JP5296647B2 - 電動工具用の振動低減装置及びそのような振動低減装置を組み入れた電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、電動工具用の振動低減装置及びそのような装置を組み入れた電動工具に関するものである。本発明は、特に、但し限定するものではないが、電動ハンマー用の振動低減装置及びそのような装置を組み入れたハンマーに関するものである。

空気駆動質量体の形をした駆動部材がピストン内で往復駆動され、また空気駆動質量体のピストンの端に対する衝突がハンマーのビットに対する槌打ち作用を与える電動ハンマーが知られている。そのような装置は、特許文献１に開示されており、またそれは図１に示される。

図１を詳細に参照すると、従来技術による破壊ハンマーは、電動モーター２と、プラスチックハウジング４に取り囲まれた金属製歯車ハウジング５内に収容された歯車装置とピストン駆動装置とを具備する。後部取手６とトリガスイッチ装置８とを組み入れる後部取手ハウジングが、ハウジング４，５の後部に取り付けられている。ケーブル（非図示）がケーブルガイド１０を通して延びて、モーターを外部の電源に接続する。ケーブルが電源に接続されて、トリガスイッチ装置８が押されると、モーター２は始動されてモーターの電機子を回転駆動する。ラジアルファン１４が電機子の一方の端に取り付けられており、またモーターが始動されたとき電機子がファン１４とピニオンを回転駆動するようにピニオンが電機子の他方の端に形成されている。金属歯車ハウジング５は、鋼インサートを備えるマグネシウムから作られており、またその中に収容された構成要素を堅固に支持する。

モーターピニオンは、スピンドルに回転可能に取り付けられた中間歯車装置の第一歯車を回転駆動し、前記スピンドルは、歯車ハウジング５のインサートに取り付けられている。中間歯車は、駆動歯車を回転駆動する第二歯車を有する。駆動歯車は、歯車ハウジング５内に取り付けられた駆動スピンドルに回転不能に取り付けられている。クランクプレート３０が、駆動歯車から遠い方の駆動スピンドルの端に回転不能に取り付けられており、前記クランクプレートは、偏心クランクピン３２を収容するための偏心穴が形成されている。クランクピン３２は、クランクプレートからクランクアーム３４の後端にある穴の中に延び、その結果クランクアームはクランクピン３２を中心に回動することができる。クランクアーム３４の反対側の前端には穴が形成されており、前記穴を通ってトラニオンピン３６が延び、その結果クランクアーム３４はトラニオンピン３６を中心にして回動することができる。トラニオンピン３６は、ピストン３８の後部に延びる一対の対向するアームに形成された受容穴の中にトラニオンピン３６の端を嵌め込むことによってピストン３８の後部に取り付けられる。ピストンは、円筒状中空スピンドル４０の中に往復動可能に装着されており、その結果ピストンは中空スピンドル内で往復動することができる。Ｏリングシール４２が、ピストン３８と中空スピンドル４０の内面との間に気密封止を形成するように、ピストン３８の周囲に形作られた環状凹部内に装着される。

モーター２が始動されると、電機子ピニオンが第一歯車を介して中間歯車装置を回転駆動し、また中間歯車装置の第二歯車が駆動歯車を介して駆動スピンドルを回転駆動する。駆動スピンドルは、クランクプレート３０を回転駆動し、またクランクピン３２とクランクアーム３４とトラニオンピン３６とを具備するクランクアーム装置は、クランクプレート３０からの回転駆動をピストン３８への往復駆動へ変換する。このようになっているのでピストン３８は、使用者がトリガスイッチ８を押すことによってモーターが始動されると、中空スピンドル４０に沿って前後に往復駆動される。

スピンドル４０は、スピンドルの外側にある後方に向いた環状ショルダ（非図示）がマグネシウムケース４２の内部の一組のリブ群から形成された前方に向いた環状ショルダ（非図示）に当接するまで、前端からマグネシウムケース４２内に取り付けられる。リブは、スピンドル４０を取囲むチャンバー内の空気がラム５８と打撃片６４との間の領域を自由に循環することを可能にする。スピンドルの外側の直径増大部分が、マグネシウムケース４２の内側の直径縮小部分内にぴったりと嵌る。直径増大部分及び直径縮小部分の後方で、環状チャンバーが、スピンドル４０の外部表面とマグネシウムケース４２の内部表面との間に形成される。このチャンバーは、その前端及び後端で開放している。その前端で、チャンバーはマグネシウムケース内のリブの間の空間を経由してラム５８と打撃片６４との間の空気の体積と連通している。その後端において、チャンバーは、リブ７と歯車ケース５の凹部との間の空間を経由して歯車ケース５内の空気の体積と連通している。

歯車ケース５内の空気の体積は、細い流路９及びフィルタ１１を経由してハンマーの外側の空気と連通している。従ってハンマー内の空気圧力は、ハンマーの温度の変化によって変化するものであるが、それはハンマーの外部の空気圧力と等しくされる。またフィルタ１１はハンマー歯車ケース５内の空気を比較的清浄にかつ無塵状態に維持する。

ラム５８が、それも中空スピンドル４０内で往復動が可能であるように、中空スピンドル４０内のピストン３８の前方に配置されている。ラム５８とスピンドル４０との間に気密シールを形成するために、Ｏリングシール６０が、ラム５８の外周に形成された凹部に配置されている。（図１の上半分に示される）ラム５８の動作位置では、ラムはスピンドルの穴６２の後に位置しており、密閉空気クッションがピストン３８の前面とラム５８の後面との間に形成される。従ってピストン３８の往復運動が、密閉空気クッションを介してラム５８を往復駆動する。ハンマーが休止モードに入ったとき（つまりハンマービットが加工物から離されたとき）、ラム５８は、穴６２を通り過ぎて図１の下半分に示される位置まで前方に移動する。これは空気クッションを通気し、その結果、本技術分野に知識を有する者には知られているとおり、ラム５８は、休止モードにおいてピストン３８によってもはや往復駆動されない。

しかしながら、このタイプの公知のハンマードリルは、槌打ち作用が著しい振動を生み出すという欠点を有しており、前記著しい振動は装置の使用者に対して有害であり、また装置それ自身の損傷を引き起こすことがある。

電動工具の取手の周囲に吸収材料を設けることによって電動工具の使用者に対する振動作用を低減させることが知られており、前記吸収材料は受動的振動減衰材料として機能するものである。しかしながら、装置の使用者に対する振動の伝達を低減することにおけるそのような材料の有効性には限界がある。

回転可能質量体がそれぞれの回転軸線を中心にして駆動される能動的振動低減装置が知られており、前記回転可能質量体の質量中心は、回転軸線を中心にした質量体の回転が振動を生み出すように回転軸線から離間されている。質量体の回転周期と、質量体の質量中心の間の相対位相とを制御することによって、例えばディーゼル原動機における望まれない振動を打ち消すように使用可能な振動を生み出すことが可能である。そのような装置は、特許文献２、３、４、５、６、及び７に開示されている。しかしながら、そのような技法を電動工具で発生した望まれない振動の低減に適用することが実行可能であるとは現在のところ考えられていない。

特許文献８は、ドリルビットに衝撃を与えるために、シャフトに装着された揺動プレートドライブが空気駆動質量体の往復運動を引き起こすハンマードリルを開示している。揺動プレートドライブは、揺動プレートが取り付くシャフトの回転がハンマー機構の一部を構成するピストンの往復運動を引き起こすように、前記ピストンに係合するフィンガーと、機器によって生み出される振動を部分的に打ち消すためにフィンガーの反対側のシャフトに配置された釣合い重りとを有する。しかしながら、このドリルは、その振動低減能力とコンパクトさとに限界があるという欠点を有している。

特許文献９は、第一及び第二揺動プレートが鋸の刃と釣合い重りをそれぞれ往復駆動して、鋸によって生み出される振動を最小限にする往復動鋸を開示している。しかしながら、この鋸は、一対の揺動プレートの設備が、鋸を小型に構築することを困難にするという欠点を有している。

欧州特許出願公開第１２５２９７６号明細書 仏国特許出願公開第２６０６１１０号明細書 国際公開第８８／０６６８７号パンフレット 仏国特許出願公開第２５５０４７１号明細書 欧州特許出願公開第０８４０１９１号明細書 欧州特許出願公開第０５０５９７６号明細書 欧州特許出願公開第０３３７０４０号明細書 独国特許出願公開第３４２７２３２号明細書 英国特許出願公開第２２５６９０５号明細書

本発明の好適な実施例は、従来技術による電動工具の上記の欠点を克服することを追及する。

本発明の様相によると、ハウジングと、該ハウジング内に配置されたモーターと、該モーターによってボア内で往復運動をするようにされたピストンと、使用中における前記ピストンの前記ボア内での前記往復運動がハウジングに対する当該空気駆動質量体の往復運動を引き起こしてハンマー装置の作動部材に衝撃を与えるようにボア内に配置された空気駆動質量体と、を具備する電動ハンマー装置用の振動低減装置が提供され、該振動低減装置は、前記ボアの少なくとも一部を少なくとも部分的に取囲むようにされた少なくとも一つの駆動可能質量体を具備し、少なくとも一つの前記駆動可能質量体は、ハウジングに対する空気駆動質量体の往復運動によって引き起こされた前記ハウジングの振動を少なくとも部分的に打ち消すための往復運動をモーターによって引き起こされるようにされている。

ボアの少なくとも一部を少なくとも部分的に取囲むようにされた少なくとも一つの駆動可能質量体を設けることは、その際少なくとも一つの前記駆動可能質量体は、ハウジングに対する空気駆動質量体の往復運動によって引き起こされたハウジングの振動を少なくとも部分的に打ち消すための往復運動をモーターによって引き起こされるようにされたものであるが、電動ハンマー装置がよりコンパクトな構造のものであることを可能にする一方で、同時に電動ハンマー装置の作動によってハウジングに作用されるねじりトルクを最小限に抑えるという利点を提供する。

装置は、前記空気駆動質量体の運動を引き起こすために、及び少なくとも一つの前記駆動可能質量体の前記往復運動を引き起こすために前記モーターによって駆動されるようにされた少なくとも一つの駆動歯車をさらに具備することが可能である。

振動低減手段は、少なくとも一つの駆動歯車によって回転可能で且つ少なくとも一つの前記駆動可能質量体に係合するようにされたカム手段をさらに具備することが可能である。

装置は、少なくとも一つの前記駆動可能質量体を前記カム手段との係合に付勢するための第一の付勢手段をさらに具備することが可能である。

装置は、前記カム手段の回転運動を少なくとも一つの前記駆動可能質量体の往復運動に変換するためのカムフォロワ手段をさらに具備することが可能である。

前記付勢手段は、少なくとも一つの前記駆動可能質量体を前記カムフォロワ手段との係合に付勢するようにされている。

カムフォロワ手段は、少なくとも一つの前記駆動可能質量体のそれぞれの突起を受容するようにされた少なくとも一つのノッチを具備することが可能である。

これは、駆動可能質量体をカムフォロワ手段から外すことを容易にする利点を提供する。

一つの又は各々の前記駆動可能質量体は、電動ハンマー装置が加工物から離されたときに、カム手段との係合から離脱するようにされることが可能である。

装置は、電動ハンマー装置が加工物から離されたときに、一つの又は各々の前記駆動可能質量体を前記カム手段との係合から外した状態で保持するための保持手段をさらに具備することが可能である。

保持手段は、電動ハンマー装置の作動部材とハウジングとの間で働くようにされた封止手段を具備することが可能である。

装置は、前記振動低減装置を機能停止させるための機能停止手段をさらに具備することが可能である。

前記機能停止手段は、前記モーターから前記カム手段を外すための手段を具備することが可能である。

前記機能停止手段は、少なくとも一つの前記駆動可能質量体をハウジングに対する所定の位置にロックするためのロック手段を具備することが可能である。

少なくとも一つの前記駆動可能質量体は、前記空気駆動質量体によって変位させられた空気によって駆動されることが可能である。

装置は、前記振動低減装置によって生み出された振動の位相及び／又は振幅を検出するためのセンサー手段をさらに具備することが可能である。

装置は、前記振動低減装置によって生み出された振動の位相及び／又は振幅を調節するための調節手段をさらに具備することが可能である。

装置は、前記調節手段を前記センサー手段に応答して制御するための制御手段をさらに具備することが可能である。

装置は、少なくとも一つの駆動可能質量体を支持するための少なくとも一つの支持部材であって、往復運動の実行をモーターによって引き起こされるようにされた少なくとも一つの支持部材と、前記駆動可能質量体を少なくとも一つの前記支持部材との係合に付勢するための第二の付勢手段とをさらに具備することが可能であり、また少なくとも一つの前記駆動可能質量体は、前記駆動可能質量体の前記往復運動の間に少なくとも一つの前記支持部材に対して滑動可能である。

少なくとも一つの前記支持部材は、前記ボアの少なくとも一部を少なくとも部分的に取囲むためのスリーブを具備することが可能である。

装置は、少なくとも一つの前記駆動可能手段と少なくとも一つの前記支持部材との間の衝撃を減衰させるための減衰手段をさらに具備することが可能である。

本発明の他の様相によると：
ハウジングと；
該ハウジング内に配置されたモーターと；
前記モーターによってボア内で往復運動を引き起こされるようにされたピストンと；
使用中における前記ボア内での前記ピストンの前記往復運動が前記ハウジングに対する当該空気駆動質量体の往復運動を引き起こして電動ハンマー装置の作動部材に衝撃を与えるようにボア内に配置された空気駆動質量体と；
上で規定された振動低減装置と；を具備する電動ハンマー装置が提供される。

装置は、前記ボアを形成するピストンシリンダをさらに具備することが可能である。

少なくとも一つの前記駆動可能質量体は、前記ピストンシリンダの少なくとも一部を形成するようにされることが可能である。

これは、電動ハンマー装置がさらにコンパクトな構造で作られることを可能にする利点を提供する。

装置は、前記振動低減装置のカムフォロワ手段に係合するために前記ピストンシリンダに設けられた少なくとも一つの突起をさらに具備することが可能である。

少なくとも一つの前記突起は、前記ピストンシリンダの内側表面に設けられることが可能である。

これは、装置のコンパクトな構造をさらに促進するという利点を提供する。

装置は、前記振動低減手段によって生み出された振動の位相及び／又は振幅を検出するためのセンサー手段をさらに具備することが可能である。

装置は、前記調節手段を前記センサー手段に応答して制御するための制御手段をさらに具備することが可能である。

装置は、少なくとも一つの前記駆動可能質量体及び／又は前記ピストンの往復運動を引き起こすための駆動手段をさらに具備することが可能である。

前記駆動手段は、前記モーターによって回転されるようにされたシャフトと、少なくとも一つの前記駆動可能質量体及び／又は前記空気駆動質量体に係合するための係合部分を有する駆動部材と、前記係合部分の正反対位置からずれた釣合い重りとを具備する。

本発明の更なる様相によると、ハウジングと、該ハウジング内で、工具の少なくとも一つの第一の作動部材の運動を引き起こすようにされたモーターと、を具備する電動工具用の振動低減装置が提供され、該装置は、少なくとも一対の回転可能質量体を具備し、一対の又は各々の前記対は、それぞれの第一及び第二回転軸線を中心に互いに反対方向に回転するようにされたそれぞれの第一及び第二回転可能質量体を具備し、前記第一及び第二回転可能質量体の各々が、対応する前記回転軸線から離間されたそれぞれの質量中心を有している。

少なくとも一つの前記対の前記第一及び第二回転可能質量体はそれぞれの歯車を具備することが可能である。

少なくとも一つの前記対の前記歯車は互いに噛み合うことが可能である。

少なくとも一つの前記対の回転可能質量体は同芯に取り付けられる。

これは、振動低減手段がよりコンパクトな構造のものであることを可能にする利点を提供する。

振動低減装置は、該装置によって生み出された振動の位相及び／又は振幅を調節するための調節手段をさらに具備することが可能である。

装置は、少なくとも一つの前記第一作動部材の運動を引き起こすとために及び前記振動低減手段を駆動するために前記モーターによって駆動されるようにされた少なくとも一つの駆動歯車をさらに具備することが可能である。

これは、振動低減手段が工具の第一作動部材と同じ周期で駆動されることを保証するという利点を提供する。

前記調節手段は、少なくとも一つの前記駆動歯車を少なくとも一つの前記第一作動部材に対して回転させるための手段を具備することが可能である。

前記調節手段は、少なくとも一つの前記対の前記質量体を所定の角度だけ互いに回転させるための手段を具備することが可能である。

本発明の更なる様相によると：
ハウジングと；
電動工具の少なくとも一つの第一作動部材の運動を引き起こすようにされた、ハウジング内のモーターと；
前述のように規定された振動低減装置；とを具備する電動工具が提供される。

前記モーターは、少なくとも一つの前記対の前記回転可能質量体を介して少なくとも一つの前記第一作動部材を駆動するようにされている。

少なくとも一つの前記駆動可能質量体は、前記ピストンシリンダの少なくとも一部を形成するようにされている。

これは、該装置がよりコンパクトな構造のものであることを可能にするという利点を提供する。

該装置は、前記振動低減装置のカムフォロワ手段に係合するための、前記ピストンシリンダに設けられた少なくとも一つの突起をさらに具備することが可能である。

少なくとも一つの前記突起は、前記ピストンシリンダの内側表面に設けられてもよい。

これは、装置のコンパクトな構造をさらに促進するという利点を提供する。

装置は、前記振動低減手段によって生み出された振動の位相及び／又は振幅を検出するためのセンサー手段をさらに具備することが可能である。

装置は、前記センサー手段に応答して前記調節手段を制御するための制御手段をさらに具備することが可能である。

装置は、少なくとも一つの前記駆動可能質量体及び／又は前記ピストンの往復運動を引き起こすための駆動手段をさらに具備することが可能である。

該駆動手段は、前記モーターによって回転されるようにされたシャフトと、少なくとも一つの前記駆動可能質量体及び／又は前記空気駆動質量体に係合するための係合部分を有する駆動部材と、前記係合部分の正反対位置からずれた釣合い重りとを具備することが可能である。

本発明の更なる様相によると、ハウジングと、該ハウジング内のモーターと、該モーターによって駆動されるようにされた作動部材とを有する電動工具用の駆動部材が提供され、該駆動部材は、係合部分と、少なくとも一つの釣合い重りとを具備し、該駆動部材は、それを装着するシャフトの回転が使用中に前記係合部分の往復運動を引き起こすように、前記シャフトに装着されるようにされ、また少なくとも一つの前記釣合い重りが前記係合部分の正反対位置からずれた位置に配置される。

駆動部材は、シャフトに取り付けられるようにされた環状本体部分をさらに具備することが可能であり、その際、前記係合部分は、細長いものでありまた前記本体部分から延びている。

ここで本発明の好適な実施例が、添付図面を参照しながら、例示だけを目的に及びどんな限定的な意味においてでもなく説明される。

従来技術の破壊ハンマーの一部切り取り側面図である。 本発明の参考例の振動低減装置の斜視図である。 本発明の参考例の振動低減装置の分解斜視図である。 本発明の参考例の振動低減装置の斜視図である。 本発明の参考例の振動低減装置の斜視図である。 本発明の第一実施例の振動低減装置の側面断面図である。 本発明の第二実施例の振動低減装置の、図６に対応する断面図である。 本発明の参考例の振動低減装置の、図６に対応する断面図である。 本発明の参考例の振動低減装置の分解斜視図である。 本発明の参考例の振動低減装置の一部切り取り斜視図である。 本発明の参考例の振動低減装置の、図１０に対応する一部切り取り図である。 本発明の参考例の振動低減装置の一部切り取り図である。 図１２に示される振動低減装置の能力のシミュレーションを示す図である。 図１２に示される振動低減装置の能力のシミュレーションを示す図である。 図１３Ａ及び１３Ｂのシミュレーションから得られたデータを示す図である。 図１３Ａ及び１３Ｂのシミュレーションから得られたデータを示す図である。 本発明の参考例の振動低減装置の、図１２に対応する一部分解斜視図である。 本発明の参考例の振動低減装置の、図１２に対応する一部分解斜視図である。 図１６の装置の断面立面図である。 本発明の参考例の振動低減装置の側面断面図である。 本発明に使用される揺動ベアリングの断面図である。 従来技術の揺動ベアリングの、図１９Ａに対応する図である。

図２を参照すると、図１に示される従来技術の破壊ハンマーのようなハンマーに使用される振動低減機構１０１が、共通シャフト１０４に装着された一対のほぼ同じ歯車１０２，１０３を具備している。歯車１０２，１０３の各々は、傾斜した歯１０５を有する歯面と、各歯車１０２，１０３の全体の質量中心が共通シャフト１０４を通る回転軸線から離間されるように歯車１０２，１０３の外周に配置された重り１０６とから成る。歯車１０２，１０３の歯１０５は、図２における歯車１０２の矢印Ａの方向の回転が、円錐歯車１０７を介して歯車１０３の矢印Ｂの方向の対応する回転を引き起こすように、互いに向き合って円錐歯車１０７と噛み合っている。円錐歯車１０７は、ステップモーター１０８に対して矢印Ｃの方向で自由に回転できるが、歯車１０２，１０３の重り１０６の相対位置の調節は、ステップモーター１０８によって矢印Ｃとは反対の方向に円錐歯車１０７を回転することによって実現可能である。

図２に示される振動低減機構の動作がここで説明される。

下側歯車１０３はシャフト１０４に堅固に装着されているのに対して、上側歯車はシャフト１０４に対して自由に回転できる。シャフト１０４は、工具のビットに槌打ち作用を与えるための往復動空気駆動質量体のような作動部材を駆動する歯車機構に接続されて、下側歯車１０３が空気駆動質量体の往復運動の周期と同じ周期で回転するようになっている。両方の歯車１０２，１０３が円錐歯車１０７に噛み合っているので、歯車１０２，１０３は、同じ角速度で、但し反対方向に回転する。

各歯車１０２，１０３の質量中心の回転運動は、共通シャフト１０４に直角の平面内の垂直二軸に沿う質量中心の正弦波運動に分解され得る。歯車１０２，１０３の重り１０６の角度の間隔をモーター１０８によって変化させることによって、振動低減機構１０１によって作り出されて生じた振動の位相及び大きさは、空気駆動質量体によって工具のビットに与えられた槌打ち作用により引き起こされたハンマーハウジングの振動を少なくとも部分的に打ち消すように調節可能である。

図３を参照すると、そこでは図２の参考例に共通の部品は同様の但し１００だけ増えた参照符号で示され、ハンマーピストン２２０は、歯車プレート２０２上の偏心ピン２１２によって駆動される。歯車プレート２０２は、歯車プレート２０３と同軸にシャフト２７０に装着され、歯車プレート２０３には重り２０６が設けられている。歯車プレート２０２，２０３上の歯２０５は、ステップモーター２０８により回転される円錐歯車２０７と噛み合っている。図２の参考例と同様の様態で、偏心ピン２１２に対する重り２０６の角度位置が、歯車プレート２０２，２０３を互いに対して回転させるように円錐歯車２０７を回転させることによって調節される。

図３の参考例では、ハンマーピストン２２０の運動によって引き起こされた振動は、歯車プレート２０３を回転させることによって生み出される振動によって打ち消され、歯車プレート２０３の外周上の重り２０６は、他方の歯車プレート２０２上のピン２１２のほぼ正反対側にある。

ここで図４を参照すると、そこでは図３の参考例に共通の部品が同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されており、歯車３０２，３０３が共通のシャフト（非図示）に装着され、また各々に歯３０５が設けられている。歯車３０２は偏心ピン３１２を保持しており、前記偏心ピン３１２は、図３に示されるハンマーピストンと同様のハンマーピストンを駆動するための往復動出力シャフト（非図示）を駆動するために使用される。歯車３０３は、その質量中心が歯車３０３の回転軸線から離間されるようにその外周に重り３０６が設けられており、また歯車３０２，３０３は、それぞれ駆動シャフト３１０，３１１によって互いに独立して駆動され、前記駆動シャフト３１０，３１１は歯車３０２，３０３の歯にそれぞれ噛み合っているそれぞれの歯車３１３，３１４を有している。

槌打ち作用は、空気駆動質量体にシリンダの端を打たせるハンマーピストンの往復運動によって工具のビットに与えられる。駆動シャフト３１０は偏心ピン３１２の回転を引き起こし、シャフト３１１は、歯車３０３が歯車３０２と同一の周期で、但し反対方向に回転するように駆動され、また歯車３０３の回転によって生み出された振動が工具の槌打ち作用によって生み出された振動を最大級の程度で打ち消すように、重り３０６と偏心ピン３１２との間の位相差が選択される。

図５では、図４の参考例に共通の部品が同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されており、図５は、槌打ち作用を生み出すための空気駆動質量体（非図示）を駆動するハンマーピストン４２０の往復動によって引き起こされる振動を低減するための振動低減装置４０１を開示している。釣り合い重り４２１が、ハンマーピストン４２０とはほぼ逆位相の往復運動のために設けられる。ハンマーピストン４２０は回動ピン４２２を介してクランクアーム４２３に接続されており、クランクアーム４２３はハンマーモーターに接続された駆動シャフト（非図示）によって軸線４２４を中心に回転される。クランクアーム４２３の軸線４２４を中心にした回転が、釣り合い重り４２１の往復運動をハンマーピストン４２０と同一の周期で、但しほぼ逆位相で引き起こすように、駆動アーム４２５が回動軸線４２６においてクランクアーム４２３に接続されている。

歯車４０３は、偏心重り４０６を有しており、また駆動シャフト４１１の歯車４１４と噛み合う外側の歯４０５を設けられている。釣り合い重り４２１に対する偏心重り４０６の角度位置を調節することが可能であるように、駆動シャフト４１１は、歯車４０３をクランクアーム４２３に対して回転させるために使用されることが可能である。結果として、ハンマーピストン４２０の質量中心の振動は、空気駆動質量体及び打たれる表面の硬度及び他の要因に応じて変化するという事実を考慮に入れて、生じた振動の位相と振幅を調節することが可能である。

ここで図６を参照すると、そこでは図５の参考例に共通の部品は同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されており、ハンマーピストン５２０を有する工具に使用されるより小型の振動低減装置５０１が示されている。ハンマーピストン５２０は、歯車５２３の軸線５２４を中心とする回転によってシリンダ５３０内で往復運動をさせられ、前記ハンマーピストン５２０は、ピストンアーム５３１及び回動ピン５２２を介して歯車５２３に装着されている。ハンマーピストンの往復運動は、槌打ち作用を工具のビット（非図示）に与えるために空気駆動質量体５６９をシリンダ５３０に沿って駆動させる。

歯車５２３は、駆動シャフト５１１の歯車５１４を歯車５２３の外周の歯５３２に噛み合わせることによって軸線５２４を中心にして回転させられ、前記駆動シャフト５１１は工具のモーター（非図示）によって回転させられる。

振動低減機構５０１は、歯車５２３の周囲に堅固に取り付けられたカム５３３と、ピストンシリンダ５３０を取囲む釣合い重り５２１と、釣合い重り５２１上のカムフォロワ５３４とを有している。釣合い重り５２１上のカムフォロワ５３４は、圧縮ばね５３５によってカム５３３との接触に押しやられる。カム５３３の外側輪郭は、ハンマーピストン５２０の往復運動を引き起こすための歯車５３４の回転が、ピストンシリンダ５３０に対する釣合い重り５２１の振動をハンマーピストン５２０の運動に対する逆位相で引き起こすようになっている。ハンマーピストン５２０と釣合い重り５２１とが同一の駆動シャフト５１１によって駆動されるので、これは釣合い重り５２１がハンマーピストン５２０と同一の周期で駆動されることを保証する。釣合い重り５２１がシリンダ５３０を取囲んでいるので、機構５０１はより小型に作ることが可能であり、また該機構の作動によって生み出されるねじりトルクが最小限に抑えられる。

歯車５２３がなお回転している一方で工具の槌打ち作用が機能停止されたとき（例えば工具のビットが加工物から離されたとき）、振動低減機構５０１を機能停止させるために、釣合い重り５２１は、図６に示される左側のその最も遠い位置でシリンダ５３０に対して所定の位置でロックされる。これは、ピストンシリンダ５３０を取囲むハウジング５３７内の支持球５３６が釣合い重り５２１の外側表面の凹部５３９と整列されることによって達成され、支持球５３６は通常は、ピストンシリンダ５３０に対する釣合い重り５２１の滑り運動を可能にしている。支持球５３６と凹部５３９とが整列されたとき、釣合い重り５２１をピストンシリンダ５３０に対して所定の位置でロックするために、ピン５３８が図６に示される右側に変位させられ、この結果として支持球５３６が、上方に移動されて釣合い重り５２１内の凹部５３９に係合し、釣合い重り５２１の軸方向運動を妨げる。この位置で、カム５３３は歯車５２３を支えとして自由に回転するが、カムフォロワ５３４はカム５３３との係合に移動することが妨げられる。

図７を参照すると、そこでは図６の実施例に共通の部品が同様の但し１００だけ増えた参照符号によって示されており、本発明の第二実施例の振動低減機構６０１は、ねじりばね６４１によって図７に示される下方に力を加えられたピン６４０であって、支持球６４２を該ピン６４０の外側に押しやってカムプレート６３３を歯車６２３にロックするピン６４０によって歯車６２３に通常は堅固にロックされているカム６３３を有している。

振動低減機構６０１を機能停止させるために、ピン６３８が圧縮ばね６４３の作用に対抗して図７に示される左側に移動させられて、支持球６４２がピン６４０の細径部分６４４に収まることができるようにピン６４０を上方に移動させる。結果として、カム６３３は歯車６２３を支えとして自由に回転可能になり、この結果としてカム６３３はカムフォロワ６３４を移動させない。従って釣合い重り６２１はピストンシリンダ６３０に対して移動しない。

本発明の参考例が図８に示され、そこでは図７の実施例に共通の部品は同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されている。振動低減機構７０１は、ピストンシリンダ７３０に隣接するチャンバー７５０内に備えられた釣合い重り７２１を有している。ハンマーピストン７２０は、駆動シャフト７５２（該駆動シャフト７５２はモーターに接続されている）に取り付けられた揺動プレート７５１によって往復駆動され、また釣合い重り７２１がハンマーピストン７２０とほぼ逆位相で移動を引き起こされるように、ピストンシリンダ７３０内のハンマーピストン７２０の変位が、ピストンシリンダ７３０内の空気及びピストンシリンダ７３０とチャンバー７５０を接続する流路７５３内の空気の変位を引き起こす。

図９を参照すると、そこでは図７の実施例に共通の部品が同様の但し２００だけ増えた参照符号によって示され、カム８３３が歯車プレート８２３に取り付けられ、またカムフォロワ８３４が回動アーム８６０に取り付けられている。回動アーム８６０は、回動ピン８６１を中心にして回動し、またばね８３５によって押しやられてカム８３３と係合させられる。釣合い重り８２１がピン８６２によってピストンシリンダ８３０に滑動可能に取り付けられ、またハンマーピストン８２０が、クランクアーム８３１及び偏心ピン８２２によって歯車８２３に取り付けられている。ハンマーピストン８２０は、歯車８２３の歯８３２と係合している駆動シャフトの歯車（非図示）によって往復動の様態で駆動され、カム８３３がカムフォロワ８３４と係合する歯車８２３の回転は、釣合い重り８２１の往復運動をハンマーピストン８２０に対するほぼ逆位相で引き起こす。

釣合い重り８２１は支持球８４２によってピン８６２に取り付けられ、前記支持球８４２は、釣合い重り８２１の穴８６４の中に受容されるピン８６２の下側部分の凹部８６３と係合するようにピン８４０によって押しやられる。振動低減機構８０１を機能停止させるために、ピン８４０は、圧縮ばね８４１の作用に抗して下方に移動させられて、支持球８４２をピン８６２の凹部８６３から離脱させる。これは、ピン８６２が、釣合い重り８２１の穴８６４内を自由に滑動することを可能にする。

本発明の第九参考例の小型振動低減機構９０１が図１０に示されており、そこでは図９の参考例に共通の部品が同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されている。ハンマーピストン９２０は、駆動シャフト９１１の歯車９１４に噛み合った歯９３２を有する歯車プレート９２３によって駆動される。カム９３３が歯車９２３に堅固に取り付けられて、カムフォロワプレート９３４の内側表面に係合する。カムフォロワプレート９３４はピン９７０を介して釣合い重り９２１に接続されており、前記釣合い重り９２１は、カム９３３の回転が釣合い重り９２１の軸方向での振動を引き起こすように、ピストンシリンダ９３０の部分を形成している。

振動低減装置９０１を機能停止させるために、カムフォロワプレート９３４は、図１０に示される下方に移動させられて、カムフォロワプレート９３４のカム表面をカム９３３から外す。このような方法で、歯車９２３の回転は、釣合い重り９２１の軸方向運動を引き起こさない。

図１１を参照すると、そこでは図１０の参考例に共通の部品は同様の但し１００だけ増えた参照符号で示され、カムフォロワ１０３４が、ばね（非図示）によってカム１０３３と係合するようにされ、またヨークプレート１０７５によって支持されており、前記ヨークプレート１０７５は、ピボット１０７６を中心に回動可能であって、ピストンシリンダ１０３０の一部を形成する釣合い重り１０２１にピン１０７０を介して接続されている。カムフォロワは、カム１０３３と係合するように圧縮ばね１０７７によって付勢され、また振動低減装置１００１は釣合い重り１０２１を圧縮ばね１０７７の作用に対抗して図１１に示される左側に移動することによって機能停止されることが可能である。

本発明の第十一参考例が図１２に示され、そこでは図１１の参考例に共通の部品が同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されている。カム１１３３がベアリング１１８０の開口を介してピン１１８１に取り付けられて、クランク１１８２の回転が回転軸１１８３を中心にしたカム１１３３の回転を引き起こすようになっている。シリンダハウジング１１２１が矢印Ｄの方向に移動させられたときベアリング１１８４がカム１１３３の外周面に接触するように、ベアリング１１８４がシリンダハウジング１１２１上のピン１１７０に装着されている。従って、クランク１１８２がピストン１１２０を駆動するために回転されるとき、工具ハウジング（非図示）に対して滑動可能であるように装着されているシリンダハウジング１１２１は、ピストン１１２０との逆位相で移動させられる。シリンダ１１２１内でのピストン１１２０の運動はラム１１６９の運動を引き起こす。打撃片１１８６が、ばね１１８７によってシリンダハウジング１１２１の端に取り付けられ、また打撃片１１８６は溝１１８９に装着されたＯリング１１８８と、打撃片の端部１１９１の一対のＯリング１１９０とを有している。

シリンダ１１２１は、工具が加工物（非図示）から分離されたとき、打撃片１１８６が圧縮ばね１１８７によってシリンダハウジング１１２１の端から分離されるように、ハウジングに取り付けられており、この結果としてラム１１６９は打撃片１１８６との接触に至らない。この状態では、ベアリング１１８４はカム１１３３との係合に付勢されず、この結果としてシリンダハウジング１１２１は往復動を引き起こされない。工具が加工物と係合したとき、打撃片１１８６は、ばね１１８７の力に対抗して押されてシリンダハウジング１１２１の端に接触するようになって、ベアリング１１８４はカム１１３３の表面に接触するように押される。結果としてピストン１１２０の往復運動がラム１１６９の往復運動を引き起こし、前記ラム１１６９はその行程の端で打撃片１１８６に接触し、またシリンダハウジング１１２１はピストン１１２０と逆位相で駆動される。工具が加工物から外されたときにはシリンダ１１２１は、図１２に示される矢印Ｄに反対の方向に押され、打撃片１１８６は、Ｏリング１１８８がハウジングに係合することによって、シリンダハウジング１１２１の端との係合から外れた位置に保持される。結果として、振動低減装置は、工具が加工物から外されたときには自動的に機能停止される。

図１３Ａ及び１３Ｂは、図１２に示される振動低減装置の能力のシミュレーションを示しており、シミュレーションの結果が図１４に示されている。振動低減装置なしで発生した振動（１６．５ｍ／ｓ²）と振動低減装置が作動されたときに発生した振動（６．５ｍ／s²）との比較が、図１２に示された装置が振動を約６０％低減したことを示している。

本発明の第十二参考例が図１５に示されており、そこでは図１２の参考例に共通の部品は同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されている。ほぼ円形の開口１２３５をその端に有するカムフォロワ１２３４が、カム表面１２３３に取り付けられてカム表面１２３３を取囲み、また歯車１２３９によって駆動されるシャフトの周りのベアリング１２３６，１２３７によってカム表面の周囲の位置に保持される。歯車１２３９は、アーム１２２０ａを介してピストン１２２０も駆動する。アーム１２２０ａを介してピストン１２２０を駆動するためのシャフト１２３８の回転が、カム表面１２３３の回転も引き起こし、この回転が次に開口１２４０とピン１２７０の往復運動を引き起こすように、円形開口１２３５の反対側のカムフォロワ１２３４の端における開口１２４０が、シリンダ１２２１の下側表面のピン１２７０に取り付けられている。これが次に、ピストン１２２０の往復運動とは逆位相のシリンダ１２２１の直線往復運動という結果に至る。

図１５の装置では、工具ビット（非図示）が加工物（非図示）から離されたとき、カムフォロワ１２３４は、カム表面１２３３又はピン１２７０から外されず、この結果として振動低減機構は常にスイッチが入っており、また振動低減機構によって引き起こされる振動は許容される。しかしながら、図１５の参考例は、既存の部品を最大限に使用する利点と、装置の構造を単純にする利点と、さらに装置をコンパクトな構造にする利点とを有している。

ここで図１６及び１７を参照すると、そこでは図１５の参考例に共通の部品は同様の但し１００だけ増えた参照符号で示されており、本発明の参考例は、ほぼ円形の開口１３３５を有するカムフォロワ１３３４が、ピストンシリンダ１３２１の内側表面に設けられたピン１３７０に取り付けられるという点で図１５の参考例とは異なっている。図１７で最もよく見られるように、ピン１３７０はピストンシリンダ１３２１の内側に配置され、その結果としてピン１３７０は、ピストン１３２０の最後尾の位置で、ピストン１３２０の後側に位置する。これは、装置が、他の例より著しくコンパクトな構造のものであることを可能にする。

カムフォロワ１３３４の代替の配置構成も図１６に示されており、そこでは、カムフォロワ１３３４の前端の開口１３４０は、ピストンシリンダ１３２１に設けられたピン１３７０に係合するための概ねＵ字形のノッチ１３５０に置き換えられている。工具が加工物（非図示）から離されたとき図１２の参考例に類似のやり方で振動低減装置を機能停止させるために、ノッチ１３５０は、ピン１３７０が付勢手段（非図示）によってカムフォロワ１３３４から外されることを可能にする。工具ビットが押されて加工物と係合したとき、カムフォロワ１３３４は押されてピン１３７０と係合し、その結果ピン１３７０は開口１３４０の全経路を通してノッチ１３５０内に受容されている。

図１８を参照すると、そこでは図６の実施例に共通の部品が同様の但し９００だけ増えた参照符号で示されており、ピストンシリンダ１４３０の内部で往復滑動するハンマーピストン１４２０を有する電動ハンマーに使用される振動低減装置１４０１が示されている。ハンマーピストン１４２０は、ロッド１４３１とピン１４２２を介して歯車１４２３に回動可能に取り付けられており、前記歯車１４２３はベアリング１４２５に取り付けられ且つ歯１４３２を有するものである。更なるアーム１４５２が、ピボット１４５０を介して歯車１４２３に取り付けられており、軸線１４２４を中心にした歯車１４２３の回転が、アーム１４３１及び１４５２を互いに逆位相で振動させる。アーム１４５２は、ピン１４５６を介してスリーブ１４５８に回動可能に取り付けられており、前記スリーブはピストンシリンダ１４３０の外側表面に滑動可能に装着されている。

釣合い重り１４６０が、スリーブ１４５８の外側表面を取囲み、また弾性Ｏリングシール１４６２と圧縮ばね１４６４とを介して前記外側表面に滑動可能に取り付けられている。ばね１４６４は、釣合い重り１４６０を弾性Ｏリング１４６２の方に押しやるために、フランジ１４５６に当接し、前記フランジが今度はサークリップ１４６８によって保持される。

図１８に示される振動低減手段１４０１の動作がここで説明される。

歯車１４２３が、駆動シャフト（非図示）と歯車１４２３の歯１４３２との噛み合いによってシャフト１４２４を中心に回転されるとき、アーム１４３１及び１４５２は互いに反対方向に移動する。ハンマーピストン１４２０が図１８に示される左側に移動する場合には、ハンマーピストン１４２０と打撃片１４６９の形をした空気駆動質量体との間の空間１４７０に形成された空気ばねは、圧縮された空気ばねが本技術分野に知識を有する者にはよく知られた様態で打撃片１４６９を左へ移動させるまで、最初に圧縮される。このように、ハンマーピストン１４２０の図１８の左への移動と、それに続く打撃片１４６９の左への移動との間にわずかな遅れがある。

同時に、アーム１４５２はスリーブ１４５８を図１８に示される右側に移動させる。スリーブ１４５８が右側に移動したとき、それは釣合い重り１４６０に対して右に移動し始め、この結果として、圧縮ばね１４６４は最初に圧縮され、そして次に釣合い重り１４６０がスリーブ１４５８と共に右に移動し始める。換言すると、ハンマーピストン１４２０と打撃片１４６９の左への運動が短い遅延の後に続くハンマーピストン１４２０だけの左への最初の運動を釣り合わせるために、最初にスリーブ１４５８が右に移動し、次いで短い遅延の後スリーブ１４５８と釣合い重り１４６０が右に移動する。従って、圧縮ばね１４６４の特性と伸張力を適切に選択することによって、機械的圧縮ばねが空間１４７０内の空気ばねの挙動に似るように、スリーブ１４５８の運動と釣合い重り１４６０の運動との間の遅延を、ハンマーピストン１４２０の運動と打撃片１４６９の運動との間の遅延にほぼ等しくすることが可能である。ハンマーピストン１４２０と打撃片１４６９の挙動をより綿密に調和させることにより、装置の振動はさらに低減される。

図１９Ｂを参照すると、本技術分野に知識を有する者には在来型の構造のものである図８の揺動軸受け装置が非常に詳細に示されている。揺動プレート７５１は、軸受け７６０を介してシャフト７５２に取り付けられて、シャフト７５２がその縦軸線７５４を中心に回転するときシャフト７５２に対して揺動プレート７５１が回転することを可能にする。揺動プレート７５１はピストンのアーム７２０に係合するためのフィンガー７５５と、フィンガー７６２の正反対側に配置された釣合い重り７６４とを有している。本技術分野に知識を有する者には理解されるであろうが、シャフト７５２がその縦軸線７５４を中心にして回転するとき、フィンガー７６２は装置の縦軸線の方向で往復運動の様態で移動させられて、ピストンシリンダ７３０内のハンマーピストンの往復運動を引き起こす。

ここで図１９Ａを参照すると、改良された揺動軸受け装置が、軸受け７５４ａを介してシャフト７５２ａに取り付けられた揺動プレート７５１ａを有している。該揺動プレートは、フィンガー７６２ａ及び釣合い重り７６４ａを有している。釣合い重り７６４ａの質量は、図１９の釣合い重り７６４の質量より大であり、かつ図１９Ａの釣合い重り７６４ａは、フィンガー７６２ａに対して１８０度ではない角度に配置されている。結果として、図１９Ａの揺動軸受けによって生み出される振動を、動作に揺動軸受けを組み入れているハンマー装置の特性に綿密に調和させることが可能であり、結果として、釣合い重り７６４ａの質量と角度位置の適切な選択によって、揺動軸受けによって生み出される振動を最小限に抑えることが可能である。

前述された実施例・参考例は例示のみを目的として及び何ら制限的な意味をもたずに説明されたこと、並びに様々な代替形体及び変形形体が特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく可能であることが本技術分野に知識を有する者には理解されるであろう。

５０１ 振動低減装置
５１１ 駆動シャフト
５１４ 歯車
５２０ ハンマーピストン
５２１ 釣合い重り
５２２ 回動ピン
５２３ 歯車
５２４ 軸線
５３０ シリンダ
５３１ ピストンアーム
５３３ カム
５３４ カムフォロワ
５３５ 圧縮ばね
５６９ 空気駆動質量体

Claims (3)

1. 電動ハンマー装置用の振動低減装置であって、
   前記電動ハンマー装置は、ハウジングと、該ハウジング内に配置されたモーターと、該モーターによってシリンダのボア内で往復運動を引き起こされるようにされたピストンと、空気駆動質量体にして、使用中における前記シリンダの前記ボア内の前記ピストンの前記往復運動がハウジングに対する該空気駆動質量体の往復運動を引き起こして前記ハンマー装置の作動部材に衝撃を与えるように、ボア内に配置された空気駆動質量体とを具備するものであり、
   該振動低減装置が、前記シリンダ及び前記ボアを取囲むようにされた一つの駆動可能質量体と、前記ピストンの前記往復運動を引き起こすために、及び前記駆動可能質量体の前記往復運動を引き起こすために、前記モーターによって駆動されるようにされた少なくとも一つの駆動歯車と、少なくとも一つの前記駆動歯車によって回転可能なカム手段と、前記カム手段の回転運動を前記駆動可能質量体の往復運動に変換するためのカムフォロワ手段と、該カムフォロワ手段を前記カム手段との係合に付勢するための第一付勢手段であって前記シリンダを取り囲む第一付勢手段とを具備する、振動低減装置において、
   前記駆動可能質量体が、ハウジングに対する空気駆動質量体の往復運動によって生じた前記ハウジングの振動を少なくとも部分的に打ち消すために、前記モーターによって往復運動を引き起こされるようにされた振動低減装置。
2. 前記第一付勢手段が、少なくとも一つの前記駆動可能質量体を前記カムフォロワ手段との係合に付勢するようにされている、請求項１に記載の振動低減装置。
3. 前記カムフォロワ手段が、少なくとも一つの前記駆動可能質量体に設けられたそれぞれの突起を受容するようにされた少なくとも一つのノッチを具備する、請求項１又は２に記載の振動低減装置。

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