JP5397606B2 - オイルパルス工具 - Google Patents

Description

本発明は、モータにより回転駆動され、油圧によって発生する間欠的な打撃力を利用してボルト等の締結部材を締め付けるオイルパルス工具に関する。

ネジやボルト等の締め付けを行うインパクト工具として、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルス工具が知られている。オイルパルス工具は、金属同士の衝突がないため、メカニカル方式のインパクト工具に比べて、作動音が低いという特徴を有する。このようなオイルパルス工具として、例えば特許文献１があり、オイルパルスユニットを駆動する動力として電気モータを使用する。オイルパルス工具を稼働させるためにトリガスイッチを引くと、モータに駆動電力が供給される。モータが回転すると減速機構部を介して、その回転が減速されてオイルパルス機構部に伝達され、アンビルを回転させる。

特開２００３−２９１０７４号公報

特許文献１の技術において、オイルパルス機構部は、略棒状をなして外枠の前方へ指向するアンビルと、アンビルの半径方向外方にアンビルと略同軸的に設けられた筒状体と、筒状体内の空間を仕切るブレードとを備える。アンビルと筒状体とにより画成される空間には、オイルが充填され、ブレードによって複数のオイル室が画成される。筒状体は減速機構部を介してモータの出力軸に駆動連結されており、モータが略一定速度で回転するのに伴い、筒状体はモータの出力軸よりも減速された略一定速度で回転する。筒状体が回転しているときに、所定のオイル室内部のオイルが圧縮され、オイル室間に圧力差が生ずる。この圧力差を解消しようとしてアンビルが回転することによってアンビルに回転パルストルクが発生する。

アンビルに回転パルストルクが発生するときに、互いに当接し合っているアンビルの一部と筒状体の一部とが摺動することにより熱が発生する。また、オイルが高圧のオイル室から低圧のオイル室へと移動することにより摩擦抵抗が生じて発熱する。このオイルパルス機構部での発熱を放置しておくとオイルの温度が上昇し、オイルの粘度が変化することにより出力変動が起こる恐れがある。また、オイルが熱膨張するため、オイルパルス機構部からのオイル漏れが怒る恐れがあり、この対策をすることが重要である。

一方、オイルパルス工具の打撃機構は油圧を利用して打撃力を発生させている。その油圧による打撃時に、出力軸に対して強力な打撃力が与えられるため、その反動でモータの回転が一時的にロックすることがある。特に、モータとオイルパルスユニットの間に減速機構を設けたオイルパルス工具の場合、減速機構を保持する箇所に反力が生じ、この反力により本体が大きく変位してしまうといった現象が生じ、操作性が悪化することがあった。従って、従来からこの反力を出来るだけ小さくする努力が続けられてきた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ハウジングの胴体部分の全長を極力短くしてコンパクトなオイルパルス工具を提供することにある。

本発明の他の目的は、打撃時の本体に伝わる反動を減少させ、操作性を向上させたオイルパルス工具を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、オイルパルス機構部の冷却を充分に行うことができる電動式のオイルパルス工具を提供することを目的とする。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータに連結され油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルスユニットと、これらを収容するハウジングを有するオイルパルス工具であって、ハウジングにはグリップ部が形成され、ハウジングのグリップ部の内部、又は、ハウジングのグリップ部よりも反モータ側の内部に電動ファンを設け、ハウジングのモータ近傍に第１の空気取入口を設け、電動ファンによって第１の空気取入口から取り込まれた空気を吸引して、モータを冷却した後にハウジング外部に排出するように構成した。オイルパルスユニットの入力軸は、減速機構を介さずにモータの回転軸に直結され、モータとオイルパルスユニットの入力部の回転速度が等しいように構成される。ハウジングのグリップ部の内部には、電動ファンとモータとを空間的に接続する空気通路が形成される。

本発明の他の特徴によれば、ハウジングのオイルパルスユニット近傍に第２の空気取入口を設け、第２の空気取入口から取り込まれた空気が、オイルパルスユニットの周囲を流れた後に電動ファンに至り、電動ファンによってハウジングの外部に排出される。また第２の空気取入口から取り込まれた空気は、オイルパルスユニットを冷却した後にモータの周囲に流れ、第１の空気取入口から取り込まれた空気とともに電動ファンに流れる。以上のように構成することにより、モータの回転軸の軸線上に、冷却ファンを配置しないで構成できる。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、モータに連結され油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルスユニットと、これらを収容するハウジングを有するオイルパルス工具であって、ハウジングにはグリップ部が形成され、ハウジング内部であって、グリップ部内、又は、ハウジングのグリップ部よりも反モータ側の内部に電動ファンを設け、ハウジングのオイルパルスユニット近傍に第２の空気取入口を設け、電動ファンによって第２の空気取入口から取り込まれた空気を吸引して、オイルパルスユニットを冷却した後にハウジング外部に排出するように構成した。オイルパルスユニットの入力軸は、減速機構を介さずにモータの回転軸に直結され、モータとオイルパルスユニットの入力部の回転速度が等しくなるように構成される。

請求項１の発明によれば、ハウジング内部であって、グリップ部内、又は、ハウジングのグリップ部よりも反モータ側の内部に電動ファンを設け、電動ファンによって第１の空気取入口から取り込まれた空気を吸引してハウジング外部に排出するので、モータの回転軸上に冷却用のファンを設けなくても効果的にモータを冷却することができる。

請求項２の発明によれば、オイルパルスユニットの入力軸はモータの回転軸に直結されるので減速機構が不要となる。また、減速機構を保持する部材も不要になるため軽量化を図ることができ、打撃時に本体に生ずる反動を小さくすることができ、操作性を向上させることが可能となる。また、減速機構がないために、ハウジング胴体部の全長を短くすることが可能となり、小型化が実現でき、狭所での操作性が向上する。

請求項３の発明によれば、ハウジングのグリップ部の内部に、電動ファンとモータとを空間的に接続する空気通路を設けたので、ハウジングのグリップ部内部を空気通路として有効活用することができる。さらに、グリップ部内に設けられたトリガスイッチ用のトリガ制御基板も冷却することが可能となる。

請求項４の発明によれば、ハウジングのオイルパルスユニット近傍に第２の空気取入口を設け、第２の空気取入口から取り込まれた空気がオイルパルスユニットの近傍を流れるので、モータだけでなくオイルパルスユニットも効果的に冷却することができる。

請求項５の発明によれば、第２の空気取入口から取り込まれた空気は、オイルパルスユニットを冷却した後にモータの周囲に流れ、第１の空気取入口から取り込まれた空気とともに電動ファンに流入するので、一つの電動ファンを用いてモータとオイルパルスユニットの双方を冷却することができる。

請求項６の発明によれば、ハウジング内部であって、グリップ部内、又は、ハウジングのグリップ部よりも反モータ側の内部に電動ファンを設け、電動ファンによってオイルパルスユニット周囲の熱せられた空気をグリップ部を経由して吸引して、ハウジング外部に排出するので、オイルパルスユニットを効果的に冷却することができる。

請求項７の発明によれば、オイルパルスユニットの入力軸はモータの回転軸に直結されるので減速機構が不要となる。また、減速機構がなくなるだけでなく減速機構を保持する部材も不要になるため軽量化を図ることができ、打撃時に本体に生ずる反動を小さくすることができ、操作性を向上させることが可能となる。

請求項８の発明によれば、ハウジングは胴体部と、胴体部より下方に伸びるグリップ部を有し、グリップ部に電動ファンを収容したのでモータの回転軸上に冷却用のファンを設けなくても効果的にモータを冷却することができる。また、また、胴体部内に冷却ファンがないために、ハウジングの前後長を短くすることが可能とり、狭所での操作性が向上する。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るオイルパルス工具の全体を示す縦断面図である。 図１のオイルパルスユニット４の断面図である。 図２のＡ−Ａ部の断面図であって、オイルパルスユニット４の使用状態における一回転の動きを８段階で示した断面図である。 オイルパルス工具１の外観を示す右側面図である。 オイルパルス工具１の外観を示す斜視図であり、左斜め前から見た図である。 電動ファン１７単体の斜視図であり、上方側から見た図である。 モータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例に係るオイルパルス工具の全体を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、本明細書の説明において上下及び前後の方向は、図１中に示した方向として説明する。図１は本発明の実施例に係るオイルパルス工具の全体を示す断面図である。

図１において、オイルパルス工具１は、バッテリパック２により供給される電力を利用し、モータ３を駆動源としてオイルパルスユニット４を駆動し、オイルパルスユニット４の出力軸たるメインシャフト（アンビル）２４に回転力と打撃力を与えることによってドライバビット等の図示しない先端工具に回転打撃力を直接又は間欠的に伝達してネジ締めやボルト締め等の作業を行う。本実施例においては、モータ３の回転軸３ｅが、減速機構を介さずにオイルパルスユニット４の入力部に直結される。従って、モータ３の回転数とオイルパルスユニット４のライナ２１が同速度で同期して回転する。

バッテリパック２により供給される電力は、例えば１４Ｖの直流電力であり、後述するインバータ回路を介してモータ３に送られる。モータ３は、外周側にステータコアに巻かれた巻線を有する固定子（ステータ）３ｂを有し、内周側に永久磁石を有する回転子（ロータ）３ａを有し、モータ３の後方にインバータ回路を搭載するモータ用基板７を有するブラシレスＤＣモータである。回転軸３ｅは、２つのベアリング１０ｂ、１０ｃによって回転可能に保持され、ハウジング６の筒状の胴体部（モータの回転軸の軸線上に配置される部品を収容する部分）内に収容される。

ハウジング６は、胴体部から略直角に下方向に延びる部分が形成され、その一部が作業者によって把持されるグリップ部６ａとなる。グリップ部６ａの上部付近の前方にはトリガスイッチ８が設けられ、トリガスイッチ８を引いた量に略比例する電圧が、モータ３に伝達される。グリップ部６ａの下方、つまり、グリップ部６ａからみてモータ３とは反対側（反モータ側）には、バッテリパック２が着脱可能に取り付けられる。

モータ３の回転軸の延長線上（軸線上）であってハウジング６の胴体部内においては、主要な構成要素として、モータ用基板７と、打撃力発生機構たるオイルパルスユニット４と、ベアリング１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、ベアリング１０ｂを保持するインナカバー１２が位置する。本実施例においては、一般的な電動式オイルパルス工具で見られるような、減速機構や冷却ファンは、がモータ３の回転軸の軸線上に存在しない。このように、締付作業を行う必要最低限の部品のみをモータ３の回転軸線上に配置したので、電動工具の前後長（全長）をきわめて短く構成することが可能となり、小型化が図れて操作性を大きく向上させることが可能となった。

モータ３を冷却するための電動ファン１７は、ハウジング６のグリップ６ａから反モータ側の内部であって、制御部４０（図７参照）を搭載するための制御用基板９の上側に搭載される。電動ファン１７は、モータ３とは独立して回転する電動式の冷却ファンであり、本実施例においては、内部に小型の直流モータ及びファンが収容されたユニット形状のファンを用いる。電動ファン１７は、その回転軸が鉛直方向になるように配置され、回転軸付近の上方から空気を吸引して円周方向の一方向たる前方に排出させる。電動ファン１７によって吸引される空気は、モータ３の外周部に形成された第１の空気取入口１５から取り込まれ、モータ３の回転子３ａと固定子３ｂの間、及び、固定子３ｂの外周側を流れることによってモータ３を冷却した後、矢印１９ａ、１９ｂ、１９ｃの方向に流れて電動ファン１７に流入する。その後、取り込まれた空気は電動ファン１７の前方側に排出され、矢印１９ｄの方向にハウジング６に形成された空気排出口１４から外部に排出される。

一方、本実施例のオイルパルス工具１においては、電動ファン１７によって発生される空気流をモータ３の冷却にだけ用いるのではなく、オイルパルスユニット４の冷却にも用いている。そのため、ハウジング６のオイルパルスユニット４の周囲に複数の第２の空気取入口１６が設けられる。空気取入口１６から取り込まれた空気は、オイルパルスユニット４の外周に沿って流れることによりオイルパルスユニット４を冷却し、その後、インナカバー１２に形成された複数の軸方向に延びる貫通穴１２ａを経由してモータ３側の空間に流れ、空気取入口１５から取り込まれた空気と合流して、グリップ部６ａの内部空間を通って電動ファン１７へと流れる。これは、モータ３による発熱に比べて、オイルパルスユニット４の発熱は大きくないので、オイルパルスユニット４を冷却した空気でさらにモータ３を冷却することができるためである。

尚、モータ３の部分の冷却風路と、オイルパルスユニット４の冷却風路を別々に構成して、モータ３側の空間からグリップ部６ａに流れる通路と、オイルパルスユニット４側の空間からグリップ部６ａに流れる通路を別々に構成し、グリップ部６ａ内でこれらを合流させるように構成しても良い。このように構成する場合は、インナカバー１２に軸方向に延びる貫通穴１２ａを形成しなくても良い。

このようにモータ３の回転軸３ｅ上に配置する部品を最小にしつつ、グリップ部６ａの下方に電動ファン１７を設けたので、モータ３及びオイルパルスユニット４を効果的に冷却しつつ、本体を小型化することが可能となる。さらに、冷却風は矢印１９ａ〜１９ｄに示したように、グリップ部６ａを通過するため、グリップ部６ａ内に設けられたトリガスイッチ８用のトリガ制御基板８ａをも冷却することが可能となる。

ハウジング６の胴体部内に内蔵されたオイルパルスユニット４は、後方側に突出する嵌合軸部２３ａ（図２参照）がモータ３の回転軸３ｅに減速機構等を介さず直接接続される。嵌合軸部２３ａは、その後方側の断面形状が六角形状に形成され、嵌合軸部２３ａは回転軸３ｅに形成された嵌合穴に装着される。オイルパルスユニット４の前方側に延びるメインシャフト２４は、オイルパルスユニット４の出力軸となるもので、その先端部分には取付穴２４ａが形成される。取付穴２４ａには、図示しない先端工具が装着される。トリガスイッチ８が引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転力はオイルパルスユニット４に伝達され、オイルパルスユニット４のライナ２１はモータ３の回転速度と同速度で回転する。

オイルパルスユニット４の内部にはオイルが充填されていて、メインシャフト２４に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい際には、メインシャフト２４はオイルの抵抗のみでモータ３の回転にほぼ同期して回転する。メインシャフト２４に強い負荷がかかるとメインシャフト２４の回転が止まり、オイルパルスユニット４の外周側のライナ２１のみが回転を続け、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置にてオイルの圧力が急激に上昇し、メインシャフト２４に大きな締付トルク（打撃力）が作用し、メインシャフト２４を大きな力で回転させる。以後、同様の衝撃動作が数回繰り返され、締結対象が設定トルクで締め付けられるまで打撃力がメインシャフト２４に間欠的に繰り返し伝達される。

図２は、図１のオイルパルスユニット４の断面図である。オイルパルスユニット４は、主に、モータ３の出力軸３ｅと同期して回転する駆動部分（２１、２３、３２）と、先端工具が取り付けられる出力部分（２４、２５ａ、２５ｂ、２９）の２つにより主に構成される。モータ３の出力軸３ｅと同期して回転する駆動部分は、出力軸３ｅに形成された六角穴に接続される嵌合軸部２３ａを有するライナプレート２３と、その外周側で前方に延びるように固定される略円柱形のライナ２１を含んで構成される。出力部分は、メインシャフト２４と、メインシャフト２４にバネ５を介して取り付けられるブレード２５ａ、２５ｂを含んで構成される。

メインシャフト２４はライナ２１内で回転できるように保持され、ライナ２１とメインシャフト２４の間の空間内には、トルクを発生するための作動油（オイル）が充填される。作動油が充填される空間はライナ２１に取り付けたライナプレート２３によって密封される。ライナ２１とメインシャフト２４、及び、ライナ２１とライナプレート２３の間には、相互間の気密性を確保するためのＯリング３０、３１が設けられる。なお、ライナ２１にはオイルの圧力を高圧室から低圧室に逃がすリリーフバルブ２２があり、発生するオイルの最大圧力を制御し、締め付けトルクを調整することができる。

Ｏリング３０はメインシャフト２４とライナ２１の間を密閉するものである。Ｏリング３１はライナプレート２３の外周部に形成された円環状の溝内に設けられ、ライナ２１とライナプレート２３の間を密閉する。メインシャフト２４の前方端には、先端工具を挿入するための六角穴２４ａが形成される。六角穴２４ａは、軸方向（前後方向）と垂直な面の断面が六角形である。メインシャフト２４の後方側外周部には、２個の溝部にバネ２９を介してブレード２５ａ、２５ｂが嵌挿され、ブレード２５ａ、２５ｂがライナ２１の内面に当接するようにバネ２９によって径方向に付勢される。

図３は図２のＡ−Ａ部の断面図であって、オイルパルスユニット４の使用状態における一回転の動きを８段階で示した断面図である。図３（１）、（２）に示すように、ブレード２５ａ、２５ｂ間のメインシャフト２４の外周面には軸方向に延びる二本の突条たる凸状シール面２６ａ、２６ａが設けられる。ライナ２１の内周面には山形状に盛り上げて成る凸状シール面２７ａ、２７ｂと、凸状部２８ａ、２８ｂが形成される。以上の構成によってライナ２１の内部は略４つの断面領域を形成するライナ室が形成される。

オイルパルス工具１はボルト締め付け時において締め付けボルトの座面が着座すると、メインシャフト２４に負荷がかかり、メインシャフト２４、ブレード２５ａ、２５ｂはほぼ停止した状態になり、ライナ２１だけが回転を続ける。モータ３の回転によるライナ２１の回転に伴い、１回転に１回の衝撃パルスが発生するが、この衝撃パルス発生時においてオイルパルス工具１内は、ライナ２１の内周面に形成した凸状シール面２７ａとメインシャフト２４の外周面に形成した凸状シール面２６ａが接触する。同時に、ライナ２１の内周面に形成した凸状シール面２７ｂとメインシャフト２４の外周面に形成した凸状シール面２６ａと接触する。このようにライナ２１の内周面に形成した一対の凸状シール面と、メインシャフト２４の外周面に形成した一対の凸状シール面がそれぞれ当接することにより、ライナ２１の内部は二つの高圧室Ｈと２つの低圧室Ｌに仕切られる。そして、前記高圧室Ｈと低圧室Ｌとの圧力差によりメインシャフト２４が締め付けボルトを締め付けるべく回転する。

次に、オイルパルスユニット４の動作手順を図３（１）〜（８）までの流れを用いて説明する。図３（１）〜（８）は、ライナ２１がメインシャフト２４に対して相対角で１回転する状態を示した図である。まず、トリガ８を引くことによりモータ３が回転され、これに伴いライナ２１も同期して回転する。前述したように、メインシャフト２４に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい時には、オイルの抵抗のみでメインシャフト２４はモータ３の回転にほぼ同期して回転する。メインシャフト２４に強い負荷がかかるとそれに直結されたメインシャフト２４の回転が止まり、外側のライナ２１のみが回転を続ける。

図３（１）は、メインシャフト２４に衝撃パルスによる打撃力が発生するときの位置関係を示す図である。この（１）に示す位置が、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置である。ここでは、凸状シール面２７ａと２６ａが、シール面２７ｂとシール面２６ａが、ブレード２５ａと凸状部２８ａが、ブレード２５ｂと凸状部２８ｂがそれぞれメインシャフト２４の軸方向全域において当接し、これによりライナ２１の内部空間が２つの高圧室と２つの低圧室の４室に区画される。

ここで高圧、低圧とは、内部に存在するオイルの圧力である。さらにモータ３の回転によってライナ２１が回転すると、高圧室の容積は減少するためオイルは圧縮されて瞬間的に高圧が発生し、この高圧はブレード２５ａ、２５ｂを低圧室側に押しやる。その結果、メインシャフト２４には上下のブレード２５ａ、２５ｂを介して瞬間的に力が作用して強力なトルクが発生する。この高圧室が形成されることにより、ブレード２５ａ、２５ｂを図中時計方向に回転させるような強い打撃力が作用する。図３（１）に示す位置を本明細書では「打撃位置」と呼ぶ。

図３（２）は、打撃位置からライナ２１が４５度回転した状態を示す。（１）に示す打撃位置を過ぎると、凸状シール面２７ａと２６ａ、凸状シール面２７ｂとシール面２６ａ、ブレード２５ａと凸状部２８ａ、及び、ブレード２５ｂと凸状部２８ｂの当接状態が解除されるため、ライナ２１の内部の４室に区画されていた空間が解除され、相互の空間にオイルが流れるため、トルクは発生せず、ライナ２１はモータ３の回転によりさらに回転する。

図３（３）は、打撃位置からライナ２１が９０度回転した状態を示す。この状態では、ブレード２５ａ、２５ｂが凸状シール面２７ａ、２７ｂに当接してメインシャフト２４から突出しない位置まで半径方向内側まで後退するため、オイルの圧力の影響を受けずトルクは発生しないため、ライナ２１はそのまま回転する。

図３（４）は、打撃位置からライナ２１が１３５度回転した状態を示す。この状態ではライナ２１の内部空間は連通してオイルの圧力変化は生じないため、メインシャフトに回転トルクは発生しない。

図３（５）は、打撃位置からライナ２１が１８０度回転した状態を示す。この位置では、凸状シール面２７ｂと２６ａ、凸状シール面２７ｂとシール面２６ａが接近するが、当接しない。これは、メインシャフト２４に形成した凸状シール面２６ａと２６ａが、メインシャフトの軸に対して対称位置にないためである。同様にライナ２１の内周に形成した凸状シール面２７ａと２７ｂもメインシャフトの軸に対して対称位置にはない。従って、この位置ではオイルの影響をほとんど受けないためトルクはほとんど発生しない。尚、発生するトルクがゼロではないのは、内部に充填されるオイルには粘性があり、凸状シール面２７ｂと２６ａ、又は、凸状シール面２７ａと２６ａが対面した際に、ほんの僅かながら高圧室が形成されるため、（２）〜（４）、（６）〜（８）と違って若干の回転トルクを生じさせる。

図３（６）〜（８）の状態は、（２）〜（４）とほぼ同様であり、これらの状態の際はトルクが発生しない。（８）の状態からさらに回転すると、図３（１）の状態に戻り、凸状シール面２７ａと２６ａが、シール面２７ｂとシール面２６ａが、ブレード２５ａと凸状部２８ａが、ブレード２５ｂと凸状部２８ｂがそれぞれメインシャフト２４の軸方向全域において当接し、これによりライナ２１の内部空間が２つの高圧室と２つの低圧室の４室に区画されるため、メインシャフト２４に強い回転トルクが発生する。

メインシャフト２４に強い衝撃回転トルクが発生した場合、その反力はライナ２１、ライナプレート２３を介し、モータ３の回転子３ａに生じる。図１に示すように、オイルパルスユニット４とモータ３は直接結合され、回転子３ａはベアリング１０により回転方向に対する拘束がないため、回転子３ａに生じた反力はハウジング６へ伝わることなく、作業者へ反力が伝わることがない。そのため、作業者に対し、良好な操作性を提供することが可能となる。

図４はオイルパルス工具１の外観を示す右側面図である。ハウジング６の後方側であって、モータ３を収容する部分の外周部には、複数の空気取入口（第１の空気取入口）１５が形成される。また、ハウジング６の前方側であって、オイルパルスユニットの前方付近の外周部にも複数の空気取入口（第２の空気取入口）１６が形成される。ハウジング６のグリップ部６ａよりも下方、つまりハウジング６の反モータ側は、従来のオイルパルス工具に比べて上下方向に長さが長くなっている。しかしながら、グリップ部６ａより下方の長さＬ２の増大による実際の作業への悪影響はほとんど問題とならない。本願では、本体部の長さＬ１の短縮効果がきわめて大きいものである。

図５はオイルパルス工具１の外観を示す斜視図であり、左斜め前から見た図である。
ハウジング６のグリップ部６ａの下方であって、バッテリパック２の上側付近に複数の空気排出口１４が形成される。空気排出口１４はハウジング６から前方に向かって排出されるように構成されるので、熱せられた排気が作業中の作業者に直接当たることはなく、作業者に不快感を与えることはない。また、空気排出口１４を設ける位置は、メインシャフト２４から十分離れた箇所に設けられるので、先端工具による作業にも影響しない。尚、本実施例においては、空気排出口１４は、ハウジング６のグリップ部６ａの下方かつ前方側に配置したが、この位置だけに限られず、グリップ部６ａの下方かつ側方側（右側又は左側）に形成しても良い。

図６は電動ファン１７単体の斜視図で、上方側から見た図を示している。電動ファン１７は軸方向に空気を吸引するための吸引口１７ａが設けられ、回転するファンを収容すると共に吸引及び排出する空気を所望の方向に導くためのファンハウジング１７ｂと、空気を一方向に排出するための吐出口１７ｃを有する汎用のブロワファンである。ファンハウジング１７ｂには、２つのネジ穴１７ｄが形成され、図示しないネジによって電動ファン１７はハウジング６の内壁に固定される。尚、電動ファン１７のハウジング６への固定方法は任意であり、ネジを用いずに、分割されるハウジング６によって挟持されるようにしても良いし、両面テープ等でハウジング６に固定するようにしても良い。両面テープを用いる場合には、弾力性のある素材をベースにしたものを用いると、接着機能と共に電動ファン１７に伝わる振動を低減させる制震機能を果たすことができる。

次に、図７を用いてモータ３の駆動制御系の構成と作用を説明する。本実施例では、モータ３は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子３ｂと、回転子３ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）４２を有する。これら回転位置検出素子４２からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。回転位置検出素子４２は、モータ用基板７上の回転子３ａのマグネットに対向する位置に設けられる。

モータ用基板７上に搭載される電子素子には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６から主に構成されるインバータ回路４７を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御用基板９に搭載される制御部４０中の制御信号出力回路４６に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路４６から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路４７に印加されるバッテリパック２の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。

６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御用基板９上に搭載された演算部４１によって、トリガスイッチ８の操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。モータ３を回転させる場合は、演算部４１はファン回転制御部４４に駆動信号を出力して、電動ファン１７を回転させる。電動ファン１７には、図示していないがバッテリパック２から供給される電力（配線図は図示せず）を用いることができる。演算部４１は、トリガスイッチ８が開放されてモータ３を停止する場合は、ファン回転制御部４４に停止信号を出力して、電動ファン１７を停止させる。

尚、電動ファン１７を停止させるタイミングは、モータ３と同期させても良いし、非同期にしてモータ３の回転停止後一定時間がたってから停止させるように構成しても良いし、或いは、温度センサ５２によって測定されたインバータ回路４７の温度に応じて電動ファン１７の回転及び停止を制御しても良い。

ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路４７の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって結果的にバッテリパック２の直流電源から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施の形態では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。

オイルパルス工具１には、モータ３の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー５１が設けられ、回転方向設定回路５０は正逆切替レバー５１の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部４１に送信する。演算部４１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。

制御信号出力回路４６は、回転方向設定回路５０と回転子位置検出回路４３の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路４６に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子３ａを設定された回転方向に回転させる。この場合、モータ用基板７の負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路４９の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路４８によって測定され、その値が演算部４１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。

インバータ回路４７には、スイッチング素子１８の温度を測定する温度センサ５２が設けられ、温度上昇測定回路４５によってスイッチング素子１８又はその周囲の温度が常に測定され、その値が演算部４１に出力される。演算部４１は、スイッチング素子１８の温度が異常に高くなった場合は、インバータ回路４７及びモータ３の保護のため、モータ３を停止させる。また、演算部４１は、スイッチング素子１８の温度があらかじめ設定された基準値以上に上昇した場合にファン回転制御部４４に信号を送り、電動ファン１７の回転を増速させても良い。電動ファン１７を回転させる速度は、１段階だけでなく、低速／高速の２段階、あるいは連続的に可変に制御するようにしても良い。

以上説明したように本実施例においては、動力を発生させるモータとオイルパルスユニットのライナの回転速度が等しくなるように結合することで減速機構が不要となり、これに伴い減速機構を保持する箇所がなくなるため、打撃時に本体に反動が生じにくく操作性を向上させることが可能となる。また、減速機構がないために、本体の全長（前後長）を短くすることが可能となり、小型化を図ることができ、狭所での操作性が向上する。さらに、スイッチング素子、モータ、及びオイルパルスユニットの冷却用に、電動ファンを別途設けたので、これらの冷却を確実に行うことができる。

図８は、本発明の第２の実施例に係るオイルパルス工具１ａの全体を示す断面図である。第２の実施例においては、オイルパルス工具１ａの全長（前後長）の短縮を犠牲にして、打撃時に本体に伝わる反動を小さくするように構成したものである。尚、図１で示した第１の実施例に係るオイルパルス工具１と同じ構成の部分には同じ参照符号を付して繰り返しの説明を省略する。

第２の実施例において特徴的なことは、図１の電動ファン１７の替わりに、モータ３の回転軸３ｅに冷却ファン５７を設けたことである。モータ３の回転軸３ｅにシャフト部材６１が設けられ、シャフト部材６１を介して冷却ファン５７が回転軸３ｅに回転不能に固定される。シャフト部材６１の先端部には断面が六角形の取付穴６１ｄが形成される。冷却ファン５７は回転子３ａと同期して回転する遠心ファンである。冷却ファン５７が回転することによって第１の空気取入口１５から外気を取り込まれ、モータ用基板７、モータ３を冷却した空気は、冷却ファン５７の収容室６３に流入し、冷却ファン５７によってハウジング６の側方に形成された複数の空気排出口６６から外部に排出される。

尚、図８には図示していないが、オイルパルスユニット４の近傍のハウジング６の部分に第２の空気取入口（図示せず）を設け、冷却ファン５７によってオイルパルスユニット４側からも空気が吸引されて、空気排出口６６から外部に排出されるように構成する。この際、ハウジング６のオイルパルスユニット４が収容される空間から冷却ファン５７の収容室６３に空気が流れるように、図１のインナカバー１２と同様に、インナカバー６２に複数の貫通穴（図示せず）を形成する。図８においては、縦断面位置において、ベアリング１０ｂを後方側からインナカバー６２に固定するためのプレート６７及びネジ６８が位置するので、貫通穴が描かれていないが、円周方向に複数個の貫通穴が形成されるものである。

冷却ファン５７は金属で構成される。冷却ファン５７金属で構成することによって、冷却ファン５７は外径を大きくすることが可能となるため、メインシャフト２４に打撃力を与える際に、全体重量を大きくすることなく慣性力を効果的に大きくすることが可能となる。これにより、モータ３を大型化させずとも、大きな締付トルクを生じることが可能となる。また減速機構を用いていないために、全長の増大は最小限に抑えることができる。

以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、第一の実施例において電動ファン１７をハウジング６のグリップ部６ａよりも下方に設けたが、グリップ部６ａの内部に設けても良い。また、上述の実施例では、グリップ部６ａの内部は、空気通路として用いているものの、導風のための壁などを形成していないが、導風路や整流板等を形成するようにして冷却風が抵抗なく流れるように形成しても良い。

さらに、ハウジング６の前後長をさらに短くするための、スイッチング素子１８をモータ用基板７に搭載するのではなく、制御用基板９上に搭載するか、或いはモータ３とは離れた箇所の別基板に搭載するようにしても良い。そのように構成すれば、モータ用基板７のスイッチング素子１８の搭載に要するスペースの分だけハウジング６の前後長をさらに短縮できる。

１、１ａ オイルパルス工具 ２ バッテリパック ３ モータ
３ａ （モータの）回転子 ３ｂ （モータの）固定子 ３ｅ （モータの）回転軸
４ オイルパルスユニット ５ バネ ６ ハウジング
６ａ （ハウジングの）グリップ部 ７ モータ用基板
８ トリガスイッチ ９ 制御用基板 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ ベアリング
１１ スリーブ １２ インナカバー １２ａ （インナカバーの）貫通穴
１３ ケース １４ 空気排出口 １５ （第１の）空気取入口
１６ （第２の）空気取入口 １７ 電動ファン
１７ａ 吸引口 １７ｂ ファンハウジング １７ｃ 吐出口
１７ｄ ネジ穴 １８ スイッチング素子 ２１ ライナ
２２ リリーフバルブ ２３ ライナプレート ２４ メインシャフト
２４ａ （メインシャフトの）取付穴
２５ａ、２５ｂ ブレード ２６ａ、２６ｂ 凸状シール面
２７ａ、２７ｂ 凸状シール面 ２８ａ、２８ｂ 凸状部
２９ バネ ３０、３１ Ｏリング ３２ ライナカバー
４１ 演算部 ４２ 回転位置検出素子 ４３ 回転子位置検出回路
４４ ファン回転制御部 ４５ 温度上昇測定回路
４６ 制御信号出力回路 ４７ インバータ回路 ４８ 電流検出回路
４９ 印加電圧設定回路 ５０ 回転方向設定回路 ５１ 正逆切替レバー
５２ 温度センサ ５３ 放熱器 ５７ 冷却ファン
６１ シャフト部材 ６１ｄ （シャフト部材の）取付穴
６２ インナカバー ６３ 収容室
６６ 空気排出口 ６７ プレート ６８ ネジ

Claims (8)

1. モータと、前記モータに連結され油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルスユニットと、これらを収容するハウジングを有するオイルパルス工具であって、
   前記ハウジングにはグリップ部が形成され、
   前記ハウジングの前記グリップ部の内部、又は、前記ハウジングの前記グリップ部よりも反モータ側の内部、に電動ファンを設け、
   前記ハウジングの前記モータ近傍に第１の空気取入口を設け、
   前記電動ファンによって第１の空気取入口から取り込まれた空気を吸引して、前記モータを冷却した後にハウジング外部に排出することを特徴とするオイルパルス工具。
2. 前記オイルパルスユニットの入力軸は、前記モータの回転軸に直結され、前記モータと前記オイルパルスユニットの入力部の回転速度が等しいことを特徴とする請求項１に記載のオイルパルス工具。
3. 前記ハウジングのグリップ部の内部に、前記電動ファンと前記モータとを空間的に接続する空気通路を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルパルス工具。
4. 前記ハウジングの前記オイルパルスユニット近傍に第２の空気取入口を設け、
   前記第２の空気取入口から取り込まれた空気が、前記オイルパルスユニットの周囲を流れた後に前記電動ファンに至り、前記電動ファンによって前記ハウジングの外部に排出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のオイルパルス工具。
5. 前記第２の空気取入口から取り込まれた空気は、前記オイルパルスユニットを冷却した後に前記モータの周囲に流れ、前記第１の空気取入口から取り込まれた空気とともに前記電動ファンに流れることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のオイルパルス工具。
6. モータと、前記モータに連結され油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルスユニットと、これらを収容するハウジングを有するオイルパルス工具であって、
   前記ハウジングにはグリップ部が形成され、
   前記ハウジング内部であって、前記グリップ部内、又は、前記ハウジングの前記グリップ部よりも反モータ側の内部に電動ファンを設け、
   前記ハウジングの前記オイルパルスユニット近傍に第２の空気取入口を設け、
   前記電動ファンによって第２の空気取入口から取り込まれた空気を吸引して、前記オイルパルスユニットを冷却した後にハウジング外部に排出することを特徴とするオイルパルス工具。
7. 前記オイルパルスユニットの入力軸は、前記モータの回転軸に直結され、前記モータと前記オイルパルスユニットの入力部の回転速度が等しいことを特徴とする請求項６に記載のオイルパルス工具。
8. モータと、
   前記モータに接続されるオイルパルスユニットと、
   前記モータ及び前記オイルパルスユニットを収容するハウジングと、を有するオイルパルス工具であって、
   前記ハウジングは、前記モータ及び前記オイルパルスユニットを収容する胴体部と、前記胴体部より下方に伸びるグリップ部と、を有し、
   前記グリップ部に電動ファンを収容したことを特徴とするオイルパルス工具。

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