JPWO2019167498A1

JPWO2019167498A1 - インパクト工具

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Publication number: JPWO2019167498A1
Application number: JP2020502869A
Authority: JP
Inventors: 大平野; 村上　卓宏; 卓宏村上
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: JP6801817B2; WO2019167498A1

Abstract

インパクト工具において、ハンマのガタツキや傾きを防止する支持部材を追加する。スピンドル（１３０）と、スプリングによってスピンドル（１３０）に対して前方側に付勢されるハンマ（１４０）と、ハンマ（１４０）の軸方向を支持するカム機構と、ハンマ（１４０）によって打撃されるアンビル（１６０）を備えたインパクト工具において、ハンマ（１４０）の外周面を支持するニードルベアリング（１８０）を設けた。カム機構は、スピンドルカム溝（１３３）とハンマカム溝（１４４）と、これらの溝内に配置されるカムボール（５１）にて構成される。ニードルベアリング（１８０）はハンマケース（１０３）の内側に固定されるもので、内周面に複数の針状ころ（１８１）を有し、ハンマ（１４０）の外周面（１４０ａ）に接するようにしてハンマ（１４０）の回転及び軸方向移動を軸支する。

Description

本発明は、ハンマを用いてアンビルを打撃しながらアンビルを所定回転に回転させるインパクト工具に関する。

モータの回転力をハンマに伝達して、ハンマを用いてアンビルに回転方向の打撃力を加えるインパクト工具が知られており、その一例として特許文献１の技術が知られている。インパクト工具は、木材へのねじ部材の締め付けや、コンクリートにボルトを固定する作業、及び、ねじ部材やボルトを緩める作業等に広く用いられている。インパクト工具のトリガスイッチのレバーを引くと、モータが駆動されて、減速機構を介してスピンドルを回転させる。スピンドルが回転すると、ハンマスプリングとカムボールによりスピンドルに連結されているハンマが回転する。ハンマが回転すると、ハンマの打撃爪とアンビルの羽根部を介して回転力が伝達されてアンビルが回転する。アンビルの軸方向の先端には先端工具の装着孔が形成されており、装着孔に装着された六角ビット等の先端工具を介して、ねじやボルトの締め付けを行うことができる。

ここで従来のインパクト工具の構成を図２２を用いて説明する。インパクト工具２０１のハウジングは、本体ハウジング２０２とそれに設けられるハンマケース２０３によって構成される。インパクト工具２０１は、充電可能な電池パック１０を電源とし、モータ４を駆動源として回転打撃機構を駆動する。出力軸であるアンビル２６０には、打撃機構から回転力と打撃力が与えられ、ビット保持部７０に形成された装着孔２６１ａに保持されるドライバビット等の図示しない先端工具に、回転打撃力が連続的に又は間欠的に伝達され、ねじ締めやボルト締め等の作業が行なわれる。

モータ４は、側面視で略Ｔ字状の形状を成す本体ハウジング２０２の筒状の胴体部２０２ａ内に収容される。モータ４の回転軸４ａは、その軸線Ａ１が胴体部２０２ａの長手方向に伸びるように配置される。モータ４の前方側の回転軸４ａには冷却ファン１３が設けられ、モータ４と同期して回転する。冷却ファン１３の回転によって本体ハウジング２０２の後方の吸気口２１７ａ、２１７ｂ等から外気が吸引されて、外気はモータ４を冷却した後に、冷却ファン１３の周囲に形成された排気口２１７ｃ等から外部に排出される。

胴体部２０２ａから略直角に一体に延びるハンドル部２０２ｂ内の上部にはトリガスイッチ６が配設され、トリガスイッチ６から本体ハウジング２０２の前方側には操作レバーたるトリガ６ａが露出する。またトリガスイッチ６の上方には、モータ４の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー７が設けられる。ハンドル部２０２ｂ内の下部は、電池パック１０を取り付けるために拡径部２０２ｃが形成される。拡径部２０２ｃはハンドル部２０２ｂの長手方向中心軸から径方向（直交方向）に広がるように形成された部分で、拡径部２０２ｃの下側に電池パック１０が装着される。電池パック１０は例えばリチウムイオン電池等の複数本の二次電池をパック化したもので、電池パック１０を充電するときは、ラッチボタン１１を押し込みながら電池パック１０をインパクト工具２０１から取り外して、図示しない専用の充電器に装着する。

回転打撃機構は、遊星歯車減速機構２２０とスピンドル２３０とハンマ２４０とアンビル２６０を備え、後端が軸受２１９ｂ、前端がニードルベアリング２１９ａにより保持される。トリガ６ａが引かれてモータ４が起動されると、正逆切替レバー７で設定された方向にモータ４が回転を始め、その回転力は遊星歯車減速機構２２０によって減速されてスピンドル２３０に伝達され、スピンドル２３０が所定の速度で回転駆動される。ここで、スピンドル２３０とハンマ２４０とはカム機構によって連結され、このカム機構は、スピンドル２３０の外周面に形成されたＶ字状の２つのスピンドルカム溝２３３、２３４と、ハンマ２４０の内周面に形成された２つのハンマカム溝と、これらのカム溝に係合するカムボール２５１、２５２によって構成される。

図２３は従来のインパクト工具２０１の打撃部の断面図であって、（１）はハンマ２４０が通常位置にある状態を示す。ハンマ２４０は、ハンマスプリング２５４によって常に前方に付勢されており、静止時にはカムボール２５１、２５２とハンマカム溝２４４、２４５との係合によってハンマ２４０は前方側位置にある。この位置はハンマ２４０の打撃爪２４６ａ、２４６ｂがアンビル２６０の被打撃爪（図示せず）と軸線Ａ１方向に重なる位置にある。スピンドル２３０が回転駆動されると、その回転はカム機構を介してハンマ２４０に伝達され、ハンマ２４０が半回転しないうちにハンマ２４０の打撃爪２４６ａ、２４６ｂがアンビル２６０の被打撃爪２６３ａ、２６３ｂ（図２２参照）に係合する。インパクト工具２０１の締め付け開始から当分の間はハンマ２４０とアンビル２６０が同期して回転する（連続回転）。その後、締め付けの進行に応じて徐々に先端工具から伝わる反トルクが高くなって、この反トルクがハンマスプリング２５４のバネ圧を上回ると、ハンマ２４０はスピンドルカム溝２３３、２３４とハンマカム溝２４４、２４５の形状に沿ってハンマスプリング２５４を圧縮しながら後方側（モータ側）に徐々に後退する。図２３（１）の状態からハンマ２４０が矢印２４９のように後退すると、ハンマ２４０の打撃爪とアンビル２６０の被打撃爪の前後方向の接触長さが小さくなって、最後には図２３（２）に示すような接触長さが０の位置まで来る。ハンマ２４０の打撃爪２４６ａ、２４６ｂとアンビル２６０の被打撃爪２６３ｂ（図２２参照）、２６３ａの前後方向の接触長さが０ｍｍとなった時、回転方向に対するハンマ２４０のアンビル２６０に対する係合が離脱することになる。この離脱する直前にハンマ２４０とアンビル２６０間に作用するトルクの大きさが、ハンマ２４０とアンビル２６０とが離脱する際の“離脱トルクＴ_Ｂ”である。

先端工具から伝わる反力が離脱トルクＴ_Ｂを越えると、ハンマ２４０の後退動によってハンマ２４０の打撃爪２４６ａ、２４６ｂがアンビル２６０の被打撃爪（図示せず）を乗り越えて回転し、ハンマ２４０はハンマスプリング２５４の圧縮力で、前方側に押し出されながら回転方向に見てアンビル２６０の次の被打撃爪と係合（又は衝突）することになる。この際、ハンマ２４０は、スピンドル２３０の回転力に加え、ハンマスプリング２５４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、ハンマスプリング２５４の付勢力によって前方へ移動し、打撃爪２４６ａ、２４６ｂがアンビル２６０の被打撃爪２６３ａ、２６３ｂ（図２２参照）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２６０に加えられるため、アンビル２６０の装着孔２６１ａ（図２２参照）に装着される図示しない先端工具を介して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、締付け対象の締め付けが完了するまで、離脱、係合の動作を繰り返す（打撃動作）。締付け対象が締め付けられるにつれて、締付け対象から受ける反トルクが徐々に高くなるため、ハンマ２４０の後退量も増加する。これは、締付け対象に生じる反トルクの増加に伴い、ハンマ２４０とアンビル２６０間に発生する反発率が高くなるためである。

特開２０１７−０３５７７２号公報

近年、インパクト工具の高トルク化が図られており、締め付けトルク１５０Ｎ・ｍ以上の製品が市販されている。インパクト工具において締め付けトルクを高めるためには、通常ではハンマ２４０をアンビル２６０側に付勢するハンマスプリング２５４のばね定数を高く設定する。しかしながら、ハンマスプリング２５４のばね定数を高めて高出力化を図ると離脱トルクＴ_Ｂが高くなってしまうため、連続回転動作から打撃動作に移行するタイミングが遅くなり、インパクト工具２０１に作用する反トルクが大きくなって作業者が片手でインパクト工具を把持したままねじ締め作業を行うことが困難となる。また、高い締め付けトルクを必要とされない柔らかい木材等へのねじ締め等の場合、スプリングのばね定数を高めたインパクト工具ではねじ締め作業中に離脱トルクに到達しないことがあり、なかなか打撃動作が行われないという問題が生ずる。打撃動作が行われないと、ネジの十字溝から先端工具のネジ山が浮きやすく、六角ビットが外れて弾かれたり、その場で空転してネジ頭が痛んでしまう虞が高くなる。このように、離脱トルクＴ_Ｂが高すぎるとインパクト工具の“打撃”という特徴を生かせないことになり、特にカムアウトを防ぐ効果が得られない。一方、従来のスピンドル２３０で左右対称の２つのカム溝を設けた構成では、打撃トルクを大きくするためにハンマ２４０の後退量、即ちハンマバック量を稼ぐためにスピンドルカム溝２３３、２３４の溝長を伸ばそうとすると、２つのスピンドルカム溝２３３、２３４の両端部が接触してしまうため、ハンマバック量を充分に稼ぐことができなかった。また、スピンドルカム溝２３３、２３４の後退角（カムリード角）を大きくことによってハンマ２４０の後退量を稼ぐことも可能であるが、その場合は、離脱トルクＴ_Ｂがさらに大きくなる。また、インパクト工具においては、ハンマとスピンドルの間の隙間が大きい場合に、ハンマのガタツキが大きくなり、ハンマが打撃中に傾いて、安定した打撃が行われなくなる虞がある。安定した打撃が行われない場合は、ハンマとスピンドルが早期に摩耗し、寿命が短くなる虞がある。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ハンマとアンビルの離脱トルクＴ_Ｂの上昇を抑えつつ、回転方向への打撃力を高くすることができるインパクト工具を提供することにある。本発明の他の目的は、高出力を達成すると共に、連続回転時から打撃開始への移行時の操作フィーリングを良くした、片手で把持しながら作業のしやすいインパクト工具を提供することにある。本発明の更に他の目的は、ハンマ打撃爪がアンビルの次の被打撃爪を飛ばして、次の次の被打撃爪、又は、次の次の次の被打撃爪を打撃可能にして、ハンマスプリングのバネ定数を上昇させることなく、十分大きな締め付けトルクを実現可能としたインパクト工具を提供することにある。本発明の更に他の目的は、スピンドルに対するハンマの傾きを規制するようにしたインパクト工具を提供することにある。本発明の更に他の目的は、ハンマの外側に支持部材を設けることで、ハンマやスピンドルの全長が長くなることを防止して、ハウジングの大型化を防止すると共に、グリス漏れの虞を大幅に低下させたインパクト工具を提供することにある。

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、前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルであって、スピンドル軸部と、前記スピンドル軸部に設けられたスピンドルカム溝とを有するスピンドルと、前記スピンドルに対して所定の範囲内で前記スピンドル軸部の軸方向及び回転方向に相対的に移動可能に構成されたハンマであって、前記スピンドル軸部に対して軸方向及び回転方向に相対的に移動可能に構成された第１の筒状部分と、前記スピンドルカム溝に対してカムボールを介して軸方向に相対的に移動可能に構成されたハンマカム溝と、前記第１の筒状部分の径方向外側に設けられた第２の筒状部分とを有し、スプリングによって前方に付勢されるハンマと、前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって回転方向に打撃されるアンビルと、前記モータ、スピンドル、ハンマ及びアンビルを収容するハウジングと、を備えたインパクト工具において、前記スピンドル軸部と前記第１の筒状部分によって前記ハンマの前記スピンドルに対する径方向の移動を規制する第１の規制部が構成され、前記スピンドルカム溝、前記カムボール及び前記ハンマカム溝によって前記ハンマの前記スピンドルに対する軸方向の移動を規制する第２の規制部が構成され、前記第１及び第２の規制部とは別に前記ハンマの前記スピンドルに対する傾きを規制する第３の規制部を設けた。前記第３の規制部は、前記スピンドルと前記ハンマとの間に設けられるか、又は前記ハウジングと前記ハンマの間に設けられる。前記第３の規制部は転動部材又は前記ハンマよりも摺動抵抗の小さい摺動部材である。前記第３の規制部は、前記ハンマの外周面を支持するよう前記ハンマの外周面に接触する。前記第３の規制部を前記ハンマの外周と前記ハウジングの内壁の間に配置した。前記ハウジングには突き当て面を形成し、前記突き当て面に前記第３の規制部を突き当てるようにした。

本発明の他の特徴によれば、前記第３の規制部は、前記ハンマとは別の部材であり、前記ハンマの内周面に設けられ前記スピンドルと接触する転動部材又は摺動部材である。前記スピンドルカム溝と、前記ハンマカム溝は、それぞれ１つずつ、又は、２つずつ設けられ、前記スピンドルカム溝に、前記スピンドルカム溝の数と同じ数のカムボールが配置される。前記スピンドルカム溝及び前記カムボールはそれぞれ１つのみ設けられている。前記スピンドルカム溝の後端を構成する一方の円弧を形成する円の中心点から他方の円弧を形成する円の中心点までの間が、円周方向で１８０度を超えるように前記スピンドルカム溝が延びる。前記スピンドルと前記ハンマの摺動部であって前記スピンドルカム溝の前記一方の後端と前記他方の後端に挟まれる部分に壁部を形成した。

本発明の他の特徴によれば、前記スピンドルカム溝の軸方向の前後方向に占める範囲は、前記支持部材の軸方向の移動範囲又は前記支持部材の配置範囲とオーバーラップする。前記支持部材を、前記ハンマの内周側であって前記ハンマカム溝よりも後方側、又は、前記ハンマの外周側であって前記支持部材の軸方向中心位置が前記ハンマの可動範囲の軸方向中心位置よりも後方側になるように設けた。

本発明の他の特徴によれば、モータと、前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、前記スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって打撃されるアンビルと、を備えたインパクト工具において、前記カム機構は、前記スピンドルに設けられ、一方の後端から前端を経て他方の後端へと１つながりに延びるスピンドルカム溝と、前記ハンマの内周側に形成されたハンマカム溝と、前記スピンドルカム溝及び前記ハンマカム溝に配置されたカムボールと、を含み、前記スピンドルカム溝は、前記スピンドルカム溝の後端を構成する円弧を形成する円の中心の一方の中心から他方の中心までの間が円周方向で１８０度を超えて延びる、又は、１つのみ設けられている。前記カム機構とは別に前記ハンマの径方向を支持する支持部材を、前記ハンマとは別に設けた。

本発明の他の特徴によれば、インパクト工具において、カム機構は、スピンドルに設けられ、一方の後端から前端を経て他方の後端へと１つながりに延びるスピンドルカム溝と、ハンマの内周側に形成されたハンマカム溝と、スピンドルカム溝及びハンマカム溝に配置されたカムボールを含み、スピンドルにはスピンドルカム溝が１つのみ設けるようにした。スピンドルの外周面とハンマの内周面の間には、ベアリング等の転動部材、又は、メタルやＯリング等の摺動部材を設けるようにした。

本発明の他の特徴によれば、ハンマとアンビルの爪同士を順次打撃する低速動作モードと、１つずつ飛ばしながら打撃を行う中速動作モードと、２つずつ飛ばしながら打撃を行う高速動作モードを設けたので、打撃時の良好な操作フィーリングを維持しながら低出力状態から高出力状態までを広範に実現できた。特に、締め付けトルクが上昇しているのに対して離脱トルクは従来と同等のままなので、従来の製品と同様に片手で高出力のねじ締め作業が可能となる。

本発明によれば、スピンドルのカム溝を１つとすることで、スピンドルの径を太くすることなくカム溝の距離を十分稼ぐことが可能となり、ハンマの後退量（ハンマバック量）を稼ぐことが可能となる。また、別の本発明によれば、ハンマとスピンドルの収容部又はハンマとハウジングの間にハンマのスピンドルに対する傾きを規制する規制部を設けたことで、ハンマとスピンドルの収容部又はハンマとハウジングの間の隙間を減らすことができるため、スピンドルに対するハンマの傾きを防止してスピンドルのガタツキを十分に抑制することが可能となり、ハンマの摺動特性及び耐久性を大きく向上させることができる。より具体的には、従来のインパクト工具では２つのカムボールにより、ハンマをスピンドルに２点支持することでハンマのスピンドルに対するガタツキを防止していたが、本発明ではカムボールを一つとすると共に、ハンマとスピンドルの収容部又はハンマとハンマケースの間にニードルベアリング等の転動部材を設けたので、スピンドルがスチールボールと転動部材による多点支持となり、ハンマの摺動特性を大幅に向上させることが可能になった。この結果、スピンドルに対するハンマの傾きを防止してスピンドルのガタツキの十分な抑制が可能となり、耐久性も大きく向上した。特に、ハンマのガタツキを抑制する支持部材（摺動部材又は転動部材）をハンマの外側に設けるようにすれば、インパクト工具の胴体部の全長（ハンマやスピンドルの全長）の短縮が図れ、しかもハンマケース内からのグリス漏れを大幅に抑制することができる。

本発明の実施例に係るインパクト工具１の内部構造を示す縦断面図である。図１の打撃部及び被打撃部の展開斜視図である。図１のインパクト工具１の打撃部の断面図である。図２のスピンドル３０とハンマ４０の組立体の正面図である図１のインパクト工具１の打撃部の断面図であって、（１）はハンマ４０が通常位置にある状態を示し、（２）はハンマ４０が後退時の状態を示す。図１のハンマ４０に設けられるニードルベアリング５６付近の部分拡大断面図である。図１のスピンドル３０単体を示す図であり、（１）上面図であり、（２）は底面図である。スピンドルのカム溝の形状を示す展開図であり、（１）は従来のスピンドルカム溝２３３、２３４を示し、（２）は本実施例のスピンドルカム溝３３を示す。本発明の実施例に係るインパクト工具１における打撃エネルギーＥと離脱トルクＴ_Ｂの関係を示す図である。従来のインパクト工具２０１と本実施例に係るインパクト工具１における打撃機構の数値を示す比較表である。本発明の実施例に係るインパクト工具１におけるハンマ４０、アンビル６０による打撃状態を示す図であって、（１）は連続打撃時であり、（２）は一つ飛ばし打撃時の状態であり、（３）は二つ飛ばし打撃時の状態である。本発明の実施例の変形例に係るスピンドルのカム溝形状を示す図である。本発明の実施例の変形例を示す図であり、ニードルベアリング５６に代えて、（１）は焼結メタル８５を用いた例であり、（２）はＯリング８６を用いた例を示す図である。本発明の実施例の変形例に係るハンマ４０Ｄの正面図である。本発明の第二の実施例に係るインパクト工具１０１の内部構造を示す縦断面図である。図１５のハンマ１４０の後退時の状態を示す部分縦断面図である。図１５のインパクト工具１０１の打撃部付近の縦断面図であって、（１）はハンマ１４０が通常位置にある状態を示し、（２）はハンマ１４０が後退時の状態を示す。本発明の第二の実施例の第一変形例に係るインパクト工具１０１Ａの部分縦断面図であって、（１）はハンマ１４０が通常位置にある状態を示し、（２）はハンマ１４０が後退時の状態を示す。本発明の第二の実施例の第二変形例に係るインパクト工具１０１Ｂの部分縦断面図であり、ハンマ１４０が通常位置にある状態を示す。図１９の打撃部及び被打撃部の展開斜視図である。本発明の第二の実施例の第三変形例に係るインパクト工具１０１Ｃの部分縦断面図である。従来のインパクト工具２０１の内部構造を示す縦断面図である。従来のインパクト工具２０１の打撃部の断面図であって、（１）はハンマ２４０が通常位置にある状態を示し、（２）はハンマ２４０が後退時の状態を示す。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係るインパクト工具１の内部構造を示す縦断面図である。基本的な構成は、図２２で示した従来のインパクト工具２０１と同じであり、ここではスピンドル３０とハンマ４０の構成や形状が異なり、それらの形状変更に合わせるために、ハンマケース３等の寸法をやや修正し、ハンマスプリング５４等の特性を変更したものである。インパクト工具１のハウジングは、本体ハウジング２（２ａ〜２ｃ）とそれに設けられるハンマケース３によって構成される。ハンマケース３の先端には、弾力性のある素材でできた弾性カバー５が設けられる。モータ４はユニバーサルモータであって、その回転軸４ａは、減速機構２０及びスピンドル３０の軸線Ａ１と同軸上に配置される。尚、本発明ではモータ４の種類は問われずに、インバータ回路を用いてブラシレスＤＣモータを駆動するもの、その他の電気モータや任意の駆動源によって駆動するようにしても良い。モータ４の回転軸４ａは前端側と後端側にて２つのボールベアリングによる軸受１８ａ、１８ｂによって軸支される。ハンマケース３は、減速機構２０と打撃機構（スピンドル３０、ハンマ４０等）と被打撃機構（アンビル６０）を収容するための先細り形状の円筒状の金属製のケースであって、それらの回転中心が軸線Ａ１に並ぶように配置する。モータ４の回転軸４ａは、その軸線Ａ１が胴体部２ａの長手方向に伸びるように配置される。アンビル６０の先端には断面形状が六角形の装着孔６１ａが形成され、ワンタッチ装着式のビット保持部７０により先端工具が保持される。アンビル６０は被打撃部たる羽根部６３と出力軸部６１を一体に形成したもので、出力軸部６１には装着される先端工具を保持するための２つのスチールボール６９が設けられる。

モータ４の回転駆動力は、回転軸４ａから減速機構２０を介して打撃機構に伝達される。減速機構２０はモータ４の出力をスピンドル３０に伝達するものであり、ここでは、遊星歯車を用いた減速機構２０が用いられる。減速機構２０は、モータ４の回転軸４ａの先端に固定されるサンギヤ２１と、サンギヤ２１の外周側に距離を隔てて取り囲むように設けたリングギヤ２３と、サンギヤ２１及びリングギヤ２３の間に配置され、これら双方のギヤに噛み合わされる複数（ここでは３つ）のプラネタリーギヤ２２を含んで構成される。３つのプラネタリーギヤ２２はシャフトの回りを自転しつつサンギヤ２１の回りを公転する。リングギヤ２３は本体ハウジング２側に固定されるもので非回転部材である。３つのプラネタリーギヤ２２の各シャフトは、スピンドル３０の後端部分に形成された遊星キャリア部（図２で後述するフランジ部３７、３８）に固定され、プラネタリーギヤ２２の公転運動が遊星キャリア部の回転運動に変換されるためスピンドル３０が回転する。スピンドル３０の後端の円筒部３９は、ボールベアリング等の軸受１９ｂによって軸支される。

スピンドル３０は、減速機構２０の遊星キャリア部の前方側に配置される。本実施例では、スピンドルカム溝３３として側面視で略Ｖ字状の溝が形成されるが、図２２で示した従来のスピンドルカム溝２３３、２３４が２組設けられるのに対して、本実施例のインパクト工具１では、１組のスピンドルカム溝３３がスピンドル３０に設けられる。スピンドルカム溝３３にはカムボール５１が転動するため、その窪みの断面形状は半円状とされる。本実施例では、スピンドルカム溝３３を１組としたため、用いられるカムボール５１の数も１つである。このためスピンドル軸部３１（符号は後述の図２参照）を従来と同じにしながら、ハンマ４０の後退量を従来よりも大幅に大きくすることが可能となった。

本体ハウジング２の拡径部２ｃの内部には、トリガ６ａの引き動作によってモータ４の速度を制御する機能を備えた制御回路基板９が収容される。制御回路基板９は略水平になるように配置され、打撃トルクを切り換えるための出力切替スイッチ１２が設けられる。

図２は、図１の打撃部及び被打撃部の展開斜視図である。前方側からアンビル６０、ハンマ４０、スピンドル３０の順に配置されるという基本構成は、図２２にて示した従来のインパクト工具２０１と同じ構成である。しかしながら用いられるカムボール５１は２つから１つに削減されている。カムボール５１を１つにしたことによりスピンドル３０に形成されるスピンドルカム溝３３の形状も変更される。さらに、ハンマ４０の内周側であって、スピンドル軸部３１の外周面と当接する位置にはニードルベアリング５６が装着される。

アンビル６０はインパクト工具１の出力軸を形成すると共に、ハンマ４０の被打撃部を形成するものであって、出力軸と被打撃部が一体に形成される。アンビル６０は鋳造又は鍛造後に切削加工をすることにより製造される金属の一体品であって、その円筒形の出力軸部６１の後方に、３つの羽根部６３ａ〜６３ｃによる被打撃爪が形成されたものである。出力軸部６１の前側端部から内側部分には、断面形状が六角形であって先端工具を装着するための装着孔６１ａが形成される。装着孔６１ａが形成される細径部６１ｂは、ビット保持部７０を設けるために形成されるもので、細径部６１ｂの後方には径方向に貫通する２つの貫通穴６１ｃが形成され、ビット保持部７０の構成要素となるスチールボール６９（図１参照）が配置される。軸方向に見て貫通穴６１ｃと羽根部６３ａ〜６３ｃとの間は研磨された円柱面とされ、この領域の外周側にニードルベアリング１９ａ（図１参照）が配置されることによりアンビル６０はハンマケース３（図１参照）に回転可能に軸支される。羽根部６３ａ〜６３ｃは、回転方向に見て１２０度ずつ隔てるように均等に配置された被打撃爪であり、径方向外側に伸びるように配置される。羽根部６３ａ〜６３ｃの回転方向の側面は、ハンマ４０の打撃爪によって締め付け方向の回転時に打撃される被打撃面６４ａ〜６４ｃと、その反対側に形成され緩め方向の回転時に打撃される被打撃面６５ａ〜６５ｃが形成される。被打撃部の後方側には、円筒状の軸部６６（図１参照）が形成され、軸部６６がスピンドル３０の嵌合孔３２に係合することよってアンビル６０とスピンドル３０が相対回転可能な状態で接続される。

ハンマ４０は、スピンドル３０にて保持される部材であり、前方側からスピンドル３０に装着される。ハンマ４０は理想的にはスピンドル３０に対して浮いた状態、又は、非接触状態の姿勢を保つように保持され、従来のスピンドル２３０では浮かす状態、非接触状態を保つために２つのカムボール２５１、２５２（図２２参照）が用いられていた。本実施例ではカムボールの数を一つ減らした一方で、スピンドル軸部３１の外周面とハンマ４０の内周面にニードルベアリング５６を配置した。ニードルベアリング５６はハンマ４０側又はスピンドル３０のいずれか側に固定できるが、本実施例ではハンマ４０側に固定する。尚、図２ではニードルベアリング５６の内周側の形状、特に針状ころ等の図示を省略しているので注意されたい。ハンマ４０の前面４２ａの外周側の３カ所には、軸方向の前方側（アンビル６０側）に突出する３つの打撃爪４６ａ〜４６ｃが形成される。打撃爪４６ａ〜４６ｃは、回転方向に見てその中心位置が回転角で１２０度ずつ隔てるように均等に配置される。打撃爪４６ａ〜４６ｃの回転方向にみて２つの側面は、アンビル６０の３つの羽根部６３ａ〜６３ｃと衝突時に良好に面接触するように回転方向に所定の角度が付けられたもので、一方側（４７ａ〜４７ｃ）が締め付け方向時の打撃面となり、他方側（４８ａ〜４８ｃ）が緩め方向時の打撃面となる。ハンマ４０の外周部は筒状部分４３とされ、中央部には貫通孔４１ａを有する。貫通孔４１ａを形成する内周側であって前方側にはハンマカム溝４４が形成される。ハンマカム溝４４は、ハンマ４０の内周面を平面に展開した際に略台形状の輪郭を有する窪みであって、スピンドルカム溝３３と共にカムボール５１の動きを制限する空間を形成する。ハンマ４０の内周面の周方向の一箇所において、隣接するハンマカム溝４４の辺部を分離する壁部４５が形成される。壁部４５は前端側のスピンドル３０の外周面と隣接又は当接する箇所となり、ハンマ４０がスピンドル３０に対する相対回転の姿勢維持に貢献する。ハンマ４０の壁部４５と周方向に対向する箇所には、組立時にカム溝内にカムボール５１を挿入するための挿入溝４４ａが形成される。第１の筒状部分とスピンドル軸部３１とが対向する箇所が本発明における第１の規制部に該当し、第１の規制部はハンマ４０のスピンドル３０に対する径方向の移動を規制する。

スピンドル３０の円柱部分、即ちスピンドル軸部３１の外周面には、スピンドルカム溝３３が１つだけ形成される。スピンドルカム溝３３は、ハンマ４０の内周面に形成されたハンマカム溝４４に対向する位置に設けられる。スピンドル３０とハンマ４０は、スピンドルカム溝３３とハンマカム溝４４によって所定の空間が形成されるように組み合わされる。カム機構によってハンマ４０はスピンドル３０とほぼ連動するように回転するが、カムボール５１が１つであるためそのままではハンマ４０のスピンドル３０に対する回転方向及び軸方向の相対位置が安定しないため、本実施例ではニードルベアリング５６が併用される。ニードルベアリング５６は、スピンドル３０に対するハンマ４０の軸方向移動、及び、周方向の回転を支持するものである。本実施例において、スピンドルカム溝３３、カムボール５１及びハンマカム溝４４からなるカム機構は、ハンマ４０のスピンドル３０に対する軸方向の移動を規制する第２の規制部に該当する。

スピンドル軸部３１の前方端部には、アンビル６０の軸部６６が嵌挿されるための嵌合孔３２が形成され、スピンドル軸部３１の後方側には、減速機構２０の遊星キャリア部となるフランジ部３７、３８が形成される。フランジ部３７は軸線Ａ１とは直交する円盤状であって、回転方向には均等間隔で３つの嵌合穴３７ａ〜３７ｃが形成される。フランジ部３７と所定の距離を隔てて後方側には、フランジ部３７と平行となるように円盤状のフランジ部３８が設けられる。フランジ部３８にも回転方向には均等間隔で３つの嵌合穴３８ａ〜３８ｃ（図では３８ａしか見えない）が形成され、フランジ部３７の嵌合穴３７ａ〜３７ｃと共に、プラネタリーギヤ２２を軸支するシャフトを固定する。

図３はインパクト工具１の打撃部の断面図である。ハンマ４０はスピンドル３０に対して軸線Ａ１を中心として所定の角度だけ相対回転が可能であり、かつ、軸方向にも相対回転が可能である。図３の状態はスピンドル３０に対してハンマ４０が最も前側に位置している状態である。ハンマ４０は、内径の異なる２つの筒状部分４１、４３の前方側を接続部４２にて径方向につなげたような形状とされる。ここではハンマ４０は金属製であり、その直径（外径）は３５〜４４ｍｍ程度、イナーシャは０．３９ｋｇ・ｃｍ^２[０.０００３８Ｎ・ｍ^２]以下となるように構成すると良い。スピンドル３０におけるモータ４側の端部には、軸線Ａ１に沿った方向で前方側に窪む嵌合孔３４が形成され、サンギヤ２１の収容空間とされる。一方、スピンドル３０のアンビル６０側の端部には、軸線Ａ１に沿って後方に窪むように形成された円柱状の嵌合孔３２が形成される。本実施例においては、筒状部分４１及び壁部４５が本発明の第１の筒状部分に、筒所部分４３が本発明の第２の筒状部分に該当する。

ハンマスプリング５４は圧縮スプリングであり、その前方側には複数のスチールボール５２がワッシャ５３に押さえられた状態で配置され、その後方側は段差付きのワッシャ５５によってスピンドル３０のフランジ部３７にて保持される。ワッシャ５５の内周側においては、中央をハンマ４０の内側の筒状部分４１の後端部４１ｃが貫通できるようにくり抜き孔５５ａが形成される。ここでは図示していないが、段差付きのワッシャ５５の内周側にゴム等の弾性体で構成されるダンパを配置して、ハンマ４０の最大後退時におけるハンマ４０とフランジ部３７との衝突による衝撃を抑制しても良い。ハンマ４０とフランジ部３７との衝突を回避するようにすれば、スピンドルカム溝３３内においてカムボール５１が端部に衝突することも回避できる。

ハンマ４０は、カムボール５１を介したスピンドル３０への接続と、壁部４５とスピンドル３０の当接によって、がたつきかないように保持される。ハンマ４０は、スピンドル３０に対して軸方向に移動可能であり、特に後方側には大きく移動可能とされる。ハンマ４０は、ハンマスプリング５４（図１参照）によってスピンドル３０に対して常に前方側に付勢されるので、ハンマ４０の後方側への移動はハンマスプリング５４を圧縮しながらの移動となる。しかしながら、本実施例の構成ではカムボール５１は１つであるので、ハンマ４０の前端部の壁部４５も周方向に１箇所だけとなる。そこで、本実施例では、ハンマ４０とスピンドル３０の相対位置関係を安定させるために、ハンマ４０の内周側の後端部４１ｃ付近にニードルベアリング５６を取りつけた。ニードルベアリング５６は、外輪がハンマ４０側に固定され、内側に設けられる複数の針状ころがスピンドル３０の外周面と接触する。このようにニードルベアリング５６を設けたことによって、スピンドル３０の外周面とニードルベアリング５６が常に良好な当接状態を保つので、それ以外の接触箇所、即ちカムボール５１を介した保持と、壁部４５による保持によってハンマ４０の姿勢が良好に保持され、ハンマ４０のスムーズな動きが実現できる。

図４はスピンドル３０とハンマ４０の組立体の正面図である。尚、図３の断面図は図４のＢ−Ｂ部の断面に相当するものである。ハンマ４０の前面４２ａは平面状になっており、周方向に等間隔で前面４２ａよりも軸方向前方に突出するように３つの打撃爪４６ａ〜４６ｃが設けられる。打撃爪４６ａ〜４６ｃの一方側の側面は、締め付け時の打撃面４７ａ〜４７ｃとなり、他方側の側面、即ち、打撃面４８ａ〜４８ｃは緩め時の打撃面となる。打撃面４７ａ〜４７ｃと打撃面４８ａ〜４８ｃは、ハンマ４０の後退を容易にするために軸線Ａ１を含む仮想面に対して略平行に形成される。ハンマ４０に形成されるハンマカム溝４４は、壁部４５を除いてほぼ一周分を示すように配置される。ハンマカム溝４４の一部であって壁部４５とは軸対称の位置付近には、組立時にカムボール５１を挿入するための挿入溝４４ａが形成される。図示しているカムボール５１は図示の位置から、一方向側（時計回り）又は他方向側（反時計回り）に半周分近く移動可能である。

図５はインパクト工具１の打撃部の断面図であって、（１）はハンマ４０が通常位置にある状態を示し、（２）はハンマ４０が後退時の状態を示す。図５（１）は図３と同じ図であるが、ここにはスピンドルカム溝３３の前端位置から後端位置までの範囲をＲ_ｇで示している。一方、ニードルベアリング５６の移動範囲をＲ_ｂにて示している。ここで、溝の形成範囲Ｒ_ｇとニードルベアリング５６の移動範囲Ｒ_ｂを比較するとわかるように、それらは軸線Ａ１方向に一部が重複するような位置関係となる。本実施例のインパクト工具１では、カムボール５１を一つだけとしたため、スピンドルカム溝３３の形成のためにスピンドル軸部３１の外周面のほぼ一周分を利用できるため、スピンドルカム溝３３を十分長くすることができ、ハンマ４０の後退量が増大する。しかしながら、溝の形成範囲Ｒ_ｇとニードルベアリング５６の移動範囲Ｒ_ｂが軸方向に重なるようにしたことにより、溝の形成範囲Ｒ_ｇを軸線Ａ１方向に長くしたにもかかわらずにスピンドル３０の大型化を抑制でき、従来のスピンドル２３０とさほど変わらないようなコンパクトな打撃機構が実現できた。

スピンドル３０の静止時には、カムボール５１、スピンドルカム溝３３と、ハンマカム溝４４との係合位置と、ハンマスプリング５４との付勢力とのバランス関係によって、ハンマ４０の前面４２ａとアンビル６０の羽根部６３ａの後端面とは軸方向に僅かに隙間を隔てた位置にある。一方、アンビル６０の羽根部６３ａとハンマ４０の打撃爪４６ａは、軸線Ａ１方向にみて重なるような位置関係となる。ここで、係合量とは、軸線Ａ１の方向に見てハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃと、アンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃの当接領域の軸方向長さであって、静止時又は打撃前の初期位置においてその係合量が最大となる。係合量は、ハンマ４０の後方向の移動によって変化するもので、アンビル６０が先端工具側から受ける力によりハンマ４０に伝わる反トルクが大きくなると、カムボール５１の位置が移動することによりハンマ４０とアンビル６０の相対的位置関係が変化する。

ハンマ４０がスピンドル３０に対して相対回転しながら、矢印４９の方向に後退しても、図５（２）に示すようにハンマ４０の筒状部分４１の後端部４１ｃが断面がＬ型のワッシャ５５の内側にまで後退することを許容する。従って、ニードルベアリング５６の移動空間を効率良く確保でき、スピンドル３０の全長が長くなることを抑制できる。また、スピンドル３０の主軸部の直径、ハンマ４０の内径及び外径は、従来のハンマ２４０と略同じであるので、容易に本発明を実施できる。

図６はハンマ４０に設けられるニードルベアリング５６付近の部分拡大断面図である。ハンマ４０の内側の筒状部分４１の後端付近には段差部４１ｂが形成され、その段差部４１ｂにニードルベアリング５６が装着される。ニードルベアリング５６は、外輪がハンマ４０側に固定されるシェル５７となり、シェル５７によって囲まれる部分に複数の針状ころ５８が設けられ、針状ころ５８の外周面がスピンドル軸部３１と当接する。複数の針状ころ５８の回転軸５９は、軸線Ａ１と平行になるようにシェル５７にて軸支される。ここではハンマ４０の内周面とスピンドル３０との隙間は平均でＳ_１程度となるが、ニードルベアリング５６の内側の針状ころ５８部分は、ほぼ０になる。尚、ハンマとスピンドルの周囲は、十分なグリスが塗布されているので、ニードルベアリング５６もグリスが満たされた環境下で使用できるものとすると良い。以上のように、ニードルベアリング等の転動部材を設けることにより、ハンマ４０のスピンドル軸部３１に対するガタツキを抑制することができ、１つのカムボール構成であってもスムーズな打撃動作が可能となる。本実施例においてはニードルベアリング５６等の転動部材が本発明の第３の規制部に該当し、第３の規制部はハンマ４０のスピンドル３０に対する傾きを規制する。

次に図７を用いてスピンドル３０の形状を説明する。図７（１）はスピンドル３０の上面図である。スピンドル３０は金属製であって、その直径Ｄは１０〜１８ｍｍ程度とすると良く、ここでは１３．８ｍｍである。スピンドル３０の外周面には軸線Ａ１と直交する方向から見た際に前端部３３ｄから略Ｖ字状に後退するような形状とされる。スピンドルカム溝３３は前端部３３ｄから所定のカムリード角θを有する。本実施例では、ねじを締める時に用いられる正転用溝部３３ｂと、ねじを締める時に用いられる逆転用溝部３３ａのカムリード角θは同一角度とし、例えば２０〜３６度の範囲内になるように設定される。カムリード角θが大きくなると、離脱トルクが多くなる上に打撃エネルギーが高くなる。一方、カムリード角θを小さくすると、離脱トルクが小さくなるが、打撃エネルギーも小さくなる。従って、離脱トルクを小さく抑えながら、できるだけ大きい打撃エネルギーが得られるようにすることが重要である。

図７（２）はスピンドル３０の底面図である。ここでは逆転用溝部３３ａの後端部３３ｃと正転用溝部３３ｂの後端部３３ｅは近接するまで延ばされるので、スピンドル軸部３１のほぼ一周分をスピンドルカム溝３３に使用できるので、従来のスピンドルカム溝２３３、２３４（図２２参照）の倍近い長さを確保できる。スピンドルカム溝３３の前端位置から後端位置までの軸方向の範囲Ｒ_ｇに対して、ニードルベアリング５６の移動範囲Ｒ_ｂは図示のように軸方向にオーバーラップする。そのため、ニードルベアリング５６はスピンドルカム溝３３のある部分まで移動することになる。スピンドルカム溝３３の占める範囲Ｒ_ｇとニードルベアリング５６の移動範囲Ｒ_ｂを軸方向に重ならないように並べて配置するように構成することも可能であるが、その場合はスピンドル３０の軸方向の長さが大きくなる。本発明では、範囲Ｒ_ｇと移動範囲Ｒ_ｂを部分的に重ねることによってスピンドル軸部３１の長さを抑制した。

図８はスピンドルのカム溝の形状を示す展開図であり、（１）は従来のスピンドルカム溝２３３、２３４を示し、（２）は本実施例のスピンドルカム溝３３を示す。従来のスピンドル軸部２３１の２つのスピンドルカム溝２３３、２３４は、それぞれ、逆転用溝部２３３ａ、２３４ａと正転用溝部２３３ｂ、２３４ｂが形成される。しかしながら、周方向に２組のスピンドルカム溝２３３、２３４を並べるために、軸方向に占める長さＬ_０を大きくすることは難しい。従って、溝の後端を構成する円弧を形成する円（点線）の中心の一方の中心から他方の中心までの間の回転角Ｃ_０が、１８０度未満となる。

本実施例ではスピンドル軸部３１は、１つのスピンドルカム溝３３だけとした。図８（２）においてスピンドルカム溝３３は、正転用溝部３３ｂ、逆転用溝部３３ａは同じ角度のリード角θで構成される。スピンドルカム溝３３の２つの後端部３３ｃ、３３ｅの間は円周方向の回転角で１８０度を超えて３６０度近くまで延びる。従って、スピンドルカム溝３３の中央の前端部３３ｄから２つの後端部３３ｃ、３３ｅまでの軸方向距離Ｌ_１は、従来のスピンドル２３０の軸方向距離Ｌ_０に比べて十分長くすることができる。また、溝の後端を構成する円弧を形成する円（点線）の中心の一方の中心から他方の中心までの間の回転角Ｃ_１が、１８０度以上となり、例えば２７０度を超える程度にまで設定できる。

図９は本実施例のインパクト工具１における打撃エネルギーと離脱トルクの関係を示す図である。トリガ６ａが引かれてモータ４が起動されると、正逆切替レバー７で設定された方向にモータ４が回転を開始し、その回転力は減速機構２０によって所定の減速比で減速されてスピンドル３０に伝達され、スピンドル３０が所定の速度で回転駆動される。ここで、スピンドル３０とハンマ４０とはカム機構によって連結され、スピンドル３０が回転駆動されると、その回転はカム機構を介してハンマ４０に伝達される。ハンマ４０は回転開始後に１／３回転もしないうちにハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃがアンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃに当接してアンビル６０を回転させる。その際、アンビル６０からの係合反力によってスピンドル３０とハンマ４０との間に相対回転が生ずると、ハンマ４０はカム機構のスピンドルカム溝３３に沿ってハンマスプリング５４を圧縮しながらモータ４側へと後退を始める。そして、ハンマ４０の後退動によってハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃがアンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃを乗り越えて両者の係合状態が解除されると、ハンマ４０は、スピンドル３０の回転力に加え、ハンマスプリング５４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に回転しながら前方に急速に加速される。

ハンマ４０がハンマスプリング５４の付勢力によって前方へ移動すると、ハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃが、回転後の次のアンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃに再び係合することにより強い打撃が行われ、ハンマ４０とアンビル６０は一体に回転し始める。この打撃により強力な回転力がアンビル６０に加えられるため、アンビル６０の装着孔６１ａに装着される図示しない先端工具を介してねじ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先端工具からねじに回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、例えば、ねじが木材等の図示しない被締結材にねじ込まれる。以上がハンマ４０によるアンビル６０の通常打撃時の状態を示すものであるが、本実施例では、ハンマ４０の打撃爪とアンビル６０の羽根部がそれぞれ３本形成されたことにより、特徴的な打撃を行うようにした。その打撃は、モータ４の回転速度を所定の回転数以上の高速領域として“一つ飛ばしの打撃”、“二つ飛ばしの打撃”をするか、所定の回転数以下の低速領域として連続打撃をするか、のいずれかを打撃動作を行うことによってハンマ４０によるアンビル６０への打撃トルクを切り替え可能とした。

打撃エネルギーＥは、ハンマ４０がアンビル６０を打撃する直前に、ハンマ４０が有するエネルギーである。ここでは、トリガ６ａの操作量（引き量）は最大、被締め付け材はボルトで、その反発率は０．４１という条件下で算出した。離脱トルクＴ_Ｂ［ｋｇ・ｃｍ］、及び打撃エネルギーＥ［Ｎ・ｍ^２×（ｒａｄ／ｓ）^２］は次の式１、式２で算出した値である。式１：離脱トルクＴ_Ｂ［ｋｇ・ｃｍ］＝ばね定数［ｋｇ／ｃｍ］×（ばね押付け高さ）［ｃｍ］×ｔａｎ（カム角度［ｄｅｇ］×カム接点半径［ｃｍ］）但し、ばね押付け高さ［ｃｍ］は、ばねの自由長［ｃｍ］−離脱時のばね高さ［ｃｍ］である（本実施例では１．１ｃｍ）。カム接点半径［ｃｍ］は、スピンドル３０の中心軸からスピンドルに形成されたカムＲ形状の中心点までの距離である（本実施例では０．７ｃｍ）。尚、ここに示す離脱トルクＴ_Ｂは静的な状態における離脱トルクを示しており、上記した部品の各寸法から容易に算出することが可能である。式２：打撃エネルギーＥ＝０．５×ハンマイナーシャ［Ｎ・ｍ^２］×（ハンマ打撃直前速度［ｒａｄ／ｓ］）^２（単位：Ｎ・ｍ^２×（ｒａｄ／ｓ）^２）但し、ハンマ打撃直前速度［ｒａｄ／ｓ］＝スピンドル角速度［ｒａｄ／ｓ］＋（スピンドル角速度［ｒａｄ／ｓ］×反発率を考慮した係数）スピンドル角速度［ｒａｄ／ｓ］＝２×π×スピンドル回転数［ｒｐｓ］反発率を考慮した係数は、本実施例では２．４である。ここに示すスピンドル回転数は、ねじ締め作業時におけるスピンドル回転数を示しており、ねじ締め作業時におけるロータの実用回転数を検証すれば、遊星歯車の減速比から容易に算出することが可能である。また、反発率を考慮した係数については木材の硬さにより変動することになる。

図９にて図示した各プロット点は、本発明、従来における打撃諸元をそれぞれプロットしたものであり、かつ、ハンマ４０に配した打撃爪４６ａが、アンビル６０に配した羽根部６３ａから離脱した後に、次の羽根部６３ｂを飛ばして次の次の羽根部６３ｃに係合するまでの回動角度を２４０度とした中速動作モード、次の次の次の羽根部６３ａに係合するまでの回動角度を３６０度とした高速動作モードにおける、打撃エネルギーＥと離脱トルクＴ_Ｂ、及び、係数Ｋの範囲を、上限の係数Ｋ_２、Ｋ_４と下限の係数Ｋ_１、Ｋ_３として表示した。プロット群９１は市販されている現行品の一つ飛び打撃時の打撃エネルギーＥと離脱トルクＴ_Ｂの関係である。この従来品（現在市販されているインパクト工具）の打撃エネルギーＥをさらに大きくするためにハンマスプリング５４のバネ圧を大きくすると離脱トルクＴ_Ｂも大きくなってしまう。しかしながら、本実施例では、ハンマ４０に配した打撃爪４６ａが、アンビル６０に配した羽根部６３ａから離脱した後に、次の次の羽根部６３ｃに打撃するという、いわゆる“１つ飛ばし打撃モード（中速動作モード）”に加えて、羽根部６３ａから離脱した後に、次の羽根部６３ｂと、その次の羽根部６３ｃを飛ばして、再びもとの羽根部６３ａを打撃するという“２つ飛ばし打撃モード（高速動作モード）”も追加した。この高速動作モードの場合は、ハンマ４０がアンビル６０に対して１回転する間に１回だけ打撃することになり、それらの打撃諸元をそれぞれプロットしたのがプロット群９２である。

アンビル６０に配した羽根部６３ａから離脱した後に、次の次の次の羽根部に係合するまでの前記回動角度を３４０〜３８０度となるインパクト工具の打撃エネルギーＥと離脱トルクＴ_Ｂ、及び、係数Ｋ_Ｐの関係性をＥ＝Ｋ_Ｐ×Ｔ_Ｂ［Ｋ_１＜Ｋ_Ｐ］とした場合では、プロット群９２で示すように離脱トルクを１２〜１８ｋｇ・ｃｍを保ったまま打撃エネルギーＥをプロット群９１よりも段違いに向上させることができ、実線Ｋ_３の領域よりも上側領域の高い打撃エネルギーＥを得ることが可能となった。

プロット群９１に示すような、いわゆる“１つ飛ばし打撃モード”から、プロット群９２に示すような、いわゆる“２つ飛ばし打撃モード”に切り替えるには、モータ４の回転速度の切替制御が重要である。このようにモータ４の速度をうまく制御することによって、係数Ｋ_３〜Ｋ_４の範囲の高い打撃エネルギーの動作モード、係数Ｋ_１〜Ｋ_２の中打撃エネルギーの動作モード、係数Ｋ_１以下であって従来のインパクト工具と同様に“連続打撃”を行う低打撃エネルギーの３つを選択できるようにして、軽負荷のねじ締め作業から高負荷のボルト締め作業まで、幅広い締め付け作業に対応できるインパクト工具を実現できる。この係数Ｋ_３よりも高い打撃エネルギーの動作モードでは、打撃エネルギーＥと離脱トルクＴ_Ｂとの関係が、プロット群９２に示すような１０．０×Ｔ_Ｂ＜Ｅ＜１６．７×Ｔ_Ｂの領域での打撃となる。

図１０は、従来のインパクト工具と本実施例のインパクト工具１における打撃機構の数値を示す比較表である。従来例の数値は、高出力時に“１つ飛ばし打撃モード”を行うインパクト工具であり、本実施例の数値は、高出力時に“２つ飛ばし打撃モード”を行うインパクト工具とも言い換えることができる。スピンドル３０、２３０の軸部の直径は１３．８ｍｍで同一とする。被締結材からの反発率は、従来は負荷の大きい太いビスを想定して０．３１とし、本実施例では締め付けトルクの向上から硬いボルトを想定して反発率を０．４１としている。ハンマバック量は、カムボールが２つと一つの違いから従来例では１０．５ｍｍ、本実施例では１９．３ｍｍと１．８倍以上の距離を確保できるが、本実施例では余裕を持たせて１７．３ｍｍとして、カムボール５１がスピンドルカム溝３３の後端部３３ｃ、３３ｅに到達しないようにして、溝の端部の破損を防止するように構成した。このように製品として必要とされる出力を得るために、ハンマスプリング５４、２５４を選択することにより、従来例のインパクト工具では離脱トルクが１５．９［Ｎ・ｍ］に対して、１３．５［Ｎ・ｍ］と更に低くしながら、得られる最大打撃エネルギーＥは、９．７から１８．１［Ｎ・ｍ^２×（ｒａｄ／ｓ）^２］と大幅に向上させることができた。

図１１はハンマ４０、アンビル６０による打撃状態を示す図である。縦軸はハンマ４０の前後方向の位置を示し、＋が前方側（先端工具側）で、−が後方側（モータ側）であって、基準位置から何ｍｍの位置にあるかを示す。０が静止時又は低負荷状態で回転時のハンマ４０の打撃爪４６ａの前方端の位置であり、この際の羽根部６３ａの前方側位置も０である。横軸は回転角度であり、３６０度（［ｄｅｇ］）にて１周である。ここでは羽根部６３ａ〜６３ｃは１２０度の間隔で配置される。図１１（１）において、トリガ６ａを一杯に引いてスピンドル３０が回転中に、ハンマ４０の打撃爪４６ａに所定の反力が加わり、離脱トルクを越えると、ハンマ４０が後退する。ハンマ４０の後退量が羽根部６３ａとの最大係合量Ａよりも大きくなると、打撃爪４６ａと羽根部６３ａとの係合状態が解除され、打撃爪４６ａが羽根部６３ａの後方側をすり抜けて回転し、次の羽根部６３ｂを打撃する。この際のスピンドル３０の回転は後述する図１１（２）（３）に比べると低速である。図中、実線７１で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向前方側の角部の移動軌跡であり、点線７２で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向後方側の角部の移動軌跡である。この連続打撃を行う際には、制御回路は連続打撃が良好に行われるような回転速度にてスピンドル３０を回転させるべく、モータ４の回転制御を行う。これが従来から行われてきたインパクト打撃である。図１１においては、打撃爪４６ａしか図示していないが、同様に打撃爪４６ｂ、４６ｃも後退及び打撃動作を行う。

図１１（２）は“一つ飛ばし打撃”の状態を示すものである。ハンマ４０の後退量が羽根部６３ａとの最大係合量Ａよりも大きくなって、打撃爪４６ａが羽根部６３ａの後方側をすり抜けて回転する際の回転速度が中速にすると、次の羽根部６３ｂの後方側も通過して、その次の羽根部６３ｃ（羽根部６３ａから見て次の次の羽根部）を打撃することができる。図中、実線７３で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向前方側の角部の移動軌跡であり、点線７４で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向後方側の角部の移動軌跡である。このように、打撃を行う際に打撃爪４６ａが、次の羽根部６３ｂでなくて次の次の羽根部６３ｃを打撃するためには、ハンマスプリング５４を圧縮して後方側に移動したハンマ４０が軸方向前方側に戻る前に、羽根部６３ｂの後方を通過するような中速でスピンドル３０を回転させる。

図１１（３）は“二つ飛ばし打撃”の状態を示すものである。ここではモータ４の回転速度をさらに高速にして、打撃爪４６ａが羽根部６３ａの後方側をすり抜けて回転した際に、次の羽根部６３ｂだけでなく次の次の羽根部６３ｃも通過して、再び羽根部６３ａ（羽根部６３ａから見て「次の次の次の羽根部」）を打撃することができるようにした。図中、実線７５で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向前方側の角部の移動軌跡であり、点線７６で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向後方側の角部の移動軌跡である。このように、打撃爪４６ａが、次の次の次の羽根部６３ａを打撃するためには、ハンマスプリング５４を圧縮して後方側に移動したハンマ４０が軸方向前方側に戻る前に、羽根部６３ｂと羽根部６３ｃの後方を通過するように十分な高速でスピンドル３０を回転させることが必要である。

図１１（１）〜（３）の打撃爪４６ａの軸方向前方側角部の移動軌跡７１〜７６をみて理解できるように、カムボールを２つ用いるスピンドルにおいては、図１０にて示したようにハンマバック量が１０．５ｍｍ程度しかないため、ハンマスプリング５４のバネ圧を調整しても図１１（３）のような“二つ飛ばし打撃”を実現することができなかった。しかしながら、本実施例では、図１０にて示したようにハンマバック量を１７．３ｍｍと十分大きくすることができたので、ハンマスプリング５４のバネ圧を調整するとともに、従来よりもモータの回転速度を高めることによって“二つ飛ばし打撃”を実現することができた。また、モータ４の回転制御によって“飛ばしを行わない打撃（従来と同様の打撃）”と“一つ飛ばし打撃”と“二つ飛ばし打撃”を自在に切り替え可能なので、締め付け対象に合わせた最適な出力を得ることが可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、離脱トルクＴ_Ｂの上昇を抑えて良好な打撃フィーリングを維持したインパクト工具を実現できる。また、その際にスピンドル回転数を大幅に高くして一つ飛ばし打撃又は二つ飛ばし打撃を行うことにより、打撃エネルギーＥを従来よりも大幅に向上させることができる。さらに、打撃動作に移行した際にスピンドル回転数を大幅に低くして連続打撃を行うようにすれば、連続回転から打撃開始に至るまでの好フィーリング化を図ることができる。尚、本実施例は上述の例だけに限られずに様々な変更が可能である。

図１２は、スピンドルのカム溝の形状を示す展開図であり、（１）は本実施例のスピンドルカム溝３３の形状を示し、（２）は本実施例の第１の変形例にかかるスピンドル軸部８１のカム溝８２の形状を示し、（３）は本実施例の第２の変形例にかかるスピンドル軸部８３のカム溝８４の形状を示す。図１２（１）に示すように本実施例のスピンドルカム溝３３は、正転用溝部３３ｂ、逆転用溝部３３ａが同じリード角θとされる。一方、図１２（２）では逆転用溝部８２ａのリード角θに対して、正転用溝部８２ｂのリード角θ_１を小さくした。このように構成することにより正転時の離脱トルクＴ_Ｂ１と、逆転時の離脱トルクＴ_Ｂ２の大きさを変えることが可能となり、正転時の離脱トルクＴ_Ｂを小さくできるので、正逆時の離脱トルクを下げ、カムアウト低減を可能にできる。また、逆転時はネジやボルト等を緩める作業であって、カムアウトがおきない場合はほとんどなので、カムリード角を小さくする必要性が少ない。

図１２（３）では逆転用溝部８４ａと正転用溝部８４ｂのリード角をともにθ_１で小さくした。このように双方のリード角θ_１を小さくすれば、正転時と逆転時の双方で離脱トルクＴ_Ｂを小さくすることができるので、子ネジ等を締め付け対象とするような小出力用のインパクト工具にも本発明を適用することができる。通常ではリード角θ_１を小さくすると打撃トルクが小さくなるが,本実施例では１つ飛ばし打撃、又は／及び、２つ飛ばし打撃を併用することによって、リード角θ_１の減少によるトルク低下分を補うことができる。

図１３は、本発明の第３及び第４の変形例を示す図であり、ニードルベアリング５６に代えて（１）は焼結メタル８５を用いた例であり、（２）はＯリング８６を用いた例を示す図である。図１３（１）はハンマ４０Ｂの後端側内周面に径方向外側に窪むような段差部４１Ｂを形成し、そこに円筒状の焼結メタル８５を圧入したものである。焼結メタル８５は、粉末冶金法により製造した多孔質の金属体に潤滑油を含浸させて、自己給油の状態で使用される滑り軸受であって、ハンマ４０Ｂの後端付近をスピンドル軸部３１に対して支持する部材である。焼結メタル８５とスピンドル軸部３１との間に存在する潤滑油により、摺動面に潤滑油膜が形成される。焼結メタル８５の内径は、スピンドル３０のスピンドル軸部３１と良好に当接して、それらが軸方向及び回転方向に良好に摺動可能な状態とする。ハンマ４０Ｂの段差部４１Ｂよりも前方であって、スピンドルカム溝３３の形成されていない部分との隙間Ｓ_１を所定量だけ設けるようにして、ハンマ４０Ｂのスピンドル軸部３１に対する摺動抵抗をなくしている。

図１３（２）はハンマ４０Ｃの後端付近内周面に断面視で台形状に径方向外側に窪むような連続した溝部４１Ｃを形成し、そこにＯリング８６を装着したものである。溝部４１Ｃは従来から設けられていた潤滑油を溜めるための潤滑溝２４１ｃ（図２３参照）を軸方向後方に移動させたうえで、溝の大きさを大きくしたものである。Ｏリング８６は、潤滑油が充填された環境下で対向する２つの部材（ハンマ４０Ｃとスピンドル軸部３１）の摺動抵抗を小さくして、ハンマ４０Ｃとスピンドル軸部３１の回転方向及び軸方向の動きをスムーズにする摺動部材であり、潤滑油を充分に浸したフェルトワイパを用いることができ、Ｏリング８６の内周面がスピンドル軸部３１に対して摺動するように支持される。ハンマ４０Ｃの溝部４１Ｃ以外の部分であって、スピンドルカム溝３３の形成されていない部分との隙間Ｓ_２は所定量だけ設けるようにして、ハンマ４０Ｃのスピンドル軸部３１に対する摺動抵抗を小さくできるように構成することが重要である。以上のように、ニードルベアリング等の転動部材に代えて、焼結メタル８５やＯリング８６等の摺動部材を設けることにより、ハンマのスピンドルに対するガタツキを抑制することができ、１つのカムボール構成であってもスムーズな打撃動作が可能となる。本実施例においては、焼結メタル８５やＯリング８６等の摺動部材が第３の規制部に該当し、第３の規制部はハンマ４０のスピンドル３０に対する傾きを規制する。

図１４は、本発明の第５の変形例に係るハンマの例を示す図である。ここではニードルベアリング５６を設ける代わりに、ハンマ４０Ｄとスピンドル３０の摺動抵抗を減らすための半球状の突起８８ａ〜８８ｃを設けたものである。突起８８ａ〜８８ｃはハンマ４０の後端部内側に形成するものであって、周方向の３箇所に配置される。突起８８ａ〜８８ｃはハンマ４０Ｄと一体に形成しても良いし、または３つの突起８８ａ〜８８ｃを形成した金属製又は樹脂製の別部材をニードルベアリング５６に替えて装着するようにしても良い。突起８８ａ〜８８ｃの径方向位置は、嵌合孔３２Ｄの位置よりも内側に突出し、スピンドル軸部３１の外周面と点接触状態又は小さい領域にて接触する微小領域接触状態となる。このようにハンマ４０Ｄ側とスピンドル軸部３１との接触面積を小さくすることにより、良好な摺動特性を達成しながらハンマ４０Ｄの姿勢を安定して保持することができる。尚、ここでは突起８８ａ〜８８ｃをハンマ４０Ｄ側に形成したが、この関係を逆にして、スピンドル側に半球状の突起を周方向に複数形成して、ハンマ４０Ｄの円筒状の内周面と点接触状態又は微小領域にて接触状態となるようにすれば良い。尚、設けられる突起の形状は半球状だけに限られず、ハンマ４０Ｄとスピンドル軸部３１との摺動特性が良好であればその他の形状であっても良い。

次に図１５を用いて本願発明の第二の実施例について説明する。第一の実施例ではハンマ４０の内周側、即ち、ハンマ４０とスピンドル３０の間にニードルベアリング５６を設けるようにした。また、カムボール５１の数を一つとしてスピンドルカム溝３３を長く形成した。これに対して第二の実施例では、ハンマ１４０の内周側でなくて外周側にニードルベアリング１８０を設けた。ニードルベアリング１８０は、ハンマ１４０の外周面を支持する支持部材となるもので、ハンマ１４０とハンマケース１０３の間であってハンマケース１０３の内壁側に保持される。カムボール５１の数は、第一の実施例と同様に１つだけであり、スピンドルカム溝１３３が長く確保できるように構成した。さらに、駆動源たるモータ１０４の形式を変更し、ブラシ付き直流モータからブラシレスＤＣモータに変更した。但し、モータの形式は任意で有り、本願発明の特徴的な打撃機構の構成には直接影響しない。

本体ハウジング１０２の形状は、モータ１０４の違いに起因して胴体部１０２ａの前後方向の長さが短くてコンパクトな形状とされている。そのため、減速機構２０と打撃機構（１３０、１４０、１６０等）を収容するハンマケース１０３の形状も変更される。ハンマケース１０３は、前側に行くにつれて径を徐々に絞る様な先絞り形状ではなくて、軸線と鉛直な底面を有するカップ状のような形状に変更した。これらの形状の変更は、トリガレバー６ａよりも上側部分をコンパクトに設計したことにデザイン上の違いよるものが主な理由であり、内部の機械的な構成を変更した訳ではない。よって、第一の実施例と同様に先絞り形状としても良い。

減速機構２０はモータ１０４の出力をスピンドル１３０に伝達するものであり、ここでは、図１で示したものと同様の遊星歯車減速機構を用いる。スピンドル１３０は第一の実施例のスピンドル３０と同じ又はほぼ同じものを用いることができる。ハンマ１４０は、外周面１４０ａをニードルベアリング１８０に当接させながら回転させるため、打撃爪部分を除く外周面の直径が、前端から後端まで一定の大きさとなるように構成される。またハンマ１４０の形状に合わせてハンマケース１０３の形状も決定されるため、ハンマケース１０３の内壁面の径状は円筒面となるように形成される。アンビル１６０は、図１で示したものと共通部品とすることができ、その先端にはビット保持部７０が形成される。アンビル１６０の軸部分はニードルベアリング１９ａによって軸支される。ニードルベアリング１９ａを保持するために、ハンマケース１０３の前方側には、垂直壁１０３ｂから前方側に延在する細径円筒部１０３ａが形成される。つまり、ハンマケース１０３には、細径円筒部１０３ａの内側と、太径の円筒部１０３ｃの内側に、それぞれニードルベアリング（１９ａ、１８０）が配置されることになる。細径円筒部１０３ａと円筒部１０３ｃの間は、軸線Ａ１とほぼ垂直な径方向に延在する垂直壁１０３ｂとなっている。このように第二の実施例では、アルミニウム合金等による金属製の一体成形のハンマケース１０３に、２つの軸受装置（１９ａ、１８０）を設けたことが一つの特徴となっている。一方の軸受装置（ニードルベアリング１９ａ）はアンビル１６０をハンマケース１０３に回転可能に軸支している。他方の軸受装置（ニードルベアリング１８０）はハンマ１４０をハンマケース１０３に軸支している。すなわち、２つの軸受装置は異なる構成部品（アンビル１６０、ハンマ１４０）を軸支（保持）している。言い換えると、異なる構成部品は２つの軸受装置によって同じ構成部品（ハンマケース１０３）に軸支（保持）されている。

ハンマケース１０３の太径の円筒部１０３ｃの内側には、突き当て部１０３ｅが形成され、突き当て部１０３ｅよりも後方側のハンマケース１０３の内径がやや大きく形成される。突き当て部１０３ｅよりも後方側にはニードルベアリング１８０がすきまばめによって固定される。ニードルベアリング１８０の種類としては、例えば、保持器付針状ころ軸受を採用できる。保持器付針状ころ軸受は、複数の針状ころの径方向外側部分にシェルを有しないため、外径が小さくなりハンマケース１０３の大型化抑制には好都合である。シェル無しのニードルベアリング１８０に含まれる細長い円筒状の針状ころ１８１は、その軸心が軸線Ａ１と平行方向（つまり図１５の前後方向）に配置され、針状ころ１８１の前後にはリング状の保持器１８２ａ、１８２ｂ（符号は図１６参照）が設けられて、前後の保持器１８２ａ、１８２ｂを回り止めをする１本の連結部材（図では見えない）にて保持されている。ニードルベアリング１８０の配置領域を含むハンマケース１０３の内側には、機械部品の摩耗を防ぐためのグリスが充填されているが、内側にてハンマ１４０が高速回転すると、シェル無しの保持器付針状ころ軸受の針状ころ１８１の周囲にグリスが溜まりやすくなるので、潤滑上有利である。

ニードルベアリング１８０の後方側は、減速機構２０のリングギヤ２３によって軸方向に保持される。リングギヤ２３の後方側には、２つの軸受１８ａ、１９ｂを保持するインナカバー１７が設けられ、インナカバー１７がリングギヤ２３の軸方向の動きを抑制すると共に回転中心の位置決めを行うもので、プラスチック等の合成樹脂製の筒状の一体部品であって、本体ハウジング１０２とは別部材にて構成される。

次に図１６を用いてハンマ１４０とニードルベアリング１８０の関係を更に説明する。ハンマ１４０が図１５の状態からハンマスプリング５４を圧縮しながら後退して最も後側に位置すると、図１６の位置になる。この状態はカムボール５１がＶ字状のスピンドルカム溝１３３のうち、一方側の後端部（図８（２）のスピンドルカム溝３３の後端部３３ｅ）付近に到達した状態である。ハンマケース１０３の内側には、軸線Ａ１に沿った前後方向の長さＬ_Ｎのニードルベアリング１８０が配置され、後退時にはハンマ１４０の打撃爪を除く外周面１４０ａのほぼ全部がニードルベアリング１８０に接触する。ここでは、ニードルベアリング１８０として、保持器付針状ころ軸受を用いた。つまり、ニードルベアリング１８０には、保持器１８２ａ、１８２ｂとそれに保持される針状ころ１８１が複数設けられる。ハンマケース１０３の内側には円周方向に連続するように形成された段差状の突き当て部（段差部）１０３ｅを有し、すきまばめによって突き当て部１０３ｅよりも後方側にニードルベアリング１８０が配置される。ニードルベアリング１８０の後端側は、リングギヤ２３が挿入されるので、軸線Ａ１方向にみてリングギヤ２３が好適な押さえ部材となって、突き当て部１０３ｅとリングギヤ２３の間にニードルベアリング１８０を挟持する。

インパクト工具１０１の高性能化を図るためには、ハンマ１４０の後退可能量を十分確保すれば良い。しかしながら、スピンドル１３０の外径が従来と同じならば後退可能量が決まってしまうので、後退可能量を伸ばすことは難しい。一方で、離脱トルクを下げるためにはカムリード角を寝かせたいという要望もある。その要望を満たすには、限られたスペース内でのハンマ１４０の後退可能量がさらに減ってしまう。本実施例では、その対策として通常のカム機構にはカムボールが２つあるところを、カムボール５１を１つだけにして側面視で１つのＶ字状のカム溝（図８（２））とすることで、ハンマ１４０の後退可能量を従来の約２倍近くまで確保できるようにした。一方、ハンマ後退量が大幅に増えたことでカムリード角θ（図１２（１）参照）を小さくして打撃動作に移るためのハンマ１４０の離脱トルクを従来よりも下げるようにした。さらに本実施例では、カムボール５１を一つにしたことによるハンマ１４０の回転バランスの崩れを、ハンマ１４０の外周面を保持するニードルベアリング１８０を設けたことにより回避するように構成した。第一の実施例のようにハンマ１４０の後方の内周側に配置するのも効率的であるが、スピンドル１３０の長さが長くなってしまうことのトレードオフになる。そこで第二の実施例では、ハンマ１４０の外周側で保持するようにしたので、内周側にニードルベアリング５６（図２参照）を設けなくても十分な回転バランスをとることが可能となった。さらに、ハンマケース１０３側でニードルベアリング１８０を保持するので、小形のハンマ１４０を使用するインパクト工具の場合であっても、ハンマ内周面の難易な加工をしなくても済む。

次に図１７を用いてハンマ１４０とアンビル１６０の位置関係をさらに説明する。スピンドル軸部１３１は、減速機構２０の遊星キャリア部の前方側に位置し、その外周面にＶ字状の１組のスピンドルカム溝１３３が設けられる。ここではハンマ１４０の長さＬ_Ｈに対して、ニードルベアリング１８０の長さＬ_Ｎが十分長く形成される。つまり、ハンマ１４０の可動範囲では必ずニードルベアリング１８０と接触するようにニードルベアリング１８０の大きさを設定した。（１）に示すハンマ１４０が通常位置（後退していない状態）では、ハンマ１４０とニードルベアリング１８０は部分的にはオーバーラップしているが、完全にはオーバーラップしていない。これは、（１）の状態ではハンマ１４０の打撃爪１４６ａ〜１４６ｃ（図では１４６ｃは見えない）とアンビル１６０の羽根部１６３ａ〜１６３ｃ（図では１６３ｃは見えない）が当接している状態で、ハンマ１４０の軸ぶれの度合いが少ないため、ハンマ１４０の外周面の後端付近だけを保持すれば十分だからである。一方、（２）に示すようにハンマスプリング５４を圧縮して、ハンマ１４０が後退しているような状態は、ハンマ１４０の打撃爪１４６ａ〜１４６ｃ（図では１４６ｃは見えない）とアンビル１６０の羽根部１６３ａ〜１６３ｃ（図では１６３ｃは見えない）が非接触状態であるので、ハンマ１４０は内周側で１つのカムボール５１で保持されている不安定な状態である。しかしながら、ハンマ１４０がアンビル１６０との係合状態が離脱する際には、打撃爪を除くハンマ１４０の外周面全体がニードルベアリング１８０の針状ころ１８１に接触するので、ハンマ１４０の姿勢を精度良く保持し、ハンマ１４０の回転軸を軸線Ａ１と良好に一致させることが可能となった。なお、図１６から明らかなように、ニードルベアリング１８０の軸方向の配置範囲は、スピンドルカム溝１３３の前端位置から後端位置までの軸方向の範囲に対してオーバーラップしている。

図１７（１）に示すようにハンマ１４０が通常位置（前進位置）にあるとき、ニードルベアリング１８０の前後方向中心位置１８５（図中の黒三角マーク）が、ハンマ１４０の長さＬ_Ｈが占める領域よりも後方側に位置する。また、ハンマ１４０の前後方向中心位置１４９（図中の黒三角マーク）がニードルベアリング１８０の前端位置よりも後方側に位置する。一方、ハンマ１４０が最も後退した位置（後退位置）にあるときには、図１７（２）に示すようにハンマ１４０の長さＬ_Ｈが占める部分が、完全にニードルベアリング１８０の占める長さＬ_Ｎの内部に入る様な位置関係となる。このようにニードルベアリング１８０の軸方向の長さが長いほどハンマ１４０のがたつきを効果的に防止できる。また、ニードルベアリング１８０の長さＬ_Ｎが長いほど、ハンマケース１０３内に挿入するときの組み立て性が向上する。従って図１７のニードルベアリング１８０は、ハンマケース１０３に対して強固な回り止めをしなくても済む。また、ハンマケース１０３側にはキー溝を設けるなどの特別な仕組みをすることは不要であるが、確実に回り止めを行うためにキー溝を設けても良い。また、本実施例ではニードルベアリング１８０及びハンマ１４０の中心位置１８５及び１４９を上述の通りとしたが、図１７や図１８のニードルベアリングの位置よりも前方側（アンビル１６０側）に配置しても良い。すなわち、ハンマ１４０が前進位置及び後退位置にある状態において、少なくともハンマ１４０の一部がニードルベアリング１８０に接するようニードルベアリング１８０を配置すれば良い。

以上説明したように、第二の実施例においてはハンマ１４０の外周側にニードルベアリング１８０を設けたので、ハンマ１４０を１つのカムボール５１だけでスピンドル１３０に対して安定して保持することができる。しかも、ニードルベアリング１８０をハンマケース１０３側に設けたので図２３で示したスピンドル２３０及びハンマ２４０側の構成を実質的に変更する必要が無い。従って、第二の実施例の実現は比較的容易である。また、組立性においても、ハンマケース１０３内にニードルベアリング１８０を組み込む工程が増えるだけで、それ以外の組み立て工程は従来と同じで良いので、コストアップも抑制できる。また、従来構造では、スピンドル表面に塗布されたグリスは遠心力により外周側に配されたハンマケース側に飛散することになる。これより、スピンドルとハンマの摺動部のグリスが枯渇することでカジリ、発熱、磨耗などが生じて耐久性を損ねる問題があった。しかしながら、第二の実施例によれば、ニードルベアリング１８０をハンマ１４０とハンマケース１０３との間（ハンマ１４０の外周側）に設けたため、スピンドル表面に塗布されたグリスは遠心力によってニードルベアリング１８０側に飛散することになり、グリスの枯渇がなく耐久性も大幅に向上させることができる。尚、第二の実施例では、ハンマ１４０の内周側にはベアリングが設けられないが、第一の実施例と第二の実施例を併用して、ハンマ１４０の外周側と内周側の双方にベアリングを設けることも可能である。また、第二の実施例では、カムボール５１（スピンドルカム溝１３３）を１つとした構成においてニードルベアリング１８０を設けたが、ニードルベアリング１８０を図８（１）に示すようなカムボールが２つ（スピンドルカム溝が２つ）の従来の構成に適用しても良い。また、第一の実施例のニードルベアリング５６を従来の構成に適用しても良い。

図１８は第二の実施例の第一変形例を説明する。図１８に示すインパクト工具１０１Ａは軸方向に短い長さＬ_Ｎのニードルベアリング１８０Ａを用いたもので、それに合わせてハンマケース１０３Ａの形状（特に突き当て部の位置）を変更している。また、リングギヤ２３Ａの前側円筒部でニードルベアリング１８０Ａの後方を押さえるようにしている。それ以外の構成部品は、図１５〜図１７で示したインパクト工具１０１と同じである。ここでは、ハンマ１４０の外周面の長さＬ_Ｈに比べて、ニードルベアリング１８０Ａの長さＬ _Ｎが短い。しかしながら、ハンマ１４０が前端位置から後端位置のいずれにおいても、長さＬ_Ｈと長さＬ_Ｎの少なくとも一部がオーバーラップする状態にある。また、図１８（２）に示すようにハンマ１４０が後退した際には、ハンマ１４０の外周面１４０ａの軸方向ほぼ中央付近でニードルベアリング１８０Ａと接するので、ハンマ１４０の姿勢が乱れること無くスムーズに回転する。このように、ハンマ１４０がどの前後位置にあっても針状ころと接する配置にできるならば、ニードルベアリング１８０、１８０Ａの前後方向の長さは任意に設定しても良い。

次に図１９を用いて第二の実施例の第二変形例に係るインパクト工具１０１Ｂを説明する。図１９に示すインパクト工具１０１Ｂでは、ニードルベアリング１８０Ｂの形状を保持器付針状ころ軸受からシェル形針状ころ軸受に変更したものである。つまり、ニードルベアリング１８０Ｂは、薄い鋼板にて外輪を形成して、その軌道面に針状ころ１８１とシェル１８３を組付けた軸受である。針状ころ１８１の軸方向両側であってシェルの内側には保持器１８２ａ、１８２ｂが設けられる。ニードルベアリング１８０Ｂの軸方向の長さは、図１５で示したニードルベアリング１８０と同じである。また、ハンマケース１０３Ｂの形状は、ニードルベアリング１８０Ｂのサイズが径方向外側にやや大きくなったことに対応させた形状であるものの、基本構成は図１５で示したハンマケース１０３と同じである。ニードルベアリング１８０Ｂは、外輪たるシェル１８３が外周側に形成され、内周側には針状ころ１８１が配置されるので、内輪を用いずに転動軸（針状ころ１８１）を直接ハンマ１４０の外周面を軌道とすることが可能である。また、外輪が針状ころ１８１及び保持器１８２ａ、１８２ｂから分離できない構造であるので、剛性が高く、ハンマケース１０３Ｂに適切な嵌め合いで圧入するだけで軸線Ａ１方向の固定のために止め輪などが不要となる。

図２０は図１９に示す打撃部及び被打撃部の展開斜視図である。前方側からハンマケース１０３Ｂ、アンビル１６０、ハンマ１４０、スピンドル１３０の順に配置されるという基本構成は、図１にて示した第一の実施例のインパクト工具１と同じである。カムボール５１の数は１つである。ハンマケース１０３はカップ状であって、先端中央部に貫通穴が形成され、貫通穴の縁部から細径円筒部１０３ａが形成される。細径円筒部１０３ａの内側にはアンビル１６０を軸支するためのニードルベアリング１９ａが取りつけられる。ハンマケース１０３の円筒部１０３ｃの内側には、ニードルベアリング１８０Ｂが挿入され、例えば中間ばめによって固定される。ニードルベアリング１８０Ｂの内周側には、多数の針状ころ１８１が設けられ、その回転軸心方向は、スピンドル１３０の回転中心と平行方向になる。

アンビル１６０はインパクト工具１０１Ｂの出力軸を形成すると共に、ハンマ１４０の被打撃部を形成する。その形状は図２で示したアンビル６０とほぼ同じである。アンビル１６０は、その円筒形の出力軸部１６１の後方に、３つの羽根部１６３ａ〜１６３ｃによる被打撃爪が形成されたものである。出力軸部１６１の前側端部には装着孔１６１ａが形成される。羽根部１６３ａ〜１６３ｃは、回転方向に見て１２０度ずつ隔てるように均等に配置された被打撃爪であり、径方向外側に伸びるように配置される。被打撃部の後方の、円筒状の軸部１６６は、スピンドル１３０の嵌合孔１３２に係合する。

ハンマ１４０は、スピンドル１３０にて保持される部材である。ハンマ１４０はスピンドル１３０に対して浮いた状態、又は、非接触状態の姿勢を保つように保持される。本実施例ではハンマ１４０の外周側にニードルベアリング１８０Ｂが位置するようにし、内周側にはニードルベアリングを装着していない。ハンマ１４０の前面側の外周３カ所には、軸方向の前方側（アンビル１６０側）に突出する３つの打撃爪１４６ａ〜１４６ｃが、回転角で１２０度ずつ隔てるように配置される。打撃爪１４６ａ〜１４６ｃの回転方向にみて２つの側面は、アンビル１６０の３つの羽根部１６３ａ〜１６３ｃと衝突時に良好に面接触する。ハンマ１４０の外周面１４０ａは軸線と平行な筒状され、中央部には貫通孔１４１ａを有する。貫通孔１４１ａを形成する内周側であって前方側にはハンマカム溝１４４が形成される。ハンマ１４０の内周面の周方向の一箇所には壁部１４５が形成される。壁部１４５は前端側のスピンドル１３０の外周面と隣接又は当接する箇所となり、ハンマ１４０がスピンドル１３０に対する相対回転の姿勢維持に貢献する。ハンマ１４０の壁部１４５と周方向に対向する箇所には、組立時にカム溝内にカムボール５１を挿入するための挿入溝１４４ａが形成される。

スピンドル１３０のスピンドルカム溝１３３は１つだけ形成される。スピンドルカム溝１３３とハンマカム溝１４４及びカムボール５１によるカム機構によって、ハンマ１４０はスピンドル１３０とほぼ連動するように回転する。ハンマ１４０のスピンドル１３０に対する回転及び軸方向移動は、ニードルベアリング１８０Ｂによって効果的に保持される。スピンドル軸部１３１の後方側には、減速機構２０の遊星キャリア部となるフランジ部１３７、１３８が形成される。フランジ部１３７、１３８は、３つのプラネタリーギヤ２２のシャフトを軸支する。

次に図２１を用いて第二の実施例の第三変形例を説明する。図２１に示すインパクト工具１０１Ｃでは、ニードルベアリング１８０の代わりに焼結材からなるメタル１８６を用いたものである。メタル１８６はしまりばめによってハンマケース１０３Ｃの内側に固定する。このようにハンマ１４０の外周面をメタル１８６の接触面にて滑らすようにしても、ハンマ１４０の回転及び軸方向移動時の姿勢を効果的に保持できるので、ハンマ１４０の軸心が振れないように安定して保持できる。尚、ハンマケース１０３Ｃとインナカバー１７に囲まれる空間内にはグリス等の潤滑油が潤沢に塗布されているので、外周側に位置するメタル１８６とハンマ１４０の間の摩擦力は十分に低減される。メタル１８６の後方側とリングギヤ２３の前端部の間は、隙間１８７が開いているが、この空間を設けることは必須ではなく、リングギヤ２３の形状を変更して前方側に延ばして隙間が生じない様に構成しても良い。

第二の実施例のいずれの例においても、ハンマケース１０３の内周部にベアリングを配置し、ハンマ１４０の外周面を保持するように構成したので、ハンマ１４０の軸心がぶれずに安定した回転動作、打撃動作が可能となる。尚、第二の実施例では軸受部材としてニードルベアリングとメタルの例を示したが、ハンマ１４０と良好な摺動特性を有するならば、ニードル式でない他のベアリングであっても、その他の摺動材であっても良い。

以上、本発明を２つの実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例や種々の変形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更なる変更が可能である。例えば、上述のハンマ４０は３本の打撃爪を配した構成にて説明したが、１８０度隔てた位置に打撃爪と羽根部を有する２本羽根のアンビルと、２つの打撃爪を有するハンマを用いるインパクト工具においても同様に適用できる。また、ハンマとスピンドルとの間、又は、ハンマとハンマケースの間に設けられる転動部材、軸受部材は、ニードルベアリングや上述の例だけに限られずにその他の部材を用いても良い。

１…インパクト工具、２…本体ハウジング、２ａ…胴体部、３…ハンマケース、４…モータ、４ａ…回転軸、５…弾性カバー、６…トリガスイッチ、６ａ…トリガ、７…正逆切替レバー、９…制御回路基板、１０，１０Ａ…電池パック、１１，１１Ａ…ラッチボタン、１２…出力切替スイッチ、１３…冷却ファン、１７…インナカバー、１８ａ，１８ｂ…軸受、１９ａ…ニードルベアリング、１９ｂ…軸受、２０…減速機構、２１…サンギヤ、２２…プラネタリーギヤ、２３…リングギヤ、３０…スピンドル、３１…スピンドル軸部、３２，３２Ｄ…嵌合孔、３３…スピンドルカム溝、３３ａ…逆転用溝部、３３ｂ…正転用溝部、３３ｃ，３３ｅ…後端部、３３ｄ…前端部、３４…嵌合孔、３７…フランジ部、３７ａ〜３７ｃ…嵌合穴、３８…フランジ部、３８ａ…嵌合穴、３９…円筒部、４０，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…ハンマ、４１…筒状部分、４１ａ…貫通孔、４１ｂ，４１Ｂ…段差部、４１ｃ…後端部、４１Ｃ…溝部、４２…接続部、４２ａ…前面、４３…筒状部分、４４…ハンマカム溝、４４ａ…挿入溝、４５…壁部、４６ａ〜４６ｃ…打撃爪、４７ａ〜４７ｃ…打撃面、４８ａ〜４８ｃ…打撃面、５１…カムボール、５２…スチールボール、５３…ワッシャ、５４…ハンマスプリング、５５…ワッシャ、５５ａ…くり抜き孔、５６…ニードルベアリング、５７…シェル、５８…針状ころ、５９…回転軸、６０…アンビル、６１…出力軸部、６１ａ…装着孔、６１ｂ…細径部、６１ｃ…貫通穴、６３，６３ａ〜６３ｃ…羽根部、６４ａ〜６４ｃ…被打撃面、６５ａ〜６５ｃ…被打撃面、６６…軸部、６９…スチールボール、７０…ビット保持部、７１，７３，７５…実線（打撃爪前方角部の移動軌跡）、７２，７４，７６…点線（打撃爪後方角部の移動軌跡）、７８ａ〜７８ｃ…突起部、８１，８３…スピンドル軸部、８２，８４…スピンドルカム溝、８２ａ，８４ａ…逆転用溝部、８２ｂ，８４ｂ…正転用溝部、８５…焼結メタル、８６…リング８８ａ〜８８ｃ…突起、９１，９２…プロット群、１０１，１０１Ａ〜１０１Ｃ…インパクト工具、１０２…本体ハウジング、１０２ａ…胴体部、１０２ｂ…ハンドル部、１０２ｃ…拡径部、１０３，１０３Ａ〜１０３Ｃ…ハンマケース、…１０３ａ…細径円筒部、１０３ｂ…垂直壁、１０３ｃ…円筒部、１０３ｅ…突き当て部、１０４…モータ、１３０…スピンドル、１３１…スピンドル軸部、１３２…嵌合孔、１３３…スピンドルカム溝、１３７…フランジ部、１４０…ハンマ、１４０ａ…外周面、１４１ａ…貫通孔、１４４…ハンマカム溝、１４４ａ…挿入溝、１４５…壁部、１４６ａ〜１４６ｃ…打撃爪、１４９…（ハンマ外周面の）前後方向中心位置、１６０…アンビル、１６１ａ…装着孔、１６３ａ〜１６３ｃ…被打撃爪、１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ…ニードルベアリング、１８１…針状ころ、１８２ａ，１８２ｂ…保持器、１８３…シェル、１８５…（ニードルベアリングの）前後方向中心位置、１８６…メタル１８７…隙間、２０１…インパクト工具、２０２…本体ハウジング、２０２ａ…胴体部、２０２ｂ…ハンドル部、２０２ｃ…拡径部、２０３…ハンマケース、２１７ａ，２１７ｂ…吸気口、２１７ｃ…排気口、２１９ａ…ニードルベアリング、２１９ｂ…軸受、２２０…遊星歯車減速機構、２３０…スピンドル、２３１…スピンドル軸部、２３３，２３４…スピンドルカム溝、２３３ａ，２３４ａ…逆転用溝部、２３３ｂ，２３４ｂ…正転用溝部、２３７…フランジ部、２３８…フランジ部、２３９…円筒部、２４０…ハンマ、２４１ｃ…潤滑溝、２４４，２４５…ハンマカム溝、２４６ａ，２４６ｂ…打撃爪、２５１，２５２…カムボール、２５４…ハンマスプリング、２６０…アンビル、２６１ａ…装着孔、２６３ａ，２６３ｂ…被打撃爪、Ａ１…（モータの）軸線、ＴＢ１…離脱トルク、ＴＢ２…離脱トルク

Claims

モータと、
前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルであって、スピンドル軸部と、前記スピンドル軸部に設けられたスピンドルカム溝とを有するスピンドルと、
前記スピンドルに対して所定の範囲内で前記スピンドル軸部の軸方向及び回転方向に相対的に移動可能に構成されたハンマであって、前記スピンドル軸部に対して軸方向及び回転方向に相対的に移動可能に構成された第１の筒状部分と、
前記スピンドルカム溝に対してカムボールを介して軸方向に相対的に移動可能に構成されたハンマカム溝と、
前記第１の筒状部分の径方向外側に設けられた第２の筒状部分とを有し、スプリングによって前方に付勢されるハンマと、
前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって回転方向に打撃されるアンビルと、
前記モータ、スピンドル、ハンマ及びアンビルを収容するハウジングと、
を備えたインパクト工具において、
前記スピンドル軸部と前記第１の筒状部分によって前記ハンマの前記スピンドルに対する径方向の移動を規制する第１の規制部が構成され、前記スピンドルカム溝、前記カムボール及び前記ハンマカム溝によって前記ハンマの前記スピンドルに対する軸方向の移動を規制する第２の規制部が構成され、前記第１及び第２の規制部とは別に前記ハンマの前記スピンドルに対する傾きを規制する第３の規制部を設けたを設けたことを特徴とするインパクト工具。
前記第３の規制部は、前記スピンドルと前記ハンマとの間に設けられるか、又は前記ハウジングと前記ハンマの間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のインパクト工具。
前記第３の規制部は転動部材又は前記ハンマよりも摺動抵抗の小さい摺動部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインパクト工具。
前記第３の規制部は、前記ハンマの外周面を支持するよう前記ハンマの外周面に接触することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインパクト工具。
前記第３の規制部を前記ハンマの外周と前記ハウジングの内壁の間に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のインパクト工具。
前記ハウジングには突き当て面を形成し、前記突き当て面に前記第３の規制部を突き当てるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のインパクト工具。
前記第３の規制部は、前記ハンマとは別の部材であり、前記ハンマの内周面に設けられ前記スピンドルと接触する転動部材又は摺動部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインパクト工具。
前記スピンドルカム溝と、前記ハンマカム溝は、それぞれ１つずつ、又は、２つずつ設けられ、前記スピンドルカム溝に、前記スピンドルカム溝の数と同じ数のカムボールが配置されることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載のインパクト工具。
前記スピンドルカム溝及び前記カムボールはそれぞれ１つのみ設けられていることを特徴とする請求項８に記載のインパクト工具。
前記スピンドルカム溝の後端を構成する一方の円弧を形成する円の中心点から他方の円弧を形成する円の中心点までの間が、円周方向で１８０度を超えるように前記スピンドルカム溝が延びることを特徴とする請求項８又は９に記載のインパクト工具。
前記スピンドルと前記ハンマの摺動部であって前記スピンドルカム溝の前記一方の後端と前記他方の後端に挟まれる部分に壁部を形成したことを特徴とする請求項１０に記載のインパクト工具。
前記スピンドルカム溝の軸方向の前後方向に占める範囲は、前記支持部材の軸方向の移動範囲又は前記支持部材の配置範囲とオーバーラップすることを特徴とする請求項４から１１のいずれか一項に記載のインパクト工具。
前記支持部材を、前記ハンマの内周側であって前記ハンマカム溝よりも後方側、又は、前記ハンマの外周側であって前記支持部材の軸方向中心位置が前記ハンマの可動範囲の軸方向中心位置よりも後方側になるように設けたことを特徴とする請求項１２に記載のインパクト工具。
モータと、
前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、前記スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって打撃されるアンビルと、を備えたインパクト工具において、前記カム機構は、前記スピンドルに設けられ、一方の後端から前端を経て他方の後端へと１つながりに延びるスピンドルカム溝と、前記ハンマの内周側に形成されたハンマカム溝と、前記スピンドルカム溝及び前記ハンマカム溝に配置されたカムボールと、を含み、前記スピンドルカム溝は、前記スピンドルカム溝の後端を構成する円弧を形成する円の中心の一方の中心から他方の中心までの間が円周方向で１８０度を超えて延びる、又は、１つのみ設けられていることを特徴とするインパクト工具。
前記カム機構とは別に前記ハンマの径方向を支持する支持部材を、前記ハンマとは別に設けたことを特徴とする請求項１４に記載のインパクト工具。