JP5593586B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータを駆動源として動作する電動工具に関するものである。

ブラシレスモータを駆動源として動作する電動工具には、インバータ回路基板（モータ駆動回路基板）が不可欠であるが、該インバータ回路基板と制御基板との電気的な接続には実装がコンパクトに行える扁平なフラットケーブルが専ら用いられている。

斯かる電動工具の一例としてインパクトドライバを図１０に示す。

図１０は従来のインパクトドライバの側断面図であり、図示のインパクトドライバ１０１は、バッテリ１０２を電源とし、ブラシレスモータ１０３を駆動源として回転打撃機構を駆動し、アンビル１０４に回転と打撃を与えることによって先端工具である不図示のビットに回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締め等の作業を行うものである。

上記ブラシレスモータ１０３や回転打撃機構、遊星ギヤ機構１１５、インバータ回路基板１０５、制御基板１１１、スイッチ基板１０８等はハウジング１０６内に収容されており、回転打撃機構は、スピンドル１１６、ハンマ１２０、アンビル１０４、カム機構、ボール１２１、スプリング１２２等によって構成されている。

ところで、前記インバータ回路基板１０５と前記制御基板１１１との結線には扁平なフラットケーブル１１２が用いられており、制御基板１１１から延びるフラットケーブル１１２の端部はインバータ回路基板１０５のコネクタ１１３に差し込まれて接続されている。

而して、スイッチトリガ１０７をＯＮすると、スイッチ基板１０８が動作してバッテリ１０２からブラシレスモータ１０３に給電されて該ブラシレスモータ１０３が起動されるとともに、制御基板１１１からの制御信号によってインバータ回路基板１０５が動作してブラシレスモータ１０３が制御され、ブラシレスモータ１０３の回転は遊星ギヤ機構１１５によって減速されてスピンドル１１６に伝達され、該スピンドル１１６が回転駆動される。そして、スピンドル１１６の回転は、回転打撃機構によって回転打撃力に変換されてアンビル１０４を経て不図示のビットに伝達され、ビットによって不図示のネジが木材等の被締結材にねじ込まれる。
特開２００６−２８９５４５号公報

ところで、図１０に示したインパクトドライバ１０１においては、フラットケーブル１１１のインバータ回路基板１０５への接続部であるコネクタ１１３部分に水や粉塵が侵入すると短絡故障が発生する可能性があるため、コネクタ１１３部にシリコン１３０を塗布して接続部を保護していた。

しかしながら、コネクタ１１３部にシリコン１３０を塗布した場合、このシリコン１３０が固まってからでなければ組み立てを行うことができず、シリコン１３０は固まるまでには１２時間以上の長時間を要するために生産効率が悪いという問題があった。又、シリコン１３０が固まるまでインバータ回路基板１０５等を放置しておく必要があるため、そのための大きなスペースを要するという問題もあった。

更に、シリコン１３０を一旦塗布してしまうと、インバータ回路基板１０５と制御基板１１１とが一体化して両者を分離することができないため、インバータ回路基板１０５と制御基板１１１の一方だけが故障しても両基板１０５，１１１を同時に交換する必要があり、メンテナンス費用が高くな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、シリコン塗布に代えて弾性体によってコネクタ部を保護することによって生産効率の向上やメンテナンス費用の低減等を図ることができる電動工具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ブラシレスモータと、該ブラシレスモータを制御するインバータ回路基板と、該インバータ回路基板に接続されるケーブル及びコネクタ部と、前記ブラシレスモータを収容する胴体部と前記胴体部から下方に延びるハンドル部とを有し、該ハンドル部の下部にバッテリが装着されるハウジングと、を備えた電動工具であって、水が前記ケーブル及び前記コネクタ部の上方から前記コネクタ部に侵入する経路を塞ぐよう、前記ハウジングとの間で該ケーブルを挟まないように前記ハウジングと密着するように第一の弾性体を保持したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第一の弾性体は、前記コネクタ部の真上に位置すると共に前記コネクタ部より大きく構成され、前記ハウジングと前記ハウジングに保持される内蔵部品との間で挟まれるように配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ハウジングに保持される第二の弾性体の一方側に位置決めのための嵌合溝を設け、前記第二の弾性体の他方側と前記ハウジングとの間で前記ケーブルを挟むよう構成したことを特徴とする。

請求項１記載の構成によれば、弾性体によってコネクタ部をシールして該コネクタ部への水や粉塵の侵入を防ぐことができる。

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。

図１は本発明に係る電動工具の一形態としてのインパクトドライバの側断面図、図２は図１のＡ部拡大詳細図、図３は弾性体の斜視図、図４は同弾性体の平面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図、図６はブラシレスモータの側面図、図７は同ブラシレスモータの後面図（図６の矢視Ｃ方向の図）、図８は弾性体の正面図、図９は図８のＤ−Ｄ線断面図である。

図１はインパクトドライバの側断面図であり、図示のインパクトドライバ１は、バッテリ２を電源とし、ブラシレスモータ３を駆動源として回転打撃機構を駆動し、アンビル４に回転と打撃を与えることによって先端工具である不図示のビットに回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締め等の作業を行うものである。

上記ブラシレスモータ３とこれを駆動制御するためのインバータ回路基板５は、ハウジング６の胴体部６Ａ内に収容されており、ハウジング６の胴体部６Ａから下方に一体に延びるハンドル部６Ｂの上部には、前記バッテリ２からブラシレスモータ３への給電をＯＮ／ＯＦＦして該ブラシレスモータ３を起動／停止させるためのスイッチトリガ７とスイッチ基板８及びブラシレスモータ３の正転と逆転を切り換えるための正逆切換レバー９が設けられている。尚、インバータ回路基板５には４つの出力トランジスタ（ＦＥＴ）１０が設けられている（図７参照）。

又、ハウジング６のハンドル部６Ｂの下部（バッテリ装着部）内には制御基板１１が収容されており、この制御基板１１から延びるフラットケーブル１２はハウジング６のハンドルブ６Ｂを通って胴体部６Ａへと立ち上がり、その端部は前記インバータ回路基板５にコネクタ１３に差し込まれて、制御基板１１とインバータ回路基板５とはフラットケーブル１２を介して電気的に接続されている。

他方、ハンマケース１４に内蔵された回転打撃機構においては、ブラシレスモータ３の出力軸３ａの回転は遊星ギヤ機構１５を経て減速されてスピンドル１６に伝達され、該スピンドル１６が所定の速度で回転駆動される。

上記スピンドル１６は、その軸方向一端（後端）がベアリング１７を介してギヤカバー１８に回転可能に支持され、他端（前端）は前記アンビル４の中心部に回転可能に保持されている。又、アンビル４は、軸受メタル１９を介してハンマケース１４の前端部に回転可能に支持されている。

更に、スピンドル１６の外周にはハンマ２０が回転可能に支持されており、スピンドル１６とハンマ２０とはカム機構によって連結されている。ここで、カム機構は、スピンドル１６の外周面に形成されたＶ字状のスピンドルカム溝１６ａ及びハンマ２０の内周面に形成されたＶ字状のハンマカム溝２０ａ及びこれらのカム溝１６，２０ａに係合するボール２１で構成されている。そして、ハンマ２０は、スプリング２２によって常に先端方向（図１の右方）に付勢されており、静止時にはボール２１とカム溝１６ａ，２０ａとの係合によってアンビル４の端面とは隙間を隔てた位置にある。尚、ハンマ２０とアンビル４の相対向する回転平面上の２箇所には凸部２０ｂ，４ａがそれぞれ対称的に形成されている。

而して、スイッチトリガ７をＯＮすると、スイッチ基板８が動作してバッテリ２からブラシレスモータ３に給電されて該ブラシレスモータ３が起動されるとともに、制御基板１１からの制御信号によってインバータ回路基板５が動作してブラシレスモータ３が制御され、ブラシレスモータ３の回転は遊星ギヤ機構１５によって減速されてスピンドル１６に伝達され、該スピンドル１６が回転駆動される。

上述のようにスピンドル１６が回転駆動されると、その回転は前記カム機構を介してハンマ２０に伝達され、ハンマ２０が半回転しないうちに、該ハンマ２０の凸部２０ｂがアンビル４の凸部４ａに係合してアンビル４を回転させるが、そのときの係合反力によってスピンドル１６とハンマ２０との間に相対回転が生ずると、ハンマ２０はカム機構のスピンドルカム溝１６ａに沿ってスプリング２２を圧縮しながらブラシレスモータ３側へと後退を始める。

そして、ハンマ２０の後退動によって該ハンマ２０の凸部２０ｂがアンビル４の凸部４ａを乗り越えて両者の係合が解除されると、ハンマ２０は、スピンドル１６の回転力に加え、スプリング２２に蓄積されていた弾性エネルギーとカム機構の作用によって回転方向及び前方に急速に加速されつつ、スプリング２２の付勢力によって前方へ移動し、その凸部２０ｂがアンビル４の凸部４ａに再び係合して一体に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル４に加えられるため、該アンビル４に装着された不図示のビットを介して不図示のネジに回転打撃力が伝達される。

以後、同様の動作が繰り返されてビットからネジに回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、該ネジが木材等の被締結材にねじ込まれる。

次に、本発明の要旨を図２〜図９に基づいて説明する。

図２に詳細に示すように、ハウジング６内のインバータ回路基板５とハウジング６の内壁との間には弾性体２３が介設され、該弾性体２３で画成されるハウジング６内の密閉空間Ｓにインバータ回路基板５のコネクタ１３部が収容されている。ここで、弾性体２３は、図３〜図５に示すように、ゴム等によって角柱状に一体成形されており、その幅方向中央にはスリット状の嵌合溝２３ａが長手方向（図３及び図４の左右方向）に貫設されている。

そして、図２に詳細に示すように、ハウジング６の後壁内面からはリブ６ａが前方（図２の右方）に向かって水平に突設されており、このリブ６ａに弾性体２３の嵌合溝２３ａを嵌め込むことによって該弾性体２３がインバータ回路基板５との間で圧縮された状態で固定される。従って、この弾性体２３は、インバータ回路基板５に押圧されて該インバータ回路基板５に密着して密閉空間Ｓを気密にシールしている。

他方、図２に詳細に示すように、インバータ回路基板５の下部外周とハウジング６の内壁との間には別の弾性体２４が介設されており、この弾性体２４によって前記フラットケーブル１２がハウジング６の内壁との間で挟持されている。ここで、弾性体２４は、図８に示すように、ゴム等をインバータ回路基板５の下部外周の形状に沿って略Ｕ字状に一体成形して構成されており、図９に示すように、その内周に沿って嵌合溝２４ａが形成されている。

而して、弾性体２４は、図６及び図７に示すように、弾性体２４は、その嵌合溝２４ａをインバータ回路基板５の下部外周に嵌め込むことによってインバータ回路基板５に固定されるが、固定された状態ではインバータ回路基板５とハウジング６の内壁との間で圧縮されている。従って、弾性体２４は、ハウジング６の内壁に押圧されて密着され、図２に示すように、ハウジング６の内壁との間でフラットケーブル１２を挟持して確実に固定するとともに、密閉空間Ｓを気密にシールする。

以上のように、本実施の形態に係るインパクトドライバ１においては、ハウジング６内のインバータ回路基板５とハウジング６の内壁との間に介設された弾性体２３，２４によって画成される密閉空間Ｓにインバータ回路基板５のコネクタ１３部を収容したため、コネクタ１３に水や粉塵が侵入することがなく、短絡故障等の発生が防がれる。このように従来のシリコン塗布に代えて弾性体２３，２４によってコネクタ１３部を確実にシールして該コネクタ１３部への水や粉塵の侵入を防ぐようにしたため、生産性が高められるとともに、フラットケーブル１２によって接続されたインバータ回路基板５と制御基板１１の一方が故障した場合には、故障したインバータ回路基板５又は制御基板１１だけを交換すれば済むためにメンテナンス費用を低く抑えることができる。

そして、本実施の形態では、弾性体２３に形成された嵌合溝２３ａをハウジング６に形成されたリブ６ａに嵌め込むことによって該弾性体２３を簡単に固定することができるとともに、該弾性体２３をインバータ回路基板５に押圧して密着させることによってインバータ回路基板５のコネクタ１３部を確実にシールして該コネクタ１３部への水や粉塵の侵入を確実に防ぐことができる。

又、本実施の形態に係るインパクトドライバ１においては、インバータ回路基板５の下部外周とハウジング６の内壁との間に介設された弾性体２４によってフラットケーブル１２をハウジング６の内壁との間で挟持するようにしたため、フラットケーブル１２のインバータ回路基板５への接続部に負荷が作用することがなく、該フラットケーブル１２が傾いて短絡故障が発生したり、フラットケーブル１２が抜けたりすることがない。更に、インバータ回路基板５が弾性体２４によって弾性支持されるため、インパクトドライバ１の転倒や落下によってインバータ回路基板５に加わる衝撃が弾性体２４によって吸収されて緩和され、インバータ回路基板５が保護されてその損傷が防がれる。

そして、本実施の形態では、弾性体２４の内周に沿って形成された嵌合溝２４ａをインバータ回路基板５の下部外周に嵌め込むことによって該弾性体２４を簡単に固定することができる。又、弾性体２４をハウジング６の内壁に押圧して密着させることによってフラットケーブル１２をハウジング６の内壁との間で確実に挟持することができる。

尚、以上は本発明をインパクトドライバに適用した形態について説明したが、本発明は、ブラシレスモータを駆動源とする他の任意の電動工具に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係る電動工具の一形態としてのインパクトドライバの側断面図である。 図１のＡ部拡大詳細図である。 弾性体の斜視図である。 弾性体の平面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 ブラシレスモータの側面図である。 ブラシレスモータの後面図（図６の矢視Ｃ方向の図）である。 弾性体の正面図である。 図８のＤ−Ｄ線断面図である。 従来のインパクトドライバの側断面図である。

符号の説明

１ インパクトドライバ（電動工具）
２ バッテリ
３ ブラシレスモータ
２ａ ブラシレスモータの出力軸
４ アンビル
４ａ アンビルの凸部
５ インバータ回路基板
６ ハウジング
６Ａ ハウジングの胴体部
６Ｂ ハウジングのハンドル部
７ スイッチトリガ
８ スイッチ基板
９ 正逆切換レバー
１０ 出力トランジスタ
１１ 制御基板
１２ フラットケーブル
１３ インバータ回路基板のコネクタ
１４ ハンマケース
１５ 遊星ギヤ機構
１６ スピンドル
１６ａ スピンドルカム溝
１７ ベアリング
１８ ギヤカバー
１９ 軸受メタル
２０ ハンマ
２０ａ ハンマカム溝
２０ｂ ハンマの凸部
２１ ボール
２２ スプリング
２３ 弾性体
２３ａ 弾性体の嵌合溝
２４ 弾性体
２４ａ 弾性体の嵌合溝
Ｓ 密閉空間

Claims (3)

1. ブラシレスモータと、
   該ブラシレスモータを制御するインバータ回路基板と、
   該インバータ回路基板に接続されるケーブル及びコネクタ部と、
   前記ブラシレスモータを収容する胴体部と前記胴体部から下方に延びるハンドル部とを有し、該ハンドル部の下部にバッテリが装着されるハウジングと、を備えた電動工具であって、
   水が前記ケーブル及び前記コネクタ部の上方から前記コネクタ部に侵入する経路を塞ぐよう、第一の弾性体を前記ハウジングとの間で該ケーブルを挟まないように前記ハウジングと密着するように保持したことを特徴とする電動工具。
2. 前記第一の弾性体は、前記コネクタ部の真上に位置すると共に前記コネクタ部より大きく構成され、前記ハウジングと前記ハウジングに保持される内蔵部品との間で挟まれるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記ハウジングに保持される前記第一の弾性体とは異なる第二の弾性体を設け、
   前記第二の弾性体の一方側に位置決めのための嵌合溝を設け、前記第二の弾性体の他方側と前記ハウジングとの間で前記ケーブルを挟むよう構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。

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