JP2007185717A - 電動工具 - Google Patents

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Abstract

【課題】マグネットの外れと回転を確実に防ぐとともに、冷却効率の向上を図ることができる電動工具を提供すること。
【解決手段】略円筒状のヨーク31と、該ヨーク31の内周に周方向隙間を設けて固着された複数のマグネット32と、該ヨーク31の内側にマグネット32との間に径方向隙間を設けて回転可能に配置されたアマチュア41と、前記ヨーク31の軸方向一端に嵌着されたダストガード33を備えた直流モータを駆動源とする電動工具において、前記ダストガード33に、前記ヨーク31内の前記マグネット32間に形成される周方向隙間に係合する複数の係合突起33bを一体に形成する。
【選択図】図2

Description

本発明は、直流モータを駆動源とするロータリハンマドリル等の電動工具に関するものである。
駆動源として直流モータを使用した電動工具は広く実用に供されている(例えば、特許文献1参照)。この種の電動工具の一例としてのロータリハンマドリルは、ハウジング内に駆動源である直流モータを内蔵しており、この直流モータのマグネット組(ステータ)130は、図10に詳細に示すように、鉄等の強磁性体から成る略円筒状のヨーク131と、該ヨーク131の内側に配置された円弧曲面状の2つのマグネット132とで構成されており、2つのマグネット132間には当間隔の周方向隙間が形成されている。尚、図10(a)はマグネット組130の側断面図((b)のH−H線断面図)、同図(b)は同マグネット組130の正面図((a)の矢視J方向の図)である。
ここで、上記2つのマグネット32は、その軸方向の外れと周方向の回転を防ぐために、接着等によってヨーク131の内周面に固定されている。又、これらのマグネット132間の周方向隙間に針金等でU字状に成形されたバネ性を有するマグネットホルダ135を挿入係合することにより、マグネット132を外側に押す力を作用させて該マグネット132をヨーク131の内周面に張り付かせ、接着が弱くなってしまった場合でもマグネット132が外れないようにしている。
更に、図10(a)に示すように、ヨーク131の軸方向一端の開口部周縁にはリング状のダストガード133が嵌着されており、このダストガード133は、直流モータへの粉塵の進入を防ぐとともに、空気の流れを良くして直流モータの冷却効率を上げる機能を果たしている。
特開2002−254337号公報
ここで、図10(a)に示したマグネットホルダ135を用いた場合と用いない場合の風路面積の比較を図11及び図12に示す。
図11はマグネットホルダ135を設けない場合のマグネット組130の正面図であり、この場合はヨーク131とマグネット132間の周方向隙間によってアマチュア141との間に形成される空間(図11の斜線部分)の全てが冷却用の風路となる。これに対して、図12はマグネットホルダ135を設けた場合のマグネット組130の正面図であり、この場合はヨーク131とマグネット132間の周方向隙間によってアマチュア141との間に形成される空間はマグネットホルダ135によってその断面積が減少し、その減少分だけ冷却用の風路の断面積(図12に斜線にて示す)が小さくなって冷却効率が低下する。
又、ヨーク131には、図10に示すように、切欠き131aが通常設けられており、この切欠き131aにハウジングの突起(図示せず)を嵌合させることによってヨーク131の周方向の回転を防ぐようにしている。
しかし、上記構造によってヨーク131の回転を防止していても、マグネット132のヨーク131への接着力が弱くなってくると、アマチュア141の回転反力の影響により、図11に示す構成では、マグネット132が軸方向に外れたり、周方向に回転してしまう可能性がある。又、図12に示すマグネットホルダ135を設けた構成では、マグネット132は外れないが、マグネット132がマグネットホルダ135と共にヨーク131の内周面に沿って周方向に回転してしまう可能性がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、マグネットの外れと回転を容易に抑制することができる電動工具を提供することにある。
又、本発明の他の目的とする処は、冷却効率の向上を図ることができる電動工具を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、略円筒状のヨークと、該ヨークの内周に周方向隙間を設けて固着された複数のマグネットと、該マグネットの内側にマグネットとの間に径方向隙間を設けて回転可能に配置されたアマチュアと、前記ヨークの軸方向一端に嵌着されたダストガードを備えた直流モータを駆動源とする電動工具において、前記ダストガードに、前記ヨーク内の前記マグネット間に形成される周方向隙間に係合する複数の係合突起を一体に形成したことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ダストガードは、前記ヨークの軸方向端面から軸方向外方へ突出するリング状の本体部を有し、該本体部に前記係合突起を一体に突設したことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記係合突起を前記ヨークの内周形状に沿った円弧曲面状としたことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記係合突起に軸方向に延びるスリットを形成したことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、筒状の胴部を有するハウジングの前記胴部内の一部に第1の係合部を形成し、該第1の係合部と回転方向で係合する第2の係合部を前記ダストガードに形成したことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記ダストガードを、前記ヨークの前記ハウジングへの組込方向前端部に配置したことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、ダストガードに一体に形成された係合突起をヨーク内のマグネット間に形成される周方向隙間に係合させる構成を採用したため、マグネットの軸方向の外れと周方向の回転を抑制することができる。又、マグネットの軸方向の外れと周方向の回転を防ぐための係合突起をダストガードに一体に形成したため、部品点数の削減を図り、組立性の向上と低コスト化を図ることができる。
請求項2記載の発明によれば、ダストガードのリング状の本体部がヨークの軸方向端面から軸方向外方へ突出して鉄粉等の粉塵の侵入を阻止する機能を向上させることができる。
請求項3記載の発明によれば、ダストガードに形成された係合突起をヨークの内周形状に沿った円弧曲面状としたため、ヨークとマグネット間の周方向隙間によってアマチュアとの間に形成される風路の係合突起による断面積の減少が最小限に抑えられ、風路を通過する冷却風の流量の絞りが抑制されて直流モータの冷却効率が高められる。
請求項4記載の発明によれば、係合突起に軸方向に延びるスリットを形成したため、マグネット間に係合突起を挿入しながらダストガードをヨークに嵌着させる際に、ダストガードの組立性を阻害することなく、係合突起がマグネットに容易に係合し、マグネットの抜け止めを機能させることができる。又、係合突起がマグネットの周方向端面を押圧する反力が大きくなり、マグネットの軸方向の抜け止めを抑制することができる。更に、ヨークとマグネット間の周方向隙間によってアマチュアとの間に形成される風路の断面積がスリット分だけ増えるため、風路を通過する冷却風の流量も増えて直流モータの冷却効率が高められる。
請求項5記載の発明によれば、ダストガードを備えたマグネット組を筒形ハウジングの胴部に組み込む際、ダストガードに設けられた係合溝にハウジング側の係合突起を係合させた状態で、マグネット組をハウジングの胴部内に組み込むと、マグネット組がハウジングに対して正確に位置決めされるために、該マグネット組の組付性が高められる。又、ダストガードとマグネットを介して、ハウジングに対する回転を抑制することができるようになる。
請求項6記載の発明によれば、ダストガードを、ヨークのハウジングへの組込方向前端部に配置したため、マグネット組をハウジングに組み込む前にダストガードに設けられた係合溝にハウジング側の係合突起を係合させることができ、最初からマグネット組の位置決めと回り止めを行いつつ該マグネット組をハウジング内に作業性良く容易に組み込むことができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る電動工具の一形態としてのロータリハンマドリル1の縦断面図であり、図示のロータリハンマドリル1は、外郭部材である樹脂製のハウジング2内に駆動源である直流モータ3を内蔵しており、この直流モータ3の回転軸(モータ軸)4は、その両端がベアリング5,6によって回転可能に支持されている。そして、回転軸4には冷却ファン7が結着されており、該冷却ファン7の周囲にはファンガイド8が配置されている。更に、回転軸4の前記ベアリング5から前方へ突出する前端部にはピニオン9が形成されている。
又、前記ハウジング2は、前後に2分割された分割片2A,2Bを接合一体化して構成されており、分割片2Bのハンドル部2B−1には、前記直流モータ3に給電するため電源コード10が接続されている。そして、分割片2Bのハンドル部2B−1には、交流電源を直流に変換するための回路(AC/DCコンバータ)11と、直流モータ3への電力の供給をON/OFFするためのスイッチ12が設けられている。
ところで、ハウジング2内の前記直流モータ3の前方には中間軸13が回転軸4と平行に配されており、この中間軸13は、その両端がベアリング14によって回転可能に支持されている。そして、この中間軸13にはレシプロベアリング15とギヤ16,17が設けられており、ギヤ16には、回転軸4の前端に形成された前記ピニオン9が噛合している。尚、ギヤ16の径はピニオン9の径よりも大きく、ギヤ16は減速機構を構成している。
又、ハウジング2の前端部内にはシリンダ18が回転軸4及び中間軸13と平行且つ回転可能に配されており、該シリンダ18の外周部にはギヤ19が設けられ、このギヤ19は中間軸13に設けられた前記ギヤ17に噛合している。尚、ギヤ19の径はギヤ17の径よりも大きく、これらのギヤ17,19は減速機構を構成している。
上記シリンダ18内には一端(前端)が開口する有底筒状のピストン20が前後方向に摺動可能に嵌挿されており、ピストン20内には中間子21によって区画された圧力室22が形成されている。そして、ピストン20の後端部には前記レシプロベアリング15のアーム15aが連結されており、シリンダ18の先端部には先端工具(ドリルビット)23が着脱可能に装着されている。この先端工具23は、シリンダ18に対して前後方向に摺動可能であって、且つ、シリンダ18と共に一体に回転するよう装着されており、これと前記中間子21との間には打撃子24が介設されている。
而して、スイッチ12をON操作して直流モータ3を駆動すると、その回転軸4の回転は、ピニオン9とギヤ16を介して減速されて中間軸13に伝達され、該中間軸13が所定の速度で回転駆動される。すると、レシプロベアリング15のアーム15aが前後に揺動してピストン20をシリンダ18内で前後に往復動させるため、シリンダ18内の圧力室22内の圧力が変動し、この圧力の変動による衝撃が中間子21及び打撃子24を経て先端工具23に伝達され、先端工具23に打撃力が付与される。
又、中間軸13の回転はギヤ17,19を介して減速されてシリンダ18に伝達され、該シリンダ18とこれに装着された先端工具23が所定の速度で回転駆動される。
以上のようにして先端工具23には回転と打撃力が与えられ、該先端工具23によって不図示のワークの穴開け作業が行われる。尚、図示しないが、本実施の形態に係るロータリハンマドリル1にはモード切替機構が設けられており、先端工具23に回転のみを与える回転モードと前述のように回転と打撃力を与える回転・打撃モードを選択することができる。
ところで、駆動源である前記直流モータ3は、略円筒状のマグネット組(ステータ)30の内部にアマチュア(ロータ)41を回転可能に収容して構成されている。ここで、マグネット組30は、鉄等の強磁性体から成る略円筒状のヨーク31と、該ヨーク31の内側に配置された円弧曲面状の2つのマグネット32とで構成されており、2つのマグネット32間には後述のように等間隔の周方向隙間が形成されている(図2(b)参照)。
又、前記ファンガイド8は、その外周部がハウジング2の内周部に嵌着されており、その後端部(図1においては、左方を前方とする)がマグネット組30のヨーク31の前端内周部に当接されている。そして、ヨーク31の後端部内周にはリング状のダストガード33が嵌着されている。尚、図1において、25はカーボンブラシである。
次に、本発明の要旨を図2〜図4に基づいて説明する。
<実施の形態1>
図2(a)はマグネット組の側断面図((b)のA−A線断面図)、同図(b)は同マグネット組の正面図((a)の矢視B方向の図)、同図(c)は(a)のC−C線断面図、図3はマグネット組の分解斜視図、図4はマグネット組に形成される風路断面を示す正面図である。
図2(a)に示すように、ヨーク31の後端部(図2(a)の右端部)内周には樹脂製のダストガード33が嵌着されているが、このダストガード33には、リング状の本体部33aから突出する2つの係合突起33bが一体に形成されている。尚、ヨーク31の他端部(前端部)の1箇所には矩形状の切欠き31aが形成されており、この切欠き31aに前記ファンガイド8(図1参照)に形成された不図示の突起が係合することによってヨーク31の回り止めがなされる。
上記ダストガード33の本体部33aは、ヨーク31の軸方向一端から後方(図2(a)の右方)に所定量だけ突出しており、鉄粉等の粉塵のヨーク31内への侵入を抑制する機能を果たす。又、この本体部33aから一体に突出する2つの前記係合突起33bは、周方向に180°隔てた位置に相対向して形成されており、図2(b)に示すように、その外周面がヨーク31の内周面に密着するよう円弧曲面状に成形されている。そして、各係合突起33bの幅方向中央には、軸方向に長いスリット33b−1が形成されている。
而して、ダストガード33は、その各係合突起33bがマグネット32間の周方向隙間に係合するように位置合わせしてヨーク31内の前方へ押し込み、その本体部33aの外周をヨーク31の後端部内周に嵌着することによってヨーク31に取り付けられる。すると、図2(a),(b)に示すように、ダストガード33の2つの係合突起33bがヨーク31内に形成された2つのマグネット32間の周方向隙間に係合して各マグネット32を周方向に位置決めし、これらのマグネット32のヨーク31の内周面に沿う回転を阻止する。
又、ダストガード33の各係合突起33bの幅寸法は、マグネット32間の周方向隙間の周方向長さよりも若干大きく(所定の圧入代が確保できる程度に)設定されており、これらの係合突起33bをマグネット32間の周方向隙間に係合させる際には、各係合突起33bは幅方向に圧縮変形し、その反力(弾性力)が各マグネット32の周方向端面に作用する。この結果、2つのマグネット32は、径方向外方へと付勢されてヨーク31の内周面に密着するため、各マグネット32のヨーク31の内周面への接着力が弱くなった場合であっても、マグネット32がヨーク31から軸方向に抜け出ることがなく、これらの抜け止めが効果的になされる。又、マグネット32と係合突起33bの各外周面がヨーク31の内周面に沿う円弧曲面状に成形されるとともに、ヨーク31の内周面に密着しているため、マグネット32のヨーク31の内周面への接着力が弱くなった場合であっても、マグネット32が径方向に外れることが抑制される。
尚、本実施の形態では、ダストガード33の各係合突起33bに軸方向に延びるスリット33b−1を形成したため、マグネット32間に係合突起33bを挿入しながらダストガード33をヨーク31に嵌着させる際に、ダストガード33の組立性を阻害することなく、係合突起33bがマグネット32に容易に係合し、マグネット32の抜け止めを機能させることができる。又、係合突起33bがマグネット32の周方向端面を押圧する反力が大きくなり、マグネット32の軸方向の抜け止めを抑制することができる。更に、ヨーク31とマグネット32間の周方向隙間によってアマチュア41との間に形成される風路の断面積がスリット33b−1分だけ増えるため、風路を通過する冷却風の流量も増えて直流モータ3の冷却効率が高められる。
ところで、図1に示す直流モータ3が駆動されると、その回転軸4と共に冷却ファン7も回転し、該冷却ファン7によって誘起される冷却風がファンガイド8に沿って直流モータ3へと導入され、直流モータ3を冷却風が軸方向に通過することによって該直流モータ3が冷却される。
而して、本実施の形態では、ダストガード33の係合突起33bをヨーク31の内周面に密着するよう円弧曲面状に成形するとともに、その幅方向中央にスリット33b−1を形成したため、図4に示すヨーク31とマグネット32間の周方向隙間によってアマチュア41との間に形成される風路の断面積(図4の斜線部分)は、図10に示したマグネットホルダ135を用いた場合の図12に示す風路の断面積よりも大きくなる。この結果、本実施の形態においては、風路を通過する冷却風の流量が増えて直流モータ3の冷却効率が高められる。
ここで、ダストガード33の各係合突起33bに形成されたスリット33b−1の長さを変えた場合にダストガード33とアマチュア41との間の径方向隙間がどのように変化するかを図5及び図6を用いて検証する。尚、図5(a)及び図6(a)はマグネット組の側断面図、図5(b)は同図(a)のD−D線断面図、図6(b)は同図(a)のE−E線断面図である。
図5(a)に示すように、ダストガード33の各係合突起33bに長さの短いスリット33b−2を形成し、その半円状の端部位置a’を図5(b)に示すアマチュア41のコア端面位置fよりも前方(図示矢印方向)に位置させると、ダストガード33とアマチュア41間の径方向隙間L1が小さくなり、この隙間L1を流れる冷却風が絞られ、その流量が制限されるために冷却効率が低くなる。
これに対して、本実施の形態では、ダストガード33の各係合突起33bに図5に示すスリット33b−2よりも長いスリット33b−1を形成し、該スリット33b−1の半円状の端部位置aを図2(c)に示すようにアマチュア41のコア端面位置fよりも後方(図示矢印方向)に位置させたため、ダストガード33とアマチュア41間には図5(b)に示した径方向隙間L1よりも大きな径方向隙間L2(>L1)が形成され、該隙間L2を通過する冷却風の流量が増えて冷却効率が高められる。
又、ダストガード33の各係合突起33bに図6(a)に示すような長いスリット33b−3を形成し、その半円状の端部位置a”を本実施の形態よりも更に後方に位置させると、図6(b)に示すように、ダストガード33とアマチュア41間には、ヨーク31とアマチュア41間の径方向隙間L0よりも大きな径方向隙間L3(>L0)が形成されるため、ヨーク31とアマチュア41間を流れる冷却風の流量が更に増して冷却効率が更に高められる。
ところで、本実施の形態では、ダストガード33の各係合突起33bにスリット33b−1を形成したが、このスリット33b−1は必ずしも必要ではなく、図7に示すように、係合突起33bにスリットを形成しなくても良い。尚、図7(a)は本実施の形態の他の構成を示すマグネット組の側断面図((b)のF−F線断面図)、同図(b)は(a)の矢視G方向の図である。
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態を図8及び図9に基づいて説明する。
図8は本実施の形態に係る電動工具(ロータリハンマドリル)の駆動源である直流モータのマグネット組の分解斜視図、図10はマグネット組が組み込まれたハウジングの後半部の正面図である。
本実施の形態においても、マグネット組30のヨーク31の軸方向一端には樹脂製のダストガード33が嵌着され、このダストガード33には、実施の形態1と同様に、ヨーク31内に組み込まれた2つのマグネット32間の周方向隙間に係合してマグネット32の回転止めと抜け止めを図るための2つの係合突起33bが一体に形成されている。
而して、本実施の形態では、ダストガード33のリング状の本体部33aの一部に凸部33cが径方向外方へ向かって一体に突設されており、この凸部33cの外面には軸方向に沿う係合溝33dが貫設されている。
ところで、本実施の形態に係る電動工具のハウジング2は、前後に2分割された分割片を接合一体化して構成されているが、図9に示すように、後半部(後方の分割片2B)には四角筒状の胴部2B−2が一体に形成され、この胴部2B−2内の下部コーナー部には軸方向(図9の紙面垂直方向)に延びるリブ状の斜めの係合突起2aが一体に形成されている。
而して、ヨーク31の軸方向端部にダストガード33が嵌着されたマグネット組30は、ダストガード33を前にしてハウジング2の分割片2Bの胴部2B−2に図9の手前側から奥側に向かって組み込まれるが、このとき、ダストガード33に一体に形成された凸部33cに設けられた係合溝33dにハウジング2側の前記係合突起2aを係合させた状態で、マグネット組30を分割片2Bの胴部2B−2内に組み込む。すると、マグネット組30がハウジング2に対して正確に位置決めされるために、該マグネット組30は、その組付性が高められるとともに、その回転が抑制され、ヨーク31の回り止め用としてヨーク31に従来追加加工されていた切欠きを省略することもできる。
その他、本実施の形態においても、前記実施の形態1と同様の効果が得られる。
尚、以上の実施の形態1,2では、ヨーク31内に2つのマグネット32を対向配置した構成について説明したが、マグネット32の数は2つ以上であれば任意であり、ダストガード33にはマグネット32と同数の係合突起33bが一体に形成される。
本発明は、直流モータを駆動源とするロータリハンマドリル以外の他の任意の電動工具、例えばドライバドリル、セーバソー、インパクト工具等に対しても同様に適用可能である。
本発明に係る電動工具(ロータリーハンマドリル)の側断面図である。 (a)は本発明に係る電動工具のマグネット組の側断面図((b)のA−A線断面図)、(b)は同マグネット組の正面図((a)の矢視B方向の図)、(c)は(a)のC−C線断面図である。 本発明に係る電動工具のマグネット組の分解斜視である。 本発明に係る電動工具のマグネット組に形成される風路断面を示す正面図である。 (a)はマグネット組の側断面図、(b)は(a)のD−D線断面図である。 (a)はマグネット組の側断面図、(b)は(a)のE−E線断面図である。 (a)は本発明の別実施形態を示すマグネット組の側断面図((b)のF−F線断面図)、(b)は同マグネット組の正面図((a)の矢視G方向の図)である。 本発明の実施の形態2に係る電動工具のマグネット組の分解斜視図である。 本発明の実施の形態2に係る電動工具のハウジングの後半部の正面図である。 (a)は従来の電動工具のマグネット組の側断面図((b)のH−H線断面図)、(b)は同マグネット組の正面図((a)の矢視J方向の図)である。 従来の電動工具のマグネット組に形成される風路断面を示す正面図である。 従来の電動工具のマグネット組に形成される風路断面を示す正面図である。
符号の説明
1 ロータリハンマドリル(電動工具)
2 ハウジング
2A,2B 分割片
2B−1 ハンドル部
2B−2 胴部
2a 係合突起(第1の係合部)
3 直流モータ
4 回転軸(モータ軸)
5,6 ベアリング
7 冷却ファン
8 ファンガイド
9 ピニオン
10 電源コード
11 回路(AC/DCコンバータ)
12 スイッチ
13 中間軸
14 ベアリング
15 レシプロベアリング
16,17 ギヤ
18 シリンダ
19 ギヤ
20 ピストン
21 中間子
22 圧力室
23 先端工具
24 打撃子
25 カーボンブラシ
30 マグネット組
31 ヨーク
32 マグネット
33 ダストガード
33a ダストガード本体
33b 係合突起
33b−1 スリット
33c 凸部
33d 係合溝(第2の係合部)

Claims (6)

  1. 略円筒状のヨークと、該ヨークの内周に周方向隙間を設けて固着された複数のマグネットと、該マグネットの内側にマグネットとの間に径方向隙間を設けて回転可能に配置されたアマチュアと、前記ヨークの軸方向一端に嵌着されたダストガードを備えた直流モータを駆動源とする電動工具において、
    前記ダストガードに、前記ヨーク内の前記マグネット間に形成される周方向隙間に係合する複数の係合突起を一体に形成したことを特徴とする電動工具。
  2. 前記ダストガードは、前記ヨークの軸方向端面から軸方向外方へ突出するリング状の本体部を有し、該本体部に前記係合突起を一体に突設したことを特徴とする請求項1記載の電動工具。
  3. 前記係合突起を前記ヨークの内周形状に沿った円弧曲面状としたことを特徴とする請求項1又は2記載の電動工具。
  4. 前記係合突起に軸方向に延びるスリットを形成したことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の電動工具。
  5. 筒状の胴部を有するハウジングの前記胴部内の一部に第1の係合部を形成し、該第1の係合部と回転方向で係合する第2の係合部を前記ダストガードに形成したことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の電動工具。
  6. 前記ダストガードを、前記ヨークの前記ハウジングへの組込方向前端部に配置したことを特徴とする請求項5記載の電動工具。
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