JP2007143346A

JP2007143346A - 電動工具の正逆切替装置

Info

Publication number: JP2007143346A
Application number: JP2005336195A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yoshikawa; 修二吉川; Hironori Ogura; 裕紀小倉
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-06-07
Also published as: WO2007058321A1

Abstract

【課題】接点の接離速度を常に一定にして接点寿命を向上させる
【解決手段】ブラシベース１２に、ブラシベース１２の正回転及び逆回転の各切替位置への回転操作に伴ってユニットベース側の固定接点１３と干渉する突起２３を設けて、固定接点１３を、突起２３との干渉によって突起２３を回避可能な弾性端とすると共に、その弾性端に、各切替位置で突起２３を回避して接触位置に復帰させる迂回部２５を形成して、ブラシベース１２の各切替位置への回転操作時には、突起２３との干渉で変形した弾性端が迂回部２５による干渉の解消に伴って可動接点２１に接触する速入動作を、各切替位置から反対側への回転操作時には、弾性端が迂回部２５と突起２３との干渉に伴って可動接点２１から離れる速断動作を夫々実現可能とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータ駆動する電動工具に、モータの回転方向を切り替えるために設けられる正逆切替装置に関する。

電動工具の正逆切替装置は、ハウジング内でモータの固定子に固定され、固定子のコイルに夫々電気的接続される一対の固定接点を備えたユニットベースと、整流子に対向して摺接する一対のカーボンブラシを保持してユニットベースへ回転可能に組み付けられるリング状のブラシベースとからなり、ブラシベースに、固定接点間に位置する一対の可動接点が夫々設けられている。このブラシベースの回転操作によって両可動接点の固定接点への接触態様を切り替えることで、モータの正回転と逆回転とを選択可能となっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１８００５４号公報

上記正逆切替装置においては、ブラシベースを手動で回転操作させるため、ブラシベースの操作速度が一定でなく、接点同士の接離速度が速くなったり遅くなったりする。特に、モータへの通電中に切替操作がなされると、操作速度が遅ければ接点溶着を起こすおそれがあり、接点寿命の低下に繋がっていた。ブラシベースに回転方向へ付勢するバネを設けて切替を補助させることもできるが、結局ブラシベースを直接手動操作する構造である以上、操作速度のムラは解消されず、接点寿命への影響は残ってしまう。

そこで、本発明は、ユーザーによるブラシベースの操作速度にかかわりなく、接点間の接離速度を常に一定にして、接点寿命を向上させることができる電動工具の正逆切替装置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に記載の第１発明は、ユニットベース又はブラシベースに、ブラシベースの正回転及び逆回転の各切替位置への回転操作に伴って相手側の接点と干渉する突起を設ける一方、相手側の接点の先端を、突起との干渉によって他方の接点から離れる方向へ変形する弾性端とすると共に、その弾性端に、各切替位置で突起を回避して他方の接点との接触位置に復帰させる迂回部を形成して、ブラシベースの各切替位置への回転操作時には、突起との干渉で変形した弾性端が迂回部による干渉の解消に伴って他方の接点に接触する速入動作を、ブラシベースの各切替位置から反対側への回転操作時には、弾性端が迂回部と突起との干渉に伴って他方の接点から離れる速断動作を夫々実現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、ブラシベースの良好な操作性を維持するために、突起における弾性端との当接面を、弾性端の変形を案内する傾斜面としたものである。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の第２発明は、固定接点と可動接点との何れか一方の先端を弾性端として、その弾性端近傍に第１突起を、弾性端の相手側の接点が設けられるユニットベース又はブラシベースに、ブラシベースの正回転及び逆回転の各切替位置への回転操作に伴って第１突起と干渉する位置にある第２突起を夫々設けて、第１、第２突起の少なくとも一方に、ブラシベースの各切替位置への回転操作時に第２突起を弾性端と第１突起との間を通過させて弾性端を相手側の接点から離れる方向へ変形させる第１案内部と、ブラシベースの各切替位置から反対側への回転操作時に第２突起を第１突起における弾性端と反対側を通過させる第２案内部とを夫々設けて、ブラシベースの各切替位置への回転操作時には、第２突起との干渉によって変形した弾性端が干渉の解消に伴って相手側の接点に接触する速入動作を、ブラシベースの各切替位置から反対側への回転操作時には、第２突起との非干渉によって弾性端が自身の弾性によって相手側の接点から離れる速断動作を夫々実現可能としたことを特徴とするものである。

請求項１及び３に記載の発明によれば、直接操作されるブラシベースの回転速度に関係なく、両接点を常に一定の速度で速入及び速断させることができる。よって、接点溶着を起こすおそれが低減されて接点寿命の向上が期待できる。特に、突起の形成と接点の簡単な形状変更で所定の効果が得られるため、コストアップは最小限で済む。
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、弾性端をスムーズに変形させることができる。よって、ブラシベースの操作に不要な抵抗を生じさせることなく良好な操作性を維持可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
《形態１》
まず第１発明に対応する形態を説明する。図１は、本発明の正逆切替装置が設けられる電動工具の一例である電動ドリルの全体図で、電動ドリル１は、図示しないモータを内蔵したハウジング２の前方（図１の左側）に、スピンドル３を突出し、スピンドル３の先端に、ドリルビット等を装着可能なチャック４を備えた周知の構造である。ハウジング２の後方にはハンドル５が下向きに延設されて、ハンドル５内に、スイッチレバー６の押し込み操作でＯＮするスイッチが設けられている。７はモータの変速ダイヤル、８は穿孔深さを設定するストッパポールである。
そして、モータには、図２，３に示す如く、モータの回転方向を切り替える正逆切替装置１０が組み付けられている。この正逆切替装置１０は、モータの固定子に固定される円盤リング状のユニットベース１１と、そのユニットベース１１の上方に組み付けられ、ユニットベース１１と略同じ外径の短スリーブ状であるブラシベース１２とを有する。ユニットベース１１、ブラシベース１２は何れも合成樹脂製である。

まずユニットベース１１は、平面円弧状の一対の固定接点１３，１３を点対称に備えており、各固定接点１３の端部は、夫々他方の固定接点１３の端部と周方向に所定間隔をおいて対向し、且つ半径方向へ揺動可能な弾性端となっている。１４，１４は、各固定接点１３に連設され、固定子のコイル側の一方の対のターミナル端子に差し込まれて電気的接続される差込片、１５，１５は、下端がコイル側の他方の対のターミナル端子に差し込まれ、上端がスイッチに接続される端子金具である。ユニットベース１１の下方には、各差込片１４や端子金具１５を保持して固定子のターミナル端子に連結される連結部１６，１６・・が形成されている。
さらに、ユニットベース１１の内周には、上端を外向きに折り返した一対のフック１７，１７が上方へ突設されている。このフック１７が、ブラシベース１２の内周へ周方向にに形成された凹部１８，１８に係止することで、ユニットベース１１上にブラシベース１２を回転可能に連結している。

次に、ブラシベース１２には、点対称位置で直線上に、角スリーブで金属製のブラシホルダ１９，１９が組み付けられて、ブラシホルダ１９に挿着した図示しないカーボンブラシを保持可能となっている。２０は各ブラシホルダ１９上に設けられてカーボンブラシを整流子側へ押圧する渦巻きバネである。各ブラシホルダ１９には、図４に示すように、下端がブラシベース１２の下面に点対称位置で突設する可動接点２１，２１が連結されて、ユニットベース１１の固定接点１３，１３の端部間に夫々突出している。
よって、ブラシベース１２の回転に伴う可動接点２１，２１の周方向の移動により、可動接点２１，２１は、固定接点１３，１３において点対称で一対となる２組の端部の何れかと選択的に接触可能となり、モータの正回転と逆回転とが切り替えられる。なお、可動接点２１，２１が何れの固定接点１３にも接触しない図４及び図５（Ａ）の状態（図４〜８では便宜上固定接点及び端子金具を除いてユニットベースを省略している）ではニュートラル位置となる。また、ブラシベース１２の側面には、電動ドリル１のハウジング２の側面に形成された窓９内に突出する操作突起２２，２２が突設されて、ハウジング２の外部からブラシベース１２を回転操作可能となっている。

そして、ブラシベース１２の底面で各可動接点２１の周方向の前後には、平面視が台形状となる一対の突起２３，２３が対称に突設されている。一方、ユニットベース１１の各固定接点１３の端部は、先端を外側へ折り返した周方向の接触部２４と、その接触部２４よりも基端側で外側へ台形状に折曲された迂回部２５とに折曲形成されている。よって、ブラシベース１２を回転操作すると、突起２３がまず固定接点１３の接触部２４と干渉するが、突起２３の側面と接触部２４の折り返しとの案内によって接触部２４が外側へ押し上げられて突起２３の移動を許容することになる。但し、ブラシベース１２の正回転又は逆回転何れかへの切替位置（以下夫々「正回転位置」、「逆回転位置」という。）では、迂回部２５は突起２３を回避するように突起２３と略同位置にあるため、突起２３との干渉が解除された接触部２４は、その弾性によって元の位置に復帰して可動接点２１と接触するようになっている。

以上の如く構成された正逆切替装置１０においては、図５（Ａ）のニュートラル位置では、可動接点２１，２１は夫々両固定接点１３，１３の接触部２４，２４間にあって、突起２３，２３も接触部２４には当接していない。ここからブラシベース１２を正回転側へ回転（図５（Ａ）で右回転）させると、同図（Ｂ）のようにまず回転方向前方の突起２３が接触部２４に当接して前述のように接触部２４を外側へ押し上げてブラシベース１２の回転を許容する。そして、図６（Ａ）に示す如く、突起２３が迂回部２５の位置に達すると接触部２４の押し上げを解消するため、接触部２４は弾性によって内側へ移動し、当該位置に移動した可動接点２１の外側に接触して電気的接続がなされる。よって、正回転位置への進入時では、弾性端によって常に接触速度が速くなる速入となる。所定の正回転位置に達すると、同図（Ｂ）に示すように、迂回部２５は完全に突起２３から離れる。

次に、正回転位置から逆回転位置へ切り替える際には、図６（Ｂ）の状態からブラシベース１２を逆回転側へ左回転させると、進入時と逆に、可動接点２１が接触部２４から離れる方向へ移動する。図６（Ａ）のように突起２３が接触部２４の端部に当接すると、突起２３の側面の案内によって接触部２４が突起２３に押し上げられ、図５（Ｂ）のように可動接点２１から直ちに離れる（速断）。突起２３が接触部２４から離れて図５（Ａ）のニュートラル位置へ復帰すると、接触部２４は弾性によって内側へ復帰する。
なお、この速入と速断とはブラシベース１２の操作速度に関係なく一定となる。すなわち、ブラシベース１２をゆっくり回転させた場合でも、接触部２４はあくまで突起２３との干渉の有無によって可動接点２１に対して弾性的に接離するからである。

そして、ブラシベース１２をニュートラル位置から逆回転側へさらに左回転させると、正回転への切替時と同様に、今度は反対側の突起２３が先に接触部２４に当接して接触部２４を押し上げる（図７（Ａ）（Ｂ））。突起２３が迂回部２５に達して押し上げを解除すると、接触部２４が弾性によって内側へ移動して可動接点２１と接触する速入となる（図８（Ａ）（Ｂ））。逆回転位置から正回転位置への切替も同様の作用で、突起２３による押し上げで速断、突起２３の干渉解除で速入となる。

このように上記形態１の正逆切替装置１０によれば、ブラシベース１２に、ブラシベース１２の各切替位置への回転操作に伴って固定接点１３と干渉する突起２３を設ける一方、固定接点１３の先端を、突起２３との干渉によって可動接点２１から離れる方向へ変形する弾性端とすると共に、固定接点１３の弾性端に、各切替位置で突起２３を回避して可動接点２１との接触位置に復帰させる迂回部２５を形成して、ブラシベース１２の各切替位置への回転操作時には、突起２３との干渉で変形した弾性端が迂回部２５による干渉の解消に伴って可動接点２１に接触する速入動作を、ブラシベース１２の各切替位置から反対側への回転操作時には、弾性端が迂回部２５と突起２３との干渉に伴って可動接点２１から離れる速断動作を夫々実現可能としたことで、直接操作されるブラシベース１２の回転速度に関係なく、両接点を常に一定の速度で速入及び速断させることができる。よって、接点溶着を起こすおそれが低減されて接点寿命の向上が期待できる。特に、突起２３の形成と固定接点１３の簡単な形状変更で所定の効果が得られるため、コストアップは最小限で済む。
ちなみに本発明を適用しない従来型の正逆切替装置と比較して、本発明の正逆切替装置１０では約２倍の接点寿命が確認できている。

また、突起２３を台形状にして、固定接点１３の弾性端との当接面を、弾性端の変形を案内する傾斜面としたことで、固定接点１３の弾性端をスムーズに変形させることができる。よって、ブラシベース１２の操作に不要な抵抗を生じさせることなく良好な操作性を維持可能となる。

《形態２》
次に、第２発明に対応する形態を説明する。なお、電動ドリルや正逆切替装置の基本態様は形態１と同様のため、重複する説明は省略して特徴部分のみ説明する。
ここでは、図９（Ａ）に示すように、ユニットベース１１側に、固定接点３０と、ユニットベース１１の周方向で所定間隔をおいた固定突起３１（第２突起）とを夫々設ける一方、ブラシベース１２の可動接点３２を、先端のみ外側へ折り返した円弧状の弾性端として、その可動接点３２の先端際で内側に、平面視が略平行四辺形となる可動突起３３（第１突起）を突設したものである。この可動突起３３は、ブラシベース１２の回転操作に伴って固定突起３１に干渉可能としたもので、固定突起３１に対向する第１側面３４（第１案内部）及びその対の第２側面３５（第２案内部）が、ブラシベース１２の半径方向で外側へ行くに従って固定突起３１から離れる傾斜となっている。

よって、ニュートラル位置から各切替位置へのブラシベース１２の操作時には、可動突起３３が固定突起３１に当接すると、図９（Ｂ）に示す如く、第１側面３４の案内によって固定突起３１を可動接点３２と可動突起３３との間で相対移動させることになり、これにより可動接点３２は外側に押し上げられる。そして、可動突起３３が固定突起３１を過ぎると、固定突起３１による押し上げが解消した可動接点３２がその弾性で内側へ移動して固定接点３０に接触する速入となる（同図（Ｃ）（Ｄ））。
一方、各切替位置からニュートラル位置側へのブラシベース１２の操作時には、図１０（Ａ）の状態から移動する可動突起３３の第２側面３５に固定突起３１が当接する。よって、同図（Ｂ）に示す如く、第２側面３５の案内によって今度は固定突起３１を可動突起３３の内側で相対移動させる。これにより可動接点３２は押し上げられることがなく、先端が固定接点３０を過ぎると自身の弾性によって固定接点３０から素早く離れる（速断）。可動突起３３が固定突起３１を過ぎるとニュートラル位置に復帰する（同図（Ｃ））。

このように、この形態２においても、可動接点３２の先端を弾性端として、その弾性端近傍に可動突起３３を、ユニットベース１１に、ブラシベース１２の各切替位置への回転に伴って可動突起３３と干渉する位置にある固定突起３１を夫々設けて、可動突起３３に、ブラシベース１２の各切替位置への回転操作時に固定突起３１を弾性端と可動突起３３との間を通過させて弾性端を固定接点３０から離れる方向へ変形させる第１側面３４と、ブラシベース１２の各切替位置から反対側への回転操作時に固定突起３１を可動突起３３における弾性端との反対側を通過させる第２側面３５とを夫々設けて、ブラシベース１２の各切替位置への回転操作時には、固定突起３１との干渉によって変形した可動接点３２の弾性端が干渉の解消に伴って固定接点３０に接触する速入動作を、ブラシベース１２の各切替位置から反対側への回転操作時には、固定突起３１との非干渉によって弾性端が自身の弾性によって固定接点３０から離れる速断動作を夫々実現可能としたことで、直接操作されるブラシベース１２の回転速度に関係なく、両接点を常に一定の速度で速入及び速断させることができ、接点同士が接触するかしないかの不安定な状態を解消可能となる。よって、接点溶着を起こすおそれが低減されて接点寿命の向上が期待できる。ここでも突起３１，３３の形成で所定の効果が得られるため、コストアップは最小限で済むことになる。

なお、形態１，２において、突起や弾性端となる接点の折曲形状等は適宜変更可能で、切替時の接点の押し上げや切替位置での突起の回避が可能であれば、突起を三角形や円形、迂回部も山形や半円状等に変更して差し支えない。
また、上記形態１では、ユニットベース側の固定接点を弾性端に、ブラシベース側に突起を設けているが、これを互いに逆にして、形態２のように、ブラシベース側の可動接点を弾性端に、ユニットベース側に突起を設けても差し支えない。勿論形態２においても、ブラシベース側に固定突起を、ユニットベース側に弾性端と可動突起とを夫々設ける変更は可能である。

そして、上記形態１，２では突起に干渉した弾性端を外側へ押し上げて変形させるようにしているが、弾性端を内側へ押し下げて変形させる設定とすることもできる。
その他、電動工具としては電動ドリルに限らず、電動ドライバドリルや電動ドライバ等、モータの正逆切替機能を備えた電動工具であれば他の種類にも採用可能である。

電動ドリルの全体図である。形態１の正逆切替装置の分解斜視図である。（Ａ）は正逆切替装置を上方から、（Ｂ）は下方から夫々見た斜視図である。（Ａ）はニュートラル位置の正逆切替装置を下方から見た斜視図、（Ｂ）はＡ部詳細図である。（Ａ）はニュートラル位置の正逆切替装置の底面図（下方にＡ部詳細を示す）、（Ｂ）は正回転位置への切替途中の正逆切替装置の底面図（下方にＢ部詳細を示す）である。（Ａ）は正回転位置への切替途中の正逆切替装置の底面図（下方にＣ部詳細を示す）、（Ｂ）は正回転位置の正逆切替装置の底面図（下方にＤ部詳細を示す）である。（Ａ）はニュートラル位置の正逆切替装置の底面図（下方にＡ部詳細を示す）、（Ｂ）は逆回転位置への切替途中の正逆切替装置の底面図（下方にＢ部詳細を示す）である。（Ａ）は逆回転位置への切替途中の正逆切替装置の底面図（下方にＣ部詳細を示す）、（Ｂ）は逆回転位置の正逆切替装置の底面図（下方にＤ部詳細を示す）である。形態２の正逆切替装置の切替位置側への動作を示す説明図である。形態２の正逆切替装置のニュートラル位置側への動作を示す説明図である。

符号の説明

１・・電動ドリル、２・・ハウジング、９・・窓、１０・・正逆切替装置、１１・・ユニットベース、１２・・ブラシベース、１３，３０・・固定接点、２１，３２・・可動接点、２３・・突起、２４・・接触部、２５・・迂回部、３１・・固定突起、３３・・可動突起、３４・・第１側面、３５・・第２側面

Claims

電動工具のハウジング内で固定され、モータのコイルに接続される一対の固定接点を備えたユニットベースと、前記モータのブラシを保持して前記ユニットベースに対して回転可能に設けられ、前記固定接点間に位置する一対の可動接点を備えたブラシベースとを有し、前記ブラシベースの回転操作により、前記固定接点に対する前記可動接点の接触態様を切り替えて、モータの正回転と逆回転とを選択可能とした電動工具の正逆切替装置であって、
前記ユニットベース又は前記ブラシベースに、前記ブラシベースの前記正回転及び逆回転の各切替位置への回転操作に伴って相手側の接点と干渉する突起を設ける一方、前記相手側の接点の先端を、前記突起との干渉によって他方の接点から離れる方向へ変形する弾性端とすると共に、その弾性端に、前記各切替位置で前記突起を回避して他方の接点との接触位置に復帰させる迂回部を形成して、
前記ブラシベースの前記各切替位置への回転操作時には、前記突起との干渉で変形した弾性端が前記迂回部による干渉の解消に伴って前記他方の接点に接触する速入動作を、前記ブラシベースの前記各切替位置から反対側への回転操作時には、前記弾性端が前記迂回部と突起との干渉に伴って前記他方の接点から離れる速断動作を夫々実現可能としたことを特徴とする電動工具の正逆切替装置。
突起における弾性端との当接面を、前記弾性端の変形を案内する傾斜面とした請求項１に記載の電動工具の正逆切替装置。
電動工具のハウジング内で固定され、モータのコイルに接続される一対の固定接点を備えたユニットベースと、前記モータのブラシを保持して前記ユニットベースに対して回転可能に設けられ、前記固定接点間に位置する一対の可動接点を備えたブラシベースとを有し、前記ブラシベースの回転操作により、前記固定接点に対する前記可動接点の接触態様を切り替えて、モータの正回転と逆回転とを選択可能とした電動工具の正逆切替装置であって、
前記固定接点と可動接点との何れか一方の先端を弾性端として、その弾性端近傍に第１突起を、前記弾性端の相手側の接点が設けられる前記ユニットベース又はブラシベースに、前記ブラシベースの前記正回転及び逆回転の各切替位置への回転操作に伴って前記第１突起と干渉する位置にある第２突起を夫々設けて、前記第１、第２突起の少なくとも一方に、前記ブラシベースの各切替位置への回転操作時に前記第２突起を前記弾性端と第１突起との間を通過させて前記弾性端を相手側の接点から離れる方向へ変形させる第１案内部と、前記ブラシベースの各切替位置から反対側への回転操作時に前記第２突起を前記第１突起における前記弾性端の反対側を通過させる第２案内部とを夫々設けて、
前記ブラシベースの前記各切替位置への回転操作時には、前記第２突起との干渉によって変形した弾性端が前記干渉の解消に伴って前記相手側の接点に接触する速入動作を、前記ブラシベースの前記各切替位置から反対側への回転操作時には、前記第２突起との非干渉によって前記弾性端が自身の弾性によって前記相手側の接点から離れる速断動作を夫々実現可能としたことを特徴とする電動工具の正逆切替装置。