JP6819286B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は電動工具に関し、特にモータの回転を伝達する機構を備えた電動工具に関する。

ハンマやハンマドリル等の電動工具は、電力によりモータを駆動し、モータの駆動力により先端工具を駆動させる。

従来の電動工具の多くは、特許文献１に示すように、ステータにネジ留め用の穴が設けられ、ネジ留めによりステータをハウジングに固定していた。しかし、この構成では、ステータにねじ止め用の穴を設けるため、モータの性能とは無関係なステータコア体積が必要となり、質量・コストが増加するとともに、製品全体も大型化してしまうという課題があった。

このため、一部の電動工具ではネジ留め用の穴が設けられていないステータが用いられる。ネジ留め用の穴が設けられていないステータは、ステータに当接する当接部材を設け、ボルトなどの固定部材により、当接部材をステータに押し付け、当接部材とハウジングとの間でステータを挟み込むことで固定していた。

図８に従来構造の電動工具における、正面図の断面図を示す。

ステータ２の下方に位置するステータ下面２ｂは、ハウジング３に設けられたステータ押さえ面３ａと当接している。ブロック１０４はボルト８によってハウジング３に固定されている。ブロック１０４の図中下方側には、ブロック第一下面１０４ｂと、ブロック第一下面１０４ｂよりも上方に位置するブロック第二下面１０４ｃとを有する段付形状になっている。ブロック１０４のステータ側にはブロック内面１０４ａが設けられる。ブロック内面１０４ａは、ボルト８を締め付けることでステータ２に対して径方向に当接する。ブロック第一下面１０４ｂは、ボルト８を締め付けることでハウジング３に対して上下方向に当接する。ブロック第二下面１０４ｃは、ボルト８を締め付けることでステータ２に対して上下方向に当接する。このようにブロック１０４は、ブロック第一下面１０４ｂがハウジング３に対して当接することで固定されるとともに、ブロック第二下面１０４ｃとブロック内面１０４ａがステータ２と上方および径方向外側から当接することで、ステータ２をハウジング３に対し固定する。

特開２０１２−１３１００４号公報

ハウジング３、ステータ２およびブロック１０４は、製造上の過程で、わずかに寸法上の公差を生じる。この公差により、ブロック第一下面１０４ｂがハウジング３に当接しない状態でブロック第二下面１０４ｃがステータ２に当接する関係となった場合には、ブロック第一下面１０４ｂがハウジング３に当接するまでボルト８を締めこむことで、ブロック第二下面１０４ｃとステータ２との間で押しつけ荷重が過大となり、ブロック１０４が破損するおそれがある。また、公差により、ブロック第二下面１０４ｃがステータ２に当接しない状態でブロック第一下面１０４ｂがハウジング３に当接する関係となった場合には、ボルト８をいくら締め付けてもブロック第二下面１０４ｃとステータ２が当接しないため、ステータ２にガタが生じるおそれがある。

このため、ブロック第一下面１０４ｂとブロック第二下面１０４ｃのいずれか、または両方に弾性体を設け、公差のバラつきを吸収しつつステータを固定する方法も存在する。しかしながら、弾性体を設けステータを固定した場合、打撃の振動によりステータの固定が不安定となり、アマチュアと接触する等の課題があった。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。

本発明の電動工具は、駆動力によって先端工具を駆動するモータと、前記モータを収容するハウジングと、を有し、前記モータは、略円筒形の固定子と、前記固定子の径方向内側に設けられ、前記固定子に対し回転可能な回転子と、を備え、前記固定子に当接して前記固定子を前記ハウジングに対し固定する当接部材と、前記ハウジングに係合し、前記当接部材を第一の方向に向かって付勢して前記ハウジングに対し固定する固定部材と、を更に有することを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記当接部材は、前記固定子の径方向において前記当接面が内側に面するように前記固定子に当接して固定され、前記当接面は、前記固定子に当接して固定されたときに、前記第一の方向側が前記固定子の径方向において外側に向かうように傾斜していることを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記当接部材は、前記固定子に当接して固定されたとき、前記固定子の径方向において外側に外面を有し、前記外面が前記ハウジングに当接した状態で前記ハウジングに固定されることを特徴とすることを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記当接部材は、前記固定子に当接して固定されたときの前記第一の方向側に端面を有し、前記端面が前記固定子に当接した状態で前記ハウジングに対し固定されることを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記当接面は、前記固定子が前記中心軸を中心に回転することを抑制することを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記当接面は、平面状に形成され、前記固定子は、外周の前記当接部材と当接する位置に平坦面を有し、前記平坦面が前記当接面と当接することにより前記中心軸を中心に回動することが抑制されることを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記当接部材は複数設けられ、少なくとも一対の前記当接部材は、前記固定子の中心軸を挟んで対向する位置で前記固定子に当接することを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記固定部材は前記ハウジングに対し螺合するボルトであることを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記ハウジングは、前記第一の方向における一端に開口を有する略筒状であることを特徴とする。

本発明の電動工具において、前記モータの駆動力により前記先端工具を往復動／回転運動させることが可能なハンマドリルであることを特徴とする。

上記構成によれば、電動工具のハウジングにモータを確実に固定し耐久性の高い構成を、製品全体を大型化させることなく実現することができる。

本発明の実施の形態となる電動工具の構成を示す側面視の断面図である。 本発明の実施の形態となる電動工具のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態となる電動工具のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態となる電動工具において、当接部材の近傍を拡大したＡ−Ａ断面図の拡大図である。 本発明の実施の形態となる電動工具において、当接部材の近傍を拡大したＢ−Ｂ断面図の拡大図である。 本発明の実施の形態となる電動工具の変形例のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態となる電動工具の別の変形例のＢ−Ｂ断面図である。 従来の電動工具において、当接部材の近傍を拡大した断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明に係る電動工具たるハンマドリル２０の側面図の断面図を示す。ハンマドリル２０はハウジング３内部にモータ１を収容している。モータ１は電源コード２１から供給されるＡＣ電源により駆動する。駆動軸１３の駆動力は、駆動軸に設けられたギヤにより動力伝達機構２２に伝達される。

ハウジング３内部には、円筒状のシリンダ２３とシリンダ２３内部を摺動可能なピストン２４が設けられる。ピストン２４は、動力伝達機構２２により伝達されたモータ１の駆動力により、シリンダ２３内部を往復動する。シリンダ２３内部のピストン２４前方には、ストライカ２５がシリンダ２３内部を摺動可能に設けられる。シリンダ２３の内周とピストン２４の外周、およびシリンダ２３の内周とストライカ２５の外周とはＯリング２６ａ、２６ｂにより密閉されており、シリンダ２３内部のピストン２４とストライカ２５の内部には空気室２７が形成される。ピストン２４がモータ１の駆動力により前方に摺動したときは、空気室２７内の空気が圧縮され、ストライカ２５が前方へと押し出される。また、ピストン２４が後方に摺動したときは、空気室２７内の空気が負圧となり、ストライカ２５が後方へと引き下げられる。このように、ピストン２４が前後方向に往復動することにより、ストライカ２５は前後方向へ往復動する。

ストライカ２５の前方にはセカンドハンマ２８が設けられる。セカンドハンマ２８は、ストライカ２５が前方へ押し出されたときにストライカ２５と当接し打撃される。セカンドハンマ２８の前方には先端工具２９が設けられ、ストライカ２５セカンドハンマ２８を打撃した衝撃は、セカンドハンマ２８から先端工具２９へと伝達される。先端工具２９は上記のように打撃力を生じ、コンクリートなどの被加工材に衝撃を加えることで、ハツリなどの作業を可能とする。

シリンダ２３の外周には、ギヤ３０が固定される。動力伝達機構２２はギヤ３０と接続可能に設けられており、モータ１の駆動力により、シリンダ２３をシリンダ２３の中心軸を回転中心として回転させることが可能である。シリンダ２３の回転力は先端工具２９へと伝達され、先端工具２９自体が回転させられるため、コンクリートなどの被加工材に対して穴あけなどの作業を行うことが可能である。

動力伝達機構２２は、ピストン２４に往復動動作を行わせる伝達経路、および、シリンダ２３に回転動作を行わせる伝達経路を、いずれか一方のみ伝達させる、あるいは両方を伝達させるように切り替え可能である。つまり、動力伝達機構２２は、ピストン２４の往復動動作のみを行わせるモード（ハンマモード）、シリンダ２３に回転動作のみを行わせるモード（ドリルモード）、および、ピストン２４に往復動動作をさせながらシリンダ２３に回転動作を行わせるモード（ハンマドリルモード）のいずれかを選択可能に構成される。作業者は、ハンマドリル２０に設けられる図示しない切替機構を操作することで、ハンマモード、ドリルモード、ハンマドリルモードのいずれかを任意に選択可能である。

図２は、図１に示すハンマドリル２０のＡ−Ａ断面図であり、図３は図２に示すハンマドリル２０のＡ−Ａ断面図である。モータ１は、略円筒形のステータ２（固定子）と、ステータ２の径方向内側に、ステータ２に対して回転可能に設けられるロータ５（回転子）とからなる。ステータ２は磁石を有し、ロータ５はコイルを有し、ロータ５に電源コード２１からＡＣ電源が供給されることによりコイルと磁石が吸着と反発を繰り返し、ロータ５がステータに対して回転駆動する。駆動軸１３はロータ５に固定されており、一体となって回転駆動する。また、駆動軸１３は一端が軸受１５に固定されており、ハウジング３に対して中心軸１４を中心として回転可能なように接続される。ロータ５および駆動軸１３の回転中心は、ロータ５の中心軸１４と一致する。

ステータ２はハウジング３に対して移動不能に固定される。このステータ２のハウジング３に対する固定方法について説明する。ハウジング３は、内部にステータ収容空間３ｄを有する。ステータ収容空間３ｄの下方にはステータ押さえ面３ａが形成され、ステータ押さえ面３ａがステータ２の下面２ｂと当接することで、ステータ２の下方への移動を規制する。

ステータ収容空間３ｄには、ハウジング３の一部であるハウジング側壁３ｂが設けられる。ハウジング側壁３ｂは略円筒形を有しており、ハウジング側壁３ｂの内径はステータ２の外形よりも大きい。ハウジング側壁３ｂには、上方から下方へとボルト８が挿入され、螺合可能である。ブロック４（当接部材）がハウジング３に対して固定される。ブロック４は、内部にボルト８が貫通する穴部が形成され、ボルト８がブロック４を貫通した状態でハウジング側壁３ｂに対し螺合することで、ネジ頭８ａとハウジング３との間に挟持され、ハウジング３に対して固定される。

図４にハンマドリル２０のブロック４近傍を拡大したＡ−Ａ断面図の拡大図を、図５にハンマドリル２０のブロック４近傍を拡大したＢ−Ｂ断面図の拡大図を示す。ブロック４は内部にブロック穴部４ｃを有する筒状であるが、ブロック側面４ｂの一部は中央がブロック穴部４ｃ側にへこんだ円筒面形状に形成され、ステータ２に当接するブロック当接面４ａとなる。ブロック穴部４ｃに対しボルト８を上下方向に貫通させたとき、ブロック側面４ｂはボルト８と平行に上下方向に延びるが、ブロック当接面４ａはボルト８および上下方向に対して傾斜して延びる。ブロック４はさらにブロック下面４ｄと上面４ｅとを有する。

ブロック４とステータ２の固定方法について説明する。ブロック４は、ボルト８がブロック穴部４ｃを貫通しハウジング３に対して螺合することで、ネジ頭８ａがブロック上面４ｅと当接し、ハウジング３がブロック下面４ｄと当接することで、ネジ頭８とハウジング３とに挟持される。このときブロック側面４ｂは中心軸１４から離れた側にてハウジング側壁３ｂと当接し、ブロック当接面４ａは中心軸１４に近い側に位置する。このとき、ブロック当接面４ａは、上方が中心軸１４に近く、下方が中心軸１４から遠くなるように、中心軸１４に対して傾斜して配置される。

ステータ２は略円筒形を有し、ステータ上面２ａとステータ下面２ｂ、ステータ側面２ｃを備える。ステータ下面２ｃは前述のとおりステータ押さえ面３ａに当接するため、ステータ３の下方への移動が規制される。また、ステータ上面２ａとステータ側面２ｃとが接続するステータ角部２ｄはブロック当接面４ａと当接する。ブロック当接面４ａは、上方が中心軸１４に近く下方が中心軸１４から遠くなるよう傾斜しているため、ステータ角部２ｄと当接部分３０にて当接することで、ステータ２の上方および側方への移動を規制する。

次に、ハウジング３に対してステータ２を固定する際の手順について説明する。まず、ハウジング３のステータ収容空間３ｄにステータ２を収容させる。このとき、ハウジング側壁３ｂの内径はステータ２の内径よりも大きいため、ステータ２をスムーズにステータ収容空間３ｄに収容させることができる。次に、２本のボルト８を、それぞれブロック４のブロック穴部４ｃへ貫通させた状態で、ハウジング２に挿入させる。このとき、ブロック４の当接面４ａは下端側がステータ２の径方向における外側に傾斜しているため、ブロック４をスムーズに、ステータ２とハウジング３との間に挿入されることができる。ブロック当接面４ａはステータ角部２ｄと当接し、さらにボルト８を強く締め付け螺合させることで、ブロック４がボルト８のネジ頭８ａとハウジング３に挟持されるとともに、ブロック当接面４ａがステータ角部２ｄと当接部分３０にて強く当接する。こうして、ステータ２はブロック当接面４ａとステータ押さえ面３ａとによって上下方向に挟持されるとともに、２つのブロック当接面４ａによって左右方向にも挟持され、ハウジングに３対して上下左右いずれにも移動不能に固定される。

なお、ステータ２およびハウジング３、ブロック４は製造の過程により寸法上の公差が少なからず存在する。しかしながら本実施の形態では、ブロック当接面４ａがボルト８に対して傾斜しこれがステータ角部２ｄと当接するため、ブロック当接面４ａがステータ角部２ｄとわずかに摺動し、当接部分３０が傾斜に沿ってわずかにずれることが可能である。このように当接部分３０が当接面４ａ上でわずかにずれることが可能であるため、ステータ２およびハウジング３、ブロック４のそれぞれが寸法上の公差を有していても、ステータ２とブロック４、および、ハウジング３とブロック４とが確実に当接し、ステータ２をハウジング３に対してガタを生じさせることなく固定することができる。また、ボルト８を強く締めこんだり、ハウジング３に外部から衝撃が加わったとしても、ブロック当接面４ａにおける当接部分３０がずれることでブロック４にかかる負荷が軽減され、ブロック４の破損の可能性が低減される。また、ブロック側面４ｂはハウジング３と当接しているため、ブロック４はハウジング３とステータ２とによって挟持される構成となるため、ブロック側面４ｂがハウジング３と当接せずボルト８によってのみ固定される構成と比較して、ステータ２をハウジング３により強固に固定することができる。

図６は、本発明の実施の形態となる電動工具の変形例を表すものである。本変形例では、ステータ角部２０２ｄがステータ２０２の外周面よりも径方向外側に突出する直線状に設けられており、ブロック２０４のブロック当接面２０４ａも平面状に形成されるが、その他の構成については前述の実施の形態と差異はない。この実施例においては、ステータ角部２０２ｄとブロック当接面２０４ａもいずれも平面状に形成され、平面同士の当接となっているため、ステータ２０２に中心軸１４を中心として回転しようとする力が生じた場合にも、ステータ２の回転が抑制される。

図７は、本発明の実施の形態となる電動工具の別の変形例。本変形例では、ブロック３０４の横方向におけるブロック当接面３０４ａの両端に、ステータ３０２側へと突出し、ステータ角部３０２ｄと係合するブロック凸部３０４ｅが設けられる以外は、図５の実施例と差異はない。この実施例においては、ステータ３０２に中心軸１４を中心として回転しようとする力が生じた場合にも、ステータ角部３０２ｄとブロック凸部３０４ｅとが係合しているため、ステータ２の回転が抑制される。

以上、本発明を実施の形態に沿って説明したが、本発明は上述の実施の形態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。上述の実施の形態では、ブロック４が２つ設けられ、ステータ２の中心軸１４を挟んで対向する位置でステータ２に当接する構成としたが、例えばブロックを３つや４つなど任意の個数設け、ステータ２の周方向において等間隔に配置され、ステータ２と当接する構成とすると、ステータ２をハウジング３に対してより強固に固定することができる。また、上述の実施の形態ではロータ５がコイルを有し、ステータ２が磁石を有するモータ１を使用したが、ロータ５が磁石を有し、ステータ２がコイルを有し、ステータ２のコイルの極性を変化させることでロータ５を回転させる、ブラシレスモータを用いてもよい。

１ モータ、２ ステータ、２ａ ステータ上面、２ｂ ステータ下面、２ｃ ステータ側面、２ｄ ステータ角部、３ ハウジング、３ａ ステータ押さえ面、３ｂ ハウジング側壁、４ ブロック、４ａ ブロック当接面、４ｂ ブロック側面、４ｃ ブロック穴部、４ｄ ブロック底面、５ ロータ、８ ボルト、８ａ ネジ頭、１３ 駆動軸、１４ 中心軸、１５ 軸受、２０ ハンマドリル、２１ 電源コード、２２ 動力伝達機構、２３ シリンダ、２４ ピストン、２５ ストライカ、２６ａ、ｂ Ｏリング、２７ 空気室、２８ セカンドハンマ、２９ 先端工具、３０ 当接部分、１０４ ブロック、１０４ａ ブロック内面、１０４ｂ ブロック第１下面、１０４ｃ ブロック第２下面、２０２ ステータ、２０２ｄ ステータ角部、２０４ ブロック、２０４ａ ブロック当接面、３０２ ステータ、３０２ｄ ステータ角部、３０４ ブロック、３０４ａ ブロック当接面、３０４ｅ ブロック凸部

Claims (9)

1. 駆動力によって先端工具を駆動するモータと、
   前記モータを収容するハウジングと、を有し、
   前記モータは、
   略円筒形の固定子と、
   前記固定子の径方向内側に設けられ、前記固定子に対し回転可能な回転子と、を備え、
   前記固定子に当接して前記固定子を前記ハウジングに対し固定する当接部材と、
   前記ハウジングに係合し、前記当接部材を第一の方向に向かって付勢して前記ハウジングに対し固定する固定部材と、を更に有し、
   前記当接部材は、前記固定子の径方向において前記当接面が内側に面するように前記固定子に当接して固定され、
   前記当接面は、前記固定子に当接して固定されたときに、前記第一の方向側が前記固定子の径方向において外側に向かうように傾斜していることを特徴とする電動工具。
2. 前記当接部材は、前記固定子に当接して固定されたとき、前記固定子の径方向において外側に外面を有し、前記外面が前記ハウジングに当接した状態で前記ハウジングに固定されることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記当接部材は、前記固定子に当接して固定されたときの前記第一の方向側に端面を有し、前記端面が前記固定子に当接した状態で前記ハウジングに対し固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
4. 前記当接面は、前記固定子が前記中心軸を中心に回転することを抑制することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動工具。
5. 前記当接面は、平面状に形成され、
   前記固定子は、外周の前記当接部材と当接する位置に平坦面を有し、前記平坦面が前記当接面と当接することにより前記中心軸を中心に回動することが抑制されることを特徴とする、請求項４に記載の電動工具。
6. 前記当接部材は複数設けられ、
   少なくとも一対の前記当接部材は、前記固定子の中心軸を挟んで対向する位置で前記固定子に当接することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動工具。
7. 前記固定部材は前記ハウジングに対し螺合するボルトであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動工具。
8. 前記ハウジングは、前記第一の方向における一端に開口を有する略筒状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電動工具。
9. 前記モータの駆動力により前記先端工具を往復動／回転運動させることが可能なハンマドリルであることを特徴とする請求項１乃至８に記載の電動工具。