JP5431000B2 - ハンマードリル - Google Patents

Description

本発明は、先端のビットに回転及び／又は打撃を付与可能としたハンマードリルに関する。

ハンマードリルは、例えば特許文献１に示すように、ハウジング内の前方に、前端でビットを保持する最終出力軸となるツールホルダを軸支し、その後方に、往復動する打撃子によってビットを中間子を介して間接的に打撃する打撃機構を設け、その下方に、モータの出力軸の回転が伝達される中間軸をツールホルダと平行に軸支して、中間軸に設けたギヤを、ツールホルダに設けたギヤと噛合させて、中間軸の回転をツールホルダへ伝達可能としている。
また、ツールホルダには、ツールホルダに設定以上のトルクが加わった場合に、中間軸からのトルク伝達を遮断するトルクリミッタが設けられている。このトルクリミッタは、ツールホルダ側のギヤを回転可能且つ軸方向へ移動可能に外装して、コイルバネによってツールホルダに固定したカムリング側へ付勢し、ギヤとカムリングとの間に、互いの対向面に跨って係合するローラを設けてなる。すなわち、ツールホルダへのトルクが設定トルクを超えない範囲では、ギヤの回転が規制されてトルクがカムリング及びツールホルダに伝わり、ビットへの回転負荷によってツールホルダへのトルクが設定トルクを超えると、ギヤがコイルバネの付勢に抗して前進して空転し、カムリングへのトルク伝達を遮断するものである。

米国特許第５３７３９０５号明細書

このようなハンマードリルにおいては、トルクリミッタが作動した際、ツールホルダ側のギヤが中間軸側のギヤと噛み合いながら軸方向へスライドするため、ギヤ同士の噛み合い部分で歯が摩耗するおそれがあり、耐久性を低下させてしまう。また、ギヤのストロークを考慮してハウジングの形状を決定する必要があるため、コンパクト化の障害に繋がる。

そこで、本発明は、トルクリミッタを具備したものであっても、ギヤの好適な耐久性を維持できると共に、コンパクト化も支障なく達成可能となるハンマードリルを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、トルクリミッタを、ギヤと隣接して最終出力軸へ一体回転可能に外装され、ギヤとの対向面にカム突起を突設したカムリングと、カム突起と同心円上でギヤに穿設された貫通孔内にギヤの半径方向と軸線を一致させて収容され、回転方向でカム突起と係合可能なローラと、ローラをカムリング側へ付勢して、最終出力軸へのトルクが設定トルクを超えない範囲でローラをカム突起と係合させる付勢手段と、から形成する一方、ギヤにおけるカムリングとの対向面に、カム突起の内側でカムリングに当接する突条を、カム突起より大きい高さで突設して、当該トルクが設定トルクを超えた際には、付勢手段の付勢に抗してローラが貫通孔内でカム突起を乗り越えてカムリング上を転動することで、ギヤを空転させてカムリングへのトルク伝達を遮断することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、トルクリミッタを具備したものであっても、ギヤの好適な耐久性を維持することができる。また、ギヤは軸方向へ移動しないため、ハウジング内にギヤの移動ストロークを確保する必要がなく、コンパクト化も容易に達成可能となる。
また、ローラの採用により、ボールと比較してカムリングとの接触面積が増加する。よって、カム突起との係合の信頼性が高まる上、カム突起への負担も抑えられてカムリングの耐久性も高まる。

ハンマードリルの一部縦断面図である（通常時）。 ハンマードリルの一部縦断面図である（トルクリミッタ作動時）。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ハンマードリルの一例を示す一部縦断面図で、ハンマードリル１は、回転機構及び打撃機構を内設するギヤハウジング２と、その後方（図１の右側）でモータ４を収容するモータハウジング３とを有し、ギヤハウジング２の前方に、前端にビットを装着可能な最終出力軸としてのツールホルダ６を回転可能に軸支している。
ツールホルダ６は、中間部８がギヤハウジング２の前端でボールベアリング１０に、後方部９がギヤハウジング２内後方に組み付けられたインナハウジング１１に夫々回転可能に軸支される筒状体で、ギヤハウジング２から突出した前端部７には、ツールホルダ６の前端に差し込まれた図示しないビットを着脱操作する操作スリーブ１２が設けられている。

また、ツールホルダ６の後方部９の外周には、ギヤ１３が回転可能に外装されて、そのギヤ１３の前方にはカムリング１４が、ストッパボール１５によって一体に外装されている。一方、ギヤ１３の後方には、ワッシャー１６とコイルバネ１７とが外装されている。
カムリング１４の後面（ギヤ１３との対向面）で周縁寄りには、周方向の前後を傾斜面とした６つのカム突起１８，１８・・（図２に図示）が周方向へ等間隔に突設されており、ギヤ１３の前面（カムリング１４との対向面）には、カムリング１４のカム突起１８の内側でカムリング１４の後面に当接する突条１９が、カム突起１８より僅かに大きい高さで突設されている。さらに、ギヤ１３には、カム突起１８と同心円上で且つ位相を合わせた６つの貫通孔２０，２０・・が穿設されて、各貫通孔２０にローラ２１が、軸線をギヤ１３の半径方向と一致させた向きで転動可能に収容されている。

そして、ワッシャー１６は、ギヤ１３の貫通孔２０を後方から閉塞可能な径を有し、コイルバネ１７によって前方へ付勢されてギヤ１３を押圧している。このワッシャー１６及びコイルバネ１７が本発明の付勢手段となる。２２は、インナハウジング１１に保持されて後方部９を軸支する軸受、２３は、軸受２２とコイルバネ１７との間で後方部９に外装されてコイルバネ１７の後端を受けるバネ受けである。
このワッシャー１６及びコイルバネ１７の押圧により、ギヤ１３は、突条１９がカムリング１４に当接する位置で前後方向の移動が規制される。この状態で、ギヤ１３を貫通する各ローラ２１は、ワッシャー１６に押圧されて貫通孔２０から前方へ突出し、ギヤ１３の後面から突出しないようになっている。

従って、ツールホルダ６へのトルクがコイルバネ１７の付勢力によって決定される設定トルクを超えない範囲では、ギヤ１３が回転すると、貫通孔２０内のローラ２１も回転してカムリング１４の後面を転動し、カム突起１８に係合するため、ギヤ１３のトルクがローラ２１からカムリング１４を介してツールホルダ６に伝わる。一方、ツールホルダ６へのトルクが設定トルクを超えると、ローラ２１がコイルバネ１７の付勢に抗してワッシャー１６を後方へ押し上げ、カム突起１８を乗り越えて転動するため、ギヤ１３が空転してツールホルダ６へのトルク伝達が遮断される。すなわち、トルクリミッタが形成されることになる。

一方、ツールホルダ６の中間部８内には、インパクトボルト（中間子）３０が前後移動可能に収容されている。このインパクトボルト３０は、その後方で中間部８内に組み付けられる筒状のキャップ３１との間に介在された弾性リング３２及び受けリング３３によって後退位置を規制されるもので、キャップ３１の後端には、通常の使用時にはインパクトボルト３０の後端が嵌合し、ツールホルダ６にビットがない場合等の空打ちの際には、後述するストライカ３７の前端を把持してその往復動を規制するＯリング３４が収容されている。
また、ツールホルダ６の後方部９内には、前方を開口した筒状のピストンシリンダ３５が遊挿され、そのピストンシリンダ３５内には、空気室３６を介してストライカ（打撃子）３７が前後移動可能に収容されている。

さらに、ギヤハウジング２内でモータ４の出力軸５の下方には、中間軸３８がツールホルダ６及び出力軸５と平行に軸支され、後端に設けた第１ギヤ３９を出力軸５に噛合させている。この中間軸３８の中間部位には、スプライン歯４０が形成されて、その前方には第２ギヤ４１が中間軸３８と別体回転可能に外装されて、ツールホルダ６のギヤ１３と噛合している。さらに、スプライン歯４０の後方には、ボススリーブ４２が、中間軸３８と別体で回転可能に外装されて、ボススリーブ４２の外周に、軸線を傾けたスワッシュベアリング４３が回転可能に外嵌されて、スワッシュベアリング４３の上部に突設した連結アーム４４の上端が、ピストンシリンダ３５の後端へ回転可能に連結されている。

中間軸３８のスプライン歯４０には、周面にＶ字状の嵌合溝４６を周設したスリーブ状のクラッチ４５が、中間軸３８と一体回転可能且つ前後方向へスライド可能にスプライン結合されている。クラッチ４５の下方でギヤハウジング２の下面には、モード切換ツマミ４７が回転可能に嵌着されて、その上面の偏心位置に、上端がクラッチ４５の嵌合溝４６に嵌合するテーパ状となる係合ピン４８を、上下移動可能且つコイルバネ４９によって上方へ付勢した状態で保持している。
よって、モード切換ツマミ４７を回転させると、係合ピン４８が嵌合溝４６に嵌合したまま偏心運動するため、係合ピン４８の前後方向の移動量に応じてクラッチ４５も前後移動することになり、クラッチ４５の前後のスライド位置により、第２ギヤ４１及びボススリーブ４２との一方又は双方と係脱可能となっている。

すなわち、クラッチ４５の前進位置では、クラッチ４５は第２ギヤ４１のみと係合して中間軸３８と回転方向で一体化させ（ドリルモード）、クラッチ４５の後退位置では、クラッチ４５はボススリーブ４２のみと係合して中間軸３８と回転方向で一体化させ（ハンマーモード）、クラッチ４５の中間位置では、クラッチ４５は第２ギヤ４１及びボススリーブ４２の双方と係合して中間軸３８と回転方向で一体化させて（ハンマードリルモード）、各動作モードが選択可能となっている。

以上の如く構成されたハンマードリル１においては、モード切換ツマミ４７の回転操作によってドリルモードを選択してモータ４を駆動させると、出力軸５の回転が第１ギヤ３９から中間軸３８に伝わり、クラッチ４５を介して第２ギヤ４１及びギヤ１３に伝わる。ここで前述のように、ツールホルダ６へのトルクが設定トルクを超えない範囲であると、トルクリミッタは作動しないため、ギヤ１３の回転はローラ２１を介してカムリング１４に伝わり、ツールホルダ６を回転させる。よって、ツールホルダ６の前端に装着されるビットも回転することになる。この出力軸５からギヤ１３に至る機構が本発明の回転機構となる。

一方、ハンマーモードを選択してモータ４を駆動させると、出力軸５の回転が第１ギヤ３９から中間軸３８に伝わり、クラッチ４５を介してボススリーブ４２に伝わる。よって、ボススリーブ４２の回転がスワッシュベアリング４３を介して連結アーム４４の前後への揺動に変換されて、ピストンシリンダ３５を往復動させる。これにより、空気バネの作用でストライカ３７が連動して往復動し、ビットに押し込まれて後退位置にあるインパクトボルト３０を打撃してビットを間接的に打撃することになる。この出力軸５からビットに至る機構が本発明の打撃機構となる。

そして、ハンマードリルモードを選択してモータ４を駆動させると、出力軸５の回転が第１ギヤ３９から中間軸３８に伝わり、クラッチ４５を介して第２ギヤ４１及びボススリーブ４２の双方に伝わる。よって、ツールホルダ６の回転とビットへの打撃とが同時に発生することになる。この場合もツールホルダ６へのトルクが設定トルクを超えない範囲であれば、トルクリミッタは作動しないため、ギヤ１３の回転はローラ２１を介してカムリング１４に伝わり、ツールホルダ６を回転させる。

これらの動作モードのうち、ドリルモード及びハンマードリルモードにおいて、ビットへの回転抵抗等によってツールホルダ６へのトルクが高まり、トルクリミッタの設定トルクを超えると、図２に示すように、トルクリミッタが作動してローラ２１がカムリング１４のカム突起１８を乗り越えてカムリング１４上を転動し、ギヤ１３が空転してカムリング１４との結合を解除するため、ギヤ１３からカムリング１４及びツールホルダ６へのトルク伝達は遮断される。このトルクリミッタの作動時／非作動時の何れにおいても、ギヤ１３は軸方向へは移動せず、回転のみとなるため、第２ギヤ４１との噛み合い部分の負担は少なくて済む。

このように、上記形態のハンマードリル１によれば、トルクリミッタを、ギヤ１３と隣接してツールホルダ６へ一体回転可能に外装され、ギヤ１３との対向面にカム突起１８を突設したカムリング１４と、カム突起１８と同心円上でギヤ１３に穿設された貫通孔２０内に収容され、回転方向でカム突起１８と係合可能なローラ２１と、ローラ２１をカムリング１４側へ付勢して、ツールホルダ６へのトルクが設定トルクを超えない範囲でローラ２１をカム突起１８と係合させる付勢手段（ワッシャー１６及びコイルバネ１７）と、から形成して、ツールホルダ６へのトルクが設定トルクを超えた際には、付勢手段の付勢に抗してローラ２１が貫通孔２０内でカム突起１８を乗り越えてカムリング１４上を転動することで、ギヤ１３を空転させてカムリング１４へのトルク伝達を遮断するようにしたことで、トルクリミッタを具備したものであっても、ギヤ１３や第２ギヤ４１の好適な耐久性を維持することができる。また、ギヤ１３は軸方向へ移動しないため、ギヤハウジング２内にギヤ１３の移動ストロークを確保する必要がなく、コンパクト化も容易に達成可能となる。

特にここでは、転動体を、ギヤ１３の半径方向に軸線を一致させたローラ２１としているので、ボールと比較してカムリング１４との接触面積が増加し、カム突起１８との係合の信頼性が高まる上、カム突起１８への負担も抑えられてカムリング１４の耐久性も高まる。

なお、カムリングのカム突起とギヤの貫通孔との数は適宜増減可能で、ローラも貫通孔に合わせて適宜増減すればよい。
また、付勢手段ではコイルバネに代えて皿バネ等の他の弾性体を採用しても差し支えないし、トルクリミッタの向きも上記形態に限らず、ギヤを挟んでカムリングを後方、ワッシャー及び弾性体を前方に夫々配置する変更も可能である。

その他、ハンマードリルの形態も適宜設計変更可能で、例えば打撃機構を、固定されるシリンダ内でピストンが往復動して打撃子を連動させる形態としたり、中間子を省略して打撃子が直接ビットを打撃する形態としたり、ピストンの往復動にクランク機構を採用したり等、上記形態以外に適宜変更可能である。

１・・ハンマードリル、２・・ギヤハウジング、４・・モータ、５・・出力軸、６・・ツールホルダ、７・・前端部、８・・中間部、９・・後方部、１３・・ギヤ、１４・・カムリング、１６・・ワッシャー、１７・・コイルバネ、１８・・カム突起、２０・・貫通孔、２１・・ローラ、３０・・インパクトボルト、３５・・ピストンシリンダ、３７・・ストライカ、３８・・中間軸、４１・・第２ギヤ、４２・・ボススリーブ、４５・・クラッチ、４７・・モード切換ツマミ、４８・・係合ピン。

Claims (1)

1. ビットが装着される最終出力軸を回転可能に軸支するハウジング内に、前記最終出力軸へ回転可能に外装したギヤにトルク伝達する回転機構と、前記ビットを打撃する打撃機構とを内設する一方、前記最終出力軸に、前記最終出力軸へのトルクが設定トルクを超えない範囲では前記ギヤの回転を規制して前記最終出力軸へのトルク伝達を許容し、前記トルクが前記設定トルクを超えると前記ギヤを空転させて前記最終出力軸へのトルク伝達を遮断するトルクリミッタを設けたハンマードリルであって、
   前記トルクリミッタを、前記ギヤと隣接して前記最終出力軸へ一体回転可能に外装され、前記ギヤとの対向面にカム突起を突設したカムリングと、前記カム突起と同心円上で前記ギヤに穿設された貫通孔内に前記ギヤの半径方向と軸線を一致させて収容され、回転方向で前記カム突起と係合可能なローラと、前記ローラを前記カムリング側へ付勢して、前記トルクが前記設定トルクを超えない範囲で前記ローラを前記カム突起と係合させる付勢手段と、から形成する一方、前記ギヤにおける前記カムリングとの対向面に、前記カム突起の内側で前記カムリングに当接する突条を、前記カム突起より大きい高さで突設して、
   前記トルクが前記設定トルクを超えた際には、前記付勢手段の付勢に抗して前記ローラが前記貫通孔内で前記カム突起を乗り越えて前記カムリング上を転動することで、前記ギヤを空転させて前記カムリングへのトルク伝達を遮断することを特徴とするハンマードリル。

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