JP4982112B2 - 作業工具 - Google Patents

Description

本発明は、先端工具が長軸方向周りに回転動作することで所定の加工作業を行う作業工具に関し、特に先端工具に所定の設定値を超える負荷が作用したときに、当該先端工具へのトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを有する作業工具に関する。

特開平９−５７５１１号公報（特許文献１）には、トルクリミッタ付きのハンマドリルが開示されている。公報記載のトルクリミッタは、同一軸線上に配置される駆動側回転部材としての駆動ギアと被動側回転部材としての被動フランジとの間にトルク伝達用のボールが介在された構成である。ボールは、被動フランジに形成された径方向の保持溝に保持されており、駆動ギアのカム部と周方向において係止することによって駆動ギアのトルクを被動フランジに伝達する。そして駆動ギアと被動フランジとの間に弾性部材としての皿バネによって予め定めた所定のトルクを超えるトルクが作用したときには、ボールは、押圧プレートを介して作用する皿バネの付勢力に抗して保持溝に沿って径方向内側へと移動してカム部を乗り越え、これにより駆動ギアのカム部に対するボールの係止が解除されてトルクの伝達が遮断される構成である。

一般的に皿バネは、バネ定数が高い。それ故に僅かな圧縮量の変動が大きな荷重の変動となる。公報に記載のトルクリミッタの場合、２枚の皿バネを互いに外径側端縁同士が当接するように向い合わせて重ねるとともに、孔を被動フランジの軸部外周に嵌合させて配置する構成とされる。このような構成の場合、２枚の皿バネは、その合せ部（当接部）が環状の線での接触であり、また皿バネの孔内周と被動フランジの軸部外周との間には、遊嵌合を許容する隙間が存在する。皿バネは、被動フランジに形成されているカム部をボールが乗り越える度、すなわち、トルクリミッタが作動する度に圧縮されるが、その都度、皿バネ同士の合せ部（当接部）が径方向にずれる可能性がある。そして皿バネ同士の合せ部に径方向のずれが生じたときは、皿バネの接触状態に関する安定性が損なわれ、その結果、皿バネが傾いて軸方向の長さが変化し、皿バネの発生する荷重が変化することになる。すなわち、複数の皿バネを互いに向き合うように重ねて使用する構成では、トルクリミッタの作動トルクが変動する可能性があり、この点でなお改良の余地がある。
特開平９−５７５１１号公報

本発明は、かかる点に鑑み、トルクリミッタを有する作業工具において、トルクリミッタの作動トルクの安定化に資する技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明に係る作業工具は、長軸方向回りに回転動作して所定の加工作業を行う先端工具と、先端工具を回転駆動するモータと、モータのトルクを先端工具に伝達する駆動機構とを有する。駆動機構は、先端工具に作用するトルクが所定の設定値よりも低い状態ではモータのトルクを先端工具へと伝達し、先端工具に設定値を超えるトルクが作用したときにはトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを有する。本発明における「作業工具」としては、典型的には、被加工材に対するドリル作業に用いられる穴開け工具がこれに該当するが、穴開け工具に限らず、被加工材の研削あるいは研磨作業に用いられる研削工具、ネジの締付作業を行う電動レンチ、あるいは切断作業を行う電動丸鋸等、先端工具が回転動作することで加工作業を行う各種の作業工具に好適に適用できる。

本発明におけるトルクリミッタは、第１の回転部材と、第２の回転部材と、複数のカム部と、ボール部材と、押圧部材と、弾性部材とを有する。第１の回転部材は、所定の軸線回りに回転可能に配置される。第２の回転部材は、第１の回転部材の軸線と同一軸線回りに回転可能にかつ回転周面が第１の回転部材の回転周面と対向するように配置される。複数のカム部は、第２の回転部材の回転周面に周方向に所定間隔で形成される。ボール部材は、第１の回転部材の周方向への相対移動が不能な状態で当該第１の回転部材に保持され、第２の回転部材の複数のカム部のいずれかに対し周方向において係止することによって第１の回転部材と第２の回転部材との間でのトルクの伝達を行なう。押圧部材は、第１の回転部材の軸線方向に移動可能に配置されるとともに、ボール部材に当接可能とされる。弾性部材は、押圧部材を介してボール部材に第１の回転部材の軸線方向の付勢力を作用する構成とされる。そして、トルクリミッタは、第１の回転部材と第２の回転部材との間に所定の設定値よりも低いトルクが作用している状態では、第２の回転部材のカム部に対するボール部材の係止が維持されることによって第１の回転部材と第２の回転部材との間でのトルクが伝達され、第１の回転部材と第２の回転部材との間に設定値を超えるトルクが作用したときには、ボール部材が押圧部材を介して作用する弾性部材の付勢力に抗して軸線方向へと移動して第２の回転部材のカム部に対する周方向の係止が解除され、これによって第１の回転部材と第２の回転部材との間でのトルクの伝達が解除される。

本発明においては、特徴的構成として、第２の回転部材における複数のカム部間の周方向領域に、ボール部材が弾性部材の付勢力を受けずに転動することが許容される付勢力の非付加領域を設定するとともに、カム部に対するボール部材の係止が維持されて第１の回転部材と第２の回転部材との間でトルクが伝達されている状態では、弾性部材の付勢力がボール部材に作用しない構成とした。本発明によれば、付勢力の非付加領域において、ボール部材の転動が許容されることで当該ボール部材の局部的な摩耗を低減することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作業工具において、弾性部材は、テーパ円筒状の弾性変形部を有するとともに、第１の回転部材の軸線上において、弾性変形部の軸方向端縁が平行状に向き合うように重ね合わせて配置された複数の皿バネによって構成されている。そして複数の皿バネ同士の重ね合せ部には、複数の皿バネの１つが他の皿バネに対して第１の回転部材の径方向に相対的にずれても、複数の皿バネの軸方向端縁相互の平行状態を維持する平行状態維持部が設定されている。なお本発明における「向き合うように重ね合わせて配置する」態様としては、弾性変形部の外径側端縁同士が近接し、内径側端縁が離間するように向き合う態様、あるいは弾性変形部の内径側端縁同士が近接し、外径側端縁同士が離間するように向き合う態様のいずれも好適に包含する。また本発明における「平行状態維持部」は、典型的には、複数の皿バネの重ね合せ部間に形成される径方向に延在する平らな平面部によって構成される。そしてこの平面部については、皿バネ同士が直接に当接する態様、あるいは介在物を介して間接的に当接する態様のいずれも好適に包含する。

本発明によれば、複数の皿バネを、弾性変形部の軸方向端縁が互いに平行状に向き合うように重ね合わせて配置する構成において、複数の皿バネ同士の重ね合せ部に平行状態維持部を設け、この平行状態維持部によって皿バネ相互の径方向の相対的なずれに拘わらず、複数の皿バネの軸方向端縁相互の平行状態を維持する構成としたものである。これにより、皿バネの重ね合せ部が径方向に相対的にずれても、当該ずれに起因する皿バネの傾きが防止されるため、複数の皿バネの軸方向の全長（第１の回転部材の軸線方向長さ）の変化が抑えられ、皿バネの発生する荷重が一定に保持される。このため、トルクリミッタの作動トルクが安定する。皿バネは、具体的にはその弾性変形部の孔が、例えば第１の回転部材あるいは第２の回転部材の軸部に対し、弾性変形部の弾性変形を許容するべく所定の隙間を置いて遊嵌合するように配置される。つまり、複数の皿バネは、上記隙間に相当する径方向の相対的なずれが許容された配置となる。本発明によれば、このような構成において、複数の皿バネ間に生ずる径方向の相対的なずれに拘わらず、第１の回転部材の軸線方向における複数の皿バネの全長を定常化することが可能となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の作業工具における平行状態維持部は、複数の皿バネの平行状に向き合う軸方向端縁間に介在されるとともに、それらの軸方向端縁と接触する平らな平面を有する介在部材によって構成されている。そして介在部材は、１つの皿バネが他の皿バネに対して第１の回転部材の径方向に相対的にずれても、平面を介して軸方向端縁との接触状態を維持することで複数の皿バネの軸方向端縁相互の平行状態を維持し、これにより第１の回転部材の軸線方向における複数の皿バネの全長を定常化する構成とした。本発明における「介在部材」は、典型的には、ワッシャーがこれに該当する。本発明によれば、複数の皿バネの重ね合せ部に径方向の相対的なずれが生じても、複数の皿バネの軸方向端縁は、介在部材の平面に対しそれぞれ周方向の全体にわたって接触状態が維持される。このため、複数の皿バネが径方向の相対的なずれによって傾くことがなく、複数の皿バネの軸方向長さが変化しない。その結果、皿バネの発生する荷重が一定に保持され、トルクリミッタの作動トルクが安定する。なお平行状態維持部は、例えば、複数の皿バネを重ね合わせたときに直接に当接する外径側端縁あるいは内径側端縁を平面加工することで、当該外径側端縁あるいは内径側端縁に径方向に平らな平面部を設けることでも実現可能であるが、本発明のように市販の機械部品であるワッシャーのような介在部材を介在する構成の方が、皿バネに平面部を形成するための平面加工を行う場合に比べてコストを低減することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の作業工具において、第１の回転部材の回転周面と第２の回転部材の回転周面との間には、それら両回転周面上を転動する転動部材が介在され、これにより第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転が転動部材の転がり動作を介して行われる構成とした。

トルクリミッタにおける弾性部材の付勢力は、押圧部材を介して第１の回転部材の回転周面と第２の回転部材の回転周面とを互いに接触させる方向に作用している。そして第１の回転部材と第２の回転部材との間に設定値を超えるトルクが作用してトルク伝達が解除されるトルクリミッタの作動時において、第１の回転部材の回転周面と第２の回転部材の回転周面とが互いに平面接触状態で相対回転（空回り）する構成の場合であれば、その接触状態での相対回転によって両回転周面に摩擦トルクが生じ、この摩擦トルクによる発熱で第１および回転部材の寿命を低下させる可能性がある。
本発明によれば、第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転が転動部材の転がり動作を介して行われる構成としたことにより、上述した第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転による摩擦トルクを低減することが可能となる。これにより摩擦トルクによる発熱を抑えて第１の回転部材と第２の回転部材の耐久性を向上し、その結果としてトルクリミッタの作動トルクの安定化を図ることができる。

本発明によれば、トルクリミッタを有する作業工具において、トルクリミッタの作動トルクの安定化に資する技術が提供されることとなった。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態につき、図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、作業工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。図１は本実施の形態に係る電動式ハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、概括的に見て、ハンマドリル１０１の外郭を形成する本体部１０３と、当該本体部１０３の先端領域（図示左側）に中空状のツールホルダ１３７を介して着脱自在に取付けられたハンマビット１１９と、本体部１０３のハンマビット１１９の反対側に連接された作業者が握るハンドグリップ１０９とを主体として構成されている。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７によってその長軸方向への相対的な直線動作が可能に、かつその周方向への相対的な回動が規制された状態で保持される。ハンマビット１１９は、本発明における「先端工具」に対応する。なお説明の便宜上、ハンマビット１１９側を前、ハンドグリップ１０９側を後という。

本体部１０３は、駆動モータ１１１を収容したモータハウジング１０５と、運動変換機構１１３、打撃要素１１５および動力伝達機構１１７を収容したギアハウジング１０７とによって構成されている。駆動モータ１１１の回転出力は、運動変換機構１１３によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素１１５に伝達され、当該打撃要素１１５を介してハンマビット１１９の長軸方向（図１における左右方向）への衝撃力を発生する。また駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７によって適宜減速された上でハンマビット１１９に伝達され、当該ハンマビット１１９が周方向に回転動作される。なお駆動モータ１１１は、ハンドグリップ１０９に配置されたトリガ１０９ａの引き操作によって通電駆動される。

図２にはハンマドリル１０１の主要部を拡大した状態が断面図で示される。運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１によって水平面内にて回転駆動される駆動ギア１２１、被動ギア１２３、クランク軸１２２、クランク板１２５、クランクアーム１２７、および駆動子としてのピストン１２９を主体として構成され、クランク軸１２２、クランク板１２５、クランクアーム１２７およびピストン１２９によってクランク機構が構成されている。ピストン１２９は、シリンダ１４１内に摺動自在に配置されており、駆動モータ１１１が通電駆動されることに伴い当該シリンダ１４１に沿って直線動作を行う。

打撃要素１１５は、シリンダ１４１のボア内壁に摺動自在に配置された打撃子としてのストライカ１４３と、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１４３の運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する中間子としてのインパクトボルト１４５とを主体として構成される。ストライカ１４３は、ピストン１２９の摺動動作に伴うシリンダ１４１の空気室１４１ａの空気バネを介して駆動され、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されたインパクトボルト１４５に衝突（打撃）し、当該インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に打撃力を伝達する。

動力伝達機構１１７は、駆動ギア１２１と噛み合い係止する中間ギア１３２、中間ギア１３２からトルクリミッタ１５１を介して回転される中間軸１３３、中間軸１３３とともに水平面内にて回転駆動される小ベベルギア１３４、当該小ベベルギア１３４に噛み合い係止して鉛直面内にて回転する大ベベルギア１３５、当該大ベベルギア１３５に噛み合い係止して回転駆動されるスライドスリーブ１４７を主体として構成される。そしてスライドスリーブ１４７の回転駆動力は、当該スライドスリーブ１４７とともに回転するシリンダ１４１を介してツールホルダ１３７に伝達され、更には当該ツールホルダ１３７に保持されたハンマビット１１９へと伝達される。動力伝達機構１１７は、本発明における「駆動機構」に対応する。

上記のように構成されるハンマドリル１０１は、使用者によるトリガ１０９ａの引き操作によって駆動モータ１１１が通電駆動されると、クランク機構を主体に構成される運動変換機構１１３を介してピストン１２９がシリンダ１４１に沿って直線状に摺動動作され、それに伴う当該シリンダ１４１の空気室１４１ａ内の空気の圧力変化、すなわち空気バネの作用により、ストライカ１４３はシリンダ１４１内を直線運動する。ストライカ１４３は、インパクトボルト１４５に衝突することで、その運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する。

一方、駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７を介してシリンダ１４１に伝達される。これにより、シリンダ１４１が鉛直面内にて回転駆動されるとともに、当該シリンダ１４１と連結ピン１７１によって連結固定されたツールホルダ１３７が回転駆動され、更にツールホルダ１３７にて保持されるハンマビット１１９が一体状に回転される。かくして、ハンマビット１１９が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、被加工材（コンクリート）に穴開け作業を遂行する。

なお本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、上述したハンマビット１１９にハンマ動作と周方向のドリル動作とを行わせる、ハンマドリルモードでの作業態様のほか、ハンマビット１１９にドリル動作のみを行わせる、ドリルモードでの作業態様、あるいはハンマビット１１９にハンマ動作のみを行わせる、ハンマモードでの作業態様に切り換えることが可能とされているが、このモードの切換機構については、本発明に直接関係しないため、その説明については省略する。

次に動力伝達機構１１７に組み込まれるトルクリミッタ１５１につき、図３〜図７を参照しつつ詳しく説明する。図３にはトルクリミッタ１５１の全体構成が示される。トルクリミッタ１５１は、ハンマビット１１９に作用するトルクが設定値よりも低い状態では動力伝達機構１１７のトルクをハンマビット１１９へと伝達し、ハンマビット１１９に設定値を超えるトルクが作用したときにはトルクの伝達を遮断するべく設けられる。

トルクリミッタ１５１は、駆動ギア１２１（図２参照）によって回転される中間ギア１３２と、中間軸１３３（図２参照）にキーを介して結合された被動フランジ１５３と、中間ギア１３２のトルクを被動フランジ１５３に伝達する複数のボール１５５と、各ボール１５５をトルク伝達位置に保持するべく押圧プレート１５７を介して付勢力を作用する複数（２枚）の皿バネ１５９と、２枚の皿バネ１５９間に介在される平板状のワッシャー１７３を主体として構成される。中間ギア１３２は、本発明における「第１の回転部材」に対応し、被動フランジ１５３は、本発明における「第２の回転部材」に対応し、ボール１５５は、本発明における「ボール部材」に対応する。また押圧プレート１５７は、本発明における「押圧部材」に対応し、皿バネ１５９は、本発明における「弾性部材」に対応し、さらにワッシャー１７３は、本発明における「平行状態維持部」および「介在部材」に対応する。

中間ギア１３２、中間軸１３３、被動フランジ１５３、押圧プレート１５７、皿バネ１５９およびワッシャー１７３は、上下方向（ハンマビット１１９の長軸方向と交差する方向）において、同一軸線上に層状に配置される。中間ギア１３２を間にして当該中間ギア１３２の下面側には、被動フランジ１５３が対向状に配置され、上面側には押圧プレート１５７が対向状に配置されている。中間ギア１３２には、その回転軸線を中心とする周方向に所定間隔で複数のボール保持孔１３２ａが形成されている。ボール保持孔１３２ａは、軸方向に貫通する断面円形の貫通孔であり、各ボール保持孔１３２ａにそれぞれボール１５５が嵌め込まれている。各ボール１５５は、その下端部が中間ギア１３２の下面から突出されて被動フランジ１５３の上面に接触され、上端部が中間ギア１３２の上面から突出されて押圧プレート１５７の下面に接触可能とされている。押圧プレート１５７は、被動フランジ１５３の円筒部１５３ａに遊嵌状に嵌合されるとともに、その上面に皿バネ１５９が重なるように配置されている。皿バネ１５９は、円筒部１５３ａに螺合されるナット１６１を介して円筒部１５３ａに位置決めされている。

２枚の皿バネ１５９は、底のない円形の皿形、すなわちテーパ円筒状に形成された弾性変形部１５９ａを有し、一方の皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂがワッシャー１７３の平らな下面（側面）１７３ａに当接し、他方の皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂがワッシャー１７３の平らな上面（側面）１７３ｂに当接するように、互いに向き合った状態で配置されるとともに、被動フランジ１５３の円筒部１５３ａに遊嵌状に嵌合されている。外径側端縁１５９ｂは、本発明における「重ね合せ部」および「軸方向端縁」に対応し、またワッシャー１７３の平らな下面１７３ａおよび上面１７３ｂは、本発明における「平面」に対応する。また一方の皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの内径側端縁が押圧プレート１５７の上面に当接され、他方の皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの内径側端縁がナット１６１の下面に当接されている。上記のように配置された皿バネ１５９は、各ボール１５５をトルク伝達位置に保持するべく押圧プレート１５７を介して付勢力を作用する。

図４および図５にはそれぞれ被動フランジ１５３が示される。被動フランジ１５３のボール１５５との接触面には、当該被動フランジ１５３の軸方向に突出する複数のカム部１６３が当該被動フランジ１５３の軸線を中心とする周方向に所定間隔で形成されている。各カム部１６３は、斜面部１６３ａと平坦部１６３ｂとを有する略山形状に形成されている。そして図６に示すように、ボール１５５が回転周方向において、当該カム部１６３の斜面部１６３ａに係止することによって中間ギア１３２のトルクが被動フランジ１５３に伝達される構成とされ、図７に示すように、ボール１５５が皿バネ１５９の付勢力に抗して押圧プレート１５７を押し上げつつ、カム部１６３の斜面部１６３ａを移動して平坦部１６３ｂに乗り上がることによって係止が解除され、これにより中間ギア１３２から被動ギア１５３へのトルクの伝達が解除される構成とされる。なお図６および図７において、矢印Ｘは中間ギア１３２の回転方向を示す。

被動フランジ１５３のボール１５５との接触面には、当該ボール１５５の球面の曲率とほぼ同一曲率の曲面を有する周方向の溝１６５がカム部１６３を含む全周にわたって形成されている。これによりボール１５５と被動フランジ１５３との接触は、ボール１５５がカム部間領域１６４、カム部１６３の斜面部１６３ａあるいは平坦部１６３ｂのいずれの位置にあっても線接触となる。斜面部１６３ａの溝１６５は、最深溝部から最浅溝部までボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ周方向に連続的に形成される。また平坦部１６３ｂの溝１６５は、ボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ斜面部１６３ａの溝１６５の最浅溝部の深さとほぼ同じ深さで周方向に連続的に形成されている。また押圧プレート１５７のボール１５５との接触面には、当該ボール１５５の球面の曲率とほぼ同一曲率の曲面を有する周方向の溝１６７（図３参照）が全周にわたって形成されている。これにより、ボール１５５と押圧プレート１５７との接触も線接触となる。

被動フランジ１５３の全周にわたって形成される溝１６５のうち、カム部１６３とカム部１６３との間の領域、すなわちカム部１６３以外のカム部間領域１６４の溝１６５は、当該カム部間領域１６４にボール１５５があるとき、押圧プレート１５７の下面が中間ギア１３２の内径側の環状厚肉部（ボス部）上面に当接されて当該押圧プレート１５７の下面とボール１５５との間に所定の隙間Ｃが生ずるような深さを有する構成とされる（図３および図６参照）。すなわち、カム部間領域１６４の溝１６５は、ボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつカム部１６３の斜面部１６３ａにおける溝１６５の最深溝部の深さとほぼ同じ深さで周方向に連続的に形成されている。このことにより、ボール１５５が上記のカム部間領域１６４にあるとき、およびボール１５５がカム部１６３の斜面部１６３ａに係止されたトルク伝達位置では、皿バネ１５９の付勢力（荷重）がボール１５５に作用しない構成とされている。すなわち、被動フランジ１５３は、ボール１５５に対して皿バネ１５９の付勢力が作用しない付勢力の非付加領域を有する構成とされる。またボール１５５が上記のカム部間領域１６４にあるときには、当該ボール１５５の転動が許容される。

次に上記のように構成されたトルクリミッタ１５１の作用を説明する。ハンマドリル１０１によるハンマドリル作業、あるいはドリル作業を行うべく、駆動モータ１１１が駆動された場合、ハンマビット１１９に作用するトルクが予め定めた所定の設定値よりも低い状態では、ボール１５５が被動フランジ１５３のカム部１６３の斜面部１６３ａに係止され、中間ギア１３２のトルクが被動フランジ１５３に伝達される（図６参照）。このため、被動フランジ１５３から中間軸１３３、小ベベルギア１３４、大ベベルギア１３５、スライドスリーブ１４７、シリンダ１４１およびツールホルダ１３７を介してハンマビット１１９が回転駆動される。このハンマビット１１９の回転駆動時においては、押圧プレート１５７は、中間ギア１３２の上面に当接され、皿バネ１５９の付勢力がボール１５５に作用しない状態が保持される。このとき、ボール１５５のカム部１６３に対する係止位置（動力伝達位置）は、ハンマビット１１９に作用するトルクの変動に伴い変化することが許容される。すなわち、ボール１５５は、押圧プレート１５７の下面（溝１６７）に対して接触する位置と離間する位置との間で位置を変化しながらトルクを伝達することが許容される。

一方、ハンマビット１１９に設定値以上のトルクが作用したときは、ボール１５５が皿バネ１５９の付勢力に抗して押圧プレート１５７を押し上げつつカム部１６３の斜面部１６３ａを移動し、カム部１６３の平坦部１６３ｂに乗り上がり、当該カム部１６３との係止が解除される（図７参照）。これにより中間ギア１３２から被動フランジ１５３へのトルクの伝達が解除される。

本実施の形態においては、被動フランジ１５３および押圧プレート１５７のボール１５５との接触部に、それぞれボール１５５の球面の曲率と同じ曲率の曲面によって形成された溝１６５，１６７を設けたことにより、ボール１５５の被動フランジ１５３および押圧プレート１５７との接触を線接触とすることができる。これにより、ボール１５５と被動フランジ１５３との接触部、およびボール１５５と押圧プレート１５７の接触部がそれぞれ従来の点接触に比べて増加し、ボール１５５、被動フランジ１５３および押圧プレート１５７の摩耗を低減できる。

また本実施の形態によれば、被動フランジ１５３の全周に形成される溝１６５につき、カム部１６３以外の領域、すなわち、隣接するカム部１６３間のカム部間領域１６４の溝１６５を深く設定し、その位置にボール１５５が置かれたときには、押圧プレート１５７が中間ギア１３２の上面に当接することで、当該ボール１５５と押圧プレート１５７との間に所定の隙間Ｃが形成され、皿バネ１５９の付勢力が作用しない構成としている。そしてこの位置に置かれたボール１５５は、任意に転がることが許容されるため、ボール１５５の被動フランジ１５３あるいは押圧プレート１５７に対する接触部が常に変化する。その結果、当該ボール１５５の局部的な摩耗を低減することができる。かくして、本実施の形態によれば、トルクリミッタ１５１の耐久性を向上することが可能となった。

ところで、皿バネ１５９は、伝達トルクが大きい上に、配置スペースが少なくて済むという長所を有することから、トルクリミッタ１５１に好適に用いられる。ところが、２枚の皿バネ１５９を、弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂが直接に当接するように向かい合わせに重ねて配置する構成としたときは、被動フランジ１５３のカム部１６３をボール１５５が乗り越えるとき、すなわちトルクリミッタ１５１の作動時（皿バネ１５９の圧縮時）において、皿バネ１５９の孔内周と円筒部１５３ａの外周との間に隙間が存在していることから、皿バネ１５９の重ね合せ部である外径側端縁１５９ｂが径方向にずれる可能性がある。そして皿バネ１５９同士の外径側端縁１５９ｂに径方向の相対的なずれが生じたときは、両皿バネ１５９の接触状態に関する安定性が損なわれ、皿バネ１５９が傾いて軸方向の長さが変化し、皿バネ１５９の発生する荷重が変化することになる。

上記に鑑み、本実施の形態においては、互いに向き合うように配置される２枚の皿バネ１５９間に平板状のワッシャー１７３を介在する構成としたものである。すなわち、一方の皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂがワッシャー１７３の下面（側面）に当接し、他方の皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂがワッシャー１７３の上面（側面）する構成としている。このため、トルクリミッタ１５１の作動時において、２枚の皿バネ１５９間に径方向の相対的なずれが生じても、両皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂは、ワッシャー１７３に対して周方向の全体にわたって接触する状態が維持され、皿バネ１５９相互の平行状態が維持される。このため、皿バネ１５９が傾くことがなく、両皿バネ１５９の軸方向の全長（被動フランジ１５３の軸線方向長さ）が変化しない。すなわち、２枚の皿バネ１５９の径方向の相対的なずれに拘わらず、２枚の皿バネ１５９の全長を定常化できる。したがって、皿バネ１５９の発生する荷重が一定に保持され、トルクリミッタ１５１の作動トルクが安定する。また、本実施の形態においては、２枚の皿バネ１５９間に介在する介在部材として、市販品であるワッシャー１７３を利用する構成のため、製作コストを低減することができる。

（本発明の第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係るトルクリミッタ１５１につき、図８および図９を参照しつつ説明する。なお図９は要部拡大図である。図８に示すように、第２の実施形態は、２枚の皿バネ１５９を、弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂが互いに当接するように向かい合わせに重ねて配置する構成において、両皿バネ１５９の重ね合せ部である外径側端縁１５９ｂに面状に接触し合う平面部１５９ｃを設け、この平面部１５９ｃによって両皿バネ１５９の外径側端縁１５９ｂに径方向のずれが生じても、皿バネ１５９相互の平行状態を維持することによって、当該ずれに起因する皿バネ１５９の傾きを防止し、皿バネ１５９の軸方向長さの変化を抑える構成としたものである。この構成を除いては、前述した第１の実施形態と同様に構成される。そのため、図示された各部材のうち、第１の実施形態と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態においては、２枚の皿バネ１５９の弾性変形部１５９ａの外径側端縁１５９ｂのそれぞれにつき、互いに向き合う側を当該外径側端縁１５９ｂに平行に平面加工し、外径側端縁１５９ｂの周方向全体にわたって環状の平面部１５９ｃを形成している。各平面部１５９ｃは、本発明における「平行状態維持部」に対応する。そして各平面部１５９ｃの径方向長さ（領域）は、少なくとも皿バネ１５９の孔内面と被動フランジ１５３の円筒部１５３ａの外面との間に形成される径方向の隙間よりも大きい寸法に設定される。これにより、トルクリミッタ１５１の作動時において、両皿バネ１５９の外径側端縁１５９ｂに径方向の相対的なずれが発生しても、両皿バネ１５９の外径側端縁１５９ｂは、平面部１５９ｃにより周方向の全体にわたって面状に接触する状態、すなわち、環状の接触状態が維持される。このため、皿バネ１５９が傾くことがなく、両皿バネ１５９の軸方向の長さ（被動フランジ１５３の軸線方向長さ）が変化しない。すなわち、２枚の皿バネ１５９の径方向の相対的なずれに拘わらず、２枚の皿バネ１５９の全長を定常化できるため、皿バネ１５９の発生する荷重が一定に保持され、トルクリミッタ１５１の作動トルクが安定する。またこの実施の形態の場合は、皿バネ１５９に直接に平面部１５９ｃを設けるため、部品点数が減少する。

（本発明の第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態につき、図１０を参照しつつ説明する。この第３の実施形態は、請求項３に記載の発明に対応するものであり、トルクリミッタ１５１の作動トルクを安定化するべく、トルクリミッタ１５１のカム部１６３の耐久性を高めたものである。

前述した第１の実施形態においては、図６に示すように、ボール１５５が被動フランジ１５３のカム部１６３の斜面部１６３ａに係止され、中間ギア１３２のトルクが被動フランジ１５３に伝達されるトルクリミッタ１５１の動力伝達状態では、押圧プレート１５７が中間ギア１３２の上面に平面当たりで当接することによって当該ボール１５５と押圧プレート１５７との間に所定の隙間Ｃが形成され、皿バネ１５９の付勢力がボール１５５に作用しない構成としている。そして押圧プレート１５７を経て中間ギア１３２に作用する皿バネ１５９の付勢力については、中間ギア１３２の下面が被動フランジ１５３の上面に平面当たりで当接することによって受ける構成である。すなわち、ボール１５５がカム部１６３の平坦部１６３ｂ上に乗り上げていない状態では、中間ギア１３２は、押圧プレート１５７と被動フランジ１５３とによって皿バネ１５９の付勢力を受けた状態で挟まれている。

トルクリミッタ１５１の作動時には、被動ギア１３２と被動フランジ１５３との間に空回り（相対回転）が生じるが、このトルクリミッタ１５１の作動時において、ボール１５５がカム部１６３の平坦部１６３ｂ上に乗り上げていないとき（カム部１６３間にあるとき）には、中間ギア１３２と被動フランジ１５３間、および中間ギア１３２と押圧プレート１５７間には滑りによる摩擦トルクが発生する。トルクリミッタ作動時の空回りの回転数は高いため、上記の摩擦トルクによる発熱は大きく、これによってカム部１６３の寿命を低下させる。それ故、トルクリミッタ１５１の作動トルクが低下してしまう。

そこで、第３の実施形態に係るトルクリミッタ１５１は、図１０に示すように、被動フランジ１５３と中間ギア１３２との間、中間ギア１３２と押圧プレート１５７との間に、それぞれ周方向に複数のスラスト荷重用ボール１７５，１７７を介在し、これにより皿バネ１５９の付勢力による軸方向（スラスト方向）の荷重を転がり接触によって受けるように構成したものである。スラスト荷重用ボール１７５，１７７は、請求項３における「転動部材」に対応する。なお本実施の形態では、２枚の皿バネ１５９は、その外径側端縁１５９ｂが互いに当接するように向かい合わせに重ねて配置する構成としている。上記の構成を除いては、前述した第１の実施形態と同様に構成される。そのため、図示された各部材のうち、第１の実施形態と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態においては、トルクリミッタ１５１の作動時において、ボール１５５がカム部１６３の平坦部１６３ｂ上に乗り上げていないとき（カム部１６３間にあるとき、図６参照）、中間ギア１３２は、被動フランジ１５３および押圧プレート１５７に対し、スラスト荷重用ボール１７５，１７７を介しての転がり接触状態での空回り（相対回転）となる。このように、本実施の形態によれば、転がりによって皿バネ１５９の付勢力を受ける構成としたことにより、無用な摩擦トルクを低減して発熱を抑えることが可能となる。その結果、被動フランジ１５３のカム部１６３の寿命が延び、トルクリミッタ１５１の作動トルクが安定する。

また本実施の形態においては、スラスト荷重用ボール１７５．１７７は、被動フランジ１５３に形成された環状の溝形レール１５３ｂ、中間ギア１３２に形成された環状の溝形レール１３２ｂにそれぞれ配置した構成としている。このため、トルクリミッタ１５１の作動時において、ボール１５５がカム部１６３の平坦部１６３ｂに乗り上げたとき（図７参照）、中間ギア１３２と被動フランジ１５３との軸方向の間隔、および中間ギア１３２と押圧プレート１５７との軸方向の間隔がそれぞれ広がっても、スラスト荷重用ボール１７５，１７７が脱落することはない。

なお前述した実施の形態では、中間ギア１３２に保持されたボール１５５が被動フランジ１５３のカム部１６３に係止することでトルクを伝達し、ボール１５５が中間ギア１３２の軸方向に移動することによって、カム部１６３との係止が解除されてトルクの伝達が遮断される形式のトルクリミッタ１５１の場合で説明したが、特許文献１に開示されているような、被動フランジ１５３に保持されたボールが中間ギア１３２に設けたカム部１６３に係止することでトルクが伝達され、ボールが被動フランジ１５３の径方向へと移動することによってカム部との係止が解除されてトルクの伝達が遮断される形式のトルクリミッタに適用してもよい。

また第１の実施形態で説明した２枚の皿バネ１５９間にワッシャー１７３を介在することによって皿バネ１５９相互の平行状態を維持する技術と、第３の実施形態で説明した中間ギア１３２と被動フランジ１５３との間、および中間ギア１３２と押圧プレート１５７との間にそれぞれスラスト荷重用ボール１７５，１７７を介在して摩擦トルクを減少させる摩擦トルク低減技術とを組み合わせて実施することが可能である。また第２の実施形態で説明した２枚の皿バネ１５９の外径側端縁１５９ｂに平面部を設けて皿バネ１５９相互の平行状態を維持する技術と、第３の実施形態で説明した摩擦トルク低減技術とを組み合わせて実施することが可能である。また皿バネ１５９の枚数は、２枚に限定されない。
また本実施の形態は、作業工具の一例として、ハンマドリル１０１を例にとって説明したが、これに限らず、先端工具が回転運動することによって所定の加工作業を行う作業工具であれば、適用可能である。

なお本発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することが可能である。
（態様１）
「請求項１に記載の作業工具であって、
前記平行状態維持部は、前記複数の皿バネの平行状に向き合う各軸方向端縁に形成された互いに面状に接触し合う平面部によって構成され、
前記１つの皿バネが他の皿バネに対して前記第１の回転部材の径方向に相対的にずれても、前記平面部同士が面状に接触状態を維持することで前記複数の皿バネの軸方向端縁相互の平行状態を維持し、これにより前記第１の回転部材の軸線方向における前記複数の皿バネの全長を定常化することを特徴とする作業工具。」

態様１に記載の発明によれば、皿バネに直接に平行状態維持部としての平面部を形成する構成のため、部品点数を減少することができる。

本発明の第１の実施形態に係るハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。 ハンマドリルの主要部を示す側面図である。 トルクリミッタの全体構成を示す縦断面図である。 被動フランジを示す平面図である 図４におけるＡ−Ａ線に基づく展開断面図である。 中間ギアと被動フランジ間でのトルクの伝達状態を示す説明図である。 中間ギアと被動フランジ間でのトルクの伝達遮断状態を示す説明図である。 第２の実施形態に係るトルクリミッタの全体構成を示す縦断面図である。 第２の実施形態の要部拡大図である。 第３の実施形態に係るトルクリミッタの全体構成を示す縦断面図である。

１０１ ハンマドリル（作業工具）
１０３ 本体部
１０５ モータハウジング
１０７ ギアハウジング
１０９ グリップ
１０９ａ トリガ
１１１ 駆動モータ
１１３ 運動変換機構
１１５ 打撃要素
１１７ 動力伝達機構
１１９ ハンマビット（先端工具）
１２１ 駆動ギア
１２３ 被動ギア
１２５ クランク板
１２７ クランクアーム
１２９ ピストン
１３２ 中間ギア（第１の回転部材）
１３２ａ ボール保持孔
１３２ｂ 溝形レール
１３３ 中間軸
１３３ａ キー
１３４ 小ベベルギア
１３５ 大ベベルギア
１３７ ツールホルダ
１４１ シリンダ
１４１ａ 空気室
１４３ ストライカ
１４５ インパクトボルト
１４７ スライドスリーブ
１５１ トルクリミッタ
１５３ 被動フランジ（第２の回転部材）
１５３ａ 円筒部
１５３ｂ 溝形レール
１５５ ボール（ボール部材）
１５７ 押圧プレート（押圧部材）
１５９ 皿バネ（弾性部材）
１５９ａ 弾性変形部
１５９ｂ 外径側端縁（重ね合せ部）（軸方向端縁）
１５９ｃ 平面部（平行状態維持部）
１６１ ナット
１６３ カム部
１６３ａ 斜面部
１６３ｂ 平坦部
１６５ 被動フランジの溝
１６４ カム部間領域（中間領域）
１６７ 押圧プレートの溝
１７１ 連結ピン
１７３ ワッシャー（平行状態維持部、介在部材）
１７３ａ 下面（平面）
１７３ｂ 上面（平面）
１７５，１７７ スラスト荷重用ボール（転動部材）

Claims (4)

1. 長軸方向回りに回転動作して所定の加工作業を行う先端工具と、
   前記先端工具を回転駆動するモータと、
   前記モータのトルクを前記先端工具に伝達する駆動機構と、を有し、
   前記駆動機構は、前記先端工具に作用するトルクが所定の設定値よりも低い状態では前記モータのトルクを前記先端工具へと伝達し、前記先端工具に前記設定値を超えるトルクが作用したときには前記トルクの伝達を遮断するトルクリミッタを有する作業工具であって、
   前記トルクリミッタは、
   所定の軸線回りに回転可能に配置された第１の回転部材と、
   前記第１の回転部材の軸線と同一軸線回りに回転可能にかつ回転周面が前記第１の回転部材の回転周面と対向するように配置された第２の回転部材と、
   前記第２の回転部材の回転周面に周方向に所定間隔で形成された複数のカム部と、
   前記第１の回転部材の周方向への相対移動が不能な状態で前記第１の回転部材に保持され、前記第２の回転部材の複数のカム部のいずれかと周方向において係止することによって前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でのトルクの伝達を行なうボール部材と、
   前記第１の回転部材の軸線方向に移動可能に配置されるとともに、前記ボール部材に当接可能な押圧部材と、
   前記押圧部材を介して前記ボール部材に対し前記第１の回転部材の軸線方向への付勢力を作用する弾性部材と、を有し、
   前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間に前記設定値よりも低いトルクが作用している状態では、前記第２の回転部材のカム部に対する前記ボール部材の係止が維持されることによって前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でのトルクが伝達され、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間に前記設定値を超えるトルクが作用したときには、前記ボール部材が前記押圧部材を介して作用する前記弾性部材の付勢力に抗して軸線方向へと移動して前記第２の回転部材のカム部に対する周方向の係止が解除され、これによって前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でのトルクの伝達が解除される構成とされており、
   前記第２の回転部材における前記複数のカム部間の周方向領域に、前記ボール部材が前記弾性部材の付勢力を受けずに転動することが許容される付勢力の非付加領域を設定するとともに、前記カム部に対する前記ボール部材の係止が維持されて前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でトルクが伝達されている状態では、前記弾性部材の付勢力が前記ボール部材に作用しない構成とされていることを特徴とする作業工具。
2. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記弾性部材は、テーパ円筒状の弾性変形部を有するとともに、前記第１の回転部材の軸線上において、前記弾性変形部の軸方向端縁が平行状に向き合うように重ね合わせて配置された複数の皿バネによって構成され、
   前記複数の皿バネ同士の重ね合せ部には、前記複数の皿バネの１つが他の皿バネに対して前記第１の回転部材の径方向に相対的にずれても、前記複数の皿バネの軸方向端縁相互の平行状態を維持する平行状態維持部が設定されていることを特徴とする作業工具。
3. 請求項２に記載の作業工具であって、
   前記平行状態維持部は、前記複数の皿バネの平行状に向き合う軸方向端縁間に介在されるとともに、それらの軸方向端縁と接触する平らな平面を有する介在部材によって構成され、
   前記介在部材は、前記１つの皿バネが他の皿バネに対して前記第１の回転部材の径方向に相対的にずれても、前記平面を介して前記軸方向端縁との接触状態を維持することで前記複数の皿バネの軸方向端縁相互の平行状態を維持し、これにより前記第１の回転部材の軸線方向における前記複数の皿バネの全長を定常化することを特徴とする作業工具。
4. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記第１の回転部材の回転周面と前記第２の回転部材の回転周面との間には、それら両回転周面上を転動する転動部材が介在され、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との相対回転が前記転動部材の転がり動作を介して行われる構成としたことを特徴とする作業工具。

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