JP2005193343A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動工具の冷却効果をより向上する上で有効な冷却技術を提供する。
【解決手段】 駆動モータ２０１と、被加工材に所定の加工作業を遂行する作業工具３１３と、駆動モータの出力を作業工具に伝達する動力伝達部３０１と、駆動モータおよび動力伝達部を収容する工具本体１０３と、工具本体内に配置される冷却ファン２１７と、を備えた電動工具において、工具本体には、当該工具本体内に冷却ファンを介して冷却風を流通させる第１の冷却風流通経路２９９と、第１の冷却風流通経路の冷却風の流れによって外気を取り入れるとともに当該外気を当該冷却風に混合させる第２の冷却風流通経路２３１，２３３と、を備える構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動工具の冷却技術に関する。

電動工具を冷却する技術の一例として、特開平１０−２０１２０５号公報（特許文献１）には、手持ち式電動ディスクグラインダを冷却する技術が開示されている。上記の開示技術では、モータハウジング内に駆動モータによって回転される冷却ファンを配置し、当該冷却ファンの回転によってモータハウジングの後端部から吸入された冷却風を前方へと流通させた後、当該モータハウジングに連接されたギアハウジング付近の排気口から外へ排出させることによって駆動モータ、モータハウジング、動力伝達部、ギアハウジング等を冷却する構成としている。

上記の冷却技術によれば、ある程度の冷却効果を得ることができるものの、未だ十分とはいい難く、なお改善の余地がある。
特開平１０−２０１２０５号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電動工具の冷却効果をより向上する上で有効な冷却技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、特許請求の範囲の各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、駆動モータと、被加工材に所定の加工作業を遂行する作業工具と、駆動モータの出力を作業工具に伝達する動力伝達部と、駆動モータおよび動力伝達部を収容する工具本体と、当該工具本体内に配置される冷却ファンと、を備えた電動工具が構成される。本発明における「所定の加工作業を遂行する電動工具」としては、典型的には、作業工具としての砥石を回転させて被加工材に研磨作業あるいは研削作業を遂行する電動ディスクグラインダがこれに該当するが、被加工材の切断作業に用いられる電動式のレシプロソーやチェンソー、あるいは穴あけ作業やハツリ作業に用いられる電動式のハンマやハンマドリル等、電動ディスクグラインダ以外の電動工具を広く包含する。また「冷却ファン」としては、遠心ファンが好適であるが、軸流ファンの適用を妨げない。また「工具本体」は、典型的には、駆動モータを収容するモータハウジングと、動力伝達部を収容するギアハウジングとから構成され、両ハウジングは、相互に固定状に連接される。

請求項１に記載の発明では、工具本体には、当該工具本体内に冷却ファンを介して冷却風を流通させる第１の冷却風流通経路と、当該第１の冷却風流通経路の冷却風の流れによって外気を取り入れるとともに外気を当該冷却風に混合させる第２の冷却風流通経路と、を備えた構成とされる。なお第２の冷却風流通経路への外気の取り入れは、典型的には、第１の冷却風流通経路の流れによって発生する、大気と第２の冷却風流通経路との圧力差によって実現される。
第１の冷却風流通経路を流通する冷却風は、電動モータを冷却した後、下流側へ流通する構成が好適である。当該冷却風は、駆動モータを冷却することによって熱せられ、温度が上昇するが、この熱せられた冷却風に対し第２の冷却風流通経路から取り込まれた低温の外気が混合されることにより、冷却風の温度が低下する。そして温度の低下した冷却風は、その後下流側へと流れ下流側部材を冷却する。すなわち、本発明によれば、第１の冷却風流通経路を流通することで熱せられた冷却風に対し、流通途中において外気を混合させることによって温度を低下させ、その温度の低下された冷却風で下流側部材を冷却することができる。このため、電動工具全体を効率よく冷却することが可能となり、冷却効率の向上を図ることができる。ここで、「下流側部材」とは、駆動モータの出力を作業工具に伝達する動力伝達部および当該動力伝達部を収容するハウジングがこれに該当する。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動工具における第２の冷却風経路は、第１の冷却風流通経路を流通する冷却風に対し、当該冷却風が駆動モータを通り抜ける周辺領域において外気を混合させるように設定されている構成とされる。なお「冷却風が駆動モータを通り抜ける周辺領域」とは、冷却風が駆動モータを通過した直後、あるいは通過する直前の領域を含む概念である。かかる構成によれば、駆動モータを冷却することで熱せられた冷却風に対し当該駆動モータの周辺領域で外気を混合させるため、外気が通る周辺領域の駆動モータおよび当該駆動モータを収容するモータハウジングの冷却効果を向上する上で有効となる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の電動工具における第２の冷却風流通経路を構成する経路構成部材は、工具本体部を外部から見たとき、当該工具本体部内部の視認を遮蔽可能に構成されている構成とされる。なお「遮蔽可能に構成」とは、経路構成部材が、いわゆる工具本体内部の目隠し機能を備える構成をいい、換言すれば工具本体の内部空間を遮蔽する遮蔽部材を構成することをいう。かかる構成によれば、工具本体部に第２の冷却風流通経路を有する構成でありながら、見栄えを低下することにならない。ここで、「経路構成部材」としては、例えば電動工具が電動ディスクグラインダの場合であれば、駆動モータの出力軸を支持する軸受のリテーナ、あるいは冷却ファンにおける風の流れを整流するバッフルプレートがこれに該当する。

本発明によれば、電動工具の冷却効果をより向上する上で有効な冷却技術が提供されることとなった。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態につき、図１〜図３を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態では、電動工具の一例として、金属、コンクリート、石材等の各種被加工材の研磨作業あるいは研削作業に用いられる手持ち式の電動ディスクグラインダを用いて説明する。図１には電動ディスクグラインダ１０１の全体構成が縦断面図によって示されている。また図２には電動ディスクグラインダ１０１の全体構成が後側を切断した一部切断平面図によって示されている。図３は外気取入用の第２通路を示す部分拡大図である。

図示のように、電動ディスクグラインダ１０１は、長軸方向を前後方向（図示左右方向）とするものであって、モータハウジング１０５およびギアハウジング１０７からなる本体部１０３によって外郭が構成されている。上記の本体部１０３が本発明における「工具本体」に対応する。モータハウジング１０５は、概ね円筒形状に形成され、当該モータハウジング１０５内には、電動モータ２０１が収容されている。電動モータ２０１は、モータハウジング１０５内に回転可能に配置される回転子２０３と、モータハウジング１０５内にネジ２１３等の止着手段によって固定される固定子２０５とから構成され、回転子２０３の回転軸線方向が電動ディスクグラインダ１０１の長軸方向となるように配置されている。電動モータ２０１の出力軸２０７は、前後方向（電動ディスクグラインダ１０１の長軸方向）に概ね水平状に延在し、後端（図示右側）と前端（図示左側）がそれぞれ軸受２１１によって支持されている。出力軸２０７の前端部側には、駆動側ベベルギア２０９が一体状に形成されるとともに、冷却ファン２１７が当該出力軸２０７と一体回転するように取り付けられている。なおモータハウジング１０５には、電動モータ２０１のほか、モータ制御用のコントローラ等の電気機器２１５が収容されている。

モータハウジング１０５の前端部に連接されるギアハウジング１０７内には、駆動モータ１０５の出力を砥石３１３に伝達する動力伝達機構３０１が収容されている。この動力伝達機構３０１が本発明における「動力伝達部」に対応する。動力伝達機構３０１は、駆動側ベベルギア２０９、従動側ベベルギア３０５、スピンドル３０３を主体として構成される。スピンドル３０３は、電動モータ２０１の出力軸２０７と直交するように概ね鉛直方向に延在するとともに、軸受３０７によって回転可能に支持されている。スピンドル３０３の上端側（図１の上方側）には、従動側ベベルギア３０５が当該スピンドル３０３と一体回転するように取り付けられ、当該従動側ベベルギア３０５は、ギアハウジング１０７内に延出された出力軸２０７の駆動側ベベルギア２０９と噛み合い係合されている。スピンドル３０３の下端側は、ギアハウジング１０７から突出されるとともに、当該突出端部（図１に示す下端部）に砥石装着部３０９が形成されている。砥石装着部３０９には、砥石ホルダー３１１を介して研磨用あるいは研削用の砥石３１３が装着され、当該砥石３１３の後ろ半分は、カバー３１５によって覆われている。上記の砥石３１３が本発明における「作業工具」に対応する。

モータハウジング１０５は、概ね円筒形状に形成されて研磨あるいは研削作業時に作業者が把持するためのハンドグリップ部を構成している。モータハウジング１０５の外周における所定部位には、電動モータ２０１のスイッチを操作可能なスイッチノブ（図示省略）が設けられている。従って、スイッチノブの操作を介して電動モータ２０１を通電駆動すれば、出力軸２０７から駆動側ベベルギア２０９、従動側ベベルギア３０５、およびスピンドル３０３を介して砥石３１３が回転される。これにより、被加工材に対する研磨作業あるいは研削作業を遂行することが可能とされる。

またモータハウジング１０５には、電動モータ２０１の冷却用空気を取り入れるための吸入口（図示省略）が形成されている。吸入口は、モータハウジング１０５の後端部（図１において右端部）に開口され、電動モータ２０１の駆動時において、冷却ファン２１７の回転による吸引力によって外部（大気）の空気がモータハウジング１０５内に流入することを許容する。モータハウジング１０５に冷却風を流通させる冷却ファン２１７には、遠心ファンが用いられており、当該冷却ファン２１７の後側にバッフルプレート２２１が配置されている。バッフルプレート２２１は、合成樹脂の一体成形により概ね椀形状に形成され、冷却ファン２１７の後側に被さるように配置される。このバッフルプレート２２１の中央部には、通風孔２２３（図３参照）が設けられている。

冷却ファン２１７の吸引力により吸入口からモータハウジング１０５内に吸入された冷却風は、図１に矢印で示すように、回転子２０３と固定子２０５との間の隙間、および固定子２０５とハウジング内壁面との間に形成された隙間を通って前方（ギアハウジング１０７側）へと流通することで駆動モータ２０１を冷却する。そして駆動モータ２０１を通過後の冷却風は、バッフルプレート２２１の後面側から通風孔２２３を経てバッフルプレート２２１の内側に吸い込まれ、これによりモータ冷却風が絞られる。この通風孔２２３によりモータ冷却風が絞られることにより、バッフルプレート２２１の内側におけるモータ冷却風の風量および風圧が増し、その勢いでバッフルプレート２２１の内面に沿って前方へと流れ、リテーナ３１７に設けられた開口２２５およびギアハウジング１０７に設けた排気口２２７を経て外部へ勢いよく排出される。なおリテーナ３１７は、ギアハウジング１０７側の軸受２１１を保持すべく備えられ、当該ギアハウジング１０７とモータハウジング１０５とを突合せ状に連接する際、当該連接部位に介在される。

なお排気口２２７は、ギアハウジング１０７の上側と下側にそれぞれ設けられている。上側の排気口２２７を経て排出される冷却風は、ギアハウジング１０７の前側上面部１０７ａ側へと吹出され、下側の排気口２２７から排出される冷却風は、砥石３１３を覆うカバー３１５の上面に吹出される。上記のモータ冷却風が流れる通路、すなわち、吸入口からモータハウジング１０５内に吸入されたのち、駆動モータ２０１の回転子２０３と固定子２０５との間の隙間、固定子２０５とハウジング内壁面との間の隙間、バッフルプレート２２１の通風孔２２３、開口２２５および排気口２２７等によって構成される冷却風の通路２２９が本発明における「第１の冷却風流通経路」に対応する。以下、この通路２２９を説明の便宜上、第１通路という。

また本体部１０３は、第１通路２２９における冷却ファン２１７の吸い込み側（上流側）において、駆動モータ２０１を通過して熱せられた冷却風に外気を混入することによって当該冷却風の温度を下げるための第２通路２３１，２３３を備えている。第２通路２３１，２３３は、本体部１０３の上面側と下面側とにそれぞれ設けられている。この第２通路２３１，２３３が本発明における「第２の冷却風流通経路」に対応する。具体的には、図３に示すように、上面側の第２通路２３１は、モータハウジング１０５とギアハウジング１０７との連接部に介在されるリテーナ３１７を切り欠くことで形成された外気取入口２３１ａ、当該外気取入口２３１ａに連通するようにバッフルプレート２２１を切り欠くことで形成された連通路２３１ｂ、および当該バッフルプレート２２１の後面とモータハウジング１０５の内壁面との間に設定される空間２３５によって構成される。また下面側の第２通路２３３は、モータハウジング１０５の前側膨出部１０５ａに貫通状に形成された外気取入口２３３ａ、および当該バッフルプレート２２１の後面とモータハウジング１０５の内壁面との間の空間２３５によって構成されている。なおリテーナ３１７の外気取入口２３１ａおよびモータハウジング１０５の外気取入口２３３ａは、横方向（左右方向）に長いスリット状に形成されている。すなわち、第２通路２３１，２３３は、冷却ファン２１７の吸い込み側において、駆動モータ２０１とバッフルプレート２２１との間で第１通路２２９と連通する構成とされる。

次に上記のように構成された手持ち式の電動ディスクグラインダ１０１の作用および使用方法を説明する。作業者はモータハウジング１０５を手で把持し、スイッチノブの操作を介して電動モータ２０１を通電駆動し、砥石３１３を回転させることによって被加工材に対する研磨作業あるいは研削作業を遂行することができる。
砥石３１３による作業時において、冷却ファン２１７の回転によって吸入口からモータハウジング１０５内に冷却風が吸入される。モータハウジング１０５内に吸入された冷却風は、図１に矢印で示すように、第１通路２２９を通って排気口２２７から外部へと排出される。この冷却風の第１通路２２９の流通によって駆動モータ２０１、モータハウジング１０５、ギアハウジング１０７、動力伝達機構３０１等が冷却される。

一方、冷却風が第１通路２２９を流通するとき、第２通路２３１，２３３から外気が取り入れられる。この外気の取り入れは、第１通路２２９と大気との圧力差に基づくものである。すなわち、冷却ファン１２７の吸い込み力がバッフルプレート２２１の後面とモータハウジング１０５の内壁面との間の空間２３５に作用し、この吸い込み力によって外気取入口２３１ａ、連通路２３１ｂを経て、あるいは外気取入口２３３ａを経て外気がモータハウジング１０５内に取り込まれる。モータハウジング１０５内に取り込まれた外気は、第１通路２２９を流れる冷却風とバッフルプレート２２１の後面側で合流して混合される。第１通路２２９を流通する冷却風は、駆動モータ２０１を通過するとき、当該駆動モータ２０１によって熱せられて温度が上昇する。この冷却風に対し、上記の如く第２通路２３１，２３３を経て流入した外気が混合されることによって冷却風の温度が下げられる。これにより駆動モータ１０５よりも下流側部材である、ギアハウジング１０７、動力伝達機構３０１を低温の冷却風によって冷却することができる。

また本実施の形態においては、第２通路２３１，２３３を冷却ファン２１７の吸い込み側に設定する構成である。すなわち、冷却ファン２１７と駆動モータ２０１との間に外気が導入されるように第２通路２３１，２３３を設定する構成のため、当該第２通路２３１，２３３を経て取り入れられる外気は、モータハウジング１０５および駆動モータ２０１の一部に対し直接的に接触し、当該モータハウジング１０５および駆動モータ２０１に対する冷却効果を発揮できる。以上の如く、本実施の形態によれば、本体部１０３および当該本体部１０３内に収容される駆動モータ２０１および動力伝達機構３０１等、手持ち式の電動ディスクグラインダ１０１の全体を効率よく冷却することが可能となり、作業者はモータハウジング１０５を把持して加工作業を遂行できる。

また本実施の形態では、上面側の第２通路２３１の設定につき、モータハウジング１０５とギアハウジング１０７とを突合せ状に連接する際に、当該連接部位に介在されるリテーナ３１７の外周部を切り欠くことによって外気取入口２３１ａを設定する構成のため、本体部１０３の上面側を上方から見たとき、切欠の底が見えるに止まる。すなわち、第２通路２３１の通路構成部材であるリテーナ３１７がハウジング内部の目隠しとして機能し、モータハウジング１０５あるいはギアハウジング１０７の内部が見えない、もしくは見え難いといった効果がある。このように、本実施の形態によれば、本体部１０３を外部から見たとき、第２通路２３１を通しての当該本体部１０３の内部の視認を遮蔽可能に構成したものであり、本体部１０３の前後方向における途中位置に外気取入用の第２通路２３１を有する構成でありながら、見栄え向上を図ることができる。なお下面側の第２通路２３３については、下面側から覗き見ない限り問題とはならない。

（第２実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る手持ち式の電動ディスクグラインダ１０１につき、図４および図５を参照して説明する。第２の実施形態は、前述した第１の実施形態における第２通路２３１，２３３の設定に関する変更例であって、この点を除くその他については、第１の実施形態と同様に構成されるため、同一符号を付してその説明を省略する。
第２の実施形態では、第２通路２４１，２４３は、本体部１０３の上面側と下面側において、それぞれ冷却ファン２１７の排出側（下流側）に設けられている。この第２通路２４１，２４３が本発明における「第２の冷却風流通経路」に対応する。

第２通路２４１，２４３は、バッフルプレート２２１に形成された外部に開口する外気取入口２４１ａ，２４３ａと、バッフルプレート２２１に形成された連通路２４１ｂ，２４３ｂとによって構成される。外気取入口２４１ａ，２４３ａは、モータハウジング１０５とギアハウジング１０７との連接部位に介在されるリテーナ３１７の外周上部および外周下部をそれぞれ切り欠くことによって形成されている。連通路２４１ｂ，２４３ｂは、バッフルプレート２２１における鍔部（椀形状の外周縁領域）を前方へ延長して形成した延長部２２１ａの外面と、ギアハウジング１０７の内壁面との間の隙間によって形成され、出口側がギアハウジング１０７内の空間部に臨んでいる。なお外気取入口２４１ａ，２４３ａは、本体部１０３の横方向（左右方向）に長いスリット状に形成されている。またバッフルプレート２２１の外周面は、延長部２２１ａの付根に相当する部位がモータハウジング１０５の内周面と当接し、第１通路２２９との連通が遮断されている。

上記のように構成された電動ディスクグラインダ１０１において、冷却ファン２１７が回転されると、吸入口からモータハウジング１０５内に吸入された冷却風は、第１通路２２９を通ってモータハウジング１０５内を流通後、ギアハウジング１０７側へと流れ、当該ギアハウジング１０７の排気口２２７から外部へ排出される。バッフルプレート２２１の通風孔２２３を通過した冷却風は、当該バッフルプレート２２１の鍔部および延長部２２１ａに案内されて前方へ勢いよく流れる。この流れによって第２通路２４１，２４３に吸い込み力が発生し、外気が第２通路２４１，２４３を経て取り入れられる。当該外気は、第１通路２２９を流れる冷却風に合流して混合することによって当該冷却風の温度を下げる。その結果、冷却ファン１２７の下流側部材である、ギアハウジング１０７、動力伝達機構３０１を低温の冷却風によって冷却することができる。

また第２の実施形態では、バッフルプレート２２１の鍔部に前方への延長部２２１ａを設けることによって第２通路２４１，２４３の連通路２４１ｂ、２４３ｂを構成し、当該延長部２２１ａが、本体部１０３の上面側を上方から見たときのハウジング内の目隠しとして機能する構成としている。すなわち、第２通路２４１，２４３の構成部材であるバッフルプレート２２１は、本体部１０３を外部から見たとき、第２通路２３１を通しての当該本体部１０３の内部の視認を遮蔽することが可能な遮蔽部材を構成するものである。これにより、モータハウジング１０５あるいはギアハウジング１０７の内部が隠されこととなり、本体部１０３の前後方向における途中位置に外気取入口２４１ａ，２４３ａを有する構成でありながら、見栄え向上を図ることができる。

なお第１の実施形態において、外気取入口２３１ａ，２３３ａは、モータハウジング１０５におけるバッフルプレート２２１の後面と対向する位置、あるいは駆動モータ２０１の前端付近に対向する位置に設けてもよい。また図示の実施形態は、電動ディスクグラインダ１０１を用いて説明したが、たとえば被加工材の切断作業に用いられるレシプロソーやチェンソー、あるいは穴あけ作業やハツリ作業に用いられるハンマやハンマドリル等のように、駆動モータと、被加工材に所定の加工作業を遂行する作業工具と、駆動モータの出力を作業工具に伝達する動力伝達部とを備える構成の電動工具であれば、広く適用することが可能である。

第１の実施形態に係る手持ち式の電動ディスクグラインダの全体構成を示す縦断面図である。 電動ディスクグラインダの全体構成を示す後側を切断した一部切断平面図である。 外気取入用の第２通路を示す部分拡大図である。 第２の実施形態に係る手持ち式の電動ディスクグラインダの全体構成を示す縦断面図である。 外気取入用の第２通路を示す部分拡大図である。

符号の説明

１０１ 電動ディスクグラインダ（電動工具）
１０３ 本体部（工具本体）
１０５ モータハウジング
１０５ａ 前側膨出部
１０７ ギアハウジング
１０７ａ 前側上面部
２０１ 電動モータ（駆動モータ）
２０３ 回転子
２０５ 固定子
２０７ 出力軸
２０９ 駆動側ベベルギア
２１１ 軸受
２１３ ネジ
２１５ 電気機器
２１７ 冷却ファン
２２１ バッフルプレート（経路構成部材）
２２１ａ 延長部
２２３ 通風孔
２２５ 開口
２２７ 排気口
２２９ 第１通路（第１の冷却風流通経路）
２３１ 第２通路（第２の冷却風流通経路）
２３１ａ 外気取入口
２３１ｂ 連通路
２３３ 第２通路（第２の冷却風流通経路）
２３３ａ 外気取入口
２３５ 空間
２４１ 第２通路（第２の冷却風流通経路）
２４３ 第２通路（第２の冷却風流通経路）
２４１ａ 外気取入口
２４３ａ 外気取入口
２４１ｂ 連通路
２４３ｂ 連通路
３０１ 動力伝達機構（動力伝達部）
３０３ スピンドル
３０５ 従動側ベベルギア
３０７ 軸受
３０９ 砥石装着部
３１１ 砥石ホルダー
３１３ 砥石（作業工具）
３１５ カバー
３１７ リテーナ（経路構成部材）

Claims (3)

1. 駆動モータと、被加工材に所定の加工作業を遂行する作業工具と、前記駆動モータの出力を前記作業工具に伝達する動力伝達部と、前記駆動モータおよび動力伝達部を収容する工具本体と、当該工具本体内に配置される冷却ファンと、を備えた電動工具であって、
   前記工具本体には、当該工具本体内に前記冷却ファンを介して冷却風を流通させる第１の冷却風流通経路と、前記第１の冷却風流通経路の冷却風の流れによって外気を取り入れるとともに当該外気を当該冷却風に混合させる第２の冷却風流通経路と、を備えていることを特徴とする電動工具。
2. 請求項１に記載の電動工具であって、
   前記第２の冷却風流通経路は、前記第１の冷却風流通経路に対し、当該冷却風が前記駆動モータを通り抜ける周辺領域において前記外気を当該冷却風に混合させるように設定されていることを特徴とする電動工具。
3. 請求項１または２に記載の電動工具であって、
   前記第２の冷却風流通経路を構成する経路構成部材は、前記工具本体部を外部から見たとき、当該工具本体部内部の視認を遮蔽可能に構成されていることを特徴とする電動工具。

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