JP4916872B2

JP4916872B2 - 打撃工具

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Publication number: JP4916872B2
Application number: JP2006350479A
Authority: JP
Inventors: 洋規生田
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2026-12-26
Also published as: JP2008161944A

Description

本発明は、空気の圧力変化を利用して駆動される打撃子により工具ビットを打撃して被加工材に所定の加工作業を行う打撃工具に関する。

空気の圧力を利用して打撃子を駆動する電動ハンマは、駆動機構として複数種類の方式がある。その方式の１つは、打撃子に一体に設けた筒部内を駆動子としてのピストンが摺動する形式であり、ピストンが摺動して打撃子とピストンで囲まれる内部空間（空気室）の空気を圧縮することにより、当該圧縮された空気を介して打撃子がハンマビットに向かって直線状に駆動するように構成される。以下、説明の便宜上この形式をハンマ方式という。このようなハンマ方式は、例えば特開平８−５２６６８号公報（特許文献１）に開示されている。ハンマ方式の電動ハンマは、上記公報の図１に記載されているように、内部空間に臨むピストンの先端部が小径に形成されている。このため、ピストンの先端が筒部のボア底面に当接した状態では、ピストンの先端外周面とボア内壁面間に円筒状の隙間が剰余空間として残される。

ハンマ方式の電動ハンマでは、筒部のボア内壁面に周方向２ヶ所の窪みが設けられ、打撃子とピストンがある特定の相対位置関係に置かれたときに、この窪みを介して内部空間と外部が連通し、当該内部空間に対する空気の出し入れが行われるように構成される。そしてピストンが上記特定の相対位置を越えて内部空間を縮小する前方向に移動したときには、ピストンの外周面で窪みが塞がれて内部空間と外部の連通が遮断される。すなわち、ピストンの摺動による内部空間の空気の圧縮作業が行われ、そして当該圧縮作業時における空気の外部への漏出を防止するべくピストン外周面とボア内壁面間には、シール部材を配置している。
ところが、現実には、電動ハンマが、例えば電源電圧が安定しない、あるいは定常的でない電圧で駆動されたような場合、とりわけ設定電圧よりも高い電圧で使用した場合にピストンの先端が筒部のボア底面に衝突する現象が発生することがある。この現象は、内部空間の空気が上記の剰余空間としての隙間に逃げ込むことに原因して生ずるものと考えられる。そしてこのようなピストンと打撃子の衝突による衝撃力の影響は、ピストンを駆動する駆動機構の構成部品のうちの強度的に最も弱い部位を損傷させるといった形で出現することになる。
特開平８−５２６６８号公報

そこで本発明は、上述の問題に鑑み、打撃工具において、駆動子と打撃子との衝突回避に資する技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明の打撃工具は、加工作業を行う工具ビットと、打撃子と、駆動子とを有する。打撃子は、工具ビットの長軸方向に直線状に動作して当該工具ビットを打撃する打撃部、および当該打撃部の工具ビットと反対側において、打撃部と一体に形成されて工具ビットの長軸方向に延在する筒部を有する。なお本発明における「筒部」は、周方向壁面の軸方向一端側が閉鎖端部とされ、周方向壁面の軸方向他端側が開口された円筒状に形成される。駆動子は、筒部内に摺動自在に挿入される。また打撃工具は、打撃子と駆動子によって囲まれた空間によって定義される内部空間と、駆動子の先端が当該先端と対面する筒部の内壁面に当接した状態で残される剰余空間と、を有する。そして駆動子が内部空間を縮小する前方向に摺動し、これにより圧縮される内部空間内の空気を介して打撃子を工具ビットに向かって直線状に駆動する構成とされる。なお本発明における「打撃工具」は、典型的には、工具ビットが直線状に打撃動作することで被加工材にハンマ作業を行うハンマがこれに該当するが、工具ビットが直線状の打撃動作に加えて打撃方向回りに回転動作を行うハンマドリルを好適に包含する。また本発明における「当該先端と対面する筒部の内壁面」とは、上述した「筒部の閉鎖端部」がこれに該当する。また本発明でいう「当接された状態」とは、あくまでも剰余空間を定義するべく用いた表現であり、圧縮作業時において駆動子の先端が筒部の内壁面に当接するという意味ではない。また本発明における「剰余空間」は、典型的には、駆動子の圧縮移動方向の先端側の外周面と筒部の内壁面との間に形成される筒状の隙間がこれに該当する。

本発明は、駆動子の摺動による内部空間の圧縮作業につき、当該圧縮作業を等温変化として算出した場合の剰余空間の最大圧力が、加工作業時に駆動子が内部空間を縮小する前方向へと摺動することによって当該内部空間に生ずる最大圧力よりも高くなるように構成されていることを特徴としている。なお本発明における「構成されている」とは、換言すれば、剰余空間の容積を定めるという意味である。したがって、剰余空間が、例えば駆動子の先端側の外周面と筒部の内壁面との間に形成される筒状の隙間の場合であれば、当該隙間の容積については、駆動子の先端部分の外側形状、あるいは打撃子の筒部の内側形状の設定により適宜に調整される。
駆動子による圧縮作業時の内部空間の圧力は、空気が外部との熱のやり取りをしないで状態を変える断熱変化の方程式、あるいは空気の状態変化が一定温度で行われる等温変化の方程式を用いて見積もることができる。そして断熱変化として算出される最大圧力は、等温変化として算出される最大圧力よりも高い。実際の圧縮作業では、駆動子で圧縮された内部空間の空気は、圧縮により発生した熱を駆動子あるいは打撃子によって奪われて圧力を下げる。つまり圧縮作業時に発生する内部空間の最大圧力は、断熱変化として算出される最大圧力よりは低く、等温変化として算出される最大圧力よりは高くなる。

そこで本発明においては、加工作業時に発生する当該駆動子と打撃子の衝突は、駆動子で圧縮された内部空間の空気が剰余空間に逃げ込むことに原因して発生すると考え、当該剰余空間の圧力および容積につき検討を加えた。そして圧縮作業を等温変化として算出した場合の剰余空間、つまり駆動子の先端が当該先端と対面する筒部の移動方向の内壁面に当接した状態（実際に当接するわけではない）で残される剰余空間の最大圧力が、実際の圧縮作業時、すなわち加工作業時に駆動子が内部空間を縮小する前方向へと摺動することによって当該内部空間に生ずる最大圧力よりも高くなるように設定し、これにより加工作業時に内部空間内の空気の剰余空間への逃げ込みを抑制して駆動子と打撃子の衝突を回避するようにしたものである。この場合、「剰余空間の最大圧力」は、駆動子の圧縮方向先端が筒部の内壁面（ボア底面）に当接した状態で算出されるが、実際の圧縮作業時において当接することを想定したものではない。
このように、本発明によれば、空気の状態変化を等温変化として算出した場合の剰余空間の最大圧力が、加工作業時に内部空間に生ずる最大圧力よりも高く設定したことにより、実際の加工作業時において、内部空間に発生する最大圧力が剰余空間の最大圧力を超えない限り、内部空間内の空気の剰余空間への逃げ込みが抑えられる。その結果、当該内部空間における駆動子の先端と、当該先端と対向する筒部の内壁面との間には常に空気が存在することになり、駆動子と打撃子の衝突を回避することができる。このため、打撃工具が、例えば電源電圧が安定しない、あるいは定常的でない電圧で駆動される場合、とりわけ設定電圧よりも高い電圧で使用した場合にあっても、好適に対応する。なお空気の状態変化を等温変化として算出する場合の剰余空間の最大圧力は、駆動子が圧縮作業を開始したときの内部空間の圧力と容積の積を、剰余空間の容積で除することによって求められる。

（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に記載の打撃工具において、駆動子の外周面と筒部の内周面間の隙間をシールする弾性変形可能なシール部材を有し、シール部材は、駆動子に装着される基部と、基部の外径側に一体に設けられ、内部空間の圧力を受けて外径方向に弾性変形して筒部の内周面に対する押圧力が付加される軸方向延在部を有する構成とした。なお本発明における「シール部材」としては、典型的には、断面形状が概ねＹ形に形成されたＹリンが用いられるが、断面形状が概ねＸ形をなすＸリングを好適に包含する。
本発明によれば、駆動子による圧縮作業時において、シール部材の軸方向延在部が内部空間内の圧力によって筒部の内周面に対する押圧力が付加される。このため、シール部材それ自体の弾性変形を利用してシールする方式に比べて、より高いシール性を得ることが可能となる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、加工作業を行う工具ビットと、工具ビットの長軸方向に直線状に動作して当該工具ビットを打撃する打撃部、および当該打撃部の工具ビットと反対側において、打撃部と一体に形成されて工具ビットの長軸方向に延在する筒部を有する打撃子と、筒部内に摺動自在に挿入された駆動子と、打撃子と駆動子によって囲まれた空間によって定義される内部空間と、駆動子の先端が当該先端と対面する筒部の内壁面に当接した状態で残される剰余空間と、を有し、駆動子が内部空間を縮小する前方向に摺動し、これにより圧縮される内部空間内の空気を介して打撃子を工具ビットに向かって直線状に駆動する打撃工具につき、内部空間の圧縮作業を等温変化として剰余空間の最大圧力を、駆動子が圧縮作業を開始したときの内部空間の圧力と容積の積を、剰余空間の容積で除することによって算出し、そして当該算出された剰余空間の最大圧力が、加工作業時に駆動子が内部空間を縮小する前方向へと摺動することによって当該内部空間に生ずる最大圧力よりも高くなるように剰余空間の容積を決定する打撃工具の製造方法が構成される。これにより、加工作業時において、内部空間に発生する最大圧力が等温変化として算出される剰余空間の最大圧力を超えない限り、内部空間には空気が存在し、駆動子が打撃子に衝突することが回避された打撃工具を製造することができる。なお本発明における「圧縮作業が開始したとき」とは、具体的には、内部空間を圧縮する方向に移動する駆動子が当該内部空間と外部との連通を遮断する位置に置かれたときがこれに該当する。

本発明によれば、打撃工具において、駆動子と打撃子との衝突回避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７を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、打撃工具の一例として電動ハンマを用いて説明する。図１は本実施の形態に係る電動ハンマの全体構成を示す断面図である。図１に示すように、電動ハンマ１０１は、概括的に見て、電動ハンマ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）に中空状のツールホルダ１３７を介して着脱自在に取付けられたハンマビット１１９と、本体部１０３のハンマビット１１９の反対側に連接された作業者が握るハンドグリップ１０９とを主体として構成されている。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７によってその長軸方向への相対的な直線動作が可能に、かつその周方向への相対的な回動が規制された状態で保持される。このハンマビット１１９は、本発明における「工具ビット」に対応する。なお説明の便宜上、ハンマビット１１９側を前、ハンドグリップ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を収容したギアハウジング１０７と、打撃要素１１５を収容したバレルハウジング１０８によって構成されている。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を介してハンマビット１１９に対する長軸方向（図１における左右方向）の衝撃力を発生する。ハンドグリップ１０９には、駆動モータ１１１に対する通電駆動用の電源スイッチ１０９ｂをオン・オフ動作するトリガ１０９ａが設けられている。

運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１によって水平面内にて回転駆動される駆動ギア１２１、駆動ギア１２１から中間ギア１２２を介して回転駆動される被動ギア１２３、被動ギア１２３とともに回転するクランク軸１２４、クランク軸１２４に一体に形成されたクランク板１２５、クランク板１２５にクランクピン１２６を介して相対回転可能に連結されたクランクアーム１２７、およびクランクアーム１２７に連接ピン１２８を介して相対回転可能に連結されたピストン１２９を主体として構成されている。クランク軸１２４、クランク板１２５、クランクアーム１２７およびピストン１２９によってクランク機構が構成されている。ピストン１２９は、本発明における「駆動子」に対応する。

打撃要素１１５は、バレルハウジング１０８のボア内壁に摺動自在に配置された筒状のストライカ１４３を主体として構成されている。ストライカ１４３は、本発明における「打撃子」に対応する。ストライカ１４３は、先端側（前側）に形成された打撃部１４３ａと、当該打撃部１４３ａの後側から後方に向ってハンマビット１１９の長軸方向に所定長さで延在する打撃部１４３ａと一体の筒部１４３ｂを有する。筒部１４３ｂは、周方向壁面の軸方向一端側が閉鎖端部とされ、周方向壁面の軸方向他端側が開口された円筒状に形成される。そして当該筒部１４３ｂ内にピストン１２９が摺動自在に配置されている。ピストン１２９は、駆動モータ１１１が通電駆動されることに伴い筒部１４３ｂに沿って直線動作を行う。これにより、ストライカ１４３は、ピストン１２９の摺動動作に伴う空気室１４３ｃの圧力作用で駆動され、ハンマビット１１９に向ってバレルハウジング１０８内を直線運動し、その打撃部１４３ａがハンマビット１１９の後端部に衝突（打撃）する。かくして、ハンマビット１１９が長軸方向の打撃動作を行い、被加工材（コンクリート）にハンマ作業を遂行する。空気室１４３ｃは、ストライカ１４３とピストン１２９により囲まれる空間であり、本発明における「内部空間」に対応する。

図２にはバレルハウジング１０８に収容されたストライカ１４３およびピストン１２９の構成が示され、図３には図２のＡ部が拡大して示され、図４にはピストン１２９の先端が筒部１４３ｂの閉鎖端部、すなわちボア底面１４３ｅに当接された状態が示される。また図５および図６にはストライカ１４３の構成がそれぞれ断面図として示され、図７にはピストン１２９の構成が半断面図として示される。上記のように、ストライカ１４３の筒部１４３ｂ内をピストン１２９が摺動して空気室１４３ｃの空気を圧縮することにより、当該圧縮された空気を介してストライカ１４３を直線状に駆動する電動ハンマ１０１において、ピストン１２９の先端側（空気室１４３ｃを縮小する方向、つまり圧縮方向の前側）には、先端小径部１２９ａが形成されている。これにより先端小径部１２９ａの外周面と筒部１４３ｂの周方向壁面、すなわちボア内壁面１４３ｄとの間には、円筒状の隙間空間Ｃが形成されている（図３、図４参照）。また筒部１４３ｂのボア底面１４３ｅ、および当該ボア底面１４３ｅに対向するピストン１２９の圧縮方向先端面１２９ｂは、それぞれ移動方向と直交する概ね平坦面で形成されている。したがって、ピストン１２９が圧縮方向に移動した際、図４に示すように、当該ピストン１２９の先端面１２９ｂが筒部１４３ｂのボア底面１４３ｅに当接した状態を想定したとき、上記の隙間空間Ｃは、ピストン１２９の先端外周面と筒部１４３ｂのボア内壁面１４３ｄとの間に円筒状の空間として残される。この隙間空間Ｃは、本発明における「剰余空間」に対応する。

またストライカ１４３の筒部１４３ｂのボア内壁面１４３ｄには、周方向の１８０度の位相差を置いた２ヶ所に凹状の窪み１５１が形成されている（図５、図６参照）。窪み１５１は、ピストン１２９とストライカ１４３の相対移動行程において、当該ピストン１２９とストライカ１４３が、図２に示す所定の相対位置関係となったときに、空気室１４３ｃの隙間空間Ｃとピストン１２９に設けた通気孔（「呼吸孔」とも称呼する）１５３を連通する。すなわち、窪み１５１は、ピストン１２９がストライカ１４３に対して所定位置に置かれたときに、隙間Ｃと通気孔１５３とを跨ぐように位置することにより隙間空間Ｃと通気孔１５３を連通する構成とされ、以下の説明では、このときのピストン１２９の位置を通気位置という。通気孔１５３は、ピストン１２９の周方向における１８０度の位相差を置いた２ヶ所において、ピストン１２９の径方向に延在されており、外径側端部が筒部１４３ｂのボア内壁面１４３ｄに臨むように開口され、内径側端部がピストン１２９の後部側に形成されたクランクアーム取付用としてのくりぬき孔１２９ｃに臨むように開口されている（図４、図７参照）。そして２つの通気孔１５３の外径側の開口は、ピストン１２９の外側に形成された周方向の円周溝１５５によって互いに連通される。

上記のように、窪み１５１は、ピストン１２９が通気位置にあるとき、隙間空間Ｃと通気孔１５３を連通する。すなわち、空気室１４３ｃと、室外空間としてのクランク機構を収容した機構収容室１０７ａ（図１参照）が互いに連通し、空気室１４３ｃと機構収容室１０７ａとの間で圧力差による空気の出し入れが起こる構成とされる。窪み１５１および通気孔１５３によって「通気路」が構成される。機構収容室１０７ａは、本発明における「外部」に対応する。

ピストン１２９の先端小径部１２９ａには、当該ピストン１２９の外周面と筒部１４３ｂのボア内壁面１４３ｄとの間の微少隙間をシールするためのＹリング１５７が装着されている（図３、図４参照）。Ｙリング１５７は、本発明における「シール部材」に対応する。Ｙリング１５７は、先端小径部１２９ａの外周に形成された断面略Ｙ形のリング取付溝１２９ｄ（図７参照）に嵌め込まれて装着されるリング状の基部１５７ａと、当該基部１５７ａの外径側に一体状に形成されたリップ部１５７ｂを有する。リップ部１５７ｂは、軸方向に延在するとともに筒部１４３ｂのボア内壁面１４３ｄに接触して摺動する。そしてピストン１２９が通気位置を越えて空気室１４３ｃを縮小する方向に移動する圧縮作業時において、空気室１４３ｃ内の圧力を受けて当該ボア内壁面１４３ｄに対する押圧力が付与される。このため、シール部材それ自体の弾性変形を利用してシールする方式、例えばＯリングに比べて、より高いシール性を得ることが可能となる。
またＹリング１５７は、小径に形成されたピストン１２９の先端小径部１２９ａを利用して取り付けることができる。このため、リング取付溝１２９ｄに対する取付作業を楽に行うことができる。なおリップ部１５７ｂの軸方向長さは、窪み１５１の直径よりも短い。このため、ピストン１２９が通気位置にあるとき、窪み１５１は、リップ部１５７ｂによって塞がれることなく、隙間空間Ｃと通気孔１５３とを連通する。リップ部１５７ｂは、本発明における「軸方向延在部」に対応する。

上記のように構成された電動ハンマ１０１は、作業者によるトリガ１０９ａの引き操作によって駆動モータ１１１が通電駆動されると、クランク機構を介してピストン１２９がストライカ１４３の筒部１４３ｂ内を直線状に摺動動作されて空気室１４３ｃ内の空気を圧縮する。ストライカ１４３は空気室１４３ｃ内に生ずる圧力でハンマビット１１９に向ってバレルハウジング１０８内を直線運動し、その打撃部１４３ａがハンマビット１１９の端部に衝突（打撃）する。かくして、ハンマビット１１９が長軸方向の打撃動作を行い、被加工材（コンクリート）にハンマ作業を遂行する。

電動ハンマ１０１による加工作業時において、ピストン１２９が空気室１４３ｃを圧縮する方向に移動するとき、当該空気室１４３ｃは常に空気が存在するということを期待しているが、現実には、電動ハンマ１０１が、例えば電源電圧が安定しない、あるいは定常的でない電圧で駆動されたような場合、とりわけ設定電圧よりも高い電圧で使用した場合にピストン１２９の先端面１２９ｂがストライカ１４３のボア底面１４３ｅに衝突し易くなる。そして衝突時の衝撃力で運動変換機構１１３の構成部材のうちの強度的に最も弱い部分に負担がかかり、当該部位に破損を生ずる可能性がある。このようなピストン１２９とストライカ１４３の衝突は、ピストン１２９による圧縮時に空気室１４３ｃの空気がピストン１２９の先端外周領域とボア内壁面１４３ｄとの間の隙間Ｃに逃げ込むことに原因すると考えられる。

そこで本実施の形態においては、ピストン１２９の先端外周部と筒部１４３ｂのボア内壁面１４３ｄとの間に形成される隙間空間Ｃの容積を減らす設定とする。

隙間空間Ｃの容積は、下記のような条件で設定される。
ストライカ１４３の筒部１４３ｂに設定される窪み１５１は、例えば電動ハンマ１０１が最も能力を発揮するように、その大きさや位置や数などが決められている。上記したように、ピストン１２９が空気室１４３ｃを圧縮する方向に移動して窪み１５１の位置にＹリング１５７がさしかかると、円周溝１５５および通気孔１５３を介して空気室１４３ｃと機構収容室１０７ａが連通し、当該空気室１４３ｃと機構収容室１０７ａ間の圧力差で空気の出し入れが起こる。このとき、空気の出し入れ量は、図３の拡大図に示すような窪み１５１と円周溝１５５とのつなぎ目の最小流量断面積（Ｓ部）の大きさにより大きな影響を受ける。そのため、ピストン１２９の先端小径部１２９ａの外径を筒部１４３ｂのボア内径に近づけるような設定とすると、隙間空間Ｃの窪み１５１とのつなぎ目の流路断面積（Ｓ１部）が最小流路断面積（Ｓ部）よりも小さくなってしまう。これは電動ハンマ１０１の能力を最も発揮する設定ではなくなってしまう。
それならば、隙間空間Ｃの流路断面積（Ｓ１部）が最小流路断面積以上の大きさであれば問題ないかと言えば必ずしもそうではない。それは窪み１５１がボア内壁面１４３ｄの全周にあるわけではなく周方向の一部にあり、一方、円筒状の隙間空間Ｃはボア内壁面１４３ｄの全周にあるため、窪み１５１と隙間空間Ｃのつなぎ目における流路にギャップがあり、空気の流れの抵抗となってしまうからである。したがって、円筒状の隙間空間Ｃの断面積については、最小流路断面積（Ｓ部）とのつなぎ目において抵抗とならない十分な大きさが必要となる。このような理由から隙間空間Ｃの断面積の最小値が制限される。

一方、隙間空間Ｃの最大値も制限がある。
ピストン１２９のシール部、すなわちＹリング１５７と、ストライカ１４３の窪み１５１が図２に示す位置関係になると、空気室１４３ｃと機構収容室１０７ａの圧力は、概ね同じになる（実際には空気の流れ速度と、図示のような位置関係となる時期は限られているため、同じにはならないが、同じになるような作用は働く）。機構収容室１０７ａは、空気室１４３ｃに比べると、非常に大きな容積であるため、電動ハンマ１０１の組み立て時に封入した空気の圧力で常にほぼ０．１ＭＰａ「メガパスカル」（絶対圧）となっている。そしてこの状態から空気室１４３ｃを圧縮していく。このとき、空気室１４３ｃ内に発生する最大圧力については、単純化して考えると、空気が外部との熱のやり取りをしないで状態を変える断熱変化の方程式［ＰＶ^１．４＝一定］（Ｐは圧力、Ｖは容積）を用いて、あるいは等温変化の方程式［ＰＶ＝一定］を用いて見積もることができる。因みに、等温変化で算出された空気室１４３ｃの最大圧力は、断熱変化で算出される最大圧力よりも低く、かつ実際の圧縮作業で空気室１４３ｃの発生する最大圧力よりも低い。

ピストン１２９が通気位置に置かれて空気室１４３ｃと機構収容室１０７ａとの間で空気の出し入れが行なわれる状態のときの空気室１４３ｃの容積をＶ１、そのときの圧力をＰ１（０．１ＭＰａ）とし、ピストン１２９の先端面１２９ｂが筒部１４３ｂのボア底面１４３ｅに当接した状態での空気室１４３ｃの容積、すなわち隙間空間Ｃの容積をＶ２とすると、そのときの当該隙間空間Ｃの最大圧力Ｐ２は、断熱変化の方程式では、［Ｐ２＝Ｐ１×Ｖ１^１．４／Ｖ２^１．４］となる。つまり断熱変化では、圧縮作業によって発生する空気室１４３ｃの最大圧力Ｐ０がピストン１２９の先端面１２９ｂが筒部１４３ｂのボア底面１４３ｅに当接した状態での隙間空間Ｃの最大圧力Ｐ２に達しない限りピストン１２９とストライカ１４３の衝突が生じないと言える。実際にはピストン１２９による圧縮作業によって高温となった空気室１４３ｃ内の空気は、その熱をストライカ１４３やピストン１２９により奪われて圧力を下げるため、断熱変化の方程式で算出される最大圧力Ｐ２に達することはない。

一方、空気の状態変化が一定温度で行われる等温変化の方程式［ＰＶ＝一定］を用いてピストン１２９の先端面１２９ｂが筒部１４３ｂのボア底面１４３ｅに当接した状態での空気室１４３ｃの最大圧力、すなわち隙間空間Ｃの最大圧力Ｐ２を見積もると、当該最大圧力Ｐ２は、［Ｐ２＝Ｐ１×Ｖ１／Ｖ２］となる。上述したように、等温変化で算出された空気室１４３ｃの最大圧力Ｐ２は、断熱変化で算出される最大圧力Ｐ２よりも低い。つまりピストン１２９の先端面１２９ｂが筒部１４３ｂのボア底面１４３ｅに当接した状態での等温変化で算出される隙間空間Ｃの最大圧力Ｐ２が、圧縮作業時に空気室１４３ｃに発生する最大圧力Ｐ０よりも高ければ、ピストン１２９とストライカ１４３の衝突が生じないと言える。
すなわち、等温変化の方程式で算出された隙間空間Ｃの最大圧力Ｐ２が、電動ハンマ１０１の使用時に空気室１４３ｃに発生する最大圧力Ｐ０と等しくなるときの、隙間空間Ｃの容積が最大側の制限値である。換言すれば、電動ハンマ１０１の使用で起こり得る最大圧力Ｐ０でもピストン１２９とストライカ１４３が衝突しない隙間空間Ｃの容積が最大側の制限値である。

以上のことを勘案して、本実施の形態においては、隙間空間Ｃの容積につき、上述した最小側の制限値と最大側の制限値との間となるように設定した。つまり隙間空間Ｃの流路断面積（Ｓ１部）を最小流路断面積（Ｓ部）とのつなぎ目において抵抗とならない十分な大きさに定めつつ、等温変化の方程式を用いて算出した隙間空間Ｃの最大圧力が、圧縮作業時に空気室１４３ｃに生ずる最大圧力よりも高くなるように設定する構成とした。本実施の形態によれば、このような設定とすることにより、電動ハンマ１０１としての能力を最大限に発揮しつつ、実際の加工作業時において、空気室１４３ｃに発生する最大圧力が等温変化として算出される最大圧力を超えない限り、空気室１４３ｃのピストン１２９の先端面１２９ｂとボア底面１４３ｅとの間に空気を存在させることが可能となり、ピストン１２９とストライカ１４３の衝突を回避することができる。その結果、電動ハンマ１０１が、例えば電源電圧が安定しない、あるいは定常的でない電圧で駆動される場合においても、好適に対応することができる。

［本発明の他の実施形態］
次に本発明の他の実施形態につき、図８および図９を参照しつつ説明する。前述した実施形態では、ピストン１２９の先端小径部１２９ａの外径を変える（現状よりも大径にする）設定とすることにより隙間空間Ｃの容積を減少する構成としたが、他の実施形態は、ピストン１２９の先端小径部１２９ａの外径を変更する代わりにストライカ１４３の筒部１４３ｂのボア形状を変えることによって隙間空間Ｃの容積を減少する構成としたものである。

図８に示す他の実施形態では、ボア底面１４３ｅに円形状の凹部１４３ｆを設け、この円形状の凹部１４３ｆにピストン１２９の先端小径部１２９ａの一部、つまり先端部が嵌り込む構成としている。なお凹部１４３ｆの内径は、先端小径部１２９ａの先端部が凹部１４３ｆに嵌り込んだ状態では、凹部１４３ｆの内周面と先端小径部１２９ａの外周面間に微小隙間が存在するように設定される。このような構成とすることにより、ピストン１２９が圧縮方向へと移動して先端小径部１２９ａの先端部が凹部１４３ｆの底面に当接した状態を想定すると、その状態では、先端小径部１２９ａの軸方向長さが実質的に短縮された形となり、その分、隙間空間Ｃの容積を減少することができる。これにより、前述した実施の形態と同様に、電動ハンマ１０１としての能力を最大限に発揮しつつ、実際の加工作業時において、空気室１４３ｃに発生する最大圧力が等温変化として算出される隙間空間Ｃの最大圧力を超えない限り、空気室１４３ｃのピストン１２９の先端面１２９ｂとボア底面１４３ｅとの間には空気を存在させてピストン１２９がストライカ１４３に衝突することを回避することができる。

図９に示す他の実施形態では、空気室１４３ｃ内に円環状のリング１４３ｇを挿入配置し、このリング１４３ｇに圧縮方向へと移動したピストン１２９の先端小径部１２９ａの先端部が嵌り込む構成としている。リング１４３ｇは、ボア底面１４３ｅに当接され状態でボア内壁面１４３ｄに適宜止着手段で固定される。このように構成とすることにより、ピストン１２９が圧縮方向へと移動して先端小径部１２９ａの先端部がリング１４３ｇの内径に入り込んだときの先端小径部１２９ａの軸方向長さが、図８に示す他の実施形態の場合と同様に実質的に短縮することになり、その分、隙間空間Ｃの容積を減少することができる。すなわち、図９に示す他の実施形態によっても前述した実施の形態と同様に、電動ハンマ１０１としての能力を最大限に発揮しつつ、実際の加工作業時において、空気室１４３ｃに発生する最大圧力が等温変化として算出される隙間空間Ｃの最大圧力を超えない限り、空気室１４３ｃのピストン１２９の先端面１２９ｂとボア底面１４３ｅとの間には空気を存在させてピストン１２９がストライカ１４３に衝突することを回避することができる。
なお図８および図９に示した他の実施形態によれば、上述した最小側の制限値に関する設定については、従来と同様とすることができ、設定の容易化が図れる。

なお本実施の形態は、打撃工具の一例として、電動ハンマ１０１を用いて説明したが、ハンマビット１１９が打撃動作のみによるハンマ作業に加え、ハンマビット１１９が打撃動作しつつ回転動作してハンマドリル作業を行う電動ハンマドリルに適用してもよい。

なお本発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することが可能である。
（態様１）
「請求項２に記載の打撃工具であって、
前記駆動子は、圧縮作業時の移動方向先端側に、前記筒部の内周面に所定の隙間を置いて対向する先端小径部を有し、前記先端小径部に前記シール部材が装着されていることを特徴とする打撃工具。」
態様１に記載の発明によれば、駆動子にシール部材を取り付ける際、外径の小さい先端小径部を利用して取り付けることができるため、当該取り付けを楽に行うことができる。

（態様２）
「態様１に記載の打撃工具であって、
前記先端小径部の外周面と前記筒部の内周面との間に形成された環状の隙間が前記剰余空間とされ、
前記剰余空間を介して前記内部空間と外部とを連通または遮断する通気路を有し、
前記剰余空間の断面積は、当該剰余空間の前記通気路とつながる領域の空気流れの抵抗が、前記通気路の前記外部とつながる流路中に形成された最小流路断面積部分の空気流れの抵抗よりも小さくなるような大きさに設定されていることを特徴とする打撃工具。」
駆動子が筒部内の所定領域に置かれ、剰余空間と外部が通気路を介して連通された状態のとき、内部空間と外部との間で空気の出し入れが起こる。このときの空気の出し入れ量は、通気路における最小流路断面積の大きさにより大きな影響を受ける。このことから、通気路の最小流路断面積については、打撃工具が最も能力を発揮するように、その大きさや形状等が設定される。本発明においては、剰余空間の断面積につき、当該剰余空間の通気路とつながる領域（つまり剰余空間と通気路のつなぎ目）の空気流れの抵抗が、通気路の外部とつながる流路中に形成された最小流路断面積部分の空気流れの抵抗よりも小さくなるような大きさに設定することにより、打撃工具に予定された能力を支障なく発揮させることが可能となる。

（態様３）
「態様２に記載の打撃工具であって、
前記通気路は、前記筒部の内周面に形成された窪みと、前記駆動子に形成されて一端が外部と常時に連通する第１の開口とされ、他端が前記筒部の内周面に臨む第２の開口とされた通気孔とを有し、
前記窪みは、前記駆動子が前記打撃子に対して所定位置にあるときに、前記第２の開口と前記剰余空間とを跨ぐように位置することで前記通気孔と前記剰余空間とを相互に連通し、前記駆動子が前記所定位置以外の位置にあるときに、前記第２の開口と前記剰余空間のいずれか一方または双方から離間して前記通気孔と前記剰余空間の連通を遮断するように構成されていることを特徴とする打撃工具。」
態様３に記載の発明によれば、打撃工具が最も能力を発揮するように、窪みの大きさや位置あるいは数等が設定される。なお本発明における「窪み」は、典型的には、凹球面で、周方向に単一あるいは複数形成されるが、当該形状に限定されるものではない。

（態様４）
「態様２または３に記載の打撃工具であって、
前記通気路は、前記駆動子の外壁面における前記第２の開口を含む領域に周方向に延在する円周溝を有し、当該円周溝を介して前記通気孔が前記窪みと連通可能とされ、
前記窪みと前記円周溝が連通する領域が前記通気路の最小流路断面積とされ、前記剰余空間の断面積は、前記窪みとつながる領域の空気流れの抵抗が、前記最小流路断面積部分の空気流れの抵抗よりも小さくなるような大きさに設定されていることを特徴とする打撃工具。」
態様４に記載の発明によれば、駆動子が筒部に対して摺動方向回りに相対移動（相対回動）しても、窪みと第２の開口との連通および遮断機能を好適に維持できるとともに、打撃工具に予定された能力を支障なく発揮させることができる。

本実施の形態に係る電動ハンマの全体構成を示す断面図である。バレルハウジングに収容されたストライカおよびピストンを示す断面図である。図２のＡ部の拡大図である。ピストンの先端が筒部のボア底面に当接された状態を示す断面図である。ストライカを示す断面図である。図５のＢ−Ｂ線断面図である。ピストンを示す半断面図である他の実施形態を説明する断面図である。更に他の実施形態を説明する断面図である。

１０１電動ハンマ（打撃工具）
１０３本体部
１０５モータハウジング
１０７ギアハウジング
１０７ａ機構収容室
１０８バレルハウジング
１０９グリップ
１０９ａトリガ
１０９ｂ電源スイッチ
１１１駆動モータ
１１３運動変換機構
１１５打撃要素
１１９ハンマビット（工具ビット）
１２１駆動ギア
１２２中間ギア
１２３被動ギア
１２４クランク軸
１２５クランク板
１２６クランクピン
１２７クランクアーム
１２８連接ピン
１２９ピストン（駆動子）
１２９ａ先端小径部
１２９ｂ先端面
１２９ｃくりぬき孔
１２９ｄリング取付溝
１３７ツールホルダ
１４３ストライカ
１４３ａ打撃部
１４３ｂ筒部
１４３ｃ空気室
１４３ｄボア内壁面
１４３ｅボア底面
１４３ｆ凹部
１４３ｇリング
１５１窪み
１５３通気孔
１５５円周溝
１５７Ｙリング（シール部材）
１５７ａ基部
１５７ｂリップ部

Claims

加工作業を行う工具ビットと、
前記工具ビットの長軸方向に直線状に動作して当該工具ビットを打撃する打撃部、および当該打撃部の前記工具ビットと反対側において、前記打撃部と一体に形成されて前記工具ビットの長軸方向に延在する筒部を有する打撃子と、
前記筒部内に摺動自在に挿入された駆動子と、
前記打撃子と前記駆動子によって囲まれた空間によって定義される内部空間と、
前記駆動子の先端が当該先端と対面する前記筒部の内壁面に当接した状態で残される剰余空間と、を有し、
前記駆動子が前記内部空間を縮小する前方向に摺動し、これにより圧縮される前記内部空間内の空気を介して前記打撃子を前記工具ビットに向かって直線状に駆動する打撃工具であって、
前記駆動子の摺動による前記内部空間の圧縮作業につき、当該圧縮作業を等温変化として算出した場合の前記剰余空間の最大圧力が、加工作業時に前記駆動子が前記内部空間を縮小する前方向へと摺動することによって当該内部空間に発生する最大圧力よりも高くなるように構成されていることを特徴とする打撃工具。
請求項１に記載の打撃工具であって、
前記駆動子の外周面と前記筒部の内周面間の隙間をシールする弾性変形可能なシール部材を有し、
前記シール部材は、前記駆動子に装着される基部と、前記基部の外径側に一体に設けられ、前記内部空間の圧力を受けて外径方向に弾性変形して前記筒部の内周面に対する押圧力を付加する軸方向延在部を有する構成としたことを特徴とする打撃工具。
加工作業を行う工具ビットと、
前記工具ビットの長軸方向に直線状に動作して当該工具ビットを打撃する打撃部、および当該打撃部の前記工具ビットと反対側において、前記打撃部と一体に形成されて前記工具ビットの長軸方向に延在する筒部を有する打撃子と、
前記筒部内に摺動自在に挿入された駆動子と、
前記打撃子と前記駆動子によって囲まれた空間によって定義される内部空間と、
前記駆動子の先端が当該先端と対面する前記筒部の内壁面に当接した状態で残される剰余空間と、を有し、
前記駆動子が前記内部空間を縮小する前方向に摺動し、これにより圧縮される前記内部空間内の空気を介して前記打撃子を前記工具ビットに向かって直線状に駆動する打撃工具につき、
前記内部空間の圧縮作業を等温変化として前記剰余空間の最大圧力を、前記駆動子が圧縮作業を開始したときの前記内部空間の圧力と容積の積を、前記剰余空間の容積で除することによって算出し、当該算出された前記剰余空間の最大圧力が、加工作業時に前記駆動子が前記内部空間を縮小する前方向へと摺動することによって当該内部空間に生ずる最大圧力よりも高くなるように前記剰余空間の容積を決定することを特徴とする打撃工具の製造方法。