JP4593387B2 - 電動工具 - Google Patents

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Description

本発明は、電動工具におけるモータの支持構造に関する。
特開2004−106136号公報(特許文献1)には、被加工材(例えば、コンクリート)の穴開け作業に用いられる電動ハンマドリルが開示されている。特許文献1に記載された電動ハンマドリルにおいては、ハンマドリルの先端(前端)領域に配置されるドリルビットを駆動するモータは、その軸方向がドリルビットの長軸方向と平行となるようにモータハウジング内に収容されるとともに、回転軸(回転子)の前部(工具ビット側)と後部がそれぞれ軸受によって回転自在に支持されている。そして後部(グリップ側)の軸受を収容するためのモータハウジングのグリップ側軸受収容部が、グリップ側に向って延出されるとともに、当該グリップ側軸受収容部をモータハウジングの後端部に配置されたグリップカバーによって覆う構成としている。
ところで、モータの後部の軸受を収容するグリップ側軸受収容部が、延出状に設定される構成の場合、その延出端部が自由状態にあることからモータの駆動時に振動が発生する可能性がある。かかる振動の発生に対しては、例えばモータハウジングの後部壁から補強用のリブを設ける等してグリップ側軸受収容部の剛性を高めるといった対策を講ずることができる。しかしながら、グリップ側軸受収容部の外周領域に存在する空間(スペース)の合理的な利用を図るべく、例えば、使用者によって操作されるモータの回転方向切換操作用のリング状部材をグリップ側軸受収容部の外周領域に配置しようとすると、補強用リブによってグリップ側軸受収容部の剛性を高めるといった対策を講ずることができなくなり、その結果、グリップ側軸受収容部の振動の発生を抑制できないこととなってしまう。かかる点において従来のモータ支持構造は、なお改良の余地がある。
特開2004−106136号公報
本発明は、かかる点に鑑み、電動工具において、モータの回転時に発生する振動の抑制に資する技術を提供することを目的する。
上記課題を達成するため、各請求項に記載の発明が構成される。
請求項1に記載の発明によれば、工具本体と、工具本体の先端領域に配置され、被加工材に対し所定の加工作業を行う先端工具と、工具本体の先端工具と反対側に連接されたグリップと、工具本体内に収容されるとともに、先端工具を駆動するモータと、モータの回転軸を回転可能に支持する先端工具側およびグリップ側の軸受と、先端工具側の軸受を収容する先端工具側軸受収容部と、グリップ側の軸受を収容するグリップ側軸受収容部と、を有する電動工具が構成される。なお本発明における「電動工具」は、典型的には、工具ビットに長軸方向の打撃動作、周方向の回転動作あるいは打撃動作と回転動作とを行わせることで、被加工材(例えば、コンクリート)にハンマ作業あるいはドリル作業を行う電動ハンマ、ハンマドリル等の衝撃式作業工具がこれに該当するが、当該衝撃式作業工具に限らず、グリップ側軸受収容部が工具本体からグリップ側に向って延出状に設定される構成の電動工具であれば、これを好適に包含する。また本発明における「グリップ」は、工具本体に対して、モータの軸方向と交差する方向に延在する態様、モータの軸方向に平行に延在する態様のいずれも好適に包含する。また「グリップ」としては、工具本体から一体に延出するグリップ本体部と、当該グリップ部にネジ等によって止着されるグリップカバーとから構成されるものが好ましい。
請求項1に記載の発明においては、特徴的構成として、グリップ側軸受収容部とグリップとの間に介在状に配置される弾性体を有する。そして、先端工具側を前、グリップ側を後と定めたとき、弾性体は、グリップ側軸受収容部に収容されるグリップ側の軸受よりも後部側でグリップ側軸受収容部を支持する構成とされる。なお本発明における「弾性体」とは、ゴムあるいは柔軟性のある合成樹脂等、緩衝機能を有する材料がこれに該当する。また「弾性体」は、典型的にはグリップに設けられるが、その態様としては、グリップに対して弾性体を後付けとして組付ける態様、あるいは型を用いてグリップを成形する際に、弾性体をグリップと一体に形成する態様のいずれも好適に包含する。本発明によれば、グリップ側軸受収容部をグリップによって弾性体を介して支持する構成としたことにより、グリップ側軸受収容部の剛性を高めてモータ回転時に発生する軸振れによる当該グリップ側軸受収容部の振動を抑制することができる。また弾性体を介して支持する構成のため、工具本体にグリップを組み付ける構成の場合における、例えば工具本体とグリップ相互間に生ずる製作上の誤差を弾性体によって吸収することが可能となり、グリップによって直接に支持する場合に比べて組付け性を向上できる。
(請求項2に記載の発明)
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の電動工具におけるグリップは、当該グリップの外表面を被覆する弾性部材を有し、当該弾性部材が弾性体と一体に形成された構成とされる。なお「グリップの外表面を被覆する」とは、弾性部材によってグリップの外表面の一部を被覆する態様、全部を被覆する態様のいずれも好適に包含する。本発明によれば、弾性部材と弾性体とを一体に形成したことにより、これらを別々に形成する場合に比べて、製作工数および組付け工数が少なくなり、生産コストの低減化、組付け性の向上等を図る上で有利となる。
(請求項3に記載の発明)
請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の電動工具におけるグリップは、モータの軸方向と交差する方向に関する弾性体の動きを拘束する剛性領域を有する構成とされる。なお「交差する方向に関する動きを拘束する」とは、典型的には、弾性体の外周面を包み込むように剛性領域を配置する態様がこれに該当するが、剛性領域がグリップと一体に構成される態様、あるいは別部材によって構成される態様のいずれも好適に包含する。このようにモータの軸方向と交差する方向に関する弾性体の動きを拘束することで、振動抑制効果をより高めることが可能となる。
(請求項4に記載の発明)
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の電動工具における弾性体は、グリップ側軸受収容部の外側に嵌合されるとともに、周方向の3箇所以上の当接箇所によって支持する構成とされる。このような構成によれば、弾性体をグリップ側軸受収容部に嵌合する際、弾性体のグリップ側軸受収容部との当接部分が変形し易いため、楽に組付けることが可能となり、組付け性が向上する。
本発明によれば、電動工具において、モータの回転時に発生する振動の抑制に資する技術が提供されることとなった。
以下、本発明の実施形態につき、図1〜図4を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、電動工具の一例として電動式ハンマドリルを用いて説明する。図1は本実施の形態に係る電動式ハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。図2はモータハウジングおよびグリップを示す側面図である。図3は図2のA部拡大図であり、図4は図3のB−B線断面図である。図1に示すように、本実施の形態に係るハンマドリル101は、概括的に見て、ハンマドリル101の外郭を形成する本体部103と、当該本体部103の先端領域(図示左側)にツールホルダ137を介して着脱自在に取付けられたドリルビット119と、本体部103のドリルビット119の反対側に連接された作業者が握るグリップ109とを主体として構成されている。本体部103は、本発明における「工具本体」に対応する。ドリルビット119は、ツールホルダ137に対し軸方向には相対移動可能とされ、周方向には一体回転するように装着される。このドリルビット119は、本発明における「先端工具」に対応する。なお説明の便宜上、ドリルビット119側を前、グリップ109側を後という。
本体部103は、駆動モータ111を収容したモータハウジング105と、運動変換機構113、動力伝達機構114および打撃要素115を収容したギアハウジング107とによって構成されており、モータハウジング105とギアハウジング107とは、図示省略のネジ等によって互いに接合される。駆動モータ111は、本発明における「モータ」に対応する。また運動変換機構113、動力伝達機構114および打撃要素115によってドリルビット119の駆動機構が構成されている。なおギアハウジング107には、モータハウジング105との接合側に当該ギアハウジング107の内部とモータハウジング105の内部とを仕切るインナハウジング106が配置されている。
駆動モータ111の回転出力は、運動変換機構113によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素115に伝達され、当該打撃要素115を介してドリルビット119の軸方向(図1における左右方向)への衝撃力を発生する。また駆動モータ111の回転出力は、動力伝達機構114によって適宜減速された上でドリルビット119に回転力として伝達され、当該ドリルビット119が周方向に回転動作される。なお駆動モータ111は、グリップ109に配置されたトリガ117の引き操作によって通電駆動される。
運動変換機構113は、駆動モータ111のアーマチュアシャフト112の先端(前端)に設けられて鉛直面内にて回転駆動される駆動ギア121、当該駆動ギア121に噛み合い係合する被動ギア123、当該被動ギア123と中間軸125を介して一体回転する回転体127、回転体127の回転によってドリルビット119の軸方向に揺動されるスワッシュプレート129、スワッシュプレート129の揺動によって直線状に往復移動するシリンダ141を主体として構成される。アーマチュアシャフト112は、本発明における「回転軸」に対応する。中間軸125はドリルビット119の軸方向に平行(水平)に配置され、当該中間軸125に取り付けられた回転体127の外周面が中間軸125の軸線に対し所定の傾斜角度で傾斜状に形成されている。スワッシュプレート129は、回転体127の傾斜外周面にボールベアリング126を介して相対回転可能に取り付けられ、当該回転体127の回転動作に伴ってドリルビット119の軸方向に揺動される。またスワッシュプレート129は、上方(放射方向)に一体に突設された揺動ロッド128を有し、当該揺動ロッド128がシリンダ141の後端部に設けた係合部材124に遊嵌状に係合されている。上記の回転体127、スワッシュプレート129、シリンダ141によって揺動機構が構成されている。
動力伝達機構114は、図1に示すように、駆動モータ111から駆動ギア121および中間軸125を介して鉛直面内にて回転駆動される第1伝達ギア131、当該第1伝達ギア131に噛み合い係合する第2伝達ギア133、当該第2伝達ギア133とともに回転されるスリーブ135、当該スリーブ135とともに鉛直面内にて回転されるツールホルダ137を主体として構成されている。
打撃要素115は、図1に示すように、シリンダ141のボア内壁に摺動自在に配置されたストライカ143と、ツールホルダ137に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ143の運動エネルギをドリルビット119に伝達するインパクトボルト145とを主体として構成されている。
上記のように構成されるハンマドリル101は、使用者によるトリガ117の引き操作によって駆動モータ111が通電駆動されると、その回転出力により、駆動ギア121が鉛直面内にて回動動作する。すると、駆動ギア121に噛み合い係合される被動ギア123、中間軸125を介して回転体127が鉛直面内にて回転動作され、これによってスワッシュプレート129および揺動ロッド128がドリルビット119の軸方向に揺動する。揺動ロッド128の揺動によってシリンダ141が直線状に摺動動作され、それに伴うシリンダ141内の空気バネの作用により、ストライカ143はシリンダ141内を直線運動する。ストライカ143は、インパクトボルト145に衝突することで、その運動エネルギをドリルビット119に伝達する。
一方、中間軸125とともに第1伝達ギア131が回転されると、第1伝達ギア131に噛み合い係合される第2伝達ギア133を介してスリーブ135が鉛直面内にて回転され、更にスリーブ135とともにツールホルダ137およびこのツールホルダ137にて保持されるドリルビット119が一体状に回転される。かくして、ドリルビット119が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、被加工材(コンクリート)に穴開け作業を遂行する。
なお本実施の形態に係るハンマドリル101は、上述したドリルビット119にハンマ動作と周方向のドリル動作とを行わせる、ハンマドリルモードでの作業態様のほか、ドリルビット119にドリル動作のみを行わせる、ドリルモードでの作業態様に切り換えることが可能とされているが、このモードの切換機構については、本発明に直接関係しないため、その説明については省略する。
本実施の形態に係るモータハウジング105は、前側が開口された筒状に形成されている。駆動モータ111は、その軸方向がドリルビット119の長軸方向と平行となるようにモータハウジング105内に配置されている。そして駆動モータ111のアーマチュアシャフト112が、その前部および後部においてそれぞれ軸受(ボールベアリング)151,153によって回転自在に支持されている。前部の軸受151は、インナハウジング106に形成された前部軸受収容室152内に収容されている。前部軸受収容室152は、本発明における「先端工具側軸受収容部」に対応する。一方、後部の軸受153は、モータハウジング105に一体に設けられた後部軸受収容室155に収容されている。後部軸受収容室155は、モータハウジング105の後端部の径方向略中央部から後方へ向って膨出状に延出された筒状の後部軸受収容筒部157によって形成されている。そして後部軸受収容筒部157は、その基端部から軸方向所定長さの範囲については、通風用としての複数の開口157a(図2参照)を当該後部軸受収容筒部157の周方向に所定間隔を置いて備え、延出端部には周方向および軸方向端面の全域にわたって壁で囲まれた後部軸受収容室155を有する構成とされる。後部軸受収容筒部157は、本発明における「グリップ側軸受収容部」に対応する。なお図1には後部軸受収容筒部157が開口157a部分を断面として示されている。
また後部軸受収容筒部157の基部側外周には、図1に示すように、駆動モータ111の回転方向を切り換え操作するためのリング状の操作部材159が遊嵌状に配置されている。この操作部材159は、モータハウジング105の外部から使用者によって操作可能に構成されるが、操作部材159の具体的な構成あるいは操作の仕方等については、本発明に直接には関係しないため、その説明を省略する。操作部材159は、本発明における「リング状部材」に対応する。
グリップ109は、図1および図2に示すように、モータハウジング105と一体に形成されたグリップ本体部161と、当該グリップ本体部161に組み付けられるグリップカバー163とから構成されている。グリップ本体部161は、モータハウジング105の後端部下面領域から概ね駆動モータ111の軸方向と交差する下方へと延長されるとともに、後側を開口した断面溝形に形成されている。一方、グリップカバー163は、前側を開口した断面溝形に形成されており、当該グリップカバー163の開口端部をグリップ本体部161の開口端部に重ね合せた状態で適宜ネジ等の止着手段によって接合することによって中空状のグリップ109を構成する。またグリップカバー163は、グリップ本体部161の上端を越えて更に上方に延びており、この延長部163aの開口端部をモータハウジング105の後端外周部に重ね合わせることによって前述した後部軸受収容筒部157を収容している。延長部163aは、本発明における「覆蓋領域」に対応する。なおグリップカバー163は、例えば合成樹脂によって形成されている。
グリップ本体部161およびグリップカバー163は、その外表面における、使用者が握るときに掌および指が当る領域について、それぞれゴムカバー165によって被覆されている。グリップカバー163側のゴムカバー165は、図1および3に示すように、モータハウジング105の後部軸受収容筒部157の延出端部と対向する部位に、当該グリップカバー163の外面側から内面側へと貫通する前面側を開口した弾性筒状部167を一体に備え、この弾性筒状部167を介してモータハウジング105から延出する後部軸受収容筒部157の延出端部を支持する構成とされる。弾性筒状部167は、駆動モータ111のアーマチュアシャフト112と同心状のかつテーパ状の筒孔を有する。一方、後部軸受収容筒部157の軸方向延出端面には、先端が先細り状とされた円錐状の突起157bが形成され、この突起157bが弾性筒状部167の筒孔内に密接状に嵌入されることでその外周領域を支持されている。グリップカバー163のゴムカバー165は、本発明における「弾性部材」に対応し、弾性筒状部167は、本発明における「弾性体」に対応する。
またグリップカバー163には、図4に示すように、弾性筒状部167の外周面に密接状に当接する円筒部163bが形成され、この円筒部163bによって弾性筒状部167の径方向、すなわち後部軸受収容筒部157の延出方向と交差する方向の動きが拘束されている。円筒部163bは、本発明における「剛性領域」に対応する。また弾性筒状部167の筒孔内周面にはスプライン状の溝167aが形成され、この溝167aの山部167bによって突起157bの外周面が周方向において部分的に当接支持されている。
上記のように、本実施の形態に係るハンマドリル101においては、モータハウジング105の後端部領域に径方向中央部から後方へと延出する後部軸受収容筒部157を設定し、この後部軸受収容筒部157に収容される軸受153によって駆動モータ111のアーマチュアシャフト112の後部を支持する構成のモータ支持構造において、後部軸受収容筒部157の軸方向の延出端部領域をグリップ109に設けた弾性筒状部167を介して支持する構成としている。かかる構成としたことにより、後部軸受収容筒部157の外周にリング状の操作部材159を配置する構成を採用した上で、当該後部軸受収容筒部157の剛性を高め、駆動モータ111の回転時に発生する軸振れによる後部軸受収容筒部157の振動を抑制することができる。またグリップカバー163は、弾性筒状部167を介して後部軸受収容筒部157を支持する構成のため、モータハウジング105にグリップカバー163を組み付ける際の、モータハウジング105とグリップカバー163間に生ずる製作上の誤差を弾性筒状部167によって吸収することが可能となり、組付け性を向上できる。
また本実施の形態においては、弾性筒状部167を、グリップカバー163の外表面を被覆するゴムカバー165と一体に形成する構成のため、これらを別々に形成する場合に比べて、製作工数あるいは組付け工数等が減少し、生産コストの低減化、組付け性の向上を図る上で有利となる。また弾性筒状部167は、図4に示すように、その外周部をグリップカバー163に設けた円筒部163bによって支持され、外径方向の動きが拘束されている。このため、弾性筒状部167の弾性変形が抑えられ、後部軸受収容筒部157の振動抑制効果が高められる。更に弾性筒状部167は、スプライン状の溝167aの山部によって後部軸受収容筒部157の突起157bの外周面を支持する構成としたことによって、山部167bが変形し易くなる。このため、グリップカバー163をグリップ本体部161に組付ける際、弾性筒状部167の筒孔に突起157bが嵌入し易くなり、組付け性が向上する。
図5および図6は、それぞれ後部軸受収容筒部157の延出端部領域を支持するグリップ109による支持構造の変更例を示している。図5に示す変更例は、後部軸受収容筒部157の軸方向の延出端面に対して弾性部168を面当たりでの突き当て構造とすることによって当該後部軸受収容筒部157を支持する構成としたものである。弾性部168は、本発明における「弾性体」に対応する。弾性部168は、グリップカバー163をグリップ本体部161およびハウジングカバー105に組付ける際に、後部軸受収容筒部157の軸方向端面に対して適宜弾性変形された状態で突き当てられるように設定される。また弾性部168は、その外周面がグリップカバー163に一体に形成された円筒部163bによって支持され、径方向の動きが拘束されている。かかる構成の支持構造によれば、前述した実施の形態の場合と同様、後部軸受収容筒部157の剛性を高めて駆動モータ111の回転時に発生する後部軸受収容筒部157の振動を抑制することができる。
また図6に示す変更例は、図5に示した面当たりでの突き当て支持構造に加え、後部軸受収容筒部157の延出端部の外周領域をも支持する構成としたものである。すなわち、後部軸受収容筒部157の延出端部の外周領域と軸方向端面領域との両方につき、弾性筒状部169によって支持する構成としたものである。弾性筒状部169は、本発明における「弾性体」に対応する。また弾性筒状部169は、その外周面がグリップカバー163に一体に形成された円筒部163bによって支持され、径方向の動きが拘束されている。かかる構成の支持構造によれば、後部軸受収容筒部157の剛性をより高めることが可能となり、当該後部軸受収容筒部157の振動抑制効果をより向上することができる。
なお上述した実施の形態では、弾性筒状部167,169あるいは弾性部168は、ゴムカバー165と一体に形成するとしたが、別々に設けても差し支えない。またグリップ109は、駆動モータ111の軸方向と交差する方向に延びる態様でモータハウジング105に連接する場合で説明したが、例えば電動グラインダーのように、駆動モータの軸方向に平行に延びる態様のグリップを有する電動工具に適用することを妨げない。またハンマドリル101で説明したが、これに限定されるものではない。要するに、モータハウジング105の後端領域に、グリップ109が連接されるとともに駆動モータ111の後部の軸受153を収容する後部軸受収容筒部157がグリップ109側に向って延出する構成の電動工具であれば、適用可能とされる。
本発明の実施の形態に係るハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。 モータハウジングおよびグリップを示す側面図である。 図2のA部拡大図である。 図3のB−B線断面図である。 駆動モータの後部軸受収容筒部の支持構造の変更例を示す断面図である 駆動モータの後部軸受収容筒部の支持構造の変更例を示す断面図である
101 ハンマドリル(電動工具)
103 本体部(工具本体)
105 モータハウジング
106 インナハウジング
107 ギアハウジング
109 グリップ
111 駆動モータ(モータ)
112 アーマチュアシャフト(回転軸)
113 運動変換機構
114 動力伝達機構
115 打撃要素
117 トリガ
119 ドリルビット(先端工具)
121 駆動ギア
123 被動ギア
124 係合部材
125 中間軸
126 ボールベアリング
127 回転体
128 揺動ロッド
129 スワッシュプレート
131 第1伝達ギア
133 第2伝達ギア
135 スリーブ
137 ツールホルダ
141 シリンダ
143 ストライカ
145 インパクトボルト
151 前側の軸受
152 前部軸受収容室(先端工具側軸受収容部)
153 後側の軸受
155 後部軸受収容室
157 後部軸受収容筒部(グリップ側軸受収容部)
157a 開口
157b 突起
159 リング状の操作部材(リング状部材)
161 グリップ本体部
163 グリップカバー
163a 延長部(覆蓋領域)
163b 円筒部(剛性領域)
165 ゴムカバー(弾性部材)
167 弾性筒状部(弾性体)
167a 溝
167b 山部
168 弾性部(弾性体)
169 弾性筒状部(弾性体)

Claims (4)

  1. 工具本体と、
    前記工具本体の先端領域に配置され、被加工材に対し所定の加工作業を行う先端工具と、
    前記工具本体の前記先端工具と反対側に連接されたグリップと、
    前記工具本体内に収容されるとともに、前記先端工具を駆動するモータと、
    前記モータの回転軸を回転可能に支持する先端工具側およびグリップ側の軸受と、
    前記先端工具側の軸受を収容する先端工具側軸受収容部と、
    前記グリップ側の軸受を収容するグリップ側軸受収容部と、
    前記グリップ側軸受収容部と前記グリップとの間に介在状に配置される弾性体とを有し、
    前記先端工具側を前、前記グリップ側を後と定めたとき、前記弾性体は、前記グリップ側軸受収容部に収容される前記グリップ側の軸受よりも後部側で前記グリップ側軸受収容部を支持する構成とした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、
    前記グリップは、当該グリップの外表面を被覆する弾性部材を有し、当該弾性部材が前記弾性体と一体に形成されていることを特徴とする電動工具。
  3. 請求項1または2に記載の電動工具であって、
    前記グリップは、前記モータの軸方向と交差する方向に関する前記弾性体の動きを拘束する剛性領域を有することを特徴とする電動工具。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の電動工具であって、
    前記弾性体は、前記グリップ側軸受収容部の外側に嵌合されるとともに、周方向の3箇所以上の当接箇所によって支持する構成としたことを特徴とする電動工具。
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