JP6455227B2 - 打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は、動力源の動力を先端工具保持部に伝達する打撃工具に関する。

従来、動力源の動力を先端工具保持部に伝達する打撃工具が知られており、その打撃工具の例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された打撃工具はインパクトドライバであり、インパクトドライバは、第１ケースとしての打撃工具本体（ハウジング）と、第２ケースとしてのハンマケースと、を有する。ハウジング内に、出力軸を備えた電動モータ、出力軸の回転力が伝達される減速機が収容されている。減速機は遊星歯車により構成されており、遊星歯車機構の入力軸に連結され、遊星歯車機構の出力軸にスピンドルが連結されている。

ハンマケースはハウジングの開口端に取り付けられており、ハンマケース内に、スピンドルから出力された回転力が伝達されるハンマ、ハンマの回転力が伝達され先端工具保持部となるアンビル、アンビルを支持するメタル軸受が収容されている。アンビルの一部は、ハンマケースの外に配置されており、アンビルに先端工具が取り付けられる。さらに、アンビルに支持孔が設けられており、支持孔にスピンドルの端部が挿入されて、スピンドルが回転可能に支持されている。そして、支持孔内にグリースが保持されている。また、ハンマケース内に、円筒形状のメタル軸受が設けられており、アンビルはメタル軸受により回転可能に支持されている。

特許文献１に記載されたインパクトドライバは、電動モータの回転力が減速機、スピンドル、ハンマを経由してアンビルに伝達され、アンビルに取り付けられた先端工具によりネジ等の締結部材が締付けられる。ネジの締付け負荷が高くなると、ハンマがアンビルから離れる向きで移動し、かつ、ハンマがアンビルに対して所定角度の範囲内で回転する。そして、ハンマの爪がアンビルの爪を乗り越えるとハンマはアンビルに近づく向きで移動し、かつ、ハンマからアンビルに対して回転方向の打撃力が加えられる。

特開２００４−１７４６５６号公報

この特許文献１に記載された打撃工具においては、ハンマがアンビルを打撃する際に、打撃による衝撃でハンマが傾き、アンビルには出力軸に対して傾くような力が発生する。

そのため、打撃時に傾いたハンマによってアンビルも傾いた状態で回転する。このアンビルの傾いた状態での回転では、アンビルとメタル軸受との面圧が通常より高くなり、かじりを発生させてしまうことがあった。

本発明の目的は、打撃時のハンマの傾きを抑制する打撃工具を提供することにある。

本発明は、先端工具を保持する先端工具保持部と、前記先端工具保持部よりも後方側に設けられ、前記先端工具保持部側に突出し前記先端工具保持部を打撃する第１突出部を有するハンマと、前記ハンマを往復移動可能に収容するハンマケースと、を備えた打撃工具であって、前記ハンマは、前記第１突出部よりも前方に突出する第２突出部を有し、前記ハンマの往復方向において、前記第２突出部は前記先端工具保持部とオーバーラップすることを特徴とする。

本発明によれば、打撃時のハンマの傾きを抑制することができる。

本発明の実施の形態となる打撃工具の部分的な断面図である。 本発明の実施の形態となる打撃工具のハンマを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、である。 本発明の別の実施の形態となる打撃工具の部分的な断面図である。

本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示す打撃工具１０は、ネジの締め付けまたは緩めに用いるインパクトドライバである。打撃工具１０は、中空の工具本体１１を有している。工具本体１１は、ハウジング１２と、ハウジング１２の前後方向（図中左右方向）の前方側の開口端に固定されたハンマケース１３とにより構成されている。ハウジング１２の内部空間Ａには駆動源となる電動モータ１４が設けられており、電動モータ１４の回転軸１５は前後方向に延び、２個の軸受１６及び１７により回転可能に支持されている。不図示の正逆切替スイッチを操作することで電動モータ１４の回転軸１５の回転方向を切り替えることができる。図１において、ハウジング１２に対してハンマケース１３が位置する側を前側、反対を後側とする。

ハウジング１２の内部空間Ａとハンマケース１３の内部空間Ｂとを仕切る隔壁１８が設けられている。隔壁１８は環状に形成されており、隔壁１８の内周面と回転軸１５の外周面との間に軸受１７が配置されている。また、ハウジング１２と回転軸１５との間に軸受１６が配置されている。回転軸１５は中心線Ｃを中心として回転する。

ハンマケース１３は軸孔１９を有しており、軸孔１９に、アンビル２３を回転可能に支持する支持部となるメタル軸受２０（メタル）が取り付けられている。メタル２０はハンマケース１３の軸孔１９に圧入されて固定されている。メタル２０はアンビル２３の外周部を支持する支持部２０ａと、支持部２０ａの端部に連続して設けられ径方向外側に張り出すフランジ２１とから構成されている。フランジ２１の外周部には弾性体２２例えば樹脂が、フランジ２１の外周部全周に亘って一体成形されている。メタル２０の内部に、先端工具保持部としてのアンビル２３が回転可能に配置されている。アンビル２３は中心線Ｃを中心として回転可能である。また、アンビル２３は、ハンマケース１３の内部空間Ｂから、工具本体１１（ハンマケース１３）の外部に亘って設けられており、アンビル２３の中心線Ｃを中心とする工具保持孔２４が設けられている。工具保持孔２４は工具本体１１の外部に開口されており、工具保持孔２４にビット等の先端工具５４が着脱され保持される。

また、アンビル２３には、工具保持孔２４と同心状に支持孔２３aが設けられている。支持孔２３aはハンマケース１３の内部空間Ｂに向けて開口されている。支持孔２３aは工具保持孔２４につながっていない。更に、アンビル２３の外周面において、ハンマケース１３の内部空間Ｂに配置された箇所には、突出部２５（アンビル爪部）が２個設けられている。２個の突出部２５は、アンビル２３の円周方向に１８０度間隔で配置されている。

一方、ハンマケース１３の内部空間Ｂには、減速機２６が設けられている。減速機２６は、中心線Ｃに沿った方向で、軸受１７とアンビル２３との間に配置されている。減速機２６は、電動モータ１４の回転力すなわちトルクをアンビル２３に伝達する動力伝達装置であり、減速機２６はシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。

減速機２６は、回転軸１５と同心状に配置されたサンギヤ２７と、サンギヤ２７の外周側を取り囲むように設けたリングギヤ２８と、サンギヤ２７及びリングギヤ２８に噛み合わされた複数のピニオンギヤ２９と、複数のピニオンギヤ２９を自転可能且つ公転可能に支持するキャリア３０とを有する。サンギヤ２７は回転軸１５の一端側に取り付けられた中間軸３１の外周面に形成されており、中間軸３１は回転軸１５と一体回転する。リングギヤ２８は隔壁１８に固定されている。更に、リングギヤ２８の外周面とハンマケース１３の内周面との間を密封するため、その間に密封装置となるＯリング３２が介在されている。

キャリア３０は、ピニオンギヤ２９が取り付けられたピニオンピン３３と、ピニオンピン３３の長手方向の両端にそれぞれ接続された第１構成片３４及び第２構成片３５とを有している。第１構成片３４は環状であり、第１構成片３４の内部に中間軸３１の一部が配置されている。隔壁１８と第１構成片３４との間に軸受３６が設けられており、第１構成片３４は軸受３６により回転可能に支持されている。

第２構成片３５は、中心線Ｃに沿った方向で、アンビル２３と第１構成片３４との間に配置されている。また、キャリア３０と共に中心線Ｃを中心として一体回転するスピンドル３７が設けられている。スピンドル３７は、中心線Ｃに沿った方向でアンビル２３と軸受３６との間に配置されており、スピンドル３７であって軸受３６に近い側の端部に第２構成片３５が連続して設けられている。すなわち、第２構成片３５は、スピンドル３７の外周面に形成した外向きフランジである。

また、スピンドル３７を取り囲む環状プレート３８が設けられている。さらに、スピンドル３７の外周であって、プレート３８の内側にストッパ３９が設けられている。ストッパ３９は、衝撃力を吸収もしくは緩和するダンパでありゴム状弾性体である。

一方、スピンドル３７であってアンビル２３側の端部に、中心線Ｃに沿った方向に突出された軸部４０が形成されている。軸部４０は支持孔２３ａに配置されており、スピンドル３７がアンビル２３を介してメタル２０により回転可能に支持されている。スピンドル３７の外周面であって、軸部４０とストッパ３９との間に略Ｖ字形状のカム溝４１が設けられている。

また、ハンマケース１３の内部空間Ｂにハンマ４２が収容されており、ハンマ４２はスピンドル３７を取り囲むように設けられている。ハンマ４２は略環状、略円筒形状である。ハンマ４２は、中心線Ｃ沿った方向で、減速機２６とアンビル２３との間に配置されている。ハンマ４２は、スピンドル３７に対して相対回転可能であり、かつ、中心線Ｃに沿った方向でスピンドル３７に対して相対移動可能である。すなわち、ハンマ４２は、中心線Ｃに沿って前後方向に往復移動可能、言い換えれば、往復運動可能である。

ハンマ４２は、外筒部４３および内筒部４４を有しており、外筒部４３は内筒部４４の外側に配置されている。内筒部４４の内周面にカム溝４５が形成されている。内筒部４４の後方側端面及び外筒部４３の後方側端面は、中心線Ｃに沿った方向で同じ位置にある。

そして、スピンドル３７のカム溝４１及びハンマ４２のカム溝４５によりスチールボール（鋼球）４６が保持されている。このため、ハンマ４２は、スピンドル３７に対して、スチールボール４６が転動可能な範囲で中心線Ｃに沿った前後方向に移動可能である。また、ハンマ４２は、スピンドル３７に対して、スチールボール４６が転動可能な範囲で中心線Ｃを中心とする円周方向（回転方向）に移動可能である。

更に、ハンマ４２は外筒部４３と内筒部４４との間に形成した保持溝４７を有する。保持溝４７は減速機２６に向けて開口されている。保持溝４７は中心線Ｃを中心として環状に設けられている。保持溝４７の底にはスチールボール４８が設けられている。スチールボール４８は、保持溝４７の底を埋めるように円周方向に複数個配置されている。保持溝４７におけるスチールボール４８よりもプレート３８に近い箇所に、環状のプレート４９が設けられている。

更に、中心線Ｃに沿った方向で、プレート３８とプレート４９の間に圧縮ばね５０が介在されている。圧縮ばね５０の一部は保持溝４７に配置されており、圧縮ばね５０の押圧力が、プレート４９及びスチールボール４８を介してハンマ４２に加えられる。すなわち、ハンマ４２は、圧縮ばね５０の押圧力により、中心線Ｃに沿った方向でアンビル２３に向けて押されている。

ハンマ４２におけるアンビル２３側には、中心線Ｃに沿った方向に突出された第１突出部となる突出部５１（ハンマ爪部）が設けられている。突出部５１は、ハンマ４２の円周方向において１８０度の間隔で２個設けられている。ハンマ４２の突出部５１及びアンビル２３の突出部２５は中心線Ｃを中心として同一円周上に配置されており、ハンマ４２が中心線Ｃに沿った方向に移動すると、突出部５１と突出部２５とが係合または解放される。

更に、ハンマ４２におけるアンビル２３側の端部には、中心線Ｃに沿った方向に突出した第２突出部となる環状の環状突出部５２が全周に亘って設けられている。ハンマ４２の環状突出部５２の内周面は、メタル２０のフランジ２１外周面と中心線Ｃに沿った方向でオーバーラップしている。環状突出部５２は突出部５１（ハンマ爪部）よりもアンビル２３側に突出している。

次に、打撃工具となるインパクトドライバ１０の動作を説明する。電動モータ１４が停止している状態では、圧縮ばね５０に押圧されているハンマ４２は、アンビル２３に接触して停止している。電動モータ１４に不図示の電力源（電池パック又は商用電源）から電力が供給されて回転軸１５が回転すると、回転軸１５のトルクつまり回転力は減速機２６のサンギヤ２７に伝達される。サンギヤ２７に回転力が伝達されると、リングギヤ２８が反力要素となり、キャリア３０が出力要素となる。すなわち、サンギヤ２７の回転力がキャリア３０に伝達されるとき、サンギヤ２７の回転速度に対してリングギヤ３０の回転速度が減速されることで、回転力が増幅される。

キャリア３０に回転力が伝達されると、スピンドル３７がキャリア３０と共に一体回転する。スピンドル３７の回転力は、スチールボール４６を介してハンマ４２に伝達される。ハンマ４２の回転力は、ハンマ４２の突出部５１とアンビル２３の突出部２５との係合力によりアンビル２３に伝達され、アンビル２３が回転する。アンビル２３の回転力は先端工具５４を介してネジに伝達され、ネジが対象物、例えば、木材にねじ込まれる。

その後、ネジが木材にねじ込まれて、木材とネジとの摩擦抵抗が増加し、先端工具５４を回転させるために必要なトルクが高くなると、アンビル２３の回転が停止して、アンビル２３とハンマ４２とが相対回転する。すると、スチールボール４６とカム溝４５との接触面で生じる反力により、ハンマ４２がアンビル２３から離れる向きで移動する。ハンマ４２がアンビル２３から離れる向きで移動することを後退と呼ぶ。

ハンマ４２は、圧縮ばね５０の押圧力に抗して中心線Ｃに沿って後方側に移動する。すると、スチールボール４６が、カム溝４１の端部に近づく向きで移動し、突出部５１と突出部２５との係合が解放され、ハンマ４２の回転力はアンビル２３に伝達されなくなる。

更に、ハンマ４２の往復動作方向の端部、つまり、内筒部４４の端部がストッパ３９に衝突し、スチールボール４６がカム溝４１の端部に到達する。内筒部４４の端部がストッパ３９に衝突するとストッパ３９が弾性変形し、ストッパ３９は、ハンマ４２がアンビル２３から離れる向きで移動する際の運動エネルギを吸収する。ストッパ３９は、ハンマ４２が中心線Ｃに沿ってアンビル２３から離れる向きで動作する範囲を規制する。

更に、ハンマ４２の回転が継続されて、突出部５１が突出部２５を乗り越えると、ハンマ４２をアンビル２３から離れさせる方向の力よりも、圧縮ばね５０がハンマ４２に加える押圧力の方が高くなる。すると、スチールボール４６がカム溝４１及び４５に沿って転動することで、ハンマ４２とスピンドル３７とが相対回転し、且つ、ハンマ４２はアンビル２３に近づく向きで中心線Ｃに沿って移動する。ハンマ４２がアンビル２３に近づく向きで移動することを前進と呼ぶ。

その後、回転しているハンマ４２の突出部５１が、停止しているアンビル２３の突出部２５に衝突し、アンビル２３に回転方向の打撃力が加えられる。なお、電動モータ１４の回転軸１５の回転方向を、ネジを締付ける際とは逆にすると、ネジを緩めることができる。

ここで、本実施の形態によるアンビル２３とメタル２０とのかじり抑制構造を説明する。中心線Ｃに沿った方向においてハンマ４２がスビンドル３７に支持されている領域が短い（少ない）。そのため、ハンマ４２はスピンドル３７に対して中心線Ｃと交差する方向に傾き易い。ハンマ４２が傾いた状態でアンビル２３を打撃すると、アンビル２３がメタル２０に対して傾いてしまいかじりが生じてしまう。

そこで、本実施の形態によれば、ハンマ４２がスピンドル３７に対して傾いた場合でも、その傾きを抑制するようにハンマ４２を構成している。具体的には、上述したように、ハンマ４２のアンビル２３側の端部に、中心線Ｃに沿ってアンビル２３側に突出した環状の環状突出部５２が全周に亘って設けている。更に、その環状突出部５２は、メタル２０のフランジ２１と中心線Ｃに沿った方向でオーバーラップさせている。

この構成により、ハンマ４２がスピンドル３７に対して傾いた場合、環状突出部５２の内周面がフランジ２１の外周面に当接する。メタル２０はハンマケース１３の軸孔１９に圧入されているため、ハンマケース１３に対して傾くことはない。すなわち、ハンマ４２（環状突出部５２）がメタル２０のフランジ２１に当接してもフランジ２１がハンマケース１３に対して傾くことがないため、フランジ２１がストッパとなりハンマ４２がそれ以上傾くことを抑制することができる。

従って、ネジの締付け作業中のハンマ４２の前進移動において、打撃直前にハンマ４２とメタル２０（フランジ２１）が係合（当接）したとしても、打撃の衝撃によるハンマ４２の傾きを抑制することができる。これにより、アンビル２３には回転方向の力、すなわち、トルクのみが伝達される。その結果、アンビル２３には、傾く力が働かなくなるため、アンビル２３とメタル２０に発生していたかじりを抑制することが可能となる。

また、フランジ２１の外周面に弾性体２２を設けることで、ハンマ４２が傾いてフランジ２１に当接する際に生じる振動や騒音、フランジ２１に加わる力を低減することが可能となる。

次に、第２の実施の形態におけるハンマ４２の傾きを抑制する構成について図３を用いて説明する。ハンマケース１３の内周面には弾性体５３例えば樹脂が一体成形されている。弾性体５３は中心線Ｃに沿った方向において環状突出部５２とオーバーラップして設けられている。本実施の形態の打撃工具１０は、ネジの締付け作業中のハンマ４２の前進移動において、打撃直前にのみハンマ４２とハンマケース１３の内周面の弾性体５３が係合（当接）可能となっている。この構成によって、第１の実施の形態と同様、打撃の衝撃によるハンマ４２の傾きを抑制することができる。つまり、ハンマ４２の傾きによるアンビル２３の傾きを低減させることができ、アンビル２３とメタル２０に生じていたかじりを抑制することが可能となる。また、この構成でもハンマ４２が傾いてフランジ２１に当接する際に生じる振動や騒音、フランジ２１に加わる力を低減することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１に示されたフランジ２１に弾性体２２を設けた構成と、図３に示されたハンマケース１３に弾性体５３を設けた構成とを組み合わせることもできる。また、環状突出部５２を全周に亘って環状（円筒状）に構成したが、全周の内の複数個所に突出部５２を設けるようにしても良い。すなわちハンマ４２が傾いた際にフランジ２１に当接可能な形状であれば良い。また、第２の実施の形態において、弾性体５３をハンマ４２の後端部と当接可能に設けても良い。

また、上述した実施の形態ではアンビルに直接、先端工具を取り付ける構成としたが、アンビルに、アダプタやエクステンションバーを介して、間接的に先端工具を取り付ける構成としても良い。更に、電動モータの回転軸の中心線が、ハンマの往復動作する中心線と一致する構成としたが、それら中心線が略平行に位置する構成あるいは交差する構成であっても良い。更に、インパクトレンチ等、ハンマによってアンビルを打撃する構成であれば本発明を適用可能である。

１０は打撃工具（インパクトドライバ）、１１は工具本体、１２はハウジング、１３はハンマケ−ス、１４は電動モータ、１５は回転軸、１６は軸受、１７は軸受、１８は隔壁、１９は軸孔、２０はメタル、２０aは支持部、２１はフランジ、２２は弾性体、２３はアンビル、２３aは支持孔、２４は工具保持孔、２５は突出部、２６は減速機、２７はサンギヤ、２８はリングギヤ、２９はピニオンギヤ、３０はキャリア、３１は中間軸、３２はＯリング、３３はピニオンピン、３４は第１構成片、３５は第２構成片、３６は軸受、３７はスピンドル、３８はプレート、３９はストッパ、４０は軸部、４１はカム溝、４２はハンマ、４３は外筒部、４４は内筒部、４５はカム溝、４６はスチールボール、４７は保持溝、４８はスチールボール、４９はプレート、５０は圧縮ばね、５１は突出部、５２は環状突出部、５３は弾性体、５４は先端工具である。

Claims (7)

1. 先端工具を保持する先端工具保持部と、
   前記先端工具保持部よりも後方側に設けられ、前記先端工具保持部側に突出し前記先端工具保持部を打撃する第１突出部を有するハンマと、
   前記ハンマを往復移動可能に収容するハンマケースと、
   前記ハンマケースに支持され、前記先端工具保持部を回転可能に支持する軸受部と、
   を備えた打撃工具であって、
   前記ハンマは、前記第１突出部よりも前方に突出する第２突出部を有し、
   前記ハンマの往復方向において、前記第２突出部は前記軸受部とオーバーラップすることを特徴とする打撃工具。
2. 前記軸受部は、前記先端工具保持部を支持する支持部と、前記支持部から前記先端工具保持部の径方向外側に張り出すフランジ部と、を有し、
   前記ハンマの往復方向において、前記第２突出部は前記フランジ部とオーバーラップすることを特徴とする請求項１に記載の打撃工具。
3. 前記第２突出部の内周部は前記フランジ部の外周に当接可能であることを特徴とする請求項２に記載の打撃工具。
4. 前記フランジ部の外周面に弾性体を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の打撃工具。
5. 前記ハンマケースの内周面に、前記第２突出部が当接可能な弾性体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の打撃工具。
6. 先端工具を保持する先端工具保持部と、
   前記先端工具保持部よりも後方側に設けられ、前記先端工具保持部側に突出し前記先端工具保持部を打撃する第１突出部を有するハンマと、
   前記ハンマを往復移動可能に収容するハンマケースと、
   前記ハンマケースに支持され、前記先端工具保持部を回転可能に支持する軸受部と、
   を備えた打撃工具であって、
   前記ハンマケースの内部には、前記ハンマの往復方向に対して交差する方向に前記ハンマが傾いた際に前記ハンマが接触する弾性体が設けられ、
   前記ハンマは、前記第１突出部よりも前方に突出する第２突出部を有し、
   前記軸受部は、前記先端工具保持部を支持する支持部と、前記支持部から前記先端工具保持部の径方向外側に張り出すフランジ部と、を有し、
   前記ハンマの往復方向において、前記第２突出部は前記フランジ部とオーバーラップすると共に、前記弾性体は前記フランジ部の外周に設けられて前記第２突出部と接触可能であることを特徴とする打撃工具。
7. 先端工具を保持する先端工具保持部と、
   前記先端工具保持部よりも後方側に設けられ、前記先端工具保持部側に突出し前記先端工具保持部を打撃する第１突出部を有するハンマと、
   前記ハンマを往復移動可能に収容するハンマケースと、
   前記ハンマケースに支持され、前記先端工具保持部を回転可能に支持する軸受部と、
   を備えた打撃工具であって、
   前記ハンマケースの内部には、前記ハンマの往復方向に対して交差する方向に前記ハンマが傾いた際に前記ハンマが接触する弾性体が設けられ、
   前記ハンマは、前記第１突出部よりも前方に突出する第２突出部を有し、
   前記弾性体は、前記第２突出部が当接可能に前記ハンマケースの内周面に設けたことを特徴とする打撃工具。