JP2000233382A - ロータリーハンマー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンマーの各往復動部品、特にラムの前後で
発生する圧力差をシリンダー内で適切にシールし、シー
ルを維持するグリースをラムの往復動により拭き取るこ
とによるシール効果の低減及び摩擦による発熱の増大を
防止する。 【解決手段】 ロータリーハンマーが、ツールホルダー
２と、１つの端部がツールホルダーに連結するシリンダ
ー８’、ピストン９、ラム１０及びシリンダー内のピス
トンの往復動でラムを往復動させることによりツールホ
ルダー内のビットを打撃するビートピース２１を具備す
るエアクッションハンマー機構とを具備する。ラム１０
は、ピストン９の最も近接するそれの端部のその周囲表
面に、環状の収納部３１を有しており、その収納部内に
環状シール３０が設置される。その環状シールは、環状
の着座フラップ３６と着座フラップに接続する環状のシ
ールフラップ３８を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーハンマ
ーに係り、特には、エアクッションハンマー機構を組み
込むハンマーに関する。

【０００２】

【従来技術】その様なハンマーは、作業対象物に作用す
るためにハンマービット又はチゼルビットを保持できる
ツールホルダーと、ピストン及びシリンダー内に滑動可
能に設置されるので、シリンダー内におけるピストンの
往復動によりビートピースでツールホルダー内にあるビ
ットを打撃するビートピースを具備するエアクッション
ハンマー機構を通常具備する。その様なハンマーは、一
つ以上のモードで運転しても良い。例えば、ハンマー
は、ツールを全く回転させないでビートピースでビット
を打撃するために、ピストンがシリンダー内で往復動す
るハンマーオンリー又は「チゼリング」と呼ばれるモー
ド、あるいはシリンダーがツールホルダーに連結される
スピンドルの一部分を形成し、ピストンの周りを回転
し、それによりツールホルダーに挿入されたビットを回
転させるこれとは別のドリリングオンリーモードで使用
することが出来る。ハンマーはまた、ピストンがシリン
ダーの内で往復動して、ビートピースでビットを打撃
し、その時同時にシリンダーがピストンの軸の周りを回
転し、それによりビットを回転する複合ロータリーハン
マーモードで運転可能であってもよい。

【０００３】例として、その様なハンマーの一つが、Ｗ
Ｏ ９８／４７６７０に述べられている。このハンマー
は、ハンマースピンドルの軸に直角にそのアーマーシャ
フトが配置される駆動モータを有し、更に純粋回転、純
粋チゼリング及び回転とチゼリングの複合モード間でハ
ンマーの切り替えが可能な単一のスウィッチィング機構
を有する。電動モーターのアーマーシャフトは、駆動軸
が回転する時に、水平方向を向くシリンダー内でピスト
ンに往復動させるクランクアームの片端が設置される駆
動軸に連結される。ピストンは間隔を持って、やはりシ
リンダー内に設置されるラムに連動するので、ピストン
の往復動によりラムは往復動し、ラムの前に位置するビ
ートピースを打撃し、それによりビートピースはツール
ホルダー内に挿入されるビットの後端部を打撃する。ピ
ストンクランクが駆動軸から切り離され、その代わりに
シリンダーがピストン、ラム及びビートピースの周りを
回転し、それによりツールホルダー内でビットを回転す
るロータリーモードに、運転モードをスウィッチにより
切り替えてもよい。スウィッチを第３の位置に切り替え
ることにより、シリンダーを回転しながらピストンを往
復動することができ、それよりビットをロータリーハン
マリング又はチゼリングモードに設定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ハンマーの種々の往復
動部品及び特にラムは、シリンダー内で可動する一方で
それと同時に、それの異なる側で発生する圧力差に対し
てシリンダー内でシールされなければならない。しか
し、これは以前から多くの問題の原因でもあった。一般
的に、その様なシールは、溝内に設置される弾性のある
物質材料の環として形成されており、シリンダー内でラ
ムをシールするために、その環はラムの表面で少し尊大
に設置されている。それに加えて、シールを維持するた
めに、シール及び／又はシリンダーの内面にはグリース
を塗布しなければならない。しかし、シリンダー内のラ
ムの往復動により、シール領域からグリースを次第に拭
き取るので、シールのシール効果を低減し、ラムの往復
動によるシリンダー内のシールの摩擦による発熱を増大
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明には、ラムが、そ
の収納部内に環状シールが設置されており、ピストンに
最も近いそれの端部のその周囲表面にある環状の収納部
を有しており、該環状シールが、収納部の半径方向に外
向きの表面に設置される環状着座フラップ及びその着座
フラップに接続しており、収納部の半径方向に外向きの
表面とシリンダーの内壁間に伸長する環状シールフラッ
プを有するという特徴がある。

【０００６】ラム上のその様な形状のシールの使用によ
り、シリンダー内でのラムの往復動によりシール区域か
ら失われるグリースを必要としないで、シールが作用で
きるという利点を有する。シールフラップはそれの前端
部（ハンマーの使用の方向において）で着座フラップに
接続することが好ましく、収納部の半径方向に外向きの
表面とシリンダーの内壁間で着座フラップに対して鋭角
的に伸長することが好ましい。その様な構成は、ピスト
ンとラム間の領域における圧力上昇は、シリンダーの内
壁に対してシールフラップを押しつける傾向があり、従
って環状シールのシール効果を改善することを意味す
る。その様な圧力上昇は、ピストンがラムに向かって前
方向に動くことにより引き起こされ、これによりラムを
駆動しビートピースを打撃するので、非常に高圧にな
る。ピストンが後方へ動く、即ちラムから離れる場合、
部分的な負圧がピストンとラム間の領域に形成され、ラ
ムをピストンに向かって後方へ駆動する。ラムが後方へ
動く際のラムの前端と後端間の圧力差も、ラムによりシ
ールされる必要があるが、この場合は、圧力差はシリン
ダーの内壁から、それに向かうよりむしろ離れるように
シールフラップを動かすように作用する。その様な圧力
差はしかし、１バール以上には決してならないので、シ
ールフラップはその様な圧力に耐える変形に対して十分
な抵抗力を有するように設計することが出来る。

【０００７】着座フラップは、シールフラップと実質的
に同じ距離で、ラムに沿って軸方向に伸長することが好
ましい。これは、着座フラップが、シールフラップに作
用する圧力により引き起こされる変形により所定位置か
ら無理矢理外される可能性を低減する。

【０００８】ラムの後部に環状の収納部を具備すること
により、全くその他の修正がないと、ピストンとラムが
最も接近した間隔にある場合に、両者間の領域の体積を
増大し、それ故にそれらの間の領域の空気圧力を低減す
る。これは、ピストンとラムからの力の伝達を低減する
効果を有するであろう、従ってピストンは、ピストンの
方向を向いているラムの端部の外形を補充する形を有し
ており、ラムの方向を向く面を有することが好ましい。
例えば、ピストンとラムが最も近づく地点に達した時
に、ラム内の収納部内に伸長し、ラムの方向を向いてい
る面の周囲の周りに伸長する尾根部（リッジ）を有する
ことが好ましい。本発明によるロータリーハンマーの１
つの形態を、以下に添付する図面を参照することによ
り、例として説明する。

【０００９】

【発明の実施の形態】添付図面を参照すると、ＷＯ ９
８／４７６７０においてより詳細に説明されており、米
国特許第０９／０６０，３９５，号にあり、その開示が
ここでは参照資料として組み込まれているロータリーハ
ンマーは、幾つかの要素による通常の方法で形成されて
おり、その後部に把手部３を形成するハンマーハウジン
グ１を有しており、従って電動モーター６を発停する一
般的なスウィッチ操作機５は、把手部３により後部側に
形成される把手開口４内に突き出ている。ハンマーハウ
ジング１の後下部に、ロータリーハンマーに電源を接続
する主電線が出ている。

【００１０】図１のロータリーハンマーの上部に、ハー
フシェル（半殻）形状のアルミニウム鋳物又は類似品か
ら製造される内部ハウジング１’が設置されており、そ
れはロータリーハンマーハウジング１から前に伸長して
おり、その中にハンマースピンドル８が回転可能に収納
されている。後者の後端は、空気抜き用開口を有する既
知の形態で形成される空圧式又はエアクッションハンマ
ー機構のための案内管又はシリンダー８’を形成してお
り、その前端部に一般的なツールホルダー２が保持され
る。ハンマー機構は、シリンダー内での滑動を補助する
ために少量のポリテトラフルオロエチレンを含有出来る
ナイロン４，６又はナイロン６，６等のエンジニアリン
グプラスチック材料から形成されるピストン９を含む。
ピストン９は、それの中に収容されるトラニオン１１と
クランクアーム１２を経由して、駆動軸１３の上部の板
形状の端部１４に偏心して設置されるクランクピン１５
に連結される。ピストンの動きに対応する様にシリンダ
ー８’内にあるラム１０を駆動するために、ピストン９
の往復動によりそれの前で負圧と圧力上昇が交互に発生
するので、これによりビートピース２１に衝撃を伝達
し、ツールホルダー２内に挿入されており、図に表示さ
れていないハンマービット又はチゼルビットの後端まで
それらを駆動する。空圧式又はエアクッションハンマー
機構のこの運転モード及び構造は、既に述べたようなも
のであり、それ自体は既知である。

【００１１】電動モーター６は、そのアーマーシャフト
７がハンマースピンドル８とツールホルダー２の長手方
向の軸に垂直に伸長する様な状態で、ハンマーハウジン
グ１に配置されており、アーマーシャフト７の長手方向
の軸は、ハンマースピンドル８とツールホルダー２の長
手方向の軸と同一の平面に在ることが好ましい。図１の
アーマーシャフト７の上端部に、ピニオン７’が形成さ
れており、ハンマー機構のための駆動軸１３に回転可能
に設置されている歯車１８に噛み合っている。ピニオン
７’はまた、駆動軸１３の反対側に向き合うようにアー
マーシャフト７の横に配置されており、ハウジング１’
内に回転可能に収容される軸２２に回転しないように固
定される歯車２３と噛み合っている。軸２２の上端部に
形成されるベベルギアは、概略的に表示している摩擦軸
受けを経由して回転可能であるが、ハンマースピンドル
８上又はハンマー機構のために案内管８’を形成するそ
の後部上では軸方向に移動しない状態で設置される駆動
スリーブ１６のベベル歯１６’と噛み合う。接続スリー
ブ１７は、軸方向に移動可能であるが、ハンマースピン
ドル８の外面のスプライン付部分と係合するので回転で
きない状態であり、駆動スリーブ１６の前のハンマース
ピンドル８に配置される。この接続スリーブ１７は、そ
の後端に形成される歯又は突起部を経由して、駆動スリ
ーブ１６の前端の対応する歯又は突起部とそれが確実に
係合する位置と、それと駆動スリーブ１６間の係合が起
こらない前方向に移動した位置の間で移動できる。はす
ば（ヘリカル）ばね３０’は、接続スリーブ１７に対し
駆動スリーブ１６の方向に荷重をかける。このばねによ
る荷重の結果として、駆動スリーブ１６と確実に係合す
る方向への接続スリーブ１７の動きと、駆動スリーブ１
６の突起部又は歯の端面に対する接続スリーブ１７の突
起部又は歯の端面の接合による確実な係合の付随的な妨
害に関して、接続スリーブ１７と駆動スリーブ１６の相
対的なねじれがある場合に、言わば軸２２が駆動スリー
ブ１６を回転することにより、確実な係合がその後自動
的に確立する。

【００１２】図示するように、歯車２３と軸２２のベベ
ル歯を経由するアーマーシャフト７の回転により、駆動
スリーブ１６が回転し、これと接続スリーブ１７間に確
実な係合がある場合に、ハンマースピンドル８とツール
ホルダー２も回転する。従って、駆動スリーブ１６と接
続スリーブ１７間に確実な係合がない場合は、ハンマー
スピンドル８は、駆動スリーブ１６が回転しても回転し
ない。もしむしろ、前端区域に設置されており、半径方
向に外へ突き出るその突出部を有する接続スリーブ１７
が、ハウジングに固定された区域２４内の対応する収納
部と確実な係合をするならば、その結果として接続スリ
ーブ１７の位置が決められ、更にツールホルダー２を含
みハンマースピンドル８も同様になり、それにより回転
を止める。接続スリーブ１７のこの運転モードは既知で
ある。

【００１３】ハンマー機構を運転するために、アーマー
シャフト７のピニオン７’により駆動される歯車１８
は、ＷＯ９８／４７６７０で詳しく説明される方法で軸
１３に連結されるので、クランクピン１５は、クランク
アーム１２を経由して、ハンマー機構の案内管８’内で
ピストン９を往復動させる円運動を行なう。このタイプ
の駆動も、駆動モーター６のアーマーシャフト７がハン
マースピンドル８とツールホルダー２の長手軸に垂直に
設置されるロータリーハンマーにおいて知られている。

【００１４】ロータリーハンマーの個別の運転モードを
切り換えるために、ハンマーはＷＯ９８／４７６７０に
記述されるように作動する単一のスウィッチ要素（図示
されていない）を有する。ピストン９については、図２
においてより詳しく図示しており、デュポン（ＤｕＰｏ
ｎｔ）が販売する商品名「バイトン（Ｖｉｔｏｎ）」の
ような比較的耐熱性のエラストマー（弾性高分子物質）
から製造されるＯリング形状の環状シール２７が中に設
置されている周囲の溝２６を具備する。シール２７は、
歪みのない状態で、好適には約１．０ｍｍにより、溝の
外側を向いている面の径より少し大きい内径、及びピス
トンの径よりやはり約１．０ｍｍ大きい外径を有する
「浮いている状態（ｆｌｏａｔｉｎｇ）」のＯリングの
形状である。溝２６は、シール２７より約０．３から
０．４ｍｍより大きい軸方向の寸法を有する。シール２
７と溝２６の寸法の相違は、明確にするために、図２で
は大げさな表現になっている。これらの寸法により、溝
壁に対するシールの摩擦による過熱なしで、ハンマーが
ドリリングオンリーモードで運転される場合、シールは
ピストン９の周りを回る。シリンダーの回転なしで、ピ
ストン９がシリンダー内で往復運動を行うチゼリングモ
ードでハンマーが運転される場合、シールはピストン９
とラム１０間の間隔における空気の圧力上昇及び圧力低
下に対して十分なシールを提供するであろう、しかしシ
ール２７とピストン９の間で全く回転運動が生じないと
考えられるので、それはピストン９内において摩擦によ
る過熱は起こさないであろう。各サイクルにおいてピス
トンの動く方向が変わる時にシールするために、シール
２７は、約１ｍｍ大き過ぎる寸法であり、即ちピストン
より外径が約１ｍｍ大きい。ピストン９がシリンダー
８’内で往復動し、シリンダーがピストンの周りを回転
する複合ロータリーハンマーモードでハンマーが運転さ
れる場合、シール２７はシリンダーより低速でピストン
の周りを回転すると考えられる、従ってピストン内にお
ける発熱はより少ない。

【００１５】摩擦を低減して、図２においてより詳しく
図示されるラム１０とシリンダー８’の内面間のシール
を提供するために、ラム１０はポリテトラフルオロエチ
レンから形成されており、その後端の収納部３１内に設
置されるシール３０を具備する。シール３０は一般的に
環状の形状であり、ピストン９とラム１０間の領域にお
ける圧力上昇に対して両者をシールするために、その環
は実質的に「Ｌ」字形状の断面、即ち収納部の内側の周
囲表面に対して位置決めできる一般的に筒状の環状着座
フラップ３６と、前の角部（ハンマーの使用方向におい
て）でそれに曲がって接続されるので、着座フラップ３
６に対して鋭角でラム１０とシリンダー間に伸長する一
般的に切頭円錘形のシールフラップ３８とを有する（以
下「Ｌ」リングシールとして説明する）。シールは比較
的弾性のある変形しにくい材料（この場合はポリテトラ
フルオロエチレン）から形成されるので、それはラムの
溝に設置できないが、ラムの後端を越して収納部内へ滑
り込ませなければならない。シール３０がラム１０から
滑り出ることを防止するために、収納部はその後端部に
小さな突き出た尾根部を具備してもよい。

【００１６】ピストンが前に動き、その領域に大きな圧
力上昇を生じる（それは、ラム１０に高い推進力を伝え
るために必要である）場合、圧力上昇は環状フラップ３
８をシリンダー８’の内壁に押しつける傾向があるとい
う事実の利点により、このシールの形状は、ピストン９
とラム１０間の領域からの空気の漏れに対して効果的な
シールを提供する。ピストンが後方に動く場合、ピスト
ンとラム間の領域に部分的な負圧が形成されるがこの場
合におけるシール前後の圧力差は１バールを越えないと
考えられるので、シール３０の変形に対する抵抗力によ
りシールできる。

【００１７】収納部３１と「Ｌ」字形状断面のシール３
０の存在の観点において、ラムの後面は平面ではない。
ピストン９の前方を向く面は、従って、その周囲領域の
周りに伸長する前方を向く尾根部３２を具備するので、
ピストンの前面３３はラム１０の後方を向く端面３４の
形状を一般的に補充しており、更にピストンとラムがそ
れらの最も接近する位置に近づく場合、尾根部３２は収
納部３１内に伸長できる。ピストンの面３３とラムの面
３４の補充する形状は、ラムに対しピストンが最も近づ
いた地点において、ピストン９とラム１０間の隙間の体
積を最小にし、空気圧力を最大にできる。このことは、
ピストンとラムがお互いに接触しないで、エアクッショ
ンによりピストン９からラム１０への最大の推進力の伝
達を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ロータリーハンマーの部分的に切断さ
れた断面図を示す。

【図２】図２は、図１のハンマーの一部分の詳細図を示
す。

【符号の説明】

１…ハンマーハウジング ２…ツールホルダー ６…電動モーター ８…ハンマースピンドル ８’…シリンダー ９…ピストン １０…ラム １３…駆動軸 ３０…シール ３１…収納部 ３２…尾根部（リッジ） ３６…着座フラップ ３８…シールフラップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラインハルト プリーチュ ドイツ連邦共和国，デー−65520，バド チャンベルク，シューベルトシュトラーセ ３ (72)発明者 ロベルト ベルンハルト バッヘ ドイツ連邦共和国，デー−65191，ビース バーデン，アム キルヒガルテン ５ (72)発明者 ブルーノ マインホルフ ルエサルス ドイツ連邦共和国，デー−65520，バド チャンベルク，ビーゼンシュトラーセ ７

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツールホルダー（２）と、 ツールホルダーに連結する１つの端部（８）を有するシ
   リンダー（８’）と、ピストン（９）と、ラム（１０）
   と、シリンダー内に滑動可能に設置されるので、シリン
   ダー内のピストンの往復動によりラムをシリンダー内で
   往復動させて、これによりビートピースでツールホルダ
   ー内に設置されるビットを打撃するビートピース（２
   １）を具備するエアクッションハンマー機構とを具備す
   るロータリーハンマーにおいて、 ラム（１０）が、ピストン（９）に最も近接するそれの
   端部のその周囲表面にあり、その収納部の中に環状シー
   ル（３０）が設置されている環状の収納部（３１）を有
   していて、該環状シールが、収納部の半径方向に外を向
   く面に設置される環状の着座フラップ（３６）及び着座
   フラップに接続しており、収納部の半径方向に外を向く
   面とシリンダー（８’）の内壁間に伸長する環状のシー
   ルフラップ（３８）を有するロータリーハンマー。
2. 【請求項２】 環状のシールフラップ（３８）が、着座
   フラップ（３６）に対して鋭角で、収納部（３１）の半
   径方向に外を向く面とシリンダー（８’）の内壁間に伸
   長する請求項１に記載のハンマー。
3. 【請求項３】 環状の着座フラップ（３６）が、シール
   フラップ（３８）と概略等しい距離でラムに沿って軸方
   向に伸長する請求項１又は請求項２に記載のハンマー。
4. 【請求項４】 シールフラップ（３８）が、ハンマーの
   前端部でそれが１バールの圧力上昇に耐え得るための変
   形に対する十分な抵抗力を有する請求項１から３までの
   いづれか一項に記載のハンマー。
5. 【請求項５】 ピストン（９）が、ラム（１０）の方向
   を向く面であって、ピストンの方向を向くラムの端部の
   外形を補充する形状を有する面を有する請求項１から４
   までのいづれか一項に記載のハンマー。
6. 【請求項６】 ピストン（９）が、ラム（１０）の方向
   を向く面の周囲の周りに伸長する尾根部（３２）であっ
   て、ピストンとラムが最も近づく位置に達する際に、ラ
   ム内の収納部（３１）内に伸長できる尾根部（３２）を
   有する請求項５に記載のハンマー。
7. 【請求項７】 環状シール（３０）が、ポリテトラフル
   オロエチレンから形成される請求項１から６までのいづ
   れか一項に記載のハンマー。
8. 【請求項８】 ピストン（９）が、プラスチック材料か
   ら形成される請求項１から７までのいづれか一項に記載
   のハンマー。