JP6068134B2

JP6068134B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP6068134B2
Application number: JP2012284779A
Authority: JP
Inventors: 幸人藤田; 康男和田
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP2014124745A; CN103904809A; CN103904809B

Description

本発明は、電動工具において、モータ軸等を軸支する軸受け部の防塵構造及び防振構造に関するものである。

従来より、駆動源としてモータを使用する電動工具においては、モータ軸を軸支するベアリングに切削粉などの塵芥が侵入することを防止するために、防塵構造を付与することが行われていた。例えば、下記特許文献１に記載の電動工具では、ベアリングの外輪に装着されるラビリンス形成部材（ベアリングキャップ）と、ベアリングに隣接して設置された防塵カラー（防塵リング）と、モータハウジングのベアリング収納穴（ベアリング挿入穴）の開口部の周囲に形成されたリング状の突起とによりラビリンス隙間を形成することで、ベアリングへの塵芥の侵入を防止している。

また、下記特許文献１の記載には、ラビリンス形成部材をゴム又は樹脂で形成することが開示されており、ゴムを選択した場合は、ベアリングはゴム製のラビリンス形成部材を介してのベアリング収納穴に支持されることになることから、モータ軸の振動のモータハウジングへの伝達が抑制される。

特開平８−１８２２４２号公報

ところが、上述のように、ラビリンス形成部材をゴム製とした場合、その形状精度が低いため、ラビリンス隙間を設計通りの寸法に設定することが困難である。また、設計通りの形状で製作できたとしても、組立において、ベアリング収納穴に挿入する際の挿入抵抗等に起因して形状が変化してしまう虞がある。さらに、電動工具の運転時の負荷や長年の使用により、その形状が変化し、ラビリンス隙間を設計通りの寸法に維持することができない虞がある。たとえば、ラビリンス隙間がゼロとなり、ラビリンス隙間を形成する部材間で接触（摺接）が発生した場合は、磨耗粉が発生し、その磨耗粉がベアリング内部に侵入することでベアリングが破損することが危惧される。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸受け部において、十分な防塵性と防振性を安定的に持つ電動工具を提供することである。

本発明に係る電動工具は、駆動源であるモータと、前記モータを収納するハウジングと、前記モータのモータ軸と、前記モータ軸を軸支するベアリングと、前記ベアリングの外輪に装着されるラビリンス形成部材と、前記ベアリングが支持されるベアリング収納穴と、前記ラビリンス形成部材に隣接して配置され前記ラビリンス形成部材と協働してラビリンス隙間を形成する防塵カラーと、を備えており、前記ラビリンス形成部材は、外周部に弾性体装着部が形成されており、前記弾性体装着部には弾性体が装着され、前記ラビリンス形成部材が装着された前記ベアリングは、前記弾性体を介して前記ベアリング収納穴に支持されており、前記弾性体の外面は、前記ベアリング収納穴の内周面に接しており、前記ラビリンス形成部材の外面と前記内周面との間には隙間が形成されており、前記防塵カラーの外周面と前記内周面との間にラビリンス隙間が形成されており、前記ラビリンス形成部材と前記防塵カラーとは前記内周面の内側に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る電動工具においては、前記弾性体装着部は周溝として形成することができる。

またさらに、本発明に係る電動工具においては、前記防塵カラーの外周面と前記ベアリング収納穴の内周面との間にラビリンス隙間を形成することができる。

本発明によれば、軸受け部において、十分な防塵性と防振性を安定的に持つ電動工具を提供することができる。

本実施形態に係る電動工具の平面図である。本実施形態に係る電動工具の左側面図である。図２における断面Ａ−Ａを示す図である。図３の要部拡大図である。別の実施形態を説明する図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。なお、以下の実施形態では、本発明を手持ち式電動グラインダに適用する場合を例示して説明する。また、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は本実施形態に係る電動工具の平面図である。図２は本実施形態に係る電動工具の左側面である。図３は図２における断面Ａ−Ａを示す図である。図４は図３の要部拡大図である。また、本明細書では、図１中に示すように「前、後」を規定して説明する。

図１〜図４に示されるように、本実施形態に係る電動工具である手持ち式電動グラインダ１０は、作業者が把持することができるように略円筒状に形成されたハウジング１１と、研削作業を行うための回転工具である円盤状の砥石２１とを備えている。

ハウジング１１は、駆動源となるモータ３１の主要部を内部に収納するケーシングとしてのモータケース１２と、モータケース１２の前方に配置され、モータ３１からの回転駆動力を砥石２１に伝達するための複数の歯車群等からなる駆動力伝達手段を収納するギアケース１３と、モータケース１２の後方に配置され、モータ３１に対して電力を供給するための電力コードやスイッチボックス等の給電機器が収納されたカバー部材としてのテールカバー１４とを主要な構成部材として形成されている。

モータケース１２は、樹脂又はアルミニウム合金などの金属によって筒状に形成されている。モータケース１２におけるモータ収納部分の外周が、操作者に把持される把持部として構成されており、前側にはスイッチ２８が配置されている。モータケース１２の外郭形状は、操作者が把持し易いように略円筒状に形成されており、その表面には、滑り止めのための凹凸形状１２ａが形成されている。なお、本実施形態においては、モータケース１２は筒状に形成したが、二つ割り構成としても良い。

モータケース１２の前方側にインナーケース１６を介在させて連結されるギアケース１３は、例えばアルミニウム合金などの金属製の部材により構成されている。そして、このギアケース１３の下部には、研削作業を行うこととなる回転工具としての砥石２１が配置されており、砥石２１の背面側（後側）には、操作者に対して切粉などが飛散しないようにするために、安全カバー２２が設置されている。

テールカバー１４は、樹脂によって筒状に形成されている。このテールカバー１４を取り外すことによって、内部に設置された給電機器等のメンテナンスを行えるようになっている。なお、本実施形態においては、テールカバー１４は筒状に形成したが、二つ割り構成としても良い。二つ割り構成の場合は一方の部材を取り外すことによって、内部に設置された給電機器等のメンテナンスを行うことができる。

手持ち式電動グラインダ１０の内部構造を描いた図３にて示されるように、モータケース１２の内部には砥石２１を駆動するための駆動源となるモータ３１が収納されている。モータ３１は、モータケース１２内に固定される固定子３１ａと、固定子３１ａの内部に回転可能に配置される回転子３１ｂとを備えている。回転子３１ｂはモータ軸３２と整流子３３を備えており、モータ軸３２の前端部３２ａがモータケース１２内からギアケース１３内へと突出し、ギアケース１３に装着された前部ベアリング１７に軸支されている。一方、モータ軸３２の後端部３２ｂは、モータケース１２の後部において後部ベアリング１８に軸支されている。後部ベアリング１８は、モータケース１２の後部のベアリング支持部１２ｃに形成された有底のベアリング収納穴１２ｂに、後述する弾性体としてのベアリングゴム４１とラビリンス形成部材２０を介して支持されている（図４参照）。したがって、モータ軸３２は、前後部のベアリング１７，１８により両端部３２ａ，３２ｂを軸支されることで、高速回転できるように構成されている。なお、本実施形態においては、前後部のベアリング１７，１８としてシール付きの深溝玉軸受けを採用している。

モータ軸３２の前端部３２ａの側には、モータ３１に隣接して設置される略椀形状のファンケーシング３６と、ファンケーシング３６に隣接して設置され、モータ軸３２に固定される冷却ファン１９が備えられている。冷却ファン１９は、モータケース１２内に配置されることで、モータケース１２の内部に冷却風を通す役割を果たしている。すなわち、モータ軸３２と共に冷却ファン１９が回転すると、外気がテールカバー１４の開口から取り込まれ、テールカバー１４及びモータケース１２内の隙間を通ってモータ３１等を冷却した後、ギアケース１３の排出口から機外に排出されることとなる。

回転子３１ｂは整流子３３を備えており、整流子３３はモータ軸３２の後部に取り付けられている。整流子３３にはモータケース１２に設置されたブラシボルダ３８に摺動可能に案内されたブラシ３５が接触している。ブラシホルダ３８は、ブラシ３５を整流子３３の方向に安定して案内するため、整流子３３の外周に接近した位置まで延設されている。整流子３３とブラシ３５およびブラシホルダ３８についても、上述した冷却ファン１９の作用によって取り入れられた冷却風により、冷却が実施される。

次に、後部ベアリング１８部に形成される防塵構造及び防振構造について説明する。

図４に示されるように、後部ベアリング１８は、外輪１８ａと内輪１８ｂおよび複数の鋼球を備えており、内輪１８ｂは、モータ軸３２の後端部３２ｂに圧入固定されている。後部ベアリング１８の外輪１８ａには樹脂製のラビリンス形成部材２０が装着されている。ラビリンス形成部材２０は、後述する防塵カラー４０と協働して防塵構造としてのラビリンス隙間を形成する部材である。ラビリンス形成部材２０の内径側は、後部ベアリング１８の外輪１８ａが挿嵌されるベアリング挿嵌穴２０ａと、ベアリング挿嵌穴２０ａより小さい内径でベアリング挿嵌穴２０ａの後方側に形成され後部ベアリング１８が当接する当接壁２０ｂを備えている。なお、ベアリング挿嵌穴２０ａの軸線方向長さは、後部ベアリング１８の軸線方向長さ（幅）より大きく設定されており、後部ベアリング１８をベアリング挿嵌穴２０ａに挿嵌させ当接壁２０ｂに当接させた状態で、ラビリンス形成部材２０の前方部分が後部ベアリング１８の前方側側面より突出している。ラビリンス形成部材２０の外径側は、ベアリング収納穴１２ｂの内径よりわずかに小さい外径を持つ大径外周部２０ｃと、大径外周部２０ｃの前方に形成される小径外周部２０ｄを備えている。小径外周部２０ｄの配置位置は、上述の後部ベアリング１８の前方側側面より突出する部分と軸線方向で略一致している。また、大径外周部２０ｃの軸線方向中央部には、後述するベアリングゴム４１を装着するための弾性体装着部としての周溝２０ｅが形成されている。

ラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃの軸線方向中央部に形成された周溝２０ａには弾性体としてのリング形状のベアリングゴム４１が装着されている。ラビリンス形成部材２０にベアリングゴム４１が装着された状態では、ベアリングゴム４１の外周面の直径はラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃの直径に比してわずかに大きくなるように設定されている。よって、ラビリンス形成部材２０が装着された後部ベアリング１８は、ベアリングゴム４１を介してベアリング収納穴１２ｂに支持されることになる。具体的には、ラビリンス形成部材２０にベアリングゴム４１が装着された状態では、ベアリングゴム４１の外周面の直径はラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃの直径より０．１ｍｍ〜０．９ｍｍ大きくなるように設定しており、この状態でベアリング収納穴１２ｂに挿嵌すると、ベアリングゴム４１の外周面とベアリング収納穴１２ｂの内周面とが接すると共にラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃとベアリング収納穴１２ｂの内周面との間にはわずかな隙間が形成されるようになっている。なお、本実施形態においては、ベアリングゴム４１は、ゴム硬度がＨｓ５０±５のＮＢＲで成形されており、ラビリンス形成部材２０は、ガラス繊維入りのポリカーボネイト（ＰＣ）又はポリアミド（ＰＡ）で成形されている。また、本実施形態においては、ベアリング収納穴１２ｂの前部は、内径が前方開口に向かって緩やかに拡径する拡径部１２ｄが形成されており、ラビリンス形成部材２０とベアリングゴム４が装着された後部ベアリング１８のベアリング収納穴１２ｂへのスムーズな挿入が可能となっている。

防塵カラー４０は、ラビリンス形成部材２０と協働して防塵構造としてのラビリンス隙間を形成する部材である。防塵カラー４０は、ラビリンス形成部材２０に隣接した位置で、モータ軸３２の後端部３２ｂに固定されており、また、その位置は、ベアリング収納穴１２ｂの内側である。防塵カラー４０は略円筒形状の樹脂製の部材であり、その外周部４０ａの外径をベアリング収納穴１２ｂの内径より小さく設定することで、防塵カラー４０の外周部４０ｂとベアリング収納穴１２ｂの内周面との間にラビリンス隙間が形成されている。また、防塵カラー４０の後部ベアリング１８側（後側）の側面には、ラビリンス形成部材２０の小径外周部２０ｄが挿入されることで、小径外周部２０ｄとの間にラビリンス隙間が形成されるように環状の溝として形成される逃がし部４０ａが設けられている。このように、本実施形態においては、ベアリング収納穴１２ｂの内周面と防塵カラー４０とラビリンス形成部材２０とにより、塵芥の侵入経路の長いラビリンス隙間を形成することで、十分な防塵性能を備えている。また、ベアリング収納穴１２ｂの内周面と防塵カラー４０とラビリンス形成部材２０とからなるラビリンス隙間を構成する要素がベアリング収納穴１２ｂの内側に集中して配置されているため、コンパクトなラビリンス構造が実現されている。さらに、本ラビリンス構造では、ベアリング収納穴１２ｂの内周面をラビリンス隙間を構成する要素としていることで、二つ割りハウジングの電動工具においても採用が可能である。

上述の構成により、本実施形態の手持ち式電動グラインダ１０においては、樹脂製のラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃの周溝２０ａにベアリングゴム４１を装着し、ラビリンス形成部材２０が装着された後部ベアリング１８がベアリングゴム４１を介してベアリング収納穴１２ｂに支持される構成としたことから、ベアリングゴム４１の弾性により、モータ３１の振動のハウジング１１への伝達が抑制される。また、ラビリンス形成部材２０を、形状精度が高く、かつ、負荷および経年による形状変化が少ない樹脂で形成したことにより、ラビリンス隙間を設計通りの寸法に設定及び維持することができ、長期にわたり防塵性能が発揮できる。さらに、周溝２０ａにベアリングゴム４１を装着したことで、ベアリング収納穴１２ｂに挿嵌する際に、ベアリングゴム４１の位置ズレを防止することができる。

また、ベアリングゴム４１の外周面とベアリング収納穴１２ｂの内周面とが接すると共にラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃとベアリング収納穴１２ｂの内周面との間にはわずかな隙間が形成されていることから、手持ち式電動グラインダ１０の運転時に、モータ軸３２に大きな荷重が負荷され、ベアリングゴム４１の弾性変形量が大きくなると、ラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃとベアリング収納穴１２ｂの内周面とが接触し、ベアリングゴム４１の弾性変形量を規制することができるため、モータ軸３２の位置ズレを許容値以内に収めることが可能となる。よって、モータ軸３２の位置ズレにより起こる固定子と回転子の接触等の不具合を防止することができる。また、ベアリングゴム４１の弾性変形量の増大に起因する劣化を防止することができる。

さらに、ベアリング収納穴１２ｂと防塵カラー４０とラビリンス形成部材２０とからなるラビリンス隙間を構成する部材がベアリング収納穴１２ｂの内側に集中して設置されているため、コンパクトなラビリンス構造が実現でき、電動工具の小型化に寄与できる。

またさらに、ベアリングゴム４１の弾性変形により、部品の誤差によるモータ軸３２のミスアライメントの吸収も可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定さない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

たとえば、上述の実施形態においては、手持ち式電動グラインダ１０に本願発明を実施した形態について説明したが、電動トリマや電動ドリル等への実施も可能である。また、上述の実施形態においては、後部ベアリング１８は深溝玉軸受けとしたが、アンギュラ玉軸受け等の軸受けとしてもよい。さらに、上述の実施形態においては、モータ３１は整流子モータとしたが、その他の形式のモータでもよい。

また、上述の実施形態においては、ベアリングゴム４１は、ゴム硬度がＨｓ５０±５のＮＢＲで成形したが、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性を有する材質で成形することも可能である。また、上述の実施形態においては、ラビリンス形成部材２０は、ガラス繊維入りのポリカーボネイト（ＰＣ）又はポリアミド（ＰＡ）で成形したが、金属で形成することも可能である。

また、上述の実施形態においては、ラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃの軸線方向中央部に形成された弾性体装着部としての周溝２０ａに弾性体としてのリング形状のベアリングゴム４１を装着したが、本発明では他の実施形態を採用することも可能である。そこで、本発明が採り得る他の実施形態について、図５を参酌して説明する。なお、以下の説明において上述の実施形態と同様の構成については説明を省略しているものもある。図５に示すように、本発明が採り得る他の実施形態においては、ベアリング収納穴５２は、開口側から順に内径が前方開口に向かって緩やかに拡径する拡径部１２ｄと大径部５２ａと小径部５２ｂを備えており、大径部５２ａと小径部５２ｂの接続部には壁５２ｃが形成されている。ラビリンス形成部材６０は、外周部６０ａに突状部６０ｂを備えている。弾性体であるベアリングゴム７１はリング形状として形成されており、ラビリンス形成部材６０の外周部６０ａにおいて突状部６０ｂの後側側面に隣接して装着されている。ラビリンス形成部材６０が装着されたベアリング１８が、ベアリング収納穴５２に挿嵌された状態で、ベアリングゴム７１は、突状部６０ｂと壁５２ｃとの間に配置されており、その外周面は大径部５２ａの内周面に接している。また、突状部６０ｂの外面と大径部５２ａの内周面との間にはわずかな隙間が形成されている。このような構成を採用することで、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述の実施形態においては、ラビリンス形成部材２０の大径外周部２０ｃの軸線方向中央部に弾性体装着部として形成された周溝２０ａに弾性体としてのリング形状のベアリングゴム４１を装着したが、ラビリンス形成部材２０の外周部に弾性体装着部としての複数の穴を形成し、この複数の穴に円柱形状のベアリングゴムを装着する構成とすることも可能である。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０手持ち式電動グラインダ、１１ハウジング、１２モータケース、１２ａ凹凸形状、１２ｂベアリング収納穴、１２ｃベアリング支持部、１２ｄ拡径部、１３ギアケース、１４テールカバー、１６インナーケース、１７前部ベアリング、１８後部ベアリング、１８ａ外輪、１８ｂ内輪、１９冷却ファン、２０ラビリンス形成部材、２０ａベアリング挿嵌穴、２０ｂ当接壁、２０ｃ大径外周部、２０ｄ小径外周部、２０ｅ周溝、２１砥石、２２安全カバー、２８スイッチ、３１モータ、３１ａ固定子、３１ｂ回転子、３２モータ軸、３２ａ前端部、３２ｂ後端部、３３整流子、３５ブラシ、３６ファンケーシング、３８ブラシホルダ、４０防塵カラー、４０ａ逃がし部、４０ｂ外周部、４１ベアリングゴム、５２ベアリング収納穴、５２ａ大径部、５２ｂ小径部、５２ｃ壁、６０ラビリンス形成部材、６０ａ外周部、６０ｂ突状部、７１ベアリングゴム

Claims

駆動源であるモータと、前記モータを収納するハウジングと、前記モータのモータ軸と、前記モータ軸を軸支するベアリングと、前記ベアリングの外輪に装着されるラビリンス形成部材と、前記ベアリングが支持されるベアリング収納穴と、前記ラビリンス形成部材に隣接して配置され前記ラビリンス形成部材と協働してラビリンス隙間を形成する防塵カラーと、を備える電動工具において、
前記ラビリンス形成部材は、外周部に弾性体装着部が形成されており、前記弾性体装着部には弾性体が装着され、前記ラビリンス形成部材が装着された前記ベアリングは、前記弾性体を介して前記ベアリング収納穴に支持されており、
前記弾性体の外面は、前記ベアリング収納穴の内周面に接しており、前記ラビリンス形成部材の外面と前記内周面との間には隙間が形成されており、
前記防塵カラーの外周面と前記内周面との間にラビリンス隙間が形成されており、
前記ラビリンス形成部材と前記防塵カラーとは前記内周面の内側に配置されていることを特徴とする電動工具。
前記弾性体装着部は周溝として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記弾性体はリング形状として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。