JP2018051712A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】アンビルのピン穴に発生する応力を軽減させた電動工具を提供する。また、アンビルとソケットとのガタツキを抑制させた電動工具を提供する。【解決手段】アンビル４０の取付部は軸方向と直交する断面が四角形となるように４つの嵌合面５１が形成され、対向する嵌合面５１を貫通するピン穴５８を有する。隣接する嵌合面５１の角部は面取りされており、面取り量が基準位置より後方側と前方側において異なるように形成される。基準位置よりも後方側の第一面取り部５２より、前方側の第二面取り部５３の面取り量が大きく形成される。この構造により、取付部５０のピン穴５８付近への応力集中を低減させることができ、先端工具（ソケット）のガタツキも抑えることができる。【選択図】図３

Description

本発明はモータ等の駆動源の回転を先端工具に伝達する電動工具に関し、特にモータ等の駆動源の回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達するインパクト工具のアンビルの構造に関する。

インパクト工具は、モータ等の駆動源によって回転するスピンドルと、スピンドルの回転を回転打撃力としてアンビルに伝達するハンマと、ハンマケースに軸支され、ビットやソケット等の先端工具の装着穴が形成されたアンビルを備え、スピンドルの回転に伴う打撃機構の動作によって、アンビルを介して先端工具に回転打撃力を付与可能としている（例えば、特許文献１参照）。インパクト工具のアンビルは、ハンマケースに保持された軸受手段、例えばメタルやボールベアリングによって回転可能なように軸支される。特許文献１のインパクト工具においては、アンビルの出力軸には、ソケットの嵌合穴に嵌合されるピン穴を備えており、出力軸にはピン穴と嵌合穴との嵌合状態を保持するためのピンが挿通される。嵌合穴よりも前方であって先端面付近は、円形の細径部が形成されている

特許第５４８３１０９号明細書

特許文献１の技術のアンビル（取付部）は、先端側に細径部を設けることで先端工具取付用の穴部への応力集中を低減する。しかしながら、細径部の領域はソケットとは面接触しないため、取付部と先端工具との面接触する長さが短くなってしまう。そのためアンビルとソケットとのガタツキが大きくなってしまい作業性が悪くなるという問題があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピン穴に発生する応力を軽減させて製品寿命を向上させた電動工具を提供することにある。
本発明の他の目的は、アンビルとソケットとのガタツキの増加を抑制することで、作業性の悪化防止を図った電動工具を提供することにある。

本発明の一つの特徴によれば、モータにより回転されるハンマと、ハンマの前方に位置しハンマの打撃爪により打撃されるアンビルとを備え、アンビルは前方側に先端工具を取り付ける取付部を有し後方側にハンマにより打撃される被打撃部を有する、電動工具において、取付部は軸方向と直交する断面が多角形、例えば四角形となるように先端工具と嵌合する嵌合面が複数形成され、嵌合面の角部が取付部の前方から後方に渡って面取りされる。ここでは、軸方向にみて取付部の基準位置（所定の位置）よりも後方側と前方側の角部の面取り量が異なるように形成した。嵌合面は、装着される先端工具の嵌合穴の内壁面と当接し、角部の面取りされた部分を除いてそれぞれの嵌合面の前方側から後方側が同一面になるように形成される。

本発明の他の特徴によれば、取付部の基準位置よりも後方側の面取り量が、前方側の面取り量よりも大きくなるように形成される。取付部には先端工具を保持するためであってピンを通すための貫通穴が形成され、貫通穴は嵌合面のうち対向する２面のほぼ中央に形成される。面取り量を変更する境界位置たる基準位置は、軸方向に見て貫通穴の後端位置と同一又はそれよりも前方側に設けられる。面取り部は、嵌合面の角部を中心軸から所定の半径Ｒの曲率となるように切削することにより形成され、後方側に設けられた第一面取り部の平均半径Ｒ_１は、前方側に設けられた第二面取り部の平均半径Ｒ_２よりも大きくなるようにした。

本発明のさらに他の特徴によれば、基準位置を軸方向の異なる位置に２箇所設けて、後方側の第一基準位置と前方側の第二基準位置として、第一基準位置よりも後方側の第一面取り部と、第一基準位置と第二基準位置の間の第二面取り部と、第二基準位置よりも前方側の第三面取り部を設ける。先端工具を取り付けるためであって対向する２面には貫通穴が形成されるが、その形成位置を第一基準位置と第二基準位置の間にした。この際、面取り部はそれぞれ、四角形状の角部を中心軸から所定の半径Ｒの曲率となるように切削することにより形成され、第一面取り部の平均半径Ｒ_１ ＞第二面取り部の平均半径Ｒ_２＞第一面取り部の平均半径Ｒ_３ の関係となるように面取り部を形成した。

本発明によれば、アンビルの取付部のピン穴付近等の特定箇所への応力集中を低減しつつ、先端工具（ソケット）のガタツキを抑えることができる。

本発明に係るインパクト工具１の全体構造を示す縦断面図である。 図１のソケット６０の形状を示す図であり、（１）は縦断面図であり、（２）は前方から見た図（（１）のＢ方向からの矢視図）である。 図１のアンビル４０の形状を示す図であり、（１）はアンビル４０を後方から見た図（（２）のＣ方向と反対側からの矢視図）であり、（２）は側面図であり、（３）はアンビル４０を前方から見た際の取付部５０の図（（２）のＣ方向からの矢視図）である。 アンビル４０の取付部５０とソケット６０との装着状態を示す断面図であり、（１）はモータ４の停止時の状態を示し、（２）は締め付け時の状態を示す。（３）は面取り量の大きさを説明するための概略図である。 打撃時におけるアンビル４０とソケット６０の嵌合状態を説明するための図である。 実施例１の変形例に係るアンビル１００、１２０の形状を示す図である。 本発明の第二の実施例に係るアンビル１４０、１６０の形状を示す図である。 本発明の第三の実施例に係るアンビル１８０、２００、２２０の形状を示す図である。 （１）は従来例のプランジャ式の取付部６５０を有するアンビル６４０を示す図であり、（２）が本発明の第四の実施例に係るアンビル２４０の形状を示す図である。 （１）は従来例の止め輪６６９を併用して固定するアンビル６６０を示す図であり、（２）が本発明の第五の実施例に係るアンビル２６０の形状を示す図である。 従来のインパクト工具におけるアンビル５４０の形状を示す図であり、（１）は側面図と正面図であり、（２）は取付部５５０のソケット６０との嵌合状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の構造の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

インパクト工具１は、ソケット６０や図示しないビット等の先端工具により、ボルトやナット、ねじを締結する電動工具である。インパクト工具１は、外形を形成する外枠たるハウジング２を備える。ハウジング２は、前後方向に延びる略円筒形の胴体部２ａと、胴体部２ａに側面視で略Ｔ字状を成すように連接されたハンドル部２ｂと、ハンドル部２ｂの下方に形成されるバッテリ装着部２ｃと、胴体部２ａの前方側に設けられる金属製のハンマケース３により構成される。ハウジングの胴体部２ａの内部には、駆動源であるモータ４が収容される。ここでモータ４は、コイルの巻かれたステータ４ｂの内側で、永久磁石を有するロータ４ａが回転するブラシレスＤＣモータが用いられるが、モータの種類は任意であり、他の形式のモータを用いても良い。ハンマケース３の内部には、モータ４の回転を減速させる遊星歯車を用いた減速機構２０と、減速機構２０によって減速されたモータ４の回転力を回転打撃力に変換して先端工具たるソケット６０に伝達するための回転打撃機構３０が収容される。モータ４と、減速機構２０と、回転打撃機構３０は、軸線Ａ１上に並んで配置される。

ハンドル部２ｂには、上部にトリガ１０を有するスイッチ１１と、モータ４の回転方向を切り替える正逆切替えスイッチ１２が設けられる。ハンドル部２ｂの下部には、バッテリ装着部２ｃが接続され、充電可能な電源であるバッテリ１８が着脱可能に装着される。バッテリ１８にはラッチボタン１９が設けられ、バッテリ１８を取り外すときにはラッチボタン１９を押しながらバッテリ１８を前方側にスライドさせることで取り外しが可能である。

モータ４の回転駆動力は、回転軸４ｃから遊星歯車を用いた減速機構２０を介して回転打撃機構３０側に伝達される。減速機構２０はモータ４の出力をスピンドル３１に伝達するものであり、モータ４の回転軸４ｃの先端に固定されるサンギヤ２１と、サンギヤ２１の外周側に距離を隔てて取り囲むように設けたリングギヤ２３と、サンギヤ２１及びリングギヤ２３の間に配置され、これら双方のギヤに噛み合わされる複数（ここでは２つ）のプラネタリーギヤ２２を含んで構成される。２つのプラネタリーギヤ２２は回転軸の回りを自転しつつサンギヤ２１の回りを公転する。リングギヤ２３はハンマケース３側に固定され、回転しない。プラネタリーギヤ２２の回転軸は、スピンドル３１の後端部分に形成された遊星キャリア部に固定され、プラネタリーギヤ２２の公転運動が遊星キャリア部の回転運動に変換され、スピンドル３１が回転する。

スピンドル３１は、減速機構２０と前方側であって同軸上に配置される。本実施例では、円柱状であってスピンドルカム溝３３が形成される軸部の後方側に、減速機構２０の遊星キャリア部を接続したもので、これらは金属の一体成形品にて製造される。スピンドル３１のアンビル４０側の端部には、軸線Ａ１に沿って前方に延びる円柱状の嵌合軸３１ａが形成される。

ハンマ３５はスピンドル３１の前方側（図中左側）から装着され、スピンドル３１の軸部の外周面とハンマ３５の内周面の後方側の一部が接するように配置される。スピンドル３１の円柱部分の外周面には、側面視で略Ｖ字状の窪み部分が形成されたスピンドルカム溝３３が形成される。スピンドルカム溝３３と対向するハンマ３５の内周面には、ハンマカム溝３７が形成される。スピンドル３１とハンマ３５は、スピンドルカム溝３３とハンマカム溝３７によって所定の空間が形成されるように組み合わされ、この空間の中に金属製のカムボール３８が設けられることによって、カム機構が構成される。カム機構によって、アンビル４０に加わる負荷が小さいうちはハンマ３５はスピンドル３１とほぼ連動するように回転する。アンビル４０に加わる負荷が大きくなると、スピンドルカム溝３３とハンマカム溝３７による空間内でカムボール３８が移動することによって、ハンマ３５とスピンドル３１の回転方向の相対位置が僅かに変動する。つまり、ハンマ３５はスピンドル３１に対して回転方向に僅かに移動可能であり、後方側には大きく移動可能とされる。ハンマ３５は、スプリング３９によってスピンドル３１に対して常に前方側に付勢されるので、ハンマ３５の後方側への移動はスプリング３９を圧縮しながらの移動となる。

スピンドル３１の静止時には、カムボール３８、スピンドルカム溝３３と、ハンマカム溝３７との係合位置と、スプリング３９との付勢力とのバランス関係によって、アンビル４０の羽根部４４ａ、４４ｂ（図３で後述）とハンマ３５の打撃爪３６ａ、３６ｂは、軸線Ａ１方向にみて重なるような位置関係となる。スピンドル３１が所定の速度で回転駆動されると、スピンドル３１の回転は、カム機構を介してハンマ３５に伝達され、ハンマ３５が半回転しないうちに、ハンマ３５の打撃爪３６ａ、３６ｂがアンビル４０の羽根部４４ａ、４４ｂに係合して、アンビル４０が回転されるが、そのときの係合反力によってハンマ３５とスプリング３９との間に相対回転が生じると、ハンマ３５は、カム機構のスピンドルカム溝３３及びハンマカム溝３７に沿ってスプリング３９を圧縮しながらモータ４側へと後退動を始める。

ハンマ３５の後退動によって、ハンマ３５の打撃爪３６ａ、３６ｂがアンビル４０の羽根部４４ａ、４４ｂを乗り越えて両者の係合が解除される。すると、ハンマ３５は、スピンドル３１の回転力に加えて、スプリング３９に蓄積された弾性エネルギーとカム機構の作用とによって回転方向及び前方に急速に加速されつつ、スプリング３９の付勢力によって前方、すなわちアンビル４０側へと移動され、ハンマ３５の打撃爪３６ａ、３６ｂがアンビル４０の羽根部４４ａ、４４ｂに再び係合して一体的に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル４０に加えられるため、アンビル４０に装着されたソケット６０を介して図示しないボルトやナット等に回転打撃力が伝達される。以後、同様の動作が繰り返されてソケット６０に回転打撃力が間欠的に繰返し伝達され、ボルトやナットが締め付けられる。

スピンドル３１は後方端部の円筒部３１ｂの外周側にてボール式の軸受３２により軸支される。軸受３２は軸受ホルダ５を介してハンマケース３に保持される。軸受ホルダ５は金属製のハンマケース３の後側の開口部を塞ぐ部材であり、スピンドル３１の後方を固定する軸受３２と、モータ４の回転軸４ｃを軸支する前側の軸受６ａを固定する。軸受ホルダ５は合成樹脂又は金属の一体品にて製造できる。スピンドル３１の前方側に形成された円柱状の嵌合軸３１ａは、アンビル４０の後端側の軸心に形成された嵌合孔４７ａに係合され、アンビル４０がスピンドル３１によって同軸回転可能に支承される。また、嵌合孔４７ａの形成されるスピンドル３１の前面がアンビル４０の後面と当接することで、アンビル４０の軸方向を位置決めすることができる。嵌合孔４７ａの前方側は、軸方向にさらに延びる孔部（中空孔４７ｂ）となっており、中空孔４７ｂの内部空間から径方向外側に延びる油孔４８が形成される。アンビル４０は主軸部分の外周側において金属製のメタル１７によって軸支される。

ハンマケース３は先端が徐々に絞り込まれた釣り鐘状の形状であって、先端に貫通穴３ａを有する円筒部３ｂが形成され、円筒部３ｂの内周側に筒状のメタル１７が装着される。製造組み立て工程においては、ハンマケース３の後方側開口から内部にメタル１７と、アンビル４０を含む回転打撃機構３０と、減速機構２０等を組み込んで、内部に潤滑用のグリスを十分に充填した状態にて後方側の開口部を軸受ホルダ５にて閉鎖する。この組み立ての際に、アンビル４０の孔部４７の内部空間にもグリス等の油を十分充填しておくことにより、油を供給するための油孔４８を介してメタル１７とアンビル４０との摺動面に油が供給される。

図２は図１のソケット６０の形状を示す図であり、（１）は縦断面図であり、（２）は前方から見た図（（１）のＢ方向からの矢視図）である。ソケット６０は前方側にボルトやナット等の嵌合する六角穴６１が形成され、後方側にはアンビル４０の取付部５０（図３で後述）と嵌合する嵌合穴たる四角穴６３が形成される。四角穴６３は、内側に４つの平面を有し、そのうちの対向する２の平面のほぼ中央を貫通するようにピン穴６５が形成される。ピン穴６５は、アンビル４０のピン穴５８（図１参照）と穴が合うように合わせた後に図示しないピンを通すことによりソケット６０がアンビル４０から抜け落ちないように保持するものである。ソケット６０にはピン穴６５の外周側開口とオーバーラップする位置に、周方向に連続したリング溝６６が形成される。リング溝６６の断面形状は半円状であって、図示しないピンを装着した後に、図示しないゴム製のＯリングをリング溝６６に装着することによりピン穴５８からピンが抜け落ちないように保持される。

軸方向に見て四角穴６３と六角穴６１の間は、断面形状が円形の中空空間６２となっている。中空空間６２は製造上の理由や、軽量化のために形成されるもので、その空間を中実に形成しても良い。六角穴６１は図示しないナットやボルトと嵌合する部分であって、６つの角部６３ａを有し、六角穴６１の外周側は金属製のボディ部６４となる。尚、四角穴６３は、アンビル４０とソケット６０の動力伝達をするための接続部分であるので、断面形状は正四角形だけに限られずに、その他の多角形状としても良い。

次に図３を用いてアンビル４０の形状を説明する。図３（１）はアンビル４０の背面図であり、（２）は側面図である。アンビル４０は金属の一体品にて製造され、円柱状の軸部４１の前方側に先端工具の取付部５０が接続され、後方側に２つの羽根部４４ａ、４４ｂを配した被打撃部４３が接続される。（１）において、中心の円環状部分から径方向外側に向かって回転方向に見て１８０度ずつ隔てるように均等に延在するように２つの羽根部４４ａ、４４ｂが設けられる。羽根部４４ａ、４４ｂはハンマ３５によって打撃される部位となる被打撃爪であり、回転方向の一方側の側面がハンマ３５の打撃爪によって締め付け方向の回転時に打撃される被打撃面であり、他方側の面がハンマ３５の緩め方向の回転時に打撃される被打撃面である。これらの被打撃面はハンマ３５に形成された打撃爪３６ａ、３６ｂ（図１参照）の打撃面と良好に面接触するような形状に構成される。羽根部４４ａ、４４ｂが取り付けられる中心部分は、スピンドル３１の嵌合軸３１ａ（図１参照）が嵌合されるための孔部４７が形成される。

図３（２）において、軸部４１は一定の外径を有する電動工具の出力軸となる部分であるが、その外周面の一部がメタル１７と接触しながら回転する領域たる摺動面４５となる。摺動面４５は表面が研磨加工されてメタル１７との摺動抵抗が少なくなるように形成された部分である。図１に示すようにメタル１７の内周側には内周油溝１７ａが形成され、摺動面４５で内周油溝１７ａに面する部分には、油の供給路となる油孔４８（図３では見えない）が開口する。アンビル４０の軸部４１の先端側には、ソケット６０を装着するための取付部５０が形成される。取付部５０はいわゆる“四角ドライブ部”と呼ばれるもので、側面に４つの嵌合面５１が形成され、前面５４が軸線Ａ１と直交する平面に形成される。取付部５０の軸線Ａ１と直交する断面形状は略正方形状であり、４つの嵌合面５１のうち対向する２つの嵌合面５１の中心に、貫通穴たるピン穴５８が形成される。

図３（３）は（２）のＣ方向からみた矢視図であり、ここでは取付部５０だけを図示している。この図から理解できるように取付部５０の正面視形状は略正方形状であって、４つの角部が斜めになるように面取り加工がされている。ここでは、（２）に示す軸方向の基準位置よりも後方側が小さめの面取りとした第一面取り部５２となり、基準位置よりも前方側が大きめの面取りとした第二面取り部５３となる。ここで第一面取り部５２と第二面取り部５３の基準位置（境界面）は、ここではピン穴５８の後端位置と接する位置とされる。このように形成すればピン穴５８よりも軸方向後方側には小さな面取りで角落としされ、ピン穴５８と重複する部分及びそれよりも前方側は、大きめの面取りで角落としされる。基準位置よりも前方側において、面取後の前方側の嵌合面５１の幅Ｗ１は、取付部５０の幅Ｗの半分以上確保するようにすれば好ましい。

図４はアンビル４０の取付部５０とソケット６０の四角穴６３との装着状態を示す断面図であり、（１）はモータ４の停止時の状態を示し、（２）は締め付け時の状態を示す。（３）は面取り量の大きさを説明するための概略図である。アンビル４０の取付部５０は、ソケット６０の四角穴６３の内側に嵌合するように装着される。四角穴６３は、取付部５０の外形とほぼ同じ大きさの穴部であって、回転時のがたつきを極力減らすために必要十分な小さい隙間Ｇを有するように形成される。本実施例では、取付部５０の角部の面取り加工は、旋盤を用いてアンビル４０を回転させて、中心位置から所定の半径となるように切削加工することで行うことができる。ここでは第一面取り部５２は軸線Ａ１の位置（中心点）から半径Ｒ_１となるまで切削され、第二面取り部５３は半径Ｒ_２になるまで切削される。本明細書で「面取り量」とは、この切削した量を指すものとし、（３）で示すように、中心点から切削前の角部までの距離をＬとすると、第一面取り量はＬ−Ｒ_１であり、第二面取り量はＬ−Ｒ_２である。従って、第一面取り量の方が第二面取り量よりも小さい（切削量が小さい）ことになる。

モータ４を回転させてアンビル４０を回転させると、面取り部５２、５３と嵌合面５１との境界位置付近（５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ等）が四角穴６３の内壁に最初に当接する。インパクト工具１は、ハンマ３５によるアンビル４０を打撃しながら回転させることから、打撃時に取付部５０にも強い回転力が急激に加わる。このため取付部５０の特定の部位（５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ等）に加わる力のアンバランスが生ずると、特定部位に応力が集中することになる。ここで本実施例の構成を説明する前に、従来のアンビルにおける応力集中状態を図１１を用いて説明する。

図１１は従来のインパクト工具におけるアンビル５４０を示す図である。（１）では側面図と前方側から取付部５５０を見た図を並べて図示している。アンビル５４０の軸部４１、被打撃部４３、羽根部４４ａ、４４ｂ、摺動面４５の形状は図２で示したアンビル４０と同じである。しかしながら、従来例のアンビル５４０では取付部５５０の４つの嵌合面５５１の角部における面取り加工が軸方向の前端から後方位置まで均一とされた面取り部５５２とされている。発明者らの検証によると、このように面取り部５５２を軸方向のどの位置でも均一に形成すると、打撃時においてソケット６０を回転させる際に特定の領域に応力が集中してしまうことを見いだした。図１１（２）は取付部５５０における四角穴６３と取付部５５０の接触状態を示す図である。ここでは、アンビル５４０が締め付け方向（矢印５６０）に回転すると面取り部５５２と嵌合面５５１との境界付近のうち、例えば矢印５５３ａと矢印５５３ｂの位置で当接する。この２つの位置での当接は、面取部５５２が前端から後方位置まで均一に設けられているため、（１）で示す前方側の領域５５３ａと後方側の領域５５３ｂの領域とで略同時にアンビル５４０とソケット６０が当接する。なお、ここでは説明の都合上、（１）では一つの角部（矢印５５３ａと５５３ｂの角部）だけを示し、（２）では対角線上の角部で符号を付したが、角部は４つあるためそれぞれの角部においても同様の当接状態が発生する。モータの回転はアンビル５４０の後方側から先端側に向かって回転力が伝達されるため、先端側（領域５５３ａ）が停止した状態で後方側（領域５５３ｂ）が回転される。そのため、先端側と後方側との間に回転角度の差がわずかに発生することになる。これにより、取付部５５０においては捩じれによる応力が発生し、先端側と後方側との間にはピン穴５５８が設けられているため、その捩じられる力がピン穴５５８に生じてしまう。ピン穴５５８が捩じられるとピン穴５５８の入口部分に応力が集中し、その結果、応力が集中した部分を起点として亀裂等が発生しアンビルの寿命が低下してしまう。

再び図３及び図４に戻る。図１１にて示した従来の欠点を補うために、本実施例では軸方向にみて基準位置よりも後方側の第一面取り部５２における面取り量と、前方側の第二面取り部５３における面取り量が異なるようにして、アンビル４０が打撃されたときの回転時に取付部５０の前方側と後方側の接触部位がソケット６０の四角穴６３の壁面に当接するタイミングをずらすようにした。このように調整するために、第二面取り部５３における面取り量を大きくして、第一面取り部５２における面取り量を小さくした。本実施例では面取り部の大きさを軸方向において変えることにより、ピン穴５８より先端側の当接部の加重を大きく逃がすことで、ピン穴５８の後方側にて従来よりも大きな荷重を負担することができ、その結果、ピン穴５８に発生する捻り応力を低下させることができた。すなわち、初めに基準位置よりも後方側でソケット６０とアンビル４０とが当接する。アンビル４０は継続して回転するが、基準位置よりも前方側ではソケット６０とアンビル４０とがまだ当接していないため、アンビル４０（取付部５０）の基準位置の前後で回転角度の差が発生し難い。そのため、基準位置の前後における取付部５０の捩じれによる応力が小さくなるため、ピン穴５５８の穴入口付近での亀裂等の発生を抑えることができる。尚、ソケット６０とアンビル４０とのガタつきは、先端まで同一平面部が続いていれば後側接触部と前側接触部の位置が変わらないため、逃がし形状の影響を受けない。

図５は打撃時におけるアンビル４０とソケット６０の嵌合状態を説明するための図である。ソケット６０側は、四角穴６３を形成する部分だけを図示している。アンビル４０がハンマ３５により打撃されて回転した際に、ピン穴の先端部分が捻られるため、応力集中が発生する。また、ソケット６０の四角穴６３とアンビル４０の取付部５０は、装着可能とするためにほんのわずかな隙間があるので、アンビル４０の回転によって取付部５０の角部分が先にソケット６０の四角穴６３に当接する。この際、インパクト工具１の保持する姿勢がずれてソケット６０の軸線とアンビル４０の軸線が傾いた場合には、従来では、前方側の矢印６７ｂが先に当たって、それによってソケット６０が歪んで、次に後方側の矢印６７ａの箇所が接触し始める。この際のソケット６０の歪みを点線６３’で示すが、ここでは歪みの方向を示すために誇張して示したもので、実際には測定できないほどのわずかな歪みである。しかしながら、本実施例では第一面取り部５２の面取り量を小さくして、第二面取り部５３の面取り量を大きくしたことにより、先方側の６７ｂの箇所と後方側の６７aの箇所がほぼ同時に当たるようになったために、前方側の接触部分６７ｂ付近に過大な力が集中せずに、後方側にも力がうまく逃げてアンビル４０の取付部５０の全体に均一の力が掛かるようなった。

次に図６を用いて、第一の実施例の変形例に係るアンビル１００、１２０の形状を説明する。（１）及び（２）において、アンビルの取付部において、基準位置よりも前方側の角部の面取り量と後方側の角部の面取り量が異なるようにした点では共通する。しかしながらその境界となる基準位置(軸線Ａ１と直交する基準面)の位置がそれぞれ異なる。（１）は基準位置１１５をピン穴５８の中心位置と一致するようにした。そして基準位置１１５よりも前方側の角部の面取り量を大きした第二面取り部１１３として、後方側の角部の面取り量を小さくした第一面取り部１１２とした。このように構成しても、図５の先方側の６７ａの箇所と後方側の６７ｂの箇所に相当する部分が、打撃時にほぼ同時に当たるようにできるので、取付部１１０において力を均等に受けることができる。

図６（２）は基準位置１３５をピン穴５８の位置よりも前方側に形成したものである。基準位置１３５よりも前方側の第二面取り部１３３の面取り量は、後方側の第一面取り部１３２の面取り量よりも大きい。使用するソケットの種類やアンビル１２０の形状や材質等によっては、この構成であっても第一の実施例と同じ効果を得ることができる。

次に図７を用いて、第二の実施例に係るアンビル１４０、１６０の形状を説明する。上述した第一及び第二の実施例においては、アンビルの取付部の基準位置よりも前後で角部の面取り量が変わるようにした。しかしながら、面取り量が変わる基準位置は１箇所でなくて複数箇所であっても良い。図７に示す例は基準位置を２箇所形成して、軸方向の３つの領域においてそれぞれの面取り量が異なるように形成した。図７（１）では第一基準面１５５ａと第二基準面１５５ｂを設け、第一基準面１５５ａの後方側を第一面取り部１５２とし、第一基準面１５５ａと第二基準面１５５ｂの間を第二面取り部１５３とし、第二基準面１５５ｂよりも前方側を第三面取り部１５４とした。各部分の面取り量は、第一面取り部１５２が一番小さく、第二面取り部１５３がそれよりも大きく、第三面取り部１５４が一番大きい。第一基準面１５５ａの位置はピン穴５８の後縁位置と同じとし、第二基準面１５５ｂの位置はピン穴５８の前縁位置よりもやや前側とする。このように取付部１５０の面取り量を軸方向の３つの領域で変えるように構成しても、ピン穴５８付近に発生する応力集中を抑制することができる。

図７（２）は、第二の実施例の変形例に係るものである。第一基準面１７５ａと第二基準面１７５ｂを設け、第一基準面１７５ａの後方側を第一面取り部１７２とし、第一基準面１７５ａと第二基準面１７５ｂの間を第二面取り部１７３とし、第二基準面１７５ｂよりも前方側を第三面取り部１７４とした。この際、第一面取り部１７２より第二面取り部１７３の面取りを大きくした。また、第二面取り部１７３の面取りより第三面取り部１７４の大きさを小さくした。

次に図８を用いて、第三の実施例に係るアンビル１８０、２００、２２０の形状を説明する。図３から図６にて示したアンビルでは、各面取り部の面取り量を一定としていた。しかしながら第三の実施例は、これらの面取り部分のいずれかを可変にするか、又は、ゼロにしたものである。図８（１）のアンビル１８０は、基準位置１９５をピン穴５８の後縁位置に配置する点では図３で示した第一実施例と同様である。そして基準位置１９５よりも前方側の第二面取り部１９３の面取り量が、後方側の第一面取り部１９２の面取り量よりも大きい点では第一実施例と共通する。しかしながら、第二面取り部１９３の面取り量は、基準位置１９５より前方側の範囲１９６内において、後方側から前方側に行くにつれて連続的に徐々に大きくなるように形成した。このように形成することにより、第一面取り部１９２と第二面取り部１９３で面取り量の差が大きい場合に基準位置１９５付近に発生する応力集中を抑制することができる。

図８（２）のアンビル２００は、基準位置２２５をピン穴５８の後縁位置に配置する点では図３で示した第一実施例と同様である。しかしながら、基準位置２２５よりも後方側の範囲２２７には面取りを設けない構成とした。このように構成しても基準位置２２５付近に発生する応力集中を抑制することができる。

図８（３）のアンビル２２０は、面取り量が変わる基準位置を複数箇所、ここでは２箇所とした構成において、いずれかの面取り部の面取り量を軸方向に向かうにつれて連続的に変化させたものである。第一基準面２３５ａと第二基準面２３５ｂを設け、第一基準面２３５ａの後方側を第一面取り部２３２とし、第一基準面２３５ａと第二基準面２３５ｂの間を第二面取り部２３３とし、第二基準面２３５ｂよりも前方側を第三面取り部２３４とした。各部分の面取り量は、第一面取り部２３２が一番小さく、第三面取り部２３４が一番大きい。そして、第二面取り部２３３において後端の面取り量が第一の面取り部２３２と同じとし、前端の面取り量が第二の面取り部２３４と同じとなるように連続的に変化するようにした。第二の面取り部２３４の面取り量の変化は、旋盤加工によって容易に形成できる。

以上、第三の実施例においては、一部の領域のアンビルの面取り量をなくすか、又は、軸方向に向かうにつれて連続的に大きく又は小さくした可変する面取り加工を行ったので、アンビルの特定箇所に発生する応力集中を効果的に抑制することができる。

次に図９を用いて、第四の実施例に係るアンビル２４０の形状を説明する。図９は、四角ドライブ部においてソケット６０をピンで固定するのでは無くて、プランジャ６４８にて固定するタイプに本発明を適用したものである。（１）が従来例のプランジャ式の取付部６５０を有するアンビル６４０の側面図（一部断面図）であり、（２）が本発明の第四の実施例である。（１）に示すプランジャ式のアンビル６４０は、取付部６５０において、軸方向に直交する方向に貫通穴たる第一ピン穴６５８が形成され、ここに矢印Ｅ方向からプランジャ６４８が挿入される。プランジャ６４８は第一ピン穴６５８から一部だけが外に飛び出すようにするため、第一ピン穴６５８のプランジャ６４８が突出する側の出口開口を、入口開口の径よりもわずかに小さくする。さらに、アンビル２４０の軸部分の先端側から、軸方向後方に向けて軸線Ａ１に沿って第二ピン穴６５９を形成する。第二ピン穴６５９の開口付近は、ピン６４９の頭部が嵌合するように径を大きく形成すると共に、入口開口付近の径を小さくして第二ピン穴６５９に図示しない止めピンを挿入したら外せないようにする。図示しない止めピンはプランジャ６４８を固定するものである。

プランジャ６４８は、第一ピン穴６５８の外部に突出する可動部と、内側に固定される保持部と、保持部と可動部の間に設けられ可動部を径方向外側に向けて付勢する弾性体を有して構成される公知の付勢手段である。第一ピン穴６５８の上側出口は開口が狭くなっているため、プランジャ６４８が所定量だけ外側に突出するが脱落はしない。このようにして取付部６５０にプランジャ６４８を配置したことにより、ソケット６０を装着するために軸方向に移動させる際にはプランジャ６４８の外側へ露出している部分（可動部）は軸線Ａ１に近づく方向に待避し、ソケット６０のピン穴６５が対向する位置に到達したら径方向外側に飛び出してピン穴６５と嵌合する。取付部６５０には嵌合面６５１が４面形成され、角部分を面取りした面取り部６５２とする点は図１１で示した従来のアンビル５４０の取り付け部と同様である。以上が、公知のプランジャ式の取付部６５０の構造であるが、このようなプランジャ式のアンビルにおいても本発明を適用できる。

図９（２）は本発明の第四の実施例に係るアンビル２４０の側面図である。アンビル２４０の取付部２５０には４面にそれぞれ嵌合面２５１が形成される。この図は側面図であるので、第一ピン穴６５８の記載を省略している。また、プランジャ６４８を装着する前の状態を示している。各嵌合面２５１の接続される角部には面取り加工が行われるが、第一ピン穴６５８の後縁付近の基準位置２５５よりも後方側の第一面取り部２５２の面取り量よりも、基準位置２５５よりも前方側の第二面取り部２５３が大きくなるように構成した。このようにしてプランジャ式のアンビル２４０においても面取り量を軸方向の前後において変えることができる。尚、図６から図８にて示す面取り量の形成をプランジャ式のアンビルにも同様に適用することも可能である。

次に図１０を用いて、第五の実施例に係るアンビル６６０、２６０の形状を説明する。図１０は、四角ドライブ部においてソケット６０をピンだけ固定するのでは無くて、止め輪６６９を併用して固定するものである。図示しないピンを貫通させるためのピン穴５８の位置は第一実施例の位置と同じである。このピン穴５８よりも前方側において円環状溝（（２）の円環状溝２７８と同形状）が形成され、そこにゴム等の弾性部材による止め輪６６９が装着される。環状溝の前方側の部分は、外形が円形のフランジ部６７５が形成される。４つの嵌合面６７１の角部は、それぞれ面取り部６７２が形成される。このような公知のアンビル６６０においてソケット６０を装着する際には、止め輪６６９の４箇所、即ち、矢印６７５ａ〜６７５ｄの４箇所付近において、止め輪６６９がソケット６０の四角穴６３の内壁に当たりながらソケット６０がアンビル６６０に装着されるので、止め輪６６９の弾性力によって図示しないピンをピン穴５８に固定をする前にも仮固定状態を十分保つことができる。また、止め輪６６９によってソケット６０の四角穴６３と嵌合面６７１との隙間が一定に保たれて、作業時のがたつきや振動が抑制される。以上が、公知の止め輪６６９を併用する四角ドライブ式の取付部６７０の構造であるが、このようなプランジャ式のアンビルにおいても本発明を適用できる。

図１０（２）は止め輪６６９を併用して固定するタイプの取付部に本発明を適用したものである。アンビル２６０の取付部２７０には４面にそれぞれ嵌合面２７１が形成される。各嵌合面２７１の接続される角部には面取り加工が行われるが、取付部２７０の基準面より後方側に第一面取り部２７２を形成して、基準位置２７５よりも前方側であって円環状溝２７８よりも後方側の範囲に第二面取り部２７３を形成した。第二面取り部２７３における面取り量は、第一面取り部２７２における面取り量よりも大きくする。円環状溝２７８より前方側のフランジ部２７６は外形が円形に形成されており、アンビル２６０の回転時にソケット６０側と接触的に接触させる部位ではないので、フランジ部２７６に荷重がかかる虞はない。このように止め輪を併用したタイプのアンビル２６０においても第一面取り部２７２と第二面取り部２７３を形成することにより面取り量を軸方向の前後において変えることができる。尚、６から図８にて示す面取り量の形成を、止め輪を併用したタイプのアンビルに適用することも可能である。

以上の実施例によれば、ハンマによる打撃時に、アンビルは嵌合面の公差部からソケットと接触し、ソケットもしくはアンビルが歪むことにより次第に接触範囲が広がっていく。その際、ピン穴より先端側の角部を大きく逃がすことで、ピン穴よりも後側が大きな荷重を負担することになり、ピン穴に発生する応力を低下させることができる。一方、ソケットとのガタは逃がし形状の影響を受けない。これによりピン穴に発生する応力を軽減する目的を達成しつつ、ソケットのガタツキ増加を抑制することができ、耐久性向上と作業性の悪化防止を両立できる。

本発明は上述の実施例だけに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、打撃機構はスプリング３９によって後方側から付勢されるハンマ３５が後退及び前進しながら打撃を行う機構であるが、ハンマとアンビルが軸方向に相対移動せずに、モータの正逆回転を繰り返すことによりハンマをアンビルに対して周方向に相対移動させながら間欠的に打撃をするような、いわゆる“電子パルス式”のインパクト工具にも同様に適用できる。また、インパクト工具だけでなく、先端工具を回転させる出力軸部に四角ドライブ部が形成された回転工具においても同様に適用できる。

１ インパクト工具 ２ ハウジング ２ａ 胴体部
２ｂ ハンドル部 ２ｃ バッテリ装着部 ３ ハンマケース
３ａ 貫通穴 ３ｂ 円筒部 ３ｃ 開口部
４ モータ ４ａ ロータ ４ｂ ステータ
４ｃ 回転軸 ５ 軸受ホルダ ６ａ、６ｂ 軸受
１０ トリガ １１ スイッチ １２ 正逆切替えスイッチ
１７ メタル １７ａ 内周油溝 １８ バッテリ
１９ ラッチボタン ２０ 減速機構 ２１ サンギヤ
２２ プラネタリーギヤ ２３ リングギヤ ３０ 回転打撃機構
３１ スピンドル ３１ａ 嵌合軸 ３１ｂ 円筒部
３２ 軸受 ３３ スピンドルカム溝 ３５ ハンマ
３６ａ、３６ｂ 打撃爪 ３７ ハンマカム溝 ３８ カムボール
３９ スプリング ４０ アンビル ４１ 軸部
４３ 被打撃部 ４４ａ、４４ｂ 羽根部 ４５ 摺動面
４７ 孔部 ４７ａ 嵌合孔 ４７ｂ 中空孔
４８ 油孔 ５０ 取付部 ５１ 嵌合面
５２ 第一面取り部 ５３ 第二面取り部 ５４ 前面
５８ ピン穴 ６０ ソケット ６１ 六角穴
６２ 中空空間 ６３ 四角穴 ６４ ボディ部
６５ ピン穴 ６６ リング溝 ６７ａ、６７ｂ 当接部位
１００ アンビル １１０ 取付部 １１２ 第一面取り部
１１３ 第二面取り部 １１５ 基準位置 １２０ アンビル
１３２ 第一面取り部 １３３ 第二面取り部 １３５ 基準位置
１４０ アンビル １５０ 取付部 １５２ 第一面取り部
１５３ 第二面取り部 １５４ 第三面取り部 １５５ａ 第一基準面
１５５ｂ 第二基準面 １７２ 第一面取り部 １７３ 第二面取り部
１７４ 第三面取り部 １７５ａ 第一基準面 １７５ｂ 第二基準面
１８０ アンビル １９２ 第一面取り部 １９３ 第二面取り部
１９５ 基準位置 ２００ アンビル ２２０ アンビル
２２２ 第一面取り部 ２２３ 第二面取り部 ２２５ 基準位置
２３２ 第一面取り部 ２３３ 第二面取り部 ２３４ 第三面取り部
２３５ａ 第一基準面 ２３５ｂ 第二基準面 ２４０ アンビル
２５０ 取付部 ２５１ 嵌合面 ２５２ 第一面取り部
２５３ 第二面取り部 ２５５ 基準位置 ２６０ アンビル
２７０ 取付部 ２７１ 嵌合面 ２７２ 第一面取り部
２７３ 第二面取り部 ２７５ 基準位置 ２７６ フランジ部
２７８ 円環状溝 ５４０ アンビル ５５０ 取付部
５５１ 嵌合面 ５５２ 面取り部 ５５３ａ 領域、領域
５５８ ピン穴 ６４０ アンビル ６４８ プランジャ
６４９ ピン ６５０ 取付部 ６５１ 嵌合面
６５２ 面取り部 ６５８ 第一ピン穴 ６５９ 第二ピン穴
６６０ アンビル ６６９ 止め輪 ６７０ 取付部
６７１ 嵌合面 ６７２ 面取り部 ６７５ フランジ部

Claims (8)

1. モータと、
   前記モータにより回転されるハンマと、
   前記ハンマの前方に位置し前記ハンマの打撃爪により打撃されるアンビルと、を備え、
   前記アンビルは、前方側に先端工具を取り付ける取付部を有し、後方側に前記ハンマにより打撃される被打撃部を有する電動工具において、
   前記取付部は、軸方向と直交する断面が多角形となるように複数の嵌合面が形成され、
   前記嵌合面の角部が前記取付部の前方から後方に渡って面取りされており、
   軸方向にみて前記取付部の基準位置より後方側と前方側の面取り量が異なるように形成されることを特徴とする電動工具。
2. 前記嵌合面は、装着される先端工具の嵌合穴の内壁面と当接するものであって、前記面取りされた部分を除いてそれぞれの嵌合面の前方側から後方側に渡って同一面になるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記多角形は四角形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記取付部の前記基準位置よりも後方側の面取り量が、前方側の面取り量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動工具。
5. 前記取付部は、前記先端工具を保持するための貫通穴を有し、
   前記貫通穴は前記嵌合面のうち対向する２面のほぼ中央に形成され、
   前記基準位置は、軸方向に見て前記貫通穴の後端位置と同一又はそれよりも前方側に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動工具。
6. 前記面取り部は、前記嵌合面の角部を中心軸から所定の半径Ｒの曲率となるように切削することにより形成され、
   前記後方側に設けられた第一面取り部の平均半径Ｒ_１は、前記前方側に設けられた第二面取り部の平均半径Ｒ_２よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動工具。
7. 前記第一面取り部又は前記第二面取り部のいずれか一方が一定の面取り量で形成され、他方が可変する面取り量で形成されることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
8. 前記基準位置を軸方向の異なる位置に２箇所設けて、後方側の第一基準位置と前方側の第二基準位置として、
   前記第一基準位置よりも後方側の第一面取り部と、前記第一基準位置と前記第二基準位置の間の第二面取り部と、前記第二基準位置よりも前方側の第三面取り部を設け、
   前記先端工具を取り付けるためであって対向する２面に形成される貫通穴を、前記第一基準位置と前記第二基準位置の間に形成し、
   前記面取り部はそれぞれ、前記多角形の角部を中心軸から所定の半径Ｒの曲率となるように切削することにより形成され、
   第一面取り部の平均半径Ｒ_１ ＞第二面取り部の平均半径Ｒ_２＞第一面取り部の平均半径Ｒ_３ の関係となるように前記面取り部を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動工具。
   
   
   

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