のままであるが、フラットワッシャ４８は同図（Ｃ）のように回転して内突起５０を小径部１４の突条５２の後方に位置させる（固定位置）。よって、コイルバネ５３の押圧力の大小にかかわらずフラットワッシャ４８の前方への移動が突条５２によって常に規制されるドリルモードとなる。
このドリルモードでスピンドル５を回転させると、スピンドル５への負荷にかかわらず、スチールボール５４，５４がインターナルギヤ１７のクラッチカム５５を乗り越えることがないため、インターナルギヤ１７の固定状態は変わらず、スピンドル５の回転は継続する。なお、このときも第二カム２７の回転フリー状態は変わらないため、スピンドル５に震動は発生しない。

そして、ドリルモードからモードチェンジリング３９をさらに３０度左回転させた図８の第三の回転位置では、カムリング４１のカム凹部４３は震動切替レバー３６の前方に位置し、震動切替レバー３６の前進を許容して内側突起３７を第二カム２７と結合させる。一方、フラットワッシャ４８の内側突起３７と小径部１４の突条５２との軸方向での干渉は変わらない。よって、スピンドル５の後退位置で第一カム２６と第二カム２７とが噛合する震動モードとなる。
この震動モードでスピンドル５を回転させた場合、ドリルビット等を被加工材に押し当ててスピンドル５が後退すると、スピンドル５と一体回転する第一カム２６が、震動切替レバー３６で固定される第二カム２７と噛合するため、スピンドル５に震動が発生する。なお、突条５２によるフラットワッシャ４８の固定状態は変わらないため、スピンドル５への負荷にかかわらずスピンドル５の回転は継続することになる。

なお、本体ハウジング２の前端内周には、リーフスプリング５６が固定される一方、モードチェンジリング３９における操作リング４０の後端外周には、図５（Ｃ）及び図６に示すように、各モードに対応する回転位置でリーフスプリング５６が係合する凹部５７，５７・・が３箇所形成されて、モードチェンジリング３９を各モードに位置決めするクリック作用が得られるようになっている。

このように上記形態の震動ドライバドリル１によれば、フラットワッシャ４８の固定手段を、第二ギヤケース１２の小径部１４に設けられ、フラットワッシャ４８の所定の回転位置でフラットワッシャ４８と干渉してその移動を規制する突条５２として、モードチェンジリング３９の回転操作により、フラットワッシャ４８を、突条５２と干渉する固定位置と、突条５２と干渉しない固定解除位置とに回転させることで、クラッチモードとドリルモードとの選択を可能としたことで、部品間の公差の影響なく、フラットワッシャ４８を確実に固定することができる。よって、ドリルモードでのクラッチ誤動作が効果的に防止され、信頼性に優れたものとなる。

また、ここでは、モードチェンジリング３９に、クラッチモード及びドリルモード以外の回転位置で、第二カム２７を震動切替レバー３６で固定させると共に、フラットワッシャ４８が突条５２と干渉する第三の回転位置を設定して、モードチェンジリング３９の回転操作により、スピンドル５５に震動モードをさらに選択可能としたことで、クラッチモード、ドリルモード、震動モードの３つの動作モードをモードチェンジリング３９の回転操作のみで選択可能となり、使い勝手に優れる。
さらにここでは、クラッチモードのトルク調整用としてチェンジリング４４をモードチェンジリング３９と別に設けているから、動作モードの切替をチェンジリング４４によるトルク調整位置に関係なく行うことができると共に、トルク調整の際に動作モードを誤って切り替えてしまうおそれもなくなる。

なお、上記形態では、第二ギヤケースの小径部に軸方向に突条を突設してフラットワッシャの移動規制を図っているが、干渉部としては、周方向に突設した突条やピン形状の突起等であってもフラットワッシャの移動規制は可能である。また、中間部材もフラットワッシャに限らず、筒状体であっても差し支えないし、係合部材もスチールボール以外に端部を円柱や円形としたピン等の採用も可能である。
さらに、上記形態では、震動モードを選択可能な震動ドライバドリルで説明しているが、カム手段を有さず震動モードがないドライバドリルであっても同様の固定手段は採用可能であるし、一つの操作部材のみで動作モードの選択とトルク調整とを可能としたドライバドリルや震動ドライバドリルであっても本発明は適用可能である。

震動ドライバドリルの斜視図である。 震動ドライバドリルの縦断面図である。 ギヤアッセンブリの分解斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）はクラッチモードでのギヤアッセンブリの縦断面図、（Ｃ）はＡ−Ａ線断面図である。 （Ａ）は第二ギヤケースの側面及びＢ−Ｂ線断面図、（Ｂ）はフラットワッシャの説明図、（Ｃ）はモードチェンジリングの説明図である。 第二ギヤケースにモードチェンジリングを組み付けた状態での側面及びＣ−Ｃ線断面図である。 （Ａ）（Ｂ）はドリルモードでのギヤアッセンブリの縦断面図、（Ｃ）はＤ−Ｄ線断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は震動モードでのギヤアッセンブリの縦断面図、（Ｃ）はＥ−Ｅ線断面図である。

符号の説明

１‥震動ドライバドリル、２‥本体ハウジング、３‥モータ、５‥スピンドル、７‥ギヤアッセンブリ、１１‥第一ギヤケース、１２‥第二ギヤケース、１３‥大径部、１４‥小径部、１７‥インターナルギヤ、２６‥第一カム、２７‥第二カム、３０‥スプライン部、３６‥震動切替レバー、３７‥内側突起、３８‥外側突起、３９‥モードチェンジリング、４０‥操作リング、４１‥カムリング、４４‥チェンジリング、４６‥スプリングホルダ、４８‥フラットワッシャ、４９‥外突起、５０‥内突起、５２‥突条、５３‥コイルバネ。

Claims (3)

1. ハウジング内に、モータと、ギヤケースに収容した遊星歯車減速機構とを内設し、前記モータの出力を前記遊星歯車減速機構を介して前記ハウジング前方へ突設したスピンドルへ伝達可能とする一方、前記遊星歯車減速機構内における前記スピンドル前段のインターナルギヤを回転可能に設けて、前記ギヤケースに、前記インターナルギヤの端面と係合可能な係合部材を保持させ、その係合部材の前方に、前記係合部材を前記ギヤケースに保持された中間部材を介して押圧固定する押圧手段と、前記中間部材の前方への移動を規制可能な固定手段と、回転位置によって前記固定手段による前記中間部材の規制状態を切替可能な操作部材とを設けて、前記操作部材の回転操作により、前記中間部材の移動規制を解除して前記インターナルギヤの空転を許容するクラッチモードと、前記中間部材の移動を規制して前記インターナルギヤの空転を阻止するドリルモードとを選択可能としたドライバドリルであって、
   前記固定手段を、前記ギヤケースに設けられ、前記中間部材の所定の回転位置で前記中間部材と干渉してその移動を規制する干渉部として、前記操作部材の回転操作により、前記中間部材を、前記干渉部と干渉する固定位置と、前記干渉部と干渉しない固定解除位置とに回転させることで、前記クラッチモードとドリルモードとの選択を可能としたことを特徴とするドライバドリル。
2. スピンドルに連係して軸方向への震動動作を付加可能なカム手段を設けたものにあっては、操作部材に、クラッチモード及びドリルモード以外の回転位置で、前記カム手段を前記スピンドルへ連係させると共に、中間部材が干渉部と干渉する第三の回転位置を設定して、前記操作部材の回転操作により、前記スピンドルに震動が加わる震動モードをさらに選択可能とした請求項１に記載のドライバドリル。
3. 回転操作により押圧手段の押圧力を調整可能な第二操作部材を設けた請求項１または２に記載のドライバドリル。
   

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