JP7144927B2 - 回転工具 - Google Patents

Description

本発明は、最終出力シャフトを回転駆動する回転工具に関し、より詳細には、ハウジングに過大な反動トルクが作用した場合に、最終出力シャフトへのトルクの伝達を遮断するように構成された回転工具に関する。

ハンマドリル等の回転工具の動作中に、先端工具が被加工物に埋まってしまう等の理由で、最終出力シャフトが回転不能な状態（ロック状態、ブロッキング状態ともいう）となる場合がある。このような場合、ハウジングに過大な反動トルクが作用して、ハウジングが最終出力シャフトの回転軸周りに回転してしまう可能性がある。このため、モータから最終出力シャフトへ至るトルクの伝達経路上に、安全クラッチが配置された回転工具が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００２―２００５７９号公報

特許文献１に開示されている回転工具では、安全クラッチとして電磁クラッチが採用されている。この電磁クラッチは、モータシャフトと同軸状に配置され、モータシャフトからピニオンシャフトへのトルクの伝達を遮断可能である。しかしながら、電磁クラッチは、一般的に高価であるため、トルク伝達を遮断するためのより合理的な構成が望まれている。

本発明は、かかる状況に鑑み、回転工具において、ハウジングに過大な反動トルクが作用した場合に、最終出力シャフトへのトルクの伝達を遮断するための構成の合理化に資する技術を提供することを課題とする。

本発明の一態様において、モータと、最終出力シャフトと、ハウジングと、検出機構と、遮断機構と、ソレノイドとを備えた回転工具が提供される。

モータは、モータ本体部と、モータシャフトとを有する。モータ本体部は、ステータおよびロータを含む。モータシャフトは、ロータから延設され、第１の回転軸周りに回転可能に構成されている。最終出力シャフトは、モータシャフトから伝達されたトルクによって第２の回転軸周りに回転駆動されるように構成されている。ハウジングは、モータおよび最終出力シャフトを収容する。検出機構は、ハウジングの運動状態を検出するように構成されている。遮断機構は、モータから最終出力シャフトまでのトルクの伝達経路上に設けられ、トルクの伝達を遮断するように構成されている。ソレノイドは、直線状に動作可能な作動部を備えている。また、ソレノイドは、検出機構によって検出されたハウジングの運動状態に基づいて、作動部を介して遮断機構を機械的に作動させるように構成されている。

本態様では、モータから最終出力シャフトまでのトルクの伝達経路上に設けられた遮断機構を、ソレノイドの作動部を介して機械的に作動させる構成が採用されている。ソレノイドは、電磁クラッチに比べて安価な電気部品である。また、遮断機構自体はトルクの伝達経路上に配置されるものの、作動部を介して遮断機構を作動させるソレノイドの配置に関しては、より自由度が高い。よって、本態様によれば、ハウジングに過大な反動トルクが作用している場合にトルクの伝達を遮断可能な構成を、電磁クラッチが採用される場合に比べてより合理的に実現することができる。

なお、本態様に係る「回転工具」として、例えば、最終出力シャフト（典型的には、ツールホルダ）に取り付けられた先端工具を回転駆動して穴あけ作業を行う穿孔工具や、最終出力シャフト（典型的には、ソケット）に係合されたボルトやナットを締め付ける締付工具が挙げられる。特に、本態様は、作業時にハウジングに過大な反動トルクが作用する可能性がある回転工具に適用されることが有用である。このような回転工具の具体例として、ハンマドリル、ナットランナ、シャーレンチ等が挙げられる。

モータは、交流モータであってもよいし、直流モータであってもよい。また、モータは、ブラシを備えたモータであってもよいし、ブラシを備えていない所謂ブラシレスモータであってもよい。なお、交流モータには電気的ブレーキを適用しにくいという観点から、本発明は、特に交流モータが採用された回転工具に適用されることが有用である。

ハウジングは、工具本体とも称されうる。ハウジングは、モータおよび最終出力シャフト以外の機構を収容していてもよい。また、ハウジングは、複数の部分（例えば、モータおよび最終出力シャフトを夫々収容する部分）が連結されることで形成されていてもよい。また、ハウジングは、１層構造であってもよいし、２層構造であってもよい。

「ハウジングの運動状態」とは、典型的には、ハウジングの回転軸周りの回転状態をいう。ハウジングの運動状態は、ハウジングに作用している反動トルクの大きさに対応して変化するため、ハウジングに過大な反動トルクが作用している状態（言い換えると、ハウジングが駆動軸周りに過度に回転している状態）の検出に、好適に使用できる。検出機構は、ハウジングの運動状態として、ハウジングの運動状態に関連する物理量を検出可能な機構として実現されうる。検出機構として、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサ等を採用可能である。

遮断機構は、典型的には、ソレノイドの作動部を介して機械的に作動されて、モータから最終出力シャフトまでの伝達経路上にある何れかのシャフトへのトルクの伝達を遮断する。なお、ここでいう遮断機構の「作動」とは、トルクの伝達が可能な伝達可能状態から、トルクの伝達が不能な遮断状態へ移行することを意味するものである。

ソレノイドは、コイルに電流を流すことで発生する磁界を利用して、電気的エネルギを、直線運動の機械的エネルギに転換するように構成された電気部品である。ソレノイドとは、ソレノイドアクチュエータ、リニアソレノイド等とも称されうる。

本発明の一態様において、遮断機構は、第１クラッチ部材と第２クラッチ部材を含む機械式のクラッチ機構として構成されていてもよい。そして、第１クラッチ部材は、トルクの伝達を可能とする伝達位置と、トルクの伝達を遮断する遮断位置との間で、第２部材に対して第２の回転軸に交差する方向に直線状に移動可能であってもよい。更に、ソレノイドは、作動部と第１クラッチ部材の間に配置された少なくとも１つの介在部材を介して、第１クラッチ部材を伝達位置から遮断位置へ移動させるように構成されていてもよい。少なくとも１つの介在部材は、例えば、複数の部材を含むリンク機構であってもよい。そして、作動部の動作方向と、第１クラッチ部材の移動方向とは互いに交差していてもよい。言い換えると、少なくとも１つの介在部材は、作動部の直線状の運動を、作動部の運動方向とは異なる方向の第１クラッチ部材の運動に変換する運動変換機構として構成されていてもよい。例えば、リンク機構が、第２の回転軸に平行な作動部の直線運動を回動運動に変換し、更に、回動運動を、第２の回転軸に交差する方向の第１クラッチ部材の直線移動に変換することで、第１クラッチ部材を伝達位置から遮断位置へ移動させてもよい。

本態様では、遮断機構は第１クラッチ部材と第２クラッチ部材とを含む機械式のクラッチ機構として構成されている。そして、第１クラッチ部材は、ソレノイドの作動部によって、作動部の動作方向と交差する方向に、遮断位置まで移動される。このため、クラッチ機構とソレノイドの全体としてのサイズが一方向に長尺化するのを抑制しつつ、ソレノイドを適切な位置に配置することが可能となる。なお、クラッチ機構の構成については特に限定されず、例えば、噛合い式のクラッチ機構や摩擦式のクラッチ機構を採用することができる。

本発明の一態様において、ソレノイドの非作動時には、少なくとも１つの介在部材は、少なくとも１つのトーションバネの付勢力で初期位置に保持され、これにより第１クラッチ部材は伝達位置に配置されていてもよい。また、ソレノイドの作動時には、作動部が少なくとも１つのトーションバネの付勢力に抗して少なくとも１つの介在部材を初期位置から移動させ、これにより第１クラッチ部材を遮断位置に移動させてもよい。本態様によれば、トーションバネを用いた簡便な構成により、ソレノイドの非作動時には第１クラッチ部材を伝達位置で保持する一方、ソレノイドの作動時には遮断位置に移動させることができる。また、ソレノイドが作動状態から非作動状態とされた場合、トーションバネの付勢力で第１クラッチ部材を伝達位置に戻すことができる。また、トーションバネを利用することで、作動部の動作方向と、第１クラッチ部材の移動方向とを容易に異ならせることができる。

本発明の一態様において、回転工具は、伝達経路上において、モータシャフトと最終出力シャフトの間に配置され、第３の回転軸周りに回転されるように構成された中間シャフトを更に備えていてもよい。そして、クラッチ機構は、中間シャフト上に設けられて、中間シャフトへのトルクの伝達を遮断するように構成されていてもよい。本態様では、モータシャフトではなく、中間シャフトにクラッチ機構を設けることで、クラッチ機構の設計の自由度を高めることができる。

本発明の一態様において、中間シャフトは、第１の孔と、第２の孔とを有してもよい。第１の孔は、中間シャフトの第３の回転軸に沿って延在する。第２の孔は、第３の回転軸に交差する方向に中間シャフトを貫通する。クラッチ機構は、第１クラッチ部材と、第２クラッチ部材と、ボールとを含んでもよい。第１クラッチ部材は、大径部および小径部を有するシャフト状に形成され、中間シャフトの第１の孔内に第３の回転軸に沿って移動可能に配置されていてもよい。第２クラッチ部材は、中間シャフトの径方向外側に同軸状に配置されていてもよい。ボールは、中間シャフトの第２の孔内において、径方向において第１クラッチ部材と第２クラッチ部材との間に配置されていてもよい。そして、ソレノイドの非作動時には、第１クラッチ部材は、大径部がボールに対向する伝達位置に配置され、これにより、中間シャフトおよび第２クラッチ部材がボールを介して一体化された状態で回転することでトルクを伝達してもよい。また、ソレノイドの作動時には、第１クラッチ部材は、第３の回転軸に沿って、小径部がボールに対向する遮断位置へ移動し、これにより、第２クラッチ部材の中間シャフトに対する回転を許容することでトルクの伝達を遮断してもよい。

本態様によれば、ソレノイドの作動によって、中間シャフト内に配置された第１クラッチ部材を、第３の回転軸に沿って伝達位置から遮断位置へ直線状に移動させるだけで、中間シャフトへのトルクの伝達を遮断することができる。また、中間シャフトの内部と外部に配置された２つのクラッチ部材（第１クラッチ部材と第２クラッチ部材）を用いることで、クラッチ機構が中間シャフトの軸方向に大型化することを抑制することができる。

本発明の一態様において、介在部材は、複数設けられていてもよい。本態様によれば、複数の介在部材を組み合わせることで、作動部と第１クラッチ部材との間の距離や、作動部の動作方向と第１クラッチ部材の移動方向の設定の自由度が高くなるため、ハウジング内におけるソレノイドの配置位置の自由度も向上することができる。

本発明の一態様において、モータシャフトの第１の回転軸は、最終出力シャフトの第２回転軸と交差していてもよい。ハウジングは、モータ本体部を収容する第１収容部と、最終出力シャフトを収容する第２収容部とを含んでもよい。そして、ソレノイドは、第１の回転軸の延在方向において、モータシャフトの範囲内、且つ、第２収容部とモータ本体部の間に配置されていてもよい。本態様の回転工具は、モータシャフトと最終出力シャフトが互いに交差する方向に延在するように配置されたＬ字状の回転工具である。このような配置を有する回転工具では、第２収容部に隣接して、モータシャフトのうち、モータ本体部から突出している部分の周囲（径方向外側）の領域がデッドスペースとなりやすい。本態様によれば、ソレノイドを、この領域を利用して効率的に配置することができる。なお、本態様において、第１の回転軸と第２の回転軸は、典型的には互いに直交するが、斜めに交差することが排除されるものではない。

本発明の一態様において、ソレノイドの少なくとも一部は、ハウジングに取り付けられた樹脂製のケースに収容されていてもよい。本態様によれば、電気部品であるソレノイドを熱および粉塵から保護することができる。

本発明の一態様において、回転工具は、複数の動作モードのうちから選択された動作モードに従って動作するように構成されたハンマドリルであってもよい。回転工具は、最終出力シャフト上に設けられて、選択された動作モードに応じて、最終出力シャフトへのトルクの伝達が可能な状態と、トルクの伝達が不能な状態とを切り替えるように構成されたモード切替機構を備えていてもよい。そして、クラッチ機構は、モード切替機構の一部を利用して構成されていてもよい。一般的に、複数の動作モードを有するハンマドリルは、モード切替機構を備えている。よって、このモード切替機構の一部を利用することで、新たに付加する部品数を抑制しつつ、効率的に、過大な反動トルクが作用している場合にトルク伝達を遮断するクラッチ機構を実現することができる。

本発明の一態様において、回転工具は、回転工具の動作を制御するように構成された制御部を更に備えていてもよい。最終出力シャフトの第２回転軸は、回転工具の前後方向に延在する一方、モータシャフトの第１の回転軸は、第２回転軸と交差していてもよい。ハウジングは、モータ本体部および制御部を収容する第１収容部と、最終出力シャフトを収容する第２収容部とを含んでもよい。そして、制御部は、第１収容部内でモータ本体部に対して後側に配置され、ソレノイドは、第２収容部に対して後側に配置されていてもよい。本態様の回転工具は、モータシャフトと最終出力シャフトが互いに交差する方向に延在するように配置されたＬ字状の回転工具である。よって、制御部とソレノイドを上述のように配置することで、最終出力シャフト上に設けられたクラッチ機構の近くにソレノイドを配置しつつ、ソレノイドと制御部との距離を比較的短くして、配線を容易にすることができる。

本発明の一態様において、回転工具は、ソレノイドに加え、もう１つのソレノイドを更に備えていてもよい。つまり、回転工具は、２つのソレノイドを備えていてもよい。そして、２つのソレノイドは、その合力によって、少なくとも１つの介在部材を介して第１クラッチ部材を移動させるように構成されていてもよい。本態様によれば、２つのソレノイドの合力によって、より確実にクラッチ機構を作動させることができる。

第１実施形態に係るハンマドリルの縦断面図である。 図１の部分拡大図である。 図２の更なる部分拡大図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。 図３のＶ－Ｖ線における断面図である。 図１のＶＩ－ＶＩ線における断面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図である。 図１のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面図である。 ソレノイドとリンク機構の動作の説明図であって、図７に対応する断面図である。 リンク機構とクラッチ機構の動作の説明図であって、図３に対応する断面図である。 クラッチ機構の動作の説明図であって、図４に対応する断面図である。 第２実施形態に係るハンマドリルの縦断面図である。 図１２の部分拡大図である。 リンク機構およびモード切替機構を上方からみた状態で示す説明図である。 ソレノイドおよびリンク機構を後方からみた状態で示す説明図である。 ソレノイド、リンク機構、モード切替機構の動作の説明図であって、図１３に対応する断面図である。 リンク機構およびモード切替機構の動作の説明図であって、図１４に対応する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、図１～図１１を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態では、回転工具の一例として、ハンマドリル１０１を例示する。ハンマドリル１０１は、ツールホルダ３０に装着された先端工具１００を所定の駆動軸Ａ１周りに回転駆動する動作（以下、ドリル動作という）に加え、先端工具１００を駆動軸Ａ１に沿って直線状に駆動する動作（以下、打撃動作という）を実行可能に構成されている。

まず、図１を参照して、ハンマドリル１０１の全体構成について簡単に説明する。図１に示すように、ハンマドリル１０１は、本体部１０と、本体部１０に連結されたハンドル１７とを備えている。

本体部１０は、駆動軸Ａ１に沿って延在するギアハウジング１２と、ギアハウジング１２の長軸方向における一端部に連結され、駆動軸Ａ１に交差する方向（より詳細には、概ね直交する方向）に延在するモータハウジング１３と、ギアハウジング１２を覆うアウタハウジング１５とを含む。このような構成により、本体部１０は、全体としては略Ｌ字状に形成されている。ギアハウジング１２の長軸方向における他端部内には、先端工具１００を着脱可能に構成されたツールホルダ３０が配置されている。また、ギアハウジング１２には、先端工具１００を回転駆動および／または直線状に駆動するように構成された駆動機構３が収容されている。モータハウジング１３には、モータ２が収容されている。なお、モータ２は、モータシャフト２５の回転軸Ａ２が駆動軸Ａ１と交差する（より詳細には、直交する）ように配置されている。

なお、ギアハウジング１２とモータハウジング１３とは固定状に（相対移動不能に）連結されている。以下では、ギアハウジング１２とモータハウジング１３とを合わせて本体ハウジング１１ともいう。

ハンドル１７は、駆動軸Ａ１に交差する方向（より詳細には、概ね直交する方向）に延在する把持部１７０と、把持部１７０の長軸方向の両端部から把持部１７０に交差する方向（より詳細には、概ね直交する方向）に突出する連結部１７３、１７４とを含む。ハンドル１７は、全体としては略Ｃ字状に形成されている。ハンドル１７は、本体部１０の長軸方向において、ツールホルダ３０が配置されている側とは反対側の端部に連結されている。より詳細には、連結部１７３、１７４が、夫々、ギアハウジング１２とモータハウジング１３に連結されている。

以下、ハンマドリル１０１の詳細構成について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、ハンマドリル１０１の駆動軸Ａ１の延在方向（ギアハウジング１２の長軸方向）をハンマドリル１０１の前後方向と規定し、ツールホルダ３０が設けられている一端部側をハンマドリル１０１の前側（先端領域側ともいう）、反対側を後側と規定する。また、モータシャフト２５の回転軸Ａ２の延在方向をハンマドリル１０１の上下方向と規定し、ギアハウジング１２からモータハウジング１３が突出する方向を下方向、反対方向を上方向と規定する。また、前後方向および上下方向に直交する方向（駆動軸Ａ１および回転軸Ａ２に直交する方向）を左右方向と規定する。

まず、モータハウジング１３およびその内部構造について説明する。

図１に示すように、モータハウジング１３は、全体としては、上側が開口した有底の矩形筒状に形成されている。本実施形態では、モータハウジング１３には、ステータ２１およびロータ２３を含むモータ本体部２０と、ロータ２３から延設されたモータシャフト２５とを有するモータ２が収容されている。本実施形態では、モータ２として、電源ケーブル１９を介して外部電源からの電力供給を受けて駆動される交流モータが採用されている。なお、本実施形態では、モータ２は、モータハウジング１３内に設けられた筒状の内壁部１３１に囲まれた空間に収容されている。上下方向に延在するモータシャフト２５は、上下端部において、ベアリングによって回転可能に支持されている。モータシャフト２５の上端部は、ギアハウジング１２内に突出しており、この部分に駆動ギア２９が形成されている。

また、モータハウジング１３には、コントローラ９が収容されている。より詳細には、コントローラ９は、モータ２を囲む内壁部１３１のうち、モータ本体部２０の後側に配置された後壁部１３２に取り付けられている。つまり、コントローラ９は、内壁部１３１（後壁部１３２）と、モータハウジング１３の外表面を形成する周壁部１３０との間のスペースに配置されている。

コントローラ９は、メイン基板に搭載された制御回路９１、加速度センサ９３等を含む。本実施形態では、ハンマドリル１０１の動作を制御する制御回路９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータで構成されている。加速度センサ９３は、検出した加速度を示す信号を制御回路９１に出力するように構成されている。なお、本実施形態では、加速度センサ９３によって検出される加速度は、本体部１０（本体ハウジング１１）の運動状態（より詳細には、駆動軸Ａ１周りの回転状態）を示す指標として使用される。また、コントローラ９は、配線（図示せず）を介して、後述するソレノイド６（図５参照）およびハンドル１７内のスイッチ１７２に電気的に接続されている。本実施形態では、コントローラ９の制御回路９１は、スイッチ１７２がオン状態とされると、調整ダイアル（図示せず）を介して設定された回転数および打撃数に応じてモータ２を駆動する。また、詳細は後述するが、制御回路９１は、加速度センサ９３の検出結果に基づいて、ソレノイド６を作動させるように構成されている。

ギアハウジング１２およびその内部構造について説明する。

図１に示すように、ギアハウジング１２は、その後側部分の下端部が、モータハウジング１３の上端部内に配置された状態で、モータハウジング１３に対して相対移動不能に連結されている。ギアハウジング１２には、主に、ツールホルダ３０と、駆動機構３とが収容されている。本実施形態では、駆動機構３は、運動変換機構３１と、打撃機構３３と、回転伝達機構３５とを含む。ギアハウジング１２の前側部分は、駆動軸Ａ１に沿って概ね円筒状に形成されており、ツールホルダ３０はこの部分に収容されている。運動変換機構３１と回転伝達機構３５の大部分は、ギアハウジング１２の後側部分に収容されている。

運動変換機構３１は、モータ２の回転運動を直線運動に変換して打撃機構３３に伝達するように構成されている。図２に示すように、本実施形態では、運動変換機構３１として、周知のクランク機構が採用されている。運動変換機構３１は、クランクシャフト３１１と、連接ロッド３１３と、ピストン３１５と、シリンダ３１７とを含む。クランクシャフト３１１は、ギアハウジング１２の後端部にモータシャフト２５と平行に配置されている。クランクシャフト３１１は、駆動ギア２９に噛合する被動ギアと、偏心ピンとを有する。連接ロッド３１３の一端部は偏心ピンに連結され、他端部は連結ピンを介してピストン３１５に連結されている。ピストン３１５は、円筒状のシリンダ３１７内に摺動可能に配置されている。モータ２が駆動されると、ピストン３１５は、シリンダ３１７内で駆動軸Ａ１に沿って前後方向に往復移動される。

打撃機構３３は、ストライカ３３１と、インパクトボルト３３３とを含む。ストライカ３３１は、ピストン３１５の前側に、シリンダ３１７内で駆動軸Ａ１に沿って前後方向に摺動可能に配置されている。ストライカ３３１とピストン３１５との間には、ピストン３１５の往復移動によって生じる空気の圧力変動を介して、打撃子としてのストライカ３３１を直線状に移動させるための空気室３３５が形成されている。インパクトボルト３３３は、ストライカ３３１の運動エネルギを先端工具１００に伝達する中間子として構成されている。図１に示すように、インパクトボルト３３３は、シリンダ３１７と同軸状に配置されたツールホルダ３０内に駆動軸Ａ１に沿って前後方向に摺動可能に配置されている。

モータ２が駆動され、ピストン３１５が前方に向けて移動されると、空気室３３５の空気が圧縮されて内圧が上昇する。ストライカ３３１は、空気バネの作用で高速に前方に押し出されてインパクトボルト３３３に衝突し、運動エネルギを先端工具１００に伝達する。これにより、先端工具１００は駆動軸Ａ１に沿って直線状に駆動され、被加工物を打撃する。一方、ピストン３１５が後方へ移動されると、空気室３３５の空気が膨張して内圧が低下し、ストライカ３３１が後方へ引き込まれる。ハンマドリル１０１は、運動変換機構３１および打撃機構３３にこのような動作を繰り返させることで、打撃動作を行う。

回転伝達機構３５は、モータシャフト２５のトルクを、最終出力シャフトとしてのツールホルダ３０に伝達するように構成されている。図２に示すように、本実施形態では、回転伝達機構３５は、モータシャフト２５に設けられた駆動ギア２９と、中間シャフト３６と、クラッチ機構４０と、小ベベルギア３６３と、クラッチ機構５４とを含む。なお、回転伝達機構３５は、減速ギア機構として構成されており、モータシャフト２５、中間シャフト３６、ツールホルダ３０の順に、回転速度は順次低下する。

図２および図３に示すように、中間シャフト３６は、モータシャフト２５と平行に配置されている。より詳細には、中間シャフト３６は、モータシャフト２５に対して前側で、ギアハウジング１２に保持された２つの軸受によって、回転軸Ａ２と平行な回転軸Ａ３周りに回転可能に支持されている。小ベベルギア３６３は、中間シャフト３６の上端部に設けられている。また、中間シャフト３６は、シャフト挿入孔３６６と、ボール保持孔３６８とを有する。シャフト挿入孔３６６は、回転軸Ａ３に沿って、中間シャフト３６の下端から上方へ向けて延在している。ボール保持孔３６８は、回転軸Ａ３に交差して、中間シャフト３６を径方向に貫通している。つまり、ボール保持孔３６８は、中間シャフト３６の中心部でシャフト挿入孔３６６と連通しつつ交差している。

図３および図４に示すように、クラッチ機構４０は、中間シャフト３６に搭載されており、モータシャフト２５から中間シャフト３６へトルクを伝達する、またはトルクの伝達を遮断するように構成されている。詳細は後述するが、クラッチ機構４０は、本体ハウジング１１に過大な反動トルクが作用した場合に、トルクの伝達を遮断するように構成されている。本実施形態では、クラッチ機構４０は、作動シャフト４１と、ギア部材４２と、２つのボール４３とを含む。

作動シャフト４１は、長尺状のシャフトとして形成され、中間シャフト３６と同軸状に、中間シャフト３６のシャフト挿入孔３６６に挿入されている。作動シャフト４１の下端部は、シャフト挿入孔３６６の下端部から下方に突出し、更に、ギアハウジング１２の下端部の下方に突出している。作動シャフト４１の下端部は、後述するリンク機構７を介してソレノイド６（図５参照）に接続されている。作動シャフト４１は、シャフト挿入孔３６６の内径と概ね同径の大径部４１１と、大径部４１１よりも小径の小径部４１３とを含む。

ギア部材４２は、中間シャフト３６の径方向外側に、中間シャフト３６と同軸状に、中間シャフト３６に対して相対回転可能に配置されている。ギア部材４２は、外周部に、モータシャフト２５の駆動ギア２９と噛合する被動ギア４２１を有する。なお、被動ギア４２１は、トルクリミッタ付きのギアとして構成されている。また、ギア部材４２の内周部の下端部には、一対のボール保持溝４２３が形成されている。一対のボール保持溝４２３は、中間シャフト３６を挟んで対称状に配置され、夫々が径方向外側へ凹むように形成されている。ギア部材４２は、一対のボール保持溝４２３が中間シャフト３６のボール保持孔３６８と連通するように配置されている。

２つのボール４３は、中間シャフト３６の径方向において、シャフト挿入孔３６６内に挿入された作動シャフト４１と、中間シャフト３６の周囲に配置されたギア部材４２の間に配置されている。２つのボール４３は、夫々、ボール保持孔３６８のうち、作動シャフト４１を挟んで両側の部分に配置されている。なお、本実施形態では、作動シャフト４１の上下方向の移動に伴って、２つのボール４３、中間シャフト３６およびギア部材４２の関係が変化する。これにより、クラッチ機構４０が、トルクを伝達可能な伝達可能状態と、トルクを伝達不能な遮断状態との間で切り替えられる。このクラッチ機構４０の切り替えについては、後で詳述する。

図２に示すように、クラッチ機構５４は、ツールホルダ３０に搭載され、モード切替機構５の一部を構成している。ここで、モード切替機構５について説明する。本実施形態のハンマドリル１０１は、ハンマドリルモードおよびハンマモードの２つの動作モードのうち、選択された動作モードに従って動作するように構成されている。ハンマドリルモードは、ドリル動作および打撃動作の両方が同時に行われる動作モードである。ハンマモードは、打撃動作のみが行われる動作モードである。モード切替機構５は、選択された動作モードに応じて、ツールホルダ３０へのトルクの伝達が可能な状態と、ツールホルダ３０へのトルクの伝達が不能な状態とを切り替えるように構成されている。

モード切替機構５は、モード切替ダイアル５１と、クラッチ機構５４と、クラッチ切替機構５２とを含む。なお、かかるモード切替機構５の構成自体は周知であるため、以下に簡単に説明する。

モード切替ダイアル５１は、ギアハウジング１２の上端部に回動可能に連結されている。モード切替ダイアル５１は、アウタハウジング１５に形成された開口部から外部へ露出して、使用者による回動操作が可能とされている。クラッチ機構５４は、大ベベルギア５６１を有するギアスリーブ５６と、クラッチスリーブ５５とを含む。ギアスリーブ５６は、ツールホルダ３０の後端部の径方向外側に、駆動軸Ａ１周りに回転可能に配置されている。大ベベルギア５６１は、ギアスリーブ５６の後端部に設けられて、中間シャフト３６上端部の小ベベルギア３６３に噛合している。クラッチスリーブ５５は、円筒状に形成されており、ギアスリーブ５６の前側で、ツールホルダ３０の外周にスプライン結合されている（つまり、周方向の移動が規制され、且つ、前後方向に移動可能な状態でツールホルダ３０に係合されている）。クラッチスリーブ５５は、クラッチ切替機構５２を介してモード切替ダイアル５１に連結されており、モード切替ダイアル５１の回動操作に連動して、所定の移動範囲内を前後方向に移動するように構成されている。

モード切替ダイアル５１がハンマドリルモードに対応する位置に配置されると、クラッチスリーブ５５は、移動範囲内の最後方位置（図２に示す位置）に配置されて、ギアスリーブ５６の前端部に係合する。これにより、クラッチ機構５４は、ツールホルダ３０へトルクを伝達可能な伝達可能状態となる。このことから、ギアスリーブ５６に係合するクラッチスリーブ５５の位置（最後方位置）を、伝達位置ともいう。モータ２が駆動されると、回転伝達機構３５によってモータシャフト２５のトルクがツールホルダ３０に伝達され、ツールホルダ３０に装着された先端工具１００が駆動軸Ａ１周りに回転駆動される。ハンマドリルモードでは、上述のように運動変換機構３１も駆動されるため、ドリル動作と打撃動作が同時に行われることになる。

一方、図示は省略するが、モード切替ダイアル５１がハンマモードに対応する位置に配置されると、クラッチスリーブ５５は、ギアスリーブ５６から前方へ離間し、ギアスリーブ５６と係合不能な最前方位置に配置される。なお、最前方位置では、クラッチスリーブ５５は、ギアハウジング１２に一体化されたロックリング３０１に係合する。クラッチ機構５４は、ツールホルダ３０にトルクを伝達不能な遮断状態となる。よって、ハンマモードでは、モータ２が駆動されると、打撃動作のみが行われる。

以下、クラッチ機構４０を作動させるための構成について説明する。本実施形態では、クラッチ機構４０は、ソレノイド６によって、リンク機構７を介して作動される。

まず、ソレノイド６について説明する。ソレノイド６は、コイルに電流を流すことで発生する磁界を利用して、電気的エネルギを、直線運動の機械的エネルギに転換するように構成された周知の電気部品である。図５に示すように、本実施形態では、ソレノイド６は、筒状のフレーム６１と、フレーム６１内に収容されたコイル６２と、コイル６２内で直線状に移動可能なプランジャ６３とを含む。

図６および図７に示すように、ソレノイド６は、ギアハウジング１２の下側に取り付けられている。なお、ソレノイド６は、樹脂製のケース６４に大部分が収容された状態で、金属製のギアハウジング１２に固定されている。本実施形態では、ギアハウジング１２の下側の領域（つまり、モータハウジング１３の内部）には、モータ２が配置されている。モータシャフト２５は、モータ本体部２０に比べて大幅に小径である。よって、モータシャフト２５のうち、モータ本体部２０から上方へ延在する部分の周囲には、スペースが生じる。そこで、本実施形態では、このスペースを利用して、ソレノイド６が配置されている。

より詳細には、ソレノイド６は、プランジャ６３の動作方向（言い換えると、プランジャ６３の動作線、またはソレノイド６の長軸）が駆動軸Ａ１に平行（つまり、前後方向）となるように、ギアハウジング１２の右下端部の下側に取り付けられている。プランジャ６３の先端（突出端）は前方に向けられている。図６に示すように、上下方向においては、ソレノイド６は、モータシャフト２５の範囲内において、モータ本体部２０とギアハウジング１２の間に位置する。図５に示すように、左右方向においては、ソレノイド６は、中間シャフト３６およびモータシャフト２５の右側に配置されている。また、ソレノイド６は、上からみた場合、モータ本体部２０に部分的に重なる位置にある。

図５および図７に示すように、プランジャ６３の先端には、前方へ突出する突出部を有するキャップ６３１が装着されている。プランジャ６３は、キャップ６３１を介してリンク機構７に連結されている。図３、図５、図７および図８に示すように、リンク機構７は、プランジャ６３と作動シャフト４１を連結し、プランジャ６３の動作に連動して、作動シャフト４１を移動させるように構成されている。リンク機構７は、回動シャフト７１と、第１アーム部７２と、第２アーム部７３と、トーションバネ７４とを含む。

図７および図８に示すように、回動シャフト７１は、プランジャ６３の動作方向に直交する方向である左右方向に延在する回転軸周りに回動可能に配置されている。より詳細には、回動シャフト７１は、ギアハウジング１２の下端部から下方に突出する左右一対のアーム部１２５によって、回動可能に支持されている。なお、回動シャフト７１は、キャップ６３１の先端部（前端部）に対して下方に配置されている。

第１アーム部７２は、回動シャフト７１の右端部から、回動シャフト７１に概ね直交する方向に突出している。第１アーム部７２は、プランジャ６３の先端部に対し、左右方向に延在する回動軸周りに回動可能に連結されている。なお、ソレノイド６の非作動時には、第１アーム部７２は、回動シャフト７１から上方に延びてキャップ６３１の先端部に接続する。

図３に示すように、第２アーム部７３は、回動シャフト７１および第１アーム部７２に概ね直交する方向に突出している。第２アーム部７３は、作動シャフト４１の下端部に対し、左右方向に延在する回動軸周りに回動可能に連結されている。なお、ソレノイド６の非作動時には、第２アーム部７３は、回動シャフト７１から後方に延びて作動シャフト４１の下端部に接続する。

図５および図８に示すように、トーションバネ７４は、２個のコイル部７４１を有するダブルトーションバネとして構成されている。２個のコイル部７４１は、第２アーム部７３の左右両側で回動シャフト７１に外装されている。２個のコイル部７４１から夫々延びる２本のアーム７４２は、ギアハウジング１２に係止されている（図５参照）。２個のコイル部７４１を連結する連結部７４３は、第２アーム部７３の下端に当接している（図３および図８参照）。このような構成により、トーションバネ７４は、回動シャフト７１を、常時、左側面視で反時計回り方向（図３の反時計回り方向）、つまり、第２アーム部７３を上方に回動させる方向に付勢している。

図３に示すように、作動シャフト４１は、トーションバネ７４の付勢力によって上方に付勢され、ソレノイド６の非作動時（つまり、プランジャ６３が最前方位置に配置されているとき）には、シャフト挿入孔３６６内で最上方位置（初期位置）に保持される。図３および図４に示すように、このとき、中間シャフト３６のボール保持孔３６８の中心部には、作動シャフト４１の大径部４１１が配置されている。大径部４１１は、ボール４３に対向し、ボール４３がボール保持孔３６８から径方向内側に移動するのを規制する。各ボール４３は、ボール保持孔３６８内にはおさまらず、ボール保持孔３６８およびギア部材４２のボール保持溝４２３に亘って、大径部４１１とギア部材４２の間に配置されている。

これにより、ギア部材４２が回転すると、中間シャフト３６が、ボール４３を介してギア部材４２に一体化された状態で回転する。つまり、モータシャフト２５から中間シャフト３６へのトルクの伝達が可能となる。このことから、以下では、大径部４１１がボール４３に対向するときの作動シャフト４１の位置を、伝達位置ともいう。

本実施形態のソレノイド６はいわゆるプル型であって、コイル６２に電流が流されると、図９に示すように、プランジャ６３はフレーム６１内に退入し、第１アーム部７２を後方へ引っ張る。これにより、トーションバネ７４の付勢力に抗して、回動シャフト７１が右側面視で反時計回り方向（図９の反時計回り方向）に回動される。図１０に示すように、回動シャフト７１の回動に伴って、第２アーム部７３は、作動シャフト４１を初期位置（伝達位置）から下方へ引っ張り、最下方位置（図１０に示す位置）まで移動させる。その結果、図１０および図１１に示すように、ボール保持孔３６８の中心部には、作動シャフト４１の小径部４１３が配置される。つまり、小径部４１３がボール４３に対向する。各ボール４３は、ボール保持孔３６８およびボール保持溝４２３内において、小径部４１３とギア部材４２の間に遊嵌状に配置される。小径部４１３は、ボール４３がボール保持孔３６８から径方向内側に移動するのを許容する。なお、ボール４３の径は、小径部４１３の外周面から中間シャフト３６の外周面までの径方向の距離と概ね等しく設定されている。

これにより、ギア部材４２が回転すると、ボール４３はボール保持孔３６８の内部に配置され、ギア部材４２は、ボール４３を介して中間シャフト３６と一体化することなく、単独で回転する。つまり、モータシャフト２５から中間シャフト３６へのトルクの伝達が遮断される。このことから、以下では、小径部４１３がボール４３に対向するときの作動シャフト４１の位置を、遮断位置ともいう。なお、本実施形態では、本体ハウジング１１に過大な反動トルクが作用している状態（振り回され状態ともいう）が発生した場合に、コントローラ９がソレノイド６を作動させることで、クラッチ機構４０を作動させ、トルクの伝達を遮断する。この点については後で詳述する。

以下、ハンドル１７およびその内部構造について説明する。

図１に示すように、把持部１７０の前側には、使用者による押圧操作が可能なスイッチレバー１７１が設けられている。また、ハンドル１７の内部には、常時にはオフ状態で維持され、スイッチレバー１７１が押圧されるとオン状態とされるスイッチ１７２が収容されている。

また、ハンドル１７の上側の連結部１７３とギアハウジング１２の後上端部の間、および下側の連結部１７４とモータハウジング１３の後下端部には、夫々、弾性部材１７５、１７６が配置されている。なお、本実施形態では、弾性部材１７５、１７６として圧縮コイルバネが採用されている。ハンドル１７は、弾性部材１７５、１７６を介して、本体ハウジング１１に対して駆動軸Ａ１の延在方向（前後方向）に相対移動可能に連結されている。また、ギアハウジング１２を覆うアウタハウジング１５は、ハンドル１７に固定状に連結されており、ハンドル１７と一体的に、本体ハウジング１１に対して相対移動可能である。このような構成により、本体ハウジング１１から、ハンドル１７およびアウタハウジング１５に伝達される振動（特に、打撃動作に起因する駆動軸Ａ１方向の振動）が低減されている。

以下、ハンマドリルモードにおけるハンマドリル１０１の動作（特に、振り回され状態が発生した場合のトルク伝達の遮断）について説明する。

上述のように、スイッチレバー１７１が押圧され、スイッチ１７２がオン状態とされると、コントローラ９の制御回路９１（ＣＰＵ）は、モータ２に通電し、モータ２の駆動を開始する。上述のように、ハンマドリルモードが選択されている場合には、モード切替機構５のクラッチ機構５４は、クラッチスリーブ５５とギアスリーブ５６とが係合した状態（伝達可能状態）とされている。よって、モータ２の駆動に伴い、打撃動作とドリル動作が行われる。

制御回路９１は、モータ２を駆動している間、加速度センサ９３によって検出された加速度（加速度センサ９３からの信号）に基づいて、振り回され状態が発生しているか否かを判断する。加速度は、本体ハウジング１１の運動状態（より詳細には、駆動軸Ａ１周りの回転状態）を示す指標の一例である。なお、振り回され状態の判断方法に関しては、いかなる方法が用いられてもよいが、例えば、検出された加速度、または加速度に基づいて算出された値（例えば、角加速度）が所定の閾値を超えた場合に、振り回され状態が発生していると判断する方法を採用することができる。

制御回路９１は、振り回され状態が発生したと判断すると、ソレノイド６のコイル６２に通電することで、ソレノイド６を作動させる。これにより、上述のように、プランジャ６３が後方に引き込まれ、リンク機構７を介して作動シャフト４１が下方の遮断位置へ移動されることで、クラッチ機構４０が作動される（図９～図１１参照）。その結果、モータシャフト２５から中間シャフト３６へのトルク伝達が遮断され、ツールホルダ３０の回転が停止する。

その後、制御回路９１は、スイッチレバー１７１の押圧が解除され、スイッチ１７２がオフ状態とされると、モータ２の駆動を停止するとともに、ソレノイド６への通電も停止する。これにより、プランジャ６３が最前方位置へ復帰するとともに、トーションバネ７４の付勢力で回動シャフト７１が左側面視で反時計回りに回動する。作動シャフト４１は、第２アーム部７３によって初期位置（伝達位置）に押し上げられ、クラッチ機構４０が伝達可能状態に復帰する（図７、図３、図４参照）。

以上に説明したように、本実施形態では、モータ２から最終出力シャフトであるツールホルダ３０に至るトルクの伝達経路上にクラッチ機構４０が設けられている。そして、直線状に動作するソレノイド６のプランジャ６３を介して、クラッチ機構４０を機械的に作動させる構成が採用されている。ソレノイド６は、電磁クラッチに比べて安価な電気部品である。また、クラッチ機構４０自体はトルクの伝達経路上に配置されるものの、ソレノイド６の配置に関しては、クラッチ機構４０を作動させることが可能である限り、配置位置を自由に選択することができる。よって、本実施形態によれば、本体ハウジング１１に過大な反動トルクが作用している場合にトルクの伝達を遮断可能な構成を、電磁クラッチが採用される場合に比べてより合理的に実現することができる。本実施形態では、クラッチ機構４０は、モータシャフト２５よりも低速で回転する中間シャフト３６に設けられている。よって、電磁クラッチほど遮断スピードが高速でない機械式のクラッチ機構４０でも、中間シャフト３６へのトルクの伝達を適切に遮断することができる。

また、本実施形態では、ソレノイド６のプランジャ６３の前後方向の運動を、リンク機構７によって、クラッチ機構４０の作動シャフト４１の上下方向の運動に変換する構成が採用されている。このため、ソレノイド６とクラッチ機構４０を前後方向に並設する必要がなく、装置全体の大型化（前後方向における長尺化）を抑制することができる。また、リンク機構７にトーションバネ７４を利用することで、プランジャ６３の動作方向と、作動シャフト４１の移動方向とを容易に異ならせることができる。

また、リンク機構７は、プランジャ６３の前後方向の運動を、回動シャフト７１の回動運動に変換し、更に、それを作動シャフト４１の上下方向の運動に変換する。つまり、２回の方向変換を行っている。このように、リンク機構７が複数回の運動方向の変換を行う場合、プランジャ６３の動作方向と作動シャフト４１の移動方向の設定の自由度が高くなるため、ソレノイド６の配置位置の自由度を更に向上することができる。このため、本実施形態では、ギアハウジング１２の下端部とモータ本体部２０の間のモータシャフト２５の周囲のスペースにソレノイド６を配置し、デッドスペースとなりやすい領域を有効活用している。また、ソレノイド６は、その大部分が樹脂製のケース６４に収容されているため、ギアハウジング１２からの熱の伝達や、粉塵の進入からソレノイド６を保護することができる。

更に、本実施形態では、クラッチ機構４０は、中間シャフト３６に挿入された作動シャフト４１と、中間シャフト３６の径方向外側に同軸状に配置されたギア部材４２と、作動シャフト４１とギア部材４２の間に配置されたボール４３を含む。そして、ソレノイド６の非作動時には、作動シャフト４１の大径部４１１がボール４３に対向し、中間シャフト３６およびギア部材４２がボール４３を介して一体化された状態で回転することでトルクが伝達される。一方、ソレノイド６の作動時には、作動シャフト４１は、中間シャフト３６の回転軸Ａ３に沿って下方へ移動され、小径部４１３がボール４３に対向して、ボール４３が径方向内側に移動することを可能とすることで、ギア部材４２が中間シャフト３６に対して回転することを許容する。これにより、ギア部材４２の回転は中間シャフト３６に伝達不能となり、トルクの伝達が遮断される。このように、ソレノイド６の作動によって、中間シャフト３６内に配置された作動シャフト４１を直線状に移動させるだけで、中間シャフト３６へのトルクの伝達を遮断することができる。また、中間シャフト３６の内部と外部に配置された２つのクラッチ部材（作動シャフト４１とギア部材４２）を用いることで、クラッチ機構４０が中間シャフト３６の軸方向に大型化することを抑制できる。

また、本実施形態では、ソレノイド６の非作動時には、リンク機構７は、トーションバネ７４の付勢力で初期位置に保持され、これにより、作動シャフト４１は伝達位置に配置されている。ソレノイド６の作動時には、トーションバネ７４の付勢力に抗してリンク機構７が初期位置から回動され、これにより作動シャフト４１が遮断位置に移動される。このように、トーションバネ７４を用いた簡便な構成により、ソレノイド６の非作動時には作動シャフト４１を伝達位置で保持する一方、ソレノイド６の作動時には作動シャフト４１を遮断位置に移動させることができる。更に、ソレノイド６が作動状態から非作動状態とされた場合、トーションバネ７４の付勢力で作動シャフト４１を伝達位置に戻すことができる。

［第２実施形態］
以下、図１２～図１７を参照して、第２実施形態について説明する。本実施形態では、ハンマドリル１０２を例示する。本実施形態のハンマドリル１０２では、中間シャフト３６０上には、クラッチ機構４０は設けられていない。その代わりに、振り回され状態が発生した場合には、ツールホルダ３０上に設けられたクラッチ機構５４が作動して、ツールホルダ３０へのトルクの伝達が遮断される。ハンマドリル１０２は、第１実施形態のハンマドリル１０１と大部分の構成が共通している。よって、以下では、共通の構成については、第１実施形態と同じ符号を付して図示および説明を適宜省略または簡略化し、主に、第１実施形態とは異なる構成について説明する。

図１２に示すように、ハンマドリル１０２は、第１実施形態のハンマドリル１０１と概ね同一の構成を有する本体部１０とハンドル１７とを備えている。本実施形態では、ギアハウジング１２に収容された駆動機構３は、第１実施形態と同一の運動変換機構３１および打撃機構３３と、第１実施形態とは異なる回転伝達機構３５０とを含む。

以下、回転伝達機構３５０について説明する。図１３に示すように、本実施形態の回転伝達機構３５０は、駆動ギア２９と、被動ギア３６１と、中間シャフト３６０と、小ベベルギア３６３と、クラッチ機構５４とを含む。なお、回転伝達機構３５０は、第１実施形態と同様、減速ギア機構として構成されており、モータシャフト２５、中間シャフト３６０、ツールホルダ３０の順に、回転速度は順次低下する。

被動ギア３６１は、中間シャフト３６０上に設けられており、モータシャフト２５の駆動ギア２９に噛合している。なお、被動ギア３６１は、トルクリミッタ付きのギアとして構成されている。中間シャフト３６０は、第１実施形態の中間シャフト３６と同様、モータシャフト２５と平行に、モータシャフト２５の前側に配置されている。中間シャフト３６０は、中間シャフト３６とは異なり、振り回され状態が発生した場合に作動されるクラッチ機構は備えていない。

本実施形態では、振り回され状態が発生した場合に作動されるクラッチ機構５４は、ツールホルダ３０に搭載されており、中間シャフト３６０からツールホルダ３０へトルクを伝達する、またはトルクの伝達を遮断するように構成されている。第１実施形態で説明したように、クラッチ機構５４は、モード切替機構５の一部として設けられている。

第１実施形態では説明を簡略化したが、ここで、モード切替機構５のクラッチ切替機構５２の詳細構成について説明する。図１３および図１４に示すように、クラッチ切替機構５２は、スライド部材５２１と、係合アーム５２３と、連結ピン５２５と、トーションバネ５２７とを含む。

スライド部材５２１は、矩形枠状に形成された部材であって、ギアハウジング１２の上端部に形成された凹部１２６内で、前後方向に摺動可能に配置されている。スライド部材５２１の後端部に形成された長穴５２２には、モード切替ダイアル５１の下端部から下方に突出する偏心ピン５１０が挿通されている。偏心ピン５１０は、モード切替ダイアル５１の回動中心からずれた位置に設けられており、モード切替ダイアル５１の回動操作に伴って、軌道５１１上を回動運動する。スライド部材５２１は、偏心ピン５１０の回動運動の前後方向成分により、所定の移動範囲内を前後方向に摺動する。

係合アーム５２３は、前後方向に延在するように配置された長尺状の板状部材である。係合アーム５２３の二股状の前端部は、鉤状に下方に屈曲されており、クラッチスリーブ５５の外周部に形成された環状溝５５１に係合している。連結ピン５２５は、係合アーム５２３の後端部を上下方向に貫通する貫通孔に挿通されている。トーションバネ５２７は、スライド部材５２１の前端部の左端部に保持されている。なお、トーションバネ５２７は、コイル部の軸線が上下方向に延在し、２本のアームが交差して右方に延在するように配置されている。連結ピン５２５の下端部は、トーションバネ５２７の付勢力により、トーションバネ５２７の２本のアームの間で挟持されている。なお、２つのアームのうち、連結ピン５２５の後側に配置されたアームは、スライド部材５２１に係止されている。

以上のような構成によって、モード切替ダイアル５１がハンマドリルモードに対応する位置（図１４に示す位置）に配置されると、スライド部材５２１は移動範囲内の最後方位置に配置される。これに伴って、連結ピン５２５とトーションバネ５２７を介してスライド部材５２１に連結された係合アーム５２３も最後方位置に配置される。図１３に示すように、係合アーム５２３に係合しているクラッチスリーブ５５も、最後方位置に配置されて、ギアスリーブ５６の前端部に係合する。つまり、クラッチ機構５４は、伝達可能状態となる。一方、モード切替ダイアル５１がハンマモードに対応する位置に配置されると、スライド部材５２１、係合アーム５２３、およびクラッチスリーブ５５は、夫々、最前方位置に配置される。よって、クラッチ機構５４は遮断状態となる。

本実施形態のハンマドリル１０２は、ハンマドリルモードにおいて（つまり、クラッチ機構５４が伝達可能状態にある場合に）、振り回され状態が発生した場合、クラッチ切替機構５２を介さずにクラッチ機構５４を作動させ、中間シャフト３６０からツールホルダ３０へのトルクの伝達を遮断するように構成されている。より詳細には、振り回され状態が発生した場合には、２つのソレノイド６０がリンク機構７０を介してクラッチ機構５４を作動させるように構成されている。

図１２および図１５に示すように、２つのソレノイド６０は、ギアハウジング１２の後側に配置されている。より詳細には、２つのソレノイド６０は、クランクシャフト３１１の後方において、ギアハウジング１２の後壁部１２１にネジで固定された側面視略Ｌ字状の支持板１２２によって、左右に並んで支持されている。つまり、ソレノイド６０は、ギアハウジング１２（後壁部１２１）と、アウタハウジング１５の後壁部１５１との間のスペースに配置されている。このため、ソレノイド６０は、モータハウジング１３内でモータ本体部２０の後側（詳細には、モータハウジング１３の内壁部１３１（後壁部１３２）と周壁部１３０の間）に配置されたコントローラ９の上方の比較的に近い領域に配置されているといえる。ソレノイド６０は、配線９７によってコントローラ９に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、ソレノイド６０は、放熱の観点から、ケースに収容されることなく、大部分が外気に曝された状態で支持板１２２に支持されている。

図１５に示すように、本実施形態のソレノイド６０は、いわゆるプッシュ型であって、フレーム６１０と、図示しないコイルおよびプランジャと、プッシュバー６６とを備えている。ソレノイド６０は、コイルに電流が流され、プランジャが移動するのに連動して、筒状のフレーム６１０からプッシュバー６６が突出方向（上方向）に直線状に移動するように構成されている。２つのソレノイド６０のプッシュバー６６は、左右方向に延在する連結シャフト６７によって連結されている。

リンク機構７０は、プッシュバー６６の動作に連動して、係合アーム５２３を介してクラッチスリーブ５５を移動させるように構成されている。図１３～図１５に示すように、リンク機構７０は、回動レバー７６と、トーションバネ７７と、スライド部材７８と、押圧部材７９とを含む。

回動レバー７６は、側面視略Ｌ字状に形成された部材であって、第１アーム部７６１と、第１アーム部７６１の一端部から第１アーム部７６１に交差する方向（詳細には、概ね直交する方向）に延びる第２アーム部７６２とを有する。回動レバー７６は、第１アーム部７６１と第２アーム部７６２の接続部分を貫通する支持シャフト７６４を介して、ギアハウジング１２の後端部に、左右方向に延在する回動軸周りに回動可能に支持されている。なお、回動レバー７６は、２つのソレノイド６０の上方に配置されている。第１アーム部７６１は、第２アーム部７６２よりもソレノイド６０に近い側に配置されている。

トーションバネ７７は、ダブルトーションバネとして構成されている。トーションバネ７７は、トーションバネ７４と同様の構成を有し、２個のコイル部７７１と、２本のアーム７７２と、連結部７７３とを有する。２個のコイル部７７１は、回動レバー７６の両側で支持シャフト７６４に外装されている。２本のアーム７７２は、夫々、ギアハウジング１２の後端面に係止されている。連結部７７３は、第２アーム部７６２の後面に当接するように配置されている。このような構成により、トーションバネ７７は、回動レバー７６を、常時、左側面視で時計回り方向（図１３の時計回り方向）、つまり、第１アーム部７６１を下方に回動させる方向に付勢している。ソレノイド６０の非作動時、つまり、プッシュバー６６が最下方位置（図１３に示す位置）にあるときには、第１アーム部７６１は、支持シャフト７６４から概ね後方に延びて、ソレノイド６０の連結シャフト６７の中央部上端に当接している。

スライド部材７８は、矩形枠状に形成された部材であって、ギアハウジング１２の上端部に形成された凹部１２６内に、前後方向に摺動可能に配置されている。スライド部材７８の後端は、回動レバー７６の第２アーム部７６２の前面に当接している。なお、スライド部材７８は、クラッチ切替機構５２のスライド部材５２１の上方に配置されている。また、モード切替ダイアル５１の一部は、枠状のスライド部材７８に挿通されている（図１３参照）。このため、スライド部材７８は、前後方向に移動してもモード切替ダイアル５１と干渉しないように寸法が設定されている。

押圧部材７９は、ピン状部材であって、凹部１２６の前端を規定する壁部１２７（ギアハウジング１２の一部）に形成された貫通孔１２８内を前後方向に摺動可能に配置されている。なお、押圧部材７９の外周部に形成された環状溝にＯリング７９１が装着されることで、押圧部材７９の摺動に伴って貫通孔１２８から外部へグリスが漏出することを防止している。押圧部材７９は、スライド部材７８とクラッチ切替機構５２の係合アーム５２３の間に配置されており、その後端は、スライド部材７８の前端に当接している。また、ハンマドリルモードが選択され、クラッチ切替機構５２の係合アーム５２３が最後方位置に配置されている場合には、押圧部材７９の前端は、係合アーム５２３の後端に当接している。

図１６および図１７に示すように、コイルに電流が流されると、ソレノイド６０のプッシュバー６６が上方へ突出する。これにより、プッシュバー６６に連結された連結シャフト６７が、回動レバー７６を、トーションバネ７７の付勢力に抗して左側面視で反時計回り方向（図１６の反時計回り方向）に回動させる。第２アーム部７６２は、前方へ回動し、トーションバネ５２７の付勢力に抗して、スライド部材７８、押圧部材７９、および係合アーム５２３を前方へ移動させる。その結果、係合アーム５２３に係合するクラッチスリーブ５５が、ギアスリーブ５６から前方へ離間し、クラッチ機構５４は、ツールホルダ３０へのトルク伝達が不能な遮断状態となる（図１６参照）。

なお、クラッチ切替機構５２のスライド部材５２１は、偏心ピン５１０によって保持されており、スライド部材７８、押圧部材７９、および係合アーム５２３と連動して前方へ移動することはない。また、ソレノイド６０の作動によるクラッチスリーブ５５の前方への移動後の位置は、ハンマモードが選択された場合の位置（つまり、クラッチスリーブ５５がロックリング３０１に係合する位置）よりも後方に設定されている。

以下、ハンマドリルモードにおけるハンマドリル１０２の動作（特に、振り回され状態が発生した場合のトルク伝達の遮断）について説明する。

スイッチレバー１７１が押圧され、スイッチ１７２がオン状態とされると、コントローラ９の制御回路９１（ＣＰＵ）は、モータ２の駆動を開始する。上述のように、ハンマドリルモードが選択されている場合には、モード切替機構５のクラッチ機構５４は、クラッチスリーブ５５とギアスリーブ５６とが係合した伝達可能状態とされている。よって、モータ２の駆動に伴い、打撃動作とドリル動作が行われる。

制御回路９１は、振り回され状態が発生したと判断すると、ソレノイド６０を作動させる。これにより、上述のように、プッシュバー６６が上方へ突出し、リンク機構７０を介して係合アーム５２３が前方へ移動されることで、クラッチ機構５４が作動される（図１６および図１７参照）。その結果、中間シャフト３６０からツールホルダ３０へのトルク伝達が遮断され、ツールホルダ３０の回転が停止する。

その後、制御回路９１は、スイッチレバー１７１の押圧が解除され、スイッチ１７２がオフ状態とされると、モータ２の駆動を停止するとともに、ソレノイド６０への通電も停止する。プッシュバー６６が初期位置（最下方位置）へ復帰するとともに、トーションバネ７４の付勢力で、第１アーム部７６１が連結シャフト６７の上端に当接する位置まで、回動レバー７６が左側面視で時計回り方向（図１３の時計回り方向）に回動する。これと同時に、トーションバネ５２７の付勢力で、係合アーム５２３およびクラッチスリーブ５５が押圧部材７９およびスライド部材７８を押圧しつつ、後方へ移動する。クラッチスリーブ５５がギアスリーブ５６に係合し、クラッチ機構４０が伝達可能状態に復帰する（図１３～図１５参照）。

以上に説明したように、本実施形態でも、第１実施形態と同様、モータ２から最終出力シャフトであるツールホルダ３０に至るトルクの伝達経路上にクラッチ機構５４が設けられている。そして、直線状に動作するソレノイド６０のプッシュバー６６を介して、クラッチ機構５４を機械的に作動させる構成が採用されている。よって、第１実施形態と同様、本体ハウジング１１に過大な反動トルクが作用している場合にトルクの伝達を遮断可能な構成を、電磁クラッチが採用される場合に比べてより合理的に実現することができる。また、本実施形態では、クラッチ機構５４は、モータシャフト２５よりも低速で回転するツールホルダ３０に設けられている。よって、電磁クラッチほど遮断スピードが高速でない機械式のクラッチ機構５４でも、ツールホルダ３０へのトルクの伝達を適切に遮断することができる。

また、本実施形態では、プッシュバー６６の上下方向の運動を、リンク機構７０によって、クラッチ機構５４のクラッチスリーブ５５の前後方向の運動に変換する構成が採用されている。このため、ソレノイド６０とクラッチ機構５４を上下方向に並設する必要がなく、装置全体の大型化（上下方向における長尺化）を抑制することができる。また、リンク機構７０にトーションバネ７７を利用することで、プッシュバー６６の動作方向と、クラッチスリーブ５５の移動方向とを容易に異ならせることができる。そこで、本実施形態では、ソレノイド６０は、ギアハウジング１２の後側に配置されている。つまり、ソレノイド６０は、クラッチ機構５４に加え、モータ本体部２０の後側に配置されたコントローラ９にも比較的近い位置に配置されている。このように、クラッチ機構５４の近くにソレノイド６０を配置しつつ、ソレノイド６０とコントローラ９の配線を容易にすることができる合理的な配置が実現されている。

また、本実施形態のリンク機構７０では、２つのトーションバネ７７、５２７が使用され、更に、押圧部材７９にはＯリング７９１が装着されている。これらの弾性部材の弾性力に抗してクラッチスリーブ５５を移動させるには、比較的強い力が必要である。これに対し、２つのソレノイド６０の合力を利用することで、リンク機構７０を介してクラッチスリーブ５５を確実に移動させることができる。

更に、本実施形態では、元々ハンマドリル１０２が備えているモード切替機構５のクラッチ機構５４が、ハンマドリルモードにおいて振り回され状態が発生した場合に、ソレノイド６０によって作動される。具体的には、ソレノイド６０に連動して動作するリンク機構７０によって、クラッチ切替機構５２とは異なる経路でクラッチ機構５４が作動される。このように、モード切替機構５のクラッチ機構５４を利用することで、新たに付加する部品数を抑制しつつ、効率的に、振り回され状態が発生した場合にトルク伝達を遮断する機構を実現することができる。

上記実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。ハンマドリル１０１、１０２は、各々、本発明の「回転工具」および「ハンマドリル」の例である。モータ２、モータ本体部２０、ステータ２１、ロータ２３、モータシャフト２５、回転軸Ａ２は、夫々、本発明の「モータ」、「モータ本体部」、「ステータ」、「ロータ」、モータシャフト」、「第１の回転軸」の例である。ツールホルダ３０および駆動軸Ａ１は、夫々、本発明の「最終出力シャフト」および「第２の回転軸」の例である。本体部１０あるいは本体ハウジング１１は、本発明の「ハウジング」の例である。加速度センサ９３は、本発明の「検出機構」の例である。クラッチ機構４０、５４は、各々、本発明の「遮断機構」および「クラッチ機構」の例である。ソレノイド６、６０は、各々、本発明の「ソレノイド」の例である。プランジャ６３およびプッシュバー６６は、夫々、本発明の「作動部」の例である。

作動シャフト４１およびクラッチスリーブ５５は、夫々、本発明の「第１クラッチ部材」の例である。ギア部材４２およびギアスリーブ５６は、夫々、本発明の「第２クラッチ部材」の例である。リンク機構７、７０は、夫々、本発明の「少なくとも１つの介在部材」の例である。トーションバネ７４、７７、５２７は、各々、本発明の「トーションバネ」の例である。中間シャフト３６および回転軸Ａ３は、夫々、本発明の「中間シャフト」および「第３の回転軸」の例である。シャフト挿入孔３６６およびボール保持孔３６８は、夫々、本発明の「第１の孔」および「第２の孔」の例である。作動シャフト４１の大径部４１１、小径部４１３は、夫々、本発明の「大径部」、「小径部」の例である。ボール４３は、本発明の「ボール」の例である。モータハウジング１３およびギアハウジング１２は、夫々、本発明の「第１収容部」および「第２収容部」の例である。ソレノイド６のケース６４は、本発明の「ケース」の例である。モード切替機構５は、本発明の「モード切替機構」の例である。コントローラ９あるいは制御回路９１は、本発明の「制御部」の例である。

なお、上記実施形態は単なる例示であり、本発明に係る打撃工具は、例示されたハンマドリル１０１、１０２の構成に限定されるものではない。例えば、下記に例示される変更を加えることができる。なお、これらの変更は、これらのうちいずれか１つのみ、あるいは複数が、実施形態に示すハンマドリル１０１、１０２、あるいは各請求項に記載された発明と組み合わされて採用されうる。

例えば、上記実施形態では、回転工具の一例として、ハンマドリル１０１、１０２が挙げられているが、本発明は、ドリル動作のみが可能な電動ドリルや、ナットやボルトの締め付けが可能な締付工具に適用されてもよい。また、例えば、ハンマモードと、ハンマドリルモードと、ドリル動作のみが行われるドリルモードの３つの動作モードを有するハンマドリルに適用されてもよい。この場合、ハンマドリルモードおよびドリルモードにおいて、振り回され状態が発生した場合、上述のように、ソレノイド６、６０によりクラッチ機構４０、５４が作動されればよい。

また、本発明が適用される回転工具に応じて、本体部１０、駆動機構３、モータ２の構成も、適宜、変更されうる。例えば、上記実施形態のハンマドリル１０１、１０２は、本体ハウジング１１からハンドル１７およびアウタハウジング１５への振動伝達を抑制するための防振構造を有するが、このような防振構造は、適宜変更されてもよいし、必ずしも設けられる必要はない。また、上記実施形態では、運動変換機構３１として、クランク機構が採用されているが、揺動部材を用いる機構が採用されてもよい。また、例えば、打撃機構３３は、ストライカ３３１のみで先端工具１００を打撃する機構に変更されてもよい。

クラッチ機構４０、５４、ソレノイド６、６０、およびリンク機構７、７０の構成は、適宜、変更が可能である。例えば、クラッチ機構４０は、ボール４３を利用することなく、クラッチ歯を夫々に備え、噛合い係合可能に構成された駆動側部材と被動側部材とで構成されていてもよい。ソレノイド６、６０の配置位置や数、プランジャ６３、プッシュバー６６の動作方向も、実施形態の例示に限定されるものではない。また、ソレノイドの動作方式（プル型、プッシュ型等）も、適宜変更されうる。リンク機構７、７０の構成部品や、トーションバネの構成、数および配置等は、ソレノイド６、６０とクラッチ機構４０、５４の配置関係や必要な力に応じて、適宜、変更されうる。

ハウジングの運動状態を検出する検出機構として、上記実施形態で例示された加速度センサに代えて、例えば、速度センサや変位センサが採用されてもよい。また、本体ハウジング１１に過大な反動トルクが作用しているか否か（振り回され状態が発生しているか否か）の判断には、かかる検出機構の検出結果に加え、例えば、先端工具１００に作用しているトルクに相当する物理量の検出結果が使用されてもよい。

ハンマドリル１０１、１０２では、モータシャフト２５から最終出力シャフトとしてのツールホルダ３０までのトルクの伝達経路には、中間シャフト３６、３６０が１本のみ設けられている。しかしながら、中間シャフトが複数設けられている場合には、どの中間シャフトにクラッチ機構４０が設けられてもよい。

更に、本発明および上記実施形態の趣旨に鑑み、以下の態様が構築される。以下の態様は、実施形態に示すハンマドリル１０１、１０２および上述の変形例、または各請求項に記載された発明と組み合わされて採用されうる。
［態様１］
前記回転工具の動作を制御するように構成された制御部を更に備え、
前記制御部は、前記検出機構によって検出された前記運動状態に基づいて、前記ハウジングに過大な反動トルクが作用していると判断した場合、前記ソレノイドの前記作動部を動作させるように構成されていてもよい。
［態様２］
前記中間シャフトは、前記モータシャフトと平行に配置されていてもよい。
［態様３］
前記検出機構は、前記運動状態として、前記第２の回転軸周りの前記ハウジングの回転状態に関する物理量を検出するように構成されていてもよい。

１００：先端工具
１０１、１０２：ハンマドリル
１０：本体部
１１：本体ハウジング
１２：ギアハウジング
１２１：後壁部
１２２：支持板
１２５：アーム部
１２６：凹部
１２７：壁部
１２８：貫通孔
１３：モータハウジング
１３０：周壁部
１３１：内壁部
１３２：後壁部
１５：アウタハウジング
１５１：後壁部
１７：ハンドル
１７０：把持部
１７１：スイッチレバー
１７２：スイッチ
１７３：連結部
１７４：連結部
１７５：弾性部材
１７６：弾性部材
１９：電源ケーブル
２：モータ
２０：モータ本体部
２１：ステータ
２３：ロータ
２５：モータシャフト
２９：駆動ギア
３：駆動機構
３０：ツールホルダ
３０１：ロックリング
３１：運動変換機構
３１１：クランクシャフト
３１３：連接ロッド
３１５：ピストン
３１７：シリンダ
３３：打撃機構
３３１：ストライカ
３３３：インパクトボルト
３３５：空気室
３５、３５０：回転伝達機構
３６、３６０：中間シャフト
３６１：被動ギア
３６３：小ベベルギア
３６６：シャフト挿入孔
３６８：ボール保持孔
４０：クラッチ機構
４１：作動シャフト
４１１：大径部
４１３：小径部
４２：ギア部材
４２１：被動ギア
４２３：ボール保持溝
４３：ボール
５：モード切替機構
５１：モード切替ダイアル
５１０：偏心ピン
５１１：軌道
５２：クラッチ切替機構
５２１：スライド部材
５２２：長穴
５２３：係合アーム
５２５：連結ピン
５２７：トーションバネ
５４：クラッチ機構
５５：クラッチスリーブ
５５１：環状溝
５６：ギアスリーブ
５６１：大ベベルギア
６、６０：ソレノイド
６１、６１０：フレーム
６２：コイル
６３：プランジャ
６３１：キャップ
６４：ケース
６６：プッシュバー
６７：連結シャフト
７、７０：リンク機構
７１：回動シャフト
７２：第１アーム部
７３：第２アーム部
７４：トーションバネ
７４１：コイル部
７４２：アーム
７４３：連結部
７６：回動レバー
７６１：第１アーム部
７６２：第２アーム部
７６４：支持シャフト
７７：トーションバネ
７７１：コイル部
７７２：アーム
７７３：連結部
７８：スライド部材
７９：押圧部材
７９１：Ｏリング
９：コントローラ
９１：制御回路
９３：加速度センサ
９７：配線
Ａ１：駆動軸
Ａ２：回転軸
Ａ３：回転軸

Claims (6)

1. 回転工具であって、
   ステータおよびロータを含むモータ本体部と、前記ロータから延設され、第１の回転軸周りに回転可能なモータシャフトとを有するモータと、
   前記モータシャフトから伝達されたトルクによって、前記第１の回転軸に交差する方向に延在する第２の回転軸周りに回転駆動されるように構成された最終出力シャフトと、
   前記モータおよび前記最終出力シャフトを収容するハウジングであって、前記モータ本体部を収容する第１収容部と、前記最終出力シャフトを収容する第２収容部とを含むハウジングと、
   前記ハウジングの運動状態を検出するように構成された検出機構と、
   前記モータシャフトから前記最終出力シャフトまでの前記トルクの伝達経路上に設けられ、前記トルクの伝達を遮断するように構成されたクラッチ機構であって、第１クラッチ部材と第２クラッチ部材を含む機械式のクラッチ機構と、
   直線状に動作可能な作動部を備えたソレノイドであって、前記検出機構によって検出された前記ハウジングの前記運動状態に基づいて、前記作動部を介して前記クラッチ機構を機械的に作動させるように構成されたソレノイドと、
   複数の部材を含むリンク機構であって、前記ソレノイドの前記作動部と、前記クラッチ機構の前記第１クラッチ部材とを連結するリンク機構とを備え、
   前記ソレノイドは、前記第１の回転軸の延在方向において、前記モータシャフトの範囲内、且つ、前記第２収容部と前記モータ本体部の間に、前記作動部が前記第２の回転軸と平行に移動するように配置されており、
   前記第１クラッチ部材は、前記トルクの伝達を可能とする伝達位置と、前記トルクの伝達を遮断する遮断位置との間で、前記第２クラッチ部材に対して前記第２の回転軸に交差する方向に直線状に移動可能であって、
   前記リンク機構は、前記作動部の直線運動を回動運動に変換し、更に、前記回動運動を前記第１クラッチ部材の直線運動に変換することで、前記第１クラッチ部材を前記伝達位置から前記遮断位置へ移動させるように構成されていることを特徴とする回転工具。
2. 請求項１に記載の回転工具であって、
   前記ソレノイドの非作動時には、前記リンク機構は、少なくとも１つのトーションバネの付勢力で初期位置に保持され、これにより前記第１クラッチ部材は前記伝達位置に配置されており、
   前記ソレノイドの作動時には、前記作動部が前記少なくとも１つのトーションバネの前記付勢力に抗して前記リンク機構を前記初期位置から移動させ、これにより前記第１クラッチ部材を前記遮断位置に移動させることを特徴とする回転工具。
3. 請求項１または２に記載の回転工具であって、
   前記伝達経路上において、前記モータシャフトと前記最終出力シャフトの間に配置され、前記第１の回転軸に平行な第３の回転軸周りに回転されるように構成された中間シャフトを更に備え、
   前記クラッチ機構は、前記中間シャフト上に設けられて、前記中間シャフトへの前記トルクの伝達を遮断するように構成されていることを特徴とする回転工具。
4. 請求項３に記載の回転工具であって、
   前記中間シャフトは、前記第３の回転軸に沿って延在する第１の孔と、前記第３の回転軸に交差する方向に前記中間シャフトを貫通する第２の孔を有し、
   前記クラッチ機構は、
   大径部および小径部を有するシャフト状に形成され、前記第１の孔内に前記第３の回転軸に沿って移動可能に配置された前記第１クラッチ部材と、
   前記中間シャフトの径方向外側に同軸状に配置された前記第２クラッチ部材と、
   前記第２の孔内において、前記径方向において前記第１クラッチ部材と前記第２クラッチ部材との間に配置されたボールとを含み、
   前記ソレノイドの非作動時には、前記第１クラッチ部材は、前記大径部が前記ボールに対向する前記伝達位置に配置され、これにより、前記中間シャフトおよび前記第２クラッチ部材が前記ボールを介して一体化された状態で回転することで前記トルクを伝達し、
   前記ソレノイドの作動時には、前記第１クラッチ部材は、前記第３の回転軸に沿って、前記小径部が前記ボールに対向する前記遮断位置へ移動し、これにより、前記第２クラッチ部材の前記中間シャフトに対する回転を許容することで前記トルクの伝達を遮断することを特徴とする回転工具。
5. 請求項１～４の何れか１つに記載の回転工具であって、
   前記ソレノイドの少なくとも一部は、前記ハウジングに取り付けられた樹脂製のケースに収容されていることを特徴とする回転工具。
6. 請求項１～５の何れか１つに記載の回転工具であって、
   前記ソレノイドに加え、もう１つのソレノイドを更に備え、
   ２つの前記ソレノイドは、その合力によって、前記リンク機構を介して前記第１クラッチ部材を移動させるように構成されていることを特徴とする回転工具。

Images