JPH1037989A - 出力軸のロック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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。 【解決手段】この発明は、出力軸を形成する駆動軸と従
動軸との接続部に、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を形成し、従動軸側に固定した保持
板に、ロック爪を形成したロック部材を半径方向の外側
のロック位置と内側のロック解除位置とに移動可能に保
持し、上記ロック部材のロック位置移動側に、該ロック
部材がロック位置に移動したとき、そのロック爪と係合
して回動をロックする係合爪を形成した固定部材を対設
し、前記駆動軸側に、駆動軸の初期の回動で前記接続部
の遊びが無くなる間に、ロック部材のロック解除位置へ
の移動を許容し、また、駆動軸の回動が停止したときの
反動で接続部の遊びが復帰する間に、ロック部材のロッ
ク位置への移動を許容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。

Description

【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ＯＦ
Ｆ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を形成し、上記駆動軸と軸芯
方向で対向する従動軸側に保持板を固定し、上記保持板
に、ロック爪を形成したロック部材を半径方向の外側の
ロック位置と内側のロック解除位置とに移動可能に保持
し、上記ロック部材のロック位置移動側に、該ロック部
材がロック位置に移動したとき、そのロック爪と係合し
て回動をロックする係合爪を形成した固定部材を対設
し、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が無くなる
間に、ロック部材のロック解除位置への移動を許容し、
また、駆動軸の回動が停止したときの反動で前記接続部
の遊びが復帰する間に、ロック部材のロック位置への移
動を許容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が無くなる間に、
ロック操作部材はロック部材のロック解除位置側への移
動が許容され、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で、該
従動軸の回動が駆動軸より先行することになって、接続
部の遊びが復帰する。この復帰の間に、ロック操作部材
はロック部材のロック位置への移動を許容し、該ロック
部材のロック爪が固定部材の係合爪と係合し、ロック部
材の回動を阻止する。このロック部材は保持板に対して
相対回動が許容されていないので、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、回動が停止することになる。

【００１０】

【発明の効果】この発明によれば、出力軸の駆動を解除
すると（例えば、モータをＯＦＦ制御すると）、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
を解除した後、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、ロック部材によるロックは、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。

【００１２】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。

【００１３】また、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１
６、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】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１
５の連結嵌合部２４には、図３に示すように、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】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受動側の出力軸１０の内側に固定
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２
１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する
めた、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２
７，２７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２
７，２７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４
１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４
８が螺合して、このナット部材４８の進退をボール４
９、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４
２、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、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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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１
７のギヤ２６と係合することはない。

【００４２】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４
４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。

【００４３】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、この先
行でその相互の遊び角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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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、ロック部材は、ロックリング２
１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２
８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。

【符号の説明】

１０…出力軸 １２…遊星歯車機構 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…ロックリング 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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を形
   成し、上記駆動軸と軸芯方向で対向する従動軸側に保持
   板を固定し、上記保持板に、ロック爪を形成したロック
   部材を半径方向の外側のロック位置と内側のロック解除
   位置とに移動可能に保持し、上記ロック部材のロック位
   置移動側に、該ロック部材がロック位置に移動したと
   き、そのロック爪と係合して回動をロックする係合爪を
   形成した固定部材を対設し、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
   接続部の遊びが無くなる間に、ロック部材のロック解除
   位置への移動を許容し、また、駆動軸の回動が停止した
   ときの反動で前記接続部の遊びが復帰する間に、ロック
   部材のロック位置への移動を許容するロック操作部材を
   設けた出力軸のロック装置。
2. 【請求項２】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請求項１記載の出力軸のロック
   装置。
3. 【請求項３】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記載
   の出力軸のロック装置。
4. 【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
   で押圧固定してブレーキを形成した請求項１記載の出力
   軸のロック装置。