JP3559174B2 - インパクト工具の打撃構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンマで打撃を与えて作用部を回転させるインパクト工具の打撃構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボルト等を締め込んだり弛めたりする電動工具としてインパクト工具が知られている。このインパクト工具は、電動モータ等の駆動部により回転されるハンマの爪部で工具を回転させる作用部の羽根部を間欠的にハンマの回転方向に打撃して作用部を回転させている。
【０００３】
従来、爪部を少なくとも２つ、羽根部も少なくとも２枚設け、これら爪部と羽根部の打撃接触が同時に行われるようこれらを適切な位置に配置し、爪部と羽根部の打撃接触部はそれぞれ平面に形成し面接触するように形成されていた（例えば実開平１−１７０５７０号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のインパクト工具のように爪部と羽根部の接触部を平面に設けて面接触させて打撃していたのでは、爪部の接触部の面全体で力を伝達させることになり、それだけ力が分散してしまい十分に駆動トルクを伝達させることができなかった。この問題を解決するためにハンマを大きくすると、これに伴って、作用部の強度を確保するため作用部の大きさも大きくしなければならず、製品が大きくなったり重くなったりしてしまい作業性が悪くなってしまう。
【０００５】
また、すべての爪部と羽根部を全く同時に打撃接触させることは、非常に困難で、製作誤差が少しでも生ずると、すべての爪部と羽根部とを同時に接触させることができず、この際に発生する異音が作業者に不快感を与えていた。
【０００６】
そこで、本発明では、インパクト工具の大きさを変えることなく締め付けトルクを十分に発生させることができ、作業者に不快感を与える異音を発生させることのないインパクト工具の打撃構造を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、駆動部（２）により回転されるハンマ（６）と、工具を回転させる作用部（９）とを備え、前記ハンマ（６）の爪部（６１）を前記作用部（９）の羽根部（９１）に前記ハンマ（６）の回転する方向に間欠的に打撃して前記作用部（９）を回転させるインパクト工具（Ｄ）の打撃構造において、前記爪部（６１）または前記羽根部（９１）の少なくとも一方の打撃接触部（６１１，９１１）を他方の打撃接触部（９１１，６１１）に対して点接触または線接触するように形成し、かつ前記爪部（６１）が前記羽根部（９１）を前記ハンマ（６）の回転半径（Ｋ）の位置にて打撃するように形成した。
【０００９】
請求項２の発明では、駆動部（２）により回転されるハンマ（６）と、工具を回転させる作用部（９）とを備え、前記ハンマ（６）の爪部（６１）を前記作用部（９）の羽根部（９１）に前記ハンマ（６）の回転する方向に間欠的に打撃して前記作用部（９）を回転させるインパクト工具（Ｄ）の打撃構造において、前記爪部（６１）または前記羽根部（９１）の少なくとも一方の打撃接触部（６１１，９１１）を他方の打撃接触部（９１１，６１１）に対して点接触または線接触するように形成し、前記爪部（６１）が前記羽根部（９１）を前記ハンマ（６）の回転半径（Ｋ）の位置にて打撃すると共に前記爪部（６１）が前記羽根部（９１）を前記羽根部の振動モードの節の位置（Ｌ）にて打撃するように形成した。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項１又は請求項２に記載のインパクト工具（Ｄ）の打撃構造において、前記爪部（６１）または前記羽根部（９１）の少なくとも一方は、前記打撃接触部（６１１，９１１）を具備する接触部材（６３，９３）と、この接触部材（６３，９３）が取り付けられる基幹部（６４，９２）とを備え、前記接触部材（６３，９３）はこの接触部材（６３，９３）が取り付けられる側の基幹部（６４，９２）と着脱可能とした。
【００１１】
請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインパクト工具（Ｄ）の打撃構造において、前記爪部（６１）または前記羽根部（９１）の少なくとも一方は、衝撃緩衝部（９６）を備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１、図２は、本発明の打撃部構造を備えたインパクトドライバＤの部分断面図を示している。このインパクトドライバＤの外郭を構成するケーシング１は、ピストル形をしていて、把持部１１に作動用スイッチＳＷを備えている。このインパクトドライバＤは、把持部１１を握ってスイッチＳＷの操作部ＳＷ１を指で引くようにして作動させる。
【００１５】
インパクトドライバＤは、ケーシング１の内側後部に駆動部である電動モータ２を備え、この電動モータ２の前方に、電動モータ２の回転を減速して伝達する減速部４を備えている。更に、減速部４により回転が伝えられるシャフト５、このシャフト５の外周部に設けられたハンマ６とを備え、そしてケーシング１の前部（図１の右側）には、ドライバーやドリル等を取り付けるためのソケットＳを先端に取り付けたビットホルダ９を設けている。
【００１６】
電動モータ２は出力軸である回転軸３を有しており、この回転軸３はベアリングｂ１，ｂ２によってケーシング１に対して回転自在に支持されている。
【００１７】
この回転軸３の先端にはピニオン４１が取り付けられ、減速部４の中心部分に挿入されている。減速部４は、ピニオン４と、このピニオン４と噛み合いながらピニオン４の回りを回転する遊星ギヤ４２，４２と、ケーシング１の内面に固定され、内周面に遊星ギヤ４２，４２を噛み合わせる歯を有する内歯ギヤ４４とを備えている。なお、遊星ギヤ４２，４２はシャフト５のキャリア部５１に内蔵され、遊星ギヤ４２，４２の中心軸を構成するピン４３，４３は、シャフト５のキャリヤ部５１に支持されている。このシャフト５は遊星ギヤ４２，４２と共に回転する。
【００１８】
シャフト５はほぼ円柱状に形成され、キャリヤ部５１は、シャフト５の軸方向（図１の左右方向）の途中にツバ状に設けられている。シャフト５の前部（図１の右側）には全周に亘ってカム溝５２を備えている。また当該シャフト５は、キャリヤ部５１より後部をベアリングｂ３によってケーシング１に対して回転自在に支持されている。
【００１９】
シャフト５のキャリヤ部５１より前方の外周には、カム機構７を介してハンマ６が設けられている。このハンマ６は、ドーナツ状に形成されており、ハンマ６の前端面には、図２に示すように回転をビットホルダ９に伝達させるための爪部６１，６１が設けられている。カム機構７はシャフト５の外周に設けられたカム溝５２と、ハンマ６の内周面に設けられたカム溝６０と、この２つのカム溝５２，６０の間に設けられた球状のスチールボール７１，７１を備え、ハンマ６を回転させる共にシャフト５の回転運動をハンマ６が後方（図１の左方）へ移動する直線運動に変換している。一方、ハンマ６は後方からスプリング８により支持されており、一定の締め付けトルクに達するとスプリング８のばね力に抗して図中左方へ移動する。この移動により当該スプリング８の付勢力が増し前方（図１の右側）に向かって移動してビットホルダを打撃する。このように打撃時には、ハンマ６がシャフト５と共に回転しながらシャフト５の軸方向を往復運動する。
【００２０】
インパクトドライバＤの前部には、ビットホルダ９が設けられている。このビットホルダ９はほぼ円柱状に形成された本体９０を有し、この本体９０の先端には工具を取り付けるためのソケット取付部を備え、ソケットＳが取り付けられている。一方、その後端は平板状の羽根部９１，９１が２枚設けられている。この羽根部９１，９１は、中心に対して対称を成すように半径方向に延びている。またビットホルダ９の後端面の中心には、シャフト５の先端を挿入させる挿入孔が設けられ、シャフト５の先端を挿入させて、シャフト５に対して回転自在に取り付けられている。
【００２１】
このような機構を備えたインパクトドライバＤでは、ハンマ６が前方に移動した時に、ハンマ６の爪部６１，６１が、ビットホルダ９の羽根部９１，９１の側方を打撃して、ビットホルダ９を回転させている。このハンマ６の爪部６１，６１とビットホルダ９の羽根部９１，９１により構成される打撃部の構造について図３，４を参照して説明する。
【００２２】
図３は、打撃部を軸方向の前方から見た図であり、爪部６１，６１と羽根部９１，９１の形状の１実施形態を示しており、爪部６１，６１が羽根部９１，９１を打撃するところを示している。
【００２３】
前記２つの爪部６１，６１は略扇形をしており、ハンマ６の前端面の周縁に中心に向けて先細りになるように形成され、互いにハンマ６の中心に対して対称の位置に設けられている。この爪部６１、６１の両側面に形成される打撃接触部６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ，６１１ｄは、それぞれ平面に形成されている。また、一方の爪部６１の打撃接触部６１１ａは、ハンマ６の中心に対して対称位置に設けられた他方の爪部６１の打撃接触部６１１ｃと平行になるように設けられている。なお、打撃接触部６１１ｂと打撃接触部６１１ｄについても同様に平行になるよう設けられている。
【００２４】
一方、ビットホルダ９の半径方向に延びる羽根部９１，９１は、打撃接触部９１１ａ，９１１ｂ，９１１ｃ，９１１ｄが羽根部９１，９１の両側面に設けられている。これらは、羽根部９１，９１が延びる方向と平行な面に対し、羽根部９１，９１が延びる方向に湾曲するように形成されると共に、羽根部９１，９１の肉厚の方向についても湾曲するように形成されている（図４参照）。そして、羽根部９１，９１は、打撃接触部９１１ｂ，９１１ｄの頂点が爪部６１，６１の打撃接触部６１１ｂ，６１１ｄのほぼ中央部を同時に一点で打撃するように形成されている。なお、上記の説明とは逆側の方向に電動モータ２を回転させた場合においても同様に、打撃接触部９１１ａ，９１１ｃの頂点が爪部６１，６１の打撃接触部６１１ｃ，６１１ａのほぼ中央部を同時に一点で打撃するように形成されている。
【００２５】
但し、爪部６１，６１と羽根部９１，９１との接触は、点接触には限られず、例えば、羽根部９１，９１の打撃接触部９１１ａ，９１１ｂ，９１１ｃ，９１１ｄの肉厚方向については、湾曲させず直線的に形成する等して線接触させても構わない。また、この図３、図４に示した実施形態では、羽根部９１，９１側の打撃接触部９１１ａ，９１１ｂ，９１１ｃ，９１１ｄを湾曲させて形成しているがこれに限ることはなく、逆に図５、図６に示すように爪部６１，６１側の打撃接触部６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ，６１１ｄを湾曲させて形成したり、図７、図８に示すように双方の打撃接触部を湾曲させて形成してもよい。
【００２６】
なお、図９に示すように爪部６１を羽根部９１に打撃する半径方向における位置をハンマ６の回転半径の位置にて打撃させるとよい。すなわち、回転半径をＫ、ハンマ６の慣性モーメントをＩ、ハンマの質量をＭとすれば、ハンマ６の中心からＫ＝√（Ｉ／Ｍ）で表される位置で打撃させる。このように回転半径の位置を打撃することで、最も効率よくハンマ６の回転エネルギをビットホルダに伝達することができる。
【００２７】
更に、ハンマの爪部により羽根部が打撃される位置をハンマの回転半径に一致させるとともに、図１０の矢印に示すように、羽根部９１，９１の振動モードの節の位置Ｌに一致させるとよい。この振動モードの節の位置Ｌは振動モードの２次モードまたは３次モードの節の位置とするのがよい。但し、２次または３次モードの節の位置には限られず、これ以外の次数モードの節の位置であっても構わない。
【００２８】
また、打撃時の衝撃を緩和させるため、例えば、ハンマ６とビットホルダ９について、表面のみを硬化させるべく浸炭焼き入れ、窒化、高周波焼入れ等を行い、内部は熱処理を行わないで、低い硬度のままにするとよい。このような熱処理を行えば、内部が衝撃緩衝材として作用する。
【００２９】
次に図１１〜図１７を参照して本発明の別の実施形態について説明する。
【００３０】
図１１〜図１３は、ビットホルダ９の羽根部９１，９１を接触部材９３‥９３と基幹部９２，９２とを別体とし、基幹部９２，９２に対して接触部材９３‥９３を着脱可能に設けたものを示している。
【００３１】
図１１、図１２示すようにビットホルダ９は、ほぼ円柱状をした本体９０と、この本体９０の後部（図１１の下側）に設けられた２枚の羽根部９１，９１とから構成されている。羽根部９１，９１はビットホルダ９の中心に対して対称に円周方向に延びている。そして、羽根部９１，９１の基幹部９２，９２の両側面９０１‥９０１には、接触部材９３‥９３がそれぞれ取り付けられている。
【００３２】
図１３に示すように、基幹部９２の両側面には、あり溝９０２，９０２がビットホルダ９の半径方向（図１３の紙面を貫く方向）に沿ってが設けられている。一方、接触部材９３，９３の裏側にはあり溝９０２，９０２に係合するありほぞ９３１，９３１が設けられている。接触部材９３の打撃接触部９１１は、羽根部９１，９１が延びる方向と平行な平面に対し羽根部９１，９１が延びる方向と肉厚の方向との両方向について湾曲させて形成されている。
【００３３】
あり溝９０２は、表面部よりもあり溝９０２の底側の方が幅広に形成されており、接触部材９３のありほぞ９３１は、先端側の方が幅広に形成されている。接触部材９３を基幹部９２に取り付けるには、ビットホルダ９の半径方向外側からありほぞ９３１，９３１をあり溝９０２，９０２にかみ合わせ、接触部材９３，９３を側面９０１，９０１に沿って半径方向内側に向かってスライドさせて装着する。そして、基幹部９２の端面９０３に抜け止め部材１００をねじ９４で固定して取り付けている。
【００３４】
なお、接触部材９３‥９３は、図１４、図１５に示すように、基幹部９２の前面側から後面側へ（図１４の上から下へ）スライドさせて着脱可能に取り付けるようにあり溝９０２，９０２とありほぞ９３１，９３１を設けてもよい。この図１４、図１５に示す実施形態では、基幹部９２，９２の側面９０１‥９０１に基幹部９０の肉厚方向（図１４の上下方向）にあり溝９０２‥９０２を設けている。接触部材９３‥９３を装着した際に接触部材９３‥９３が後面側から抜け出てしまわないように、あり溝９０２‥９０２は貫通させず、後面側を多少残してあり溝９０２‥９０２を設けるとよい。そして、基幹部９２，９２の前面９０４，９０４には、接触部材９３‥９３が前面から抜け出るのを防止するため、抜け止め部材１０１，１０１がねじ９５，９５で固定されている。
【００３５】
図１６、図１７は、ハンマ６の爪部６１を接触部材６３，６３と基幹部６４とに分けて、接触部材６３，６３を基幹部６４に着脱可能に設けたものを示している。
【００３６】
基幹部６４，６４は、ハンマ６を前面から見た際の形状が、略二等辺三角形をしており、ハンマ６の半径方向の中心に向けて先細りになるように、かつ、ハンマ６の中心に対して対称をなすようにハンマ６の前面の周縁に設けられている。接触部材６３‥６３は基幹部６４，６４の二等辺をなす側面６４２‥６４２に取り付けられている。この場合も同様に基幹部６４，６４の両側面６４２‥６４２のあり溝６４１‥６４１に接触部材６３‥６３のありほぞ６３１‥６３１を係合させて接触部材６３‥６３を取り付けている。
【００３７】
あり溝６４１は底側の幅を表面側の幅より大きく形成している。接触部材６３のありほぞ６３１の先端側の幅を根元側の幅より大きく形成して接触部材６３が基幹部６４から外れてしまうのを防止している（図１７参照）。一方、この接触部材６３の打撃接触部６１１についても同様に、爪部６１，６１の側面６４２に対して湾曲を形成するよう設けられている。なお、あり溝６４１‥６４１は基幹部６４の肉厚方向（図１７の紙面を貫く方向）の中央部に、三角形の頂点側を貫通させずに多少残して設けられている。
【００３８】
そして、接触部材６３‥６３が遠心力で外れてしまうのを防止すべく、基幹部６４，６４の外側端面６４３，６４３に抜け止め部材１０２，１０２がねじ６５，６５にて固定されている。
【００３９】
なお、これら爪部６１と羽根部９１の接触部材６３，９３を接触させる場合にについても同様に、点接触には限られず、例えば、双方の肉厚方向については、直線的に形成させて線接触させてもよい。また、爪部が羽根部を打撃する位置をハンマの回転半径の位置、振動モードの節の位置とするとよい。更に、これら接触部材６３，９３についても浸炭焼き入れ等の表面焼入れをするとよい。
【００４０】
次に、図１８を参照しながら緩衝材９６，９６を取りつけた実施形態について説明する。この図は、緩衝材９６，９６が、接触部材９３，９３と基幹部９２とで挟み込まれるようにして、基幹部９２の幅方向（図１８の左右方向）の両側面に設けられている。
【００４１】
羽根部９１の基幹部９２はその幅方向（図１８の左右方向）の両側面に溝９０５，９０５が設けられ、断面形状が略Ｈ形をしている。一方、接触部材９３は、表面側は、羽根部９１の延びる方向（図１８の紙面を貫く方向）と平行な平面に対し羽根部９１が延びる方向（図１８の紙面を貫く方向）及び羽根部９１の肉厚の方向について湾曲させており、裏面側は平坦に形成され、断面形状がＴ字形の係合部９３１が設けられている。
【００４２】
緩衝材９６は、断面形状がほぼコの字形をしており、その両先端部分には内側に向けられた抜け止め部９６１，９６１が設けられている。緩衝材９６は、この抜け止め部９６１，９６１を接触部材９３の係合部９３１の側面に係合させて接触部材９３の係合部９３１を覆うようにして取り付けられている。
【００４３】
そして、接触部材９３は、緩衝材９６が取り付けられた係合部９３１を基幹部９２の溝９０５に挿入して基幹部９２に取り付けられている。本図に示すように、緩衝材９６の両側部を張り出させて形成し、基幹部９２と係合するよう取り付ければ、緩衝材９６が基幹部９２から抜け出てしまうことを防止できる。なお、緩衝材９６は、羽根部９１にのみ設けられるものではなく、ハンマ６の爪部６１に設けてもよいし、双方に設けてもよい。
【００４４】
図１９は、従来品（イ）と本発明の１実施形態である打撃接触部６１１，９１１の形状を凸状に形成し、浸炭焼き入れを施したもの（ロ）の打撃状態を比較した図である。この図に示すように従来品（イ）では、正確に面接触せずに小刻みに打撃していたのに比べ、本発明のもの（ロ）では、爪部６１が羽根部９１を効率よく打撃することができる。
【００４５】
以上、インパクトドライバに本発明にかかる打撃部構造を備えた実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、六角ボルト等を締め付けたり弛めたりする際に使用するインパクトレンチに、本発明にかかる打撃部構造を適用しても構わない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、爪部または羽根部の少なくとも一方の打撃接触部を他方の打撃接触部に点接触または線接触するように形成しているので、打撃力を一点または１直線に集中させて伝達するができる。したがってして、同じ大きさのハンマであっても伝達できる打撃力はアップし、逆に発生トルクを軽減させることなくハンマをコンパクトに形成でき電動工具の小型軽量化を図ることができる。
【００４７】
また、ハンマの爪部が羽根部を打撃する位置をハンマの回転半径の位置に一致させているので、最も効率よくハンマの回転エネルギーをビットホルダに伝達することができる。よって、ハンマの大きさを変えずに打撃力を向上させたり、打撃力を低下させること無くハンマの小型軽量化を図ることができる。
【００４８】
請求項２の発明では、更に、ハンマの爪部は羽根部の振動モードの節を打撃しているので、打撃時に余分な衝撃振動が発生せず、打撃力の伝達効率の向上を更に図ることができる。また、騒音の低減、作業に不快感を与える振動の低減を図ることができる。
【００４９】
請求項３の発明では、打撃接触部を別体とし、着脱可能に設けているので、打撃接触部が摩耗してもこの打撃接触部のみを交換すれば足り、修理時間の大幅な短縮と修理費の削減を図ることができる。
【００５０】
請求項４の発明では、衝撃緩衝部を設けているので、爪部と羽根部との接触時間が長くなる。よって、発生トルクを長い時間にわたり作用部に伝達させることができる。更に、衝撃緩衝部がクッションの役割を果たすため、打撃時の衝撃音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の打撃構造部を備えたインパクトドライバ全体を示す部分断面図。
【図２】図１に示すインパクトドライバの前部の拡大部分断面図。
【図３】羽根部の打撃接触部を湾曲させて形成した実施形態を表す図。
【図４】図３に示すビットホルダの羽根部の縦断面図。
【図５】爪部の打撃接触部を湾曲させて形成した実施形態を示す図。
【図６】図５に示すハンマの爪部の縦断面図。
【図７】羽根部及び爪部の双方の打撃接触部を湾曲させて形成した実施形態を示す図。
【図８】図７に示す爪部と羽根部の接触状態を表す縦断面図。
【図９】打撃接触部をハンマの回転半径の位置に形成した実施例を示す図。
【図１０】打撃接触部を羽根部の振動モードの節の位置に形成した実施例を示す図。
【図１１】接触部材を着脱可能に取り付けたビットホルダの側面図。
【図１２】図９に示すビットホルダの裏面図。
【図１３】図１０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面を示す拡大断面図。
【図１４】図１１の実施形態とは別の実施形態のビットホルダの側面図。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ断面を示す横断面図。
【図１６】接触部材を着脱可能とした爪部を有するハンマの正面図。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面を示す拡大断面図。
【図１８】羽根部の基幹部に緩衝材を介して接触部材を取り付けた羽根部の断面を表す縦断面図。
【図１９】従来品と本発明の爪部と羽根部の接触時間の比較を示す図。
【符号の説明】
５ シャフト
６ ハンマ
６１ 爪部
６１１，６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ，６１１ｄ 打撃接触部
６３ 接触部材
６４ 基幹部
７ カム機構
８ スプリング
９ ビットホルダ（作用部）
９１ 羽根部
９１１，９１１ａ，９１１ｂ，９１１ｃ，９１１ｄ 打撃接触部
９２ 基幹部
９３ 接触部材
９６ 緩衝材
Ｋ ハンマの回転半径
Ｌ 振動モードの節の位置

Claims (4)

1. 駆動部により回転するハンマと、工具を回転させる作用部とを備え、前記ハンマの爪部を前記作用部の羽根部に前記ハンマの回転する方向に間欠的に打撃して前記作用部を回転させるインパクト工具の打撃構造において、前記爪部または前記羽根部の少なくとも一方の打撃接触部を他方の打撃接触部に対して点接触または線接触するように形成し、かつ前記爪部が前記羽根部を前記ハンマの回転半径の位置にて打撃するように形成したことを特徴とするインパクト工具の打撃構造。
2. 駆動部により回転するハンマと、工具を回転させる作用部とを備え、前記ハンマの爪部を前記作用部の羽根部に前記ハンマの回転する方向に間欠的に打撃して前記作用部を回転させるインパクト工具の打撃構造において、前記爪部または前記羽根部の少なくとも一方の打撃接触部を他方の打撃接触部に対して点接触または線接触するように形成し、前記爪部が前記羽根部を前記ハンマの回転半径の位置にて打撃すると共に前記爪部が前記羽根部を前記羽根部の振動モードの節の位置にて打撃するように形成したことを特徴とするインパクト工具の打撃構造。
3. 前記爪部または前記羽根部の少なくとも一方は、前記打撃接触部を具備する接触部材と、この接触部材が取り付けられる基幹部とを備え、前記接触部材はこの接触部材が取り付けられる側の基幹部と着脱可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインパクト工具の打撃構造。
4. 前記爪部または前記羽根部の少なくとも一方は、衝撃緩衝部を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインパクト工具の打撃構造。

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