JP4756473B2

JP4756473B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP4756473B2
Application number: JP2006198664A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎佐藤
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: ATE482795T1; EP1880808A3; JP2008023652A; EP1880808B1; DE602007009449D1; US20080017395A1; CN101134310B; CN101134310A; EP1880808A2; US7637328B2

Description

本発明は、電動工具に関し、特に、制振機構を有する電動工具に関する。

従来から制振機構を有する電動工具が提案されている。例えば、互いに接続されたハンドル部、モータハウジング、及びギヤハウジングからなるケーシングを備える電動工具では、モータハウジングに電動モータが収納され、ギヤハウジングは、運動変換ハウジングと、制振ハウジングと、打撃ハウジングとを備えている。運動変換ハウジング内には、電動モータの回転運動を往復運動に変換する運動変換機構が設けられている。打撃ハウジング内には、電動モータの回転軸と直交する方向に延びるシリンダが設けられている。シリンダの先端側には工具保持部が設けられ、先端工具が着脱自在に取付けられる。

また、シリンダには、その内周に摺動可能にピストンが設けられている。ピストンは、運動変換機構により、シリンダの内周に沿って往復運動される。シリンダ内の先端側には打撃子が、シリンダの内周に摺動可能に設けられている。シリンダ内であってピストンと打撃子との間には空気室が画成されている。打撃子の先端側には、中間子がシリンダ内に前後方向に摺動可能に設けられている。上述の先端工具は、中間子の先端側に位置している。

制振ハウジングは、打撃ハウジングの側方に設けられ、空気通路を介して打撃ハウジングと連通している。また、制振ハウジング、カウンタウェイト、打撃ハウジング、シリンダ、及びピストンにより画成される空間は、密閉空間となるように構成されている。制振ハウジングには、ピストンの往復方向と平行に往復運動可能なカウンタウェイトと、カウンタウェイトの両端にそれぞれ設けられた２本のばねが配置されている。

そして、電動モータの回転駆動力は、運動変換機構に伝達され、運動変換機構により、ピストンは、シリンダ内において往復運動される。ピストンの往復運動により空気室中の空気の圧力は上昇及び低下を繰り返し、打撃子に打撃力を付与する。打撃子が前進して中間子の後端に衝突し、中間子を介して打撃力が先端工具に伝達される。これにより、被削材は破砕される。

また、電動工具の動作中に、ピストンが、先端側に移動すると、制振ハウジング、カウンタウェイト、打撃ハウジング、シリンダ、及びピストンにより画成される空間は、密閉空間であるので、カウンタウェイトは、後端側に移動する。逆に、ピストンが後端側に移動すると、カウンタウェイトは先端側に移動する。このように、ピストンの往復運動に連動して、カウンタウェイトが往復運動するように構成されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２９９０３６号公報

しかし、上記の電動工具を実現しようとすると、一般的に加工費の高価なシリンダをはじめとして、多くの部品が必要となり、高価な電動工具となる。また、制振ハウジング等を打撃ハウジングの側方に設けた場合、電動工具に作用する回転モーメントを相殺するため制振ハウジング等を打撃ハウジングの両側面に設ける必要があり、更なる部品点数の増加を招くことになる。

また、制振ハウジングを打撃ハウジングの上方や側方に設けることにより、電動工具の大型化を招き、更に、上方、側方の大型化は先端工具の視認性を低下させ、作業性の低下を招いていた。

そこで、本発明は、安価に、且つ大型化及び作業性の低下を招かず、打撃子の駆動による振動をより効果的に低減することができる電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ハウジングと、該ハウジング内に配置された電動モータと、該ハウジング内に配置され該電動モータの回転を往復運動に変換する往復運動変換部と、該往復運動の方向と直交する平面上であって該ハウジングに設けられた第１支持部及び第２支持部と、該往復運動方向と直交する方向に延び、該第１、第２支持部に支持され該往復運動の方向に弾性曲げ変形可能なウェイト支持部材と、該ウェイト支持部材に支持されたカウンタウェイトとを備え、該ウェイト支持部材は、それぞれ該ウェイト支持部材の一端と他端に位置し、該第１、第２支持部にそれぞれ支持される第１接続部と第２接続部と、該カウンタウェイトを取付ける取付部を有し該第１接続部と該第２接続部との間に位置する弾性変形部とを備え、該弾性変形部は、該第１及び第２接続部の断面積よりも小さい断面積の部分を備え、該カウンタウェイト及び該弾性変形部により決定される共振振動数は該往復運動変換部により発生する振動の振動数とほぼ等しい電動工具を提供している。

更に、該第１接続部及び該第２接続部は、該ウェイト支持部材の弾性変形の支点部であることが好ましい。

また、該弾性変形部は、断面積が徐々に変化する形状をなすことが好ましい。

また、該弾性変形部は、該往復運動方向と該ウェイト支持部材が延びる方向とに直交する方向の幅が徐々に変化する形状をなすことが好ましい。

また、該弾性変形部は、該往復運動方向の厚みが徐々に変化する形状をなすことが好ましい。

また、該弾性変形部には、切欠きが形成されていることが好ましい。

また、該弾性変形部には、穴が形成されていることが好ましい。

また、該弾性変形部は、該第１支持部が該第１接続部に当接しかつ最も該第２接続部側に位置する部分の断面積、及び、該第２支持部が該第２接続部に当接しかつ最も該第１接続部側に位置する部分の断面積よりも小さい断面積を備えることが好ましい。

また、該弾性変形部は、該取付部と該第１接続部との間に位置する第１弾性変形部と、該取付部と該第２接続部との間に位置する第２弾性変形部とを備え、該第１弾性変形部と該第２弾性変形部は、該取付部、該第１接続部、及び該第２接続部の断面積よりも小さい断面積を備えることが好ましい。

また、該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部は、断面積が徐々に変化する形状をなすことが好ましい。

また、該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部は、該往復運動方向と該ウェイト支持部材が延びる方向とに直交する方向の幅が徐々に変化する形状をなすことが好ましい。

また、該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部は、該往復運動方向の厚みが徐々に変化する形状をなすことが好ましい。

また、該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部には、切欠きが形成されていることが好ましい。

また、該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部には、穴が形成されていることが好ましい。

請求項１から請求項２に記載の電動工具によれば、ウェイト支持部材は、第１、第２支持部にそれぞれ支持される第１接続部と第２接続部と、カウンタウェイトを取付ける取付部を有し第１接続部と第２接続部との間に位置する弾性変形部とを備え、弾性変形部は、第１及び第２接続部の断面積よりも小さい断面積の部分を備える。また、第１接続部及び第２接続部は、それぞれウェイト支持部材の一端と他端に位置し、第１接続部及び第２接続部は、ウェイト支持部材の弾性変形の支点部である。よって、ウェイト支持部材の強度の確保及び長尺化の防止を図ることができ、かつ所望のばね定数を得ることができる。また、ウェイト支持部材及びカウンタウェイトは往復運動変換部の往復運動による振動を効果的に低減するように振動し、電動工具の操作性を向上させることが出来る。また、高価なシリンダ等の多くの部品を使用することなく、電動工具の大型化、高価格化、視認性の悪化等を招かずに低振動化を図ることが出来る。

請求項３、請求項５から請求項７に記載の電動工具によれば、弾性変形部は、断面積が徐々に変化する形状をなしている。また、弾性変形部は、往復運動方向の厚みが徐々に変化する形状をなしている。また、弾性変形部には、切欠き又は穴が形成されている。よって、往復運動時における応力集中を防止することができる。

請求項４に記載の電動工具によれば、弾性変形部は、往復運動方向とウェイト支持部材が延びる方向とに直交する方向の幅が徐々に変化する形状をなすので、往復運動時における応力集中を防止することができ、容易にウェイト支持部材を製造することができる。

請求項８に記載の電動工具によれば、弾性変形部は、第１支持部が第１接続部に当接しかつ最も第２接続部側に位置する部分の断面積、及び、第２支持部が第２接続部に当接しかつ最も第１接続部側に位置する部分の断面積よりも小さい断面積を備える。よって、ウェイト支持部材の強度の確保及び長尺化の防止を図ることができ、かつ所望のばね定数を得ることができる。

請求項９に記載の電動工具によれば、弾性変形部は、取付部と第１接続部との間に位置する第１弾性変形部と、取付部と第２接続部との間に位置する第２弾性変形部とを備え、第１弾性変形部と第２弾性変形部は、取付部、第１接続部、及び第２接続部の断面積よりも小さい断面積を備える。よって、ウェイト支持部材の強度の確保及び長尺化の防止を図ることができ、かつ所望のばね定数を得ることができる。

請求項１０、請求項１２から請求項１４に記載の電動工具によれば、第１弾性変形部及び第２弾性変形部は、断面積が徐々に変化する形状をなしている。また、第１弾性変形部及び第２弾性変形部は、往復運動方向の厚みが徐々に変化する形状をなしている。また、第１弾性変形部及び第２弾性変形部には、切欠き又は穴が形成されている。よって、往復運動時における応力集中を防止することができる。

請求項１１に記載の電動工具によれば、第１弾性変形部及び第２弾性変形部は、往復運動方向とウェイト支持部材が延びる方向とに直交する方向の幅が徐々に変化する形状をなすので、往復運動時における応力集中を防止することができ、容易にウェイト支持部材を製造することができる。

本発明の電動工具を打撃工具に適用した第１の実施の形態について図１から図５に基づき説明する。図１における左側を打撃工具１の先端側、右側を打撃工具１の後端側として以下説明する。打撃工具１は、互いに接続されたハンドル部１０、モータハウジング２０、及びギヤハウジング３０からなるケーシングを備えている。

ハンドル部１０には、電源ケーブル１１が取付けられると共に、スイッチ機構１２が内蔵されている。スイッチ機構１２には、使用者により操作可能なトリガ１３が機械的に接続されている。電源ケーブル１１は、スイッチ機構を図示せぬ外部電源に接続し、トリガ１３を操作することにより、後述の電動モータ２１と外部電源との接続と断続とを切換えることができるようになっている。また、ハンドル部１０は、使用者が打撃工具１を使用するときに握る握り部１４を有している。

モータハウジング２０は、ハンドル部１０の先端側下部に設けられている。電動モータ２１は、モータハウジング２０内に収納されている。電動モータ２１は、その回転駆動力を出力する出力軸２２を備えている。出力軸２２の先端には、ピニオンギヤ２３が設けられており、ギヤハウジング３０内に位置している。また、モータハウジング２０内であって、電動モータ２１の後端側には、電動モータ２１の回転速度を制御するための制御装置２４が配置されている。

ギヤハウジング３０は、運動変換ハウジング３１と、打撃ハウジング３２とを備えている。運動変換ハウジング３１は、モータハウジング２０の上部に位置し、その後端はハンドル部１０と接続されている。打撃ハウジング３２は、運動変換ハウジング３１の先端側に位置している。

運動変換ハウジング３１内には、ピニオンギヤ２３の後端側において、出力軸２２と平行に延びるクランク軸３４が回転可能に支承されている。クランク軸３４の下端には、ピニオンギヤ２３と噛合する第１ギヤ３５が同軸固定されている。クランク軸３４の上端部には、運動変換機構３６が設けられている。運動変換機構３６は、クランクウェイト３７、クランクピン３８、及びコンロッド３９を有している。クランクウェイト３７は、クランク軸３４の上端に固定されている。クランクピン３８は、クランクウェイト３７の端部に固定されている。コンロッド３９の後端には、クランクピン３８が挿入されている。

また、運動変換ハウジング３１内には、ピニオンギヤ２３の先端側において、出力軸２２と平行に延びる回転伝達軸５１が回転可能に支承されている。回転伝達軸５１の下端には、ピニオンギヤ２３と噛合する第２ギヤ５２が同軸固定されている。回転伝達軸５１の上端には、第１ベベルギヤ５１Ａが同軸固定されている。

打撃ハウジング３２内には、出力軸２２と直交する方向に延びるシリンダ４０が設けられている。シリンダ４０の中心軸と、出力軸２２の回転軸は、同一平面上に位置している。また、シリンダ４０の後端部は、電動モータ２１と対向している。また、シリンダ４０内には、その内周に摺動可能にピストン４３が設けられている。ピストン４３は、ピストンピン４３Ａを有し、コンロッド３９の先端には、ピストンピン４３Ａが挿入されている。シリンダ４０内の先端側には打撃子４４が、シリンダ４０の内周に摺動可能に設けられている。シリンダ４０内であってピストン４３と打撃子４４との間には空気室４５が画成されている。

また、打撃ハウジング３２内には、シリンダ４０の外周を覆うように回転シリンダ５０が回転可能に支承されている。また、回転シリンダ５０は、シリンダ４０よりも先端側に延び、その先端部には工具保持部１５が設けられ、図示せぬ先端工具が着脱自在に取付けられる。回転シリンダ５０の後端部には、第１ベベルギヤ５１Ａと噛合する第２ベベルギヤ５０Ａが設けられている。回転シリンダ５０の中心軸と出力軸２２の回転軸とは同一平面上に位置している。また、打撃子４４の先端側には、中間子４６が回転シリンダ５０内に前後方向に摺動可能に設けられている。

運動変換ハウジング３１内であって、ハンドル部１０に対向する部分には、カウンタウェイト機構７０が配置されている。カウンタウェイト機構７０について、図１から図４に基づき詳細に説明する。カウンタウェイト機構７０は、第１支持部７１と、第２支持部７２と、ウェイト支持部材７３と、カウンタウェイト７４とを備えている。第１及び第２支持部７１、７２は、ピストン４３の往復運動の方向と直交する平面上に互いに対向するように設けられている。第１支持部７１は、第１外側支持部７５と、第１外側支持部７５よりもカウンタウェイト７４側に位置する第１内側支持部７７とを備えている。第２支持部７２も同様に、第２外側支持部７６と、第２外側支持部７６よりもカウンタウェイト７４側に位置する第２内側支持部７８とを備えている。

図２及び図３に示すように、第１外側支持部７５は、ボルト７５Ａと、ワッシャー７５Ｂと、スペーサ７５Ｃとを有している。ボルト７５Ａが、ワッシャー７５Ｂ、スペーサ７５Ｃ、及び後述の第１ボルト挿通穴７３ａを挿通することにより、ウェイト支持部材７３の上端は、運動変換ハウジング３１に固定される。ウェイト支持部材７３の上端は、第１外側支持部７５により、ピストン４３の往復運動方向の一方向（後端側）への移動を阻止される。

第１内側支持部７７は、第１外側支持部７５の下側かつウェイト支持部材７３の先端側に配置され、ピストン４３の往復運動方向の一方向と反対の方向（先端側）へのウェイト支持部材７３の移動を阻止する。第２外側支持部７６は、ゴムからなり、ウェイト支持部材７３の下端かつ後端側に配置され、ウェイト支持部材７３の後端側への移動を阻止する。第２内側支持部７８は、第２外側支持部７６の上側かつウェイト支持部材７３の先端側に配置され、ウェイト支持部材７３の先端側への移動を阻止する。また、各外側支持部７５、７６及び各内側支持部７７、７８は、ウェイト支持部材７３に後端方向へのオフセット荷重Ｆを付与するようにそれぞれ配置されている。

次に、図４及び図５を参照してウェイト支持部材７３について説明する。図５は、ウェイト支持部材７３の正面図を示している。ウェイト支持部材７３は、板ばねにより構成され、ピストン４３の往復運動の方向と直交する方向に延びるように配置されている。また、ウェイト支持部材７３は、その一端と他端に位置する第１接続部７３Ｂ及び第２接続部７３Ｃと、第１接続部７３Ｂと第２接続部７３Ｃとを連結する弾性変形部７３Ｄとを備えている。第１ボルト挿通穴７３ａは、第１接続部７３Ｂに形成されている。ウェイト支持部材７３の第１ボルト挿通穴７３ａは、ウェイト支持部材７３が第１外側支持部７５から脱落するのを防止する脱落防止部として機能する。第１接続部７３Ｂは、第１支持部７１により、運動変換ハウジング３１に対して支持される。第１接続部７３Ｂには、スペーサ７５Ｃ及び第１内側支持部７７が当接する。第２接続部７３Ｃは、第２支持部７２により、運動変換ハウジング３１に対して支持される。第２外側支持部７６は、ゴムにより構成されるので、第２接続部７３Ｃは、第２外側支持部７６に対し上下方向に移動可能に支持される。

弾性変形部７３Ｄは、第１及び第２弾性変形部７３Ｄ１、７３Ｄ２と、ウェイト取付部７３Ｄ３とを備えている。ウェイト取付部７３Ｄ３には、第２ボルト挿通穴７３ｅが形成されている。ウェイト取付部７３Ｄ３は、弾性変形部７３Ｄの略中央に位置し、第１弾性変形部７３Ｄ１は、第１接続部７３Ｂとウェイト取付部７３Ｄ３との間に位置し、第２弾性変形部７３Ｄ２は、第２接続部７３Ｃとウェイト取付部７３Ｄ３との間に位置している。また、図４に示すように、第２弾性変形部７３Ｄ２は、その略中央付近から先端側へ折れ曲る形状をなしている。

第１及び第２弾性変形部７３Ｄ１、７３Ｄ２には、それぞれ切欠き７３ｆ、７３ｇが形成されている。図５に示すように、切欠き７３ｆ、７３ｇにより、第１及び第２弾性変形部７３Ｄ１、７３Ｄ２は、それらの幅が徐々に変化する形状をなしている。具体的には、第１及び第２弾性変形部７３Ｄ１、７３Ｄ２は、くびれ状をなしている。よって、第１及び第２弾性変形部７３Ｄ１、７３Ｄ２は、第１接続部７３Ｂの第１内側支持部７７が当接する部分の断面積、第２接続部７３Ｃの第２内側支持部７８が当接する部分の断面積、及び、ウェイト取付部７３Ｄ３の第２ボルト挿通穴７３ｇが形成されていない部分の断面積よりも小さい断面積を備える。

カウンタウェイト７４は、二つの部材からなり、ボルト７９を第２ボルト挿通穴７３ｅに挿通することによりウェイト取付部７３Ｄ３に固定されている。よって、カウンタウェイト７４は、ウェイト支持部材７３により両持ち支持される。また、カウンタウェイト７４は、その往復運動の方向と直交する平面上において、ウェイト支持部材７３が延びる方向の質量バランスと、それと直交する方向の質量バランスが略同一であるように構成されている。

図４に示すように、カウンタウェイト７４は、ウェイト支持部材７３が延びる方向と直交する方向に延びウェイト取付部７３Ｄ３に固定される基部７４Ａと、基部７４Ａの両端からウェイト支持部材７３に沿って延びる二本の脚部７４ＢとからなるＨ字状をなしている。また、第１外側支持部７５（スペーサ７５Ｃの下端）及び第２外側支持部７６から、カウンタウェイト７４がウェイト取付部７３Ｄ３に固定された部分までの距離は等しく、第１及び第２内側支持部７７、７８から、カウンタウェイト７４がウェイト支持部材７３に固定された部分までの距離は、それぞれ等しく設定されている。

次に、第１の実施の形態による打撃工具１の動作について説明する。ハンドル部１０を手で把持した状態で、図示せぬ先端工具を図示せぬ被削材に押し当てる。次に、トリガ１２を引き、電動モータ２１に電力を供給し回転駆動させる。この回転駆動力は、ピニオンギヤ２３及び第１ギヤ３５を介してクランク軸３４に伝達される。クランク軸３４の回転は、運動変換機構３６（クランクウェイト３７、クランクピン３８、及びコンロッド３９）によって、シリンダ４０内におけるピストン４３の往復運動に変換される。ピストン４３の往復運動により空気室４５中の空気の圧力は上昇及び低下を繰り返し、打撃子４４に打撃力を付与する。打撃子４４が前進して中間子４６の後端に衝突し、中間子４６を介して打撃力が図示せぬ先端工具に伝達される。

また、電動モータ２１の回転駆動力は、ピニオンギヤ２３、第２ギヤ５２、回転伝達軸５１に伝達される。回転伝達軸５１の回転は、第１ベベルギヤ５１Ａ及び第２ベベルギヤ５０Ａを介して回転シリンダ５０に伝達され、回転シリンダ５０は回転する。回転シリンダ５０の回転により、先端工具に回転力が付与される。この回転力と上記の打撃力により、図示せぬ先端工具には回転力と打撃力とが付与され、被削材は破砕される。

上記の打撃工具１の動作時には、打撃子４４の往復動に起因するほぼ一定周期の振動が打撃工具１に発生し、運動変換ハウジング３１を介して、第１及び第２支持部７１、７２に伝達される。第１及び第２支持部７１、７２に伝達された振動は、ウェイト支持部材７３に伝達され、カウンタウェイト７４は、ウェイト支持部材７３の弾性変形部７３Ｄの弾性変形によりピストン４３の往復運動方向と同じ方向に振動する。

打撃子４４による振動によりカウンタウェイト７４が、その初期位置から先端側へ移動し、初期位置まで戻ってくる時は、ウェイト支持部材７３は、第１及び第２内側支持部７７、７８に支持される。カウンタウェイト７４が初期位置から後端側へ移動する時、ウェイト支持部材７３に、第１及び第２外側支持部７５、７６により加えられたオフセット荷重Ｆと同じ荷重が加わるまで、ウェイト支持部材７３は、第１及び第２内側支持部７７、７８に支持される。ウェイト支持部材７３にオフセット荷重Ｆよりも大きな荷重が加わると、ウェイト支持部材７３は第１及び第２外側支持部７５（スペーサ７５Ｃ）、７６に支持される。このように、ウェイト支持部材７３及びカウンタウェイト７４が振動することにより、打撃による打撃工具１の振動を効果的に低減することができ、打撃工具１の操作性を向上させることができる。

具体的には、カウンタウェイト７４の振動により、カウンタウェイト７４及び板ばねである弾性変形部７３Ｄにより決定される共振振動数を中心とする一定の幅を有する周波数帯の振動が低減される。尚、当該共振振動数は、打撃工具１の打撃により発生する振動の振動数とほぼ等しく設定されている。ここで、板ばねであるウェイト支持部材７３のばね定数をｋ_１（第１弾性変形部７３Ｄ１のばね定数）、ｋ_２（第２弾性変形部７３Ｄ２のばね定数）とし、カウンタウェイト７４の質量をｍとすると、共振周波数（共振点）ｆは、
ｆ=１/(２π)((ｋ_１+ｋ_２)/ｍ)^１/２・・・（１）
となる。実際には、減衰などの影響により共振周波数は、若干低くなると共に、共振する周波数帯が若干広くなる。よって、上記の式（１）から導き出される共振点は、打撃工具１の振動の振動数よりも、若干高めに設定される。

そして、本実施の形態のカウンタウェイト機構７０において、所望の共振周波数を得るには、弾性変形部７３Ｄのばね定数を小さくする（たわみ易くする）必要がある。単純形状の板ばねのばね定数ｋは、板ばねの弾性係数をＥ、幅をｂ、厚みをｈ、長さをｌとすると、
ｋ=(Ｅ・ｂ・ｈ^３)/（２・ｌ^３）・・・（２）
で表される。式（２）から分かるように、ばね定数ｋは、幅ｂと厚みｈの３乗とに比例し、長さｌの３乗に反比例する。よって、幅ｂを狭く、厚みｈを薄く、長さｌを長くすれば、ばね定数ｋを小さくすることができる。

しかし、単純にウェイト支持部材７３全体の幅ｂを狭く、厚みｈを薄くすると、第１及び第２接続部７３Ｂ、７３Ｃ及びウェイト取付部７３Ｄ３の幅が狭く厚みが薄く（断面積が小さく）なり、それら部分の強度が低下する。これにより、第１及び第２接続部７３Ｂ、７３Ｃ及びウェイト取付部７３Ｄ３が、弾性変形部７３Ｄの弾性変形時の応力に耐えられず、ウェイト支持部材７３が壊れることがある。また、ウェイト支持部材７３の長さｌを長くすると、運動変換ハウジング３１内に収まらなくなる。

本実施の形態のウェイト支持部材７３においては、第１及び第２接続部７３Ｂ、７３Ｃ及びウェイト取付部７３Ｄ３の断面積の大きさを変更せずに、第１及び第２弾性変形部７３Ｄ１、７３Ｄ２をくびれ状にすることにより幅を狭くしているので、ウェイト支持部材７３の強度の確保及び長尺化の防止を図ることができ、かつ所望のばね定数を得ることができる。また、第１及び第２弾性変形部７３Ｄ１、７３Ｄ２は、切欠き７３ｆ、７３ｇにより、幅が徐々に変化する形状をなしているので、往復運動時における応力集中を防止することができる。更に、ウェイト支持部材７３の製造を容易に行うことができる。

上記のような簡易なカウンタウェイト機構７０の構成にすることにより、高価なシリンダ等の多くの部品を使用することなく、電動工具１の大型化、高価格化、視認性の悪化等を招かずに低振動化を図ることが出来る。

次に、本発明の電動工具を打撃工具に適用した第２の実施の形態の打撃工具１０１について、図６に基づき説明する。尚、第１の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付し説明を省略し、異なる部分についてのみ説明をする。本実施の形態における打撃工具１０１は、第１の実施の形態の打撃工具１が備えていた回転シリンダ５０及び制御基板２４を備えていない。よって、打撃時に先端工具に回転力は付与されず、また電動モータ２１は、一定速度で回転する。

本実施の形態のカウンタウェイト機構１７０のウェイト支持部材１７３は、その一端と他端に位置する第１接続部１７３Ｂ及び第２接続部１７３Ｃと、第１接続部１７３Ｂと第２接続部１７３Ｃとを連結する弾性変形部１７３Ｄとを備えている。弾性変形部１７３Ｄは、第１及び第２弾性変形部１７３Ｄ１、１７３Ｄ２と、ウェイト取付部１７３Ｄ３とを備えている。第１及び第２弾性変形部１７３Ｄ１、１７３Ｄ２は、その一部の厚みが第１及び第２接続部１７３Ｂ、１７３Ｃ、及びウェイト取付部１７３Ｄ３の厚みよりも薄い形状をなしている。よって、第１及び第２弾性変形部１７３Ｄ１、１７３Ｄ２は、第１接続部１７３Ｂの第１内側支持部７７が当接する部分の断面積、第２接続部１７３Ｃの第２内側支持部７８が当接する部分の断面積、及び、ウェイト取付部１７３Ｄ３の第２ボルト挿通穴７３ｇが形成されていない部分の断面積よりも小さい断面積を備える。また、カウンタウェイト１７４は、ピストン４３の往復運動方向に延びる形状をないしている。

本実施の形態のカウンタウェイト機構１７０によれば、第１及び第２弾性変形部１７３Ｄ１、１７３Ｄ２の厚みを薄くしたので、式（２）から明らかなようにウェイト支持部材１７３のばね定数を小さくすることができる。従って、本実施の形態におけるウェイト支持部材１７３においても、第１の実施の形態と同様に、ウェイト支持部材１７３の強度の確保及び長尺化の防止を図ることができ、かつ所望のばね定数を得ることができる。また、打撃工具１０１の他の効果については、第１の実施の形態の打撃工具１の効果と同様である。

次に、本発明の電動工具を打撃工具に適用した第３の実施の形態の打撃工具２０１について、図７及び図８に基づき説明する。打撃工具２０１は、ハンドル部１０とモータハウジング２０と、ウェイトハウジング６０と、ギヤハウジング８０とによりケーシングが構成される。

ハンドル部１０には電源ケーブル１１が取付けられると共に、スイッチ機構１２が内蔵されている。スイッチ機構１２には使用者により操作可能なトリガ１３が機械的に接続されている。電源ケーブル１１はスイッチ機構１２を外部電源（図示せず）に接続し、トリガ１３を操作することにより、スイッチ機構１２と電源との接続と断続とが切換えられる。

モータハウジング２０は、ハンドル部１０の上部に設けられている。ハンドル部１０とモータハウジング２０とは、プラスチックで一体成型されている。モータハウジング２０内には電動モータ２１が収納されている。電動モータ２１は出力軸２２を備えて回転駆動力を出力する。

ウェイトハウジング６０は、モータハウジング２０の前方に設けられた樹脂成型品である。ウェイトハウジング６０は、モータハウジング２０側に位置する第１ウェイトハウジング６０Ａと、ギヤハウジング８０側に位置する第２ウェイトハウジング６０Ｂとを有している。ウェイトハウジング６０内には、第１中間シャフト６１が、出力軸２２が延びる方向と同方向に延びるように配置され、軸受６２及び６３により回転可能に支承されている。第１中間シャフト６１の後端は出力軸２２と連結している。第１中間シャフト６１の先端は、ギヤハウジング８０内に位置し、第４ギヤ６１Ａが設けられている。

また、ウェイトハウジング６０内には、カウンタウェイト機構２７０が配置されている。図７のＶIII-ＶIII線に沿った断面図である図８に示すように、カウンタウェイト機構２７０は、第１支持部２７１と、第２支持部２７２と、ウェイト支持部材２７３と、カウンタウェイト２７４と、ボルト２７９とを備えている。第１及び第２支持部２７１、２７２は、ピストン４３の往復運動の方向と直交する平面上に互いに対向するように設けられている。第１支持部２７１は、第１外側支持部２７５と、第１外側支持部２７５よりもカウンタウェイト２７４側に位置する第１内側支持部２７７とを備えている。第２支持部２７２も同様に、第２外側支持部２７６と、第２外側支持部２７６よりもカウンタウェイト２７４側に位置する第２内側支持部２７８とを備えている。第１外側支持部２７５は、後述の第１ウェイト支持部材２７３Ａの上端の後端側への移動を阻止する。第１内側支持部２７７は、第１外側支持部２７５の下側かつ第１ウェイト支持部材２７３Ａの先端側に位置し、先端側への第１ウェイト支持部材２７３Ａの移動を阻止する。

第２外側支持部２７６は、後述の第２ウェイト支持部材２７３Ｂの下端に位置し、第２ウェイト支持部材２７３の後端側への移動を阻止する。第２内側支持部２７８は、第２外側支持部２７６の上側かつ第２ウェイト支持部材２７３Ｂの先端側に位置し、第２ウェイト支持部材２７３Ｂの先端側への移動を阻止する。また、第１及び第２外側支持部２７５、２７６及び第１及び第２内側支持部２７７、２７８は、ウェイト支持部材２７３に後端方向へのオフセット荷重Ｆを付与するようにそれぞれ配置されている。

ウェイト支持部材２７３は、第１ウェイト支持部材２７３Ａ及び第２ウェイト支持部材２７３Ｂを備えている。第１及び第２ウェイト支持部材２７３Ａ、２７３Ｂは、板ばねにより構成され、ピストン４３の往復運動の方向と直交する方向に延びるように配置されている。図７に示すように、第１ウェイト支持部材２７３Ａの上端及び第２ウェイト支持部材２７３Ｂの下端は、略Ｌ字状をなし、それらの端部は、第２ウェイトハウジング６０Ｂに形成された凹部６０ｃ内に位置している。

また、図８に示すように、第１ウェイト支持部材２７３Ａは、第１接続部２７３Ｃと、弾性変形部２７３Ｄとを備えている。第１接続部２７３Ｃは、第１支持部２７５により第２ウェイトハウジング６０Ｂに対して支持される。弾性変形部２７３Ｄは、第１弾性変形部２７３Ｄ１と、ウェイト取付部２７３Ｄ２（図７）とを備えている。ウェイト取付部２７３Ｄ２には、第２ボルト挿通穴２７３ｇが形成されている。第１弾性変形部２７３Ｄ１は、第１接続部２７３Ｃとウェイト取付部２７３Ｄ２との間に位置している。第１弾性変形部２７３Ｄ１には、切欠き２７３ｈが形成されている。切欠き２７３ｈにより、第１弾性変形部２７３Ｄ１は、その幅が徐々に変形する形状をなしている。具体的には、第１弾性変形部２７３Ｄ１は、くびれ状をなしている。よって、第１弾性変形部２７３Ｄ１は、第１接続部２７３Ｃの第１内側支持部２７７が当接する部分の断面積、及び、ウェイト取付部２７３Ｄ２の第２ボルト挿通穴２７３ｇが形成されていない部分の断面積よりも小さい断面積を備える。

また、第２ウェイト支持部材２７３Ｂは、第２接続部２７３Ｅと、弾性変形部２７３Ｆとを備えている。第２接続部２７３Ｅは、第２支持部２７６により第２ウェイトハウジング６０Ｂに対して支持される。弾性変形部２７３Ｆは、第２弾性変形部２７３Ｆ１と、ウェイト取付部２７３Ｆ２（図７）とを備えている。ウェイト取付部２７３Ｆ２には、第３ボルト挿通穴２７３ｉが形成されている。第２弾性変形部２７３Ｆ１は、第２接続部２７３Ｅとウェイト取付部２７３Ｆ２との間に位置している。第２弾性変形部２７３Ｆ１には、切欠き２７３ｊが形成されている。切欠き２７３ｊにより、第２弾性変形部２７３Ｆ１は、その幅が徐々に変形する形状をなしている。具体的には、第２弾性変形部２７３Ｆ１は、くびれ状をなしている。よって、第２弾性変形部２７３Ｆ１は、第２接続部２７３Ｅの第２内側支持部２７８が当接する部分の断面積、及び、ウェイト取付部２７３Ｆ２の第２ボルト挿通穴２７３ｉが形成されていない部分の断面積よりも小さい断面積を備える。

カウンタウェイト２７４は、断面略円形をなし、その中心部には、シャフト挿通穴２７４ａが形成されている。また、カウンタウェイト２７４は、ボルト２７９を第２ボルト挿通穴２７３ｇ、第３ボルト挿通穴２７３ｉに挿通することにより第１及び第２ウェイト支持部材２７３Ａ、２７３Ｂに固定されている。よって、カウンタウェイト２７４は、第１及び第２ウェイト支持部材２７３Ａ、２７３Ｂにより両持ち支持される。また、シャフト挿通穴２７４ａには、第１中間シャフト６１が挿通されている。また、第１及び第２外側支持部２７５、２７６から、カウンタウェイト２７４が第１及び第２ウェイト支持部材２７３Ａ、２７３Ｂに固定された部分までの距離は、それぞれ等しく、各第１及び第２内側支持部２７７、２７８から、カウンタウェイト２７４が第１及び第２ウェイト支持部材２７３Ａ、２７３Ｂに固定された部分までの距離は、それぞれ等しく設定されている。

ギヤハウジング８０は第２ウェイトハウジング６０Ｂの前方に設けられた樹脂成型品である。ギヤハウジング８０の内部には、ギヤハウジング８０とウェイトハウジング６０との間を仕切る金属製の仕切部材８０Ａが設けられている。ギヤハウジング８０と仕切部材８０Ａとによって、後述の回転伝達機構を収容する機構室である減速室８０ａを画成する。ギヤハウジング８０内には、出力軸２１と平行に第２中間シャフト８２が、軸受８２Ｂ、８２Ｃを介してギヤハウジング８０と仕切部材８０Ａとに、その軸心を中心に回転可能に支承されている。またギヤハウジング８０の、後述する工具保持部１５近傍には、サイドハンドル１６が設けられている。

第２中間シャフト８２の電動モータ２１側端部には、第４ギヤ６１Ａと噛合する第５ギヤ８１が同軸固定されている。第２中間シャフト８２の先端側にはギヤ部８２Ａが形成され、後述する第６ギヤ８３と噛合している。ギヤハウジング８０内であって第２中間シャフト８２の上方の位置には、シリンダ８４が設けられている。シリンダ８４は第２中間シャフト８２と平行に延び、仕切部材８０Ａに回転可能に支承されている。第６ギヤ８３はシリンダ８４の外周に固定され、上述したギヤ部８２Ａとの噛合により、シリンダ８４はその軸心を中心として回転可能である。

シリンダ８４の先端側には上述した工具保持部１５が設けられ、図示せぬ先端工具が着脱自在に取付けられる。第２中間シャフト８２の中間部分には、ばねによって電動モータ２１方向に付勢されるクラッチ８６がスプライン係合されており、クラッチ８６は、ギヤハウジング８０の下部に設けたチェンジレバ８７によってハンマドリル・モード（図示した位置）とドリルモード（クラッチ８６が先端方向に移動した位置）との間で切換え可能である。クラッチ８６の電動モータ２１側には、回転運動を往復運動に変換する運動変換部９０が第２中間シャフト８２に回転可能に外装されている。運動変換部９０の腕部９０Ａは、第２中間シャフト８２の回転により打撃工具２０１の前後方向に往復動作可能に設けられている。

クラッチ８６がチェンジレバ８７によってハンマドリル・モードに切換えられているときには、クラッチ８６により第２中間シャフト８２と運動変換部９０とが結合するように構成されており、運動変換部９０は、ピストンピン９１を介して、シリンダ８４内に設けられたピストン９２と連動するように接続される。ピストン９２は、第２中間シャフト８２と平行な方向に往復運動可能且つシリンダ８４内で摺動可能に装着されている。ピストン９２内には打撃子９３が内装されており、シリンダ８４内であってピストン９２と打撃子９３の間には空気室９４が画成される。打撃子９３の空気室側の反対位置には、中間子９５がシリンダ８４内にピストン９２の運動方向に摺動可能に支承されている。中間子９５の打撃子側反対位置には、図示せぬ先端工具が位置している。よって打撃子９３は中間子９５を介して図示せぬ先端工具を打撃する。

図示せぬモータの回転出力は第１中間シャフト６１、第４ギヤ６１Ａ、及び第５ギヤ８１を介して第２中間シャフト８２に伝わる。第２中間シャフト８２の回転は、ギヤ部８２Ａとシリンダ８４に外装した第６ギヤ８３の噛合によりシリンダ８４に伝わり、図示せぬ先端工具に回転力が伝えられる。チェンジレバ８７を操作することによりクラッチ８６をハンマドリル・モードに移動させると、クラッチ８６が運動変換部９０と結合し、第２中間シャフト８２の回転駆動力が運動変換部９０に伝わる。運動変換部９０では回転駆動力がピストンピン９１を介してピストン９２の往復運動に変換される。ピストン９２の往復運動により打撃子９３とピストン９２との間に画成された空気室９４中の空気の圧力は上昇及び低下を繰り返し、打撃子９３に打撃力を付与する。打撃子９３が前進して中間子９５の後端面に衝突し、中間子９５を介して打撃力が図示せぬ先端工具に伝達される。このようにしてハンマドリル・モードでは図示せぬ先端工具に回転力と打撃力が同時に付与される。

クラッチ８６がドリルモードにあるときは、クラッチ８６は第２中間シャフト８２と運動変換部９０との接続を断ち、第２中間シャフト８２の回転駆動力のみがギヤ部８２Ａ、第６ギヤ８３を介してシリンダ８４に伝達される。よって、図示せぬ先端工具には回転力のみが付与されるように構成されている。

打撃工具２０１の動作時においても、打撃子９３の往復動に起因するほぼ一定周期の振動が打撃工具２０１に発生する。この振動が第２ウェイトハウジング６０Ｂを介して、第１及び第２支持部２７１、２７２に伝達される。第１及び第２支持部２７１、２７２に伝達された振動は、第１及び第２ウェイト支持部材２７３Ａ、２７３Ｂに伝達され、カウンタウェイト２７４は、第１及び第２弾性変形部２７３Ｄ１、２７３Ｆ１の弾性変形により、ピストン９２の往復運動方向と同じ方向に振動する。この振動により、打撃による打撃工具２０１の振動を低減される。本実施の形態のカウンタウェイト機構２７０においても、第１及び第２接続部２７３Ｃ、２７３Ｅ及びウェイト取付部２７３Ｄ２、２７３Ｆ２の断面積の大きさを変更せずに、第１及び第２弾性変形部２７３Ｄ１、２７３Ｆ１をくびれ状にすることにより幅を狭くしているので、ウェイト支持部材２７３の強度の確保及び長尺化の防止を図ることができ、かつ所望のばね定数を得ることができる。また、打撃工具２０１の他の効果については、第１の実施の形態の打撃工具１の効果と同様である。

尚、本発明の打撃工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、図９に示すように、ウェイト支持部材３７３の第１及び第２弾性変形部３７３Ｄ１、３７３Ｄ２に、穴３７３ｆ、３７３ｇを形成しても良い。この形状によっても、第１及び第２弾性変形部３７３Ｄ１、３７３Ｄ２は、第１接続部３７３Ｂの第１内側支持部７７が当接する部分の断面積、第２接続部３７３Ｃの第２内側支持部７８が当接する部分の断面積、及び、ウェイト取付部３７３Ｄ３の第２ボルト挿通穴３７３ｇが形成されていない部分の断面積よりも小さい断面積を備える。また、上記の実施の形態では、本発明の電動工具を打撃工具に適用したが、セーバソーに適用しても良い。

本発明の電動工具を打撃工具に適用した第１の実施の形態の断面図。本発明の電動工具を打撃工具に適用した第１の実施の形態のカウンタウェイト機構の分解図。本発明の電動工具を打撃工具に適用した第１の実施の形態のカウンタウェイト機構の拡大図。本発明の電動工具を打撃工具に適用した第１の実施の形態のカウンタウェイト機構を示す図。本発明の電動工具を打撃工具に適用した第１の実施の形態のウェイト支持部材の正面図。本発明の電動工具を打撃工具に適用した第２の実施の形態の断面図。本発明の電動工具を打撃工具に適用した第３の実施の形態の断面図。図７のＶIII-ＶIII線に沿った断面図。本発明の電動工具を打撃工具に適用した第１の実施の形態のウェイト支持部材の変形例の正面図。

符号の説明

１、１０１、２０１打撃工具、２０モータハウジング、２１電動モータ、３０ギヤハウジング、３６運動変換機構、３７クランクウェイト、３８クランクピン、３９コンロッド、４０シリンダ、４３、９２ピストン、４４、９３打撃子、４６、９５中間子、７０、１７０、２７０カウンタウェイト機構、７１、２７１第１支持部、７２、２７２第２支持部、７３、１７３、２７３、３７３ウェイト支持部材、７３Ｂ、１７３Ｂ、２７３Ｃ、３７３Ｂ第１接続部、７３Ｃ、１７３Ｃ、２７３Ｅ、３７３Ｃ第２接続部、７３Ｄ、１７３Ｄ弾性変形部、７３Ｄ１、１７３Ｄ１、２７３Ｄ１、３７３Ｄ１、３７３Ｄ２第１弾性変形部、７３Ｄ２、１７３Ｄ２、２７３Ｆ１第２弾性変形部、７３Ｄ３、１７３Ｄ３、２７３Ｄ２、２７３Ｆ２、３７３Ｄ３ウェイト取付部、７３ｆ、７３ｇ、２７３ｈ、２７３ｊ切欠き、７４、１７４、２７４カウンタウェイト、７５、２７５第１外側支持部、７５Ａボルト、７５Ｂワッシャー、７５Ｃスペーサ、７６、２７６第２外側支持部、７７、２７７第１内側支持部、７８、２７８第２内側支持部、７９、３７９ボルト、９０運動変換部、９０Ａ腕部、９１ピストンピン、２７３Ａ第１ウェイト支持部材、２７３Ｂ第２ウェイト支持部材、２７３Ｄ、２７３Ｆ弾性変形部３７３ｆ、３７３ｇ穴

Claims

ハウジングと、
該ハウジング内に配置された電動モータと、
該ハウジング内に配置され該電動モータの回転を往復運動に変換する往復運動変換部と、
該往復運動の方向と直交する平面上であって該ハウジングに設けられた第１支持部及び第２支持部と、
該往復運動方向と直交する方向に延び、該第１、第２支持部に支持され該往復運動の方向に弾性曲げ変形可能なウェイト支持部材と、
該ウェイト支持部材に支持されたカウンタウェイトと、を備え、
該ウェイト支持部材は、それぞれ該ウェイト支持部材の一端と他端に位置し、該第１、第２支持部にそれぞれ支持される第１接続部と第２接続部と、該カウンタウェイトを取付ける取付部を有し該第１接続部と該第２接続部との間に位置する弾性変形部とを備え、
該弾性変形部は、該第１及び第２接続部の断面積よりも小さい断面積の部分を備え、該カウンタウェイト及び該弾性変形部により決定される共振振動数は該往復運動変換部により発生する振動の振動数とほぼ等しいことを特徴とする電動工具。
該第１接続部及び該第２接続部は、該ウェイト支持部材の弾性変形の支点部であることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
該弾性変形部は、断面積が徐々に変化する形状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
該弾性変形部は、該往復運動方向と該ウェイト支持部材が延びる方向とに直交する方向の幅が徐々に変化する形状をなすことを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
該弾性変形部は、該往復運動方向の厚みが徐々に変化する形状をなすことを特徴とする請求項３又は４に記載の電動工具。
該弾性変形部には、切欠きが形成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電動工具。
該弾性変形部には、穴が形成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電動工具。
該弾性変形部は、該第１支持部が該第１接続部に当接しかつ最も該第２接続部側に位置する部分の断面積、及び、該第２支持部が該第２接続部に当接しかつ最も該第１接続部側に位置する部分の断面積よりも小さい断面積を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
該弾性変形部は、該取付部と該第１接続部との間に位置する第１弾性変形部と、該取付部と該第２接続部との間に位置する第２弾性変形部と、を備え、
該第１弾性変形部と該第２弾性変形部は、該取付部、該第１接続部、及び該第２接続部の断面積よりも小さい断面積を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部は、断面積が徐々に変化する形状をなすことを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部は、該往復運動方向と該ウェイト支持部材が延びる方向とに直交する方向の幅が徐々に変化する形状をなすことを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部は、該往復運動方向の厚みが徐々に変化する形状をなすことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電動工具。
該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部には、切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の電動工具。
該第１弾性変形部及び該第２弾性変形部には、穴が形成されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の電動工具。