JP6308704B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングにモータを収容した電動工具に関する。

電動工具は、特許文献１に示すように、モータを収容したモータハウジングの後方を後カバーによって閉塞し、後カバーに設けた軸受でモータの回転軸を軸支させるようにしている。

特開２００７−２９５７７３号公報

そこで、本発明は、モータハウジングを後カバーによって閉塞する構造であっても、コンパクト化を維持しつつ簡単にバッフル機能を得ることができる電動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、ステータとロータとを備えるモータと、モータにより駆動される先端工具と、モータが収容される筒状のモータハウジングと、モータハウジングから下方へ突出するグリップ部と、ロータの端部を保持する軸受と、軸受を保持してモータハウジングに結合される後カバーと、ロータの回転軸に固定され、後カバー内に収容されるファンと、を有する電動工具であって、モータハウジングの後端に凸部が形成され、後カバーの前端に凹部が形成されて、凸部と凹部との嵌合によってモータハウジングと後カバーとがいんろう結合されて、凸部には、モータハウジングの軸心側へ突出するリング状のバッフル部が一体に設けられていることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、ステータとロータとを備えるモータと、モータにより駆動される先端工具と、モータが収容される筒状のモータハウジングと、モータハウジングから下方へ突出するグリップ部と、ロータの端部を保持する軸受と、軸受を保持してモータハウジングに結合される後カバーと、ロータの回転軸に固定され、後カバー内に収容されるファンと、を有する電動工具であって、モータハウジングの後端に凹部が形成され、後カバーの前端に凸部が形成されて、凹部と凸部との嵌合によってモータハウジングと後カバーとがいんろう結合されて、凸部よりも前方でモータハウジングの後端には、モータハウジングの軸心側へ突出するリング状のバッフル部が一体に設けられていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、後カバーには、エラストマが配置されており、エラストマは、モータハウジングに接触することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、バッフル部の内側には、ステータに設けられた絶縁部材が配置されていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの構成において、バッフル部の内径は、ファンの外径とステータに設けられた固定子鉄心の外径よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明によれば、モータハウジングを後カバーによって閉塞する構造であっても、コンパクト化を維持しつつ簡単にバッフル機能を得ることができる。

インパクトドライバの全体図である。 インパクトドライバの縦断面図である。 本体部の拡大断面図である。 Ａ−Ａ線拡大断面図である。 Ｂ−Ｂ線断面図である。 Ｃ−Ｃ線断面図である。 インパクトドライバの外観図で、（Ａ）は側面、（Ｂ）は正面、（Ｃ）は背面、（Ｄ）は平面をそれぞれ示す。 バッフル部の変更例を示す本体部後部の拡大断面図である。 バッフル部の省略例を示す本体部後部の拡大断面図である。

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、電動工具の一例であるインパクトドライバの全体図、図２は縦断面図で、このインパクトドライバ１は、中心軸を前後方向（図２の右側を前方とする。）とする本体部２と、その本体部２から下方へ突出するグリップ部３とを有し、グリップ部３の下端に設けた取り付け部４には、電源となるバッテリーパック５が装着されている。グリップ部３の上部には、トリガ７を前方に突出させたスイッチ６が収容されて、取り付け部４には、バッテリーパック５と電気的に接続される端子台８と、コントローラ９とが設けられると共に、回転数を操作する押しボタン１１及びバッテリーの残容量を表示させるスイッチパネル１０が設けられている。

図３は本体部２の拡大断面図、図４はＡ−Ａ線拡大断面図で、本体部２には、後方から、モータ１２、遊星歯車減速機構１３、スピンドル１４、打撃機構１５の順で収容されて、アンビル１６が本体部２の前端から前方へ突出している。なお、本体部２の後半部は、モータ１２を収容してグリップ部３と一体となる筒状のモータハウジング１７を有しており、このモータハウジング１７とグリップ部３とは、左右一対の半割ハウジング１７ａ，１７ｂを複数のネジ１８，１８・・によって組み付けて形成されている。

モータ１２は、ステータ１９とロータ２０とを有するインナーロータ型のブラシレスモータである。まずステータ１９は、固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の前後に設けられる前絶縁部材２２及び後絶縁部材２３と、前絶縁部材２２及び後絶縁部材２３を介して固定子鉄心２１に巻回される複数のコイル２４，２４・・・・と、を有する。また、ロータ２０は、軸心に位置する回転軸２５と、回転軸２５の周囲に配置される筒状の回転子鉄心２６と、回転子鉄心２６の外側に配置され、筒状で周方向に極性を交互に変えた永久磁石２７，２７・・と、これらの前側において放射状に配置された複数のセンサ用永久磁石２８，２８・・と、を有する。前絶縁部材２２の前端には、ロータ２０のセンサ用永久磁石２８の位置を検出して回転検出信号を出力する３つの回転検出素子（図示せず）を搭載したセンサ回路基板２９がネジ３０によって固定されている。このセンサ回路基板２９には、コイル２４の端末が貫通状態で電気的に接続されている。

なお、コイル２４のスイッチングを行うスイッチング素子は、コントローラ９に搭載されており、コントローラ９からセンサ回路基板２９に接続される信号線等のリード線２９ａは、センサ回路基板２９の下端から後ろ向きに引き出されてグリップ部３内を引き回されるが、モータ１２の下方で半割ハウジング１７ａ，１７ｂを固定するネジ１８ａは、このリード線２９ａと干渉しないように後寄りの位置に設けられている。このようにモータハウジング１７の後方下側に位置するネジ１８ａによってモータ１２のステータ１９をしっかりと保持することができる。

ステータ１９は、モータハウジング１７の内面に突設されたリブ３１によって本体部２と同軸で保持されている。モータハウジング１７の後面には、キャップ状の後カバー３２が、半割ハウジング１７ａ，１７ｂにそれぞれ形成されたネジボス１７ｅ，１７ｅに後方からネジ３３，３３によって取り付けられており、この後カバー３２に保持された軸受３４が回転軸２５の後端を軸支している。このネジ３３，３３により、半割ハウジング１７ａ，１７ｂと後カバー３２とを強固に一体化し、半割ハウジング１７ａ，１７ｂの左右分離を防ぐことができる。３５は、軸受３４の前方で金属製のインサートブッシュ３６を介して回転軸２５に取り付けられたモータ冷却用の遠心ファンで、ここでは中央部が前方へすり鉢状に膨出する膨出部３７となっており、軸受３４は膨出部３７のすぐ後側で遠心ファン３５とオーバーラップするように配置されている。後カバー３２の側面には、遠心ファン３５の径方向外側に位置する排気口３８，３８・・・が形成される一方、モータハウジング１７の側面でセンサ回路基板２９の径方向外側には、吸気口３９，３９・・が形成されている。モータハウジング１７における後カバー３２の下側の嵌合部には、段部１７ｆが形成されて、後カバー３２のがたつき防止を図っている。

ここで、モータハウジング１７と後カバー３２とは、遠心ファン３５の前方で結合されているが、この結合は、半割ハウジング１７ａ，１７ｂの後端内周側にそれぞれ形成された凸部１７ｃと、後カバー３２の前端内周側に形成された凹部３２ａとが嵌合するいんろう結合となっている。この結合部において半割ハウジング１７ａ，１７ｂの各凸部１７ｃには、図５，６にも示すように、軸心側へ突出する半円状のリブ４０がそれぞれ形成されて、両リブ４０，４０の突き合わせにより、モータハウジング１７の後端には、内径が遠心ファン３５の外径よりも小さくなるリング状のバッフル部４１が形成されるようになっている。このリブ４０の内径は、固定子鉄心２１の外径よりも小さくなっており、ここでリブ４０が排気口３８と重なってバッフルの効果が高まるようになっている。

一方、回転軸２５の前端は、モータ１２の前方でモータハウジング１７に保持されたベアリングリテーナ４２を貫通して前方へ突出し、ベアリングリテーナ４２の後部に保持された軸受４３によって軸支されている。４４は回転軸２５の前端に取り付けられたピニオンである。
ベアリングリテーナ４２は、中央にくびれ部を形成した金属製の円盤状で、モータハウジング１７の内面に設けたリブ４５がくびれ部に嵌合することで、ベアリングリテーナ４２は前後方向への移動を規制された状態でモータハウジング１７に保持される。
また、ベアリングリテーナ４２の前面周縁には、外周に雄ネジ部を形成したリング壁４６が前方へ向けて突設されて、このリング壁４６に、スピンドル１４及び打撃機構１５を収容したハンマケース４７の雌ネジ部が結合されている。

ハンマケース４７は、前半部が先細りとなって前筒部４８が形成される金属製の筒状体で、蓋となるベアリングリテーナ４２によって後部が閉塞される。ハンマケース４７の下面には、突起４９が形成されて、組み付け状態では、左右の半割ハウジング１７ａ，１７ｂの内面に突設された図示しない押さえリブがそれぞれ突起４９の側面に当接するようになっている。また、ハンマケース４７の左右の側面には、図示しない突条が形成されており、この突条が、半割ハウジング１７ａ，１７ｂの内面に形成された図示しない凹溝に嵌合するようになっている。この突起４９と押さえリブ、突条と凹溝との係合により、ハンマケース４７の回転規制がなされる。

ハンマケース４７とスイッチ６との間には、モータ１２の正逆切替レバー５０が左右へスライド可能に設けられ、その前方には、アンビル１６の前方を照射するＬＥＤ５１が斜め上向きに取り付けられている。
さらに、モータハウジング１７の前方には、ハンマケース４７の前部から前筒部４８にかけて覆うカバー５２が設けられ、カバー５２の前端外周部には、ゴム製のバンパ５３が装着されている。

そして、ベアリングリテーナ４２の前部には、軸受５４が保持されて、軸受５４によってスピンドル１４の後端が軸支されている。このスピンドル１４は、後部に中空で円盤状のキャリア部５５を有し、後面から軸心に形成した有底孔５６内に、回転軸２５の前端及びピニオン４４を突出させている。
遊星歯車減速機構１３は、内歯を有するインターナルギヤ５７と、インターナルギヤ５７に噛み合う外歯を有する３つのプラネタリーギヤ５８，５８・・と、を含む。インターナルギヤ５７は、ベアリングリテーナ４２のリング壁４６の内側に同軸で収容されるギヤ部５９と、そのギヤ部５９の前部外周側に連設され、ギヤ部５９より大径の前部６０とを有し、前部６０には、周方向に等間隔をおいて４つの凸部６１，６１・・が前向きに突設されている。この各凸部６１が、ハンマケース４７の内周面で雌ネジ部の前方に形成された４つの凹部６２，６２・・にそれぞれ係合することで、インターナルギヤ５７の回り止めがなされる。軸方向への移動は、前部６０の後面がリング壁４６に当接し、凸部６１の前面が凹部６２の前側に形成される段部６３に当接することで規制される。

６４は、ギヤ部５９の後端とベアリングリテーナ４２の前面との間に介在されたゴム製のＯリングで、このＯリング６４によって、インターナルギヤ５７とベアリングリテーナ４２との間がシールされると共に、インターナルギヤ５７からベアリングリテーナ４２への衝撃も緩和される。
プラネタリーギヤ５８は、ピン６５によってスピンドル１４のキャリア部５５内で回転可能に支持されて、回転軸２５のピニオン４４と噛合している。ピン６５の外側でキャリア部５５の前部外周には、リング状の立ち上がり部６６が形成されている。

打撃機構１５は、スピンドル１４に外装されるハンマ６７と、そのハンマ６７を前方へ付勢するコイルバネ６８とを含む。まずハンマ６７は、前面に一対の爪６９，６９を有し、内面に形成した外側カム溝７０，７０と、スピンドル１４の表面に形成した内側カム溝７１，７１とに跨がって嵌合されるボール７２，７２を介してスピンドル１４と結合されている。また、ハンマ６７の後面には、リング状の溝７３が形成されて、ここにコイルバネ６８の前端が挿入されている。溝７３の底部には、複数のボール７４，７４・・及びワッシャ７５が収容されてコイルバネ６８の前端を受けるようになっている。また、溝７３の後端外側には、後方へ行くに従って拡径するテーパ部７６が形成されている。一方、コイルバネ６８の後端は、立ち上がり部６６の内側でキャリア部５５の前面に当接している。

アンビル１６は、ハンマケース４７の前筒部４８に保持された軸受７７によって軸支されて、後端には、ハンマ６７の爪６９，６９と回転方向で係合する一対のアーム７８，７８が形成されている。アーム７８の前方で前筒部４８の後面内周側には、リング状の保持部７９が突設され、その保持部７９の外側に、アーム７８を受ける樹脂製のワッシャ８０が嵌合されている。
また、アンビル１６の後面軸心には、嵌合孔８１が形成されて、ここにスピンドル１４の前端が同軸で挿入されている。
一方、アンビル１６の前面軸心には、図示しないビットを受け入れる挿入孔８２が形成され、アンビル１６の前端には、挿入孔８２に差し込まれたビットを抜け止めするボール８３及びスリーブ８４等からなるチャック機構が設けられている。

そして、このインパクトドライバ１の表面の一部には、エラストマによる被覆部が形成されている。すなわち、図７に示す網掛け部分で、この被覆部は、グリップ部３の略全体を覆う第１被覆部８５と、第１被覆部８５から分離して取り付け部４を覆う第２被覆部８６と、後カバー３２の後面から周面にかけて覆う第３被覆部８７と、モータハウジング１７の左右の側面及び上面の一部にかけて覆う第４被覆部８８と、からなる。このうち第３被覆部８７は、上部分８７ａと中部分８７ｂ、下部分８７ｃとに分離しており、第３被覆部８７と第４被覆部８８とは連続状に設けられ、第１被覆部８５と第３被覆部８７の下部分８７ｃとも連続状に設けられている。
第３被覆部８７の上部分８７ａにおいて、後カバー３２の周面を覆う部分の前端には、図３に示すように、内側への折曲部８９が形成されている。この折曲部８９が後カバー３２のネジ締めによってモータハウジング１７（半割ハウジング１７ａ，１７ｂ）の後端と接触することで、後カバー３２とモータハウジング１７との間がシールされ、水がしみこみにくくなる。また、第３被覆部８７の上部分８７ａの下端には、後カバー３２を貫通してその内面に至る貫通部９０が連設されている。この貫通部９０により、後カバー３２の上部への衝撃が緩和され、前方へ伝わりにくくなっている。

さらに、第３被覆部８７の中部分８７ｂにおいて、後カバー３２の周面を覆う部分の後方寄りには、図４に示すように、後カバー３２の外面に嵌合するクッション部９１が形成されている。このクッション部９１により、ネジ締めの際の後カバー３２の過度の変形を抑制できると共に、モータハウジング１７への後カバー３２からの衝撃が伝わりにくくなっている。なお、中部分８７ｂでは、ネジ３３の頭部が中部分８７ｂから突出しないようになっている。これにより、ネジ３３による引っ掛けや傷付きが防止される。
加えて、中部分８７ｂにおいて、後カバー３２の周面を覆う部分には、図６に示すように、後カバー３２を貫通してその内面に至る延長部９２が連設されている。この延長部９２により、後カバー３２への衝撃が緩和される。この延長部９２と相まってネジボス１７ｅの径方向外側にエラストマの中部分８７ｂが設けられるので、ネジボス１７ｅの耐衝撃性も向上するようになっている。なお、ネジボス１７ｅは後カバー３２の回り止めとしても機能する。
また、図６に表れるように、後カバー３２の前端下部は、左右に分離する回り止め部９３，９３となって、各半割ハウジング１７ａ，１７ｂとリブ４０との間に外側から嵌合することで、後カバー３２の回り止めを図っている。

そして、被覆部において、取り付け部４の左右両面と、後カバー３２の左右両面と、カバー５２の左右両面とには、エラストマの厚みが部分的に大きい肉厚部９４ａ，９４ｂ，９４ｃとなって、他の部分よりも外方へ突出している。よって、インパクトドライバ１を横向きにして床等の平坦な面に置いた際には、肉厚部９４ａ〜９４ｃによって三点支持され、インパクトドライバ１の表面に余計な汚れや傷が付きにくくなっている。

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７を押し込んでスイッチ６をＯＮさせると、モータ１２に給電されて回転軸２５が回転する。すなわち、コントローラ９が、センサ回路基板２９の回転検出素子から出力されるロータ２０のセンサ用永久磁石２８の位置を示す回転検出信号を得てロータ２０の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御し、ステータ１９の各コイル２４に対し順番に電流を流すことでロータ２０を回転させる。

すると、ピニオン４４と噛合するプラネタリーギヤ５８がインターナルギヤ５７内で公転運動し、キャリア部５５を介してスピンドル１４を減速して回転させる。よって、ハンマ６７も回転して爪６９が係合するアーム７８を介してアンビル１６を回転させ、ビットによるネジ締めを可能とする。ネジ締めが進んでアンビル１６のトルクが高まると、ハンマ６７が、ボール７２をスピンドル１４の内側カム溝７１に沿って転動させながらコイルバネ６８の付勢に抗して後退し、爪６９がアーム７８から離れると、コイルバネ６８の付勢と内側カム溝７１の案内とにより、ハンマ６７は前進しながら回転して爪６９を再びアーム７８に係合させ、アンビル１６に回転打撃力（インパクト）を発生させる。この繰り返しによってさらなる締め付けが可能となる。

そして、回転軸２５の回転に伴って遠心ファン３５が回転すると、吸気口３９から取り込まれた外気がモータ１２を通過して冷却した後、排気口３８から排出されることになるが、モータ１２と遠心ファン３５との間にはバッフル部４１が形成されているので、モータ１２を通過した空気はバッフル部４１によって絞られて流路が広がることなく遠心ファン３５に至り、乱れることなく排気口３８から排出される。

このように、上記形態のインパクトドライバ１によれば、モータハウジング１７における後カバー３２との結合端部に凸部１７ｃを、後カバー３２におけるモータハウジング１７との結合端部に凹部３２ａをそれぞれ形成して、モータハウジング１７側の結合端部に、モータハウジング１７の軸心側へ突出するバッフル部４１を設けたことで、モータハウジング１７を後カバー３２によって閉塞する構造であっても、コンパクト化を維持しつつ簡単にバッフル機能を得ることができる。

なお、いんろう結合の凹凸は、図８に示すようにモータハウジング１７側に凹部１７ｄを、後カバー３２側に凸部３２ｂをそれぞれ設けて上記形態と逆にしてもよい。この場合もモータハウジング１７にバッフル部４１を設けているが、バッフル部４１は後カバー３２の凸部３２ｂに設けることもできる。
また、バッフル部はモータハウジングや後カバーと一体に設ける構造に限らず、別部品のバッフルをモータハウジングと後カバーとの間で固定することも可能である。但し、上記形態のようにバッフル部をモータハウジングや後カバーと一体に設けると、いんろう結合の強度アップに繋がる利点がある。
また、図９に示すように、後カバー３２内に遠心ファン３５が収容された状態で、モータハウジング１７の内径が後カバー３２の内径よりも小さければバッフル機能は得られるので、バッフル部は省略することができる。この場合も図８のようにいんろう結合の凹凸を逆にしてもよい。

その他、センサ回路基板は前後逆に設けてもよいし、電動工具としてはインパクトドライバに限らず、ドライバドリル等の他の工具であっても本発明は適用可能である。

１・・インパクトドライバ、２・・本体部、３・・グリップ部、５・・バッテリーパック、９・・コントローラ、１２・・モータ、１４・・スピンドル、１５・・打撃機構、１６・・アンビル、１７・・モータハウジング、１７ｃ・・凸部、１９・・ステータ、２０・・ロータ、２５・・回転軸、３２・・後カバー、３２ａ・・凹部、３５・・遠心ファン、４０・・リブ、４１・・バッフル部、４７・・ハンマケース、６７・・ハンマ、６８・・コイルバネ、８５・・第１被覆部、８６・・第２被覆部、８７・・第３被覆部、８８・・第４被覆部、９４ａ〜ｃ・・肉厚部。

Claims (5)

1. ステータとロータとを備えるモータと、
   前記モータにより駆動される先端工具と、
   前記モータが収容される筒状のモータハウジングと、
   前記モータハウジングから下方へ突出するグリップ部と、
   前記ロータの端部を保持する軸受と、
   前記軸受を保持して前記モータハウジングに結合される後カバーと、
   前記ロータの回転軸に固定され、前記後カバー内に収容されるファンと、を有する電動工具であって、
   前記モータハウジングの後端に凸部が形成され、前記後カバーの前端に凹部が形成されて、前記凸部と前記凹部との嵌合によって前記モータハウジングと前記後カバーとがいんろう結合されて、
   前記凸部には、前記モータハウジングの軸心側へ突出するリング状のバッフル部が一体に設けられていることを特徴とする電動工具。
2. ステータとロータとを備えるモータと、
   前記モータにより駆動される先端工具と、
   前記モータが収容される筒状のモータハウジングと、
   前記モータハウジングから下方へ突出するグリップ部と、
   前記ロータの端部を保持する軸受と、
   前記軸受を保持して前記モータハウジングに結合される後カバーと、
   前記ロータの回転軸に固定され、前記後カバー内に収容されるファンと、を有する電動工具であって、
   前記モータハウジングの後端に凹部が形成され、前記後カバーの前端に凸部が形成されて、前記凹部と前記凸部との嵌合によって前記モータハウジングと前記後カバーとがいんろう結合されて、
   前記凸部よりも前方で前記モータハウジングの後端には、前記モータハウジングの軸心側へ突出するリング状のバッフル部が一体に設けられていることを特徴とする電動工具。
3. 前記後カバーには、エラストマが配置されており、
   前記エラストマは、前記モータハウジングに接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記バッフル部の内側には、前記ステータに設けられた絶縁部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電動工具。
5. 前記バッフル部の内径は、前記ファンの外径と前記ステータに設けられた固定子鉄心の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電動工具。

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