JP4426497B2 - 打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングに収容した打撃機構によって先端工具へ打撃作動を付与可能とした電動ハンマーやハンマードリル等の打撃工具に関する。

電動ハンマー等の打撃工具では、ハウジング内に、モータ駆動に伴うピストンの往復動で打撃子を連動させる打撃機構を収容して、ハウジングの先端に装着した先端工具へ打撃作動を付与可能としている。このような打撃工具においては、打撃機構を形成するシリンダや打撃子等の構成部の動作性や耐久性の維持のため、打撃機構の収容空間をシールして、その収容空間内にグリース等の潤滑剤を充填している。例えば特許文献１では、収容空間内で打撃機構のレシプロベアリングとファーストギヤとの間に壁を設けて、その壁際に羽根付き段付ワッシャをレシプロベアリングと一体に設けて、打撃機構の作動に伴うレシプロベアリングの回転時には、段付ワッシャの回転によってグリースを撹拌して、特に上向きで打撃工具を使用する際にも打撃機構の構成部にグリースを付着させるようにした発明が記載されている。

特開２０００−２３７９７６号公報

しかし、このような撹拌構造を採用しても、上向きにしたハウジング内の底部に段付ワッシャが位置することから、収容空間の上側まで潤滑剤が充分に行き渡るとは限らず、潤滑不足のおそれは解消されない。よって、潤滑剤に冷却されないハウジングが高温となって使用者に不快感を与えたり、打撃機構の動作性や構成部の耐久性を低下させたりしてしまう。

そこで、本発明は、使用の際の向きにかかわらず打撃機構への潤滑剤の好適な供給が行えて潤滑不足を解消でき、打撃機構の良好な動作性や耐久性も維持可能となる打撃工具を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、打撃機構の収容空間を、ピストンの往復動に伴って圧力が増減する第一シール室と、その第一シール室に隣接し連通口を介して連通する第二シール室とに区画すると共に、第一シール室と第二シール室とをハウジングに設けた戻り流路で互いに連通するように連結して、連通口と、戻り流路と各シール室との２つの連結口の何れか一方とに、各シール室及び戻り流路間を循環する一方向への開弁方向へのみ開弁動作可能な弁体を夫々設けて、ピストンの往復動に伴う第一シール室内の圧力の増減で２つの弁体を交互に開閉動作させることで、収容空間に充填された潤滑剤を、各シール室及び戻り流路間で強制的に循環可能としたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、弁体を簡単に得るために、弁体を、ピストンが往復動しない常態で連通口又は連結口を閉塞し、弾性変形により開弁動作する弾性体としたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、潤滑剤の効果的な冷却を可能として長寿命化を図るために、戻り流路を蛇行状に形成したものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの目的に加えて、循環に伴って潤滑剤に混入した不純物を効果的に除去するために、戻り流路の途中に、流路幅が部分的に広くなるポケットを設けたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの目的に加えて、特に循環に伴って潤滑剤に混入した鉄粉等の不純物を効果的に除去するために、戻り流路の途中に磁石を設けたものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの目的に加えて、ハウジング内に、モータの冷却用空気の通気路を形成したものにおいて、潤滑剤のより効果的な冷却を可能とするために、戻り流路を通気路の近傍を通るように形成したものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れかの目的に加えて、戻り流路を省スペースでコンパクトに形成するために、戻り流路を、ハウジングの外面に凹設した溝と、その溝の外側を閉塞する閉塞部材とで形成したものである。

請求項１に記載の発明によれば、使用の際の向きにかかわらず、潤滑剤が打撃機構の各構成部へ均等且つ充分に行き渡って潤滑不足が解消され、好適な動作性や耐久性を維持可能となる。また、潤滑剤自体の冷却により、ハウジングの温度上昇が抑えられて作業者への不快感発生が防止される上、潤滑剤やシール部材等の長寿命化も図れる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、弾性体によって弁体を簡単に形成可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、蛇行状の戻り流路によって移動距離が長くなることで、潤滑剤の効果的な冷却が可能となって潤滑剤の長寿命化とハウジングの冷却作用とが促進される。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、循環に伴って潤滑剤に混入した不純物をポケットによって除去することができ、不純物による潤滑剤の質の低下を抑えて潤滑剤やシール部品等の長寿命化をより効果的に達成することができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、特に循環に伴って潤滑剤に混入した鉄粉等の不純物を磁石によって効果的に除去可能となる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、モータの冷却用空気を利用して潤滑剤のより効果的な冷却が可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れかの効果に加えて、戻り流路を省スペースでコンパクトに形成可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、打撃工具の一例であるハンマードリルの縦断面図、図２は後述するインナーユニット部分の縦断面図で、ハンマードリル１は、下方にモータ５を上向きに収容し、後方（図１の右側）にハンドル３を延設したモータハウジング２と、そのモータハウジング２の上方に組み付けられる筒状のバレル４とを備え、バレル４とモータハウジング２の上方部とに跨って、回転及び打撃機構を収容するインナーユニット７が保持されている。８はハンドル３に設けられ、押し込み操作によってモータ５を駆動させるスイッチレバー、９はバレル４の前方で直交状に装着されたサイドハンドルである。

インナーユニット７は、バレル４内で同軸で保持される前端と、モータハウジング２内へ伸びる下端とを夫々開口させた倒Ｌ字状の筒体であるケーシング１０と、そのケーシング１０の後方下端を閉塞してモータ５の出力軸６をシール状態で軸支する皿状の下プレート１１とを有し、ケーシング１０内の後方部は、前端にケーシング１０との間で隙間１２ａを残した仕切壁１２によって連通状態で上下に仕切られている。この仕切壁１２と下プレート１１とにより、ボールベアリング或いはニードルベアリングを介してクランクシャフト１３と中間シャフト１４とが出力軸６と平行に軸支されている。まずクランクシャフト１３は、軸方向へスライド可能にキー結合されてコイルバネ１６で下方へ付勢される連結スリーブ１５と、その連結スリーブ１５の下方位置で噛合するギヤ１７とを外装しており、ギヤ１７に出力軸６が噛合している。クランクシャフト１３の上面には、偏心ピン１８が突設されて、偏心ピン１８にピストン１９がコネクティングロッド２０を介して連結されて、クランクシャフト１３の回転をピストン１９の往復動に変換可能としている。このピストン１９は、ケーシング１０内で回転可能に保持されるシリンダ２９内にシール状態で挿入される。

一方、中間シャフト１４は、下端にフランジ２２を延設したクラッチスリーブ２１を一体回転可能にキー結合しており、そのクラッチスリーブ２１のフランジ２２上に、出力軸６と噛合するギヤ２３を同軸で載置している。クラッチスリーブ２１の上方では、皿バネ２４，２４によって下方へ押圧される押圧プレート２５が外装され、この押圧プレート２５下面のテーパによって放射方向へ付勢されるスチールボール２６，２６・・がギヤ２３の内周と嵌合して、クラッチスリーブ２１とギヤ２３とを回転方向で一体に連結している。また、中間シャフト１４の上端には、ベベルギヤが形成されて、インナーユニット７のケーシング１０に設けた軸受２７によって軸支されるベベルギヤ２８と噛合している。このベベルギヤ２８は、シリンダ２９の後端で回転可能に外装されて、シリンダ２９にスプライン結合されて後退位置へ付勢されるロックスリーブ３０と噛合することで、中間シャフト１４の回転をロックスリーブ３０を介してシリンダ２９に伝達するものである。シリンダ２９内には、ピストン１９の前方で空気室３１を介して打撃子３２が前後移動可能に収容されている。

また、ケーシング１０内でシリンダ２９の前方には、ドリルビット等の先端工具Ｔを挿着可能な小径部３４から後方へ向けて中径部３５，大径部３６と段階的に大径となるツールホルダ３３が、中径部３５を軸支するボールベアリング３７によって同軸で回転可能に保持されている。大径部３６は、シリンダ２９の前方に形成された拡開部３８に挿入されて、連結ピン３９，３９によって一体回転可能に連結されている。ツールホルダ３３の中径部３５内には、中間子４０が前後移動可能に収容されて、大径部３６と拡開部３８内へ前後移動可能に収容された受け部材４１，４１・・が拡開部３８後方に形成された段部４２に当接する図２の後退位置では、後端部をシリンダ２９内に突出可能となっている。また、ボールベアリング３７の前方でケーシング１０の前端は、リングキャップ４３及びシール部材４４，４４によってシールされている。４５はツールホルダ３３に挿入された先端工具Ｔを着脱する際に操作する操作スリーブである。

そして、インナーユニット７内では、仕切壁１２におけるクランクシャフト１３よりも後方位置に、仕切壁１２の上下を連通させる連通口４６が形成されている。仕切壁１２の上方でケーシング１０内は、ピストン１９が挿入されるシリンダ２９と、その外周に位置するベベルギヤ２８及び軸受２７を間にして前後に仕切られる格好となることから、インナーユニット７内には、クランクシャフト１３の上方からシリンダ２９内におけるピストン１９の後方空間まで含む第一シール室４７と、仕切壁１２の下方空間とケーシング１０内のシリンダ２９の外周側空間とを隙間１２ａで繋ぐ第二シール室４８との２つのシール室が形成され、第一シール室４７と第二シール室４８とが連通口４６で連通することになる。連通口４６における第二シール室４８側には、弾性材料からなる弁体４９が設けられて、常態（ピストン１９が往復動しない状態を言う。以下同じ）では連通口４６を閉塞している。５０は、ケーシング１０の上面後方に形成され、螺合されたキャップ５１によって開閉可能なグリースの供給口で、ここからインナーユニット７内へグリース等の潤滑剤を充填することができる。

一方、インナーユニット７の側面には、図３にも示すように、第一シール室４７とその前方側の第二シール室４８とに対応する位置で外部へ開口する連結口５２，５３が形成され、連結口５２における第一シール室４７側には、弾性材料からなる弁体５４が設けられて、常態では連結口５２を閉塞している。また、インナーユニット７の側面には、連結口５２，５３を接続する格好で通過溝５５が前後方向に凹設されると共に、その外側に、閉塞部材としての長円状の閉塞板５６がネジ止めされている。通過溝５５の周囲には、長円状のＯリング５７が全周に亘って埋設されて、通過溝５５と閉塞板５６との間をシールしている。よって、ここには、第一シール室４７と第二シール室４８とをケーシング１０の外面で連通するように連結する戻り流路５８が形成されることになる。

以上の如く構成されたハンマードリル１においては、ツールホルダ３３に先端工具Ｔを挿着して地面等に押し付けると、先端工具Ｔと共に中間子４０が後退して受け部材４１がシリンダ２９の段部４２に当接する後方位置で停止する。ここでスイッチレバー８を押し込んでモータ５を駆動させると、出力軸６の回転がクランクシャフト１３と中間シャフト１４とに伝わる。クランクシャフト１３の回転により、コネクティングロッド２０を介してピストン１９が往復動すると、これに連動して打撃子３２が往復動し、シリンダ２９内に突出する中間子４０を打撃して、先端工具Ｔへ打撃作動を伝達する。
一方、中間シャフト１４の回転により、ベベルギヤ２８及びロックスリーブ３０を介してシリンダ２９が回転するため、これと一体のツールホルダ３３も回転して先端工具Ｔを回転させる。よって、ハンマードリルモードが得られる。

なお、モータハウジング２の外側に設けられた図示しない切替部材の操作によって、クランクシャフト１３の連結スリーブ１５をギヤ１７と噛合しない上方位置へスライドさせることができる。この状態では、クランクシャフト１３は回転せず、打撃作動しないため、中間シャフト１４から先端工具Ｔへ回転のみが伝わるドリルモードとなる。
このハンマードリルモード及びドリルモードにおいては、先端工具Ｔへの回転方向での負荷が高まると、クラッチスリーブ２１とギヤ２３とを連結するスチールボール２６が皿バネ２４の付勢に抗してギヤ２３から離れ、ギヤ２３のみを空転させてクラッチスリーブ２１及び中間シャフト１４への回転伝達を遮断する（トルクリミッタの作動）。

また、同じく切替部材の操作によって、ロックスリーブ３０を、ベベルギヤ２８から離れるニュートラル位置と、さらに前方で回り止め状態で保持される係止スリーブ５９に係止するロック位置とにスライドさせることができる。何れの位置でもシリンダ２９は回転せず、回転動作が発生しないため、ピストン１９の往復動により先端工具Ｔへ打撃のみが伝わるハンマーモードとなるが、ニュートラル位置ではツールホルダ３３及びシリンダ２９が回転フリー状態となるため、先端工具Ｔの向きに合わせてツールホルダ３３を回転させることができ、そのままロック位置で回転規制を行うと、先端工具Ｔの向きが固定されて使い勝手が良くなる。

そして、ハンマードリルモード及びハンマーモードの場合、インナーユニット７内では、ピストン１９の往復動に合わせて第一シール室４７内の圧力が変動することになる。すなわち、ピストン１９の後退によって第一シール室４７内の圧力が高まり、前進によって圧力が低くなるが、このピストン１９後退時の高圧によって、連通口４６の弁体４９を図２の二点鎖線で示すように開弁させ、ピストン１９前進時の負圧によって、連結口５２の弁体５４を同様に開弁させる。この弁体４９，５４の交互の開閉により、第一シール室４７内のグリースが、連通口４６から第二シール室４８内へ押し出され、さらに第二シール室４８では隙間１２ａを通ってシリンダ２９の外周側へ移動した後、連結口５３を通って戻り流路５８の通過溝５５内へ押し出されて、通過溝５５内を移動して連結口５２から再び第一シール室４７内に流入する循環を繰り返すことになる。このグリースの循環により、インナーユニット７内の各構成部へグリースが均等に行き渡り、各構成部の動作性を維持すると共に、温度上昇も抑制する。特にインナーユニット７の外で戻り流路５８を通る際にはグリース自体の温度が低下するため、インナーユニット７やバレル４の冷却作用も生じる。

このように上記形態のハンマードリルによれば、打撃機構の収容空間となるインナーユニット７の内部を、ピストン１９の往復動に伴って圧力が増減する第一シール室４７と、その第一シール室４７に隣接して連通口４６を介して連通する第二シール室４８とに区画すると共に、第一シール室４７と第二シール室４８とを戻り流路５８で連結して、連通口４６と連結口５２とに、各シール室４７，４８及び戻り流路５８間を循環する一方向への開弁方向へのみ開弁動作可能な弁体４９，５４を夫々設けて、ピストン１９の往復動に伴う第一シール室４７内の圧力の増減で２つの弁体４９，５４を交互に開閉動作させることで、使用の際の向きにかかわらず、インナーユニット７内に充填されたグリースを、各シール室４７，４８及び戻り流路５８間で強制的に循環可能としたことで、グリースが打撃機構の各構成部へ均等且つ充分に行き渡って潤滑不足が解消され、好適な動作性や耐久性を維持可能となる。また、グリース自体の冷却により、バレル４の温度上昇が抑えられて作業者への不快感発生が防止される上、グリースやシール部材等の長寿命化も図れる。
特にここでは、弁体４９，５４を、常態で連通口４６又は連結口５２を閉塞し、弾性変形により開弁動作する弾性体としたことで、弁体が簡単に形成可能となる。
また、戻り流路５８を、インナーユニット７の外面に凹設した通過溝５５と、その通過溝５５の外側を閉塞する閉塞板５６とで形成しているため、戻り流路５８を省スペースでコンパクトに形成可能となっている。

以下、変更例について説明する。
上記形態ではインナーユニットの側面に戻り流路を設けているが、連結口や弁体等の設置スペースがあれば、図４に示すようにインナーユニット７の上面に同様の構成で戻り流路５８を設けたり、反対側の側面に設けたりしても良い。また、図５に示すように蛇行状に形成した戻り流路６０として、インナーユニット７外部でのグリースの移動距離を長くすれば、より効果的な冷却が可能となってグリースの長寿命化やバレル４等の冷却効果が促進される。特に、ここでは、モータ５の出力軸６に設けられた冷却ファン６１の回転により、モータハウジング２の後面側に設けた吸気口６２，６２・・から外気を取り込み、モータ５を通過させてモータハウジング２の下面に設けた排気口６３，６３・・から排出する通気路が形成されていることから、この通気路に近づくように戻り流路６０の後方側の蛇行部を下方に長く形成している。よって、モータ５の冷却用空気も利用したより効果的な冷却が可能となっている。

また、戻り流路では、図５のように通過溝５５の途中に流路幅が部分的に広くなるポケット６４を形成しておくと、グリースに混入した不純物（鉄粉やコンクリート粉等）を溜めて除去することができ、磁石６５を配置しておくと、特に鉄粉等の磁性を有する粉塵を効果的に除去することができ、何れの場合もグリースやＯリング等のシール部品の長寿命化に繋がる。さらに、潤滑剤としてはグリース以外に粘度の低いオイル等も使用可能であるため、低粘度の潤滑剤を使用する場合はポケットや磁石に代えてフィルタを配設しても良い。勿論このようなポケットや磁石、フィルタ等は図１，２のような直線状の戻り流路に採用することもできる。

さらに、上記形態では戻り流路をインナーユニットの外面に形成しているが、図６に示すように、インナーユニット７のケーシング１０に嵌着されるエルボ６６，６６と、両エルボ６６，６６間を連結するパイプ６７とで、インナーユニット７との外側で非接触となる戻り流路６８を形成しても良い。この場合、第一シール室４７側のエルボ６６の出口に弁体５４が設けられることになる。このような戻り流路６８によれば、インナーユニット７からの熱伝導が少なくなり、戻り流路６８を通過する際のグリースの冷却効果が高まる。特に、エルボ６６やパイプ６７をアルミニウム等の金属製とすれば、放熱効果が得られてグリースの冷却に有効である。
一方、インナーユニット等のハウジングの外面でなく、インナーユニット等のハウジングの内面に凹設した溝と閉塞部材とでハウジングの内側に戻り流路を形成することもできる。
なお、このようにインナーユニットの外面以外に戻り流路を設ける場合も、蛇行状に形成して移動距離を長くしたり、内部にポケットや磁石、フィルタ等を設けたり、モータの冷却用空気の通気路の近傍に設けたりする等、上記形態と同様の設計変更が可能である。

そして、第一シール室、第二シール室、戻り流路の順で潤滑剤を循環させる形態に限らず、例えば上記形態では、連通口４６における第一シール室４７側に弁体４９を、連結口５２における戻り流路５８側に弁体５４を夫々設けることで、循環方向を逆にすることもできる。また、第一シール室に近い連結口でなく、反対側の連結口に弁体を設けて戻り流路を第一シール室と常態で連通させ、当該連結口の開閉動作で潤滑剤を出入りさせることも可能である。

その他、上記形態ではバレルやモータハウジング内にインナーユニットを設ける二重構造のもので本発明を適用しているが、インナーユニットを有しない構造であっても、シールされたハウジング内で各シール室と戻り流路とが形成可能であれば当然本発明は適用可能である。
また、弁体も上記形態のように自身の弾性変形で開弁動作する弾性体でなく、合成樹脂やゴム等の弁体を、コイルバネや板バネ等の別途設けた付勢手段で閉弁方向へ付勢する構造としたり、第一シール室内の圧力を検出して他のアクチュエータで強制的に開閉動作させたりする設計変更も可能である。
さらに、打撃機構の具体的な構造も上記形態に限らず、中間子がなく打撃子が直接先端工具を打撃するものや、ピストンが、前方の開口から打撃子を収容してツールホルダ内で前後移動するピストンシリンダタイプのもの等であっても、打撃作動時のシール室内の圧力変動を利用可能であれば、本発明の採用は可能である。勿論打撃工具自体もハンマードリルに限らず、シリンダやツールホルダが回転しない電動ハンマーであっても差し支えない。

ハンマードリルの縦断面図である。 インナーユニット部分の縦断面図である。 インナーユニットのケーシングの説明図で、上が平面、下が閉塞板を取り外した状態の側面、左がＡ−Ａ線断面を夫々示す。 変更例のケーシングの説明図で、上が閉塞板を取り外した状態の平面、下が側面、左がＢ−Ｂ線断面を夫々示す。 戻り流路の変更例を閉塞板を取り外した状態で示すハンマードリルの縦断面図である。 戻り流路の変更例を示す説明図で、上がインナーユニットを上方から見た一部断面図、下がインナーユニット部分の縦断面図である。

符号の説明

１・・ハンマードリル、２・・モータハウジング、４・・バレル、５・・モータ、６・・出力軸、７・・インナーユニット、１０・・ケーシング、１１・・下プレート、１２・・仕切壁、１３・・クランクシャフト、１４・・中間シャフト、１９・・ピストン、２９・・シリンダ、３１・・空気室、３２・・打撃子、３３・・ツールホルダ、４０・・中間子、４６・・連通口、４７・・第一シール室、４８・・第二シール室、４９，５４・・弁体、５２，５３・・連結口、５５・・通過溝、５６・・閉塞板、５７・・Ｏリング、５８，６０，６８・・戻り流路、６６・・エルボ、６７・・パイプ。

Claims (7)

1. ハウジング内に、モータ駆動に伴うピストンの往復動で打撃子を連動させ、前記ハウジングの先端に装着した先端工具へ打撃作動を付与可能とした打撃機構を、シール状態で収容し、その収容空間内に潤滑剤を充填可能とした打撃工具であって、
   前記打撃機構の収容空間を、前記ピストンの往復動に伴って圧力が増減する第一シール室と、その第一シール室に隣接し連通口を介して連通する第二シール室とに区画すると共に、前記第一シール室と第二シール室とを前記ハウジングに設けた戻り流路で互いに連通するように連結して、前記連通口と、前記戻り流路と各シール室との２つの連結口の何れか一方とに、前記各シール室及び戻り流路間を循環する一方向への開弁方向へのみ開弁動作可能な弁体を夫々設けて、前記ピストンの往復動に伴う前記第一シール室内の圧力の増減で前記２つの弁体を交互に開閉動作させることで、前記収容空間に充填された潤滑剤を、前記各シール室及び戻り流路間で強制的に循環可能としたことを特徴とする打撃工具。
2. 弁体を、ピストンが往復動しない常態で連通口又は連結口を閉塞し、弾性変形により開弁動作する弾性体とした請求項１に記載の打撃工具。
3. 戻り流路を蛇行状に形成した請求項１又は２に記載の打撃工具。
4. 戻り流路の途中に、流路幅が部分的に広くなるポケットを設けた請求項１乃至３の何れかに記載の打撃工具。
5. 戻り流路の途中に磁石を設けた請求項１乃至４の何れかに記載の打撃工具。
6. ハウジング内に、モータの冷却用空気の通気路を形成したものにあっては、戻り流路を前記通気路の近傍を通るように形成した請求項１乃至５の何れかに記載の打撃工具。
7. 戻り流路を、ハウジングの外面に凹設した溝と、その溝の外側を閉塞する閉塞部材とで形成した請求項１乃至６の何れかに記載の打撃工具。
   

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