JP6095843B2 - インパクト工具 - Google Patents

Description

本発明は、ビットを保持するアンビルにハンマによって回転打撃力を付与可能なインパクト工具に関する。

インパクト工具は、特許文献１に示すように、モータから回転伝達されるスピンドルに、ボールを介してハンマを連結すると共に、スピンドルに外装されるコイルバネによって、ハンマを、ビットが装着されるアンビルと係合させて、アンビルへのトルクの高まりに応じて、ハンマをアンビルに係脱させて回転打撃力（インパクト）を間欠的に発生させる。
このようなインパクト工具においては、上記打撃機構を収容するハンマケース内にグリスを収容して各構成部の潤滑を図っている。

特開２０１３−１１９１４９号公報

上記従来のインパクト工具においては、インパクトの発生時には、スピンドルに沿ってハンマが軸方向に摺動する。

そこで、本発明は、コンパクトなインパクト工具を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータと、モータにより回転するスピンドルと、スピンドルに外装されるハンマと、ハンマによって打撃されるアンビルと、ハンマを収容し、アンビルの前端が突出するハンマケースと、ハンマケースに保持され、アンビルを回転可能に軸支するニードルベアリングと、を含み、ハンマケース内でアンビルの後端には、ハンマと回転方向で係合するアームが形成され、ハンマケースには、ニードルベアリングを保持する前筒部が設けられ、前筒部の後端外側には、段部が形成されると共に、段部の内側には、ニードルベアリングに至る凹状空間が形成されて、アームと前筒部との間で凹状空間内に、ワッシャが配置されていると共に、凹状空間内にニードルベアリングの後端部が位置していることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、モータと、モータにより回転するスピンドルと、スピンドルに外装されるハンマと、ハンマによって打撃されるアンビルと、ハンマを収容し、アンビルの前端が突出するハンマケースと、ハンマケースに保持され、アンビルを回転可能に軸支するニードルベアリングと、を含み、ハンマケース内でアンビルの後端には、ハンマと回転方向で係合するアームが形成され、アームとハンマケースの内面との間で、ニードルベアリングの後端部の径方向外側に、ワッシャが配置されていると共に、ニードルベアリングとワッシャとの間には、径方向に空間が形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、ワッシャの外周縁は、アームの外端よりも内側に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、アンビルの軸支にニードルベアリングを用いたことで、アンビルの軸心を芯出しするための保持幅が少なくて済み、コンパクトとなる。

インパクトドライバの一部縦断面図である。 Ａ−Ａ線断面図である。 Ｂ−Ｂ線断面図である。 スピンドルの平面図である。 グリス供給路の変更例を示す説明図である。 グリス供給路の変更例を示す説明図である。 グリス供給路の変更例を示す説明図である。 グリス供給路の変更例を示す説明図である。 グリス供給路の変更例を示す説明図である。 グリス供給路の変更例を示す説明図である。 ワッシャの保持構造の変更例を示す説明図で、（Ａ）は前端部分の縦断面、（Ｂ）はＣ−Ｃ線断面をそれぞれ示す。 ワッシャの保持構造の変更例を示す説明図で、（Ａ）は前端部分の縦断面、（Ｂ）はＤ−Ｄ線断面をそれぞれ示す。 正逆切替レバーの案内構造の変更例を示す一部縦断面図である。 Ｅ−Ｅ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、インパクト工具の一例であるインパクトドライバの一部縦断面図、図２はＡ−Ａ断面図、図３はＢ−Ｂ断面図で、このインパクトドライバ１は、中心軸を前後方向（図１の右側を前方とする。）とする本体部２と、その本体部２から下方へ突出するグリップ部３とを有し、グリップ部３の下端に設けた図示しない取り付け部には、電源となるバッテリーパックが装着されている。グリップ部３の上部には、トリガ５を前方に突出させたスイッチ４が収容されている。

本体部２には、後方から、モータ６、遊星歯車減速機構７、スピンドル８、打撃機構９の順で収容されて、アンビル１０が本体部２の前端から前方へ突出している。本体部２は、図３に示される左右一対の半割ハウジング１１ａ，１１ｂを複数のネジ１２，１２・・によって組み付けてなる本体ハウジング１１を有しており、モータ６はこの本体ハウジング１１の後部に収容されている。なお、各半割ハウジング１１ａ，１１ｂには、グリップ部３を左右に分割したグリップハウジング３ａ，３ｂがそれぞれ一体に形成されて，グリップ部３も左右一対のグリップハウジング３ａ，３ｂを複数のネジ１２，１２・・によって組み付けることで形成されている。

モータ６は、ステータ１３とロータ１４とを有するインナーロータ型のブラシレスモータである。まずステータ１３は、固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５の前後に設けられる前絶縁部材１６及び後絶縁部材１７と、前絶縁部材１６及び後絶縁部材１７を介して固定子鉄心１５に巻回される複数のコイル１８，１８・・と、を有する。また、ロータ１４は、軸心に位置する回転軸１９と、回転軸１９の周囲に配置される筒状の回転子鉄心２０と、回転子鉄心２０の外側に配置され、筒状で周方向に極性を交互に変えた永久磁石２１と、これらの前側において放射状に配置された複数のセンサ用永久磁石２２，２２・・と、を有する。前絶縁部材１６の前端には、ロータ１４のセンサ用永久磁石２２の位置を検出して回転検出信号を出力する３つの回転検出素子（図示せず）を搭載したセンサ回路基板２３がネジ２４によって固定されている。このセンサ回路基板２３には、コイル１８の端末が貫通状態で電気的に接続されている。なお、コイル１８のスイッチングを行うスイッチング素子は、バッテリーパックの取り付け部の内部に設けられた図示しない制御基板に搭載されている。

ステータ１３は、本体ハウジング１１の内面に突設されたリブ２５によって本体部２と同軸で保持されている。本体ハウジング１１の後面には、キャップ状の後ハウジング２６が、後方から図示しないネジによって取り付けられており、この後ハウジング２６に保持された軸受２７が回転軸１９の後端を軸支している。２８は、軸受２７の前方で金属製のインサートブッシュ２９を介して回転軸１９に取り付けられたモータ冷却用の遠心ファンで、ここでは中央部が前方へすり鉢状に膨出する膨出部３０となっており、軸受２７は膨出部３０のすぐ後側で遠心ファン２８とオーバーラップするように配置されている。後ハウジング２６の側面には、遠心ファン２８の径方向外側に位置する排気口３１，３１・・・・が形成されて、本体ハウジング１１の側面でセンサ回路基板２３の径方向外側には、図示しない吸気口が形成されている。

一方、回転軸１９の前端は、モータ６の前方で本体ハウジング１１に保持されたベアリングリテーナ３２を貫通して前方へ突出し、ベアリングリテーナ３２の後部に保持された軸受３３によって軸支されている。３４は、回転子鉄心２０と軸受３３との間で回転軸１９に外装されたスリーブ、３５は回転軸１９の前端に取り付けられたピニオンである。
ベアリングリテーナ３２は、中央にくびれ部を形成した金属製の円盤状で、本体ハウジング１１の内面に設けたリブ３６がくびれ部に嵌合することで、ベアリングリテーナ３２は前後方向への移動を規制された状態で本体ハウジング１１に保持される。ベアリングリテーナ３２の前後面には、放熱用の凹み部３７，３７がそれぞれ形成されている。
また、ベアリングリテーナ３２の前面周縁には、外周に雄ネジ部を形成したリング壁３８が前方へ向けて突設されて、このリング壁３８に、スピンドル８及び打撃機構９を収容したハンマケース３９の雌ネジ部が結合されている。

ハンマケース３９は、前半部が先細りとなって前筒部４０が形成される金属製の筒状体で、後端内周に形成した雌ネジ部をリング壁３８の雄ネジ部に螺合させることで、蓋となるベアリングリテーナ３２によって後部が閉塞される。ハンマケース３９の下面には、突起４１が形成されて、組み付け状態では、左右の半割ハウジング１１ａ，１１ｂの内面に突設された図示しない押さえリブがそれぞれ突起４１の側面に当接するようになっている。また、ハンマケース３９の左右の側面には、図示しない突条が形成されており、この突条が、半割ハウジング１１ａ，１１ｂの内面に形成された図示しない凹溝に嵌合するようになっている。この突起４１と押さえリブ、突条と凹溝との係合により、ハンマケース３９の回転規制がなされる。

ハンマケース３９とスイッチ４との間には、モータ６の正逆切替レバー４２が左右へスライド可能に設けられ、その前方には、アンビル１０の前方を照射するＬＥＤ４３が斜め上向きに取り付けられている。正逆切替レバー４２の前面中央には、スイッチ４の上面に設けた切替レバー４ａと係合する係合突起４４が形成されている。この係合突起４４の上側には、半割ハウジング１１ａに突設された押さえ片４５が位置することで、係合突起４４の上面と押さえ片４５の下端とが接触した状態で摺動することにより、係合突起４４の左右のスライドを案内している。また、正逆切替レバー４２の中央部は、上面に切欠部４６が形成されて薄肉となっている。なお、半割ハウジング１１ａ、１１ｂには、正逆切替レバー４２の切欠部４６を除く左右の上面４２ａが摺動するガイド部１１ｃがそれぞれ形成されている。
さらに、本体ハウジング１１の前方には、ハンマケース３９の前部から前筒部にかけて覆うカバー４７が設けられ、カバー４７の前端外周部には、ゴム製のバンパ４８が装着されている。

そして、ベアリングリテーナ３２の前部には、軸受４９が保持されて、軸受４９によってスピンドル８の後端が軸支されている。このスピンドル８は、図４にも示すように、後部に中空で円盤状のキャリア部５０を有し、後面から軸心に形成した有底孔５１（貫通孔でもよい）内に、回転軸１９の前端及びピニオン３５を突出させている。
遊星歯車減速機構７は、内歯を有するインターナルギヤ５２と、インターナルギヤ５２に噛み合う外歯を有する３つのプラネタリーギヤ５３，５３・・と、を含む。インターナルギヤ５２は、ベアリングリテーナ３２のリング壁３８の内側に同軸で収容されるギヤ部５４と、そのギヤ部５４の前部外周側に連設され、ギヤ部５４より大径の前部５５とを有し、前部５５には、図３に示すように、周方向に等間隔をおいて４つの凸部５６，５６・・が前向きに突設されている。この各凸部５６が、ハンマケース３９の内周面で雌ネジ部の前方に形成された４つの凹部５７，５７・・にそれぞれ係合することで、インターナルギヤ５２の回り止めがなされる。軸方向への移動は、前部５５の後面がリング壁３８に当接し、凸部５６の前面が凹部５７の前側に形成される段部５８に当接することで規制される。

５９は、ギヤ部５４の後端とベアリングリテーナ３２の前面との間に介在されたゴム製のＯリングで、このＯリング５９によって、インターナルギヤ５２とベアリングリテーナ３２との間がシールされると共に、インターナルギヤ５２からベアリングリテーナ３２への衝撃も緩和される。
プラネタリーギヤ５３は、ピン６０によってスピンドル８のキャリア部５０内で回転可能に支持されて、回転軸１９のピニオン３５と噛合している。ピン６０の外側でキャリア部５０の前部外周には、リング状の立ち上がり部６１が形成されている。

打撃機構９は、スピンドル８に外装されるハンマ６２と、そのハンマ６２を前方へ付勢するコイルバネ６３とを含む。まずハンマ６２は、前面に一対の図示しない爪を有し、内面に形成した外側カム溝６４，６４と、スピンドル８の表面に形成した内側カム溝６５，６５とに跨がって嵌合されるボール６６，６６を介してスピンドル８と結合されている。また、ハンマ６２の後面には、リング状の溝６７が形成されて、ここにコイルバネ６３の前端が挿入されている。溝６７の底部には、複数のボール６８，６８・・及びワッシャ６９が収容されてコイルバネ６３の前端を受けるようになっている。また、溝６７の後端外側には、後方へ行くに従って拡径するテーパ部７０が形成されている。一方、コイルバネ６３の後端は、立ち上がり部６１の内側でキャリア部５０の前面に当接している。

アンビル１０は、ハンマケース３９の前筒部４０に保持された軸受（ここではニードルベアリング）７１によって軸支されて、後端には、ハンマ６２の爪と回転方向で係合する一対のアーム７２，７２が形成されている。アーム７２の前方で前筒部４０の後面内周側には、図２に示すように、リング状の保持部７３が突設され、その保持部７３の外側に、アーム７２を受ける樹脂製のワッシャ７４が嵌合されている。こうして軸受７１の後端部の径方向外側にワッシャ７４が配置されているので、コンパクトになっている。特に、ニードルベアリングを使用しているので、アンビル１０の軸心を芯出しするための保持幅が少なくて済む。
また、アンビル１０の後面軸心には、嵌合部としての嵌合孔７５が形成されて、ここにスピンドル８の前端が同軸で挿入されている。スピンドル８の前端軸心にも、前側有底孔７６が形成されている。一方、アンビル１０の前面軸心には、図示しないビットを受け入れる挿入孔７７が形成され、アンビル１０の前端には、挿入孔７７に差し込まれたビットを抜け止めするボール７８及びスリーブ７９等からなるチャック機構が設けられている。

そして、スピンドル８において、内側カム溝６５の後方には、図４にも示すように、有底孔５１と連通してスピンドル８の外周部に開口する一対のグリス供給路８０，８０が形成されている。このグリス供給路８０は、有底孔５１と直交状に形成されて、図１に示すハンマ６２の前進位置で、スピンドル８の外周部側の開口にハンマ６２の内周部が重なるようになっている。一方、ハンマ６２の内周部には、インパクト発生時のハンマ６２の後退位置でグリス供給路８０の外側に位置する凹溝８１が周方向に形成されている。よって、グリス供給路８０の開口は、ハンマ６２の前後動にかかわらず、常にハンマ６２の内周部に位置することになる。

以上の如く構成されたインパクトドライバ１においては、トリガ５を押し込んでスイッチ４をＯＮさせると、モータ６に給電されて回転軸１９が回転する。すなわち、制御基板のマイコンが、センサ回路基板２３の回転検出素子から出力されるロータ１４のセンサ用永久磁石２２の位置を示す回転検出信号を得てロータ１４の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御し、ステータ１３の各コイル１８に対し順番に電流を流すことでロータ１４を回転させる。

すると、ピニオン３５と噛合するプラネタリーギヤ５３がインターナルギヤ５２内で公転運動し、キャリア部５０を介してスピンドル８を減速して回転させる。よって、ハンマ６２も回転して爪が係合するアーム７２を介してアンビル１０を回転させ、ビットによるネジ締めが可能となる。ネジ締めが進んでアンビル１０のトルクが高まると、ハンマ６２が、ボール６６をスピンドル８の内側カム溝６５に沿って転動させながらコイルバネ６３の付勢に抗して後退し、爪がアーム７２から離れると、コイルバネ６３の付勢と内側カム溝６５の案内とにより、ハンマ６２は前進しながら回転して爪を再びアーム７２に係合させ、アンビル１０に回転打撃力（インパクト）を発生させる。この繰り返しによってさらなる締め付けが可能となる。

そして、ここではハンマケース３９内に収容されるグリスがピニオン３５とインターナルギヤ５２とを潤滑するため、このグリスはスピンドル８の有底孔５１内にも配置される。よって、インパクト発生時にハンマ６２がスピンドル８に沿って前後退する際に、スピンドル８の外周部のグリスが取り除かれることがあっても、新たなグリスが有底孔５１からグリス供給路８０，８０を介してハンマ６２の内周部に供給される。特に、ハンマ６２の凹溝８１によってグリスがハンマ６２の内周部に貯留しやすくなる。従って、インパクト発生時でもハンマ６２の内周部の潤滑は維持される。

このように、上記形態のインパクトドライバ１によれば、ハンマ６２の内周部にグリスを供給するためのグリス供給路８０を設けたことで、ハンマ６２の内周部に確実にグリスを供給でき、好適な潤滑性を維持することができる。

なお、上記形態では、グリス供給路８０をスピンドル８の軸線と直交状に形成しているが、図５に示すように、グリス供給路８０，８０をスピンドル８の軸線から傾斜させて形成することもできる。この場合、スピンドル８の回転により、ハンマ６２の内周部へ少しずつ供給される。また、図６に示すように、ハンマ６２の前進位置でグリス供給路８０の開口がハンマ６２側の凹溝８１と重なるように図５よりも前方に設けてもよい。このようにすれば凹溝８１にグリスが溜まりやすい。
また、グリス供給路８０の開口は必ずしも常にハンマ６２の内周部と重なる構造に限らず、図７に示すように、グリス供給路８０を図１よりも後方に設けて、ハンマ６２の前進位置では開口がハンマ６２の内周部と重ならず、二点鎖線で示すハンマ６２の後退位置で開口が当該内周部と重なるようにしてもよい。

さらに、スピンドル８の有底孔５１側からに限らず、図８に示すように、スピンドル８の前側有底孔７６を後方へ延ばして、そこから開口がハンマ６２の内周部に達するグリス供給路８０を傾斜状に形成してもよい。このようにすればアンビル１０とスピンドル８の潤滑用のグリスがハンマ６２内周部に供給される。
加えて、図９に示すように、有底孔５１と前側有底孔７６と連通してスピンドル８の軸心を貫通する貫通孔８２を形成し、この貫通孔８２から直交状にグリス供給路８０を設けることもできる。この場合、スピンドル８の前側と後側との両方からグリスが供給されるし、スピンドル８の軽量化にも繋がる。但し、貫通孔８２によってアンビル１０の嵌合孔７５に達したグリスがスピンドル８の前端を回り込んでハンマ６２の内周部に達するため、スピンドル８のグリス供給路８０は省略することもできる。

そして、スピンドル８側にグリス供給路を形成する構造に限らず、図１０に示すように、ハンマ６２側に、ハンマ６２の溝６７と内周部とを連通させるグリス供給路８３を直交状に形成することも考えられる。
なお、これらの各形態において、グリス供給路は一対に限らず、３カ所以上設けてもよいし、逆に１カ所だけ設けてもよい。また、ハンマ６２の凹溝８１はなくても良い。

一方、アンビル１０のアーム７２を受けるワッシャ７４の保持は、前筒部４０の後端内周に保持部７３を突設する構造に限らず、図１１に示すように、前筒部４０の後端外側に段部８４を形成し、その段部８４の内側にワッシャ７４の外面を嵌合させることで行うこともできる。
また、このような保持部や段部を利用する構造に限らず、図１２に示すように、軸受７１を長くするか或いは後方へずらすかして軸受７１の後端をハンマケース３９の前筒部４０の後端面よりも後方へ突出させ、その軸受７１にワッシャ７４を嵌合させて位置決めを図ることもできる。この場合、ハンマケース３９の形状が図１や図１１の場合よりも簡略化し、アンビル１０が高精度に回転できる構造を維持しつつ、軸長の短縮化が可能となる。

そして、正逆切替レバー４２の案内構造も、図１３，１４に示すように、正逆切替レバー４２の後面中央に突起８５を突設し、この突起８５を、半割ハウジング１１ａから一体に突設したガイド片８６の下面に接触した状態で摺動させることで実現することもできる。ここではガイド片８６の下面に設けた凹部８６ａに突起８５が嵌合し、凹部８６ａ内の右壁８６ｂと左壁８６ｃとが正逆切替レバー４２の左右のストッパとなっている。
このようにすれば、上面中央に切欠部４６を形成してコンパクトにした正逆切替レバー４２の左右の摺動性が向上する。
また、正逆切替レバー４２は、ハンマケース３９の下面と左右方向に重ならせても差し支えない。
これらの構造により、以下の構成も発明として捉えられる。
（１）ワッシャの内周側にニードルベアリングが配置される構成。
（２）正逆切替レバーを前部及び／又は後部でハウジングによりガイドする構成。
（３）ハンマケースの突起の下方に正逆切替レバーのガイド部を設ける構成。
（４）正逆切替レバーの係合突起をガイドする構成。

その他、電動工具としてはインパクトドライバに限らず、ハンマによる打撃機構を備えたものであれば、インパクトレンチ等の他のインパクト工具にも本発明は適用可能である。また、上記（２）（４）の発明については、ドライバドリル等の電動工具にも適用できる。

１・・インパクトドライバ、２・・本体部、３・・グリップ部、６・・モータ、７・・遊星歯車減速機構、８・・スピンドル、９・・打撃機構、１０・・アンビル、１１・・本体ハウジング、１３・・ステータ、１４・・ロータ、１９・・回転軸、３５・・ピニオン、３９・・ハンマケース、４０・・前筒部、４２・・正逆切替レバー、５１・・有底孔、６２・・ハンマ、６３・・コイルバネ、７３・・保持部、７４・・ワッシャ、７６・・前側有底孔、８０，８３・・グリス供給路、８１・・凹溝、８２・・貫通孔。

Claims (3)

1. モータと、
   前記モータにより回転するスピンドルと、
   前記スピンドルに外装されるハンマと、
   前記ハンマによって打撃されるアンビルと、
   前記ハンマを収容し、前記アンビルの前端が突出するハンマケースと、
   前記ハンマケースに保持され、前記アンビルを回転可能に軸支するニードルベアリングと、を含み、
   前記ハンマケース内で前記アンビルの後端には、前記ハンマと回転方向で係合するアームが形成され、
   前記ハンマケースには、前記ニードルベアリングを保持する前筒部が設けられ、
   前記前筒部の後端外側には、段部が形成されると共に、前記段部の内側には、前記ニードルベアリングに至る凹状空間が形成されて、
   前記アームと前記前筒部との間で前記凹状空間内に、ワッシャが配置されていると共に、前記凹状空間内に前記ニードルベアリングの後端部が位置していることを特徴とするインパクト工具。
2. モータと、
   前記モータにより回転するスピンドルと、
   前記スピンドルに外装されるハンマと、
   前記ハンマによって打撃されるアンビルと、
   前記ハンマを収容し、前記アンビルの前端が突出するハンマケースと、
   前記ハンマケースに保持され、前記アンビルを回転可能に軸支するニードルベアリングと、を含み、
   前記ハンマケース内で前記アンビルの後端には、前記ハンマと回転方向で係合するアームが形成され、
   前記アームと前記ハンマケースの内面との間で、前記ニードルベアリングの後端部の径方向外側に、ワッシャが配置されていると共に、前記ニードルベアリングと前記ワッシャとの間には、径方向に空間が形成されていることを特徴とするインパクト工具。
3. 前記ワッシャの外周縁は、前記アームの外端よりも内側に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のインパクト工具。

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