JP4573208B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュードライバ、インパクトドライバ、ドリルなどの電動工具又は動力工具に関し、特に、工具本体内に収容された駆動部または回転体の回転によって発生する熱に基づいてインナカバー或いはギヤカバーなどの収納部の表面温度が急激に上昇することを防止するための構造に関する。

スクリュードライバ、インパクトドライバ、ドリルなどの電動工具又は動力工具（以下、単に電動工具と称する場合がある）において、駆動モータの巻線による鉄損や銅損に起因して発生した熱や、駆動モータの出力軸の軸受或いは出力軸に係合するギヤ機構及びそれらの軸受を含む、所謂、回転力を伝達するための伝達機構部から発生する摩擦熱や、ビットなどの先端工具が仕事する際に受ける摩擦熱などの各種の熱は、駆動部を収納するモータハウジング、出力軸及びギヤ機構等の伝達機構を軸受を介して支持するインナカバー、或いはギヤ機構を覆うギヤカバーなどの各種の収納部によって、工具本体の内部から工具本体の表面露出部に放熱される。インナカバー及びギヤカバーは一般に金属材料から成り、機械的強度を補強するために、それらカバーの内部空間に組み込まれた複数のリブと呼ばれる骨組みを含んで成る。このため、電動工具を作動させてから比較的急激に、本体表面に露出するインナカバーやギヤカバーなどの収納部の温度が上昇する。これによって、部分的に本体表面に露出するインナカバーやギヤカバーなどの収納部は比較的に急激に温度が上昇する。

図５は、スクリュードライバを例にした、従来の電動工具の構成例を部分的に示したものである。

電動工具は、モータ１と、モータ1を固定し、収納するハウジング２と、モータ１の出力回転軸を支える第１の軸受３を固定するインナカバー４と、モータ１の動力を減速するピニオン５及びそれと係合するギヤ６と、ギヤ６を支持する第２の軸受７及び第３の軸受８と、第２の軸受７及び第３の軸受８を固定するギヤカバー９と、ギヤ６の先端に取り付けられ、作業者の意図した作業を行うドライバビットを含む先端工具１０（略式的に図示されている）とから構成されている。図５に示す構成によれば、電力を入力されることでモータ１が回転し、ピニオン５からギヤ６に動力が伝達される。伝達された動力は先端工具１０に伝達され、作業者が意図する作業を行うことができる。

しかし、インナカバー４とギヤカバー９との両者の収納部などで構成される内部空間が密閉されていることにより、軸受３、軸受７、及び軸受８の回転に伴い摩擦熱が発生し、またピニオン５とギヤ６の噛合せにより摩擦熱が発生する。更にモータ１の巻線による銅損や鉄損に起因する熱が発生する。一方、先端工具１０が仕事する際に摩擦熱も受ける。

この結果、インナカバー４とギヤカバー９の収納部で構成される内部空間における空気の温度が上昇し、且つ内部気圧も上昇する。従来、この気圧上昇を補償するために、穴１１を設けることにより減圧が行われ、インナカバー４とギヤカバー９で構成される内部空間に封入された潤滑油の噴出を防止している。このことにより、内部気圧も下がるのでインナカバー４とギヤカバー９で構成される内部空間の空気の温度を低減させ、インナカバー４とギヤカバー９の表面温度を幾分低減させる効果も得ている。

なお、気圧調整用穴１１にはインナカバー４とギヤカバー９で構成される内部空間に封入されている潤滑油が漏洩することを防止するために、通気性のあるフェルト１２が穴１１を封止している。これと同様な技術が下記の特許文献１に開示されている。この特許文献１の図１に示されるように、電動工具のインナカバー（中間壁）５６で区画された内部空間１０が加熱により圧力上昇し、潤滑剤がモータハウジング（モータ室）４４に流出するのを防止するために、フェルトから成るフィルタエレメント２０を介して圧力補償通路３６を形成することが開示されている。

特開２００２−１６０１８１

上記した従来の電動工具では、ギヤカバー及びインナカバー等の収納部に設けられた軸受の摩擦熱、ギヤとピニオンとの噛合せによる摩擦熱、モータの巻線によるコアの銅損や鉄損に起因する熱、更に先端工具が仕事する際に受ける摩擦熱が、インナカバーとギヤカバーなどの収納部（外枠部）の内部から工具本体の表面に伝達され、インナカバーとギヤカバーの露出表面（外郭部）を介して放熱される。

この放熱によりインナカバーやギヤカバーなどの収納部の表面温度が上昇するために、電動工具を取り扱う作業者が収納部表面に触れた際、火傷をしたり、不意の熱感による作業ミスを引き起こすという問題がある。また、インナカバーもしくはギヤカバーなどの収納部の熱のために、作業者が素手で電動工具を容易に保持できなくなるので、安定した把持が困難となり、作業性の低下を招くという問題もある。

更に、各国規格の規制上、インナカバー及びギヤカバー等の収納部の温度上昇を一定のレベル以下に抑える必要があるが、発熱量が多い場合は規制値を超えてしまうという問題があった。この問題は、インナカバーやギヤカバー等で構成される収納部の内部空間の内部気圧を減圧し内部空間の温度を低下させることによって、一定の改善効果が得られる。しかし、空気の熱伝導率は、インナカバーやギヤカバーの材料として一般的に用いられる金属材料や樹脂材料に比較して非常に低いため、改善効果にも限界があった。

従って、本発明の目的は、スクリュードライバ、インパクトドライバ、ドリル等の電動工具又は動力工具において、工具本体内に収容されたモータ駆動部または回転体部の回転によって発生する熱に基づいて、インナカバー、ギヤカバーなどの収納部の表面温度が急激に上昇することを防止するための構造を提供することにある。

本発明の前記及びその他の目的ならびに新規な特徴は、本明細書の以下の記述及び添付図面から更に明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下のとおりである。

なお、以下に説明される本発明において、電動工具又は動力工具を構成するモータを収納するためのモータハウジングや、モータの回転軸又は回転軸から係合するギヤ等の動力伝達機構を軸受で支持し、又は保護するインナカバー又はギヤカバー等の収納部は、単に収納部又は外枠部と称する場合がある。また、一般にインナカバー及びギヤカバーは、回転機構の軸受を支持するための支持部を含むが、本発明に使用される収納部又は外枠部はこの支持部も含む。更に、インナカバー及びギヤカバーは、支持部等の機械的強度を補強するために、それらカバーの内部空間に組込まれた複数のリブと呼ばれる骨組みを含む場合があるが、本発明に使用される収納部又は外枠部は、そのようなリブを含むものでもよい。
（１）本発明は、前記目的を達成するために、モータと、該モータを収納するハウジングと、前記モータの出力回転軸を支持する軸受を固定するインナカバーと、前記モータの出力回転軸に係合し、モータ動力を減速するギヤを収納するギヤカバーとを有する電動工具において、前記インナカバーと前記ギヤカバーにより形成される内部空間に、該内部空間の空気に比較して熱伝導率及び熱容量の両方が大きく、且つ前記インナカバーと前記ギヤカバーの素材よりも軽量の熱吸収用部材を前記インナカバー及び前記ギヤカバーに接触して配置したことに一つの特徴を有する。
（２）本発明による上記（１）項の電動工具において、前記熱吸収用部材は、フェルト等の繊維状部材に油を含浸させたものから成ることを特徴とする。
（３）本発明による上記（１）項の電動工具において、前記熱吸収用部材はスチールウールから成ることを特徴とする。
（４）本発明による上記（１）項の電動工具において、前記熱吸収用部材は油含浸させた高分子ゲルから成ることを特徴とする。
（５）本発明による上記（１）項の電動工具において、前記熱吸収用部材はスポンジ等の多孔質部材に油を含浸させたものから成ることを特徴とする。

本発明の上記（１）項乃至（５）項に示したような電動工具によれば、インナカバー、ギヤカバー等の収納部（外枠部）で構成される内部空間に、内部空間の空気に比較して熱伝導及び熱容量の大きい熱吸収用部材が配置されるので、収納部の内部空間に配置された熱伝導の比較的大きい熱吸収用部材によって熱を伝導し、且つ熱容量の比較的大きい該熱吸収用部材によって熱を吸収できる。その結果、収納部の露出表面（外郭部）の急激な温度上昇を防止して、作業者の火傷や作業ミスの予防を行うことができる。また、作業者による工具の安定した保持または把持が可能となるので、作業効率を向上させることができる。

更に、本発明の電動工具によれば、熱吸収用部材として金属より軽量な非金属材料を使用することによって、軽量な電動工具を提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る電動工具、具体的には、スクリュードライバに適用した場合の全体を示す正面図（外観図）である。図２は図１に示す電動工具の部分断面図、図３は図１及び図２に示した電動工具のＢＢ線に沿う断面図、図４は図１及び図２に示した電動工具のＡＡ線に沿う断面図をそれぞれ示す。

図１に示すように、スクリュードライバ５１はハウジング（収納部）２を具備し、ハウジング２は、モータ１（図２に図示）を内蔵する胴体部２ａと、胴体部２ａの一端側より垂下するハンドル部２ｂから成る。このハウジング２は、例えば、樹脂材料から成り、胴体部２ａ及びハンドル部２ｂの両者を一体形成するか、または予め互いに分割して個々に形成したものを組合せてビス等（図示せず）で接続することによって構成する。

ハウジング２の胴体部２ａの他端側にはインナカバー（収納部）４が接続され、更にインナカバー４の一端側にはビス等によりギヤカバー（収納部）９が接続される。これら両者のカバー４、９はアルミニウム等の金属材料から構成される。

ギヤカバー９の先端外周には、先端工具部１０が構成されている。即ち、ストッパスリーブ５５が螺合嵌着され、更にその先端側にはストッパ５６が嵌着されている。ストッパスリーブ５５は樹脂材料から成り、ストッパ５６はアルミニウム等の金属材料から成る。ストッパ５６の先端には鉄等の金属材料のドライバビット５７が突出して、締付けすべきネジを取付けるように構成されている。

スクリュードライバ本体５１は、ゴム及びビニール等の被覆を持つ電源コード５２によって、樹脂材料から形成されたトリガスイッチ５３を介してモータ１（図２に図示）に駆動電力が供給される。トリガスイッチ５３をハンドル部２ｂの内部方向に引くことにより、オン状態としてモータ１（図２に図示）を駆動することができる。

次に、本発明のスクリュードライバ５１の内部構造について説明する。

図２に示すように、モータ１を収納し、支持するモータハウジング（第１の収納部）２と、モータ１の出力回転軸１ａに対する軸受３を支持部４ｂで固定するインナカバー（第２の収納部）４と、モータ１の動力を減速するピニオン５及びギヤ６と、ギヤ６を支持するために設けられた軸受７及び軸受８と、これらの軸受７及び軸受８を支持部９ｂで固定し、また保護するためのギヤカバー（第３の収納部）９と、ギヤ６の主軸６ａの先端に取り付けられ、図１に示したドライバビット５７を含む先端工具１０（図２には略式的に図示）とから工具が構成される。

インナカバー（第２の収納部）４及びギヤカバー（第３の収納部）９で構成される内部空間の気圧上昇を補償するために、インナカバー４を挿通して穴１１が設けられ、この穴１１には、インナカバー４とギヤカバー９で構成する内部空間に封入された潤滑油（図示せず）が工具の外部へ漏洩することを防止するために、フェルト１２の小片が配置され、穴１１を封止している。

更に、本発明によれば、図２、図３及び図４に示すように、インナカバー４又はギヤカバー９の収納部の内面によって区画された内部空間に、熱吸収用部材１３を配置する。この熱吸収用部材１３は、インナカバー４又はギヤカバー９の収納部の内面に接触するよう配設される。特に、軸受３、軸受７、軸受８、ギヤ６等の発熱部に近接して収納部の内面に接触するように配置される。

本発明によれば、熱吸収用部材１３は、インナカバー４又はギヤカバー９等の収納部の内面によって区画された内部空間の空気より熱伝導率及び比熱が大きい材料から成る。例えば、油を含浸させたフェルトが使用される。また、この熱吸収用部材１３は、インナカバー４又はギヤカバー９等の収納部の内部空間の容積を考慮すれば、内部空間の空気より熱伝導及び熱容量が大きい材料として規定できる。

熱吸収用部材１３のその他の例として、細状の金属線を繊維状としたスチールウール、油を含浸させた高分子ゲル、または油を含浸させたスポンジ等の多孔質材料がある。特に、上記した油を含浸させたフェルトは、廉価に製作可能で、更に軽量で熱吸収性が良いという点で有利である。

熱吸収用部材１３は、インナカバー４又はギヤカバー９の収納部内面との接触面積をより多くすることで、その効果をより向上できる。図３及び図４に示すように、インナカバー４又はギヤカバー９の収納部の内面には、それらカバーと一体に形成され、機械的強度を補強するためのリブ１４及び１５を多数形成することによって、熱吸収用部材１３の発熱部から熱吸収用部材１３への熱吸収量を大きくして、熱吸収用部材１３はより効率的に熱吸収することができる。次に、本発明の構成に従う効果を説明する。

上述した本発明の構成において、トリガースイッチ５３を引いて工具を作動させ、作業を開始したとき、ピニオン５とギヤ６の噛合せで発生した摩擦熱、軸受３、軸受７及び軸受８で発生した摩擦熱、モータ１の銅損又は鉄損に起因する発熱、先端工具部１０が仕事する際に受ける摩擦熱等の各種の熱が、インナカバー４とギヤカバー９に伝わり、インナカバー４とギヤカバー９の表面、特に、図１に示したような、工具本体５１の露出表面（外郭部）４ａ及び９ａから発散しようとする。

このとき、発散する熱と伝達される熱が平衡状態になるまでインナカバー４及びギヤカバー９の表面温度は上昇し続けるが、本発明によれば、熱吸収用部材１３がインナカバー４又はギヤカバー９の内面に接触して配設されるので、熱伝導及び熱容量の大きい熱吸収用部材１３がインナカバー４又はギヤカバー９等の収納部の内面（軸受の支持部やリブを含む）から熱を奪い、それら収納部の外表面が熱平衡状態となるまでの所要時間を増加させることができる。この時間の増加と共に、単位時間あたりの温度上昇率を低下させることができる。通常、電動工具を用いた作業は、連続的に長い時間、工具を作動させることが少なく、工具による締結、切断、穴あけなどの断続的作業が殆どである。従って、熱平衡状態に至る前に作業が完了することが多いため、熱吸収用部材１３によって熱平衡状態となるまでの所要時間の増加及び単位時間あたりの温度上昇率の低下は、インナカバーとギヤカバーの温度上昇の低減に有効な手段となる。

また、熱吸収用部材１３を繊維状又はゲル状材料で構成することにより、インナカバー４及びギヤカバー９の放熱に関る表面積を実質的により大きく増大させることができる。インナカバー４及びギヤカバー９で構成される空間の熱伝導及び熱容量を増大させることができる。

更に、熱吸収用部材１３による温度低減効果をより有効にするためには、インナカバー４及びギヤカバー９の内面において、支持部４ｂ及び９ｂ等と、外郭部４ａ及び９ａ等との間に、多数のリブ１４及び１５を設け、熱吸収用部材１３と内面との実質的な接触面積を拡大することができる。

従って、熱吸収用部材１３の作用により、図１に示されるような、インナカバー４及びギヤカバー９の露出表面（外郭部）４ａ及び９ａに伝達される、好ましくない熱を効率良く発散させ、インナカバー４及びギヤカバー９の温度上昇値を低く抑制できる。これによって、作業者が収納部の露出表面（外郭部）４ａ及び９ａに触れた際の火傷や、不意な熱感による作業ミスを防止することができる。

また、作業者による工具の安定した保持または把持が可能となるので、作業効率を向上させることができる。更に、熱吸収用部材１３として金属より軽量な非金属材料も使用することができるので、軽量な電動工具を提供できる。

更に、本発明によれば、軸受部の温度上昇も緩和されるので、軸受部に注入される潤滑油の熱による劣化や、粘度の低下等が防止され、製品寿命を長くすることが期待できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

上述の実施形態はスクリュードライバに適用した場合を説明したが、本発明は、一般に駆動機構又は回転力伝達機構を収納する収納部又は外枠部を具備する電動工具又は動力工具に適用し、同様な効果を得ることができる。

本発明の電動工具の一実施形態を示す正面図（外観図）。 図１に示す電動工具の部分断面図。 図１及び図２に示した電動工具のＢＢ線に沿う断面図。 図１及び図２に示した電動工具のＡＡ線に沿う断面図。 従来の電動工具の一例を示す部分断面図。

符号の説明

１ モータ ２ ハウジング ２ａ 胴体部 ２ｂハンドル部
３ 軸受 ４ インナカバー（収納部又は外枠部）
４ａ インナカバーの表面露出部（外郭部） ４ｂ 支持部
５ ピニオン ６ ギヤ ７ 軸受 ８ 軸受
９ ギヤカバー（収納部又は外枠部） ９ａ ギヤカバーの表面露出部（外郭部）
９ｂ 支持部 １０ 先端工具部 １１ 穴
１２ 油含浸したフェルト １３ 熱吸収用部材 １４ リブ
１５ リブ ５１ スクリュードライバ本体 ５２ 電源コード
５３ トリガスイッチ ５５ストッパスリーブ ５６ ストッパ
５７ ビット

Claims (8)

1. モータと、
   該モータを収納するハウジングと、
   前記モータの出力回転軸を支持する軸受を固定するインナカバーと、
   前記モータの出力回転軸に係合し、モータ動力を減速するギヤを収納するギヤカバーとを有する電動工具において、
   前記インナカバーと前記ギヤカバーにより形成される内部空間に、該内部空間の空気に比較して熱伝導率及び熱容量の両方が大きく、
   且つ前記インナカバーと前記ギヤカバーの素材よりも軽量の熱吸収用部材を前記インナカバー及び前記ギヤカバーに接触して配置したことを特徴とする電動工具。
2. 前記熱吸収用部材は繊維状部材と該繊維状部材に含浸させた油とから成ることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記熱吸収用部材は油含浸させたフェルトから成ることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
4. 前記熱吸収用部材がスチールウールから成ることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
5. 前記熱吸収用部材が油含浸させた高分子ゲルから成ることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
6. 前記熱吸収用部材は多孔質部材と該多孔質部材に含浸させた油とから成ることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
7. 前記熱吸収用部材は油含浸させたスポンジから成ることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
8. 前記インナカバー又は前記ギヤカバーに空気穴を設け、外気が前記吸熱用部材に通じるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電動工具。

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