JP2006102874A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータを備えた電動工具において、絶縁部材の組付け性を向上する上で有効な技術を提供する。
【解決手段】 本発明の電動工具１０１は、導電性のモータハウジング１０５と、モータハウジングに収容されたモータ１１３を有する。モータは、整流子１３７と、整流子に摺動可能に接触するブラシ１４１と、ブラシを収容するとともにスリーブ状の導電性ブラシホルダ部１４３ｂを有するブラシホルダ１４３と、導電性ブラシホルダ部の外周にリング状に巻き付くリングターミナル部１５３を有するリード線１５１と、モータハウジングとリード線を絶縁する電気絶縁性の絶縁部材１６１と、を有する。そして絶縁部材は、リード線のリングターミナル部を絶縁する第１の領域１６５と、第１の領域から径方向外側に突出し、リングターミナル部の先端部を保護する第２の領域１６７とを有する構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電動工具に関し、詳しくは先端工具を駆動するために備えられるモータの駆動電流供給部の電気絶縁技術に関する。

実公平３−５３５８９号公報（特許文献１）には、電動工具に使用されるモータの回転子へ駆動電流を供給する技術が開示されている。上記特許文献１では、リード線からブラシホルダ、ブラシ、整流子へと駆動電流を導電させる駆動電流の導電経路において、リード線の先端部をブラシホルダの導電性スリーブ外周にリング状に巻き付けて接続する構成としている。
ところで、電動ハンマ等に使用されるモータを収容するモータハウジングは、耐久性を向上させるために、例えばアルミ合金等によって形成されるが、アルミは導電性であるため、ブラシホルダの導電性スリーブ外周にリング状に巻き付けられたリード線のリングターミナル部からモータハウジングまでの距離が近い場合には、それらの間に所定長さの絶縁距離を確保するべく、リングターミナル部とモータハウジング間にシート状の絶縁部材（紙ワッシャー）を介在することがある。この場合、絶縁部材は円盤状に形成されるとともに、リングターミナル部に対して横並びに配置される。そして絶縁部材の外周がリングターミナル部の外周よりも外側に所定長さで張り出すように、当該絶縁部材の外径を、リングターミナル部の外径（リング外径）よりも大径（確保すべき絶縁距離に対応して変化する）に設定することでリングターミナル部とモータハウジングを電気的に絶縁する。

上記のように、絶縁部材を円盤状に形成する場合、当該絶縁部材は、絶縁機能を確保するには、リード線のリングターミナル部の径方向最大部（ターミナル部から径方向外側へと突出する先端部）を含む大きさとなる。すなわち、絶縁部材の外径は、ブラシホルダにおける導電性スリーブの軸中心から保護すべきリングターミナル部の径方向最大部までの距離に対応した寸法に設定されるが、確保するべき絶縁距離が長くなると、それに対応して絶縁部材の外径が大きくなってしまう。その結果、モータハウジングの形状によっては、絶縁部材が当該モータハウジングの内壁面に干渉する可能性がある等、組付け性に問題を生ずることになる。
実公平３−５３５８９号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、モータを備えた電動工具において、絶縁部材の組付け性を向上する上で有効な技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明は、導電性のモータハウジングと、当該モータハウジングに収容されたモータと、を備え、モータの通電駆動により動力伝達機構を介して先端工具を駆動させ、これにより先端工具に所定の加工作業を遂行させる電動工具が構成される。本発明における「モータ」は、典型的には交流モータがこれに該当するが、交流モータ以外のモータを広く包含する。また電源コードを用いて電源からモータに電流を供給する方式、工具本体に搭載されたバッテリーからモータに電流を供給する充電式のいずれも包含する。また本発明における「電動工具」は、打撃作業、穴開け作業、締付け作業に用いられる作業工具、切断作業や切削作業あるいは研削作業や研磨作業に用いられる作業工具等、モータを駆動源とする電動式の作業工具を広く包含する。

本発明におけるモータは、整流子と、ブラシと、ブラシホルダと、リード線と、電気絶縁性の絶縁部材を有する。ブラシは整流子に電流を供給する。ブラシホルダは、ブラシを収容するとともにスリーブ状の導電性ブラシホルダ部を有する。リード線は、導電性ブラシホルダ部の外周にリング状に巻き付くリングターミナル部を有する。絶縁部材は、モータハウジングとリード線を絶縁するべく設けられる。そして絶縁部材は、リード線のリングターミナル部を絶縁する第１の領域と、当該第１の領域から径方向外側に突出し、リングターミナル部の先端部を保護する第２の領域とを有する構成とした。なお本発明における「導電性ブラシホルダ部」は、円形断面、角形断面のいずれも好適に包含する。また本発明における「第１の領域」は、導電性ブラシホルダ部に巻き付けられるリングターミナル部の外周形状に対応した形状に形成することが好ましく、円形、長円形、角形のいずれも好適に包含する。また第２の領域によって保護される「リングターミナル部の先端部」とは、リングターミナル部から径方向外側に突出している部位を指し、この「第２の領域」は、単一、複数いずれであっても差し支えない。

本発明によれば、絶縁部材を、第１の領域と、当該第１の領域から径方向外側へ突出する第２の領域とによって構成し、第１の領域によりリード線におけるリングターミナル部を絶縁し、第２の領域によりリングターミナル部の先端部を保護する構成としている。このため、絶縁部材全体を、保護すべきリングターミナル部の先端部を含む円形状に形成する場合に比べて、リード線とモータハウジング間に必要とされる所定の絶縁距離を確保しつつ絶縁部材を小さく形成することが可能となる。その結果、モータタハウジング形状に影響を与えることなく、絶縁部材を組付けることが可能となる。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動工具におけるリングターミナル部の終点としてのワイヤ先端部は、当該リングターミナル部から径方向外側へと突出後、当該リングターミナル部の起点付近におけるリード線の直線部に取付けられている。この取付部分は、いわゆるリングターミナル部を形成した際のリード線の先端部（端末部）に相当する。そしてリード線に取付けられた（結ばれた）先端部は、リングターミナル部から径方向外側に突出している関係で外力の作用を受け易く損傷する可能性が高い箇所となるが、本発明によれば、この取付部分を絶縁部材の第２の領域によって好適に保護することができる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の電動工具における第２の領域は、リード線を通すことが可能な係合部を有し、そして係合部にリード線を通すことによってリングターミナル部の先端部と第２の領域が位置決めされる構成としている。かかる構成によれば、リード線を絶縁部材の係合部に挿通することによって、保護すべきリングターミナル部の先端部と、絶縁部材の第２の領域とを確実に位置決めできる。これにより、保護すべきリングターミナル部の先端部が第２の領域から外れた状態で組み付けられてしまうといった組付上のトラブルが防止される。なお本発明における「係合部」とは、リード線を通すことが可能な構成であればよく、貫通孔や切欠を好適に包含する。

本発明によれば、モータを備えた電動工具において、絶縁部材の組付け性を向上する上で有効な技術が提供されることとなった。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態では、電動工具の一例として電動式のハンマを用いて説明する。図１は電動ハンマ１０１の全体構成を示す一部切断側面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１は、概括的に見て、電動ハンマ１０１の外郭を形成する本体部１０３と、当該本体部１０３の先端領域（図１の左側）に着脱自在に取付けられるハンマビット１１１を主体に構成される。ハンマビット１１１は、本発明における「先端工具」に対応する。
本体部１０３は、モータハウジング１０５、ギアハウジング１０７およびハンドグリップ１０９から構成されている。モータハウジング１０５内には、駆動モータ１１３が収容されている。駆動モータ１１３は本発明における「モータ」に対応する。ハンドグリップ１０９には、駆動モータ１１３の電源スイッチ（図示省略）を投入操作するトリガ１２７が設けられている。そして便宜上簡略に示すが、本体部１０３内には、ツールホルダ１０９にて保持されるハンマビット１１１に打撃動作を加えるための打撃駆動機構が内蔵されている。打撃駆動機構は、本発明における「動力伝達機構」に対応する。

なおハンマビット１１１の打撃駆動機構の構成については、周知技術であるため、以下に簡単に説明する。モータハウジング１０５内に配置された駆動モータ１１３の回転出力は、ギアハウジング１０７内に設置されたクランク機構１１５を介してピストン１１７の往復直線運動に変換される。そしてこのピストン１１７の直線運動に基づきシリンダ１１９内に生ずる、いわゆる空気バネの作用によって打撃子としてのストライカ１２１が先端方向（前方）へ直線運動し、中間子としてのインパクトボルト１２３に衝突する。それに伴いインパクトボルト１２３が先端方向へ直線運動し、ハンマビット１１１に衝突する。その結果、ハンマビット１１１は長軸方向（前方）へ直線運動する。このようにして、ハンマビット１１１が打撃動作（ハンマ動作）することによって、特に図示しない被加工材（コンクリート）に対するハツリ等のハンマ作業が遂行されることとなる。
なお上記のストライカ１２１およびインパクトボルト１２３は、ハンマビット１１１に打撃動作を加える打撃機構１２５を構成する。打撃機構１２５およびハンマビット１１１は、概ね同一直線上を直線運動するように構成される。

上記のように構成された電動ハンマ１０１において、トリガ１２７の引き絞り操作により電源スイッチを介して駆動モータ１１３が通電駆動されると、上述したように駆動モータ１１３の回転出力は、クランク機構１１５を介して直線運動に変換されるとともに、ストライカ１２１およびインパクトボルト１２３によって構成される打撃機構１２５を介してハンマビット１１１に打撃動作として付加され、被加工材に対するハンマビット１１１によるハンマ作業が遂行されることになる。

次に駆動モータ１１３につき説明する。本実施の形態における駆動モータ１１３は、外部電源（交流電源）から電源コードを用いて駆動電流を供給する交流モータであり、以下、駆動モータ１１３の概略構成につき、図２を参照して説明する。駆動モータ１１３は、出力軸１３１、出力軸１３１と一体に回転する回転する電機子１３３、モータハウジング１０５に固定される固定子１３５、出力軸１３１の一端側に設けられた整流子１３７、整流子１３７の周囲に配置された複数個、例えば２個のブラシアッセンブリ１３９を主体として構成されている。なお出力軸１２２、電機子１３３、整流子１３７によって回転子が構成されている。

ブラシアッセンブリ１３９は、整流子１３７の外周面に摺接して電流を供給するブラシ１４１、ブラシ１４１を収容するブラシホルダ１４３、ブラシ１４１を整流子１３７に向って押圧付勢するブラシスプリング（図示省略）、およびブラシホルダ１４３のブラシ挿入口部に着脱自在に装着されるとともに、ブラシスプリングの一端部を支持するブラシキャップ１４５を主体として構成されている。ブラシホルダ１４３は、モータハウジング１０５に貫通状に設けられた円形のブラシホルダ取付孔１０５ａに外側から差し込んで装着される。ブラシキャップ１４５はモータハウジング１０５の外側に露出した状態で配置されており、モータハウジング１０５の外側からブラシ交換が可能とされる。

図３および図４には、ブラシアッセンブリ１３９におけるブラシホルダ１４３と、駆動モータ１１３の回転子に駆動電流を供給する駆動電流供給構造を示しており、図３は組立図であり、図４は分解図である。図３および図４に示すように、本実施の形態に係るブラシホルダ１４３は、ブラシ１４１（図２参照）が摺動自在に収容される筒孔１４４を有する円筒状に形成されており、モータハウジング１０５のブラシホルダ装着孔１０５ａの内周面と接触する電気絶縁部１４３ａと、モータハウジング１０５の内部に露出する電気絶縁部１４３ａよりも小径の導電性ブラシホルダ部１４３ｂを有する。そしてこのスリーブ状の導電性ブラシホルダ部１４３ｂの外周にリード線１５１のリングターミナル部１５３がリング状に巻き付く構成とされる（図３参照）。

リード線１５１のリングターミナル部１５３は、リング状に変形された導電材料製のコイルバネ１５５と、当該コイルバネ１５５の中に挿通された導電材料製のワイヤ１５７から構成されている。コイルバネ１５５はリング状に変形された状態でその端部が導電材料製の接続管１５９を介して互いに接続される。またリード線１５１の導電線の端末が接続管１５９に接続されている。コイルバネ１５５の中に通されたワイヤ１５７の一方の端末は、コイルバネ１５５の一端から径方向外側へと引き出された後、リード線１５１の絶縁外皮の外側から巻き付くようにして取付けられている。

かくして、リード線１５１は、図４に示すように、先端部にリング状のターミナル部、すなわちリングターミナル部１５３を有する構成とされる。そしてコイルバネ１５５の中に通されたワイヤ１５７は、コイルバネ１５５が断線したような場合にあっても、変形されたコイル形状を保持することが可能とされる。またワイヤ１５７の端末がリード線１５１の直線部分に巻き付くように止着されることで、リングターミナル部１５３から径方向外側へと突出している連接部位１５１ａ、すなわち、リード線１５１におけるリングターミナル部１５３の起点あるいは終点となる連接部位１５１ａの補強が図られている。この連接部位１５１ａは、リード線１５１をブラシホルダ１４３の導電性ブラシホルダ部１４３ｂに装着した状態では、当該導電性ブラシホルダ部１４３ｂに巻き付くように取付けられるリングターミナル部１５３に比べると、径方向に突出している分だけ、振動あるいは外力の影響を受け易い部位であり、保護する必要がある。つまり、この連接部位１５１ａは、本発明における「保護すべきリングターミナル部の先端部」に対応する。

上記のように構成されたリード線１５１のリングターミナル部１５３は、コイルバネ１５５の弾性変形（軸方向の伸び）を利用して輪（リング径）を広げることが可能とされている。すなわち、リングターミナル部１５３は、その輪を広げた状態で導電性ブラシホルダ部１４３ｂの外周に容易に装着することができる。導電性ブラシホルダ部１４３ｂに装着されたリングターミナル部１５３は、コイルバネ１５５の径を縮小する方向に作用する緊迫力（締付力）によって保持される。また導電性ブラシホルダ部１４３ｂの外周面には全周に亘ってずれ止部を構成する溝１４３ｃが形成されており、この溝１４３ｃにリングターミナル部１５３が係合した状態で装着される。このようにリングターミナル部１５３は、コイルバネ１５５の緊迫力およびずれ止め用の溝１４３ｃを介して導電性ブラシホルダ部１４３ｂに保持されることで、電動ハンマ１０１の駆動時に生ずる振動に対しても十分な保持力が維持され、導電性ブラシホルダ部１４３ｂからの脱落が防止される。

本実施の形態によれば、上記の如く、リード線１５１のリングターミナル部１５３、導電性ブラシホルダ部１４３ｂ、ブラシ１４１、および整流子１３７によってモータ駆動電流の導電経路が構成される。

モータハウジング１０５が、例えばアルミ合金のような導電性の材料で構成される場合においては、リード線１５１のリングターミナル部１５３とモータハウジング１０５の内壁面が近接しているような場合、当該リングターミナル部１５３とモータハウジング１０５間の短絡（ショート）を回避するべく、それらの間に所定の絶縁距離を確保する必要がある。このために、図２に示すように、リングターミナル部１５３とモータハウジング１０５間にシート状の紙ワッシャー１６１が介在される。紙ワッシャー１６１は、本発明における「絶縁部材」に対応する。

図３および図４に示すように、紙ワッシャー１６１は、ブラシホルダ１４３の導電性ブラシホルダ部１４３ｂの外周に嵌合可能な円形の取付孔１６３を有し、当該導電性ブラシホルダ部１４３ｂの外周に嵌合された装着状態において、リード線１５１のリングターミナル部１５３を絶縁するべく部分円によって形成された部分円領域（絶縁領域）１６５と、リード線１５１の連接部位１５１ａを保護するべく当該部分円領域１６５から径方向外側へと突出する突出領域（保護領域）１６７とを有する。部分円領域１６５は、本発明における「第１の領域」に対応し、突出領域１６７は、本発明における「第２の領域」に対応する。部分円領域１６５は、取付孔１６３の中心から一定の半径で周方向の所定範囲に亘って形成され、一方、突出領域１６７は、部分円領域１６５よりも径方向外側へ山形状に突出している。

部分円領域１６５の外周は、図２および図３に示すように、リングターミナル部１５３の外周よりも外側に張り出しており、この張り出し長さ、すなわち外径の大きさを適宜変更することによって、リングターミナル部１５３からモータハウジング１０５の内壁面までの絶縁距離を調整可能とされる。
また突出領域１６７には、リード線１５１を通すための位置決め孔１６９が貫通状に設けられている。位置決め孔１６９は、本発明における「係合部」に対応する。この位置決め孔１６９にリード線１５１を通すことで、紙ワッシャー１６１に対するリード線１５１の相対位置を確実に定めることができる。このため、リード線１５１を位置決め孔１６９に通しておくことにより、ブラシホルダ１４３の導電性ブラシホルダ部１４３ｂに組付ける際、リード線１５１の連接部位１５１ａを紙ワッシャー１６１の突出領域１６７に確実に位置決めすることができる。

上記のように、本実施の形態においては、リード線１５１のリングターミナル部１５３から導電性のモータハウジング１０５までの絶縁距離を確保するべく配置される紙ワッシャー１６１を、リングターミナル部１５３を絶縁する部分円領域１６５と、リード線１５１の連接部位１５１ａを保護する突出領域１６７から構成している。このため、部分円領域１６５の径方向の寸法を、所要の絶縁距離を確保することが可能な範囲で極力小さく設定することができる。すなわち、部分円領域１６５の小型化が可能となる。このことから、紙ワッシャー１６１を、保護すべきリード線１５１の連接部位１５１ａを含む円形状に形成していた従来に比べて、モータハウジング１０５との干渉領域が減少することになる。その結果、モータハウジング１０５の形状に影響を与えることなく、紙ワッシャー１６１を組付けることが可能となる。また保護を必要とするリード線１５１の連接部位１５１ａについては、紙ワッシャー１６１に設定された専用の突出領域１６７によって確実に保護することができる。

また本実施の形態では、紙ワッシャー１６１の突出領域１６７に位置決め孔１６９を設け、この位置決め孔１６９にリード線１５１を通すことによって、保護すべきリード線１５１の連接部位１５１ａと、紙ワッシャー１６１の突出領域１６７との相対位置を確実に位置決めできる。これにより、保護すべきリード線１５１の連接部位１５１ａが突出領域１６７から外れた状態で組み付けられるといった組付け上のトラブルが防止される。

なお本実施の形態では、位置決め孔１６９を貫通状の孔によって構成したが、これを外周に開口する切欠（溝）に変更してもよく、要するにリード線１５１を通すことが可能な構成であればよい。また導電性ブラシホルダ部１４３ｂは、円形断面に限らず角形断面であっても差し支えない。また紙ワッシャー１６１の部分円領域１６５は、導電性ブラシホルダ部１４３ｂに巻き付けられるリングターミナル部１６３の外周形状に対応した形状に形成することが好ましい。また絶縁部材は、紙ワッシャー１６１に限定されず、絶縁材料製であれば足りる。

また本実施の形態は、電動工具の一例としてハツリ作業に用いられる電動ハンマ１０１の場合で説明したが、これに限られるものではなく、切断作業、切削作業、研削・研磨作業、あるいは穴開け作業に用いられる各種の電動工具に適用することが可能である。要するに、駆動モータ１２１を備えた作業工具であれば適用できる。また本実施の形態では、駆動モータ１２１の一例として交流モータの場合で説明しているが、直流モータ等、他のモータに適用してもよい。

本発明の実施形態に係る電動ハンマの全体構成を示す一部切断側面図である。 実施の形態に係る駆動モータを示す断面図である。 ブラシホルダおよび駆動電流の導電経路構造を示す組立図である。 ブラシホルダおよび駆動電流の導電経路構造を示す分解図である。

符号の説明

１０１ 電動ハンマ（電動工具）
１０３ 本体部
１０５ モータハウジング
１０７ ギアハウジング
１０９ ハンドグリップ
１１１ ハンマビット（先端工具）
１１３ 駆動モータ
１１５ クランク機構
１１７ ピストン
１１９ シリンダ
１２１ ストライカ
１２３ インパクトボルト
１２５ 打撃機構
１２７ トリガ
１３１ 出力軸
１３３ 電機子
１３５ 固定子
１３７ 整流子
１３９ ブラシアッセンブリ
１４１ ブラシ
１４３ ブラシホルダ
１４３ａ 電気絶縁部
１４３ｂ 導電性ブラシホルダ部
１４３ｃ 溝
１４４ 筒孔
１４５ ブラシキャップ
１５１ リード線
１５１ａ 連接部位
１５３ リングターミナル部
１５５ コイルバネ
１５７ ワイヤ
１５７ａ 端末
１５９ 接続管
１６１ 紙ワッシャー（絶縁部材）
１６３ 取付孔
１６５ 部分円領域（第１の領域）
１６７ 突出領域（第２の領域）
１６９ 位置決め孔（係合部）

Claims (3)

1. 導電性のモータハウジングと、
   前記モータハウジングに収容されたモータと、を備え、
   前記モータの通電駆動により動力伝達機構を介して先端工具を駆動させ、これにより先端工具に所定の加工作業を遂行させる電動工具であって、
   前記モータは、
   整流子と、
   前記整流子に摺動可能に接触するブラシと、
   前記ブラシを収容するとともにスリーブ状の導電性ブラシホルダ部を有するブラシホルダと、
   前記導電性ブラシホルダ部の外周にリング状に巻き付くリングターミナル部を有するリード線と、
   前記モータハウジングと前記リード線を絶縁する電気絶縁性の絶縁部材と、を有し、
   前記絶縁部材は、前記リード線のリングターミナル部を絶縁する第１の領域と、前記第１の領域から径方向外側に突出し、前記リングターミナル部の先端部を保護する第２の領域とを有することを特徴とする電動工具。
2. 請求項１に記載の電動工具であって、
   前記リングターミナル部の終点としてのワイヤ先端部は、当該リングターミナル部から径方向外側へと突出後、当該リングターミナル部の起点付近における前記リード線の直線部に取付けられていることを特徴とする電動工具。
3. 請求項１または２に記載の電動工具であって、
   前記第２の領域は、前記リード線を通すことが可能な係合部を有し、当該係合部に前記リード線を通すことによって前記リングターミナル部の先端部と第２の領域が位置決めされる構成としたことを特徴とする電動工具。

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