JP2014166667A - 打撃工具 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクシャフトの変位や傾きを抑制する。
【解決手段】ピストン４３の往復運動に伴うシリンダ４０内の圧力変動によって先端工具２に打撃力を付与する打撃工具１であって、モータ５１の出力軸５１ａの回転運動をピストン４３の往復運動に変換する変換機構と、変換機構が収容される収容空間を形成する第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２と、第１ハウジング部材１１の内側に配置され、変換機構を構成するクランクシャフト５３を回転自在に支持するニードルベアリング５７と、第２ハウジング部材１２の内側に配置され、クランクシャフト５３を回転自在に支持するボールベアリング５９と、第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２の外側に、これらハウジング部材１１，１２に跨って設けられた補強部材６０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハンマやハンマドリルなどの打撃工具に関する。

打撃工具では、ハウジングの先端に装着されたドリルビットやドライバビットなどの先端工具に打撃力が付与される。また、先端工具に打撃力および回転力が付与される打撃工具もある。

上記のような打撃工具の１つに、空気ばねを利用して先端工具に打撃力を付与する打撃工具がある。この種の打撃工具は、作業者によって把持されるハンドルが一体的に設けられたハウジングを有する。ハウジング内には、ピストン，中間子および打撃子が収容されたシリンダと、駆動源としてのモータと、モータの出力軸の回転運動をピストンの直線往復運動に変換する変換機構などが設けられている。変換機構は、モータによって回転されるクランクシャフトと、クランクシャフトとピストンとを連結するコネクティングロッドと、を含む。

シリンダ内のピストンと中間子との間には空気室が設けられており、シリンダ内でピストンが直線往復運動すると、空気室の圧力が変動する。空気室の圧力変動は、中間子および打撃子を介して打撃力として先端工具に伝達される。

特開２００２−１４４１２１号公報

上記のような構造を備えた打撃工具では、ピストンに加わる反力がコネクティングロッドを介してクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトが変位したり、傾いたりすることがある。クランクシャフトの変位量や傾き量が大きいと、コネクティングロッドや軸受などが破損したり、過度に磨耗したりする虞がある。

本発明の目的は、クランクシャフトの変位量や傾き量を可及的に小さくすることである。

ピストンの往復運動に伴うシリンダ内の圧力変動によって先端工具に打撃力を付与する打撃工具であって、モータの出力軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換する変換機構と、前記変換機構が収容される収容空間を形成する第１ハウジング部材および第２ハウジング部材と、前記第１ハウジング部材の内側に配置され、前記変換機構を構成するクランクシャフトを回転自在に支持する第１軸受と、前記第２ハウジング部材の内側に配置され、前記クランクシャフトを回転自在に支持する第２軸受と、前記第１ハウジング部材および前記第２ハウジング部材の外側に、これらハウジング部材に跨って設けられた補強部材と、を有する。

本発明の一態様では、前記補強部材は、前記第１ハウジング部材の外面に固定された第１固定部と、前記第２ハウジング部材の外面に固定された第２固定部と、前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材との接続部を横断して前記第１固定部と前記第２固定部とを繋ぐ連結部と、を有する。

本発明の他の態様では、前記第１固定部は前記第１軸受と対向する位置に固定され、前記第２固定部は前記第２軸受と対向する位置に固定される。

本発明の他の態様では、前記収容空間は、前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材の一部とによって形成される第１収容空間と、前記第２ハウジング部材の他の一部によって形成される第２収容空間と、に区画され、前記モータの前記出力軸に接続される前記クランクシャフトの主軸部が前記第１収容空間に収容され、前記ピストンから延びるコネクティングロッドに接続される前記クランクシャフトの偏心軸部が前記第２収容空間に収容され、前記クランクシャフトの前記主軸部が前記第１軸受および前記第２軸受によって支持される。

本発明の他の態様では、前記モータは、前記出力軸が前記クランクシャフトの前記主軸部と平行になるように配置され、前記モータの前記出力軸に設けられたギアと前記クランクシャフトの前記主軸部に設けられたギアとが前記第１収容空間内において噛み合っている。

本発明の他の態様では、前記補強部材が前記第１ハウジング部材および前記第２ハウジング部材の材料よりも剛性の高い材料によって作られる。

本発明の他の態様では、前記補強部材が前記第１ハウジング部材および前記第２ハウジング部材の材料よりも線膨張率の低い材料によって作られる。

本発明によれば、クランクシャフトの変位や傾きが抑制される。

本発明が適用された打撃工具の構造の一例を示す縦断面図である。 図１に示されるＡ−Ａ線に沿った端面図である。 図１に示されるＢ−Ｂ線に沿った端面図である。 本発明が適用された打撃工具の構造の他の一例を示す縦断面図である。 図４に示されるＣ−Ｃ線に沿った端面図である。 図４に示されるＤ−Ｄ線に沿った端面図である。

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示される打撃工具１は、金属製（本実施形態ではアルミ製）のハウジング１０を有する。

ハウジング１０の長手方向一端にはチャック２０が設けられ、長手方向他端にはハンドル３０が一体的に設けられている。以下の説明では、チャック２０が設けられているハウジング１０の長手方向一端を“先端”、ハンドル３０が設けられているハウジング１０の長手方向他端を“後端”と呼ぶ場合がある。すなわち、ハウジング１０の先端にチャック２０が設けられ、ハウジング１０の後端にハンドル３０が設けられている。

チャック２０は、先端工具２の一端が挿入される挿入口２１を備えている。先端工具２は、その一端が挿入口２１に挿入されて保持される。例えば、先端工具２がドリルビットである場合には、ドリルビットのシャンクがチャック２０の挿入口２１に挿入されて保持される。チャック２０は、挿入口２１に挿入された先端工具２の一端を軸方向に往復動可能に保持する。

ハウジング１０の内部には、ハウジング１０の長手方向に沿って円筒形状のシリンダ４０が配置されている。シリンダ４０の内部には、打撃子４１，中間子４２およびピストン４３がシリンダ４０の軸線に沿ってこの順で配置されている。これら打撃子４１，中間子４２およびピストン４３は、シリンダ４０の軸線に沿って往復動可能（摺動可能）である。また、打撃子４１，中間子４２およびピストン４３のそれぞれの外周面にはＯリングが嵌められており、シリンダ４０の気密性が保持されている。

さらに、シリンダ４０の内部であって、中間子４２とピストン４３との間には空気室４４が形成されている。シリンダ４０内におけるピストン４３の往復運動に伴って空気室４４内の圧力が変動し、この圧力変動が中間子４２および打撃子４１を介してチャック２０に保持されている先端工具２に打撃力として付与される。すなわち、空気室４４内の空気によって空気ばねが構成されている。

ハウジング１０の後方下部にはモータハウジング５０が一体的に設けられ、モータハウジング５０の内部には駆動源としてのモータ５１（本実施形態では、電動モータ）が収容されている。また、ハンドル３０は、所定形状の金属フレームと、金属フレームを覆うモールド樹脂とから構成されている。ハンドル３０は、ハウジング１０の後端とモータハウジング５０の側面とに跨るように配置され、不図示のボルトによってハウジング１０およびモータハウジング５０に固定されている。

ここで、ハウジング１０はダイキャスト製法によって成形された複数の部材の組み合わせによって形成されている。具体的には、第１ハウジング部材１１，第２ハウジング部材１２，第３ハウジング部材１３およびキャップ部材１４によってハウジング１０が形成されている。

第２ハウジング部材１２の内側には内部空間を二分する隔壁１２ａが設けられており、隔壁１２ａによって区画された第２ハウジング部材１２の内部空間の一部と、第１ハウジング部材１１の内部空間とにより第１収容空間１５が形成されている。また、隔壁１２ａによって区画された第２ハウジング部材１２の内部空間の他の一部により第２収容空間１６が形成されている。すなわち、第１ハウジング部材１１と第２ハウジング部材１２の一部とにより第１収容空間１５が形成され、第２ハウジング部材１２の他の一部により第２収容空間１６が形成されている。なお、第１収容空間１５は“ギアケース”と呼ばれ、第２収容空間１６は“クランクケース”と呼ばれることもある。

第１収容空間１５および第２収容空間１６についてより具体的に説明する。第１ハウジング部材１１は、モータハウジング５０の上に重ねられ、モータハウジング５０の開口部を塞ぐ底板１１ａと、底板１１ａの縁から第２ハウジング部材１２に向けて延びる側壁１１ｂとを有する。一方、第２ハウジング部材１２は、隔壁１２ａと隔壁１２ａの縁から第１ハウジング部材１１に向けて延びる下側壁１２ｂとを有し、第２ハウジング部材１２の下側壁１２ｂは第１ハウジング部材１１の側壁１１ｂに突き合わされている。すなわち、第１収容空間１５は、第１ハウジング部材１１の底板１１ａおよび側壁１１ｂならびに第２ハウジング部材１２の隔壁１２ａおよび下側壁１２ｂにより囲まれた空間である。第２ハウジング部材１２は、隔壁１２ａの縁から下側壁１２ｂと逆向きに延びる上側壁１２ｃをさらに有する。すなわち、第２収容空間１６は、第２ハウジング部材１２の隔壁１２ａおよび上側壁１２ｃにより囲まれた空間である。もっとも、第２ハウジング部材１２はダイキャスト製法によって成形されており、隔壁１２ａ，下側壁１２ｂ，上側壁１２ｃの境界が明確ではない場合もある。例えば、第２ハウジング部材１２の側壁のうち、第１ハウジング部材１１の底板１１ａに投影される領域が第１収容空間１５と第２収容空間１６とを区画する隔壁としての役割を果たす実施形態もある。また、上記領域が平坦ではなく、湾曲している実施形態もある。

図１に示されるように、第３ハウジング部材１３の長手方向一端は第２ハウジング部材１２に突き合わされており、長手方向他端にはキャップ部材１４が設けられている。第３ハウジング部材１３の内部空間は、第２収容空間１６と連通している。以下の説明では、第３ハウジング部材１３の内部空間を“第３収容空間１７”と呼んで、第２収容空間１６と区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。

シリンダ４０は、第２収容空間１６と第３収容空間１７に跨って配置されている。すなわち、シリンダ４０の長手方向一部は第３収容空間１７内に位置し、長手方向他部は第２収容空間１６内に位置している。また、シリンダ４０の先端は、キャップ部材１４に設けられている穴を貫通してチャック２０の内部に進入している。

モータハウジング５０に収容されているモータ５１の出力軸５１ａは、第１ハウジング部材１１の底板１１ａを貫通して第１収容空間１５内に突出しており、出力軸５１ａの突出部分にはギア（モータピニオン５２）が圧入されている。モータ５１の出力軸５１ａ（モータピニオン５２）の回転運動は、クランクシャフト５３およびコネクティングロッド５４を含む変換機構によってピストン４３の往復運動に変換される。すなわち、ピストン４３はモータ５１によって往復駆動される。なお、以下の説明では、コネクティングロッド５４を“コンロッド５４”と呼ぶ。

クランクシャフト５３は、モータピニオン５２と噛み合うギア５５が圧入された主軸部５３ａと、コンロッド５４に接続される偏心軸部５３ｂとを備えている。クランクシャフト５３は第２ハウジング部材１２の隔壁１２ａを貫通しており、主軸部５３ａおよび主軸部５３ａに固定されているギア５５は第１収容空間１５に収容され、偏心軸部５３ｂは第２収容空間１６に収容されている。すなわち、モータ５１の出力軸５１ａに設けられているモータピニオン５２とクランクシャフト５３の主軸部５３ａに設けられているギア５５とは、第１収容空間１５内において常に噛み合っている。なお、モータピニオン５２およびギア５５は平歯車であり、ギア５５はモータピニオン５２よりも大径である。

第１収容空間１５に収容されているクランクシャフト５３の主軸部５３ａは２つの軸受によって回転自在に支持されている。図２に示されるように、主軸部５３ａの一端は第１ハウジング部材１１の底板１１ａ（図１）に設けられている保持穴５６に挿入されており、保持穴５６の内周面と主軸部５３ａの外周面との間には、第１軸受としてのニードルベアリング５７が配置されている。また、図３に示されるように、主軸部５３ａの他の一端は、第２ハウジング部材１２の隔壁１２ａ（図１）に設けられている貫通穴５８を貫通しており、貫通穴５８の内周面と主軸部５３ａの外周面との間には、第２軸受としてのボールベアリング５９が配置されている。すなわち、図１に示されるクランクシャフト５３は、第１ハウジング部材１１の内側に配置された第１軸受（ニードルベアリング５７）と、第２ハウジング部材１２の内側に配置された第２軸受（ボールベアリング５９）とにより、回転自在に支持されている。

図１に示されるように、モータ５１は、その出力軸５１ａがクランクシャフト５３の主軸部５３ａおよび偏心軸部５３ｂと平行となるように配置されている。すなわち、モータ５１は縦置きされている。

第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２の外側には、これらハウジング部材１１，１２に跨る補強部材６０が設けられている。補強部材６０は、第１ハウジング部材１１にボルト６１（図２）によって固定された第１固定部６０ａと、第２ハウジング部材１２にボルト６２（図３）によって固定された第２固定部６０ｂと、ハウジング部材１１，１２に跨って第１固定部６０ａと第２固定部６０ｂとを繋ぐ連結部６０ｃと、を有する。第１固定部６０ａ，第２固定部６０ｂおよび連結部６０ｃは、第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２の材料（アルミ）よりも剛性が高く、かつ、線膨張率が低い材料によって一体成形されている。

図１に示されるように、補強部材６０の第１固定部６０ａは、第１ハウジング部材１１の保持穴５６（図２）を取り囲むリブ５６ａを挟んでニードルベアリング５７と対向する位置に固定されている。補強部材６０の第２固定部６０ｂは、第２ハウジング部材１２の貫通穴５８（図３）を取り囲むリブ５８ａを挟んでボールベアリング５９と対向する位置に固定されている。補強部材６０の連結部６０ｃは、第１ハウジング部材１１の側壁１１ｂと第２ハウジング部材１２の下側壁１２ｂとの接続部（突き合わせ部）を横断している。

また、補強部材６０は、クランクシャフト５３を挟んでピストン４３と反対側に配置されている。すなわち、ピストン反力の方向に沿ってピストン４３，クランクシャフト５３（主軸部５３ａ）および補強部材６０がこの順で配置されている。

本実施形態では、クランクシャフト５３を支持している第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２の外面に、これらハウジング部材１１，１２に跨る補強部材６０が設けられている。すなわち、軸受を介してクランクシャフト５３を支持する第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２の剛性が高められている。よって、ピストン４３に加わる反力がクランクシャフト５３に伝達された際のクランクシャフト５３の変位や傾きが抑制される。さらに、本実施形態では、補強部材６０の第１固定部６０ａがクランクシャフト５３を支持する第１軸受（ニードルベアリング５７）と対向する位置に固定され、第２固定部６０ｂがクランクシャフト５３を支持する第２軸受（ボールベアリング５９）と対向する位置に固定されている。したがって、クランクシャフト５３の変位や傾きがより効果的に抑制される。加えて、本実施形態における補強部材６０は、第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２を含むハウジング構成部材の材料よりも線膨張率の低い材料によって形成されている。よって、補強部材６０は、モータ５１から発せられる熱などによるハウジング１０の変形を抑制する効果も奏する。

なお、第１ハウジング部材１１および第２ハウジング部材１２の肉厚を増すなどしてこれらハウジング部材１１，１２の剛性を高めることもできる。しかし、肉厚増加による剛性アップは、ハウジング１０の大型化や重量増加を招く。

図１に示されるように、ハウジング１０，モータハウジング５０および補強部材６０はハンドル３０を構成するモールド樹脂から連なる樹脂外被によって覆われている。もっとも、図１では樹脂外被の一部のみが示されており、他の一部の図示は省略されている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図４に示されるように、補強部材６０がハンドル３０と一体化された実施形態もある。図４に示される補強部材６０はインサート成形によってハンドル３０と一体化されている。図５に示されるように、補強部材６０の第１固定部６０ａは、ボルト６１によりハンドル３０と共に第１ハウジング部材１１に固定されている。また、図６に示されるように、補強部材６０の第２固定部６０ｂは、ボルト６２によりハンドル３０と共に第２ハウジング部材１２に固定されている。すなわち、補強部材６０とハンドル３０とが共締めされている。よって、補強部材６０を固定するためのボルトとハンドル３０を固定するためのボルトを別々に用意する必要がなく、部品点数が削減される。また、補強部材６０およびハンドル３０が一工程で同時に固定されるので、組み立て工数も削減される。

１ 打撃工具
２ 先端工具
１０ ハウジング
１１ 第１ハウジング部材
１２ 第２ハウジング部材
１５ 第１収容空間
１６ 第２収容空間
３０ ハンドル
４０ シリンダ
４１ 打撃子
４２ 中間子
４３ ピストン
４４ 空気室
５１ モータ
５１ａ 出力軸
５２ モータピニオン
５３ クランクシャフト
５３ａ 主軸部
５３ｂ 偏心軸部
５４ コンロッド（コネクティングロッド）
５５ ギア
５７ ニードルベアリング
５９ ボールベアリング
６０ 補強部材
６０ａ 第１固定部
６０ｂ 第２固定部
６０ｃ 連結部

Claims (7)

1. ピストンの往復運動に伴うシリンダ内の圧力変動によって先端工具に打撃力を付与する打撃工具であって、
   モータの出力軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換する変換機構と、
   前記変換機構が収容される収容空間を形成する第１ハウジング部材および第２ハウジング部材と、
   前記第１ハウジング部材の内側に配置され、前記変換機構を構成するクランクシャフトを回転自在に支持する第１軸受と、
   前記第２ハウジング部材の内側に配置され、前記クランクシャフトを回転自在に支持する第２軸受と、
   前記第１ハウジング部材および前記第２ハウジング部材の外側に、これらハウジング部材に跨って設けられた補強部材と、を有する、打撃工具。
2. 前記補強部材は、前記第１ハウジング部材の外面に固定された第１固定部と、前記第２ハウジング部材の外面に固定された第２固定部と、前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材との接続部を横断して前記第１固定部と前記第２固定部とを繋ぐ連結部と、を有する請求項１に記載の打撃工具。
3. 前記第１固定部は前記第１軸受と対向する位置に固定され、前記第２固定部は前記第２軸受と対向する位置に固定されている、請求項２に記載の打撃工具。
4. 前記収容空間は、前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材の一部とによって形成される第１収容空間と、前記第２ハウジング部材の他の一部によって形成される第２収容空間と、に区画され、
   前記モータの前記出力軸に接続される前記クランクシャフトの主軸部が前記第１収容空間に収容され、
   前記ピストンから延びるコネクティングロッドに接続される前記クランクシャフトの偏心軸部が前記第２収容空間に収容され、
   前記クランクシャフトの前記主軸部が前記第１軸受および前記第２軸受によって支持されている、請求項３に記載の打撃工具。
5. 前記モータは、前記出力軸が前記クランクシャフトの前記主軸部と平行になるように配置され、
   前記モータの前記出力軸に設けられたギアと前記クランクシャフトの前記主軸部に設けられたギアとが前記第１収容空間内において噛み合っている、請求項４に記載の打撃工具。
6. 前記補強部材が前記第１ハウジング部材および前記第２ハウジング部材の材料よりも剛性の高い材料によって形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の打撃工具。
7. 前記補強部材が前記第１ハウジング部材および前記第２ハウジング部材の材料よりも線膨張率の低い材料によって形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の打撃工具。

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