JP4575072B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシ及び整流子を有するモータを備えた電動工具において、ブラシの摩耗を検出する技術に関する。

ブラシ及び整流子を有するモータに関して、ブラシが摩耗して交換を必要とする所定の長さに達したことを検出するブラシ摩耗指示器が特開昭５７−７８３５３号公報（特許文献１参照）に開示されている。このブラシ摩耗指示器では、ブラシを整流子側に押圧しているコイルばねがブラシの摩耗に伴って位置変化して、当該ブラシが所定の長さに達した場合に、コイルばねが端子に接触することにより通電される検出回路を用いて、当該ブラシに対応するＬＥＤを点灯している。これにより、当該ブラシが摩耗により交換を必要とする長さに達したことを検出している。
特開昭５７−７８３５３号公報

上記したブラシ摩耗指示器を用いる場合には、複数のブラシを有するモータの複数のブラシの摩耗状態を検出する際には、各ブラシ毎に、検出回路やＬＥＤを有するブラシ摩耗指示器を配設する必要がある。したがって、モータを設計する際に、ブラシの数と同数のブラシ摩耗指示器の配置スペースを確保する必要がある。一方、本体の小型化が要請される電動工具では、ブラシ摩耗指示器の配置スペースは小さい程好ましい。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ブラシを有するモータを備えた電動工具において、ブラシの摩耗を合理的に検出するのに資する技術を提供することを目的とする。

本発明によれば、整流子、モータ、先端工具、検出回路を有する電動工具が構成される。モータは整流子に摺接する複数のブラシを有している。また、先端工具はモータの回転駆動によって所定の加工作業を行う。また、検出回路は複数のブラシの摩耗状態を検出する。
「モータ」としては、ブラシ及び整流子を有するとともに、摩耗したブラシを交換可能に構成されているモータを広く包含する。典型的には、直流モータ、交流整流子モータ（ユニバーサルモータ、シリーズモータとも称呼される。）がこれに該当する。
なお、モータの整流子にブラシが摺接されることで、ブラシを介してモータ（詳しくは、後述する電機子）に駆動電流が供給され、これによってモータが回転駆動されるように構成されている。

本発明の電動工具において、検出回路は、各ブラシ毎に設けられた第１端子部および第２端子部をそれぞれ有し、一のブラシが整流子へ摺接して摩耗することにより所定の長さに達した場合に、当該ブラシに対応して設けられた第１端子部および第２端子部が接触するように構成されており、複数のブラシの少なくとも一つにおいて、第１端子部および第２端子部が接触した場合に、検出回路が通電されて、所定のブラシ摩耗状態が検出される。
このブラシの「所定の長さ」とは、ブラシが摩耗により短くなることで、当該ブラシを新しいブラシと交換するためのブラシの長さの交換基準設定値を示す。
「第1の端子部および第２の端子部が接触する」態様としては、ブラシの摩耗に伴って端子部を押圧するように位置変化する押圧手段を設け、これによって第1・第２の各端子部が接触するようにした態様、一方の端子部について、ブラシの摩耗に伴って位置変化するように設定しておき、この端子部が位置変化して他方の端子部と接触するようにした態様、ブラシが整流子へ摺接して摩耗することにより所定の長さに達することを検知する検知手段と、当該検知手段の検出結果に応じて両端子部を接触させる手段とを用いる態様等を含む。
また、「所定のブラシ摩耗状態」とは、使用されるにつれて摩耗して交換を必要とする程度にブラシが短くなった状態をいうものとする。
「所定のブラシ摩耗状態」を検出した結果として、検出回路に報知手段（報知用ＬＥＤ等）が接続されていれば、所定のブラシ摩耗状態を検出したら報知手段を用いてこれを報知することができる。また、検出回路にモータの制御回路が接続されていれば、所定のブラシ摩耗状態を検出したらモータを作動不能状態にすることができる。

本発明の電動工具では、所定のブラシ摩耗状態を１つの検出回路を用いて構成することができる。したがって、各ブラシに個別に検出回路を配設する場合と比較して検出回路の配置スペースが少なくてよく、モータ、そして電動工具を小型化することができる。このように、電動工具に設けられたモータの所定のブラシ摩耗状態を合理的に検出することができることとなった。

また上記検出回路は、各ブラシ毎に設けられた第１端子部が繋がれて構成されている第１配線と、各ブラシ毎に設けられた第２端子部が繋がれて構成されており、第１配線とは常時には電気的に接続されていない第２配線を備えている。そして、複数のブラシの少なくとも一つにおいて、第１端子部および第２端子部が接触した場合に、第１配線と第２配線が電気的に接続されることで、検出回路が通電される。
「第１配線」は、各ブラシ毎に設けられた第１端子部が繋がれる導電性部材で構成され、各第１端子部を電気的に接続する回路を形成している。同様に、「第２配線」は、各ブラシ毎に設けられた第２端子部が繋がれる導電性部材で構成され、各第２端子部を電気的に接続する回路を形成している。
第１配線と第２配線は、いずれか一つのブラシにおいて第1端子部と第２端子部が接触しない限り、電気的に接続されないように構成されている。なお第1・第２配線を常時に電気的非接続状態に置くには、各配線を所定の空隙をもって離間する態様のみならず、各配線間に絶縁材を設けて電気的な接続を回避する態様も包含される。

本発明の電動工具では、少なくとも１つの第１端子部および第２端子部が接触した場合に、第１配線と第２配線が電気的に接続されたことをもって検出回路が通電されるので、検出回路を用いてモータ外部でＬＥＤ等のブラシ磨耗報知手段を点灯させる場合には、ブラシの数が２個を超える数であってもモータ外部に引き回す配線は２本でよい。もしくは、検出回路にコネクタ等を用いて外部への接続端子を設ける場合には、ブラシの数が２個を超える数であっても接続端子の数は２個でよい。したがって、ブラシ磨耗報知手段を配設することによる組立の工数およびコストの増加を抑制することができる。

本発明の好ましい形態の電動工具は、さらにブラシ押圧手段を備えている。ブラシ押圧手段は、各ブラシ毎に設けられ、各ブラシを整流子側に押圧して整流子に摺接させる。また、各ブラシ押圧手段は各ブラシの摩耗に伴ってその位置を変更しつつ各ブラシを整流子側に継続的に押圧するように構成されている。そして、一のブラシが摩耗することにより所定の長さに達した場合に、所定の位置に達したブラシ押圧手段を用いて、当該ブラシに対応して設けられた第１端子部および第２端子部を接触させるように構成されている。
「ブラシ押圧手段」としては、典型的には、ブラシを整流子側に押圧するスプリング等の弾性部材につき、ブラシに弾性力をもって当接しているアーム部等の部分を示す。

「ブラシ押圧手段」を用いて第１端子部と第２端子部を接触させる態様としては、当該ブラシに対応する第１端子部および第２端子部を所定の空隙をもって配設しておき、ブラシが摩耗により交換を必要とする長さ（「所定の長さ」）に達した場合に、「ブラシ押圧手段」が所定の位置に達したことをもって、一方の端子部が他方の端子部側に押圧されるように構成し、一方の端子部を他方の端子部に接触させる態様を含む。
本発明の電動工具によれば、「ブラシ押圧手段」という既存の構成要素を用いて、第１端子部および第２端子部を接触させることができる。これにより、既存のモータにつき設計変更をする箇所が少なく、検出回路を合理的に配設することができる。

本発明の好ましい形態では、モータは、整流子と複数のブラシを用いて所定方向に回転する回転子を回転自在に支持する軸受部を有している。そして、検出回路の少なくとも一部が軸受部に設けられている。
回転子は、実際には、電機子、電機子の中心部に設けられた回転軸（モータの出力軸）、回転軸に設けられた整流子を有している。そして、回転軸が軸受部に配設されていることにより、ブラシを介して電機子に駆動電流が供給されると、回転子が所定方向に回転する。
なお、「軸受部」としては、回転軸を回転自在に支持する軸受本体、軸受本体をモータやモータハウジング等に固定し支持する部材を好適に包含する。

なお、軸受部はモータを構成する各部品の中でも、モータの外郭拠りに配設され、周囲にはモータを構成する他の部品が少ない場合が多い。
したがって、本発明の電動工具によれば、検出回路のチェックやメンテナンス等の作業を実施する際に取り外す部品の数が少なくてよく、これらの作業工数を低減することができる。
また、電動工具では、特に、加工作業を遂行している時に本体に加工作業による振動が伝わり易く、高い耐震性が要求される。本発明によれば、固定された軸受部に検出回路を設けることにより、振動によりこれらの配線が揺れ難く耐震性に優れている。

本発明の好ましい形態では、モータは、ブラシを収容しつつ整流子に各ブラシを摺接可能に支持するブラシホルダが配設されるブラシホルダベースを有している。そして、第１配線および第２配線の少なくとも一部がブラシホルダベースに設けられている。
「ブラシホルダベース」は、モータが収容されているモータハウジング等に固定されており、典型的には、中心部に整流子を挿通する孔部を有する円盤形状に形成されている。
そして、電動工具外部から取り入れられた冷却用空気が冷却を要する部分に効率良く取り入れられるように、空気の流れを案内する空気誘導部材が孔部の周囲に配設されている場合には、当該空気誘導部材をも「ブラシホルダベース」に含む。この空気誘導部材は、ブラシホルダが固定される円盤形状の部材と一体成形されていてもよいし、別体として成形され取り付けられていてもよい。
検出回路は、ブラシホルダベースおよびブラシホルダベースに配設されているブラシホルダ等の部品により予てから占有されているスペース内に配設される。

本発明の電動工具によれば、検出回路の少なくとも一部をブラシホルダベースに設けることにより、検出回路を設けるための配置スペースを新たに確保する必要性が少ない。したがって、検出回路を設けるためにモータの外形を大きくする必要性が少ない。また、固定されたブラシホルダベースに検出回路を設けることにより、振動により配線が揺れ難く耐震性に優れている。

本発明によれば、ブラシを有するモータを備えた電動工具において、ブラシの摩耗を合理的に検出するのに資する技術が提供されることとなった。

（第１の実施の形態）
以下に本発明の第１の実施の形態につき、図１〜図９に基づいて説明する。本実施の形態は、電動工具の一例として電動式（充電式）のインパクトドライバ１００を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１００の全体構成を概略的に示す一部破断の側断面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係るインパクトドライバ１００は、概括的に見て、インパクトドライバ１００の外郭を形成する本体部１０１、当該本体部１０１の先端領域に着脱自在に取り付けられて各種ネジのネジ締め作業を行うドライバビット１０９を主体として構成される。ドライバビット１０９は、本発明における「先端工具」に対応する。
本体部１０１は、モータハウジング１０３、ギアハウジング１０５およびハンドグリップ１０７から構成されている。モータハウジング１０３内には、駆動モータ１２１が収容されている。駆動モータ１２１は、本発明における「モータ」に対応する。
ハンドグリップ１０７には、駆動モータ１２１の電源スイッチを投入操作するトリガ１２５が設けられている。
ギアハウジング１０５内には、駆動モータ１２１の出力軸１２２の回転を適宜減速するための遊星ギア装置からなる減速機構１１１、減速機構１１１によって回転駆動されるスピンドル１１２、当該スピンドル１１２からボール１１３を伝達部材として回転駆動されるハンマー１１４、およびハンマー１１４によって回転駆動されるアンビル１１５が配置されている。ハンマー１１４はスピンドル１１２の長軸方向に相対的に移動可能とされ、圧縮コイルスプリング１１６によってアンビル１１５側に向けて付勢されている。なお、アンビル１１５の先端は、ギアハウジング１０５の先端から突出しており、この突出された先端部にドライバビット１０９が着脱自在に取り付けられる。

ネジ締め作業のために駆動モータ１２１が通電駆動された場合、ドライバビット１０９による締め付けトルクが軽負荷状態では、スピンドル１１２とハンマー１１４は一体的に回転する。この軽負荷状態では、ハンマー１１４は、圧縮コイルスプリング１１６による付勢力でアンビル１１５に係合した状態が保持される。このため、アンビル１１５もハンマー１１４と一体となって回転し、ドライバビット１０９によるネジ締め作業が遂行される。
一方、締め付けトルクが大きくなり、所定の高負荷状態となった際には、ハンマー１１４は圧縮コイルスプリング１１６に抗してアンビル１１５から離れる方向へと後退したのち、圧縮コイルスプリング１１６の付勢力によって衝撃的な回転トルクを伴いつつアンビル１１５に係合し、当該アンビル１１５を経てドライバビット１０９に大きな締め付けトルクを発生させる。なお、インパクトドライバの作動原理自体は、周知の技術事項に属するため、その詳細な構成作用の説明は、便宜上省略する。

次に駆動モータ１２１につき説明する。本実施の形態における駆動モータ１２１は、バッテリー１２７を駆動電源とする４極の直流モータであり、以下、駆動モータ１２１の概略構成につき、図２を参照して説明する。駆動モータ１２１は、出力軸１２２、出力軸１２２と一体的の回転する冷却ファン１５１、出力軸１２２と一体的に回転しコイルが巻装されている電機子１３３、モータハウジング１０３に固定されて電機子１３３の周囲に磁界を発生させている固定子１３５、出力軸１２２の一端側（減速機構１１１の反対側）に設けられた整流子１３７、整流子１３７の外周面に摺接して電機子１３３のコイルに駆動電流を供給する４個のブラシ１４５ａ〜１４５ｄ（併せて、図３、図４参照）、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄを収容する４つのブラシホルダ１４３、ブラシホルダ１４３を固定する略円盤形状のブラシホルダベース１４１を主体として構成されている。
出力軸１２２は、一端（後端、すなわち図２に示す左端）がモータハウジング１０３に軸受１２３を介して回転自在に支持され、他端側（減速機構１１１側、すなわち図２に示す右側）がギアハウジング１０５に軸受１２３を介して回転自在に支持されている。なお、出力軸１２２、電機子１３３、整流子１３７によって回転子が構成されている。
冷却ファン１５１は遠心ファンであり、電機子１３３と整流子１３７の間に配置されており、電機子１３３側及び整流子１３７側から空気を導入し、これを放射状に流出させることによって、整流子１３７、ブラシホルダ１４３に収容されるブラシ、電機子１３３およびそれらの周辺部を冷却する構成とされる。そして、冷却後の風はモータハウジング１０３に設けた風窓（図示していない。）から外部に放出される。

上記のように構成された駆動モータ１２１に電源が投入され、固定子１３５が発生する磁界の中で電機子１３３のコイルに駆動電流が供給されることで、電機子１３３および出力軸１２２が一体となって回転駆動される。この際、整流子１３７およびブラシにより電機子１３３のコイルに流れる電流の方向が適宜切り替えられ、電機子１３３および出力軸１２２が所定の方向に連続的に回転する構成となっている。なお、直流モータの作動原理自体は、周知の技術事項に属するため、その詳細な構成作用の説明は、便宜上省略する。

本実施の形態のインパクトドライバ１００では、上記した４個のブラシのうち少なくとも１個が摩耗により短くなることで新しいブラシと交換するためのブラシの長さの交換基準設定値（「所定の長さ」）に達したことを検出する配線が、駆動モータ１２１のブラシホルダベース１４１に設けられている。以下に、その詳細な構成を、図３〜図５を参照して説明する。
図３、図４に示すように、ブラシホルダベース１４１には、ブラシ１４５ａ〜１４５ｄを収容するブラシホルダ１４３、冷却ファン１５１（併せて、図２参照）に導入される空気の気流を案内するとともに少なくとも１つのブラシが摩耗により所定の長さに達したことを検出する検出回路２１０が配設されている空気誘導部材２０１等の部品が取り付けられてブラシホルダアセンブリが組み立てられ、モータハウジング１０３の内壁面にネジ等の固定手段によって止着されている。
本実施の形態の「ブラシホルダベース１４１」および「空気誘導部材２０１」は、本発明の「ブラシホルダベース」に対応する。

ブラシホルダベース１４１は、中央部に整流子１３７（併せて、図２参照）が貫通可能な円形の貫通孔１４２を有する略円盤形状の絶縁部材を用いて構成されている。
このブラシホルダベース１４１の上面（図３、図４に示す上側の面）には、略直方体形状のブラシ１４５ａ〜１４５ｄを収容した４個のブラシホルダ１４３を径方向に等間隔に（したがって、放射状に）取り付けるためのブラシホルダ取付部２０３が、４箇所に設けられている。また、ブラシホルダ１４３に収容されたブラシ１４５ａ〜１４５ｄを整流子１３７側に押圧するトーションスプリング１４７を配設するためのスプリング取付部２０４が４箇所に設けられている。スプリング取付部２０４には、トーションスプリング１４７のコイル部を嵌めるバネ支持部材１４４、トーションスプリング１４７の径方向の回転を規制するバネ規制部材２０６を備えている。

また、空気誘導部材２０１は、その外周の直径が、ブラシホルダベース１４１の貫通孔１４２の内径と同等の寸法の略円筒形状絶縁部材で形成されている。空気誘導部材２０１の側面には、ブラシホルダ１４３が配置されるブラシ配置窓２０２が等間隔に４箇所設けられている。また、空気誘導部材２０１の側面には、検出回路２１０の厚みと同程度の溝を有する配線取付部２０５が設けられている。さらに、空気誘導部材２０１の側面の所定の箇所には、検出回路２１０の配線を接続するコネクタ部２２０が設けられている。

ここで、検出回路２１０の構成の詳細について、図５を参照して説明する。検出回路２１０は、導電性ワイヤで構成された第１配線２１１及び第２配線２１２を有している。
第１配線２１１は、空気誘導部材２０１の側面に沿った円弧形状を成す連結配線２１１ａと、連結配線２１１ａの両端部から連結配線２１１ａと略直角方向を成す下側（図３〜図５に示す下側）に延在する立設配線２１１ｂ，２１１ｃを有している。各立設配線２１１ｂ，２１１ｃの両端には、連結配線２１１ａと平行な方向に延在する端子部配線２１１ｄ，２１１ｅが設けられている。各端子部配線２１１ｄ，２１１ｅの両端部は、検出回路２１０が配設された時に空気誘導部材２０１から離間する方向（併せて、図３、図４参照）に屈曲され、さらにその先端が各端子部配線２１１ｄ，２１１ｅと平行な方向に屈曲されている（屈曲部Ｔ１Ａ〜Ｔ１Ｄ）したがって、各端子部配線２１１ｄ，２１１ｅの両端部は、鉛直方向の上方側もしくは下方側から見てＬ字形状を成している。
同様にして、第２配線２１２にも、連結配線２１２ｂ、立設配線２１２ｂ，２１２ｃ、端子部配線２１２ｄ，２１２ｅが設けられている。なお、第２配線２１２の各端子部配線２１２ｄ，２１２ｅの両端部は、検出回路２１０が配設された時に空気誘導部材２０１から離間する方向（図３、図４参照）に屈曲され、さらにその先端が各立設配線２１２ｂ，２１２ｃと平行な方向に屈曲されている（屈曲部Ｔ２Ａ〜Ｔ２Ｄ）、したがって、各端子部配線２１２ｄ，２１２ｅの両端部は、水平方向側の所定の角度から見てＬ字形状を成している。

そして、検出回路２１０の第１配線２１１および第２配線２１２は、絶縁固定部材（特に図示していない。）を用いて、互いに所定の空隙を保ち接触しない（電気的に接続されない）ように連結される。したがって、第１配線２１１の屈曲部Ｔ１Ａと第２配線２１２の屈曲部Ｔ２Ａは、常時には、対向する位置に所定の空隙を持って略十字の検出対として配置される。この構成を用いて、詳細は後述するが、ブラシ１４５ａが摩耗により所定の長さに達したか否かを検出する。また、同様にして、屈曲部Ｔ１Ｂと屈曲部Ｔ２Ｂを用いてブラシ１４５ｂが、屈曲部Ｔ１Ｃと屈曲部Ｔ２Ｃを用いてブラシ１４５ｃが、屈曲部Ｔ１Ｄと屈曲部Ｔ２Ｄを用いてブラシ１４５ｄが摩耗により所定の長さに達したか否かをそれぞれ検出する。
なお、第１配線２１１、第２配線２１２には、駆動モータ１２１外部の配線と接続するためのコネクタ部２２０への配線２１１ｆ，２１２ｆが適宜の場所に設けられている。
本実施の形態の「第１配線２１１」は本発明の「第１配線」に、「第２配線２１２」は本発明の「第２配線」に対応する。また、本実施の形態の「屈曲部Ｔ１Ａ」、「屈曲部Ｔ１Ｂ」、「屈曲部Ｔ１Ｃ」、「屈曲部Ｔ１Ｄ」は、本発明の、第１配線に設けられた「各ブラシ毎に設けられた複数の第１端子部」に対応する。また、本実施の形態の「屈曲部Ｔ２Ａ」、「屈曲部Ｔ２Ｂ」、「屈曲部Ｔ２Ｃ」、「屈曲部Ｔ２Ｄ」は、本発明の、第２配線に設けられた「各ブラシ毎に設けられた第２端子部」に対応する。

このように構成されたブラシホルダベース１４１、空気誘導部材２０１、検出回路２１０、４個のブラシ１４５ａ〜１４５ｄが収容された４個のブラシホルダ１４３、さらにブラシを整流子１３７方向に弾性力をもって押圧するブラシ加圧アーム部１４７ｂを有する４個のトーションスプリング１４７を準備し、図４に示すように、ブラシホルダベースアセンブリを組み立てる。なお、各トーションスプリング１４７のブラシ加圧アーム部１４７ｂは絶縁部材で被覆されている。
本実施の形態のブラシホルダベース１４１と、空気誘導部材２０１が本発明の「ブラシホルダベース」に対応する。また、ブラシ加圧アーム部１４７ｂが本発明の「ブラシ押圧手段」に対応する。

まず、検出回路２１０を空気誘導部材２０１の配線取付部２０５に配設する。
そして、ブラシホルダベース１４１の貫通孔１４２の周囲に、検出回路２１０が配設された空気誘導部材２０１を取り付ける。
さらに、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄが収容されたブラシホルダ１４３をブラシホルダ取付部２０３に配設する。これによって、各ブラシホルダ１４３は、空気誘導部材２０１のブラシ配置窓２０２にそれぞれ配置され、固定される構成となっている。なお、ブラシホルダ１４３の側面には、後述するトーションスプリング１４７のブラシ加圧アーム部１４７ｂが移動可能な水平方向のスリット１４３ａが設けられている。
そして、トーションスプリング１４７の一方のアーム部１４７ａがブラシホルダベース１４１面側に配置されるように、トーションスプリング１４７をスプリング取付部２０４のバネ支持部材１４４に配設する。これにより、トーションスプリング１４７の他方のアーム部１４７ｂ（ブラシ加圧アーム部）が、ブラシホルダ１４３のスリット１４３ａの後端部に配置される。一方のアーム部１４７ａは、スプリング取付部２０４のバネ規制部材２０６によってその径方向の回転が規制されているので、各ブラシ加圧アーム部１４７ｂは、ブラシホルダ１４３に収容されているブラシ１４５ａ〜１４５ｄの後端面（ブラシホルダベース１４１の外周側の面）を整流子１３７側に弾性力をもって押圧する。これによって、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄが整流子１３７に摺接されるように構成されている。
また、ブラシ１４５ａ〜１４５ｄが摩耗して後端面が整流子１３７方向に移動するのに伴って、ブラシ加圧アーム部１４７ｂは、ブラシホルダ１４３のスリット１４３ａに沿って移動しつつブラシ１４５ａ〜１４５ｄの後端面を整流子１３７側に押圧し続ける。

このように組み立てられたブラシホルダアセンブリを用いて、少なくとも１つのブラシが摩耗により短くなることで、ブラシの交換を必要とする状態（「所定のブラシ摩耗状態」）になったことを検出する動作を、図６〜図９を参照して説明する。
なお、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄに関してはそれぞれ同様の説明となるので、ここでは、ブラシ１４５ａに関して説明する。
図６には、ブラシ１４５ａ（図示省略）が摩耗により磨り減っていない時の各構成要素の状態を示す。図７には、整流子１３７に摺接しているブラシ１４５ａが次第に摩耗し、所定の長さに達した場合の各構成要素の状態を示す。図８には、少なくとも１つのブラシ１４５ａ〜１４５ｄが摩耗して所定の長さに達し場合に、ブラシ摩耗検出用ＬＥＤを点灯する構成をブロック図にて示す。図９には、少なくとも１つのブラシ１４５ａ〜１４５ｄが摩耗して所定の長さに達し場合に、駆動モータ１２１を作動不能状態にする構成をブロック図にて示す。

図６に示すように、ブラシ１４５ａが摩耗していない場合には、ブラシ１４５ａの長軸方向（ブラシホルダベース１４１の径方向）の寸法が長い。したがって、ブラシ１４５ａの後端面を整流子１３７方向に弾性力をもって加圧しているトーションスプリング１４７のブラシ加圧アーム部１４７ｂは、ブラシホルダ１４３のスリット１４３ａの後端側（ブラシホルダベース１４１の外周側）に位置している。この時、検出回路２１０の第１配線２１１の屈曲部Ｔ１Ａと、第２配線２１２の屈曲部Ｔ２Ａは、接触していない。
そして、モータ１２１が駆動され、整流子１３７に摺接しているブラシ１４５ａが次第に摩耗すると、ブラシ１４５ａの長軸方向の寸法が次第に短くなる。したがって、ブラシ加圧アーム部１４７ｂは、図６に太線矢印にて示した方向（図６において上側から見ると、反時計方向）に次第に回転する。ブラシ加圧アーム部１４７ｂは、ブラシ１４５ａの後端面を整流子１３７方向に加圧しながら、ブラシホルダ１４３のスリット１４３ａを整流子１３７方向に移動する。

そして、ブラシ加圧アーム部１４７ｂは、ブラシホルダ１４３のスリット１４３ａの前端側（ブラシホルダベース１４１の中心側）に移動し、図７に示す位置に達する。
この位置で、ブラシ加圧アーム部１４７ｂは、検出回路２１０の第２配線２１２の屈曲部Ｔ２Ａを第１配線２１１の屈曲部Ｔ１Ａ側に押圧する。これによって所定の空隙をもって十字状に配置されている、第１配線２１１の屈曲部Ｔ１Ａと第２配線２１２の屈曲部Ｔ２Ａが接触し、第１配線２１１と第２配線２１２が電気的に接続される。
同様にして、ブラシ１４５ｂが所定の長さに達した際には屈曲部Ｔ１Ｂと屈曲部Ｔ２Ｂが接触し、ブラシ１４５ｃが所定の長さに達した際には屈曲部Ｔ１Ｃと屈曲部Ｔ２Ｃが接触し、ブラシ１４５ｄが所定の長さに達した際には屈曲部Ｔ１Ｄと屈曲部Ｔ２Ｄが接触し、第１配線２１１と第２配線２１２が電気的に接続される。
このように、ブラシ１４５ａ〜１４５ｄのうち、少なくとも１個が所定の長さに達したことで、第１配線２１１と第２配線２１２が電気的に接続される。

なお、図８に示すように、第１配線２１１、第２配線２１２はコネクタ部２２０を介して、駆動モータ１２１の外部に配設されているブラシ摩耗検出用ＬＥＤの点灯回路に接続されている。第１配線２１１と第２配線２１２が短絡すると、この点灯回路に閉ループが形成されて、ブラシの交換時期を報知するブラシ摩耗検出用ＬＥＤが点灯する。したがって、少なくとも１つのブラシが所定の長さに達したら、ブラシ摩耗検出用ＬＥＤを点灯することができる。

本実施の形態のインパクトドライバ１００によれば、４つのブラシ１４５ａ〜１４５ｄのうち少なくとも１つのブラシが摩耗により所定の長さに達した場合に、第１配線２１１と第２配線２１２を短絡して、ブラシ摩耗検出用ＬＥＤを点灯することができる。したがって、インパクトドライバ１００の使用者は、インパクトドライバ１００の好適なブラシの交換タイミングを容易に認識することができる。
また、本実施の形態の検出回路２１０では、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄに個別に検出回路を設ける場合と比較して配線が少なくてよく、検出回路の配置スペースを小さくすることができるので、駆動モータ１２１、したがってインパクトドライバ１００を小型化することができる。これにより、駆動モータ１２１のブラシの摩耗を合理的に検出することができる。

本実施の形態では、各ブラシが所定の長さに達した際に、トーションスプリング１４７のブラシ加圧アーム部１４７ｂ（ブラシ押圧部材）を用いて、検出回路２１０の第１配線２１１と第２配線２１２を接触させ電気的に接続するように構成した。トーションスプリング１４７は、通常、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄと接触する導電性部材で構成されており、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄと同等の電位を有する。本実施の形態では、検出回路２１０に接触するブラシ加圧アーム部１４７ｂは、絶縁材で被覆されており、単に検出回路２１０を押圧する部材として用いている。したがって、検出回路２１０が各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄの電位に影響されることがなく、動作が安定している。

また、本実施の形態の検出回路２１０は、固定されているブラシホルダベース１４１に設けられているので、振動により配線が揺れ難く耐震性に優れている。また、ブラシホルダベース１４１の、ブラシホルダベース１４１とは別体に形成された空気誘導部材２０１に検出回路２１０が設けられるので、まず、空気誘導部材２０１に検出回路２１０の配線を配設した後に、当該空気誘導部材２０１をブラシホルダベース１４１に取り付けることができる。これにより、検出回路２１０の配設作業が簡単である。
また、検出回路２１０は、ブラシホルダベース１４１およびブラシホルダベース１４１に配設されている部品により予てから占有されているスペース内に配設されており、検出回路２１０を配設するためにモータの外形を大きくするような配置スペースを確保する必要がない。

なお、本実施の形態では、検出回路２１０の第１配線２１１と第２配線２１２が短絡した場合に、ブラシ摩耗検出ＬＥＤを点灯する場合について説明したが、図９に示すように、第１配線２１１と第２配線２１２を、コネクタ部２２０を介して駆動モータ１２１の外部に配設されている、駆動モータ１２１を作動不能状態とする信号を生成する回路に接続してもよい。これによれば、少なくとも１つのブラシが摩耗により所定の長さに達した後には、駆動モータ１２１が駆動されている場合については駆動が停止される。また、駆動モータ１２１が駆動されていない場合については、インパクトドライバ１００のトリガ１２５が操作されても、駆動モータ１２１が駆動されない。このように、少なくとも１つのブラシが摩耗により所定の長さに達した後には、駆動モータ１２１を作動不能状態としてインパクトドライバ１００を使用不可にすることができるので、少なくとも１つのブラシが摩耗により所定の長さに達した時点で確実にブラシを交換することができる。
また、第１配線２１１と第２配線２１２を接触させるための部材は、ブラシの摩耗に伴ってブラシの長さが変化することに連動して位置変化する部材を用いればよく、本実施の形態のトーションスプリング１４７のブラシ加圧アーム部１４７ｂに限定されるものではない。
また、本実施の形態では、空気誘導部材２０１に検出回路２１０を配設する場合について説明したが、ブラシホルダベース１４１の他の位置に検出回路２１０を配設してもよい。
また、検出回路２１０の形状は、本実施の形態に限定されるものではなく、ブラシが所定の長さに達する時にブラシ加圧アーム部１４７ｂを用いて第１配線２１１と第２配線２１２を電気的に接続させることができる形状であればよい。
なお、検出回路２１０の第１配線２１１と第２配線２１２は、実施の形態のように、予め絶縁固定部材を用いて互いに所定の空隙を保ち接触しないように連結しておかなくてもよく、空気誘導部材２０１の配線取付部２０５に配設した時点で、電気的に接続されないように配設することができればよい。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態の構成を、図１０を参照して説明する。
本実施の形態では、検出回路を配置する位置が第１の実施の形態と相違する。
本実施の形態の駆動モータ２２１には、図１０に示すように、モータハウジング１０３側の軸受１２３を支持するリブ２３０が設けられている。リブ２３０には、軸受１２３を収容する軸受収容部と、ブラシホルダベース１４１に固着するための脚部が設けられている。
各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄのうち少なくとも１つのブラシが摩耗により所定の長さに達したことを検出する検出配線２４０は、第１の実施の形態の検出回路２１０（併せて、図５参照）と同様、２つの導電性ワイヤで構成され、空隙を持って連結されている。検出配線２４０は、各ブラシ１４５ａ〜１４５ｄの摩耗の限界を検出する各ブラシに対応する検出対（第１の実施の形態で説明した、各ブラシに対応する屈曲部の対）と、各検出対を連結する連結部を有している。そして、検出配線２４０の少なくとも一部は、リブ２３０の外側（モータハウジング側）に配設されている。また、検出配線２４０は、駆動モータ２２１の外部に設けられたブラシ摩耗検出ＬＥＤの点灯回路に接続されている。
本実施の形態の「リブ２３０」が、本発明の「軸受部」に対応する。

この軸受１２３を収容するリブ２３０の周囲には駆動モータ２２１を構成する他の部品が少ない。したがって、本実施の形態によれば、検出配線２４０のチェックやメンテナンス等の作業を実施する際に取り外す部品の数が少なくてよく、これらの作業工数を低減することができる。
また、ブラシホルダベース１４１に固定されているリブ２３０に検出配線２４０の配線を設けることにより、振動により配線が揺れ難く耐震性に優れている。

なお、本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず種々の変更、追加、削除が可能である。
実施の形態では、本発明の「モータ」が４極の直流モータである場合について説明したが、本発明は、複数のブラシを有するモータを備える電動工具に広く適用することができる。
また、実施の形態では、摩耗により所定の長さに達したブラシ数に関係なく（所定の長さに達したブラシが１個の場合でも４個の場合でも）、同様にブラシ摩耗検出ＬＥＤを点灯する場合について説明したが、摩耗により所定の長さに達したブラシ数によって異なる態様にて、少なくとも１つのブラシが所定の長さに達したことを表してもよい。例えば、検出回路２１０，２４０の各ブラシに対応する端子部にインピーダンスを有する回路を設け、摩耗により所定の長さに達したブラシ数に応じて検出回路２１０，２４０に流れる電流値が変化するように構成し、所定の長さに達したブラシ数に応じてブラシ摩耗検出ＬＥＤの輝度を相違させる構成としてもよい。これにより、インパクトドライバ１００の使用者は、摩耗により所定の長さに達したブラシの数を概ね認識することができる。
また、検出回路２１０，２４０は、ブラシが摩耗により所定の長さに達することを検知する検知手段の検出結果に応じてブラシに対応するスイッチをオン状態とし、少なくとも１つのスイッチがオン状態であれば、検出回路２１０，２４０が通電される構成としてもよい。検知手段としては、例えば、ブラシ加圧アーム部１４７ｂに近接スイッチを設ける。
また、ブラシが摩耗により所定の長さに達したら、ブラシ加圧アーム部１４７ｂ自身が所定の端子に接触することで検出回路２１０，２４０が通電される構成としてもよい。

本発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することができる。
（態様１）
「請求項３に記載の電動工具であって、
前記モータを収容するモータハウジングを有し、
前記検出回路の少なくとも一部が前記軸受部と前記モータハウジングとの間に設けられていることを特徴とする電動工具。」
「モータハウジング」とは、少なくともモータの軸受部を覆っている筺体あるいは筺体の一部であればよい。
本態様によれば、検出回路を、軸受部とモータハウジングとの隙間のスペースに設けることができるので、検出回路を設けるための配置スペースを新たに確保する必要性が少ない。したがって、検出回路を設けるためにモータの外形を大きくする必要性が少ない。

本発明の電動工具の一例として、インパクトドライバ１００の全体構成を示す。 インパクトドライバ１００に設けられていている駆動モータ１２１の側断面図を示す。 ブラシ１４５ａ〜１４５ｄを収容したブラシホルダ１４３が配設されているブラシホルダベースセンブリの構成を斜視図として示す。 図３に示したブラシホルダベースセンブリを分解した状態の組立図を示す。 少なくとも１つのブラシが摩耗により所定の長さに達した時に電気的に接続される第１配線２１１と第２配線２１２で構成された検出回路２１０を斜視図として示す。 ブラシ１４５ａが摩耗する前の各構成要素の状態を斜視図として示す。 ブラシ１４５ａが摩耗により所定の長さに達した場合の各構成要素の状態を斜視図として示す。 実施の形態の検出回路２１０を用い、少なくとも１つのブラシ１４５ａ〜１４５ｄが摩耗して所定の長さに達し場合に、ブラシ摩耗検出用ＬＥＤを点灯する構成をブロック図にて示す。 実施の形態の検出回路２１０を用い、少なくとも１つのブラシ１４５ａ〜１４５ｄが摩耗して所定の長さに達し場合に、駆動モータ１２１を作動不能状態にする構成をブロック図にて示す。 第２の実施の形態として、検出配線２４０を軸受１２３を支持するリブ２３０に設けた場合の駆動モータ１２１の断面の概略を模式的に示す。

１００ インパクトドライバ（電動工具）
１０１ 本体部
１０３ モータハウジング
１０５ ギアハウジング
１０７ ハンドグリップ
１０９ ドライバビット（先端工具）
１１１ 減速機構
１１２ スピンドル
１１３ ボール
１１４ ハンマー
１１５ アンビル
１１６ 圧縮コイルスプリング
１２１，２２１ 駆動モータ
１２２ 出力軸
１２３，１２４ 軸受
１２５ トリガ
１２７ バッテリー
１３３ 電機子
１３５ 固定子
１３７ 整流子
１４１ ブラシホルダベース
１４２ 貫通孔
１４３ ブラシホルダ
１４３ａ スリット
１４４ バネ支持部材
１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃ，１４５ｄ ブラシ
１４７ トーションスプリング
１４７ａ 一方のアーム部
１４７ｂ 他方のアーム部（ブラシ加圧アーム部）
１５１ 冷却ファン
２０１ 空気誘導部材
２０２ ブラシ配置窓
２０３ ブラシホルダ取付部
２０４ スプリング取付部
２０５ 配線取付部
２０６ バネ規制部材
２１０，２４０ 検出回路
２１１ 第１配線
２１２ 第２配線
２２０ コネクタ部
２３０ リブ

Claims (4)

1. 整流子、および前記整流子に摺接する複数のブラシを有するモータと、
   前記モータの回転駆動によって所定の加工作業を行う先端工具と、
   前記複数のブラシの摩耗状態を検出する検出回路を有する電動工具であって、
   前記検出回路は、各ブラシ毎に設けられた第１端子部および第２端子部をそれぞれ有し、一のブラシが前記整流子へ摺接して摩耗することにより所定の長さに達した場合に、当該ブラシに対応して設けられた第１端子部および第２端子部が接触するように構成されており、更に各ブラシ毎に設けられた前記第１端子部が繋がれて構成されている第１配線と、各ブラシ毎に設けられた前記第２端子部が繋がれて構成され前記第１配線とは常時には電気的に接続されていない第２配線を備え、
   前記複数のブラシの少なくとも一つにおいて、前記第１端子部および第２端子部が接触した場合に、前記第１配線と前記第２配線が電気的に接続されることで、前記検出回路が通電されて、所定のブラシ摩耗状態が検出されることを特徴とする電動工具。
2. 請求項１に記載の電動工具であって、
   各ブラシ毎に設けられ、各ブラシを整流子側に押圧して整流子に摺接させるブラシ押圧手段を備え、各ブラシ押圧手段は各ブラシの摩耗に伴ってその位置を変更しつつ各ブラシを整流子側に継続的に押圧するように構成されており、
   一のブラシが摩耗することにより前記所定の長さに達した場合に、所定の位置に達した前記ブラシ押圧手段を用いて、当該ブラシに対応して設けられた前記第１端子部および前記第２端子部を接触させるように構成されていることを特徴とする電動工具。
3. 請求項１又は２に記載の電動工具であって、
   前記モータは、前記整流子と前記複数のブラシにより所定方向に回転する回転子を回転自在に支持する軸受部を有し、
   前記検出回路の少なくとも一部が前記軸受部に設けられていることを特徴とする電動工具。
4. 請求項１又は２に記載の電動工具であって、
   前記モータは、前記各ブラシを収容しつつ前記整流子に前記各ブラシを摺接可能に支持するブラシホルダが配設されるブラシホルダベースを有し、
   前記検出回路の少なくとも一部が前記ブラシホルダベースに設けられていることを特徴とする電動工具。

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