JP2014528365A - 締結具を駆動するための手持ち式動力工具 - Google Patents

Abstract

燃焼チャンバと後および先端部を有するシリンダ内の第２のチャンバとを備えているガス燃焼機構によって動力供給される手持ち式動力工具。燃焼チャンバは、第２のチャンバと流体連通し、第１の過給機は、ドライバアセンブリと駆動モータとファンアセンブリとを含み、ドライバアセンブリは、後および先端部の間でシリンダ内を移動可能なピストンおよびドライバを有する。使用中、ピストンがシリンダの先端部またはその付近にある間、ファンアセンブリは、燃焼チャンバおよび第２のチャンバの中に空気を導入し、その内側で空気に圧力をかけ、燃料ガスが第１の供給ポートから燃焼チャンバの中に導入され、空気および燃料ガスが、その中で空気／燃料ガス混合物になる。駆動モータは、後端部またはその付近の位置までピストンを移動させ、燃焼チャンバ内で着火してピストンに運動を付与するように第１の燃焼チャンバ内で空気／燃料ガス混合物を圧縮する。

Description

本発明は、内燃締結具駆動工具に関する。

釘、ピン、およびステープル等の締結具を、木材、コンクリート、または鋼鉄でできているワークピースまたは基材の中へ駆動するために、動力源として内燃機関を使用する、締結具駆動工具が開発されてきた。工具は、ピストンを強制的に駆動するように、燃焼チャンバの中で燃料／空気混合物を着火させ、次いで、ピストンが工具から締結具を押し出す。従来技術の有効性は、燃料／空気混合物の全量を急速に着火させることの効率に大きく限定されている。不十分な量の燃料が着火する場合、デバイスは不適切な駆動力を締結具に送達する。工具が不確かな動力出力を生じる場合、締結具は、満足できない深度まで駆動されるか、または不十分に定着させられる場合がある。従来技術のデバイスは、より大型の工具を作製し、より多くの量の燃料を無駄にすることによって、これらの非効率性に対処しようと試みてきた。

いくつかの従来技術の工具はまた、不発（不着火）として知られているものも被る。これは、工具が低温条件で、または高高度および高温条件で操作されるときに起こる。該現象の原因は、（ａ）空気／燃料の不十分な噴霧化および混合、（ｂ）不十分な燃料／空気比、（ｃ）低空気密度である。

１つのそのような従来技術の工具が、特許文献１（Ｇｓｃｈｗｅｎｄ、他）で説明されている。このデバイスは、特定分量の燃料を測定し、次いで、燃焼チャンバ体積を機械的に拡張することによって、空気とともにその燃料を燃焼チャンバに引き込むように動作する、機構のネットワークを含む。このデバイスの欠点は、燃料およびガスが十分に混合されず、燃焼の効率を減少させることである。

そのような従来技術の工具のさらなる不利点は、エネルギーの所与の出力に必要とされる工具質量（重量および物理的サイズ）である。さらに、そのような工具は、不完全真空によって燃料および空気を燃焼チャンバに引き込む。結果として、燃料／空気混合物が低い圧力で着火させられ、低い燃焼率およびさらなる非効率性につながる。これは、内燃締結具駆動工具の効率が低くなるほど、着火失敗および締結具への満足できない駆動力をもたらす、出力変動の影響をデバイスが受けやすくなるという点で、特に問題である。

また、建築業界において釘および固定で使用されるもの等の従来技術のインパルス工具は、それらの用途で制限を有する。そのような工具は、７０から１００ジュールの出力エネルギーを生じる能力を有する。これらの工具は、最適条件下、すなわち、海抜ゼロで２４℃および約４０％の相対湿度レベルにおいてのみ、製造要求出力を生じるであろう。これらの最適条件が変化する場合、動力出力も２５％ほども変化し、場合によっては、全く着火しない。これは、釘および固定具が時には突出し、製造深度の８０から９０％しか駆動されず、したがって、ワークピースが建築基準を満たさない場合があることを意味する。また、これにより、オペレータが仕事を終えるために従来のハンマーを使用しなければならなくなり得る。

いくつかのインパルス工具製造業者は、１００ジュール以上を生じるように工具を開発してきたが、そのような工具は、結局、消費者が合理的に購入することを期待するものよりもはるかに大型のユニットになっている。

固定に使用される全ての従来技術の燃焼工具は、動きが悪くなる状態を被り、定期的に清掃される必要がある。これは、工具における不完全燃焼によって引き起こされる。炭素、潤滑剤、ならびに燃焼および排ガスの他の副生成物が、燃焼チャンバ、ドライバピストン、およびヘッド内で堆積物を蓄積させる。

それらの燃焼プロセスで「過給」を採用する、新世代のより強力なコードレス燃焼インパルス工具が開発されてきた。１つのそのような工具は、我々の特許文献２（国際出願第ＰＣＴ／ＡＵ２００９／０００６２９号）で説明されている。

過給工具は、以前の従来技術の工具よりも強力であるが、いくつかの不利点を被る。

第１に、バッテリ電力可用性に対するより高い需要であって、バッテリ充電あたりより少ない工具サイクルをもたらすことになる。

第２に、着火プロセスに伴う非効率性が、不完全燃焼をもたらし得る。

第３に、未調節燃料送達システムが、工具を不発（または不着火）させ得る、誤った燃料比をもたらし得る。これは、工具が低温条件で、または高高度および高温条件で操作されるときに起こる。該現象の原因は、空気／燃料の不十分な噴霧化および混合、および／または不十分な燃料／空気過給比である。

第４に、エネルギー出力および持続時間ならびにエネルギー変動が、不利点であり得る。従来技術の過給工具では、より大きい摩擦力が釘またはピンに作用している、駆動ストロークの終了（後半の５０％）とは対照的に、駆動ストロークの開始（最初の５０％）時に、大量のエネルギーが生成される。

工具サイクル時間は、過給時間遅延によって生成される時間遅延の結果として、毎秒４サイクルから２サイクルまで延長させられている。

これらの新しい技術およびより高い出力により、より大型の工具が結果として生じている。過給圧力および工具出力動力は、ドライバピストン復帰機構および全体的な工具構造と併せて、ドライバピストン保持機構の能力に限定される。

コードレス燃焼インパルス工具の高出力過給はまた、新しく、場合によっては、壊滅的な部品の過大応力、故障、および過熱も生成してきた。また、過給システム内の着火圧力および／または衝撃の増加により、内部循環ファン駆動モータが故障し得ることも分かっている。

本発明は、従来技術の欠陥のうちの少なくとも１つを改善または克服するであろう、締結具駆動工具を提供することを模索する。

米国特許第５，２１３，２４７号明細書 国際公開第２００９／１４０７２８号

第１の側面によれば、本発明は、その動作力がガス燃焼機構によって提供される、手持ち式動力工具であって、該ガス燃焼機構は、第１の燃焼チャンバと、後端部および先端部を有する駆動シリンダ内の第２のチャンバとを備え、該第１の燃焼チャンバは、該後端部を介して該第２のチャンバと流体連通しており、第１の過給機は、ドライバアセンブリと、駆動モータと、少なくとも１つのファンアセンブリとを含み、該ドライバアセンブリは、該後端部と該先端部との間で該駆動シリンダ内を移動可能であるピストンおよびドライバを有し、該駆動モータは、該ドライバアセンブリに動作可能に接続され、使用中、該ピストンが該駆動シリンダの該先端部に、またはその付近にある間、該ファンアセンブリは、該第１の燃焼チャンバおよび該第２のチャンバの中に空気を導入し、それにより、その内側で少なくとも部分的に空気に圧力をかけ、燃料ガスが、第１の燃料供給ポートから該燃焼チャンバの中に導入され、空気および燃料ガスは、その中で空気／燃料ガス混合物を形成するように混合され、該駆動モータは、該後端部における、またはその付近の位置まで該ピストンを動作可能に移動させ、それにより、該ピストンに運動を付与するよう、および該工具の動作を促進するよう、該空気／燃料混合物が燃焼チャンバ内で着火させられるように、該第１の燃焼チャンバ内で該空気／燃料ガス混合物を圧縮し、第２の過給機が、第２の供給ポートから燃料ガスおよび空気の混合物を供給するために該燃焼チャンバに動作可能に接続されていることを特徴とする、手持ち式動力工具にある。

好ましくは、第１の過給機および第２の過給機の両方は、該工具に過給するために、組み合わせて、または互いに独立して使用されることができる。

好ましくは、該第２の供給ポートからの燃料は、該第１の供給ポートから分注されている燃料よりも弱い燃料である。

好ましくは、該第２の過給機シリンダからの燃料は、該第１の過給機によって過給される燃料および空気の混合物の着火後または着火中に、該燃焼チャンバの中に導入され得る。

好ましくは、該工具はさらに、両方とも、ファンアセンブリ、駆動モータ、ならびに第１および第２のガス供給ポートの制御および作動のためにＥＣＭに動作可能に接続される、移動可能な工具ノーズアセンブリと、トリガアセンブリとを備えている。

好ましくは、該工具は、ユーザが、組み合わせて、または互いに独立して使用される、該第１の過給機および第２の過給機の動作を選択することを可能にする、該ＥＣＭに動作可能に接続されているセレクタスイッチを有する。

好ましくは、該ＥＣＭは、該二次過給機を係合および係脱するように該第２の過給機によって提供される過給の変動を可能にし、また、該第１の過給機からの過給の量を変化させる、プログラムされたタイミング回路を含む。

好ましくは、該第２の過給機は、複動シリンダを備えている。

好ましくは、該駆動シリンダは、該ファンアセンブリを支持するシリンダヘッドに直接接続される。

好ましくは、該駆動シリンダは、シリンダヘッド付近で該駆動シリンダの周囲に複数の放射状に離間した一次吸気ポートと、該シリンダヘッドからさらに離れた場所で該駆動シリンダの周囲で放射状に離間し、環状チャンバ筐体より下側に延在する複数の二次移送極性ポートとを有する。

好ましくは、該駆動シリンダを包囲し、それに接続されている環状チャンバ筐体は、該燃焼チャンバの一部分が、該駆動シリンダの外径を超えて半径方向に延在することを可能にする。

好ましくは、該ファンアセンブリは、該第１の燃焼チャンバの中に空気を導入するための第１の外部誘導ファンを有する。

好ましくは、該ファンアセンブリは、パンケーキ型であるファンモータを有する。

好ましくは、該ファンアセンブリは、該第１の燃焼チャンバ内に配置されている第２の内部循環ファンを有する。

好ましくは、該第２の内部循環ファンは、第２の駆動モータと磁気連通している。

図１は、本発明の第１の実施形態による、手持ち式内燃釘締結工具の概略断面図を示す。 図２ａは、図１の手持ち式内燃釘締結工具、および一次過給機を使用した過給のために空気が燃焼チャンバの中に導入される際の空気流路の概略断面図を示す。 図２ｂは、図１の手持ち式内燃釘締結工具、および一次過給機を使用した過給のために空気が燃焼チャンバの中に導入される際の空気流路の概略断面図を示す。 図３は、着火トリガが完全に押下され、空気／燃料混合物が着火された結果として、ピストンがバンパに隣接して圧迫する、完全拡張位置にドライバおよびピストンを伴う、図２の手持ち式内燃釘締結工具の概略断面図を示す。 図４は、ユーザがトリガに触れ、それにより、外部空気を燃焼および駆動シリンダチャンバの中へ送給させ（一次過給機を介して過給させ）、ピストンがバンパに隣接して排気ポートを遮断する位置まで駆動されているときのモードにおける、図１の手持ち式内燃釘締結工具の概略断面図を示す。 図５は、基材に対して配置された図１の手持ち式内燃釘締結工具の概略断面図を示し、移動可能な工具ノーズの１０パーセント移動が起こっている。 図６は、基材に対して配置された図１の手持ち式内燃釘締結工具の概略断面図を示し、移動可能な工具ノーズの１００パーセント移動が起こっている。 図７は、基材に対して配置された図１の手持ち式内燃釘締結工具の概略断面図を示し、着火トリガがその移動の約１０パーセントで起動されている。 図８は、図１の手持ち式内燃釘締結工具の最上端（燃焼チャンバ／ファンアセンブリ端部）の拡大概略断面図を示す。 図９は、図１の手持ち式内燃釘締結工具の２つの燃料電池および二次過給機の詳細の拡大側面図を示す。 図１０は、燃焼チャンバの場所を明確に示すために燃焼チャンバの中へ延在する内部構成要素が省略されている、図１の手持ち式内燃釘締結工具の最上端の拡大概略断面図を示す。 図１１は、７０ジュールの出力エネルギーを生じる一次過給に依存して達成されるであろう、出力エネルギー（ｋｇｆ／ｃｍ^２）対時間（ミリ秒）の典型的なグラフ表現である。 図１２は、１４０ジュールの出力エネルギーを生じる一次過給に依存して達成されるであろう、出力エネルギー（ｋｇｆ／ｃｍ^２）対時間（ミリ秒）の典型的なグラフ表現である。 図１３は、２００ジュールの出力エネルギーを生じる一次および二次過給に依存して達成されるであろう、出力エネルギー（ｋｇｆ／ｃｍ^２）対時間（ミリ秒）のグラフ表現である。 図１４は、図１の手持ち式内燃釘締結工具で使用するための「代替的な内部ファン駆動システム」の概略図である。

図１−１０は、２つの過給機、すなわち、「一次過給機」および「二次過給機」を含む、手持ち式内燃釘締結具工具１００を描写する。

第１の（または一次）過給機は、ドライバアセンブリ７、モータ１０１、およびファン１０３、１０４で構成される。第１の一次過給機のこれらの構成要素は、我々の「従来技術」の国際公開第ＷＯ ２００９／１４０７２８号で示されているものに類似する。「一次過給機」の動作は、上記の「従来技術」の工具のものとは異なるが、参照しやすいように、上記の従来技術の工具で類似するこれらの構成要素は、この実施形態で同様に番号付けされている。

手持ち式内燃釘締結工具１００は、駆動モータ１０１と、誘導／循環モータ１０２と、外部誘導ファン１０３と、内部循環ファン１０４と、２４ボルトバッテリバック１０５と、燃焼チャンバ１０６と、シリンダ１３内のドライバシリンダチャンバ１０７と、排気（冷却）空洞１０８と、燃料電池カートリッジ１０９ａ（図９参照）と、点火器１１０ａおよび１１０ｂとを備えている。燃焼チャンバ１０６を包囲し、シリンダに載置される燃焼チャンバ筐体１７は、「環状形」（図１０で最も良く見られる）を有し、シリンダ１３に直接載置される。

工具１００は、工具１００の種々の構成要素を制御する電子制御モジュール（ＥＣＭ）２７を有する。ＥＣＭ２７に接続された出力動力セレクタスイッチ１４６は、ユーザ（図示せず）が、「通常出力」（一次過給機のみが採用される）、「高出力」（一次および二次過給機の両方が採用される）、および「低出力」（二次過給機のみが採用される）といった、種々の動作構成を選択することを可能にする。

ここで、工具１００の動作を説明する。ユーザ（図示せず）が、支持ハンドル（ピストルグリップ）３４で工具１００を握る。好ましくは、ユーザの人差し指が、着火トリガ３の上に配置される。タッチセンサ３５は、工具１００が操作されることをＥＣＭ２７に警告する。ＥＣＭ２７は、１２ボルトで動作するように誘導および循環ファンモータ１０２への電気回路を作動させる。これは、外部誘導ファン１０３および内部循環ファン１０４に、工具１００の外部からの空気を、吸気フィルタ２１を通して駆動させる。外気は、複数の吸気ポート１３４を介して燃焼チャンバ１０６の中へ送給させられ、ドライバシリンダチャンバ１０７（図１参照）が空気を充填している。同時に、ＥＣＭ２７が、駆動モータ歯車７およびドライバ歯車ラック１１を介してドライバ１４およびピストン１５と連通している駆動モータ１０１の位置をチェックする。駆動モータ１０１は、ピストン１５の下面がバンパ８上で静置しているように、ドライバ１４およびピストン１５を再配置する（図４参照）。この位置で、ピストン１５は、排気ポート１０を遮断しており、チャンバ１０６および１０７を密閉する。また、工具サイクルのこの同一時点で、燃焼チャンバ筐体１７は、移動可能な工具ノーズ部分５と連通している、１００パーセント（１００％）開放モードにある。外気がファン１０３を介して引き込まれる場合、シール１３２は、ファン１０３からの圧力を受けている空気が空洞１０８に進入することを防止し、よって、外気の１００パーセント（１００％）が燃焼チャンバ１０６の中へ方向付けられる。燃焼チャンバ１０６に進入すると、流入空気が内部循環ファン１０４によってさらに加速される。空気がファン１０４を通過する場合、空気は、バッフル１３９および円錐台形状循環シュラウド２５を通して流動され、空気流をさらに加速する。次いで、空気は、シュラウド２５を介してドライバチャンバ１０７の中心の下方に方向付けられる。（シリンダ１３内の）チャンバ１０７の基部で、空気流が分割され、ピストン１５の「円環状」後部凹面を介して、燃焼チャンバ１０６の中へチャンバ１０７の上方に再び方向転換させられ、そこで、空気流がポートマスク１３６によって分割され、約９５％が複数の排気移送ポート１３３を介してチャンバ１０６から流出し、空洞１０８に流入してそれに沿って流れ、排気口９を介して工具１００から流出する。チャンバ１０６の中の残りの空気（約５％）は、チャンバ１０６の最上部まで上方に流れ、そこで、図４で見られるように、循環シュラウド２５の側壁の周囲に配列された複数の穴／通気孔を通る流入空気流を再合流させる。

図５は、移動可能な工具ノーズ部分５の１０パーセント（１０％）移動が起こっている、基材上に配置された工具１００を描写する。筐体１７と連通している工具ノーズ部分５は、筐体１７に排気移送ポート１３３を遮断させ、空気流の１００パーセント（１００％）がチャンバ１０６および１０７の周囲で循環することを可能にする。この同一時点で、ＥＣＭ２７は、モータ１０２の通常の製造業者負荷サイクル電圧の２００％である２４ボルトにモータ１０２を切り替えている。これは、モータ１０２にその回転（ｒｐｍ）を瞬間的に増加させ、したがって、チャンバ１０６および１０７の中への空気流の量および速度を増加させ、排気ポート１６が閉鎖されているので、チャンバ１０６および１０７の中への空気流の増加が、その内側の空気圧の増加を引き起こす。従来技術のインパルス工具では、排気ポートおよび空気吸入口が、同時に閉鎖するであろうが、しかしながら、本発明のこの実施形態では、排気ポート１３３が閉じた後に、モータ１０２の増加した回転が、チャンバ１０６および１０７に「過給」空気を導入し続ける。これは、排気ポート１３３の閉鎖が筐体１７の移動の最初の１０パーセント（１０％）にあるか、またはそれに近く、充填空気を受け取るように吸気側を開いたままにしているからである。

図６は、筐体１７と連通している工具ノーズ５が１００パーセント（１００％）で動作（移動）していることを描写する。工具サイクルのこの時点で、ファン１０３からの空気流が、空洞１０８の中へ方向転換させられている。チャンバ筐体１７の移動の最後の約５パーセント（５％）の間に、シール１７Ａおよび１７Ｂは、チャンバ１０６および１０７が密閉されるようにする。チャンバ筐体１７が１００パーセント（１００％）で動作（移動）しており、したがって、チャンバ１０６および１０７が密閉されたとき、１７と連通している、ガス調節弁頭２３Ａおよびガス調節弁アクチュエータ２４を介した第１の燃料電池１０９Ａからのガスの定量が、ジェット／マニホールド１５３を通ってチャンバ１０６に進入している。

燃料がジェット／マニホールド１５３から流出する場合、ファン１０４の高速回転ブレードが、燃料ガスの蒸発および膨張反応を加速するとともに、チャンバ１０６および１０７の中で空気および燃料を一緒に急速に循環させて混合する。

図７もまた、着火トリガ３がその移動の約１０パーセント（１０％）で起動されていることを描写する。この時点で、トリガ３と連通しているＥＣＭ２７が、駆動モータ１０１への電気回路をオンに切り替え、ラック１１および歯車７と併せてピストン１５およびドライバ１４をドライバシリンダ１３の最上部まで１００パーセント（１００％）移動させる。「高出力」設定が工具出力動力セレクタ１４６を介して選択された場合、同時に、ＥＣＭ２７が瞬間的に駆動モータ１３２および二次過給機アセンブリ１３１への電気回路をオンに切り替え、また、過給圧力をさらに増進するように、空気または空気／燃料混合物を送達する。

チャンバ１０６が密閉されているので、チャンバ１０７の中の全ての空気集団がチャンバ１０６の中へ圧縮され、周囲よりも大きい圧力（圧力差）を生成する。また、ドライバアセンブリ１４およびピストン１５がシリンダ１３の最上部までの移動の１００パーセント（１００％）を達成すると、釘４０が締結具マガジン４から固定された工具ノーズ６の中へ配置される。チャンバ１０６に含まれている空気および燃料が急速に循環し、シュラウド２５が、シュラウド２５の基部における通気孔／穴（図示せず）を用いて、点火器１１０ａおよび１１０ｂを横断して燃料／空気混合物を方向付ける。

図４は、着火トリガ３がその移動の１００％で動作していることを描写する。ＥＣＭ２７は、高圧着火コイル１への回路をオンに切り替え、それにより、約２５から５０の印加で同コイルを非常に急速に操作する。着火コイル１によって生成される高電圧の結果として生じるパルスは、点火器１１０ａおよび１１０ｂと連通している。点火器１１０ａおよび１１０ｂからの結果として生じる複数の高圧スパークが、同時に燃焼チャンバ１０６の中の燃料／空気混合物を着火させる。ＥＣＭ２７は、駆動モータ１０１を別個の電気回路に切り替え、駆動モータ１０１を発電機に変換する。燃料／空気混合物がチャンバ１０６の中で着火すると、圧力の急上昇が起こり、ドライバアセンブリ１４およびピストン１５をシリンダ１３の下方に押し進め、釘４０を基材（またはワークピース）の中へ押し出す。ドライバアセンブリ１４およびピストン１５がシリンダ１３の下方に進行するにつれて、５０％（５０パーセント）に達する。「高出力」設定が工具出力動力セレクタ１４６を介して選択された場合、ＥＣＭ２７が、瞬間的に駆動モータ１３２および二次過給機１３１への電気回路を再びオンに切り替えて、さらなる二次過給動力事象が起こることを可能にするように、２度目に空気／燃料混合物を送出することに従事する。二次過給動力事象を支援するために、バッフル１３９が、流入空気／燃料混合物を妨げ（中断し）、それを先行火炎前面から分離する。次いで、点火器１１０ａおよび１１０ｂが、ＥＣＭ２７によって再起動され、同一の工具１００サイクルで二次追加動力サイクルをもたらす。ドライバアセンブリ１４およびピストン１５がシリンダ１３の下方に進行するにつれて、発電機の役割を果たしているモータ１０１は、ラック１１および歯車７を介してドライバアセンブリ１４と連通する。結果として生じる充電は、バッテリバック１０５の中へ送り戻され、充電間のバッテリ／工具サイクルを増加させる。ドライバアセンブリ（ドライバ１４およびピストン１５）が移動の９０％に達すると、ピストン１５の下面がバンパ衝撃吸収材８と接触し、ドライバ１４およびピストン１５の運動エネルギーを低減させ、それらをシリンダ１３の中で定常制御停止させる。工具／燃焼サイクルのこの段階で、シリンダ１３の基部において複数で構成される排気ポート１０は、ピストン１５によって覆われていない。チャンバ１０６および１０７の中の排ガスは、排気ポート１０を通って漏出／排出し、チャンバ１０６および１０７の中のガス圧力を周囲よりも不完全真空（より低い圧力）まで低減させる。次いで、バンパ８の中の貯蔵エネルギーが、ドライバアセンブリ（ドライバ１４およびピストン１５）を穴１３の約３０パーセント（３０％）まで上方に跳ね返す。次いで、ＥＣＭ２７が、ファンモータ１０２を１２Ｖでの通常作動モードに戻して切り替える。同時に、駆動モータ１０１と連通しているＥＣＭ２７は、ドライバアセンブリ（ドライバ１４およびピストン１５）の位置をチェックし、ピストン１５の下面がバンパ８上に静置し、また、排気ポート１０を「閉鎖」している状態で、穴１３の底部において、必要に応じて、調整を行なう。

次いで、工具１００は、基材から上昇させられ、移動可能な工具ノーズ部分５が拡張することを可能にする。筐体１７と連通している工具ノーズ部分５は、前方に摺動し、空気が１０６および１０７の周囲で循環し、排気ポート１６を通って流出することを可能にする。次いで、着火トリガ３が解放され、ＥＣＭ２７を開始サイクル状態に戻してリセットする。

ここで、この実施形態の注目すべき種々の特徴をさらに詳細に論議する。

「主要」シリンダ１３が工具１００を貫通し続け、より頑丈に構築されたシリンダヘッド３１に直接接続するため、工具１００がより頑丈であることに留意されたい。加えて、冷却フィン１３３も、付加的な強度および冷却のために追加されている。これらの組み合わせられた特徴は、国際公開第ＷＯ ２００９／１４０７２８号の従来技術の工具で遭遇する、本体を通して伝達される応力を有意に最小限化する。利点は、鋼鉄および高密度６０００ｐｓｉコンクリートの中へピンを駆動するために使用される極度の「高出力」のために、一次過給機機構と同時に、二次過給機１３１も動作され得ることである。

様々な程度の「二次過給」はまた、複動二次過給機１３１を係合および係脱し、またはオンおよびオフにし、また、一次過給機機構からの過給の量を変化させるように、ＥＣＭ２７内のプログラムされたタイミング回路を用いて過給圧力を変化させる能力を有することによって達成され、これが、ひいては、工具エネルギー出力を変化させる。

これらの全体的な改良を達成するためにも、図９で最も良く見られるように、工具１００が、２つの燃料ガス電池１０９Ａ、１０９Ｂ、ならびに計量弁２３Ａおよび２３Ｂを装備することが必要である。「豊富な燃料」が、好ましくは、弁２３Ａ、燃料通路１４０Ａ、一次燃料マニホールド１３８、および充填マニホールド１５３を介して、「一次」燃料ガス電池１０９Ａからシリンダ１３の中へ直接送達される。「二次」燃料カートリッジ１０９Ｂが、燃料通路１４０Ｂを介して、二次過給機１３１の中へ、より弱燃料混合物を直接分注する。

バッテリ電力可用性および工具サイクル時間を克服するために、本実施形態は、シリンダの後部を閉鎖し、接続ロッド１４３がマニホールド１４０Ｃと併せて空気入口弁Ｖ２および出口弁Ｖ１内で動作するために軸受／シール１４２を導入することによって、過給時間および効率を最大２００％向上させる、修正複動ピストンおよびシリンダ機構１３１を有する二次過給機１３１を採用する。

加えて、燃料供給マニホールド１４０Ｂおよび二次燃料カートリッジ１０９Ｂおよび計量弁２３Ｂを介して、そのシリンダの中へ直接分注された燃料を有する、複動二次過給機１３１はまた、図１３に示される「動力出力対時間」のグラフで示されるように、長期の動力送達持続時間を提供する、遅延二次過給燃焼サイクルの能力を有し、一次燃焼サイクル後に動作するように再び仕事を課すことができる。この遅延二次過給燃焼サイクルは、一次過給機を開始した約４ミリ秒後に起こり得る。

図１３をより良く理解するために、最初に、一次過給工具の動力出力を各々が示す、図１１および１２に示される「動力出力対時間」のグラフを確認することが最善である。これらの図１１および１２は、従来技術の過給工具、すなわち、一次過給機のみが本実施形態の工具１００で採用されている、典型的な表現である。図１１および１２の両方で見ることができるように、より大きい摩擦力が釘またはピンに作用している、駆動ストロークの終了（後半の５０％）とは対照的に、駆動ストロークの開始（最初の５０％）時に、大量のエネルギーが生成される。

遅延二次過給燃焼サイクル（または二次着火サイクル）が提供される場合、長期の電力送達持続時間が、図１３で実証されるように利用可能である。

二次着火サイクルは、二次過給機１３１からの充填マニホールド１５３を介した燃料／空気混合物の流入二次新鮮充填を中断するか、または妨げるよう、燃焼チャンバシュラウドの中に方略的に配置された小さい穴を伴うバッフル板１３９の導入、および／または一次火炎前面から新規充填を分離することによって、さらに支援される。

本実施形態の工具１００は、複数の着火点１１０Ａおよび１１０Ｂ（１つよりも多くの点火器）を含み、加えて、１から２０ミリ秒の持続時間にわたる着火点（２０＋）の複数の印加（サイクル）が、工具サイクルあたりで適用される。これは、あらゆる気候および燃料／空気状態条件で、より完全な燃焼を確保する。

これらの新しい特徴が効率的に動作することを可能にするために、新鮮な流入空気が燃焼領域に入り、その周囲で循環してシリンダ１３を駆動することを可能にする、一次入口極性ポート１３４および二次移送極性ポート１３３と併せた環状の平滑な「空気力学的」チャンバ筐体１７の機能に注目することが重要である。一次吸気ポート１３４は、シリンダヘッド３１付近の駆動シリンダ１３の周囲で放射状に離間される一方で、二次移送極性ポート１３３もまた、駆動シリンダ１３の周囲で放射状に離間されるが、シリンダヘッド３１からさらに離れた場所で筐体１７より下側に延在している。

第１に、工具１００の全高は、シリンダ１３の外径を超えて燃焼チャンバ１０６の一部分を外向きに「隆起」させる環状燃焼チャンバ筐体１７を利用することによって、従来技術と比較して有意に縮小される。第２に、「パンケーキ型」となるファンモータ１０２を採用することによって、これもまた、工具１００の全高を有意に縮小し得る。

上記の第１の実施形態では、工具１００の内部循環ファン１０４は、モータ１０２によって直接駆動される。しかしながら、図１４に示されるように工具１００で使用することができる代替的な「ファン駆動システム」では、内部循環ファン駆動モータ１０２ａは、離間した磁気駆動構成要素１０４ｂ、１０４ｃを介して、内部循環ファン１０４ａと磁気連通（駆動）している。そのような代替的な「ファン駆動システム」は、内部循環ファン１０４ａおよび磁気駆動構成要素１０４ｃが配置される燃焼チャンバ側から、駆動モータ１０２ａおよび磁気駆動構成要素１０４ｃが隔離されることを可能にするであろう。この配列は、過給システム内の着火圧力および／または衝撃の増加による、駆動モータ１０２ａへの故障のリスクを最小限化するであろう。

さらなる示されていない実施形態では、工具がケース内でその定位置に配置されたとき、工具上の電気接点がケースの中の接点と結合して、工具バッテリの電圧上昇または再充電を促進するように、工具キャリーケースに組み込まれたバッテリ充電ドッキングステーションを採用できることを理解されたい。これは、バッテリ使用を延長させることに役立つ。工具キャリーケースはまた、バッテリ充電の目的で蓋に組み込まれた太陽光電池パネルを有し得る。

加えて、さらなる実施形態では、工具は、消費者および製品サービスおよび保証のための製品（販売）工具状態情報に対する可聴および／または視覚情報システムを装着され、タッチパッドが、工具の安全目的で組み込まれ得る。

本明細書で使用されるような「備えている」および「含む」（およびそれらの文法的変化形）という用語は、「のみから成る」という排他的な意味ではなく、包括的な意味で使用される。

Claims (15)

1. 手持ち式動力工具であって、前記手持ち式動力工具の動作力は、ガス燃焼機構によって提供され、
   前記ガス燃焼機構は、第１の燃焼チャンバと、後端部および先端部を有する駆動シリンダ内の第２のチャンバであって、前記第１の燃焼チャンバは、前記後端部を介して前記第２のチャンバと流体連通している、第２のチャンバとを備え、
   第１の過給機は、ドライバアセンブリ、駆動モータ、および少なくとも１つのファンアセンブリを含み、前記ドライバアセンブリは、前記後端部と前記先端部との間で前記駆動シリンダ内を移動可能であるピストンおよびドライバを有し、前記駆動モータは、前記ドライバアセンブリに動作可能に接続され、
   使用において、
   前記ピストンが前記駆動シリンダの前記先端部またはその付近にある間、前記ファンアセンブリは、前記第１の燃焼チャンバおよび前記第２のチャンバの中に空気を導入し、それにより、前記第１の燃焼チャンバおよび前記第２のチャンバ内で前記空気に少なくとも部分的に圧力をかけ、燃料ガスが、第１の燃料供給ポートから前記燃焼チャンバの中に導入され、前記空気および燃料ガスは、前記燃焼チャンバの中で空気／燃料ガス混合物を形成するように混合され、
   前記駆動モータは、前記後端部またはその付近の位置まで前記ピストンを動作可能に移動させ、それにより、前記第１の燃焼チャンバ内で前記空気／燃料ガス混合物を圧縮し、前記空気／燃料混合物が前記燃焼チャンバ内で着火させられることによって、前記ピストンに運動を付与して、前記工具の動作を促進し、
   第２の過給機が、第２の供給ポートから燃料ガスおよび空気の混合物を供給するために前記燃焼チャンバに動作可能に接続されていることを特徴とする、手持ち式動力工具。
2. 前記第１の過給機および第２の過給機の両方は、前記工具に過給するために、組み合わせて、または互いに独立して使用されることができる、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
3. 前記第２の供給ポートからの前記燃料は、前記第１の供給ポートから分注されている前記燃料よりも弱い燃料である、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
4. 前記第２の過給機シリンダからの燃料は、前記第１の過給機によって過給される燃料および空気の混合物の着火後または着火中に、前記燃焼チャンバに導入可能である、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
5. 前記工具は、移動可能な工具ノーズアセンブリとトリガアセンブリとをさらに備え、両方とも、前記ファンアセンブリ、駆動モータ、第１および第２のガス供給ポートの制御および作動のために、ＥＣＭに動作可能に接続されている、請求項２に記載の手持ち式動力工具。
6. 前記工具は、前記ＥＣＭに動作可能に接続されているセレクタスイッチを有し、前記セレクタスイッチは、ユーザが、組み合わせて、または互いに独立して使用される前記第１の過給機および第２の過給機の動作を選択することを可能にする、請求項５に記載の手持ち式動力工具。
7. 前記ＥＣＭは、前記二次過給機を係合および係脱するように前記第２の過給機によって提供される過給の変動を可能にし、また、前記第１の過給機からの過給の量を変化させる、プログラムされたタイミング回路を含む、請求項６に記載の手持ち式動力工具。
8. 前記第２の過給機は、複動シリンダを備えている、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
9. 前記駆動シリンダは、前記ファンアセンブリを支持するシリンダヘッドに直接接続されている、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
10. 前記駆動シリンダは、シリンダヘッド付近で前記駆動シリンダの周囲に複数の放射状に離間した一次吸気ポートと、前記シリンダヘッドからさらに離れた場所で前記駆動シリンダの周囲で放射状に離間し、環状チャンバ筐体より下側に延在する複数の二次移送極性ポートとを有する、請求項９に記載の手持ち式動力工具。
11. 前記駆動シリンダを包囲し、前記駆動シリンダに接続されている環状チャンバ筐体が、前記燃焼チャンバの一部分が前記駆動シリンダの外径を超えて半径方向に延在することを可能にする、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
12. 前記ファンアセンブリは、前記第１の燃焼チャンバの中に空気を導入するための第１の外部誘導ファンを有する、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
13. 前記ファンアセンブリは、パンケーキ型であるファンモータを有する、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
14. 前記ファンアセンブリは、前記第１の燃焼チャンバ内に配置されている第２の内部循環ファンを有する、請求項１に記載の手持ち式動力工具。
15. 前記第２の内部循環ファンは、第２の駆動モータと磁気連通している、請求項１４に記載の手持ち式動力工具。

Images