JP2013166239A

JP2013166239A - チゼル

Info

Publication number: JP2013166239A
Application number: JP2013025822A
Authority: JP
Inventors: Jens Schneider; シュナイダーイェンス; Karsten Brandenburg; ブランデンブルグカルステン; Zsolt Kosa; コサゾルト; Lajos Toth; トートラヨス
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2033-02-13
Also published as: RU2620526C2; AR089953A1; RU2013106398A; BR102013003513A2; CN103252753A; DE102012202300A1; EP2628572A1; PL2628572T3; US9221164B2; CN103252753B; JP6104628B2; EP2628572B1; ES2589279T3; US20130205603A1

Abstract

【課題】チゼルが、素材中で動かなくかる可能性を低減する。
【解決手段】チゼル１は、打撃方向７に向く中心軸線２に沿って順に配置された打撃面４、シャンク８、拡径部１２及び先端部３を備える。拡径部１２は、中心軸線２の周囲に、中心軸線２に沿って延設された複数のリブ１３を有する。リブ１３のそれぞれは、中心軸線２に対して接線方向への偏倚をなすことにより形成される波状形状を有する。
【選択図】図１

Description

本発明はチゼルに関し、具体的には素材を複数の断片に分割する手持ち式工具用のチゼルに関する。

素材を複数の断片に分割するため、使用者はチゼルを素材に押し当てる。チゼルは、まず最初にその軸線方向に向けて素材内に入り込む。チゼルは圧縮応力を発生することによって素材を押し出す。このときの応力が素材の弾性を上回ると、チゼルの周囲の素材が破砕する。

しかしながら、このような応力に対して素材が持ちこたえることができると、チゼルが素材内で動けなくなってしまう。このとき使用者は、大きな肉体的労力を伴わなければ、素材からチゼルを抜き取ることができない。

本発明のチゼルは、素材内で動けなくなる可能性を低減するものである。このようなチゼルは、打撃方向に向く中心軸線に沿って順に配置された打撃面、シャンク、拡径部、及び先端部を有する。拡径部は、中心軸線に沿って延設されると共に中心軸線周りに分散配置された複数のリブを有する。それぞれのリブは、中心軸線に関して接線方向に偏倚した波状形状を有する。接線方向への偏倚とは、径方向に直角、且つ中心軸線に直角な方向になされるものであって、中心軸線周りの周方向に例えば円弧状などのように曲線状に湾曲させたもの、若しくは周方向に向け接線に沿って直線的に移動したもの、または円弧状の偏倚と直線的な偏倚との組み合わせとすることができる。螺旋状とは異なり、得られる波状形状は、中心軸線方向に対し、リブが一方の周方向及び当該一方の周方向と逆の周方向とに交互に偏倚して形成されることを意味する。このような交互の偏倚により、素材における応力を断ち切り、チゼルが動かなくなる可能性を低減することができる。

偏倚の大きさは制限されるのが有効である。偏倚の大きさとは、２つの隣り合う最大偏倚部分の周方向における間隔である。偏倚の大きさはリブの幅より小さいのが好ましい。中心軸線周りの一方の周方向に向けての偏倚の大きさは、当該一方の周方向とは逆の周方向に向けての偏倚の大きさと等しくすることが可能である。偏倚の大きさは、５〜２０度の範囲内に設定することができる。

リブの少なくとも１つは、波状形状を形成する接線方向への偏倚において、中心軸線の周囲の周方向に平行移動するように偏倚していてもよい。このとき、中心軸線に直角な断面の形状は、中心軸線に沿って連続的に変化する。

リブの少なくとも１つは、波状形状を形成する接線方向への偏倚において、中心軸線の周囲の周方向に回るように偏倚していてもよい。このとき、中心軸線に直角な断面の形状は、中心軸線に沿って、形状を維持しつつ一方の周方向と当該一方の周方向とは逆の周方向とに交互に回転する。

偏倚により、中心軸線に沿う方向に対するリブの傾斜が生じる。この傾斜は波状形状に同調して変化する。このような傾斜は、チゼルが動かなくなるのを防止する上で有効である。一方、大きな傾斜は、高い破砕効果に対して障害となる。中心軸線に沿って周期的に変化する角度は最小値と最大値とを有する。最小値は−２０度〜−３度の範囲内にあるのが好ましく、最大値は３度〜２０度の範囲内にあるのが好ましい。

チゼルは、少なくとも３つの波列を有するのが好ましい。

チゼルを示す図である。図１のII-II平面におけるチゼルの断面図である。図１のIII-III平面におけるチゼルの断面図である。図１のIV-IV平面におけるチゼルの断面図である。チゼルの断面図である。チゼルの断面図である。チゼルの断面図である。ハンマードリルを示す図である。

具体例及び図面に基づき、本発明について以下に説明する。
特に示さない限り、同一の要素、または機能的に同様の要素は、同じ符号により図に示すものとする。

図１は、具体例であるチゼル１の側面図である。チゼル１は、同一の中心軸線２における一端に先端部３を有し、他端に打撃面４を有する。手持ち式電動工具であるハンマードリル６の打撃部材５、５６によって打撃面４に加えられた打撃は、打撃面４から中心軸線２に沿って打撃方向７に向け、先端部３へと伝達される。

打撃面４は、チゼル１におけるシャンク８の前方端面によって形成される。この前方端面は中心軸線２に実質的に直角に形成され、球面状または平面状をなす。シャンク８は、中心軸線２と同軸状に形成されているのが好ましく、例えば六角柱などの角柱状、または例えば断面が円形の円柱状をなす。シャンク８において打撃面４に隣接する部分は、ハンマードリル６、即ちハンマーチゼルへの挿入端部９として形成することが可能である。例えば、シャンク８には中心軸線２に沿って溝状凹部１０を設けることが可能であり、この溝状凹部１０に、手持ち式電動工具６のロック部材を係合可能である。これに代えて、或いはこれに加えて、環状のカラー１１をシャンク８に設けてもよい。径方向に突設されたカラー１１は、チゼル１を軸線方向で固定するべく、ハンマードリル６のブラケットを後方から係合させてもよい。

前端部３は、打撃方向７に向けて先細りになっており、中心軸線２周りに対称になっているのが好ましい。例えば、先端部３は、ピラミッド状、或いは円錐状としてもよい。

拡径部１２は、チゼル１が素材内で動かなくなってしまう可能性を低減するため、中心軸線２に沿い、先端部３とシャンク８との間に配設されている。拡径部１２は、先端部３全体と同じ材料、好ましくは鋼からなる。図２は、例示した拡径部１２のII-II平面における断面図である。また、図３はIII-III平面における断面図であり、図４はIV-IV平面における断面図である。III-III平面は、II-II平面とIV-IV平面との中間に位置する。例示した棒状の拡径部１２には、中心軸線２に沿って長手方向に延びる複数のリブ１３が中心軸線２の周囲に配列されている。これらリブ１３は、いずれも先端部３を起点として設けられているのが好ましい。各リブ１３の長さ（中心軸線２方向の長さ）は、同一とすることが可能であり、具体的には拡径部１２の長さ１４と等しくすることが可能である。リブ１３は、中心軸線２の周囲に等間隔の角度１５で配置されるのが好ましい。図示した実施形態では、各リブ１３は同一形状であり、互いに平行に配列されている。

リブ１３は、中心軸線２からそれるような偏倚を変化させた波状形状をなす。この波状形状の特徴は、偏倚により中心軸線２に沿って生じる複数の極小部１６と極大部１７とにある。極小部１６から打撃方向７に延って移行するにつれ、リブ１３の偏倚の大きさは、隣り合う極大部１７まで周方向１８に連続的に増大する。図中の表示において周方向１８は、打撃方向７に見たときに反時計回りとなっている。極大部１７から打撃方向７に沿って移行するにつれて、リブ１３の偏倚の大きさは、隣り合う極小部１６まで周方向１８に連続的に減少する。中心軸線からそれるような偏倚は、中心軸線２に沿って、例えば正弦曲線状に変化する。

チゼル１が素材内に差し込まれているとき、素材に対し、極小部１６が周方向１８とは逆方向に力を作用させる一方、極大部１７が周方向１８に力を作用させる。この結果として生じる剪断力により、素材内に深く差し込まれたチゼルが動かなくなる可能性が低減される。

リブ１３の偏倚の大きさの平均は０となるのが好ましく、周方向１８への偏倚の大きさと、周方向１８とは逆方向への偏倚の大きさとは等しいのが好ましい。リブ１３の極小部１６は、中心軸線２に沿って直線的に配置される。リブ１３の極小部１６は、中心軸線２に沿って互いに位置をずらして配置される一方、中心軸線２周りの角度位置１９は同一である。リブ１３の全ての極大部１７についても、同様にして中心軸線２に沿って直線的に配置されると共に、中心軸線２周りの角度位置２０は同一であるのが好ましい。対称的な形状により、素材内でチゼル１が動かなくなる可能性を低減するという点での性能改善だけでなく、周方向１８への力の伝達と周方向１８とは逆方向への力の伝達とを同様に行う上でも有利となる。極小部１６と極大部１７とは、中心軸線２に沿って等間隔で配置されるのが好ましい。従って、リブ１３は、その延設部分において、極小部１６及び極大部１７の一方を通過して中心軸線２に直角な平面、例えばII-II平面及びIV-IV平面の一方に関し、鏡面対称となる。

設けられるリブ１３の数は、一例として、細いチゼル１の場合で３本、太いチゼル１の場合で６本とするのが好ましい。リブ１３は、中心軸線２周りに等間隔で配置されているのが好ましい。周方向１８と、周方向１８とは逆方向とで作用する力が同じになるよう、回転対称の構造となっている。図示の通り、リブ１３を全て同じ形状とすることにより、例示している構造は４回対称となっている。これに代え、例えば４本のリブの場合に、径方向で対向する位置にあるリブを同じ形状とすると共に、これらリブと隣り合うリブとは形状と異ならせてもよい。この場合、４つのリブを有した２回対称の構造となる。

例示した拡径部１２のリブ１３は、それぞれ３つの極小部１６及び３つの極大部１７、即ち３つの波列２２を有する。極小部１６及び極大部１７の数は、拡径部１２の長さ１４に依存する。隣り合う極小部１６と極大部１７との間隔は、１ｃｍ〜３ｃｍの範囲内とするのが好ましい。チゼル１は、一般的に１０ｃｍ程度まで素材内に差し込まれ、１を超える波列２２が素材内に位置する。

リブ１３は、峰部２３と、峰部２３より周方向１８の側に位置して峰部２３と接する第１側面部２４と、峰部２３より周方向１８とは逆方向の側に位置して峰部２３と接する第２側面部２５とを有する。リブ１３の表面は、主として、周方向１８の側の第１側面部２４と、峰部２３と、周方向１８とは逆方向の側の第２側面部２５とからなる。第１側面部２４は、周方向１８のみを向いており、周方向１８に向け中心軸線２に近付くように傾斜している。第１側面部２４は、連続的に形成され、リブ１３の軸線方向の全長１４にわたって延設されている。第１側面部２４に対応したもう一方の側面部である第２側面部２５は、周方向１８とは逆方向のみを向いており、いずれの部分においても、周方向１８に向け上昇するように、即ち中心軸線２から遠ざかるように傾斜している。第１側面部２４と同様に、第２側面部２５は連続的に形成され、リブ１３の軸線方向の全長１４にわたって延設されている。

第２側面部２５は、中心軸線２に沿って延設されており、第１側面部２４と平行であるのが好ましい。打撃方向７における第１側面部２４の曲率は、打撃方向７における第２側面部２５の曲率と等しくなっている。リブ１３の幅２６は、中心軸線２に沿って一定である。リブ１３の幅２６は、リブ１３の半分の高さ位置２７における幅として規定することができる。この半分の高さ位置２７は、峰部２３における直径と基部２８における直径との半分、即ち外径２９と内径３０との算術平均の半分に相当する位置である。複数のリブ１３による周方向の占有領域の合計の大きさは、半分の高さ位置２７において９０度〜１５０度の範囲の円弧に相当するものとなる。従って、リブ１３が４本の場合、拡径部１２におけるリブ１３の幅２６は、２２．５度〜３７．５度の円弧内に収まるものとなる。

リブ１３は鏡面対称の形状を有することが好ましい。中心軸線２に直交する平面におけるリブ１３の断面は、峰部２３を通過する対称軸３１に関して線対称になっている。径方向における第１側面部２４の湾曲は、径方向における第２側面部２５の（逆向きの）湾曲と線対称になっている。

峰部２３は平坦、或いは例示するように線状であってもよい。峰部２３は、周方向１８に対する接線方向にある。峰部２３に隣接する第１側面部２４及び第２側面部２５は、峰部２３からそれぞれ周方向１８及び周方向１８とは逆方向に向け中心軸線２に近付くように傾斜している。峰部２３は、中心軸線２に直角な平面において、中心軸線２から径方向に最も離間した位置にあるリブ１３上の点の集合からなる。中心軸線２を挟む峰部２３の間隔は、打撃方向７に沿って好ましくは連続的に減少し、特に先端部３の領域では、峰部２３が単調に中心軸線２に近付いていく。これに代えて、中心軸線２を挟む峰部２３の間隔を、中心軸線２に沿って周期的に増減させるようにしてもよい。中心軸線２に最も近接した面により、リブ１３の基部２８が形成される。中心軸線２を挟む基部２８の間隔３０は、拡径部１２の全長１４にわたって一定であるのが好ましい。リブ１３の基部２８は、周方向１８で隣り合うリブ１３の基部２８と併合するようにしてもよい。

中心軸線２の周囲に配列されたリブ１３は、拡径部１２に非凸面形状の特徴を与える。峰部２３に対して径方向にくぼんだ第１側面部２４及び第２側面部２５は、隣り合うリブ１３の間に延びる通路３２に接している。通路３２は、拡径部１２の凸面状の包絡線より内側に位置している。拡径部１２の中心軸線２から峰部２３までの距離の２倍に等しい外径２９は、拡径部１２の中心軸線２から基部２８までの距離の２倍に等しい内径３０より少なくとも５０％大きいのが好ましい。リブ１３はコア部３３から径方向に拡大するようにして形成してもよい。コア部３３は、例えば中心軸線２を中心とする回転対称体或いは円柱体などの、凸面を有した中実体からなる。

第１側面部２４は、リブ１３に対応して波状形状をなす。第１側面部２４と中心軸線２とがなす角度３４は、中心軸線２に沿って交互に変化する。具体的には、角度３４が負の方向及び正の方向に変化することにより、角度が一定で回転方向が固定となる螺旋状とは大きく異なる構造となっている。例えば、角度３４は中心軸線２に沿って正弦曲線の場合のように変化する。角度３４の最大値は３度〜２０度の範囲内にあり、角度３４の最小値は−３度〜−２０度の範囲内にある。

第１側面部２４は、中心軸線２に沿って、第１区域３５と第２区域３６とに交互に区分される。第１区域３５において第１側面部２４は、中心軸線２に対し正の角度３４で傾斜している。続いて第１側面部２４は、打撃方向７に沿い、周方向１８に移行していく。第１区域３５において傾斜している第１側面部２４及びその垂線３７は、打撃方向７側に向く。第２区域３６では、第１区域３５の場合とは逆に傾斜しており、第１側面部２４は、中心軸線２に対して負の角度３４で傾斜する。第１側面部２４は、打撃方向７に沿い、周方向１８とは逆方向に移行していく。第１側面部２４とその垂線３８は打撃面４に対する打撃方向７とは逆方向側に向く。

リブ１３の接線方向の偏倚は、例えば平行移動により行われる。極小部１６において第１側面部２４は、極大部１７における第１側面部２４と平行となり、好ましくは、他の部分における中心軸線２に直角な全ての断面において平行となる。中心軸線２に対する第１側面部２４の傾斜３４は、中心軸線２に沿って繰り返し変化するが、径方向では一定となる。線対称のリブ１３の場合、対称軸３１は、中心軸線２に沿って互いに平行な状態を維持する。例えば、この平行移動は、中心軸線２に直角で、リブ１３の峰部２３の点に接する直線３９に沿って行うことが可能である。この点は、例えば極小部１６と極大部１７との中央部４０（III-III平面）に設けることができる。

各リブ１３には、角度１５毎に個々の直線３９が割り当てられ、これらの直線３９は、隣り合うリブ１３がなす角度１５に等しい角度１５で中心軸線２周りに配置される。平行移動は、それぞれのリブ１３に対し、角度１５ずつ回転した方向に向けて行われる。拡径部１２の外形は中心軸線２に沿って変化する。極小部１６、中央部４０、及び極大部１７における拡径部１２の断面は、それぞれ形状が異なっている。中心軸線２周りに回転させても、断面を互いに一致させることはできない。例えば、中央部４０の断面は、対称軸３１に関して線対称となっている。一方、極小部１６及び極大部１７におけるそれぞれの断面は、線対称にはなっていないが、相互に線対称とすることは可能である。

リブ１３の接線方向への偏倚の大きさは制限される。図４は、極大部１７における断面に加え、極小部１６における断面を示す図である。なお、いずれのリブ１３も交差していない。隣り合う極小部１６と極大部１７との間のずれの大きさは、リブ１３の断面における重複面積４１、即ち、例えば極小部１６におけるリブ１３の断面と、当該リブの極大部１７における断面とが重複する面積が、リブ１３の断面積の少なくとも２５％となるような大きさとなっている。従って、台形に近似したリブ１３の良好な断面により、偏倚の大きさ、即ち極小部１６から極大部１７までの距離は、リブ１３の幅２６の７５％未満となる。少なくともこの偏倚の大きさは、極小部１６及び極大部１７のそれぞれにおける断面の重複部分４１（網掛け部分）の面積が、リブ１３の断面積の７５％未満となるような大きさとなる。偏倚の大きさはリブ１３の幅２６のほぼ２５％となっている。

周方向１８及び周方向１８とは逆方向における角度偏差４２で表される、極大部１７と当該極大部１７に隣り合う極小部１６との間の偏倚の差は３０度未満であって、好ましくは５度より大きい。第１区域３５内におけるリブ１３の偏倚は少なくとも５度であって、周方向１８に１／１２回転より少なく偏倚させたものとなり、これに続く第２区域３６では、周方向１８とは逆方向に少なくとも５度となる。第２区域３６における周方向１８とは逆方向への偏倚も、１／１２回転未満に制限される。隣り合うリブ１３の間の通路３２は、中心軸線２に沿って直線状に延びるコア４３からなり、少なくとも３０度に相当する幅を有する。角度寸法は、リブ１３の半分の高さ位置２７における輪郭に基づき定めるのが好ましい。

図５〜図７は拡径部１２の断面図である。図５は、偏倚が最小となる位置における断面図であり、II-II平面の断面図に相当する。また、図７は、偏倚が最大となる位置における断面図であってIV-IV平面の断面図に相当し、図６は、偏倚が最小となる位置と偏倚が最大となる位置との中間となる位置における断面図であってIII-III平面の断面図に相当する。

拡径部４４は、複数のリブ４５を有しており、これらリブ４５は中心軸線２の周りに配列されている。中心軸線２に沿って延びるリブ４５は波状形状をなすことにより、中心軸線から接線方向に偏倚が生じている。各リブ４５は、周方向１８のみに向く連続的な第１側面部２４と、周方向１８とは逆方向に向く連続的な第２側面部２５とを有する。リブ４５の表面は、互いに平行であるのが好ましい第１側面部２４及び第２側面部２５によって形成される。リブ４５について、図２〜図４に基づき更に詳細に説明する。

リブ４５は中心軸線２の周囲に設けられる。中心軸線２周りにリブ４５を回転移動させることによって接線方向の偏倚が生じる。拡径部１２において中心軸線２に直交する断面は、いずれも同じ形状を有しており、中心軸線２周りの回転により重ね合わせることが可能である。例えば、断面は、リブ４５の対称軸３１に関して線対称とすることが可能である。

リブ４５の接線方向の偏倚の大きさは制限される。図７には、極大部１７における断面（網掛け）に加え、極小部１６における断面（網がけなし）が示されている。極小部１６における断面と極大部１７における断面との角度のずれ４２は３０度未満である。この角度のずれ４２は５度より大きいのが好ましい。また、角度のずれ４２は、全ての極小部１６と全ての極大部１７との間で、等しくなっているのが好ましい（図１参照）。

リブ４５の幅２６は、角度のずれ４２に比べて大きいのが好ましい。例えば、リブ４５の幅２６は、半分の高さ位置２７において、全周のうち９０度〜１５０度の間の角度の円弧を占めるように設定するのが好ましい。例示した４つのリブ４５を有する拡径部１２の場合、幅２６は２２．５度〜３７．５度の範囲内にある。接線方向におけるリブ４５の幅４６の偏倚は、リブ４５同士が交差しない程度に設定すべきである。

第１側面部２４と中心軸線２とがなす角度３４は、峰部２３に向けて径方向に移動するにつれ増大する。

図８は、手持ち式のハンマードリル６の例を示す概略図である。ハンマードリル６は、チゼル１のシャンク９を挿入可能な工具ホルダ４７を有する。ハンマードリル６の基本的な駆動源はモータ４８によって具体化されており、モータ４８が打撃機構４９及び駆動軸５０を駆動する。使用者は、ハンドル５１を用いてハンマードリル６を案内し、システムスイッチ５２を用いてハンマードリル６を切り換えることができる。作動中、ハンマードリル６は、作動軸線５４に沿った打撃方向７に向け、ドリル用チゼル５３を素材中に打ち込む。

打撃機構４９は、例えば空気圧式ハンマー機構４９からなる。励振部材５５及び打撃部材５が打撃機構４９内に移動可能に配置され、作動軸線５４に沿って案内される。励振部材５５は、カム５６、即ち斜板を介してモータ４８に連結されており、力が周期的な直線運動に変換される。励振部材５５と打撃部材５との間の空気室５７によって形成される空気スプリングにより、打撃部材５が励振部材５５に連動する。打撃部材５は、チゼル１の後端部を直接的に打撃することが可能であり、また、その運動量の一部を、実質的に静止した中間打撃部材５８を介して、間接的にドリル用チゼル５３に伝達することが可能である。

打撃機構４９は工具ハウジング５９内に配設され、好ましくはその他の駆動用部材も工具ハウジング５９内に配設される。

Claims

打撃方向（７）に向く中心軸線（２）に沿って順に配置された打撃面（４）、シャンク（８）、拡径部（１２）及び先端部（３）を備えたチゼル（１）であって、前記拡径部（１２）は、前記中心軸線（２）の周囲に、前記中心軸線（２）に沿って延設された複数のリブ（１３，４５）を有し、前記リブ（１３，４５）のそれぞれは、前記中心軸線（２）に関して接線方向への偏倚をなすことにより形成される波状形状を有することを特徴とするチゼル。
前記接線方向への偏倚の大きさは、前記リブ（１３，４５）の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載のチゼル。
一方の周方向（１８）へ偏倚する前記リブ（１３，４５）の部分の偏倚の大きさ（４２）は、前記一方の周方向（１８）とは逆の周方向へ偏倚する前記リブ（１３，４５）の部分の偏倚の大きさ（４２）と等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のチゼル。
前記偏倚の大きさ（４２）は５度〜３０度の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のチゼル。
前記リブ（１３）の少なくとも１つは、波状形状を形成する前記周方向への偏倚において、前記周方向（１８）に平行移動するように偏倚していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のチゼル。
前記中心軸線（２）に直角な断面の形状が、前記中心軸線（２）に沿って連続的に変化することを特徴とする請求項５に記載のチゼル。
前記リブ（４５）の少なくとも１つは、波状形状を形成する前記周方向への偏倚において、前記中心軸線（２）の周囲を前記周方向（１８）に回るように偏倚していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のチゼル。
前記中心軸線（２）に直角な断面の形状が、前記中心軸線（２）に沿って、形状を維持しつつ前記周方向（１８）及び前記周方向（１８）とは逆方向に交互に回転することを特徴とする請求項７に記載のチゼル。
少なくとも２つの波列（２２）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のチゼル。
前記リブ（１３，４５）は、前記中心軸線（２）に沿う方向に対する角度（３４）を周期的に変化させることにより、前記中心軸線（２）に対して傾斜し、前記角度（３４）の最小値は−２０〜−３度の範囲内にあり、前記角度（３４）の最大値は３〜２０度の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のチゼル。