JP5090262B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

この発明は、例えばハンマドリルや丸鋸盤等の電動工具であって、電動モータを駆動源として内蔵する電動工具に関する。

この種の電動工具において、駆動源として電動モータを内蔵したハウジングがいわゆる半割り構造を有する場合には、電動モータを構成するブラシホルダについても同様に半割り構造とする技術が提供されている。この技術が下記の特許文献に記載されている。
一般に電動モータのブラシホルダは、ハウジングの内面に沿って配置される円環形の部材で、その周方向２箇所にブラシ金具を有している。この両ブラシ金具の内側に装着したカーボンブラシが回転子のコミュテータ（整流子）に放射方向に突き当てられた状態に保持される。係る機能を有するブラシホルダであって、下記の特許文献に記載されているように、半割り構造のブラシホルダはそれぞれ半円形の円弧形状をなす半割りホルダを相互に突き合わせて円環形状に結合したもので、両半割りホルダの周方向中央に上記ブラシ金具を配置した構成を備えている。
下記の特許文献に記載された技術によれば、半割りホルダを相互に突き合わせて円環形状をなす状態でブラシホルダの両端部が一方の半割りハウジングにねじ止めされ、その後他方の半割りハウジングを突き合わせて当該円環形状のブラシホルダがハウジングの内面に沿って組み付けられる構成となっている。この場合、両半割りホルダの周方向中央にそれぞれ上記ブラシ金具がインサート成形により一体に設けられ、かつその外周面には、半割りハウジング側のブラシ交換孔に対して位置決めするためのフランジ部及びキャップ締め付け用のねじ軸部が設けられている。
従来、両半割りハウジングの内面にはそれぞれ上記ブラシ交換孔に沿って位置決め用の円形凹部が設けられており、この円形凹部内にフランジ部を挿入することにより、両半割りハウジングに対するブラシホルダの相対位置であってブラシ交換孔に対するブラシホルダの相対位置が位置決めされる構成となっていた。
ところが、ブラシホルダの半割りハウジングに対する組み付け性を確保する等の理由から半割りハウジング側の円形凹部に対するフランジ部の径方向の位置決め精度は比較的低く設定されており、その結果、両者間に径方向の大きなクリアランスが発生して電動工具の振動等によりがたつきが発生し、その結果カーボンブラシ及びコミュテータの摩耗が大きくなる問題があった。係る問題は、使用時に大きな振動を伴うハンマドリル等の震動工具について特に顕著であった。従来は、このがたつきを小さくするため、ブラシホルダの外周面にクッションゴムを貼り付ける等して半割りハウジングとの間のがたつきを小さくし、若しくは吸収することによってカーボンブラシ等の摩耗を低減する工夫がなされていた。
特許第３６７６９５６号公報

しかしながら、上記したようにブラシホルダにクッションゴム等を貼り付けて半割りハウジングに対するがたつきを抑制する構成では、クッションゴム等を用意してこれを貼り付ける手間をかける必要があり、この点で製品のコストアップを招く問題があった。また、クッションゴム等によるがたつき防止が不十分でもあった。
本発明は、従来のようなクッションゴム等の別部材を用いることなく半割りハウジングに対するブラシホルダのがたつきを抑制して、カーボンブラシおよびコミュテータの磨耗をより一層低減することを目的とする。

このため、本発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載した構成の電動工具とした。
請求項１記載の電動工具によれば、ハウジングに対するブラシホルダの組み付け性を考慮してハウジングの位置決め凹部に対してブラシホルダの位置決めボスが径方向の十分なクリアランスを有する径に設定されているとともに、組み付け性に影響を与えない範囲で当該位置決め凹部の周方向に沿った複数箇所において放射方向に沿って内周側に張り出す位置決めリブが設けられており、この位置決めリブによって当該位置決め凹部内における位置決めボスの径方向の変位が規制されることにより、電動工具の振動等によるブラシホルダのがたつきが抑制されてカーボンブラシ及びコミュテータの摩耗を低減することができ、ひいては当該電動工具の製品寿命を長くすることができる。
位置決めリブの先端内周側には、ブラシホルダの位置決めボス部を位置決め凹部の中心に案内するための案内面が形成されている。しかも、位置決めリブは位置決め凹部の周囲に沿って複数箇所に分散配置されているのであり、当該位置決め凹部の例えば全周に沿って設けられた構成ではないので、位置決めボス部の位置決め凹部への進入操作（組み付け作業）についてその作業性が大きく損なわれることがない。
請求項２記載の電動工具によれば、それぞれ機長方向に沿って左右に半割りされた半割りハウジングの一方に対して左右の半割りブラシホルダの両端部がねじ止めされ、この段階で一方の半割りホルダの中央部の位置決めボス部が位置決めリブによって位置決め凹部に対して従来よりもがたつきの少ない状態で位置決めされる。その後他方の半割りハウジングを一方の半割りハウジングに対して結合する段階で、他方の半割りホルダの中央部の位置決めボス部が位置決めリブによって当該他方の半割りハウジングの位置決め凹部に位置決めされる。こうして左右の半割りハウジングの位置決め凹部に対してそれぞれ半割りホルダの位置決めボス部が径方向のクリアランスが従来よりも小さい状態に取り付けられることにより、カーボンブラシのがたつきを小さくして当該カーボンブラシ及びコミュテータの摩耗を低減し、ひいては当該電動工具の製品寿命を長くすることができる。
なお、ハウジングに加えてブラシホルダが半割り構造を有していることから、その内周側への回転子等の組み付けを迅速かつ確実に行うことができる。
請求項３記載の電動工具によれば、主として機長方向に振動が付加される場合に、ブラシホルダ及びカーボンブラシのがたつきを効率よく低減することができる。係る構成は、電動モータの回転軸線方向に沿った機長方向に振動が付加される、例えばハンマドリル等の電動工具に適用することにより大きな効果を得ることができる。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る電動工具１の全体を示している。本実施形態では、電動工具１の一例としていわゆるハンマドリルと称されるもので、先端工具（ビット）Ｂに対して機長方向（左右方向）の振動を与えながら回転させる形態の手持ち式工具を例示する。この電動工具１は、駆動源として電動モータＭを内蔵している。この電動モータＭの回転軸線Ｊは機長方向に一致している。以下の説明では、機長方向Ｊともいう。
本実施形態の電動工具１は、コミュテータＭｃに対してカーボンブラシＣ，Ｃを摺接保持するためのブラシホルダ１０の取り付け構造に特徴を有しており、その他電動工具としての基本的な構成については特に変更を要しない。
この電動工具１は、電動モータＭを内蔵した本体部２と、この本体部２の後部側（図１において左側）に設けたループ形（Ｄ形）のハンドル部Ｈを有している。ハンドル部Ｈの先端には充電式のバッテリパックＢＴが装着されている。このバッテリパックＢＴにより供給される電源により電動モータＭが起動して先端工具Ｂが回転する。ハンドル部Ｈの内周側に配置したトリガ形式のスイッチレバーＴを指先で引き操作すると電動モータＭが起動する。
図２に示すように本体部２及びハンドル部Ｈは、機長方向Ｊ（紙面に直交する方向）に対して左右に二分された半割りハウジングを相互に突き合わせたハウジングにより構成されている。本体部２の後部において左右の半割りハウジング２Ｌ，２ＲにそれぞれカーボンブラシＣが保持されている。図示するようにカーボンブラシＣ，Ｃは概ね左右対称の構造によって保持されている。
なお、以下の説明では、使用者を基準にして部材等の左右方向を用いる。使用者は図１において電動工具１の左側に位置している。従って、図２では左右が逆に現れている。

左右のカーボンブラシＣ，Ｃは、概ね円環形状のブラシホルダ１０によって保持されている。このブラシホルダ１０によって左右のカーボンブラシＣ，Ｃは、電動モータＭのコミュテータＭｃの周面に対して左右両側から放射方向に突き当てられた状態に保持されている。ブラシホルダ１０は、本体部２のハウジング内面に沿って取り付けられており、かつ本体部２の半割りハウジング２Ｌ，２Ｒに対応して左右それぞれ半円弧形をなす半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒに二分されている。両半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒに１つずつカーボンブラシＣが保持されている。左右の半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒは、相互に左右対称に形成されている。
図２において左側（使用者から見て右側）の半割りホルダ１０Ｒが図５に単体で示されている。両半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒは、それぞれ樹脂成形により一体成形されたもので、Ｕ字形に延びる一対の結合アーム部１０ａ，１０ａと、矩形の平板形をなす台座部１０ｂと、円板形の位置決めボス部１０ｃと、雄ねじ部１０ｄを備えている。台座部１０ｂの下面（図５において左側面）に位置決めボス部１０ｃが一体に形成されている。位置決めボス部１０ｃの下面に雄ねじ部１０ｄが相互に同軸で一体に形成されている。結合アーム部１０ａ，１０ａは、台座部１０ｂの両側部から同じ方向に延びている。両結合アーム部１０ａ，１０ａの先端部は、相互に反対側に屈曲して側方へ張り出している。この張り出し部分が結合部１０ｇ，１０ｇとされている。両結合部１０ｇ，１０ｇには、それぞれ固定ねじ１１を挿通するための挿通孔１０ｅ，１０ｅが形成されている。
左右の半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒは、左右で対向する結合部１０ｇ，１０ｇを相互に突き合わせて挿通孔１０ｅ，１０ｅに挿通した固定ねじ１１を左側（図２において右側）の半割りハウジング２Ｌのねじ孔３，３に締め付けることにより相互に円環形状に結合されている。左右の半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒが相互に突き合わされて円環形状をなすブラシホルダ１０が電動モータＭのコミュテータＭｃの周囲に配置されている。
左右の半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒには、それぞれ台座部１０ｂと位置決めボス部１０ｃと雄ねじ部１０ｄを貫通する矩形の保持孔１０ｆが設けられている。この保持孔１０ｆにブラシ金具１２が固定されている。このブラシ金具１２の内周側に１つのカーボンブラシＣが挿通されている。両カーボンブラシＣ，Ｃの先端がコミュテータＭｃの周面に突き当てられている。

本実施形態の場合、左右の半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒは、左側の半割りハウジング２Ｌに対してその両端の結合部１０ｇ，１０ｇが固定ねじ１１の共締めにより固定されている他、それぞれの円弧中央の位置決めボス部１０ｃが半割りハウジング２Ｌ，２Ｒ側に対して位置決めされている。
左右の半割りハウジング２Ｌ，２Ｒの側部には、それぞれカーボンブラシ交換用の円形のブラシ交換孔５が設けられている。図４には、使用者から見て左側の半割りハウジング２Ｌが示されている。図示するように当該半割りハウジング２Ｌの内面であってブラシ交換孔５の周囲に沿って円形の位置決め凹部４が形成されている。この位置決め凹部４は、半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの位置決めボス部１０ｃの径よりも十分に大きな径で形成されて、当該位置決めボス部１０ｃを位置決め凹部４内に挿入する組み付け作業を迅速かつ確実に行うために両者間に十分なクリアランスが設定されている。
また、位置決め凹部４の周囲４箇所には、位置決めリブ６〜６が一体に設けられている。図４に示すように、この４つの位置決めリブ６〜６は、機長方向Ｊの前側と後側に２つずつ分けて配置されている。この４つの位置決めリブ６〜６は、それぞれその幅方向を位置決め凹部５の中心に指向させて（放射方向に沿って）その内周側にはみ出す状態に設けられている。このため、半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの取り付け状態において、その位置決めボス部１０ｃと各位置決めリブ６との間の径方向のクリアランスは、位置決め凹部４との間のクリアランスよりも小さくなっている。このことから、位置決め凹部４内に挿入された位置決めボス部１０ｃは、この４つの位置決めリブ６〜６によって径方向の変位がより規制され、従って当該半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの主として機長方向Ｊの位置ずれ（がたつき）が従来よりも確実に規制される。
各位置決めリブ６の先端内周側には、案内面６ａが形成されている。半割りハウジング２Ｌ，２Ｒに対する半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの組み付け時において、この案内面６ａ〜６ａによって、位置決めボス部１０ｃが位置決め凹部４の中心側に案内され、これにより当該半割りハウジング１０Ｌ，１０Ｒに対する半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの組み付け作業を迅速かつ確実に行うことができる。

次に、左右の半割りハウジング２Ｌ，２Ｒに対して半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒを組み付ける作業が以下の手順でなされる。先ず、左側の半割りハウジング２Ｌに対して左側の半割りホルダ１０Ｌを組み付ける。この段階で、半割りホルダ１０Ｌの位置決めボス部１０ｃが半割りハウジング２Ｌの位置決め凹部４内に進入される。
図６に示すように半割りホルダ１０Ｌを半割りハウジング２Ｌに対して組み付ける際には、位置決めボス部１０ｃが４箇所の位置決めリブ６〜６の案内面６ａ〜６ａによって案内されることにより迅速かつ容易に位置決めボス部１０ｃを位置決め凹部４内に進入させることができる。
こうして左側の半割りホルダ１０Ｌを左側の半割りハウジング２Ｌに組み付けた後、右側の半割りホルダ１０Ｒを左側の半割りホルダ１０Ｌに対して突き合わせ、その後固定ねじ１１，１１を締め付けて左右半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの結合部１０ｇ，１０ｇを共締めすることにより当該右側の半割りホルダ１０Ｒと左側の半割りホルダ１０Ｌを左側の半割りハウジング２Ｌに対して取り付ける。
次に、右側の半割りハウジング２Ｒを左側の半割りハウジング２Ｌに突き合わせて左右の半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒ（ブラシホルダ１０）を左右半割りハウジング２，２Ｒ間に内装した状態とする。右側の半割りハウジング２Ｒを左側の半割りハウジング２Ｌに組み付ける際には、右側の半割りハウジング２Ｒの位置決め凹部４内に、右側の半割りホルダ１０Ｒの位置決めボス部１０ｃが相対的に進入される。位置決めボス部１０ｃが右側の半割りハウジング２Ｒの位置決め凹部４内に進入される時には、当該位置決めボス部１０ｃが４つの位置決めリブ６〜６の案内面６ａ〜６ａによって位置決め凹部４内に案内されることから、迅速かつ確実に半割りハウジング１０Ｒが半割りハウジング２Ｒに対して位置決めされる。
左右の半割りハウジング２Ｌ，２Ｒを相互に突き合わせて組み付けた段階で、左右のブラシ交換孔５，５には、それぞれ半割りホルダ１０Ｌ（１０Ｒ）の雄ねじ部１０ｄ及び保持孔１０ｆが位置している。保持孔１０ｆ，１０ｆには、それぞれブラシ金具１２が取り付けられている。このため、両ブラシ金具１２，１２の内周側にそれぞれカーボンブラシＣを挿入し、次いで雄ねじ部１０ｄにキャップ１３を締め付けてブラシ交換孔５を塞ぐことにより、左右一対のカーボンブラシＣ，Ｃが電動モータＭのコミュテータＭｃに突き当てられた状態となる。図２は、この段階の状態を示している。

以上のように構成した本実施形態の電動工具１によれば、左右の半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの位置決めボス部１０ｃ，１０ｃが、対応する半割りハウジング２Ｌ，２Ｒの位置決め凹部４，４の内周側であってそれぞれ４つの位置決めリブ６〜６の内側に進入することにより、その径方向の位置ずれが規制されて電動モータＭのコミュテータＭｃに対するカーボンブラシＣ，Ｃの位置ずれが抑制されて当該カーボンブラシＣ，Ｃ及びコミュテータＭｃの摩耗が低減される。
両位置決め凹部４のそれぞれについて４つの位置決めリブ６〜６が設けられており、各位置決めリブ６は、位置決め凹部４の内周側に張り出している。このため、両半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒの位置決めボス部１０ｃ，１０ｃの、位置決め凹部４内での径方向の位置ずれは従来よりも小さな範囲でのみ許容される。
１つの位置決め凹部４について４つの位置決めリブ６〜６は、当該位置決め凹部４の周方向に分散して配置されている。このため、例えば位置決め凹部４の内径をその全周にわたって小さくして位置決めボス部１０ｃとの間のクリアランスを小さくした場合には、当該位置決めボス部１０ｃの位置決め凹部内への挿入作業が面倒になるのに対して、位置決め凹部４の周方向に分散して位置決めリブ６〜６を配置する構成であるので、位置決めボス部１０ｃの挿入作業性が大きく損なわれることはない。このように本実施形態の電動工具１によれば、位置決めボス部１０ｃの位置決め凹部４内への挿入作業（半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒ及び半割りハウジング２Ｌ，２Ｒの組み付け作業）の作業性を阻害することなく、当該位置決めボス部１０ｃの位置決め凹部４内での位置ずれを従来よりも小さくすることができるので、当該電動工具１の振動等に対してカーボンブラシＣ，Ｃ及びコミュテータＭｃの摩耗を低減して当該電動工具１の製品寿命を長くすることができる。
しかも、本実施形態によれば、各位置決めリブ６の先端内周側には案内面６ａが形成されているので、より迅速かつスムーズに位置決めボス部１０ｃを位置決め凹部４内に挿入することができ、ひいては半割りホルダ１０Ｌ，１０Ｒ及半割りハウジング２Ｌ，２Ｒの組み付け作業を迅速かつ正確に行うことができる。
また、１つの位置決め凹部４について４つの位置決めリブ６〜６は、当該電動工具１の機長方向Ｊ前側と後側に分散して２つずつ配置されている。このため、電動工具１の機長方向Ｊの振動に対して位置決め凹部４内の位置決めボス部１０ｃの位置ずれがより確実に規制されてカーボンブラシＣ，Ｃ等の摩耗が低減される。このことから、機長方向Ｊに大きな振動が付加されるハンマドリルについて本実施形態を適用することにより大きな効果を得ることができる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、１つの位置決め凹部４に対して４つの位置決めリブ６〜６を設けた構成を例示したが、位置決めリブの個数については任意であり、１つの位置決めリブを設けることによっても位置決め凹部に対する位置決めボス部の挿入作業性を損なうことなく組み付け後におけるその径方向の変位を規制することができる。
また、機長方向左右に二分されたブラシホルダ１０を例示したが、円環形状に一体形成されたブラシホルダ（半割り構造でないブラシホルダ）についても本発明を適用することができる。
さらに、電動工具としてハンマドリルを例示したが、例えばねじ締め機あるいは丸鋸盤等のその他の電動工具に適用することができる。

本実施形態に係る電動工具であってハンマドリルの全体側面図である。 図１の(2)-(2)線断面矢視図であって、ブラシホルダの縦断面図である。 使用者から見て左側の半割りハウジングを内側から見た側面図である。本図は、半割りホルダが取り付けられた状態を示している。 使用者から見て左側の半割りハウジングを内側から見た側面図である。本図では、半割りホルダが取り付けられる前であるため、ブラシ交換孔の全体が見えている。 半割りホルダの側面図である。 図４の(6)-(6)線断面矢視図であって、位置決め凹部の縦断面図である。本図では、位置決め凹部に位置決めボス部が挿入される様子を示している。

符号の説明

１…電動工具
２…本体部
２Ｌ…左側の半割りハウジング
２Ｒ…右側の半割りハウジング
Ｍ…電動モータ、Ｍｃ…コミュテータ
Ｂ…先端工具（ビット）
Ｊ…機長方向（電動モータの回転軸線）
ＢＴ…バッテリパック
Ｈ…ハンドル部
Ｔ…スイッチレバー
Ｃ…カーボンブラシ
３…ねじ孔
４…位置決め凹部
５…ブラシ交換孔
６…位置決めリブ、６ａ…案内面
１０…ブラシホルダ
１０Ｌ…左側の半割りホルダ
１０Ｒ…右側の半割りホルダ
１０ａ…結合アーム部、１０ｂ…台座部、１０ｃ…位置決めボス部、１０ｄ…雄ねじ部
１０ｅ…挿通孔、１０ｆ…保持孔、１０ｇ…結合部
１１…固定ねじ
１２…ブラシ金具
１３…キャップ

Claims (3)

1. ハウジングに電動モータを内蔵した電動工具であって、前記電動モータのブラシホルダに、前記ハウジングのブラシ交換孔に対してブラシホルダを位置決めするための位置決めボス部が設けられ、該位置決めボス部に対応して前記ハウジングの内面に、該位置決めボス部を進入させてその径方向に位置決めするための位置決め凹部が前記ブラシ交換孔に沿って設けられており、
   該位置決め凹部の周囲に、放射方向に沿って内周側に張り出して前記位置決めボス部の径方向の変位を規制する位置決めリブを設け、該位置決めリブの先端内周側に、前記位置決めボス部を前記位置決め凹部の中心に案内するための案内面を設けた電動工具。
2. 請求項１記載の電動工具であって、前記ハウジングは前記電動モータの回転軸線に沿った機長方向に沿って左右に二分された半割りハウジングを相互に突き合わせて構成され、該半割りハウジングに対応して前記ブラシホルダも機長方向に沿って左右に二分されており、該二分された左右の半割りホルダを相互に突き合わせた状態で前記一方の半割りハウジングに対してその両端部をねじ止めされて取り付けられるとともに、該左右の半割りホルダのそれぞれについて中央の位置決めボス部を前記位置決めリブにより径方向の変位を規制した状態で前記位置決め凹部の内周側に位置させて取り付けた電動工具。
3. 請求項１記載の電動工具であって、前記位置決めリブは、前記電動モータの回転軸線方向に沿った機長方向前側と後側の二箇所で相互に対向して設けた電動工具。
   

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