JP5293992B2 - 燃焼式打込機 - Google Patents

Description

本発明は、可燃ガスと空気との混合気を着火燃焼させることによってピストンを駆動する動力を発生させ、該ピストンによって釘、鋲、ステープル等の止具を打ち込むための燃焼式打込機に関するものである。

木材等の被打込材に釘等の止具を打ち込むための携帯型の燃焼式打込機が知られているが、斯かる燃焼式打込機は、ハウジングの開口部を塞ぐシリンダヘッドにヘッドカバーを被着し、該ヘッドカバーに複数の吸気口を形成し、前記ハウジング内に移動可能に配された燃焼室枠とハウジング下部に設けられたプッシュレバーとを連結するとともに、前記燃焼室枠をガイドするシリンダをハウジング内に固設し、該シリンダ内に摺動可能に嵌挿されたピストンと前記シリンダヘッド及び燃焼室枠によって画成される燃焼室内にファンを設け、該ファンを回転駆動するモータを前記シリンダヘッドに保持されたモータマウント内に収容して構成されている。

前記ハウジング内にはガスボンベが収容されており、ガスボンベには、シリンダヘッドに形成された射出通路を経て燃焼室内に可燃ガスとして射出される液化ガスが充填されている。又、ハウジングの端部にはマガジンが装着されており、その内部には釘等の止具が装填されている。

而して、プッシュレバーを被打込材に押し付けると、燃焼室が画成された状態でガスボンベから液化ガスが燃焼室内に噴射され、燃焼室内ではモータによって回転駆動されるファンによって空気と可燃ガスが撹拌混合され、この状態でトリガスイッチがＯＮされると、点火プラグによる点火によって燃焼室内で混合気が着火燃焼せしめられ、そのとき燃焼室内に発生する高圧によってピストンが駆動されてシリンダ内を高速で移動するため、該ピストンに連結されたドライバブレードによって釘等の止具が木材等の被打込材に打ち込まれる。

そして、混合気が爆発燃焼した後、所定の時間が経過するまでは燃焼室枠がシリンダヘッドに当接した状態が維持され、燃焼ガスが排気された後の排気逆止弁の閉鎖によって燃焼室が密閉されるとともに、温度低下に伴う燃焼室内の圧力低下によって燃焼室側で熱真空が得られ、ピストンの上下面の圧力差によってピストンが上昇して元の位置に復帰する。

尚、モータによって燃焼室内で回転駆動されるファンは、可燃ガスと空気との混合を促進して燃焼室内での混合気の効率的な燃焼と、燃焼ガスの排出を含めた掃気の促進及び燃焼反応に必要な空気を取り込む吸気の促進を促す。

斯かる燃焼式打込機においては、ファンを回転駆動するモータの出力軸（モータ軸）はシリンダヘッドを貫通して燃焼室枠内に臨み、その端部にファンが結着されているが、燃焼室内での混合気の爆発燃焼時やピストンがバンパに衝突する際の衝撃によってモータが上下方向（ピストンの移動方向）に沿って往復移動する。このため、シリンダヘッドのモータ軸が貫通する部位には所定の隙間が形成されている。

ところが、モータは弾性支持されているため、上述のように該モータの出力軸（モータ軸）が上下動する際に左右方向にも振れていまい、該出力軸がシリンダヘッドの軸貫通部に衝突して騒音を発生するとともに、両者が傷付くという問題があった。

又、燃焼室内での混合気の爆発燃焼によって発生した圧力がモータ軸とシリンダヘッド間の隙間を通って漏れてしまい、ピストンを駆動する圧力が低下して所要の打込力が得られないという問題が発生していた。

更に、前述のように打ち込み後に熱真空を利用してピストンを初期位置に戻すが、前記隙間は大気に連通しているために熱真空の効果が薄れ、ピストンの戻りが悪くなって打込機の性能が低下するという問題も発生していた。

そこで、特許文献１には、シリンダヘッドのモータ出力軸が貫通する部位に緩衝部材をモータ出力軸と交差する方向に移動可能に取り付ける構成が提案されている。
特開２００６−０２１３０６号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、緩衝部材がシリンダヘッドの軸貫通部に圧入によって取り付けられているため、該緩衝部材がモータ出力軸の周方向に大きくなり、その部分のコンパクト化が不可能であるという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、コンパクトな構成で騒音の発生と打込力の低下を防いで高い性能を確保することができる燃焼式打込機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、ハウジングと、該ハウジングの一端に固設されたシリンダヘッドと、該シリンダヘッドと共に燃焼室を形成する燃焼室枠と、前記シリンダヘッドに支持されたモータを備え、該モータの出力軸を前記シリンダヘッドに貫通させて前記燃焼室枠まで延ばし、その端部にファンを結着して成る燃焼式打込機において、
前記シリンダヘッドにボス部を形成し、該ボス部に前記モータの出力軸を貫通させるとともに、該出力軸の外周に所定の隙間をもって挿通し、リング状の油溜め溝を前記出力軸側内周に有するゴムリングを前記ボス部の内部空間に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、シール機能を果たすリング部材をシリンダヘッドに形成されたボス部の内部空間に配置したため、シリンダヘッドのモータ出力軸が貫通する部分がコンパクト化されるとともに、リング部材のシール機能によって圧力の漏れが防がれ、高い打込力と熱真空が得られて当該燃焼式打込機の性能が高められる。

本発明によれば、モータの出力軸が上下動する際に左右方向に振れても、その振れと共にリング部材が径方向に移動し、その移動に伴う衝撃は弾性部材の弾性変形によって効果的に吸収されるため、騒音の発生が防がれるとともに、モータ出力軸とシリンダヘッドの傷付きが防がれて当該燃焼式打込機の耐久性が高められる。

本発明によれば、モータ出力軸が左右に振れても、該モータ出力軸はリング部材に接触するだけで両者間に高いシール性が確保されるとともに、リング部材の径方向移動が許容される。

本発明によれば、リング部材をねじブッシュによってモータ出力軸の軸方向に固定したため、シリンダヘッドのモータ出力軸が貫通する部位の軸方向のシール性が高められ、圧力の漏れが防がれて高い打込力と熱真空が得られて当該燃焼式打込機の性能が高められる。又、リング部材の抜け止めが図られる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る燃焼式打込機の一形態としての燃焼式釘打機の破断側面図、図２は図１の要部拡大詳細図、図３（ａ），（ｂ）はシリンダヘッドのモータ軸貫通部の拡大断面図である。

本実施の形態に係る燃焼式釘打機１は、図１に示すように、本体を構成するハウジング２を有し、このハウジング２は、主ハウジング部２Ａと、該主ハウジング部２Ａの長手方向（図１の上下方向）に沿って主ハウジング部２Ａの側部に立設されたボンベ室部２Ｂとで構成されている。

上記ハウジング２のボンベ室部２Ｂには、可燃ガスを充填したガスボンベ３が着脱可能に収容されており、ガスボンベ３の上方には計量バルブ４が設けられている。そして、ボンベ室部２Ｂからはハンドル５が一体に延設されており、該ハンドル５にはトリガ６と該トリガ６の引き操作によってＯＮするトリガスイッチ７が設けられるとともに、電池８が着脱可能に装着されている。

又、ハウジング２の下端部には、不図示の釘を装填したマガジン９と、該マガジン９に装填された釘を給送案内するためのノーズ１０と、該ノーズ１０の釘セット位置に対応して上下動可能に支持されたプッシュレバー１１が設けられている。このプッシュレバー１１は、ハウジング２の主ハウジング２Ａ内の上部に上下動可能に配された円筒状の燃焼室枠１２が固定された不図示の連結部材に連設されている。ここで、プッシュレバー１１の先端が木材等の不図示の被打込材に押し付けられてハウジング２の全体を被打込材方向（図１の下方）に押圧したとき、該プッシュレバー１１の上部が主ハウジング部２Ａ内に後退し得るよう構成されている。

他方、ハウジング２の主ハウジング部２Ａの上端には、該主ハウジング部２Ａの上端開口部を塞ぐためのシリンダヘッド１３が固着されており、該シリンダヘッド１３の上部にはヘッドカバー１４が被着されている。そして、ヘッドカバー１４には複数の吸気口１５が形成されている。

上記シリンダヘッド１３の中心部には、モータ１６を収容保持するモータマウント１７がスプリング１８（図２参照）によって弾性支持されており、モータ１６から鉛直下方へ延びる出力軸（モータ軸）１６ａの下端にはファン１９が結着されている。尚、図示しないが、シリンダヘッド１３の前記モータマウント１７の周囲には複数の吸気口が形成されている。又、シリンダヘッド１３には、前記トリガスイッチ７がＯＮすることによって点火動作する不図示の点火プラグが取り付けられている。

又、図２に詳細に示すように、シリンダヘッド１３のボンベ室部２Ｂ側には燃料通路２０が形成されており、この燃料通路２０の一端は、シリンダヘッド１３の下端面に噴射口２０ａとして開口しており、同燃料通路２０の他端は、前記ガスボンベ３に接続されている。

ところで、前記燃焼室枠１２は、ハウジング２の主ハウジング部２Ａの長手方向（図１の上下方向）に移動可能で、シリンダヘッド１３の下端面に選択的に当接するが、この燃焼室枠１２はプッシュレバー１１に連設されているため、プッシュレバー１１の移動に伴って燃焼室枠１２も移動する。そして、ハウジング２の主ハウジング部２Ａには、燃焼室枠１２の内周面に摺動可能に嵌合して燃焼室枠１２の移動を案内するシリンダ２１が固定されており、このシリンダ２１の下端面と燃焼室枠１２との間には不図示の圧縮コイルスプリングが縮装され、この圧縮コイルスプリングによって燃焼室枠１２が図１の下方に付勢されている。

上記シリンダ２１の下部近傍には、主ハウジング部２Ａに形成された不図示の排気口に連通可能な複数の排気孔２２が形成されている。そして、シリンダ２１内の底部にはバンパ２３が設けられている。

又、シリンダ２１内には、ピストン２４が図１の上下方向に摺動可能に嵌挿されており、燃焼室枠１２の上端がシリンダヘッド１３に当接したとき、シリンダヘッド１３、燃焼室枠１２、シリンダ２１のシリンダヘッド側端部及びピストン２４によって燃焼室２５が画成される。そして、ピストン２４からはドライバブレード２６が鉛直下方に向かって延設されている。

而して、図１に示す状態においてハンドル５を把持してプッシュレバー１１の先端を不図示の被打込材に押し付けると、プッシュレバー１１が不図示の圧縮コイルスプリングの付勢力に抗して上昇し、該プッシュレバー１１に連設された燃焼室枠１２も上昇してシリンダヘッド１３の下面に密着するため、外気と遮断された燃焼室２５が形成される。

プッシュレバー１１の動作と連動してガスボンベ３が押圧されると、ガスボンベ３に充填された液化ガスが計量バルブ４及び燃料通路２０を通って噴射口２０ａから燃焼室２５へと噴射され、燃焼室枠１２が上死点に達するとモータ１６が起動されてファン１９が燃焼室２５内で回転する。このようにファン１９が燃焼室２５内で回転することによって、該燃焼室２５内に噴射された液化ガスが空気と撹拌混合されて混合気が形成される。

プッシュレバー１１の被打込材への押し付け動作に続いてトリガ６を引いてトリガスイッチ７をＯＮさせると、不図示の点火回路によって不図示の点火プラグにスパークが発生し、燃焼室２５内の混合気が着火燃焼せしめられる。そして、燃焼室２５内の混合気の燃焼によって膨張した高温高圧の燃焼ガスはピストン２４をシリンダ２１に沿って下方へと押し下げ、このピストン２４と一体に下動するドライバブレード２６によって釘が被打込材に打ち込まれる。

上述のように釘が被打込材に打ち込まれると、ピストン２４はバンパ２３に衝突して衝撃が緩和されるとともに、燃焼ガスが複数の排気孔２２からシリンダ２１外へと排出される。ここで、排気孔２２には不図示の逆止弁が設けられており、燃焼ガスがシリンダ２１外へ排出されてシリンダ２１及び燃焼室２５内が大気圧になった時点で逆止弁が閉じられる。

そして、燃焼室２５内に残留する高温の燃焼ガスが急冷されて燃焼室２５内の圧力が低下して大気圧以下に下がると（熱真空）、ピストン２４とドライバブレード２６は初期の上死点位置へと引き戻される。

その後、トリガ６の引き操作を開放してトリガスイッチ７をＯＦＦし、当該燃焼式釘打機１を持ち上げてプッシュレバー１１を被打込材から離すと、プッシュレバー１１と燃焼室枠１２が不図示の圧縮コイルスプリングの付勢力によって下方へ移動して図１に示す元の初期位置に復帰する。このとき、ファン１９は、所定時間だけ回転し続ける。

又、燃焼室枠１２が下動して元の初期位置に復帰すると、燃焼室２５の密閉状態が開放され、この状態でファン１９が回転することによって燃焼室２５内に流れが発生し、この流れによってヘッドカバー１４に形成された吸気口１５とシリンダヘッド１３に形成された不図示の吸気を通って大気中の空気が燃焼室２５内に吸引され、この空気によって燃焼室２５内に残留する燃焼ガスが排出されるとともに、モータ１６とモータマウント１７及びシリンダヘッド１３が冷却され、その後、ファン１９の回転が停止される。

次に、本発明の要旨を図２及び図３に基づいて説明する。

図２に示すように、シリンダヘッド１３の下部中央には、下方が開口する袋状のボス部１３Ａが一体に形成されており、前記モータ１６から鉛直下方に延びる出力軸（以下、「モータ軸」と称する）１６ａがボス部１３Ａの上壁を回転可能に貫通して燃焼室枠１２内に臨んでおり、その下端には前記ファン１９がナット２７によって結着されている。

而して、本実施の形態では、シリンダヘッド１３のボス部１３Ａの内部空間をモータ軸１６ａが貫通しているが、該モータ軸１６ａのボス部１３Ａの内部空間に臨む外周には上下２枚のリング状弾性部材であるゴムパッキン２８とこれらのゴムパッキン２８の間に配されたリング部材としての金属製のワッシャ２９が挿通している。そして、これらのゴムパッキン２８とワッシャ２９は、シリンダヘッド１３のボス部１３Ａの下部内周に下方から螺合する円筒状のねじブッシュ３０によってモータ軸１６ａの軸方向（上下方向）に固定されており、シリンダヘッド１３のボス部１３Ａの上壁との間で挟持され、ワッシャ２９は、その上下がゴムパッキン２８によって挟持されている。

ここで、図３（ａ）に示すように、ワッシャ２９の内径ｄ１はモータ軸１６ａの外径Ｄ０よりも若干大きく（ｄ１＞Ｄ０）設定されており、ワッシャ２９とモータ軸１６ａとの間にはリング状の微小な径方向隙間δ（＝（ｄ１−Ｄ０／２）が形成されており、ワッシャ２９はモータ軸１６ａとの間に微小な径方向隙間δを形成することによってシール機能を果たす。又、ゴムパッキン２８の内径ｄ２はワッシャ２９の内径ｄ１よりも大きく（ｄ２＞ｄ１）設定されている。

更に、上下２枚のゴムパッキン２８の外径Ｄ２はシリンダヘッド１３のボス部１３Ａの内径に略等しく設定されており、これらのゴムパッキン２８は、その外周がボス部１３Ａの内周面に嵌合しているために径方向移動が不可能である。これに対して、ワッシャ２９の外径Ｄ１はゴムパッキン２８の外径Ｄ２よりも小さく（Ｄ１＜Ｄ２）設定されている。ワッシャ２９はゴムパッキン２８に挟まれてボス部１３Ａに配置されており、ねじブッシュ３０がその下側からねじ部３１に螺合して配置されることによって、ワッシャ２９及びゴムパッキン２８がシリンダヘッド１３のボス部１３Ａに挟持されている。上側のゴムパッキン２８の上面はボス部１３Ａの上部内周に当接しており、下側のゴムパッキン２８の下面はねじブッシュ３０により上方向に力が加えられた状態で当接している。即ち、ゴムパッキン２８には上下方向から力が加わっているため、その間に挟まれているワッシャ２９は、ゴムパキン２８との摩擦力によって所定の位置に挟持されている。

モータ軸１６ａが左右に振れた場合、該モータ軸１６ａはその径方向に前記径方向隙間δの範囲内で移動可能である。ワッシャ２９はゴムブッシュ２８に摩擦力によって挟持されているため、モータ軸１６ａがワッシャ２９に当たると、ワッシャ２９はゴムブッシュ２８と共に変形（移動）し、即ち、ゴムブッシュ２８がモータ軸１６ａの衝撃を吸収することができる。

以上のように、本実施の形態では、シール機能を果たすワッシャ２９とこれを上下から挟持するゴムパッキン２８をシリンダヘッド１３に形成されたボス部１３Ａの内部空間、即ち、ボス部１３Ａのファン１９側に配置したため、シリンダヘッド１３のモータ軸１６ａが貫通する部分がコンパクト化されるとともに、ワッシャ２９のシール機能によって圧力の漏れが防がれ、高い打込力と熱真空が得られて当該燃焼式釘打機１の性能が高められる。

又、モータ１６はモータマウント１７を介してスプリング１８によって弾性支持されているため、燃焼室２５内での混合気の爆発燃焼時やピストン２４がバンパ２３に衝突する際の衝撃によってモータ１６が上下方向（ピストン２４の移動方向）に沿って往復移動する。このようにモータ１６が上下に往復動するとモータ軸１６ａも一体に上下動するが、モータ軸１６ａが上下動する際に左右方向に振れた場合、その振れによって該モータ軸１６ａが図３（ｂ）に示すようにワッシャ２９の内周に当接する。ここで、ワッシャ２９は前述のようにモータ軸１６ａの径方向に移動可能であるため、該ワッシャ２９がモータ軸１６ａと共に径方向に移動して上下２枚のゴムパキン２８を弾性変形させ、このゴムパッキン２８の弾性変形によって衝撃が効果的に吸収される。このため、モータ軸１６ａの振れに伴う騒音の発生が防がれるとともに、モータ軸１６ａとシリンダヘッド１３の傷付きが防がれて当該燃焼式釘打機１の耐久性が高められる。

そして、本実施の形態では、ゴムパッキン２８の内径ｄ２をワッシャ２９の内径ｄ１よりも大きく（ｄ２＞ｄ１）設定したため、モータ軸１６ａが左右に振れても、該モータ軸１６ａは図３（ｂ）に示すようにワッシャ２９に接触するだけで両者間に高いシール性が確保されるとともに、ワッシャ２９の径方向移動が許容される。

又、本実施の形態では、ゴムパッキン２８とワッシャ２９をねじブッシュ３０によってモータ軸１６ａの軸方向（上下方向）に固定したため、シリンダヘッド１３のモータ軸１６ａが貫通する部位の軸方向のシール性が高められ、圧力の漏れが防がれて高い打込力と熱真空が得られて当該燃焼式釘打機１の性能が高められるという効果が得られる。

更に、本実施の形態では、１つのワッシャを２つの弾性部材で挟持する構成を採用したが、ワッシャ及び弾性部材の数を増やしてシール性や耐久性を一層高めるようにしても良い。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図４に基づいて説明する。

図４は本発明の実施の形態２に係る燃焼式釘打機要部（シリンダヘッドのモータ軸貫通部）の断面図であり、本図においては図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態は、前記実施の形態１におけるゴムパッキン２８を省略したものであって、本実施の形態においてもワッシャ２９をシリンダヘッド１３のボス部１３Ａの内部空間に配したため、シリンダヘッド１３のモータ軸１６ａが貫通する部分がコンパクト化されるとともに、ワッシャ２９のシール機能によって圧力の漏れが防がれ、高い打込力と熱真空が得られて当該燃焼式釘打機１の性能が高められる他、部品点数を削減して構造を簡略化することができる。但し、本実施の形態においてシリンダヘッド１３のモータ軸１６ａが貫通する部位に軸方向のシール性を確保すためには、ワッシャ２９の上下のクリアランスを極小に保つ必要がある。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図５に基づいて説明する。

図５は本発明の実施の形態３に係る燃焼式釘打機要部（シリンダヘッドのモータ軸貫通部）の断面図であり、本図においても図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態は、前記実施の形態１におけるワッシャ２９の代用として、弾性部材であるゴムリング１００を配置したものである。ゴムリング１００には潤滑油を溜める油溜め溝１０１をリング状に形成している。この油溜め溝１０１があるため、モータ軸１６ａとゴムリング１００が接触しても、摺れ抵抗が小さく、モータの回転に対する悪影響はない。

又、ゴムリング１００の材質が弾性材であるゴムであるため、振動音が発生することもない。更に、潤滑油の表面張力によりモータ軸１６ａとゴムリング１００との径方向隙間のシール性を確保することができるとともに、ゴムリング１００によってモータ軸１６ａの左右方向の衝撃を吸収することができる。

尚、以上は本発明を特に燃焼式釘打機に適用した形態について説明したが、本発明は、釘以外の鋲やステープル等の止具を打ち込むための他の任意の燃焼式打込機に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明の実施の形態１に係る燃焼式釘打機の破断側面図である。 図１の要部拡大詳細図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る燃焼式釘打機におけるシリンダヘッドのモータ軸貫通部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態２に係る燃焼式釘打機要部（シリンダヘッドのモータ軸貫通部）の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る燃焼式釘打機要部（シリンダヘッドのモータ軸貫通部）の断面図である。

符号の説明

１ 燃焼式釘打機（燃焼式打込機）
２ ハウジング
２Ａ 主ハウジング部
２Ｂ ボンベ室部
３ ガスボンベ
４ 計量バルブ
５ ハンドル
６ トリガ
７ トリガスイッチ
８ 電池
９ マガジン
１０ ノーズ
１１ プッシュレバー
１２ 燃焼室枠
１３ シリンダヘッド
１３Ａ シリンダヘッドの袋状ボス部
１４ ヘッドカバー
１５ 吸気口
１６ モータ
１６ａ モータの出力軸
１７ モータマウント
１８ スプリング
１９ ファン
２０ 燃料通路
２０ａ 燃料通路の噴射口
２１ シリンダ
２２ 排気孔
２３ バンパ
２４ ピストン
２５ 燃焼室
２６ ドライバブレード
２７ ナット
２８ ゴムパッキン（弾性部材）
２９ ワッシャ（リング部材）
３０ ねじブッシュ
３１ ねじ部
１００ ゴムリング（弾性部材）
１０１ ゴムリングの油ため溝
Ｄ０ モータ軸の外径
Ｄ１ ワッシャの外径
Ｄ２ ゴムパッキンの外径
ｄ１ ワッシャの内径
ｄ２ ゴムパッキンの内径
δ 径方向隙間

Claims (1)

1. ハウジングと、該ハウジングの一端に固設されたシリンダヘッドと、該シリンダヘッドと共に燃焼室を形成する燃焼室枠と、前記シリンダヘッドに支持されたモータを備え、該モータの出力軸を前記シリンダヘッドに貫通させて前記燃焼室枠まで延ばし、その端部にファンを結着して成る燃焼式打込機において、
   前記シリンダヘッドにボス部を形成し、該ボス部に前記モータの出力軸を貫通させるとともに、該出力軸の外周に所定の隙間をもって挿通し、リング状の油溜め溝を前記出力軸側内周に有するゴムリングを前記ボス部の内部空間に配置したことを特徴とする燃焼室打込機。

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