JPH0644437B2 - 電動工具用モ−タの正逆切換え構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の分野 この発明は、例えば、電気ドライバ、電気ドリル、電気
鋸等のような直流電動機によって駆動される電動工具用
モータの正逆切換え構造に関する。

（ロ）発明の背景 従来、上述例の電動工具用モータのスイッチとしては、
たとえば、特願昭６０−１６０９１８号に記載の装置が
ある。

すなわち、上述のモータの回転速度を可変制御する変速
部を内蔵した装置である。

しかし、上述のスイッチでは次のような問題点があっ
た。

つまり、上述のモータの回転方向を正逆切換えする切換
部を、上述の変速部と同一箇所にコンパクトに組込むこ
とが困難なため、この切換部は変速部から離反した別箇
所に配設され、このため変速部と切換部とを相互に結線
するリード線が長くなり、また結線が煩雑になる問題点
を有していた。

（ハ）発明の目的 この発明は、上述の切換部を特異構造になすことで、こ
の切換部を変速部と同一箇所にコンパクトに組込むこと
ができて、結線構造の簡略化をも図ることができる電動
工具用モータの正逆切換え構造の提供を目的とする。

（ニ）発明の要約 この発明は、第１、第２の各モータ端子と、下面が上記
第１のモータ端子に常時接触し、上面が正極、負極の電
源端子に択一的に接触する第１半月板と、下面が上記第
２のモータ端子に常時接触し、上面が負極、正極の電源
端子に択一的に接触する第２半月板と、上記各半月板を
同一平面状に一体化し、かつ各半月板の中心点を回動支
点として揺動可能な絶縁操作片とを備えた電動工具用モ
ータの正逆切換え構造であることを特徴とする。

（ホ）発明の効果 この発明によれば、上述の揺動可能な絶縁操作片の同一
平面に、第１、第２の各半月板を一体化し、この操作片
の回動操作によって、正逆切換えを行なうようにしたの
で、２つの半月板を備えた絶縁操作片を偏平な薄形に形
成することができる。

この結果、上述の絶縁操作片を含む切換部を、前述の変
速部と同一箇所にコンパクトに組込むことができる効果
があり、加えて、結線構造の簡略化をも図ることができ
る。

（ヘ）発明の実施例 この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面は電動工具用モータのスイッチを示し、第１図乃至
第３図において、このスイッチは、 直流可逆モータ７０（第１２図参照）の制御回路部１
と、 モータ７０の回転方向を正逆に切換える正逆切換え部２
と、 モータ７０を駆動操作するトリガレバー３と、 これらを一定に支持するスイッチケース４とから構成さ
れ、これが例えば電気ドライバ等の電動工具の握り部に
組込まれて使用される。

上述の制御回路部１は、 ２つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５，６と、 これらＦＥＴ５，６を上下より覆う上部放熱カバー７
と、 下部門形基板８と、 制御回路を搭載するプリント基板９と、 可変基準電圧発生部７６（第１２図参照）の一部として
設けられる抵抗基板１０と、 この抵抗基板１０と摺接対応して抵抗値を可変するブラ
シ１１と、 第１〜第３の可動接点１２〜１４を備えた絶縁性のスラ
イダ１５と、 このスライダ１５の復帰バネ１６とから構成される。

上述のＦＥＴ５，６は、四角形状を有し、一側面に突設
したドレン端子５ｄ，６ｄ、ソース端子５ｓ，６ｓ、ゲ
ート端子５ｇ，６ｇを備えている。

上述の半導体素子としてのＦＥＴ５，６は、一般に発熱
しやすいため、前述の上部放熱カバー７と、下部門形基
板８とによって、ＦＥＴ放熱構造を形成している。

すなわち、上述の上部放熱カバー７を、熱吸収性の良好
な金属により形成する一方、第４図、第５図に示す如
く、下側の下部門形基板８の上面にはＦＥＴ５，６の同
極間の並列接続する導電板１７Ｓ，１７Ｄ，１７Ｇをイ
ンサート成形手段により基板８表面に配設し、ＦＥＴ
５，６に下面を、これら導電板１７Ｓ，１７Ｄ，１７Ｇ
上に密着状に並列配置すると共に、これらのＦＥＴ５，
６の上面には、上部放熱カバー７を密着させ、絶縁性ビ
ス１８で該カバー７と基板８とを締結し、これら三者
７，５，６，８を一体化し、ＦＥＴ５，６の発熱を吸
収、放熱すべく構成している。

特に、上述の導電板１７Ｓ，１７Ｄ，１７Ｇの基板８表
面への露出面積を可及的大に設定し、良好な放熱効果を
得るように形成している。

ここで、上部放熱カバー７は、下面を開放した箱形状に
設けられ、この下面開放部内に上述のＦＥＴ５，６およ
び下部門形基板８を包囲した状態で、この上部放熱カバ
ー７の両側面に開口した角孔１９…が、後述するスイッ
チケース４の外側面に突設する側面突起２０…に係合し
て、スイッチケース４上に一体に嵌着される。

下部門形基板８は、コ字状に形成され、このコ字状の両
側垂片の側面に開口した角孔２１…が、同様に後述する
スイッチケース４の外側面突出する側面突起２２に係合
してスイッチケース４上に嵌着される。

上述のプリント基板９は、第３図に示すように、スイッ
チケース４の中間部に水平に固定支持される。

また、この基板９の一側端部には端子接続孔２３が縦貫
され、これにゲート端子２４が接続される。

このゲート端子２４は上述の端子接続孔２３と導電板１
７Ｇの孔６９とを接続することで、各ＦＥＴ５，６のゲ
ート電極をプリント基板９に接続する。

さらに、プリント基板９の両側縁にはスライド案内面２
５が切欠き形成され、これに後述するスライダ１５の上
部スライド突起２６が摺動案内されて、スライダ１５の
スライド時の左右の振止めを規制する一方、このプリン
ト基板９の下面にスライダ１５が当接してスライダ１５
の上動が規制される。

また、このプリント基板９の下面には、モータ７０に対
する可変基準電圧発生用の抵抗素子を印刷した薄板の抵
抗基板１０が貼着されている。

前述のスライダ１５は、第６図に示す如く、スイッチケ
ース４内に収納可能な形状に設けられ、このスライダ１
５の両側部に突設した突軸２７，２８にスプリング２
９，３０を介して、第２可動接点片１３および第３可動
接点片１４を取付け、スライダ１５の前部に突設した突
軸３１には第１可動接点片１２を取付けている。

さらに、上面前部側のブラシ開口部３２を介した内部側
のブラシ取付溝３３には、Ｌ形状に形成されたブラシ１
１の基端側を差込んで取付け、このブラシ遊端側の左右
に分割されたブラシ接触片３４，３４が上方に付勢され
た状態で、これら接触片３４，３４が上述の抵抗基板１
０の下面に付勢対接され、このブラシ１１がスライダ１
５と一体にスライドして、抵抗基板１０との対接位置を
変位させることにより、モータ７０に対するトルク制御
用の抵抗値が変化して、モータ７０のトルクを変化させ
る。

なお、ブラシ１１は通常、スライダ１５と共に一側に付
勢されて位置し、一側で最大の抵抗値に、また他側で最
小の抵抗値になるように設定されている。

さらに、このスライダ１５の上面四隅には、上述のスラ
イド案内面２５に対応する上部スライド突起２６…を突
設する一方、スライダ１５に取付けた第１可動接点片１
２にはバネ座用の突部１２ａを形成しており、この突部
１２ａとスイッチケース４との間には前述の復帰バネ１
６と張架している。

そして、通常は圧縮状体に収納された復帰バネ１６の付
勢作用により、スライダ１５を、第２図に示す如く、後
方に付勢させている。

さらに、スライダ１５の下面前端側には、後述するアイ
ドルレバー３５を挿入するレバー係合孔３６を開口して
おり、アイドルレバー３５を介したトリガレバー３の押
下ストロークにより、スライダ１５は、前後方向にスラ
イド操作される。

上述のスイッチケース４は、上面を開放した箱形状に設
けられ、この上面開口部３７内に前述のスライダ１５が
前後方向にスライド可能に収納され、その上方にプリン
ト基板９およびＦＥＴ５，６が下部門形基板８および放
熱カバー７を介して載設され、これら上部放熱カバー７
および下部門形基板８の各角孔１９，２１…が、スイッ
チケース４の両外側面に突設した各側面突起２０，２２
…に係合して一体に装着される。

さらに、上面開口部３７の後部側壁３８には、第７図に
示すように、数個の端子装着溝３９，４０が形成され、
このうち両側の端子装着溝３９，３９には、プラス側電
源端子４１とマイナス側電源端子４２とが差込まれ、こ
の間の端子装着溝４０，４０には、第１モータ端子４３
と第２モータ端子４４とがそれぞれ差込まれて装着され
る。

上述のスイッチケース４の底部上面に突設した筒軸４５
には絶縁操作片４６を揺動可能に配設している。

この絶縁操作片４６は、第１１図にも示す如く、その下
面と面一状に第１半月板４７および第２半月板４８を同
一平面状に一体化したもので、これら各半月板４７，４
８の中心点を回動支点として、上述の操作片４６を揺動
可能に構成している。

また、上述の各半月板４７，４８はその両端に立上り部
４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂを一体形成し、これら
各立上り部を絶縁操作片４６上面側の表面に露出させて
いる。

さらに、上述の第１半月板４７の下面には、第１モータ
端子４３の先端円弧形接点部４３ａを常時接触させ、上
述の第２半月板４８の下面には第２モータ端子４４の先
端円弧形接点部４４ａを常時接触させている。

さらにまた、ノーマルな第７図、第８図に示す状態下に
おいては、第１半月板４７の一側の立上り部４７ａに正
極電源端子４９の先端円弧形接点部４９ａを圧接させる
と共に、第２半月板４８の他側の立上り部４８ｂに負極
電源端子５０の先端円弧形接点部５０ａを圧接させてい
る。

そして、前述の絶縁操作片４６を所定角度回動操作し
て、この操作片４６を第９図、第１０図に示す状態に位
置させた時には、第１半月板４７の他側の立上り部４７
ｂに負極電源端子５０の先端円弧形接点部５０ａを圧接
させると共に、第２半月板４８の一側の立上り部４８ａ
に正極電源端子４９の先端円弧形接点部４９ａを圧接さ
せるように構成している。

つまり、上述の第１半月板４７は、その下面が第１モー
タ端子４３に常時接触し、上面が正極電源端子４９と負
極電源端子５０とに択一的に接触する構造になってお
り、一方の第２半月板４８は、その下面が第２モータ端
子４４に常時接触し、上面が負極電源端子５０と正極電
源端子４９とに択一的に接触する構造になっている。

ここで、上述の各電源端子４９，５０はスイッチケース
４の上面開口部３７の内壁に沿って固定され、これら各
電源端子４９，５０のうちの負極電源端子５０の立設部
５０ｂは、下部門形基板８の開口５１に位置して、導電
板１７Ｄに電気接続し、また前述のマイナス側電源端子
４２の立設部４２ｂも同様に下部門形基板８の開口５２
に位置して、導電板１７Ｓに電気接続している。

また前述の絶縁操作片４６の遊端側には、アイドルレバ
ー３５を貫通させるための略Ｖ字状の縦溝５３を穿設す
ると共に、この操作片４６の遊端部外面中央には外部操
作レバー５４の突片５５を係止させるＶ字状の切欠き５
６を形成している。

そして、この外部操作レバー５４をスイッチケース４の
前端開口５７を介して同ケース４外へ導出すると共に、
この開口５７中央の軸部５７ａで上述の外部操作レバー
５４を枢支している。

ところで、上述のスイッチケース４に配設した各端子４
１，４２，４３，４４の上面側に対してスペーサ５８を
対設し、このスペーサ５８を、スイッチケース４の後部
側壁３８の中央上部に挿入固定し、このスペーサ５８の
上面側が下部門形基板８の装着作用で押下されると共
に、このスペーサ５６の下面で、各端子４１〜４４を押
下して端子４１〜４４の抜止め作用をなし、このスペー
サ５８を配設することによって、スイッチケース４の後
端側を効率よくシールして、防塵性を高めている。

また、スイッチケース４の底面中央部には、前後方向に
沿って開口したアイドルレバー挿通孔５９を穿設し、こ
のアイドルレバー挿通孔５９を介してアイドルレバー３
５が挿通される。

さらに、スイッチケース４の下面には支持片６０が一体
に垂設され、この支持片６０は、上述のアイドルレバー
挿通孔５９に連通する前後方向の連通溝６１を有し、下
部の両側面に枢支ピン６２，６２を突設しており、この
枢支ピン６２，６２に後述するトリガレバー３が枢着さ
れる。

上述のトリガレバー３は、半割円筒形状に形成され、こ
の円筒面を前面側の押下操作面６３に設定して、このレ
バー３下部の枢支孔６４を、上述の枢支ピン６２に枢着
することにより、トリガレバー３は、下端を支点に前後
方向に傾動自在となる。

このトリガレバー３と、前述のスライダ１５との間には
アイドルレバー３５を介設している。

このアイドルレバー３５は前述の連通溝６１内に位置
し、枢支ピン６５で支持片６０に枢着したレバーで、こ
のアイドルレバー３５の上端をスライダ１５のレバー係
合孔３６に係止し、下端をトリガレバー３内面に係止さ
せている。

そして、このアイドルレバー３５の枢支点としての枢支
ピン６５から上端係止部までの距離を、枢支ピン６５か
ら下端係止部までの距離よりも小さく設定することで、
第３図に示すトリガレバー３のストロークst₁を大に、
スライダ１５のストロークst₂を小に形成している。

また上述のトリガレバー３の上端部には、スイッチケー
ス４の下面開口壁面に当接するストッパ６８を一体形成
している。

このように構成された直流電動工具用スイッチは、電動
工具の握り部に配設されて、通常、このトリガレバー３
がスイッチ内部の復帰バネ１６による付勢作用を受け
て、下端の枢支孔６４を支点に握り部前面よりも前方に
傾斜突出した押下操作可能な状態にある。

そして、このトリガレバー３を第２図の時計方向へ押下
操作することにより、アイドルレバー３５を介してスラ
イダ１５が前方（第１図乃至第３図における左方）にス
ライドし、このスライド過程で、ブレーキ用の第１可動
接点片１２が正極、負極の電源端子４９，５０から離れ
て非接触（オフ）となり、次いで、正極電源端子４９と
プラス側電源端子４１とが第２可動接点片１３を介いて
に接触（オン）する。これにより、電源が投入されて、
モータ７０は起動する。

この際、トリガレバー３の押下ストロークに基づいたス
トローク調整により、ＦＥＴ５，６の変速制御用の回路
を介したブラシ１１と抵抗基板１０との接触位置が変位
されることで、モータ７０のトルクが可変制御され、電
動工具の使用状況に適した所望の出力トルクに調整され
る。

そして、トリガレバー３を全ストローク一杯に押下操作
すると、スライダ１５は前端位置にスライドし、負極電
源端子５０およびマイナス側電源端子４２が第３可動接
点片１４と接触（オン）する。

これにより、変速制御回路後段のＦＥＴ５，６のソース
・ドレン間を短絡して、モータ７０のトルクは全開とな
り、高出力を発揮する。

一方、トリガレバー３の押下操作を開放すると、復帰バ
ネ１６の復帰作用を受けて、スライダ１５は後端側にス
ライドすると共に、トリガレバー３も元の傾斜状態に復
帰し、かつこれに連動する第２・第３の各可動接点片１
３，１４もノーマル位置に復帰するので、電源はＯＦＦ
操作される。

この場合、電源がＯＦＦ操作されると同時に、第７図に
示す如くブレーキ用の第１可動接点片１２で正極、負極
の各電源端子４９，５０を短絡するので、電源がＯＦＦ
された後に慣性にて回転するモータ７０側に逆起電力が
発生し、この逆起電力がモータ７０に対するブレーキ作
用を与えて、瞬時にモータ７０を回転停止し、電動工具
の使用操作に適したＯＦＦ制御が得られる。

第１２図は直流電動機制御回路を示し、電池７１の正極
に前述の端子４１、第２可動接点片１３、正極電源端子
４９、正逆切換え部２および第１モータ端子４３を介し
てモータ７０の一端を接続している。

また、電池７１の負極に前述の端子４２、ＦＥＴ５，６
のソース、ドレン、負極電源端子５０、正逆切換え部２
および第２モータ端子４４を介してモータ７０の他端を
接続している。

さらに、正逆切換え部２の負極電源端子５０と、ＦＥＴ
５，６のドレンとの交点７２を第１可動接点片１２の一
次側に接続し、この第１可動接点片１２の二次側に前述
の正極電源端子４９を接続している。

さらにまた、前述のＦＥＴ５，６のソース・ドレン間を
短絡可能に前述の第３可動接点片１４を配設し、モータ
７０の全速回転時にＦＥＴ５，６内部抵抗によるロスを
なくするように構成している。

一方、前述の正極電源端子４９にはダイオード７３を介
して三角波発振器７４を接続し、この三角波発振器７４
により第１３図に示すパルス幅制御信号ａを得るように
構成している。

つまり、上述の三角波発振器７４は、抵抗とコンデンサ
と増幅器とによって回路構成した発振器で、第１３図に
示す如きパルス幅制御信号ａの他にＣＲ時定数を可変す
ることにより各種の非対称三角波出力を得ることができ
る。

上述の三角波発振器７４の出力を比較器７５の一方の入
力端子に接続し、この比較器７５の他方の入力端子には
前述の抵抗基板１０とブラシ１１とを備えた可変基準電
圧発生部７６を接続している。

この可変基準電圧発生部７６は、前述の説明からも明ら
かな如く、トリガレバー３の操作ストロークに比例した
電圧を出力する回路である。

つまり、第１３図に点線で示す如くトリガレバー３の操
作ストローク零の時には高電圧を、操作ストローク大の
時には小電圧を上述のストロークに対応して出力し、同
図の回転数設定信号ｂを得る。

また、前述の比較器７５は三角波発振器７４からのパル
ス幅制御信号ａと、可変基準電圧発生部７６からの回転
数設定信号ｂとを比較して、第１３図に示す変速制御信
号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を発生する。

この比較器７５の出力段には変速制御回路７７を介して
前述のＦＥＴ５，６のゲート電極を接続している。

上述の変速制御回路７７は例えばトランジスタと抵抗等
により回路構成し、比較器７５の出力つまり変速制御信
号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に基づいて電動機主回路の電流をＦ
ＥＴ５，６を介して通電制御する回路であり、第１３図
からも明らかな如くトリガレバー３の操作ストロークが
小で変速制御信号Ｃ１出力時には所定レベルの電圧をＦ
ＥＴ５，６のゲート電極に時間ｔ１だけ印加して電動機
主回路を時間ｔ１通電制御し、トリガレバー３の操作ス
トロークが中位で変速制御信号Ｃ２出力時には所定レベ
ルの電圧をＦＥＴ５，６のゲート電極に時間ｔ２だけ印
加して電動機主回路を時間ｔ２通電制御し、トリガレバ
ー３の操作ストロークが大で変速制御信号Ｃ３出力時に
は所定レベルの電圧をＦＥＴ５，６のゲート電極に時間
ｔ３だけ印加して電動機主回路を時間ｔ３通電制御す
る。

すなわち、トリガレバー３の押下げにより第２可動接点
片１３がオンになった所定ストロークＳＴ１時点より操
作ストロークが小から大へ移行するにつれて、電動機主
回路への通電時間は順次ｔ１，ｔ２，ｔ３と大になり、
第１４図に示す如きトリガレバー３の操作ストロークに
比例したモータ７０回転数を得ることができる。

上述の第１４図において点線で示したストローク時点Ｓ
Ｔ２は第３可動接点片１４がオンになった時点を示し、
この時点以降においてはＦＥＴ５，６の内部抵抗による
ロスがなくなるため、モータ７０回転数は抵抗ロス分だ
け上昇した全速回転となる。

また、トリガレバー３の押下ストロークを電動工具の使
用状況に応じて調整することにより、モータ７０のＯＮ
・ＯＦＦ操作およびモータ７０のトルク調整ができ、し
かもＯＮ時は任意のトルクにて電動工具を始動でき、ま
たＯＦＦ時は直ちにモータ７０の回転を停止できる操作
性能のよい電動工具として取扱える。

このように、前述の三角波発振器７４からは所定の三角
波電圧が連続して得られ、また上述の可変基準電圧発生
部７６からはトリガレバー３の操作ストロークに比例し
た電圧が得られるので、これら両電圧を比較器７５によ
り比較することで、該比較器７５からは上述のストロー
クに比例した変速制御信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が得られ
る。

このため、変速制御回路７７を介して電動機主回路の電
流を操作ストロークに比例して通電制御することがで
き、簡単な回路構成でありながら、操作ストロークに比
例したモータ回転数を得ることができ、特に電動工具に
適用した際には、その操作性の向上を図ることができ
る。

上述のモータ７０を正転駆動するには、第７図、第８図
に示す如く、第１半月板４７の一側の立上り部４７ａに
正極電源端子４９を、また第２半月板４８との他側の立
上り部４８ｂに負極電源端子５０をそれぞれ接触させる
と、電池７１からの電流が各要素４１，１３，４９，４
９ａ，４７ａ，４７，４３ａ，４３，７０，４４，４４
ａ，４８，４８ｂ，５０ａ，５０をこの順に流れるので
モータ７０に正転する。

逆に、上述のモータ７０を逆転駆動するには、第７図の
状態下にある外部操作レバー５４を同図の時計方向へ切
換え操作し、このレバー５４の突片５５を介して絶縁操
作片４６を第９図の如く操作することで、同図および第
１０図に示す如く、第１半月板４７の他側の立上り部４
７ｂに負極電源端子５０を、また第２半月板４８の一側
の立上り部４８ａに正極電源端子４９をそれぞれ接触さ
せると、電池７１からの電流が各要素４１，１３，４
９，４９ａ，４８ａ，４８，４４ａ，４４，７０，４
３，４３ａ，４７，４７ｂ，５０ａ，５０をこの順に流
れるのでモータ７０は逆転する。

このように、上述の揺動可能な絶縁操作片４６の同一平
面に第１、第２の各半月板４７，４８を一体化し、この
操作片４６の回動操作によってモータ７０の正逆切換え
を行なうようにしたので、２つの半月板４７，４８を備
えた上述の絶縁操作片４６を偏平な薄形に形成すること
ができる。

この結果、上述の絶縁操作片４６を含む正逆切換え部２
を、前述のスライダ１５を含む変速部と同一箇所にコン
パクトに組込むことができる効果があり、さらに変速部
と正逆切換え部２との相互間の結線構造の簡略化を図る
こともできる。

なお、上記実施例においては絶縁操作片４６を別部材の
外部操作レバー５４を介して操作すべく構成したが、上
述の絶縁操作片４６にスイッチケース４外へ延びる突片
を一体形成することで、この絶縁操作片４６を外部から
直接操作するように構成してもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図は電動工具用モータのスイッチを示す分解斜視
図、 第２図は同スイッチの縦断面図、 第３図はトリガレバー把持操作時の縦断面図、 第４図は第２図のＡ−Ａ線矢視断面図、 第５図は第２図のＢ−Ｂ線矢視断面図、 第６図は第２図のＣ−Ｃ線矢視断面図、 第７図は第２図のＤ−Ｄ線矢視断面図、 第８図は第７図の状態の回路構成を示す電気回路図、 第９図は正逆切換え状態を示す要部平面図、 第１０図は第９図の状態の回路構成を示す電気回路図、 第１１図は正逆切換え部の斜視図、 第１２図はモータ制御回路の電気回路図、 第１３図は制御回路の各部の波形図、 第１４図は回転数とストロークとの関係を示す特性図で
ある。 ２……正逆切換え部、４３……第１モータ端子 ４４……第２モータ端子、４６……絶縁操作片 ４７……第１半月板、４８……第２半月板 ４９……正極電源端子、５０……負極電源端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１、第２の各モータ端子と、 下面が上記第１のモータ端子に常時接触し、上面が正
   極、負極の電源端子に択一的に接触する第１半月板と、 下面が上記第２のモータ端子に常時接触し、上面が負
   極、正極の電源端子に択一的に接触する第２半月板と、 上記各半月板を同一平面状に一体化し、かつ各半月板の
   中心点を回動支点として揺動可能な絶縁操作片とを備え
   た 電動工具用モータの正逆切換え構造。