JP6145993B2 - オイルパルス工具 - Google Patents

Description

この発明は、オイルを充填密封した筒状のライナの中央部にメインシャフトを配したオイルパルスユニットを回転させ、オイルパルスユニットを回転させたときに生じる油圧によって瞬間的なトルクを発生させてネジ締め作業をするオイルパルス工具に関する。

この種のオイルパルス工具は、筒状のライナと、ライナの内部に挿入された状態で回転するメインシャフトと、メインシャフト外周に挿入されて径方向に突出可能なブレードと、を備え、モータによってライナを回転させて、油室内部のオイルを圧縮し、油圧を受けるブレードによってメインシャフトの回転トルクを発生させることを基本構成としている。

ここで、従来のオイルパルス工具においては、ライナのシール部は、ライナの内壁からリブ状に突出させて形成されていた（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許第３３８２０４３号公報 特許第４８２００２７号公報 特許第３６１５１２５号公報

しかし、上記したような従来のオイルパルス工具では、オイルパルスユニットを回転させたときのライナのシール部とメインシャフトのシール部（またはブレード）と間の隙間変化が急であるため、トルクの立ち上がりや抜けが急になる。金属同士の衝突がなく、低騒音であるオイルパルス機構であるが、このような急激なトルク変化が起きると、打撃の反動がねじや被締結部材に伝わり、それらの振動が音の発生に繋がるという問題があった。

そこで、本発明は、オイルパルスユニットを回転させたときに油圧の立ち上がりや抜けを緩やかにすることで、急激なトルク変化に伴う反動や、ねじや被締結部材が発する発生音、振動を低減することができるオイルパルス工具を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、請求項１に記載のオイルパルス工具は、オイルを充填密封した筒状のライナと、前記ライナ内に回転可能に支持されるメインシャフトと、前記メインシャフトの側部に出没可能に配置されたブレードと、を備え、前記ライナの内部を前記メインシャフトと前記ブレードにより分割して複数の油室を形成し、前記ライナを回転させることにより前記複数の油室間に圧力差を生じさせてトルクを発生させるオイルパルス工具であって、前記ライナの内周面には、前記ブレードを摺動させるためのブレード摺動面が両端の開口部付近に形成されるとともに、この両側のブレード摺動面の間にはブレード摺動面に対して外径方向に凹陥した内壁面が形成され、前記内壁面は、前記油室の壁部を形成する油室形成部と、前記油室形成部の間に設けられて前記ブレード摺動面と略同じ出量となるように内径方向に突出したライナシール部と、を備え、前記油室形成部を円弧面で形成するとともに、前記ライナシール部は、前記ライナに対して同心円となる円の一部を利用した円弧面で形成され、前記油室形成部と前記ライナシール部との間には、前記油室形成部及び前記ライナシール部の円弧面とは別の曲面で形成されて前記ライナの中心方向へと膨出する接続部が設けられ、前記油室形成部と前記接続部と前記ライナシール部とが、交互に逆方向に突出して滑らかに連続していることを特徴とする。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、上記した請求項１記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、前記メインシャフトの外周面には、前記ライナシール部と当接するメインシャフトシール部が突出形成されており、当該メインシャフトシール部に連続する立ち上がり部が曲面で形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明は上記の通りであり、油室形成部にはライナシール部と連続する接続部が曲面で形成されているため、ライナを回転させた時にライナシール部とメインシャフトシール部（またはブレード）とが近付くにつれて徐々に隙間面積が減少するので、トルクの立ち上がりや抜けを緩やかにすることができ、急激なトルク変化に伴う反動や発生音、振動を低減することができる。また、反動が小さくなることで、モータへの負荷を軽減でき、また、カムアウトやビットの破損も発生しづらくなる。

また、油室形成部を円弧面で形成するとともに、前記接続部が前記油室形成部の円弧面とは別の曲面で形成されているため、前記接続部から前記ライナシ−ル部へと至る面が滑らかに連続しているので、さらにトルクの変動を緩やかにすることができる。

請求項２記載の発明は、メインシャフトの外周面には、前記ライナシール部と当接するメインシャフトシール部が突出形成されており、メインシャフトシール部に連続する立ち上がり部が曲面で形成されている。このため、ライナシール部とメインシャフトシール部とが近付くにつれて徐々に隙間面積が減少するので、トルクの立ち上がりや抜けを緩やかにすることができ、急激なトルク変化に伴う反動や発生音、振動を低減することができる。また、反動が小さくなることで、モータへの負荷を軽減でき、また、カムアウトやビットの破損も発生しづらくなる。

オイルパルスドライバの側面図である。 オイルパルスドライバを側面から見た一部拡大断面図である。 オイルパルスユニットを側面から見た断面図である。 オイルパルスユニットのＡ−Ａ断面図である。 ライナの斜視図である。 ライナの断面図であって、（ａ）は補助線なし、（ｂ）は内壁面の形状を説明するための補助線を付した図である。 トルク変化を従来品と比較したグラフ、及び、ライナシール部とメインシャフトシール部との間の隙間面積の変化を従来品と比較したグラフである。 オイルパルスドライバが発生する振動と音とを従来品と比較したグラフである。 変形例に係るライナの断面図であって、（ａ）は補助線なし、（ｂ）は内壁面の形状を説明するための補助線を付した図である。 変形例に係るメインシャフトの（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。

本発明の実施形態について、オイルパルス工具としてオイルパルスドライバ１０を例にして、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０は、オイルを充填密封した筒状のライナ２６の中央部にメインシャフト２７を配したオイルパルスユニット２１をモータ１２に作動連結させ、オイルパルスユニット２１の回転時に生じる油圧により周期的なトルクを発生しメインシャフト２７を回転させてネジ締め作業をするものであり、図１及び図２に示すように、モータ１２を含む駆動部１１と、遊星歯車減速機構を備えた減速部１３と、オイルパルスユニット２１を備えたパルス部２０と、を前後に直列に配してハウジング１４に収容したものである。

ハウジング１４の下方にはグリップ１５が設けられ、グリップ１５に設けられたトリガ１６が操作されることによりモータ１２が回転し、回転したモータ１２がオイルパルスユニット２１を駆動するようになっている。オイルパルスユニット２１を駆動すると、後述するように、オイルパルスユニット２１の中央に配置されたメインシャフト２７がオイルパルスにより衝撃的に回転する。なお、グリップ１５の下部には充電可能なバッテリ１７が着脱可能に配置されており、モータ１２の電源として使用される。

モータ１２の前方には、減速部１３を構成する遊星歯車減速機構が配置され、遊星歯車減速機構に含まれる遊星歯車がモータ１２の出力軸に直結した歯車軸に噛合させられている。これにより、モータ１２が作動したときに、モータ１２の駆動力が遊星歯車減速機構によって減速され、減速されたモータ１２の駆動力が減速部１３の前方に配置されたオイルパルスユニット２１に伝達される。

図３に示すように、オイルパルスユニット２１は、両端に設けられたロアキャップ２３とアッパーキャップ２２及びライナキャップ２４とで閉じられた円筒状のライナケース２５の内部にメインシャフト２７とライナ２６とを配置し、オイルを充填したものである。

メインシャフト２７は、後端がアッパーキャップ２２に回転可能に軸支され、前側部はロアキャップ２３に貫通支持されている。メインシャフト２７の前端はライナケース２５の前方に突出し、図示しないビット等を装着可能となっている。

なお、図４に示すように、メインシャフト２７の側部には直径方向にブレード溝２７ｃが貫通形成され、このブレード溝２７ｃに１対のブレード２８が出没可能に配置されている。この１対のブレード２８は、ブレードスプリング２９を介して伸縮自在に連結されており、常にライナ２６の内面に当接するように付勢されている。

そして、ライナ２６の内部にはオイルが密封されており、このオイルが密封されたライナ２６の内部を前記メインシャフト２７と前記ブレード２８により分割して４つの油室３０を形成している。本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０は、モータ１２の駆動力によってライナ２６が回転すると、この４つの油室３０間に圧力差が生じ、この圧力差によってトルクを発生させるように形成されている。

ライナ２６は、図５に示すような金属製の筒状部材であり、このライナ２６の内周面には、ブレード２８を摺動させるためのブレード摺動面２６ａが両端の開口部付近に形成されるとともに、この両側のブレード摺動面２６ａの間にはブレード摺動面２６ａに対して外径方向に凹陥した内壁面２６ｂが形成されている。

この内壁面２６ｂは、油室３０の壁部を形成する油室形成部２６ｃと、油室形成部２６ｃの間に設けられてブレード摺動面２６ａと略同じ出量となるように連続して内径方向に突出したライナシール部２６ｅと、を備え、更に、油室形成部２６ｃの端部には、ライナシール部２６ｅと連続する接続部２６ｄが形成されている。

図６に示すように、油室形成部２６ｃは計４箇所に設けられており、ライナシール部２６ｅもこの４箇所の油室形成部２６ｃの間に計４箇所に設けられている。そして、接続部２６ｄは、油室形成部２６ｃの両端（ライナシール部２６ｅの両端）に計８箇所に設けられている。

本実施形態においては、４箇所の油室形成部２６ｃは、図６（ｂ）に示すように、それぞれが同じ直径の円Ｒ１の一部を利用した円弧面で形成されている。この円Ｒ１は、ライナ２６の中心に対して偏心した円である。

一方、ライナシール部２６ｅは、図６（ａ）に示すように、上下の２箇所と左右の２箇所とに設けられている。左右の２箇所のライナシール部２６ｅは、図６（ｂ）に示すように、ライナ２６に対して同心円となる円Ｒ２の一部を利用した円弧面で形成されている。また、上下の２箇所のライナシール部２６ｅは、図６（ｂ）に示すように、ライナ２６の中心に対して偏心した偏心円Ｒ３の一部を利用した円弧面で形成されている。

そして、この油室形成部２６ｃとライナシール部２６ｅとの間に設けられた接続部２６ｄは、油室形成部２６ｃの円弧面及びライナシール部２６ｅの円弧面とは別の曲面で形成されている。具体的には、本実施形態の接続部２６ｄは、ライナ２６の中心方向へと膨出する円弧面で形成されている。これによって接続部２６ｄからライナシール部２６ｅへと至る面が滑らかに連続するようになっている。

なお、前記メインシャフト２７の外周面には、ライナシール部２６ｅと当接するメインシャフトシール部２７ａが突出しており、このメインシャフトシール部２７ａとライナシール部２６ｅとが対向する位置までライナ２６を回転させることで油室３０をほぼ密閉できるように形成されている。

このように形成されたオイルパルスドライバ１０は、以下のように作用する。

すなわち、オイルパルスドライバ１０でネジ締め作業を行なうときは、トリガ１６を引き操作してモータ１２を回転させ、遊星歯車を介して減速された回転力がオイルパルスユニット２１に伝達される。これにより、ライナ２６が回転すると、ブレード２８がオイルの圧力を受けることによりメインシャフト２７が回転する。このように、メインシャフト２７に負荷がかかっていないときはオイルの抵抗のみでメインシャフト２７が回転する。

一方、メインシャフト２７に対する負荷が高くなると、ライナ２６の回転に対してメインシャフト２７の回転が遅れるようになり、図４に示すように、ライナシール部２６ｅとメインシャフトシール部２７ａ（またはブレード２８）とが近付くにつれて、ライナシール部２６ｅとメインシャフトシール部２７ａ（またはブレード２８）との間の隙間面積が小さくなることで、オイルが逃げることができなくなり、オイルが圧縮される。このようにオイルを圧縮することで油圧を発生させ、油圧により瞬発的にメインシャフト２７を回転させる。このように、一定周期で大きなトルクを発生させることにより、ネジ等を強力に締め込ませる。

このとき、本実施形態の油室形成部２６ｃは円弧面で形成され、更には、接続部２６ｄが曲面で形成されているため、油室形成部２６ｃからライナシール部２６ｅへと至る面が滑らかに連続するようになっているため、ライナ２６が回転してライナシール部２６ｅとメインシャフトシール部２７ａ（またはブレード２８）とが近付くにつれて、徐々に隙間面積が減少するようになっている。このため、トルクの立ち上がりや抜けを緩やかにすることができ、急激なトルク変化に伴う反動や発生音、振動を低減することができる。また、反動が小さくなることで、モータ１２への負荷を軽減でき、また、カムアウトやビットの破損も発生しづらくなる。

図７は本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０のトルク変化を従来品と比較したグラフ、及び、ライナシール部２６ｅとメインシャフトシール部２７ａとの間の隙間面積の変化を従来品と比較したグラフである。なお、従来品とは、特許文献１〜３に示されるようなライナシール部（ライナの内壁からリブ状に突出させて形成したライナシール部）を備えたオイルパルスドライバである。このグラフからも明らかなように、本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０は、従来品と比較してトルクの最大値はほとんど変わらないものの、トルクの立ち上がりや抜けが緩やかになっている。また、従来品においては、オイルが抜けた後にトルクが振動していることから、オイルが抜けた後の反動でメインシャフト２７が揺れてしまい、正転逆転を繰り返していることが分かる。この点、本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０は、このような動きが抑制されている。

また、図８は本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０が発生する振動と音とを従来品と比較したグラフである。このグラフからも明らかなように、本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０は、従来品と比較して振動や音が著しく抑制されていることが分かる。これは、上記したような急激なトルク変化に伴う反動や発生音を低減することができ、また、メインシャフト２７が正転逆転を繰り返すことによる振動も抑制することができるためである。

このように、本実施形態によれば、油室形成部２６ｃの端部にはライナシール部２６ｅと連続する接続部２６ｄが曲面で形成されているため、ライナシール部２６ｅとメインシャフトシール部２７ａ（またはブレード２８）とが近付くにつれて徐々に隙間面積が減少するので、トルクの立ち上がりや抜けを緩やかにすることができ、急激なトルク変化に伴う反動や発生音、振動を低減することができる。また、反動が小さくなることで、モータへの負荷を軽減でき、また、カムアウトやビットの破損も発生しづらくなる。

なお、上記した実施形態においては、４箇所の油室形成部２６ｃは、それぞれが別の円Ｒ２の一部を利用した円弧面で形成されていることとしたが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば、図９に示すように、４箇所の油室形成部２６ｃのうちの２つは同一の円Ｒ５の一部を利用した円弧面で形成し、残りの２つは同じ直径の別の円の一部を利用した円弧面で形成してもよい。このときも、ライナシール部２６ｅは、ライナ２６に対して同心円となる円Ｒ４の一部を利用した円弧面で形成すればよい。

また、上記した実施形態においては、接続部２６ｄをライナ２６の中心方向へと膨出する円弧面で形成したが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば、図９に示すように、油室形成部２６ｃの端部とライナシール部２６ｅの端部とを結ぶ緩やかな曲面として形成してもよい。また、特に図示しないが、リブ状に突出させたライナシール部２６ｅの角部に円弧面や面取り形状を設け、これを接続部２６ｄとしてもよい。

また、上記した実施形態においては、接続部２６ｄを曲面とすることで隙間面積の変化を小さくしたが、これに代えて、あるいはこれと合わせて、メインシャフトシール部２７ａに連続する立ち上がり部２７ｂを曲面で形成してもよい。例えば、図１０に示すように、メインシャフト２７の外周面の一部を円弧状に抉った形状とすることで、メインシャフトシール部２７ａを突出させるとともに、このメインシャフトシール部２７ａの立ち上がり部２７ｂを曲面で形成してもよい。このように形成した場合でも、ライナシール部２６ｅとメインシャフトシール部２７ａとが近付くにつれて徐々に隙間面積が減少するので、トルクの立ち上がりや抜けを緩やかにすることができ、急激なトルク変化に伴う反動や発生音、振動を低減することができる。また、反動が小さくなることで、モータ１２への負荷を軽減でき、また、カムアウトやビットの破損も発生しづらくなる。

１０ オイルパルスドライバ
１１ 駆動部
１２ モータ
１３ 減速部
１４ ハウジング
１５ グリップ
１６ トリガ
１７ バッテリ
２０ パルス部
２１ オイルパルスユニット
２２ アッパーキャップ
２３ ロアキャップ
２４ ライナキャップ
２５ ライナケース
２６ ライナ
２６ａ ブレード摺動面
２６ｂ 内壁面
２６ｃ 油室形成部
２６ｄ 接続部
２６ｅ ライナシール部
２７ メインシャフト
２７ａ メインシャフトシール部
２７ｂ 立ち上がり部
２７ｃ ブレード溝
２８ ブレード
２９ ブレードスプリング
３０ 油室

Claims (2)

1. オイルを充填密封した筒状のライナと、
   前記ライナ内に回転可能に支持されるメインシャフトと、
   前記メインシャフトの側部に出没可能に配置されたブレードと、
   を備え、
   前記ライナの内部を前記メインシャフトと前記ブレードにより分割して複数の油室を形成し、前記ライナを回転させることにより前記複数の油室間に圧力差を生じさせてトルクを発生させるオイルパルス工具であって、
   前記ライナの内周面には、前記ブレードを摺動させるためのブレード摺動面が両端の開口部付近に形成されるとともに、この両側のブレード摺動面の間にはブレード摺動面に対して外径方向に凹陥した内壁面が形成され、
   前記内壁面は、前記油室の壁部を形成する油室形成部と、前記油室形成部の間に設けられて前記ブレード摺動面と略同じ出量となるように内径方向に突出したライナシール部と、を備え、
   前記油室形成部を円弧面で形成するとともに、前記ライナシール部は、前記ライナに対して同心円となる円の一部を利用した円弧面で形成され、
   前記油室形成部と前記ライナシール部との間には、前記油室形成部及び前記ライナシール部の円弧面とは別の曲面で形成されて前記ライナの中心方向へと膨出する接続部が設けられ、
   前記油室形成部と前記接続部と前記ライナシール部とが、交互に逆方向に突出して滑らかに連続していることを特徴とする、オイルパルス工具。
2. 前記メインシャフトの外周面には、前記ライナシール部と当接するメインシャフトシール部が突出形成されており、当該メインシャフトシール部に連続する立ち上がり部が曲面で形成されていることを特徴とする、請求項１記載のオイルパルス工具。

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