JP4122172B2

JP4122172B2 - ハンマ

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Publication number: JP4122172B2
Application number: JP2002119242A
Authority: JP
Inventors: ハンケアンドレアス; プリーチュラインハルト; デーゲンスマンシュテファン; ファーツハインツ−ベルナー; ベフトライムント
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: US6763897B2; CN1382562A; CN1275740C; EP1252976A1; US20020185288A1; GB0109747D0; DE60230213D1; EP1252976B1; ATE416890T1; JP2003011073A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手持ち式電動ハンマに関し、特に破砕用ハンマに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のハンマは一般にハウジングを備えており、このハウジングの内部に電動機と、電動機の回転動力を中空スピンドル内のピストンを駆動する往復動力に変換するギア装置とが配置され、スピンドルはハンマハウジング内に配置されている。スピンドルは１つの部品又は２つ以上の部品、例えば、内部でピストンとラムとが往復運動する後部中空シリンダと、内部に工具又はビットが取り外し可能に取り付けられる前部筒状工具ホルダ本体とから形成される。ラムはスピンドル内のピストンの前に配置されるので、正常な動作条件では、ピストンとラムの間のスピンドル内に閉じたエアクッションが形成される。ピストンの往復運動は、このエアクッションを介してラムを往復駆動する。打撃部片は一般にスピンドル内に配置され、ラムから受け取った反復衝撃を、スピンドルの工具ホルダ部分中の打撃部片の前で制限された往復運動を行うよう取り外し可能に取り付けられた工具又はビットに伝達する。工具又はビットへの衝撃は、工具又はビットが押し付けられた加工物に伝達され、加工物を破砕するか又は加工物に穴を開ける。
【０００３】
ハンマの中には、衝撃モードと穿孔モードを組み合わせたモードで利用されるものもあり、その場合、スピンドルと、ひいてはその内部に挿入されるビットは、ビットが打撃部片によって打撃されるのと同時に回転する。本発明はこの種のハンマにも適用可能である。
【０００４】
この種のハンマに付随する１つの問題は、往復運動部品と部品間の反復衝撃によって大きな振動がハンマのハンドルを介してユーザに伝達されることである。これは特に長期間使用する場合ユーザにとって不快であり、安全基準に違反することもある。
【０００５】
この問題は、これまでハンマのハンドルとハンマの主ハウジングとの間に振動制動連結機構を形成することによって解決されてきた。しかし、連結機構は制動を提供する一方で、ハンドルがハンマを誘導するには十分に堅固でなければならない。また、ハンマのユーザは、ハンマを加工物に押し付ける時に連結機構に張力をかけるが、それによって連結機構の制動効果が変化する。これは、連結機構が比較的複雑になりがちであるということを意味する。
【０００６】
また、この問題は、空気ハンマの場合、例えば独国特許第８１５１７９号で開示されているように、スピンドルの両側に錘を取り付け、各錘が２つのばねの間に取り付けられ、各錘が、２つのばねからの力によってスピンドルの軸に平行に振動するようにすることによっても解決されている。錘はラムと同相で同じ方向に振動し、できる限り共振点の近くで振動するよう配置される。しかし、これは錘の同期運動の問題を引き起こす。錘が正確に同期されていないと、錘の振動方向に対して直角のトルクが発生し、このトルクがハンマハウジングを介してハンマのユーザに伝達される。この問題は、制動ハウジングが取り付けられた電動ハンマを説明する独国特許第３１２２９７９号で対処されている。制動ハウジングは各々圧縮ばねに接続される２つの可動式錘を備えている。錘が配置されるチャネルは相互接続されているので、一方のチャネルで過剰圧力が発生するともう一方のチャネルでも対応して過剰圧力が発生し、錘の運動を同期する。しかし、独国特許第３１２２９７９号で開示される装置は比較的複雑であり多くの空間を占有する。
【０００７】
また、空気ハンマの場合錘を同期する問題は独国特許第２４０３０７４号において説明されているように単一の錘を使用することによっても克服されており、ハンドルハウジングによって囲まれたハンマハウジングが開示される。ハンマハウジングの周囲に筒状錘が配置されており、これはコイルばねの端部でハンマハウジングに沿って往復運動することができる。コイルばねのばね定数をハンマの打撃周波数に適応させると、最適な振動減衰が達成される。
【０００８】
第２の問題は、往復運動する部品と反復衝撃によってハンマ内に熱が発生し、スピンドルとスピンドル内の部品から発生した熱を伝達して逃がす何らかの手段が必要になることである。スピンドル内の部品が高温で動作すると、磨耗し最終的に故障する可能性が高くなる。特に、ピストンとスピンドルの間やラムとスピンドルの間に封止材があると、高い温度で損傷しやすくなる。ハンマは一般に非常に埃の多い環境で動作するので、ハンマが長期間動作する場合、埃がスピンドル内に進入しないことが重要である。スピンドルには、空気がスピンドルに流入及びそこから流出するいくつかのポートがあるので、気流を使用してスピンドルを冷却することで埃は容易にスピンドル内に導入される。従って、スピンドルの冷却は一般に、エアポケットを介してか、又はスピンドルを取り囲む金属ハウジング部品に直接的に、金属スピンドルからの受動的熱伝達によって達成される。しかし、こうした受動的熱伝達によって達成される冷却は比較的制限されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ハンマハウジング内の大きな空間を占有することなく、ハンマハウジングの振動を低減すると共にスピンドルを冷却するシステムを提供することによって、上記で論じられた問題を克服することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電動機と、内部で往復運動するためのピストンとピストンの前方のラムとが内部に配置される中空スピンドルと、電動機の回転動力をピストンへの往復動力に変換するハンマ駆動装置と、工具又はビットが制限された往復運動のため取り外し可能に取り付けられるスピンドルの前端に配置される工具ホルダ本体とが内部に配置されるハウジングを備え、ラムからの反復衝撃が工具ホルダ本体中に取り付けられる工具又はビットに伝達されるように、ピストンの往復運動が閉じたエアクッションを介してラムを往復駆動し、スピンドルとケーシングの間に空気充填チャンバを形成するようにスピンドルの少なくとも一部を囲む金属ケーシングと、ハンマハウジングの振動を最小化するためスピンドルに沿って前後に振動するように、少なくとも１つのばね要素を介してハンマハウジングに接続される、チャンバ内に配置される制動錘と、チャンバ内の制動錘の振動がスピンドルから金属ケーシングへの熱伝達を促進するチャンバ内の空気乱流を発生させるべく、小さい間隙が錘とスピンドルの間に存在し、小さい間隙が錘とケーシングの間に存在するように、スピンドルと金属ケーシングに対して制動錘を位置決めする少なくとも１つのスペーサ要素とをさらに備えた手持ち式電動ハンマが提供される。
【００１１】
また、ハンマハウジングの振動を低減するためスピンドルを取り囲むチャンバ内で振動する制動錘の使用は、本発明によってスピンドルとスピンドルを取り囲む金属ケーシング部品との間の空気乱流を発生させるためにも使用される。制動錘がスピンドルに沿って前方に移動すると、錘の前に過剰圧力が発生し、空気は錘とスピンドルの間及び錘と金属ハウジングの間の間隙を通じて後方に流れる。制動錘がスピンドルに沿って後方に移動すると、錘の後ろに過剰圧力が発生し、空気は錘とスピンドルの間及び錘と金属ハウジングの間の間隙を通じて前方に流れる。スピンドルと金属ケーシングの間のこの空気乱流は、乱流が発生しないエアポケットを介する受動的熱伝達と比較してスピンドルからの熱伝達を３倍増大させることができる。本発明によれば、同じ構成要素は、ハンマハウジングから工具のユーザに伝達される振動を低減し、スピンドルを冷却してハンマの動作と寿命を改善するという二重の目的のために使用される。
【００１２】
本発明によるハンマは、衝撃をラムから工具ホルダ本体内に取り付けられる工具又はビットに伝達するため、スピンドル内のラムと工具ホルダ本体内に取り付けられる工具又はビットとの間で往復運動するよう配置される打撃部片を備えうる。打撃部片を組み込むことで、埃が入りうる工具ホルダ本体からのスピンドルの内部の封止が改善される。
【００１３】
スピンドルと平行でない方向の制動錘の振動による補償振動を低減するために、金属ケーシングと制動錘は好適にはスピンドルを囲み、制動錘は好適にはスピンドルと同心になるように取り付けられる。ハンマの他の部品の振動を補償する錘とばねの較正を簡単にするために、制動錘は単一部片シリンダを備えることが好適である。好適には、一方のばねが錘と前部ハウジング部分の間で錘の前方に配置され、もう一方のばねが錘と後部ハウジング部分の間の錘の後方に配置される２つのばねを介して錘はハンマハウジングに接続される。さらに、錘の振動運動が容易に制御されるよう設計を簡単にするには、上記ばね又は各ばねがスピンドルを囲むコイルばねであることが好適である。好適には、錘が余り大きな空間を占有しないように、錘は鋼、真鍮といった比較的高密度の材料で製造される。ハンマハウジングの振動低減を最適化するため、錘とばねは好適には、錘が他のハンマ部品の打撃周波数とずれた位相、好適には約１８０°ずれた位相でスピンドルに沿って前後に振動する。
【００１４】
チャンバ内の空気乱流には好適には、錘とスピンドルの間の気流と、錘と金属ケーシングとの間の気流とが含まれる。
【００１５】
上記スペーサ要素又は各スペーサ要素は制動錘と一体で形成されることがある。また、上記スペーサ要素又は各スペーサ要素はスピンドル上に摺動式に取り付けられる案内装置を備えうる。制動錘はこの案内装置上に取り付けられ、案内装置は空気が流れる制動錘とスピンドルの間の少なくとも１つのチャネルを形成するような形状でよい。好適には、案内装置の半径方向内向き部分とスピンドルの外部表面との間に少なくとも１つのチャネルが形成される。これによってシリンダの表面上の気流の量が増大し、冷却の助けとなる。しかし、案内装置の半径方向内向き部分とスピンドルの外部表面との間にチャネルを配置することによって、案内装置とスピンドルの接触表面積も縮小されるが、これにより、案内装置がスピンドルに沿って前後に摺動する際案内装置とスピンドルの間に発生する摩擦も減少し、やはりスピンドルの冷却が改善される。制動錘とマグネシウム・ケーシングがスピンドルを囲む特に好適な実施形態では、上記又は各案内装置は案内リングであり、好適にはこの案内リングが２つ使用され、その１つが制動錘の何れかの端部（前方及び後方端部）に配置される。案内装置が１つかそれ以上の案内リングである場合、チャネルは案内リングの半径方向内向き表面上に形成されるリブの間に形成される。こうしたリブを使用することによっても案内リングとスピンドルの間の嵌合表面積が減少し、案内リングがスピンドルに沿って摺動する際発生する摩擦が減少する。
【００１６】
本発明によるハンマはさらに、気流を発生させるファン装置と、金属ケーシングの外部表面上の気流を誘導するハンマハウジングの部品によって形成される迷路とを備えうる。金属ケーシング上に気流があると、その気流はハンマの環境からの埃を含んだ空気かもしれないが、金属ケーシングからの熱伝達を促進する。この方法で金属ケーシングを冷却することで、チャンバ中の乱流空気を介したスピンドルの冷却がさらに改善される。ファンは電動機によって回転駆動されるので、ファンに動力を供給するハンマ上の追加手段の必要が回避される。好適には、ファンは、ハンマハウジングから排気される前に、金属ケーシング上でファンを通って後迷路を通って電動機の上を通過する気流を発生させる。すなわち、ファンは電動機を冷却すると共に金属ケーシングを冷却してスピンドルの冷却を促進する二重の機能を果たすことができる。ファンは好適にはラジアル・ファンである。
【００１７】
本発明は特に、ハンマ駆動装置がクランク・アーム装置を備えた高耐加重破砕用ハンマでの使用に特に適している。ハンマがさらに強力になると、スピンドルの冷却に対する要求がさらに高くなる。
【００１８】
ハンマハウジングは、電動機、ハンマ駆動装置及びスピンドルの少なくとも一部が取り付けられる内部金属ハウジング装置と、内部金属ハウジングに堅固に固定される外部プラスチックハウジングとを備えることがあり、外部ハウジングはハンドルを備える。この場合、スピンドルを取り囲む金属ケーシングは内部金属ハウジング装置の前部に堅固に固定される。次に、制動錘は、錘と金属ケーシングの一部との間に延びている第１前部ばねと、錘と金属ハウジング装置の一部との間に延びている第２後部ばねとを介してハンマに接続される。
【００１９】
好適には、スピンドルとケーシングの間の空気充填チャンバはハンマ内に形成される少なくとも１つの他のエアスペース、例えば、内部金属ハウジング装置の内部及び／又はラム及び打撃部片の間の空間と流通する。これは、チャンバがスピンドル中の通気穴を取り囲み、空転モードに入る際ピストンとラムの間のエアクッションを排気するため、空気がその通気穴を通過しなければならない場合重要である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明による回転式ハンマの１つの形態が、添付の図面を参照して一例として説明される。本発明による振動制動及びスピンドル冷却装置を組み込んだ破砕用ハンマが図１及び図２に示される。このハンマは電動機（２）と、ギア装置と、ピストン駆動装置とを備えており、これらはプラスチックハウジング（４）によって取り囲まれる金属ギアハウジング（５）内に収容される。後部ハンドル（６）と引き金スイッチ装置（８）を組み込んだ後部ハンドルハウジングがハウジング（４、５）の後部に装着される。ケーブル（図示せず）はケーブル案内（１０）を通じて延び、電動機を外部電源に接続する。すなわち、ケーブルが電源に接続され引き金スイッチ装置（８）が押されると、電動機（２）が作動し電動機の電機子を回転駆動する。ラジアル・ファン（１４）は電機子の一端に装着されピニオンが電機子の反対側の端部に装着されるので、電動機が作動すると電機子はファン（１４）及びピニオンを回転駆動する。金属ギアハウジング（５）は、鋼製差し込み工具を伴うマグネシウムで製造され、内部に収容される構成要素を堅固に支持する。
【００２１】
電動機ピニオンはスピンドル上に回転可能に取り付けられる中間ギア装置の第１ギア歯車を回転駆動し、このスピンドルはギアハウジング（５）の差し込み工具に取り付けられる。中間ギアは、駆動ギアを回転駆動する第２ギア歯車を有する。駆動ギアは駆動スピンドル上に非回転式に取り付けられ、このスピンドルはギアハウジング（５）内に回転可能に取り付けられる。クランク・プレート（３０）は駆動ギアから離れた駆動スピンドルの端部に非回転式に取り付けられ、このクランク・プレートは偏芯クランク・ピン（３２）を収容する偏芯ボアを伴って形成される。クランク・ピン（３２）は、クランク・プレートからクランク・アーム（３４）の後端のボアの中に延びているので、クランク・アーム（３４）はクランク・ピン（３２）に沿って旋回できる。クランク・アーム（３４）の反対側の前端はトラニオン・ピン（３６）が貫通するボアを伴って形成されるので、クランク・アーム（３４）はトラニオン・ピン（３６）に沿って旋回できる。トラニオン・ピン（３６）は、トラニオン・ピン（３６）の端部をピストン（３８）の後部に延びている１対の向かい合うアームに形成される受け入れボアに装着することによってピストン（３８）の後部に装着される。ピストンは、中空筒状スピンドル（４０）内で往復運動可能に取り付けられるので、中空スピンドル内で往復運動できる。Ｏリング・シール（４２）は、ピストン（３８）と中空スピンドル（４０）の内部表面の間に気密シールが形成されるようにピストン（３８）の周囲に形成される。
【００２２】
すなわち、電動機（２）が作動すると、電機子ピニオンが第１ギア歯車を介して中間ギア装置を回転駆動し、中間ギア装置の第２ギア歯車が駆動ギアを介して駆動スピンドルを回転駆動する。駆動スピンドルはクランク・プレート（３０）を回転駆動し、クランク・ピン（３２）と、クランク・アーム（３４）と、トラニオン・ピン（３６）とを備えたクランク・アーム装置はクランク・プレート（３０）からの回転動力をピストン（３８）への往復動力に変換する。この方法で、ユーザが引き金スイッチ（８）を押すことで電動機が作動すると、ピストン（３８）は中空スピンドル（４０）に沿って前後に往復駆動される。
【００２３】
スピンドル自体が図７（Ａ）及び図７（Ｂ）で示される。ピストン（３８）が内部に配置されるスピンドル（４０）の後端は、ギアハウジング（５）の前端に形成される円形くぼみ内に取り付けられる。円形くぼみは、ギア・ケーシング（５）の内部とスピンドル（４０）を取り囲むチャンバとの間で空気が自由に循環するようにする一方でスピンドルの後端を支持する複数の半径方向内向きリブ（７）を伴って形成される。スピンドル（４０）の前端は、それ自体が図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示されるマグネシウム・ケーシング部分（４２）内に取り付けられる。マグネシウム・ケーシング（４２）の後端は、内部に４つのボア（４６）が形成される２つの対抗フランジ（４４）を伴って形成される。ボア（４６）はマグネシウム・ケーシング（４２）の後部の周囲に沿って規則的な間隔になるよう形成される。マグネシウム・ケーシング（４２）の後端はギアハウジング（５）の前端から延びている円形リムに対して装着されて当接し、次に、ボア（４６）を通過しギアハウジング（５）内のねじ付きボア内に延びている４つのねじボルト（図示せず）によってギアハウジング（５）に装着される。
【００２４】
スピンドル（４０）は、スピンドルの外部の環状後面肩（４８）が、マグネシウム・ケーシング（４２）の内部の１組のリブ（５１）から形成される前面環状肩（５０）に対して当接するまで前端からマグネシウムハウジング（４２）中に取り付けられる。このリブによって、スピンドル（４０）を取り囲むチャンバ内の空気はラム（５８）と打撃部片（６４）の間の領域内で自由に循環することができる。スピンドルの外側の直径が大きくなった部分（５２）はマグネシウム・ケーシング（４２）の内側の直径が小さくなった部分（５４）の中に密接に装着される。直径が大きくなった部分（５２）と直径が小さくなった部分（５４）の後方で、スピンドル（４０）の外部表面とマグネシウム・ケーシング（４２）の内部表面との間に環状チャンバが形成され、そこに本発明による振動減衰及びスピンドル冷却装置が配置される。このチャンバは上記で説明されたように前端及び後端で開いている。その前端で、チャンバは、マグネシウム・ケーシング中のリブ（５１）の間の空間を介して、ラム（５８）と打撃部片（６４）の間のある量の空気と流通する。その後端で、チャンバは、ギア・ケーシング（５）のくぼみ中のリブ（７）の間の空間を介して、ギア・ケーシング（５）中のある量の空気と流通する。
【００２５】
ギア・ケーシング（５）中のある量の空気は、ハンマの外側の空気と、狭いチャネル（９）及びフィルタ（１１）を介して流通する。すなわち、ハンマ内の気圧は、ハンマの温度の変化によって変化するが、ハンマの外側の気圧と等しくされる。また、フィルタ（１１）はハンマ後部ケーシング（５）内の空気を比較的清潔で埃のない状態に保つ。
【００２６】
ラム（５８）は、ピストン（３８）が中空スピンドル（４０）内で往復運動できるように、その前方で中空スピンドル（４０）内に配置される。Ｏリング・シール（６０）は、ラム（５８）とスピンドル（４０）の間に気密シールを形成するようにラム（５８）の周囲に沿って形成されるくぼみ内に配置される。（図１及び図２の上半分に示される）ラム（５８）の動作位置では、スピンドル中のボア（６２）の背後に配置されるラムによって、閉じたエアクッションがピストン（３８）の前面とラム（５８）の後面との間に形成される。従って、ピストン（３８）の往復運動によってラム（５８）は、閉じたエアクッションを介して往復駆動される。ハンマが空転モードに入ると（すなわち、ハンマ・ビットが加工物から離れると）、ラム（５８）はボア（６２）を過ぎて図１及び図２の下半分に示される位置まで前方に移動する。当業技術分野で周知のように、これによってエアクッションが排気されるので、ラム（５８）は空転モードではピストン（３８）によって往復駆動されることはない。
【００２７】
打撃部片（６４）は工具ホルダ本体（６６）内で往復運動できるように案内され、この工具ホルダ本体はマグネシウム・ケーシング（４２）の前端に取り付けられる。ビット又は工具（６８）は工具ホルダ本体（６６）内に取り外し可能に取り付けられ、ビット又は工具（６８）は工具ホルダ本体（６６）内の限られた範囲で往復運動できる。当業技術分野で周知のように、ラム（５８）が動作モードにありピストン（３８）によって往復駆動される時、ラムは打撃部片（６４）の後端に繰り返し衝撃を与え、打撃部片（６４）はビット又は工具（６８）の後端にこの衝撃を伝達する。次にこの衝撃は、ビット又は工具（６８）によって加工される材料に伝達される。
【００２８】
ハンマのユーザがビット又は工具（６８）を加工物に押し付けると、ビット又は工具（６８）は工具ホルダ本体（６６）内で図１及び図２の上半分に示される位置まで後方に移動する。従って、ビット又は工具（６８）は打撃部片（６４）を後方に押し、それがラム（５８）を図１及び図２の上半分に示される位置まで後方に押す。このラム（５８）の後方への移動によって、ラムはスピンドル（４０）中のボア（６２）を越えて後方に移動し、ピストン（３８）とラム（５８）の間のエアクッションを閉じる。すなわち、電動機（２）が作動しピストンが往復運動すると、ラム（５８）は往復駆動されて打撃部片（６４）に反復衝撃を与え、それによる衝撃は、打撃部片（６４）とビット又は工具（６８）を介して加工物に反復的に伝達される。
【００２９】
ユーザが加工物から工具又はビットを離すと、ピストン（３８）の次の前方往復運動によってラム（５８）が前方に駆動される。ラム（５８）はそれ以上打撃部片（６４）によって後方に押されることがないので、スピンドル（４０）中のボア（６２）を越えて前方に移動してエアクッションを排気し、ピストン（３８）の次の後方運動がラム（５８）を後方に押すことはない。すなわち、ラム（５８）、打撃部片（６４）及び工具又はビット（６８）の往復運動は、工具又はビット（６８）が加工物から離されると即座に停止される。
【００３０】
本発明による振動制動及びスピンドル冷却装置は２つの案内リング（７２ａ、７２ｂ）上でスピンドル（４０）の周囲に同軸式に支持される筒状錘（７０）を備えており、２つの案内リングの１つは図４（Ａ）〜図５（Ｂ）に詳細に示されているが、そこでは小さな環状間隙が、錘（７０）の半径方向内向き表面とスピンドル（４０）の半径方向外向き表面の間に形成されている。各案内リング（７２）の半径方向内向き表面は５つの軸方向に整列したリブ（７４）を伴って形成される。リブ（７４）はスピンドル（４０）の外部表面上に摺動式に装着され、スピンドル（４０）の案内リング（７２）のために比較的低摩擦で取り付ける。リブ（７４）の間隔はチャネルを形成し、このチャネルを通じて空気が流れることができる。各案内リング（７２）は、制動錘（７０）の端部の方向に延びそれを支持する薄い環状部分（７６）と、制動錘（７０）から離れた方向に延びている厚い環状部分（７８）とを有する。半径方向外向き環状部分（８０）が薄い環状部分（７６）と厚い環状部分（７８）の間に形成される。すなわち、制動錘（７０）の前部の半径方向外向き表面は前部案内リング（７２ａ）の薄い（後方に面する）環状部分（７６）の半径方向外向き表面上で支持され、制動錘（７０）の後部の半径方向内向き表面は後部案内リング（７２ｂ）の薄い（前方に面する）環状部分（７６）の半径方向外向き表面上で支持される。このように、制動錘（７０）は、スピンドル（４０）の外部表面とマグネシウム・ケーシング（４２）との間の環状空間内でスピンドル（４０）に沿って前後に往復運動できるように支持され、制動錘（７０）の半径方向厚さは好適には約２ｍｍであり、制動錘（７０）の内部表面とスピンドル（４０）の外部表面との間の０．５ｍｍの小さな半径方向間隙と、制動錘（７０）の外部表面とマグネシウム・ケーシング（４２）の内部表面との間の０．５ｍｍの小さな半径方向間隙とを伴う。
【００３１】
図６（Ａ）にさらに詳細に示される前部ばね案内（８２）は、環状半径方向内向きに延びている前部（８４）と後方に延びている環状部分（８６）とを伴うＬ形半径方向断面を伴って形成される。前部ばね案内（８２）の前端は、前面肩（５０）をも形成する一連のリブ（５１）によってマグネシウム・ケーシング（４２）の内側に形成される後面肩（８８）に当接する。前部ばね（９０）は、前部ばね案内（８２）と、前部リング案内（７２ａ）の半径方向外向き環状部分（８０）との間に支持される。図６（Ｂ）にさらに詳細に示される後部ばね案内（９２）は、環状半径方向内向きに延びている後部（９４）と前方に延びている環状部分（９６）を伴うＬ形半径方向断面を伴って形成される。後部ばね案内の後端は内部にスピンドル（４０）が取り付けられるギア・ケーシング（５）の一部と当接する。後部ばね（９８）は後部ばね案内（９２）と後部リング案内（７２ｂ）との間に支持される。
【００３２】
このように、制動錘（７０）は、錘の両端に向かい合うバイアス力を印加する２つのばね（９０、９８）の間に配置される。従って、休止位置では制動錘（７０）は、２つのばね（９０、９８）からのバイアス力が均衡する点に配置される。
【００３３】
電動機（２）の電機子軸（１２）の端部のファン（１４）は電動機（２）が作動すると回転駆動される。ファン（１４）は、回転すると、電動機ハウジング（５ａ）から、電動機ハウジング（５ａ）の上部に形成されたファン入口（１００）を通じて空気を軸方向に吸い込む。ファンに吸い込まれた空気は電動機（２）を冷却するために使用される。ファン（１４）は空気を半径方向外向きに排出する。図２の矢印によって示されるように、ファンから排出された空気はマグネシウム・ケーシング（４２）を冷却するために使用され、ギア・ケーシング（５）の外部表面上とマグネシウム・ケーシング（４２）の外部表面上の様々なハウジング部分によって形成される迷路を通るよう誘導される。外側ハウジング部分（１０２）はプラスチックハウジング（４）の前部に装着されてマグネシウム・ケーシング（４２）の周囲に延び、環状ギャップが外側ハウジング部分（１０２）の内部表面とマグネシウム・ケーシングの外部表面との間に配置される環状間隙を伴う。外側ハウジング部分（１０２）は、空気が逃げる通路となる複数の通気口（１０４）を伴って形成される。すなわち、ファン（１４）から排出される空気は、マグネシウム・ケーシング（４２）と外側ハウジング部分（１０２）との間のこの環状間隙に誘導され、通気口（１０４）を通じて外側ハウジング部分（１０２）を出る。マグネシウムハウジング部分（４２）を通過するこの空気はマグネシウムハウジング部分を冷却する。
【００３４】
ばね（９０、９８）の間の制動錘（７０）の目的は、ハンマ構成要素の振動を補償することであり、結果として生じる、ユーザが耐えなければならないハンマのハンドルに伝達される振動は最小化される。制動錘は、スピンドル（４０）内のラム（５８）の往復運動と、ピストン（３８）及びピストンを駆動する部品の往復運動と、工具又はビット（６８）を通じて打撃部片（６４）を介しマグネシウム・ケーシング（４２）に伝えられる加工物からの逆衝撃とによって発生する振動を補償する。これを行うためには、ラムの運動量、ピストンとピストンに固定される全ての錘の運動量、ハウジング部分とハウジング部分に固定される全ての錘の運動量、加工物からの（すなわち、打撃部片の）逆衝撃の運動量、及び
ビット又は工具を加工物に押し付ける際作業員によって印加される負荷を含む手持ち式アーム・システムの運動量、といった構成要素の運動量を考慮しなければならない。
【００３５】
上記の要素を考慮すると、制動錘（７０）の質量とばね（９０、９８）のばね定数は、例えば、ハウジング中に収容される様々な往復運動／振動構成要素の打撃周波数でのハウジングの最小運動量を達成するコンピュータ・モデル化を使用して最適化される。
【００３６】
図１に示される装置では、振動制動錘は真鍮で製造され、制動錘（７０）と案内リング（７２）とばね（９０、９８）との合計質量がラムの質量とほぼ等しくなるように、ラムの質量よりわずかに小さい質量を有する。ばねは、制動錘（７０）が、ハンマの他の構成要素の打撃周波数に一致する周波数で振動するように選択され配置される。ハンマが動作する時、錘（７０）は約３４Ｈｚの打撃周波数で、ハンマハウジング内の他の構成部品の打撃周波数と１８０°ずれた位相で往復運動し、ハンマハウジングに伝達される振動の量を最小化する。これを行うために、錘（７０）はスピンドル（４０）の周囲の２つのばね（９０、９８）の間に取り付けられるが、この２つのばね（９０、９８）は（後部ばねリング（９２）を介する）ギア・ケーシング（５）と、（前部ばねリング（８２）を介する）マグネシウム・ケーシング（４２）との間で動作し、このマグネシウム・ケーシングはギア・ケーシング（５）に堅固に固定される。
【００３７】
制動錘（７０）の行程、すなわち往復運動する距離も要素の１つであり、行程が大きいほど、必要な振動制動を提供するために必要な制動錘（７０）の質量は小さくなるということに注意されたい。
【００３８】
さらに、制動錘（７０）とスピンドル（４０）の間、及び制動錘（７０）とマグネシウム・ケーシング（４２）の間の半径方向間隙が小さいため、制動錘（７０）がスピンドル（４０）とマグネシウム・ケーシング（４２）の間の空気充填チャンバ内で往復運動する際、空気乱流が形成される。注意されるように、空気は、前部案内リング（７２ａ）の前端と後部案内リング（７２ｂ）の後端との間で、錘（７０）とスピンドル（４０）との間の間隙を通じ、案内リング（７２ａ、７２ｂ）の半径方向内向き表面上に形成されるリブ（７４）の間の空間を介して自由に移動する。制動錘（７０）が前方に移動すると、高い気圧が錘（７０）の前方に形成され、低い気圧が錘の後方に形成されるので、チャンバ内の空気は錘（７０）を越えて後方に移動する。次に、制動錘（７０）が後方に移動すると、高い気圧が錘（７０）の後方に形成され、低い気圧が錘の前方に形成されるので、チャンバ内の空気は錘（７０）を越えて前方に移動する。この空気乱流によって、金属スピンドル（４０）からチャンバ内の空気へ、及びチャンバ内の空気からマグネシウム・ケーシング（４２）への熱伝達が改善される。この熱伝達は、上記で説明された、ファン（１４）によって生成されるマグネシウム・ケーシング（４２）の上の気流によってさらに改善される。これによって、ハンマ・スピンドル（４０）の大きく改善された冷却が提供される。
【００３９】
図面中の振動制動錘（７０）は、その断面積１３５９ｍｍ²に、２０ｍｍと推定される錘のストローク長を乗算した値に対応する容積の空気を排出する。そこから、制動錘（７０）の平均（二乗平均平方根）速度は３ｍ／ｓとなる。錘（７０）とスピンドル（４０）との間及び錘（７０）とマグネシウム・ケーシング（４２）との間の空気間隙の合計半径方向断面積は７７０ｍｍ²である。制動錘（７０）の振動によって押し出されるチャンバ内の空気の速度は３ｍ／ｓに錘と間隙の断面積の比、すなわち１３５９／７７０を乗算した値に等しいと想定され、計算によれば５．３ｍ／ｓの平均速度（ＲＭＳ）を有する。空気と金属部品の間の熱伝達係数はほぼ６．４に気流の速度を乗算した値であり、そこからチャンバ内の乱流空気と周囲の金属部品の間の熱伝達は２３．５Ｗ／Ｋ／ｍ²となる。これは、乱流のない自然対流状態で発生する熱伝達の約３倍高い。
【００４０】
スピンドル内の往復運動及び打撃構成要素の冷却を改善するスピンドルの冷却の改善により、本発明によるハンマの寿命は大きく改善される。特に、ピストン（３８）とラム（５８）を取り囲むシール（４２、６０）はそれぞれ、本発明が利用される場合耐えなければならない動作温度が低下するためはるかに磨耗しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による振動制動及びスピンドル冷却装置を組み込んだ破砕用ハンマの部分切断縦方向断面図を示す。
【図２】図１に示される破砕用ハンマのスピンドル部分の部分切断拡大縦方向断面図を示す。
【図３】図１及び図２の振動制動及びスピンドル冷却装置で使用される制動錘の縦方向断面図を示す。
【図４】図４（Ａ）は、図３に示される制動錘を案内する案内リングの１つの縦方向断面図を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の左側面から見た図４（Ａ）の案内リングの透視図を示し、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の案内リングの一部の半径方向断面図を示す。
【図５】図５（Ａ）は、図４（Ａ）の左側面から見た図４（Ａ）の案内リングの側面図を示し、図５（Ｂ）は、図４（Ａ）の右側面から見た図４（Ａ）の案内リングの側面図を示す。
【図６】図６（Ａ）は、図１及び図２の振動制動及びスピンドル冷却装置の前部ばねの前端を支持する前部ばねホルダの縦方向断面図を示し、図６（Ｂ）は、図１及び図２の振動制動及びスピンドル冷却装置の後部ばねの後端を支持する後部ばねホルダの縦方向断面図を示す。
【図７】図７（Ａ）は、図１及び図２に示される破砕用ハンマのスピンドルの縦方向断面図を示し、図７（Ｂ）は、図１及び図２に示される破砕用ハンマのスピンドルの側面図を示す。
【図８】図８（Ａ）は、図１及び図２のスピンドル及び制動錘装置を取り囲むマグネシウム・ケーシング部品の縦方向断面図を示し、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示される断面図から４５°ずれた図８（Ａ）のマグネシウム・ケーシングの縦方向断面図を示し、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）のマグネシウム・ケーシング部品の前部から見た透視図を示す。
【符号の説明】
２…電動機
４…ハウジング
５…ハウジング
３０…ハンマ駆動装置
３２…ハンマ駆動装置
３４…ハンマ駆動装置
３８…ピストン
４０…中空スピンドル
４２…金属ケーシング
５８…ラム
６６…工具ホルダ本体
６８…工具又はビット
７２ａ…スペーサ要素
７２ｂ…スペーサ要素
９０…ばね要素
９８…ばね要素

Claims

電動機（２）と、
内部で往復運動するためのピストン（３８）と前記ピストンの前方のラム（５８）とが内部に配置される中空スピンドル（４０）と、
前記電動機の回転動力を前記ピストンへの往復動力に変換するハンマ駆動装置（３０、３２、３４）と、
工具又はビット（６８）が制限された往復運動のため取り外し可能に取り付けられるように前記スピンドルの前端に配置される工具ホルダ本体（６６）とが内部に配置されるハウジング（４、５）を備えた、手持ち式電動ハンマにおいて、
前記ラムからの反復衝撃が前記工具ホルダ本体中に取り付けられる前記工具又はビットに伝達されるように、前記ピストンの往復運動が閉じたエアクッションを介して前記ラムを往復駆動し、
前記スピンドルと前記ケーシングの間に空気充填チャンバを形成するように前記スピンドル（４０）の少なくとも一部を囲む金属ケーシング（４２）と、
前記ハンマハウジングの振動を最小化するために前記スピンドルに沿って前後に振動するように、少なくとも１つのばね要素（９０、９８）を介して前記ハンマハウジング（４、５）に接続される、前記チャンバ内に配置される制動錘（７０）と、
前記チャンバ内の前記制動錘の振動が前記スピンドルから前記金属ケーシングへの熱伝達を促進する前記チャンバ内の空気乱流を発生させるべく、小さい間隙が前記錘と前記スピンドルの間に存在し、かつ小さい間隙が前記錘と前記ケーシングの間に存在するように、前記スピンドル（４０）と前記金属ケーシング（４２）に対して前記制動錘（７０）を位置決めする少なくとも１つのスペーサ要素（７２ａ、７２ｂ）とをさらに備えた手持ち式電動ハンマ。
前記ラムから前記工具ホルダ本体内に取り付けられる工具又はビットに衝撃を伝達するために、前記ラム（５８）と、前記工具ホルダ本体（６６）内に取り付けられる前記工具又はビット（６８）との間で往復運動するよう配置される打撃部片（６４）とをさらに備えた請求項１に記載のハンマ。
前記金属ケーシング（４２）が前記スピンドル（４０）を囲み、前記制動錘（７０）が前記スピンドルを囲みかつ前記スピンドルと同心である請求項１又は請求項２に記載のハンマ。
前記制動錘が単一部片のシリンダ（７０）を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載のハンマ。
一方のばね（９０）が前記錘と前部ハウジング部分（４２）の間で前記錘の前方に配置され、もう一方のばね（９８）が前記錘と後部ハウジング部分（５）の間で前記錘の後方に配置される２つのばねを介して前記制動錘（７０）が前記ハンマハウジング（４、５）に接続される請求項１〜４のいずれか１項に記載のハンマ。
前記ばね又は各ばねは、前記スピンドル（４０）を囲むコイルばね（９０、９８）である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハンマ。
前記制動錘（７０）が鋼又は真鍮で製造される請求項１〜６のいずれか１項に記載のハンマ。
前記制動錘（７０）と前記ばね（９０、９８）は、前記錘が他のハンマ部品の打撃周波数とずれた位相で前記スピンドル（４０）に沿って前後に振動するよう配置される請求項１〜７のいずれか１項に記載のハンマ。
前記制動錘（７０）が他のハンマ部品の打撃周波数と約１８０°ずれた位相で振動する請求項８に記載のハンマ。
前記空気乱流が、前記制動錘（７０）と前記スピンドル（４０）の間の気流と、前記制動錘（７０）と前記金属ケーシング（４２）の間の気流とを含む請求項１〜９のいずれか１項に記載のハンマ。
前記スペーサ要素又は各スペーサ要素が前記制動錘（７０）と一体で形成される請求項１〜１０のいずれか１項に記載のハンマ。
前記スペーサ要素又は各スペーサ要素が、前記スピンドル（４０）上に摺動式に取り付けられる案内装置（７２）を備えた請求項１〜１１のいずれか１項に記載のハンマ。
前記制動錘（７０）が前記案内装置（７２）上に取り付けられ、各案内装置は、空気が流れることができる前記制動錘と前記スピンドル（４０）の間の少なくとも１つのチャネルを形成するような形状である請求項１２に記載のハンマ。
前記制動錘（７０）と前記金属ケーシング（４２）が前記スピンドル（４０）を囲み、前記案内装置又は各案内装置が案内リング（７２ａ、７２ｂ）である請求項１２又は１３に記載のハンマ。
前記チャネルが、前記案内リング（７２ａ、７２ｂ）の半径方向内向き表面上に形成されるリブ（７４）の間に形成される請求項１３に従属する請求項１４に記載のハンマ。
気流を発生させるファン装置（１４）と、前記金属ケーシング（４２）の外部表面上の気流を誘導する前記ハンマハウジング（４、５、１０２）の部品によって形成される迷路とをさらに備えた請求項１〜１５のいずれか１項に記載のハンマ。
前記ファン（１４）が前記電動機（２）によって回転駆動される請求項１６に記載のハンマ。
前記ファン（１４）が、前記ハンマハウジング（１０２）から排気される前に前記金属ケーシング（４２）上で前記ファンを通って前記迷路を通って前記電動機（２）の上を通過する気流を発生させる請求項１６又は１７に記載のハンマ。
前記ファンがラジアル・ファン（１４）である請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のハンマ。
前記ハンマ駆動装置がクランク・アーム装置（３０、３２、３４）を備えた請求項１〜１９のいずれか１項に記載のハンマ。
前記ハンマハウジングが、前記電動機（２）、ハンマ駆動装置及びスピンドル（４０）が取り付けられる内部金属ハウジング（５）と、前記内部金属ハウジング（５）に堅固に固定される外部プラスチックハウジング（４）とを備え、前記外部ハウジングがハンドル（６）を備えた請求項１〜２０のいずれか１項に記載のハンマ。
前記金属ケーシング（４２）が前記内部金属ハウジング装置（５）の前部に堅固に固定される請求項２１に記載のハンマ。
前記制動錘（７０）が、前記錘と前記金属ケーシング（４２）の一部との間で延びている第１の前部ばね（９０）と、前記錘と前記金属ハウジング装置（５）の一部との間で延びている第２の後部ばね（９８）とを介して前記ハンマに接続された請求項２２に記載のハンマ。
前記スピンドル（４０）と前記ケーシング（４２）の間の前記空気充填チャンバが前記ハンマ内に形成される少なくとも１つの他の空間と流通する請求項１〜２３のいずれか１項に記載のハンマ。