JP5739271B2 - 打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータを備えたインパクトドライバ等の打撃工具に関する。

インパクトドライバ等の打撃工具は、モータを収容するハウジングの前方に、打撃機構を収容するハンマーケースを保持させて、ハンマーケースから前方にアンビルを突出させている。モータには、ブラシの交換が不要となるブラシレスモータが用いられて、モータから打撃機構への回転伝達は、例えば特許文献１，２に示すように、センサ基板を貫通して前方へ突出する回転子の回転軸を、ハンマーケースの後面を閉塞する円盤状のキャップにボールベアリングを介して軸支させて、ハンマーケース内に突出させた回転軸のピニオンをスピンドルが保持する遊星歯車に噛合させることで行っている。
また、回転軸の後端には、ファンが固着されて、モータの駆動に伴うファンの回転により、ハウジングの側面でモータの前端付近に設けた吸気口から外気を吸い込み、モータを通過させた後、ハウジングの後方部でファンの外側に設けた排気口から排気することで、モータの冷却を可能としている。

特開２０１１−４５２０１号公報 特開２０１０−２８００３３号公報

このような打撃工具においては、ハウジングに開口する吸気口や排気口を介して雨水等が浸入するおそれがあり、これがモータ内部へ達すると故障や劣化の原因となってしまう。

そこで、本発明は、モータの防水性を高めて吸気口等から雨水等が浸入してもモータの故障や劣化を好適に防止できる打撃工具を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ハウジング内の後部に形成したモータ収容室に、永久磁石が設けられた回転子と、内周側に固定子巻線を有する固定子とからなるブラシレスモータを収容すると共に、そのブラシレスモータの後方に、回転によってハウジング内に外気を吸い込んでモータ収容室内を通気させるファンを配置する一方、ブラシレスモータの前方に、打撃機構を内設し、回転子の回転軸が突出する筒状のハンマーケースを配置した打撃工具であって、固定子の内周に、回転子と固定子巻線との間を仕切る仕切壁を全周に亘って設けて、仕切壁の前端を、固定子の前側の開口を閉塞して回転軸が貫通する閉塞板に当接させる一方、仕切壁の後端を後仕切壁で閉塞して、閉塞板における回転軸の貫通孔に、ハンマーケースの後側の開口を閉塞するキャップに形成されて回転軸を軸支する受け筒を嵌合させて、ファンの回転によってハウジング内に吸い込まれた外気を、仕切壁の外側で固定子巻線間のみを通過させるようにしたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、受け筒に、貫通孔との嵌合部分よりも大径に形成されて閉塞板の前面に当接するオーバーラップ部を設けたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、固定子巻線を有する固定子と、前記固定子に対して回転可能であって永久磁石を有する回転子と、を備えたブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを収容し、吸気口及び排気口を有するハウジングと、を含んでなる電動工具であって、前記固定子と前記回転子との間を仕切る仕切壁を設けて前記仕切壁の後端を後仕切壁で閉塞して、前記吸気口から吸い込まれた外気を、前記固定子の内側を通過させて前記回転子側へ侵入しないようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、モータの防水性を高めることができ、ハウジングに設けた吸気口等から雨水等が浸入してもモータの故障や劣化を好適に防止することができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、閉塞板と受け筒との間のシール性が高まり、ここからの雨水等の浸入をより確実に防止可能となる。

インパクトドライバの縦断面図である。 （Ａ）はＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ部拡大図である。 インパクトドライバの側面図である。 インパクトドライバの変更例の縦断面図である。 ファン収容部を取り外した状態のインパクトドライバの縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、打撃工具の一例であるインパクトドライバの縦断面図で、インパクトドライバ１は、後方（図１の右側を前方とする。）にモータ５を収容し、下方にハンドル３を延設したハウジング２と、そのハウジング２の前方に組み付けられて打撃機構６を収容するハンマーケース４とを備える。ハウジング２は、図２に示すように、左右一対の半割ハウジング２ａ，２ｂを組み付けて互いにネジ止めすることで形成される。ハンマーケース４は、後方部が半割ハウジング２ａ，２ｂによって挟持されて前方部が前方へ行くに従って先細りとなる釣鐘状の筒体で、前方部には、合成樹脂製のカバー７及びゴム製のバンパ８が被着されている。ハンドル３の下端には、電源となる図示しないバッテリーパックが装着される一方、ハンドル３の根元側には、前方へトリガー１０を突出させるスイッチ９が収容されている。

モータ５は、回転軸１２及び永久磁石１３が設けられた回転子１１と、内周に突設した６本のティース１５，１５・・に、３相の固定子巻線１６，１６・・を巻回して回転子１１が貫通する筒状の固定子１４とからなるブラシレスモータである。モータ５の固定子１４は、ハウジング２の後方に形成されるモータ収容室１７内で、各半割ハウジング２ａ，２ｂの内面で周方向に突設されたリブ１８，１８・・により、図２（Ａ）に示すように、ハウジング２の内面との間に隙間を形成した状態で支持されている。固定子１４の前端には、回転子１１の磁極の位置を検出する磁気センサを備えた閉塞板としてのセンサ基板１９が取り付けられて、固定子１４の前端を閉塞しているが、センサ基板１９の中央には、回転軸１２が貫通する貫通孔２０が形成されている。

また、固定子１４においては、図２（Ｂ）に示すように隣接するティース１５，１５の突出端同士が互いに連結されて、固定子巻線１６，１６・・よりも軸心側に、固定子巻線１６と回転子１１の永久磁石１３との間を仕切る仕切壁２１が全周に亘って形成されている。この仕切壁２１は、前端がセンサ基板１９の後面へ全周に亘って当接し、後端は、回転軸１２が貫通する後仕切壁２２によってシールされている。これにより、モータ収容室１７内で回転子１１は、仕切壁２１及び後仕切壁２２によって囲まれることになる。一方、固定子１４側では、固定子１４の前端に、周方向に所定間隔をおいて複数の切欠き２３，２３・・が形成されて、固定子１４の内側でティース１５，１５間に形成されるスロット２４，２４・・を、固定子１４の外側と連通させている。

２５は、ハンマーケース４の後部開口に取り付けられる円盤状のキャップで、中央には、後方へ行くに従って段階的に小径となる２つの受け筒２６，２７が形成されて、ハウジング２内でハンマーケース４とモータ５との間を仕切る前壁２８に保持されている。受け筒２６，２７の間には、半径方向へ突出するフランジ２９が周設されており、このフランジ２９が前壁２８に形成された溝３０に係合することで、ハンマーケース４を前後方向で位置決めしている。モータ５の回転軸１２は、受け筒２６，２７を貫通して、受け筒２７にボールベアリング３１を介して軸支されて、前端に嵌着したピニオン３２をハンマーケース４内に設けられたスピンドル３３の内部に突出させている。

また、受け筒２７の後端は、図３にも示すように、センサ基板１９の貫通孔２０内に達するまで延設されて、その外側に、貫通孔２０に嵌合して外周面が貫通孔２０の内周面に当接するフランジ部３４を周設している。このフランジ部３４は、センサ基板１９よりも前側へ突出する肉厚に形成されて、前側の外周に、センサ基板１９の前面に当接するオーバーラップ部３５を周設している。オーバーラップ部３５の後面には、センサ基板１９の前面に当接するＯリング３６が保持されて、センサ基板１９とオーバーラップ部３５との間をシールしている。

そして、ハウジング２におけるモータ収容室１７の後方には、ファン収容部３７が設けられている。このファン収容部３７内に突出する回転軸１２は、ファン収容部３７の後部に設けたボールベアリング３８に軸支されて、ボールベアリング３８の前側でファン３９が固着されている。
また、ハウジング２の側面において、センサ基板１９から固定子５にかけてその外側に当たる位置には、図４に示すように、複数の吸気口４０，４０・・が穿設される一方、ファン収容部３７の側面において、ファン３９の外側に当たる位置には、複数の排気口４１，４１・・が穿設されている。

一方、ハンマーケース４内において、スピンドル３３は、受け筒２６に保持されたボールベアリング４２によって後端が軸支され、その前方に設けたキャリア部４３が保持する２つの遊星歯車４４，４４を、回転軸１２のピニオン３２に噛合させている。４５はインターナルギヤである。
打撃機構６は、スピンドル３３の前端に外装されるハンマー５０と、そのハンマー５０の後面に形成されたリング溝５１に前端を挿着させたコイルバネ５２とを備え、ハンマー５０は、スピンドル３３との間に跨って嵌合するボール５３，５３を介してスピンドル３３と連結されている。この連結は、ハンマー５０の内周面に前端から後方へ向けて凹設されて後端が先細りとなる山形のカム溝５４と、スピンドル３３の外周面で先端を前方に向けて凹設されたＶ字状のカム溝５５とに跨ってボール５３，５３が嵌合することで行われている。ハンマー５０は、コイルバネ５２により、ボール５３が山形のカム溝５４の後端とＶ字状のカム溝５５の先端とに位置する前進位置に付勢されている。

５６はアンビルで、アンビル５６は、ハンマーケース４の前端に保持された軸受５７によって中間部が軸支され、後面軸心に形成した軸受孔５８に、スピンドル３３の前端に突設した小径部５９を嵌合させている。また、ハンマーケース４内でアンビル５６の後端には、ハンマー５０の前面に突設した図示しない爪が回転方向で係合する一対のアーム６０，６０が放射状に延設されている。
さらに、ハンマーケース４から突出するアンビル５６の前端には、図示しないビットの挿着孔６１が形成されると共に、挿着孔６１に挿入されたビットを抜け止め装着するボール６３及びスリーブ６４等を備えたチャック機構６２が設けられている。

以上の如く構成されたインパクトドライバ１においては、トリガー１０を押し込み操作してモータ５を駆動させると、回転軸１２の回転が遊星歯車４４，４４を介してスピンドル３３に伝わり、スピンドル３３を回転させる。スピンドル３３は、ボール５３，５３を介してハンマー５０を回転させ、ハンマー５０が係合するアンビル５６を回転させるため、アンビル５６の先端に装着したビットによってネジ締め等が可能となる。ネジ締めが進んでアンビル５６のトルクが高まると、ハンマー５０は、ボール５３，５３がカム溝５５，５５に沿って転動することで、スピンドル３３に対して相対的に回転しながらコイルバネ５２の付勢に抗して後退する。そして、ハンマー５０の爪がアンビル５６のアーム６０，６０から外れると、ハンマー５０はコイルバネ５２の付勢により、ボール５３，５３がカム溝５５，５５の先端に向けて転動することで回転しながら前進する。よって、爪が再びアーム６０，６０に係合して回転打撃力（インパクト）を発生させる。このアンビル５６への係脱をハンマー５０が繰り返すことで増し締めが行われる。

一方、モータ５の駆動によって回転軸１２と共にファン３９が回転すると、ハウジング２の吸気口４０から外気が吸い込まれてハウジング２と固定子１４との隙間に進入する。この外気は、固定子１４の切欠き２３から固定子１４の内側に入り、そのままスロット２４，２４・・を通過して後方へ流れてファン収容部３７に至り、排気口４１から外部へ排出される。この空気の流れにより、固定子巻線１６が冷却される。
ここで、吸気口４０や排気口４１から雨水等が浸入しても、モータ５側では仕切壁２１及び後仕切壁２２によって回転子１１が覆われているので、雨水等が回転子１１側へ浸入することがない。また、雨水等がセンサ基板１９の前側へ回り込むことがあっても、センサ基板１９と受け筒２７のフランジ部３４との間もシールされているので、雨水等が回転子１１側や受け筒２７内へ浸入することもない。

このように、上記形態のインパクトドライバ１によれば、モータ５の固定子１４の内周に、回転子１４と固定子巻線１６との間を仕切る仕切壁２１を全周に亘って設けて、仕切壁２１の前端を、固定子１４の前側の開口を閉塞して回転軸１２が貫通するセンサ基板１９に当接させる一方、仕切壁２１の後端を後仕切壁２２で閉塞して、センサ基板１９における回転軸１２の貫通孔２０に、ハンマーケース４の後側の開口を閉塞するキャップ２５に形成されて回転軸１２を軸支する受け筒２７を嵌合させて、ファン３９の回転によって吸気口４０からハウジング２内に吸い込まれた外気を、仕切壁２１の外側で固定子巻線１６間のみを通過させるようにしたことで、モータ５の防水性を高めて吸気口４０等から雨水等が浸入してもモータ５の故障や劣化を好適に防止できる。
特にここでは、受け筒２７のフランジ部３４に、貫通孔２０との嵌合部分よりも大径に形成されてセンサ基板１９の前面に当接するオーバーラップ部３５を設けているので、センサ基板１９と受け筒２７との間のシール性が高まり、ここからの雨水等の浸入をより確実に防止可能となる。

なお、上記形態では、閉塞板としてセンサ基板を利用しているが、センサ基板の位置や形状によってはセンサ基板を利用せずに別の閉塞板を設けて固定子の前側を閉塞するようにしてもよい。
また、閉塞板とキャップの受け筒との嵌合も、上記形態では受け筒のフランジ部を閉塞板よりも肉厚としているが、同じ厚さとしてオーバーラップ部を省略したり、閉塞板の内周にも段部を設けて受け筒との間でいんろう接合したり等、適宜変更可能である。さらに、貫通孔の大きさ等によってはフランジ部を省略して受け筒の後端を直接貫通孔に嵌合させても差し支えない。

一方、上記形態では、ファン３９をファン収容部３７に突出させた回転軸１２に設けているが、図５に示すインパクトドライバ１Ａのように、ファン収容部３７をハウジング２と別体に形成して、ハウジング２の後方を後板４６で閉塞する一方、ファン収容部３７の前方を前板６５で閉塞して、ファン収容部３７を後方からハウジング２にネジ止め結合させることもできる。従って、ここでは回転軸１２の後端はモータ収容室１７内にとどめて、後仕切壁２２の内側にベアリング受け部４７を形成し、ベアリング受け部４７に保持させたボールベアリング４８で回転軸１２の後端を軸支させている。

また、ファン収容部３７内では、前板６５の後面にベアリング受け部６６を形成し、ベアリング受け部６６にボールベアリング６７を保持させて、そのボールベアリング６７と後部のボールベアリング３８とで、ファン３９を固着したファンシャフト６８の前後端をそれぞれ軸支させるようにしている。後板４６と前板６５とには、モータ５のスロット２４の後方に位置する透孔６９，６９・・を複数形成して、スロット２４とファン収容部３７とを連通させて外気の通過を可能としている。

このようにすれば、ファン収容部３７を取り外せば、図６に示すように前後方向の全長が短くなってコンパクト化するため、長時間連続使用しない場合や狭い場所で作業を行うような場合には、任意にファン収容部３７を取り外して使用すればよい。この場合は後板４６の透孔６９が排気口となる。
但し、ファン３９を回転軸１２と別体のファンシャフト６８に設けることで、ファンシャフト６８を回転させる駆動源が必要となる。これは、例えばファン収容部３７にファン用のモータを新たに設けてギヤ等を介してファンシャフト６８に回転伝達すると共に、後板４６と前板６５とにファン収容部３７の結合状態で電気的接続する端子（接触式や差込式等）をそれぞれ設けて、バッテリーパックから電源を得るようにすればよい。また、ファンと回転子との距離が近ければ、ファンの前面に回転子の永久磁石に対応する永久磁石又は磁性体を設けて、回転子の永久磁石の吸引力によってファンを同期して回転させることも考えられる。

１，１Ａ・・インパクトドライバ、２・・ハウジング、３・・ハンドル、４・・ハンマーケース、５・・モータ、６・・打撃機構、１１・・回転子、１２・・回転軸、１３・・永久磁石、１４・・固定子、１５・・ティース、１６・・固定子巻線、１７・・モータ収容室、１９・・センサ基板、２０・・貫通孔、２１・・仕切壁、２２・・後仕切壁、２３・・切欠き、２４・・スロット、２５・・キャップ、２６，２７・・受け筒、３１，３８，４２，４８，６７・・ボールベアリング、３３・・スピンドル、３４・・フランジ部、３５・・オーバーラップ部、３７・・ファン収容部、３９・・ファン、４０・・吸気口、４１・・排気口、４６・・後板、４７，６６・・ベアリング受け部、５０・・ハンマー、５２・・コイルバネ、５３・・ボール、５６・・アンビル、６０・・アーム、６８・・ファンシャフト、６９・・透孔。

Claims (3)

1. ハウジング内の後部に形成したモータ収容室に、永久磁石が設けられた回転子と、内周側に固定子巻線を有する固定子とからなるブラシレスモータを収容すると共に、そのブラシレスモータの後方に、回転によって前記ハウジング内に外気を吸い込んで前記モータ収容室内を通気させるファンを配置する一方、前記ブラシレスモータの前方に、打撃機構を内設し、前記回転子の回転軸が突出する筒状のハンマーケースを配置した打撃工具であって、
   前記固定子の内周に、前記回転子と前記固定子巻線との間を仕切る仕切壁を全周に亘って設けて、前記仕切壁の前端を、前記固定子の前側の開口を閉塞して前記回転軸が貫通する閉塞板に当接させる一方、前記仕切壁の後端を後仕切壁で閉塞して、
   前記閉塞板における前記回転軸の貫通孔に、前記ハンマーケースの後側の開口を閉塞するキャップに形成されて前記回転軸を軸支する受け筒を嵌合させて、
   前記ファンの回転によって前記ハウジング内に吸い込まれた外気を、前記仕切壁の外側で前記固定子巻線間のみを通過させるようにしたことを特徴とする打撃工具。
2. 前記受け筒に、前記貫通孔との嵌合部分よりも大径に形成されて前記閉塞板の前面に当接するオーバーラップ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の打撃工具。
3. 固定子巻線を有する固定子と、前記固定子に対して回転可能であって永久磁石を有する回転子と、を備えたブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータを収容し、吸気口及び排気口を有するハウジングと、を含んでなる電動工具であって、
   前記固定子と前記回転子との間を仕切る仕切壁を設けて前記仕切壁の後端を後仕切壁で閉塞して、
   前記吸気口から吸い込まれた外気を、前記固定子の内側を通過させて前記回転子側へ侵入しないようにしたことを特徴とする電動工具。

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