JP5055749B2 - ハンマドリル - Google Patents

Description

本発明は打撃モードと回転モードと回転打撃モードとに切り替えることができるハンマドリルに関する。

一般に、ハンマドリルは、操作レバーを回転操作して打撃、回転又は打撃と回転の動作モードを選択し、先端に設けた工具に対しモータから打撃機構と回転駆動機構を介して打撃と回転を同時に又は独立して伝達することが可能にしたものである。

上記ハンマドリルでは、動作モードの選択は、モード切替機構によって行なわれる。動作モード切替機構は打撃機構と回転駆動機構にそれぞれクラッチを設け、モータからの回転力を打撃機構又は回転駆動機構に接続し又は遮断することによって行なわれている。

具体的には、ハウジング内にモータと作動連結する中間軸と、先端工具を保持する工具保持スリーブとを平行に配置し、中間軸を介して打撃機構と工具保持スリーブによる回転駆動機構に作動連結可能とするとともに、中間軸に２つのクラッチを設け、一方のクラッチでは上記中間軸のトルクを打撃機構に伝達又は遮断し、他方のクラッチでは上記トルクを回転駆動機構に伝達又は遮断するように構成されているものが知られている。そして、第２クラッチは中間軸の軸方向に移動することによって、工具保持スリーブに設けられた駆動歯車に係合、離反可能に設けられている。
米国特許第６、１０９、３６４号明細書

しかしながら、上記モード切替機構では、第２クラッチは、打撃のみのモードでは中間軸に沿って上記駆動歯車からバネ付勢に抗して離反する方向に移動し、また、回転モードでは駆動歯車に係合するように復帰移動する。したがって、打撃のみの動作モードから回転の動作モードに切り替えると、噛み合いが外れている第２クラッチの歯車がバネ付勢により移動して駆動歯車との噛み合いが復帰するため、駆動歯車が回転している場合は、駆動歯車との噛み合い復帰が困難になったり、噛み合いにより駆動歯車に急激な伝達力が付勢され、歯車が破損するおそれがある。

本発明は上記問題点を解消し、打撃のみの動作モードから回転の動作モードに切り替えた場合でも、歯車の噛み合いの問題がなく、円滑な作動を確保することができるハンマドリルを提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、ハウジング内にモータと作動連結する中間軸と、先端工具を保持する工具保持スリーブとを平行に配置し、上記中間軸上に回転運動を往復動に変換して上記先端工具を打撃作動する運動変換部材を回転可能に設け、上記中間軸と運動変換部材との間には第１クラッチを設け、上記工具保持スリーブの外周に、上記中間軸と回転伝達手段を介して連結するクラッチスリーブと、工具保持スリーブと一体に回転しかつ工具保持スリーブの長手方向に沿って移動可能な第２クラッチとを配置するとともに、上記ハウジングのクラッチスリーブと反対側にロック部材を固定し、ロック部材には、上記第２クラッチの外周の歯と噛合可能な歯を形成し、上記第２クラッチの移動時には、上記クラッチスリーブとロック部材のいずれか一方に選択的に噛合可能に設け、上記第２クラッチが上記クラッチスリーブに係合したときは、上記中間軸の回転を工具保持スリーブに伝達させ、上記第２クラッチが上記ロック部材に噛合したときは、工具保持スリーブの回転を停止させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、上記ハウジングには、上記クラッチスリーブと離反した第２クラッチに係合可能なロック部材を設け、このロック部材を上記第２クラッチと係合する方向に付勢したことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、中間軸と、工具保持スリーブとを平行に配置し、中間軸と工具保持スリーブとを歯車を介して作動連結し、中間軸側に第１クラッチ、工具保持スリーブ側に第２クラッチを配置するとともに、上記中間軸と第２クラッチとの間には回転伝達手段とクラッチスリーブとが介装されているので、中間軸の回転はクラッチスリーブまでは常時伝達されることになり、この部分で係合の問題はない。

また、第２クラッチは、工具保持スリーブと一体に回転しかつ工具保持スリーブの長手方向に沿って移動可能であるから、第２クラッチと工具保持スリーブも常に係合した状態で回転するので、係合の問題は生じない。

中間軸と回転伝達手段を介して連結するクラッチスリーブは常時回転しているので、第２クラッチがクラッチスリーブに噛合するときは、第２クラッチは工具保持スリーブと一体に回転し、中間軸の回転は工具保持スリーブに伝達され、工具は回転する。これにより回転モードとなる。このとき、同時に第１クラッチが運動変換部材と繋がっているときは、工具保持スリーブは往復運動もするので、打撃・回転モードとなる。
ところで、これらの回転モード時と打撃・回転モード時には、第２クラッチがクラッチスリーブに係合した状態であるが、これらのいずれかのモードから打撃モードに切り替える場合、第２クラッチをロック部材に噛合するように移動させて工具保持スリーブの回転を停止させるのであるが、第２クラッチが移動してロック部材にロックする際、両部材の歯が干渉しあう可能性がある。
しかし、このような場合であっても、クラッチスリーブは工具保持スリーブの外周に設けられているから、クラッチスリーブと工具保持スリーブとの間には摩擦力が働いており、また中間軸と回転伝達手段を介して連結するクラッチスリーブは常時回転しているので、クラッチスリーブが回転すると、その摩擦力により工具保持スリーブも少し回転する。それに伴って第２クラッチも回転する。この回転は強制的な回転ではなく、摩擦力による回転であるから、第２クラッチの歯はロック部材の歯に円滑に噛み合うことができる。したがって、モードの切り替えに関係なく常に円滑な作動を確保することができる。

請求項２に係る発明によれば、第２クラッチがクラッチスリーブから離反したときも、ロック部材がスプリングによって係合するように付勢されているので、第２クラッチは速やかにロックバーによってロックされ、工具保持スリーブの回転を確実に停止させることができる。

図１はハンマドリルの要部の縦断面図である。同図において符号１はハウジング１を示す。ハウジング１の後方（図１の右側）には、モータ（図示せず）が収容され、モータの出力軸２は、ハウジング１内に組みつけられたインナーハウジング１ａに軸支され、上記出力軸２と平行に軸支された中間軸３の減速歯車４と噛合している。中間軸３には球状面を有する運動変換部材５が回動自在に外装されている。また、運動変換部材５に設けられたスプライン７ｂと第１クラッチ６のスプライン８が回転可能で軸方向に移動可能に配置され、第１クラッチ６はクラッチスプリング９により前方に移動して中間軸３のスプライン７ａと噛合する方向に付勢されている。また、中間軸３の前端には第１歯車１０が設けられている。

次に、ハウジング１内には上記中間軸３と平行に工具保持スリーブ１１が回転可能に設けられている。

工具保持スリーブ１１には有底筒状のピストン１２が摺動自在に収納されている。

ピストン１２の後端と上記中間軸３の外側の運動変換部材５とはレシプロベアリング１５を備えた揺動軸１６を介して連結されている。レシプロベアリング１５の内周の溝１７と運動変換部材５に斜めに形成された溝１８にはボール１９が係合している。これにより、運動変換部材５が回転すると、その回転は揺動軸１６の前後揺動運動に変換される。

ピストン１２の内部には第１ハンマ２０が摺動可能に配置され、第１ハンマ２０の前部には第２ハンマ２１が配置され、さらに第２ハンマ２１の前方にはドリルビットのような先端工具２２が配置されている。第２ハンマ２１と先端工具２２は工具保持スリーブ１１の小径部１１ａ内において一定範囲摺動自在に嵌合されている。先端工具２２の基部に形成されたキー溝２３には上記小径部の貫通穴２９から突出したボール２４が係合している。これにより、先端工具２２は工具保持スリーブ１１と一体に回転するとともに、工具保持スリーブ１１の長手に沿って往復動可能となっている。

次に、上記工具保持スリーブ１１の外側にはクラッチスリーブ２５と第２歯車２６と第２クラッチ２７とが外装されている。

クラッチスリーブ２５は上記工具保持スリーブ１１の周囲に回転可能に設けられ、その後端にはフランジ２８を介して大径部３０が形成されている。図４に示されるように、大径部３０の内面には係合爪３１が形成されている。

第２歯車２６は上記中間軸３の第１歯車１０と常時噛合し、クラッチスリーブ２５の外周に回転自在に設けられている。第２歯車２６とフランジ２８とは図５（ａ）（ｂ）に示されるように、傾斜した凸部３２と凹部３３とが向き合いに形成され、クラッチスプリング３４によって互いに噛み合うように付勢されている。第２歯車２６の回転はクラッチスリーブ２５に伝達される。そして、クラッチスリーブ２５の係合爪３１は第２クラッチ２７の歯に噛合可能に構成されている。

第２クラッチ２７の外周面には中央の係合溝３５をはさんでその前後に歯３６、３７が形成されている。そして、クラッチスプリング３９により前部の歯３６が上記係合爪３１と噛合するように付勢されている。

また、第２クラッチ２７はキー４０が、工具保持スリーブ１１にはキー溝４１が形成され、これらのキー溝４０とキー溝４１との係合を介して工具保持スリーブ１１と連結している。これにより、第２クラッチ２７は工具保持スリーブ１１と一体に回転するとともに、工具保持スリーブ１１の長手方向に沿ってスライド可能となり、スライドにより上記クラッチスリーブ２５と係合、離反することができる。

さらに、ハウジング１の内側には、上記第２クラッチ２７の後方にロック部材としてロックバー４２が第２クラッチの移動方向と同様に前後に移動可能に配置されている。ロックバー４２は、スプリング４３により第２クラッチ２７側に移動するように付勢されている。ロックバー４２の前端には歯４４が形成され、第２クラッチ２７がクラッチスリーブ２５と離反して後方に移動したときに、第２クラッチ２７の後部の歯３７と係合するように形成されている。

次に、上記構成のハンマドリルの作動態様について説明すると、まず図１は打撃・回転モードを示すもので、第１クラッチ６が中間軸３と運動変換部材５とをスプライン７ａ、７ｂ、８の結合により連結し、また第２クラッチ２７がクラッチスリーブ２５と工具保持スリーブ１１とを連結している。このモードでは、まずモータが回転すると、その回転力は出力軸２から減速歯車４を介して中間軸３に伝達される。中間軸３の回転トルクは第１クラッチ６を介して運動変換部材５に伝達される。運動変換部材５の回転により揺動軸１６が揺動し、さらにピストン１２の前後運動に変換される。ピストン１２が前後に移動すると、内部の第１ハンマ２０の後方空間Ｓの空気が圧縮変動するので、第１ハンマ２０も前後に移動して第２ハンマ２１を叩き、さらに第２ハンマ２１が先端工具２２を叩き、コンクリート等の対象物に押し付けられている先端工具２２が打撃力を伝達される。

また、中間軸３の回転トルクは、第１歯車１０と第２歯車２６を介してクラッチスリーブ２５に伝達され、さらにクラッチスリーブ２５の回転は第２クラッチ２７を介して工具保持スリーブ１１に伝達されるので、先端工具２２も回転する。

このように、上記回転・打撃モードでは、ハンマによる打撃運動と回転運動が行なわれ、先端工具に打撃力と回転力が伝達される。

次に、図２は回転モードを示すもので、このモードでは第１クラッチ６がクラッチスプリング９に抗して後退することにより、スプライン７ａ、８の結合が外れ、中間軸３と運動変換部材５との動力伝達が遮断されるので、運動変換部材５は作動しない。これに対し、中間軸３の回転トルクは第１歯車１０、第２歯車２６を経てクラッチスリーブ２５に、クラッチスリーブ２５から第２クラッチ２７を介して工具保持スリーブ１１に伝達されるから先端工具２２の回転運動のみが行なわれる。

さらに、図３は打撃モードを示すもので、このモードでは、第２クラッチ２７がクラッチスプリング３９に抗して後退してクラッチスリーブ２５から離反することにより、クラッチスリーブ２５と工具保持スリーブ１１との回転伝達が遮断されるので、工具保持スリーブ１１は回転しない。これに対し、中間軸３の回転トルクは運動変換部材５にのみ伝達され、先端工具２２の打撃運動のみが行なわれる。

ところで、上記３つのモードへの切り替えは切替えレバーの操作によって行なわれる。すなわち、図７、図８に示されるように、切替えレバー４７の本体４７ａはハウジング１に回動可能に配置され、その外側にはレバー部４８が、内側に第１切替え軸５０と第２切替え軸５１が偏心位置に形成されている。第１切替え軸５０は第１クラッチ６に係合可能に配置されている。第２切替え軸５１はシフトプレート５２を介して第２クラッチ２７に係合可能に配置されている。そして、図９、図１０に示されるように、シフトプレート５２はハウジング１の内側の壁５３に前後に移動可能に設けられているとともに、前端は屈曲し、中間に作動片５５が形成されている。屈曲部５４の端部は第２クラッチ２７の中央の係合溝３５に係合し、作動片５５は第２切替え軸５１に係合可能に配置されている。したがって、切替えレバー４７を回動させて、第２切替え軸５１を作動片５５に係合させて押し込むことによりシフトプレート５２を移動させると、同時に屈曲部５４に係合している第２クラッチ２７を左右に移動させる。

なお、４７ｂはプッシュボタンで、所定のモードにセットした切替えレバー４７が勝手に回動しないように規制するものであることができる。

上記構成において、切替えレバー４７を回転操作して回転・打撃モードに設定を切り替えると、図１のように、第１切替え軸５０と第２切替え軸５１は図の位置にあり、第１クラッチ６と第２クラッチ２７はそれぞれ中間軸３と運動変換部材５及びクラッチスリーブ２５と工具保持スリーブ１１とを接続する。

切替えレバー４７を回動して回転モードに設定すると、図２に示すように、第１切替え軸５０が第１クラッチ６を上記クラッチスプリング９に抗して後方に移動させて中間軸３と運動変換部材５との動力伝達を遮断し、クラッチスリーブ２５と工具保持スリーブ１１とを接続する。

さらに、切替えレバー４７を回転させて打撃モードに切り替えると、図３、図９および図１０に示されるように、第２切替え軸５１が第２クラッチ２７をクラッチスプリング３９に抗して後方に移動させてクラッチスリーブ２５と工具保持スリーブ１１との動力伝達を遮断し、これに対し中間軸３と運動変換部材５とを接続する。

打撃モードから再び回転するモードに切り替えると、第２クラッチ２７はクラッチスプリング３９により前方に移動して前部の歯３６がクラッチスリーブ２５の爪３１に噛合し、中間軸３の回転は工具保持スリーブ１１に伝達されて回転する。

なお、打撃モードでは、図６に示されるように、第２クラッチ２７の後部の歯３７はロックバー４２の歯４４に係合する。この場合、第２クラッチ２７が後方移動したときに第２クラッチ２７の後部の歯３７とロックバー４２の歯４４が干渉して噛み合わないときでも、クラッチスリーブ２５が所定位置に移動可能であり、ロックバー４２はスプリング４３により常に係合する前方に付勢され、また回転しているクラッチスリーブ２５との摩擦力により工具保持スリーブ１１も少しは回転するので、ロックバー４２の歯４４は第２クラッチ２７の歯３７にスムーズに係合し、工具保持スリーブ１１は回転停止状態に保持される。これによって、工具の微調整も可能となる。

なお、第２歯車２６とフランジ２８とは図５（ａ）（ｂ）に示されるように、傾斜した凸部３２と凹３３部とが向き合いに形成され、クラッチスプリング３４（図１参照）によって互いに噛み合うように付勢されている。したがって、例えば図１において、先端工具２２がたとえば、コンクリートの鉄筋にドリルが当ったときなど何らかの不測の理由でロックしたような場合には、クラッチスリーブ２５もロックするので、第２歯車２６は上記クラッチスプリング３４に抗して前方に押し出されてクラッチスリーブ２５との噛み合いが外れる。これによって第２歯車２６のみが空転し、中間軸３の回転を吸収するような安全機構になっているため、工具本体が振り回されることもなくる。

上述のように、第１歯車１０と第２歯車２６および第２クラッチ２７と工具保持スリーブ１１とはモードの切替えと関係なく常時噛み合っているから、歯車の噛み合いの問題がなく、常に円滑な作動を確保することができる。

また、第２クラッチ２７がクラッチスリーブ２５から離反したときには、ロック部材４０がスプリングによって係合するように付勢されているので、第２クラッチ２７は速やかにロックバー４２によってロックされ、工具保持スリーブ１１の回転を確実に停止させることができる。

これによって、モード切替レバー操作が確実となる。なお、クラッチスリーブ２５を所定距離だけ移動させるようにし、クラッチスリーブ２５とロックバー４２が噛み合う構成にし、工具保持スリーブを微調整させることでロックするようにしてもよい。

ハンマドリルの要部の回転・打撃モードにおける縦断面図である。 ハンマドリルの要部の回転モードにおける縦断面図である。 ハンマドリルの要部の打撃モードにおける縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線上の断面図である。 （ａ）は図１のＢ−Ｂ線上の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線上の断面図である。 ロックバーと第２クラッチの係合関係を示す説明図である。 切替えレバーを示すハンマドリルの全体図である。 図７のＤ−Ｄ線上の断面図である。 シフトプレートと第２クラッチとの係合関係を示す平面図である。 図９のＥ−Ｅ線上の断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
３ 中間軸
５ 運動変換部材
６ 第１クラッチ
１１ 工具保持スリーブ
２２ 先端工具
２５ クラッチスリーブ
２７ 第２クラッチ

Claims (2)

1. ハウジング内にモータと作動連結する中間軸と、先端工具を保持する工具保持スリーブとを平行に配置し、
   上記中間軸上に回転運動を往復動に変換して上記先端工具を打撃作動する運動変換部材を回転可能に設け、上記中間軸と運動変換部材との間には第１クラッチを設け、
   上記工具保持スリーブの外周に、上記中間軸と回転伝達手段を介して連結するクラッチスリーブと、工具保持スリーブと一体に回転しかつ工具保持スリーブの長手方向に沿って移動可能な第２クラッチとを配置するとともに、
   上記ハウジングのクラッチスリーブと反対側にロック部材を固定し、ロック部材には、上記第２クラッチの外周の歯と係合可能な歯を形成し、
   上記第２クラッチの移動時には、上記クラッチスリーブとロック部材のいずれか一方に選択的に係合又は噛合可能に設け、
   上記第２クラッチが上記クラッチスリーブに係合したときは、上記中間軸の回転を工具保持スリーブに伝達させ、
   上記第２クラッチが上記ロック部材に噛合したときは、工具保持スリーブの回転を停止させる
   ことを特徴とするハンマドリル。
2. 上記ハウジングには、上記クラッチスリーブと離反した第２クラッチに係合可能なロック部材を設け、このロック部材を上記第２クラッチと係合する方向に付勢したことを特徴とする、請求項１に記載のハンマドリル。

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