JP4965303B2 - 打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は、前端のビットに打撃を付与する電動ハンマーやハンマードリル等の打撃工具に関する。

打撃工具は、例えば特許文献１に示すように、前端にビットを装着するハウジングの後方に、モータの出力軸の回転に伴いクランク機構を介して往復動するピストンと、空気バネの作用でピストンと連動する打撃子とを備えた打撃機構を内設したものが知られている。よって、モータの回転に伴ってピストンが往復動すると、これに連動して往復動する打撃子が、ビットの後端をインパクトボルト等の中間子を介して間接的に打撃する。なお、ハンマードリルの場合は、ハウジング内に軸支したツールホルダにビットを装着し、モータの回転をツールホルダに伝達して同時にビットを回転させるようになっている。

一方、このような打撃工具においては、打撃子の円滑な動作を確保するために、ハウジング内において、出力軸及び打撃機構を打撃ユニットとしてギヤハウジング等の内側ハウジングで区画してシールし、その打撃ユニット内にオイルを充填するようにしている。しかし、打撃動作に伴ってシールされた打撃ユニット内の温度が上昇し、内部の圧力が上昇すると、ピストンと打撃子との間の空気バネが設定通りの作動をせず打撃不良の原因となったり、シール部分から空気と共にオイルが漏れたりするおそれがある。
そこで、特許文献１では、内側ハウジングに、打撃ユニット外部のみと連通し、膜によって容積が可変となる空気室を形成して、打撃ユニット内部の圧力上昇を空気室の容積の減少によって緩和させるようにしている。また、特許文献２には、シールされた打撃ユニットに、打撃ユニット内と連通した圧力平衡室を有し、オイルの流出を阻止して大気と連通する圧力平衡管を備えたケーシングを組み付けて、圧力平衡室で打撃ユニット内外の圧力差を解消しようとした構造が開示されている。

特開２００４−３５１５９５号公報 特公平４−６５０６号公報

しかし、特許文献１，２の構造では、打撃ユニットに空気室や圧力平衡室を形成するケーシングを新たに組み付ける必要があるため、部品点数が増加して構造が複雑となる上、当該ケーシングの組み付けスペースを確保するためにハウジングの大型化も招き、コストアップに繋がってしまう。

そこで、本発明は、オイル漏れを生じさせることなく打撃ユニット内部のエア抜きを簡単且つ確実に行うことができ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、内側ハウジングに、内面が打撃ユニット内の所定の回転軸の端面と近接する近接部を形成し、近接部における回転軸の端面との対向面内に、打撃ユニットの内部を打撃ユニットの外部と連通させる通気孔を形成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、オイル漏れをより効果的に防止可能とするために、回転軸をモータの出力軸としたことを特徴とするものである。
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、オイル漏れをさらに効果的に防止可能とするために、回転軸の端面と近接部における通気孔形成面との何れか一方に、通気孔と同軸上に位置する凸部を、他方に、凸部が非接触で遊挿する凹部を夫々形成したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、通気孔からオイル漏れを生じさせることなく打撃ユニット内部のエア抜きを確実に行うことができ、良好な潤滑状態が維持可能となる。また、回転軸を利用してエアとオイルとの分離を図っているので、既存の構成を利用した合理的な構造となり、エア抜きのための加工は僅かとなってコストアップや必要なスペースも最小限で済む。
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、最も高速で回転する出力軸を利用してオイル漏れがより効果的に防止可能となる。
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、凸部と凹部とで形成されるラビリンスによってオイル漏れがさらに効果的に防止可能となる。

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一部縦断面図で、ハンマードリル１は、外ハウジング２の内部上方に、前方（図の左側）にツールホルダ７を突出させた回転・打撃ユニット（本発明の打撃ユニット）３を収容する一方、その回転・打撃ユニット３の後方下側に、出力軸９を上向きにしたモータ８を収容している。この回転・打撃ユニット３は、ツールホルダ７を軸支するホルダハウジング４と、ホルダハウジング４の後方に連結されるクランクハウジング５と、クランクハウジング５の下方に連結されるギヤハウジング６とからなる内側ハウジングによって覆われて外ハウジング２内で区画され、モータ８の出力軸９は、ギヤハウジング６の下面に保持されたボールベアリング１０に軸支されて回転・打撃ユニット３内に挿入されている。１１，１２は、ツールホルダ７の突出部分及び出力軸９の挿入部分をシールするシールリングである。

ここで、クランクハウジング５における出力軸９の上方部分には、図２にも示すように、回転・打撃ユニット３を左右方向に貫通する貫通孔１３を有し、回転・打撃ユニット３の内部側の下面が出力軸９の端面と近接する筒状の近接部１４が形成されている。この近接部１４における出力軸９の端面との対向面には、出力軸９の軸線と同軸となる通気孔１５が形成されて、回転・打撃ユニット３の外部側となる貫通孔１３を回転・打撃ユニット３の内部と連通させている。また、近接部１４における通気孔１５の形成部位には、出力軸９の端面へ近づくに従って徐々に先細りとなる円錐状の凸部１６が、通気孔１５と同軸で突設される一方、出力軸９の端面には、凸部１６のテーパに合わせて開口側が逆テーパ面１８となる円形の凹部１７が凹設されて、回転・打撃ユニット３内部において出力軸９の周囲から通気孔１５に至る間にラビリンス１９を形成している。

一方、ツールホルダ７は、前端にビット２０を差し込み装着可能となっており、ビット２０の後方に、中間子となるインパクトボルト２１を、所定のストロークで前後移動可能に収容している。２２は、ツールホルダ７の後端に連結されたベベルギヤである。
また、ツールホルダ７には、クランクハウジング５に保持されるシリンダ２３が後方から遊挿され、このシリンダ２３の内部に、前方に打撃子としてのストライカ２４が、その後方に空気室２５を介してピストン２６が、夫々前後移動可能に収容されている。ピストン２６は、コネクティングロッド２７を介してクランクシャフト２８の上面に突設された偏心ピン２９に連結されるもので、このクランクシャフト２８は、出力軸９の後方でクランクハウジング５とギヤハウジング６とに出力軸９と平行に軸支され、下方に設けたギヤ３０を出力軸９に噛合させている。すなわち、コネクティングロッド２７及びクランクシャフト２８からなるクランク機構によって出力軸９の回転をピストン２６の往復動に変換可能としたものである。

さらに、ツールホルダ７の下方で出力軸９の前方には、中間減速軸３１が、出力軸９と平行に軸支され、中間減速軸３１の前方には、減速軸３２が、中間減速軸３１と平行に軸支されている。まず中間減速軸３１は、上端をクランクハウジング５に保持されたボールベアリング３３に、下端をギヤハウジング６に保持されたニードルベアリング３４に夫々軸支され、上側に設けた第１ギヤ３５を出力軸９に、下側に設けた第２ギヤ３６を減速軸３２の第３ギヤ３７に夫々噛合させている。

但し、第１ギヤ３５は中間減速軸３１に対して回転可能に外装されており、中間減速軸３１における第１ギヤ３５の上方部位には、第１ギヤ３５の上面に設けた係止凹部３８，３８・・に係止可能な係止歯４０，４０・・を下面に突設した切替プレート３９が、スプライン結合によって軸方向へ移動可能且つ中間減速軸３１と一体回転可能に設けられている。この切替プレート３９は、コイルバネ４１によって第１ギヤ３５との係止方向へ付勢されており、外ハウジング２に設けた図示しない切替部材の操作によって、第１ギヤ３５との係止位置（図１の右側位置）と、第１ギヤ３５から離れる非係止位置（図１の左側位置）とにスライド操作可能となって、減速軸３２への回転伝達の有無を切替可能な切替機構を構成している。

そして、減速軸３２は、上端をクランクハウジング５に保持されたボールベアリング４２に、下端をギヤハウジング６に保持されたボールベアリング４３に夫々軸支されて、上端に設けたベベルギヤ４４を、ツールホルダ７のベベルギヤ２２に噛合させている。また、第３ギヤ３７は、減速軸３２へ別体回転可能に外装され、中間減速軸３１の第２ギヤ３６に噛合する上プレート４５と、減速軸３２と一体回転する下プレート４６とに分割されており、下プレート４６上には、コイルバネ４７によって放射方向での突出方向へ付勢される係合部材４８が設けられて、上プレート４５の内面に設けた係合部４９と係合している。すなわち、コイルバネ４７の押圧力によって係合部材４８が係合部４９と係合可能なトルク内では第２ギヤ３６の回転を減速軸３２へ伝達し、当該トルクを超えるトルクがツールホルダ７側に発生すると、コイルバネ４７の押圧力に抗して係合部材４８が係合部４９と離反して上プレート４５のみを空転させ、第２ギヤ３６から減速軸３２側へのトルク伝達を遮断するトルクリミッタを形成したものである。

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７にビット２０を差し込み装着した状態で、外ハウジング２に設けた図示しないスイッチレバーを操作してモータ８を駆動させると、出力軸９の回転がクランクシャフト２８に伝わり、クランクシャフト２８の回転がコネクティングロッド２７を介してピストン２６の往復動に変換される。このピストン２６の往復動に空気室２５を介してストライカ２４が連動し、ビット２０の後端に押されてシリンダ２３内に突出しているインパクトボルト２１の後端を打撃する。よって、ビット２０にはストライカ２４による打撃が間接的に付与される。

一方、出力軸９の回転は、中間減速軸３１側ではまず第１ギヤ３５に伝達される。ここで、切替プレート３９が第１ギヤ３５との係止位置に切替操作されている場合は、第１ギヤ３５と中間減速軸３１とが一体回転するため、中間減速軸３１の回転は第２ギヤ３６から第３ギヤ３７を介して減速軸３２へ伝えられる。よって、減速軸３２のベベルギヤ４４から回転伝達されたツールホルダ７が回転し、ビット２０は打撃に加えて回転も行うハンマードリルモードとなる。逆に、切替プレート３９が第１ギヤ３５との非係止位置に切替操作されている場合は、第１ギヤ３５の回転は中間減速軸３１に伝わらないため、ツールホルダ７は回転せず、ビット２０には打撃のみが付与されるハンマーモードとなる。

ここで、減速軸３２は、出力軸９との間に中間減速軸３１を介在させた分、従来よりも大きく前方に配置されている。また、モータ８の出力軸９は従来のように減速軸３２下方の第３ギヤ３７でなく、中間減速軸３１上方の第１ギヤ３５に噛合させることができるので、モータ８の位置が上方に移動してツールホルダ７の軸線に近づくことになる。このように、ベベルギヤ４４やトルクリミッタを備えて比較的に重量が大きい減速軸３２の位置がシフトすると共に、モータ８もツールホルダ７の軸線に近づくことで、ハンマードリル１の重心が前方へ移動し、モータ８を含めた重量バランスも改善される。従って、ビット２０先端を中心としたモーメントが従来よりも小さくなり、穿孔作業等の際に発生する振動が好適に低減される。

そして、打撃動作により、ツールホルダ７を含めた打撃機構で発熱し、密閉される回転・打撃ユニット３内の空気が高温となることがあっても、回転・打撃ユニット３内は出力軸９の端面際に開口する通気孔１５によって貫通孔１３、すなわち回転・打撃ユニット３の外部と連通しているため、通気孔１５を介してエア抜きがなされ、回転・打撃ユニット３内での圧力の上昇は防止される。このとき、通気孔１５の回転・打撃ユニット３内への開口際では出力軸９が高速回転しているので、回転・打撃ユニット３内に充填されたオイルがラビリンス１９から通気孔１５に進入することは阻止され、オイルと分離された空気のみが確実に通気孔１５から排気される。従って、オイルによる良好な潤滑状態は維持される。

このように、上記形態のハンマードリル１によれば、クランクハウジング５に、内面が回転・打撃ユニット３内の出力軸９の端面と近接する近接部１４を形成し、近接部１４における出力軸９の端面との対向面内に、回転・打撃ユニット３の内部を回転・打撃ユニット３の外部と連通させる通気孔１５を形成したことで、通気孔１５からオイル漏れを生じさせることなく回転・打撃ユニット３内部のエア抜きを確実に行うことができ、良好な潤滑状態が維持可能となる。また、出力軸９を利用してエアとオイルとの分離を図っているので、既存の構成を利用した合理的な構造となり、エア抜きのための加工は僅かとなってコストアップや必要なスペースも最小限で済む。

特に、回転軸をモータ８の出力軸９としたことで、最も高速で回転する出力軸９を利用してオイル漏れがより効果的に防止可能となる。
そしてここでは、近接部１４における通気孔１５の形成面に、通気孔１５と同軸上に位置する凸部１６を、出力軸９の端面に、凸部１６が非接触で遊挿する凹部１７を夫々形成したことで、凸部１６と凹部１７とで形成されるラビリンス１９によってオイル漏れがさらに効果的に防止可能となる。

なお、上記形態では、回転・打撃ユニットを貫通する筒状の近接部を形成しているが、このように貫通する構造に限らず、出力軸等の回転軸の端面まで伸びる有底孔としてもよい。
また、近接部の通気孔形成面に凸部を、出力軸の端面に凹部を夫々設けているが、互いに逆側に設けてもよいし、凹部としては面に凹設するもの以外に、面からリング状に突設させて凸部が遊挿する構造としたり、このようなリング状部が同軸で互い違いに遊挿する構造としたりしてラビリンスを形成してもよい。さらにこれらの凹凸部をなくして、単に回転軸の端面を通気孔に近接させるようにしてもオイル漏れ防止は可能である。

そして、上記形態では、回転軸として出力軸を選択しているが、近接部と通気路とが形成可能であれば、中間減速軸や減速軸、クランクシャフト等の他の回転軸の端面に本発明を採用しても差し支えない。よって、打撃ユニットを区画する内側ハウジングであれば、クランクハウジング以外の他のハウジングに近接部を形成してもよいし、ハンマードリルに限らず、クランク機構によってビットに打撃のみを付与するハンマーであっても本発明は適用可能である。

ハンマードリルの一部縦断面図である。 出力軸部分の拡大図である。

符号の説明

１・・ハンマードリル、２・・外ハウジング、３・・回転・打撃ユニット、４・・ホルダハウジング、５・・クランクハウジング、６・・ギヤハウジング、７・・ツールホルダ、８・・モータ、９・・出力軸、１３・・貫通孔、１４・・近接部、１５・・通気孔、１６・・凸部、１７・・凹部、１８・・逆テーパ面、１９・・ラビリンス、２０・・ビット、２１・・インパクトボルト、２３・・シリンダ、２４・・ストライカ、２５・・空気室、２６・・ピストン、２７・・コネクティングロッド、２８・・クランクシャフト、３１・・中間減速軸、３２・・減速軸、３５・・第１ギヤ、３６・・第２ギヤ、３７・・第３ギヤ、３９・・切替プレート、４４・・ベベルギヤ。

Claims (3)

1. 前端にビットを装着するハウジング内の後方に、モータを、出力軸を前記ビットの軸線に向けて直交方向となるように配置すると共に、前記出力軸の回転に伴いクランク機構を介して往復動するピストンと、空気バネの作用で前記ピストンと連動する打撃子とを備えた打撃機構を設ける一方、前記出力軸と打撃機構とを打撃ユニットとして内側ハウジングによって前記ハウジング内でシール状態で区画した打撃工具であって、
   前記内側ハウジングに、内面が前記打撃ユニット内の所定の回転軸の端面と近接する近接部を形成し、前記近接部における前記回転軸の端面との対向面内に、前記打撃ユニットの内部を前記打撃ユニットの外部と連通させる通気孔を形成したことを特徴とする打撃工具。
2. 回転軸をモータの出力軸としたことを特徴とする請求項１に記載の打撃工具。
3. 回転軸の端面と近接部における通気孔形成面との何れか一方に、前記通気孔と同軸上に位置する凸部を、他方に、前記凸部が非接触で遊挿する凹部を夫々形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の打撃工具。

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