JP7021674B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は打撃機構を有する電動工具に関する。

従来から、モータの回転を打撃機構により回転打撃力に変換して先端工具に伝達する電動工具としてインパクトドライバやインパクトレンチ等のインパクト工具が用いられている。

例えば、特許文献１には、打撃機構として、モータからの回転駆動力により回転するハンマと先端工具が装着される装着部を有するアンビルとを備え、モータによりハンマが回転駆動されるとハンマがアンビルを回転打撃するインパクト工具が開示されている。装着部に装着された先端工具が回転することによって、ビスやボルト等の止具の締付作業が行われる。

特開２０１４－１４０９３０号公報

しかしながら、従来のインパクト工具においては、締付作業において、大きいトルクが発生すると、アンビルの特定の箇所に応力が集中し、当該箇所を起点にしてアンビルが破損するおそれがある。

そこで本発明は、応力が集中することを抑制するアンビルを備えた電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに収容され回転可能なモータと、前記ハウジングに、軸心を中心にして回転可能に支持されたアンビルと、前記モータで発生した回転力を前記軸心を中心とした回転打撃力に変換し、前記回転打撃力を前記アンビルに作用させるインパクト機構とを有し、前記アンビルは、前記ハウジングに回転可能に支持された基部と、先端工具を取付け可能であり平面部を備えた先端工具取付部と、前記基部と前記先端工具取付部とを一体に接続し、前記基部から前記先端工具取付部に向かって半径が徐々に減少し、凹部が形成された接続部とを有し、前記接続部は、前記凹部が形成された外周部を有し、前記平面部に平行で前記凹部を通過する平面に沿った断面において、前記凹部は、前記外周部において前記凹部と接続される箇所よりも前記先端工具取付部から前記基部に向かう軸心方向に窪んでいることを特徴とする電動工具を提供している。さらに本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに収容され回転可能なモータと、前記ハウジングに、軸心を中心にして回転可能に支持されたアンビルと、前記モータで発生した回転力を前記軸心を中心とした回転打撃力に変換し、前記回転打撃力を前記アンビルに作用させるインパクト機構とを有し、前記アンビルは、前記ハウジングに対して相対回転可能に設けられた基部と、先端工具を取付け可能であり平面部を備えた先端工具取付部と、前記基部と前記先端工具取付部とを一体に接続し、前記基部から前記先端工具取付部に向かって半径が徐々に減少し、前記先端工具取付部から前記基部に向かう後方に窪んだ凹部が形成された接続部とを有し、前記接続部は、前記凹部が形成された外周部を有し、前記平面部に平行で前記凹部を通過する平面に沿った断面において、前記凹部は、前記外周部において前記凹部と接続される箇所よりも前記先端工具取付部から前記基部に向かう後方に窪んでいることを特徴とする電動工具を提供している。また、前記断面において、前記凹部は前記後方に窪んだ曲線形状を有することが好ましい。あるいは、前記断面において、前記凹部は前記後方に窪んだ円弧形状を有することが好ましい。あるいは、前記断面において、前記凹部は前記後方に窪んだ放物線形状を有することが好ましい。

このような電動工具によれば、凹部が形成されていることによりアンビルの特定の箇所に応力が集中することを抑制することができる。

前記凹部は、前記平面部に接する位置に形成されていることが好ましい。また、前記凹部は、前記平面部から離間する位置に形成されていることが好ましい。

前記凹部は、前記平面部に接する位置に形成されている第１凹部と、前記平面部から離間する位置に形成されている第２凹部とを有することが好ましい。

前記接続部は、前記凹部が形成された外周部を有し、前記平面部に平行で前記凹部を通過する平面に沿った断面において、前記凹部は、前記外周部において前記凹部と接続される箇所よりも前記軸心方向に窪んでいることが好ましい。前記断面において、前記凹部は前記軸心方向に窪んだ曲線形状を有することが好ましい。前記断面において、前記凹部は前記軸心方向に窪んだ円弧形状を有することが好ましい。又は、前記断面において、前記凹部は前記軸心方向に窪んだ放物線形状を有することが好ましい。

本発明の電動工具によれば、応力が集中することを抑制するアンビルを備えた電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかるインパクトレンチの外観図である。 本発明の実施の形態にかかるインパクトレンチの断面図である。 本発明の実施の形態にかかるインパクトレンチが有するアンビルの斜視図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルの側面図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルの正面図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルの図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルの図５に示すＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルの図５に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルと、アンビルに装着されたソケットとの断面図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルの製造方法を説明する説明図である。 本発明の実施の形態にかかるアンビルを示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸＩＢ－ＸＩＢ線に沿った断面図である。 比較例１のアンビルを示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸＩＩＢ－ＸＩＩＢ線に沿った断面図であり、（Ｃ）は図６と同様な面に沿った断面図である。 比較例１におけるアンビルの応力の分布を示すグラフである。 比較例２におけるアンビルの応力の分布を示すグラフである。 比較例３におけるアンビルの応力の分布を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかるアンビルの応力の分布を示すグラフである。 変形例にかかるアンビルの斜視図である。 変形例にかかるアンビルの側面図である。 変形例にかかるアンビルの正面図である。 変形例にかかるアンビルの図１９に示すＸＸ－ＸＸ線に沿った断面図である。 変形例にかかるアンビルの図１９に示すＸＸＩ－ＸＸＩ線に沿った断面図である。 変形例におけるアンビルの応力の分布を示すグラフである。

以下、本発明の第１の実施の形態にかかる電動工具の一例であるインパクトレンチ１について、図１～図５に基づき説明する。インパクトレンチ１は、被加工材（鉄鋼、木材等）に止具（ボルトやナット等）を締結するための電動式の電動工具である。

以下の説明において、図１に示されている「上」を上方向、「下」を下方向、「前」を前方向、「後」を後方向と定義する。また、インパクトレンチ１を後から見た場合の「右」を右方向、「左」を左方向と定義する。本明細書において寸法、数値、形状等に言及した場合には、当該寸法、数値形状等と完全に一致する寸法及び数値だけでなく、略一致する寸法、数値、形状等（例えば、製造誤差の範囲内である場合）を含むものとする。「同一」、「直交」、「平行」、「一致」、「面一」等についても同様に「略同一」、「略直交」、「略平行」、「略一致」、「略面一」等を含むものとする。

図１、２に示されているインパクトレンチ１は、電動式の締結工具である。図２に示されるように、インパクトレンチ１は、モータ２と、ギヤ機構３と、インパクト機構４と、アンビル５と、制御部６と、電池パック７３を有している。

図１、２に示されるように、インパクトレンチ１の外郭は、モータ２を収容するハウジング７と、ギヤ機構３及びインパクト機構４を収容するハンマケース８と、ハンマケース８の外周面を覆うカバー９とによって構成されている。

ハウジング７は、樹脂製であり、胴体部７１と、ハンドル部７２とを有している。胴体部７１は、略筒状をなしており、ハンマケース８と共働して、モータ２、ギヤ機構３、インパクト機構４及びアンビル５を前方に向かう方向において当該順序で収容している。

ハンドル部７２は、胴体部７１の下面前端部から下方に向けて延出し、胴体部７１と一体に構成されている。

ハンマケース８は、アルミニウム製であり、胴体部７１の前方に設けられ、略円筒状をなしている。ハンマケース８は、縮径部８０１を有している。

縮径部８０１は、略円筒状に形成され前後方向に延びている。縮径部８０１の内周面には、軸受メタル１０が圧入により固定されている。縮径部８０１の前端部には、開口が形成されている。

カバー９は、樹脂製であり、ハンマケース８の前側外周面を覆うように配置されている。カバー９の前端部には、開口が形成されている。

図２に示されているように、モータ２は、ブラシレスモータであり、回転軸２１と、ロータ２２と、ステータ２３と、ファン２４とを有している。

回転軸２１は、前後方向に延び、軸受を介して胴体部７１に回転可能に支承されている。

ロータ２２は、図示せぬ複数の永久磁石を有する回転子であり、前後方向に延びている。ロータ２２は、回転軸２１と一体に回転するように回転軸２１に固定されている。

ステータ２３は、図示せぬ複数のステータ巻線を有する固定子である。ステータ２３は、ロータ２２を囲むように、胴体部７１に固定されている。

ファン２４は、回転軸２１のロータ２２の前面よりも前方に位置する箇所に設けられている。ファン２４は、回転軸２１と一体に回転するように回転軸２１に固定されている。

図２に示されているように、ギヤ機構３は、モータ２の回転軸２１の前端部に設けられたピニオンギヤ３１と、ピニオンギヤ３１と噛合している一対のギヤ３２と、ギヤ３２と噛合している図示せぬアウターギヤとを有している。ギヤ機構３は、ピニオンギヤ３１を太陽ギヤとし、一対のギヤ３２を遊星ギヤとする遊星ギヤ機構であり、ピニオンギヤ３１からの回転を減速してインパクト機構４に伝達可能に構成されている。

図１乃至図３に示されているように、インパクト機構４は、スピンドル４１と、ボール４２と、スプリング４３と、ハンマ４６とを有している。

スピンドル４１の外周面には略Ｖ字状の２つの溝４１ａが形成されている。溝４１ａには、ボール４２が当該溝に沿って前後方向に移動可能に設けられている。スプリング４３は、コイルスプリングであってスピンドル４１に外装されている。スプリング４３は、前面視略円環状をなしている。スピンドル４１はその先端部が突出部４１Ｃをなす。

スプリング４３の前端部は、ハンマ４６に当接し、ハンマ４６を前方に付勢している。スプリング４３の後端部はスピンドル４１に当接している。

図２に示されているように、ハンマ４６は、ハンマケース８内に前後方向に延びる軸心Ａを中心に回転可能に配置され、本体部４６Ａ及び一対の爪部４６Ｂ（図２点線）を有している。軸心Ａはロータ２２の回転軸心に一致する。

本体部４６Ａの内周面には、本体部４６Ａの径方向外方に窪んだ２つの溝４６ｅが軸方向に延びて形成されている。各溝４６ｅは、スピンドル４１の各溝４１ａに対向する位置に形成されていて、各溝４１ａとともにボール４２を支持している。これにより、ハンマ４６がスピンドル４１に対して相対的に前後方向及び周方向に移動することが可能である。一対の爪部４６Ｂは、本体部４６Ａの前面から前方に突出している。

図１～３に示されているように、アンビル５は、ハンマケース８内に配置され、大径部５１（基部の一例）、一対の羽根部５２、先端部８０（先端工具取付部の一例）、大径部５１と先端部８０とを一体的に接続する接続部９０（接続部の一例）とを有している。

大径部５１は、前後方向に延び、その前端部分を軸受メタル１０に嵌挿されて軸心Ａを中心に回転可能に支持されている。大径部５１には、前後方向に延びる係合溝５ａ（図２）が形成され、該係合溝５ａにはスピンドル４１の突出部４１Ｃが圧入により固定されている。

羽根部５２は、大径部５１と一体に構成され、軸心Ａに対してアンビル５の直径方向の互いに反対側に配置されている。

先端部８０は、大径部５１の前端に設けられ、ハンマケース８及びカバー９の開口から露出している。先端部８０には、先端工具であるソケット１００（図９）が装着可能である。アンビル５の詳細については後述する。

図１、２に示されているように、制御部６は、トリガ６３、基板６４を備えている。トリガ６３は、ハンドル部７２の前部上部に設けられている。トリガ６３は、スイッチ機構６１と接続されている。

スイッチ機構６１は、ハンドル部７２内に収容されている。スイッチ機構６１は、トリガ６３が始動操作（引操作）された場合、モータ２を始動させるための工具始動信号を基板６４に出力し、トリガ６３に対する引操作が解除すなわち停止操作された場合、工具始動信号の出力を停止するように構成されている。

基板６４は、ハンドル部７２の下部に収容されている。基板６４には、図示せぬスイッチング素子が配置されている。基板６４は、トリガ６３の操作量に応じてモータ２に供給する電力量を調整することによって、スイッチング素子によるスイッチング動作を変更することによりモータ２の回転速度を制御可能に構成されている。

電池パック７３は、図示せぬ二次電池を有し、ハンドル部７２の下端に着脱可能に接続されている。二次電池の電力は制御部６およびモータ２に供給される。

アンビル５の詳細について説明する。図３～５に示されるように、大径部５１は軸心Ａと同心状の略円柱形状を有している。先端部８０は、先端工具としてのソケット１００（図９）を装着可能な正面視略正方形状を有している。詳細には、先端部８０は、前後方向に延びる４つの略正方形状（図５）の平面部８１と、隣接する２つの平面部８１を接続する面取りされた４つの角部８３とを有している。先端部８０は軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称である。従って、４つの平面部８１は軸心Ａに関する９０度の回転に関して対称に構成されている。つまり１つの平面部８１を基準にとると、残る平面部８１は、基準となる平面部８１から軸心Ａに関する９０度、１８０度、２７０度の位置にそれぞれ設けられている。角部８３は前後方向に延びている。

以下では、４つの平面部８１のうち、図３の状態において最も上に位置する平面部８１についてのみ説明をする。上記のように４つの平面部８１は軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称であり、従って、その構造は同じであるため、残りの平面部８１についての説明を省略する。

平面部８１の後端には曲線端部８２が形成されている。曲線端部８２は、２つの角部８３（図３に示される右側の角部８３と左側の角部８３）の間に設けられ、後方に窪んだ形状を有している。具体的には、曲線端部８２は、左右方向に関する中心において最も後方に窪んだ略円弧形状を有している。曲線端部８２は、連続でかつ滑らかな形状である。言い換えれば、曲線端部８２の曲率半径は一定であってもよいし、連続的に変化していてもよい。

接続部９０は、傾斜面部９１と、４つの均一径面部９２と、４つの第１曲面部９３（凹部、第１凹部の一例）と、４つの第２曲面部９４（凹部、第２凹部の一例）とを有している。接続部９０は、軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称に構成されており、４つの均一径面部９２と、４つの第１曲面部９３と、４つの第２曲面部９４とは、それぞれ、軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称となるように設けられている。以下では、図３において最も上に位置する、１つの第１曲面部９３と、当該第１曲面部９３に接続される１つの第２曲面部９４および２つの均一径面部９２とについて説明し、残る第１曲面部９３と、第２曲面部９４と均一径面部９２との説明を省略する。

傾斜面部９１は、その半径（軸心Ａから傾斜面部９１の外周面までの距離）が前方に向かって徐々に減少する略円柱形状を有している。傾斜面部９１の後端部の半径は大径部５１の半径に一致し、傾斜面部９１の前端部の半径は均一径面部９２の半径に一致する。傾斜面部９１の後端は大径部５１の前端に接続されている。傾斜面部９１の前側は、均一径面部９２の後端および第２曲面部９４の後端に接続されている。

均一径面部９２は、半径（軸心Ａから均一径面部９２の外周面までの距離）が一定であり、当該半径は、大径部５１の半径より小さく、傾斜面部９１の半径以下である。均一径面部９２は、周方向に関して角部８３と同じ位置に設けられ、その前端は角部８３に接続されている。

第１曲面部９３は、周方向において２つの均一径面部９２の間に設けられている。第１曲面部９３は、周方向において平面部８１と同じ場所に設けられている。第１曲面部９３の前端は曲線端部８２に一致している。つまり、第１曲面部９３の前端は曲線端部８２に接している。

第１曲面部９３は後方に窪んでいる。この点について詳細に説明する。図６は、平面部８１と平行な平面であって、第１曲面部９３を通る平面（図５のＶＩ－ＶＩ線を通る平面）に沿ったアンビル５の断面図である。図６に示される断面において、第１曲面部９３は、周方向（あるいは左右方向）に関して、均一径面部９２の２つの断面の間に設けられ、上記均一径面部９２の２つの断面における第１曲面部９３との接続箇所Ｘ１よりも後方に窪んでいる。この断面において、第１曲面部９３の曲率半径は一定でもよいし、連続的に変化していてもよい。

図３に示されるように、第２曲面部９４は、後方に窪み、傾斜面部９１、均一径面部９２、第１曲面部９３に囲まれた略扇形状を有している。詳細には、第２曲面部９４の前端は、略円弧形状であり、第１曲面部９３の後端に接続されている。第２曲面部９４の後端は、略Ｖ字形状であり、当該Ｖ字形状の前端部近傍が均一径面部９２と接続され、残る後方部分は、傾斜面部９１の前端部に接続されている。

図７は、平面部８１と平行な平面であって、図６の断面の上部であって第２曲面部９４を通る平面（図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線を通る平面）に沿ったアンビル５の断面図である。図７に示される断面において、第２曲面部９４は、周方向（あるいは左右方向）において第１曲面部９３の２つの断面の間に設けられ、上記第１曲面部９３の２つの断面における第２曲面部９４との接続箇所Ｘ２よりも後方に窪んでいる。図７の断面において、第２曲面部９４の曲率半径は一定でもよいし、連続的に変化していてもよい。尚、図７においても、第１曲面部９３と２つの均一径面部９２との関係は、図６において説明した関係と同じであり、第１曲面部９３は、均一径面部９２の２つの断面における第１曲面部９３との接続箇所よりも後方に窪んでいる。この断面においても、第２曲面部９４の曲率半径は一定でもよいし、連続的に変化していてもよい。

図８は、平面部８１と平行な平面であって、図７の断面の上部であって第２曲面部９４を通る平面に沿ったアンビル５の断面図である。図８に示される断面において、第２曲面部９４は、周方向（あるいは左右方向）に関して傾斜面部９１の２つの断面の間に位置し、上記傾斜面部９１の２つの断面における第２曲面部９４との接続箇所Ｘ３よりも後方に窪んでいる。

図９に示されるように、ソケット１００には前孔１００Ａと後孔１００Ｂとが形成されている。後孔１００Ｂは背面視正方形状に形成されており、アンビル５の先端部８０を受入可能である。ソケット１００に設けられた図示せぬボールがアンビル５に係合することにより、ソケット１００が離脱不能にアンビル５に装着される。前孔１００Ａは、被締付材であるボルトまたはナットを受入可能な六角形状を有している。

図１０に示されるように、上記のアンビル５の平面部８１、曲線端部８２、第１曲面部９３、及び、第２曲面部９４は、第１エンドミル１３０および第２エンドミル１３１を用いて略円柱形状の金属部材５５を切削することによって製造される。当該円柱形状の金属部材５５には、傾斜面部９１に相当する第１外周面部５５Ａと、均一径面部９２に相当する第２外周面部５５Ｂとが全周にわたって形成されている。

ここで、第１エンドミル１３０の先端は前後方向に延びる回転軸を有し、その直径が先端方向（後方向）に向けて徐々に細くなるテーパ面１３０Ａを有している。また第２エンドミル１３１の先端も、先端方向に向けて徐々に細くなるテーパ面１３１Ａを有している。但し、テーパ面１３１Ａは、テーパ面１３０Ａより先端方向に向けて緩やかに細くなっている。

アンビル５を製造する際には、まず、第１エンドミルによって金属部材５５に形成された第２外周面部５５Ｂをその前側から切削する。詳細には、まず、第１エンドミル１３０の上下方向の位置を一定にし、右から左にかけて第１エンドミル１３０を移動させ平面部８１を形成する。この際に、エンドミルの切削方向（前後方向）の深さを曲線端部８２を形成するように変化させる。即ち、金属部材５５の左右方向中央部において切削方向の深さが最も深くなるように第１エンドミル１３０を移動させる。このように第１エンドミル１３０を移動させながら金属部材５５を切削することによって、テーパ面１３０Ａによって切削される第１曲面部９３が形成される。つまり、上下方向および前後方向に平行な断面において、第１曲面部９３は、第１エンドミル１３０のテーパ面１３０Ａと平行になるような傾斜形状を有する。

次に、第２エンドミル１３１を用いて第２曲面部９４を形成する。この際には、第２エンドミル１３１は、形成された第１曲面部９３の上部から上側および第１外周面部５５Ａの左右方向中央部を切削する。この際に、第２エンドミル１３１が切削する切削方向の深さを第１曲面部９３を形成したときよりも深くする。これにより第２曲面部９４が形成される。即ち、上下方向および前後方向に平行な断面において、第２曲面部９４は、第２エンドミル１３１のテーパ面１３１Ａと一致する形状を有している。

次に、本発明の実施の形態によるインパクトレンチ１を用いた締付作業について説明する。

まず、アンビル５がソケット１００の後孔１００Ｂに挿入され、作業者がソケット１００の前孔１００Ａにボルトなどの止具を挿入する。スピンドル４１がモータ２によって回転されると、ボール４２と、ハンマ４６と、アンビル５とがスピンドル４１とともに回転し、止具の締付作業が開始される。

締付作業が進むにつれてアンビル５への負荷が増加すると、ハンマ４６はスプリング４３の付勢力に抗して回転しながら後退する。このとき、ボール４２は、溝４１ａ内を後方に移動する。そして爪部４７Ｂが羽根部５２を乗り越えると、ハンマ４６とアンビル５との噛み合いが解除され、ハンマ４６がアンビル５から離脱する。その後、スプリング４３に蓄えられた弾性エネルギーが解放されて、ハンマ４６は、ボール４２を介して、スピンドル４１に対して相対回転しながら前方に移動する。それによってハンマ４６の一方の爪部４６Ｂとアンビルの一方の羽根部５２とが衝突すると同時に、他方の爪部４６Ｂと他方の羽根部５２とが衝突して、ハンマ４６とアンビル５とが噛み合う。これにより、羽根部５２に打撃が与えられる。

爪部４６Ｂと羽根部５２との衝突後、ハンマ４６はスプリング４３の付勢力に抗して回転しながら後退する。そして、爪部４６Ｂが羽根部５２を乗り越えると、ハンマ４６とアンビル５との噛み合いが解除され、ハンマ４６がアンビル５から離脱する。その後、スプリング４３に蓄えられた弾性エネルギーが開放されて、ハンマ４６は前方に移動し、再び爪部４６Ｂと羽根部５２とが衝突し、ハンマ４６及びスプリング４３の回転力がアンビル５に伝達される。このように、ハンマ４６からの回転打撃により、アンビル５は先端部８０に装着されたソケット１００とともに回転し、インパクトレンチ１はビスやボルト等の止具の締付作業を行う。

本実施の形態のアンビル５によれば、曲線端部８２、および、曲線端部８２と連続する第１曲面部９３によって締付作業時にアンビル５に加わる応力の集中を減少させることができる。この点について図１１（Ａ）～１２（Ｃ）を用いて説明する。図１１（Ａ）は、アンビル５の平面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＸＩＢ－ＸＩＢ線に沿った断面図である。ＸＩＢ－ＸＩＢ線は、前後方向に対して反時計回りに４５度傾いた直線であり、インパクトレンチ１の動作時において、アンビル５がねじられることにより平面部８１の左側後端部Ｐ１に発生する応力（以下、ねじれ応力とする）の主応力方向と平行である。尚、アンビル５が回転方向Ｒ（図３）に回転する場合において、打撃動作時に平面部８１に作用する垂直応力のうち、左側後端部Ｐ１周辺に作用する垂直打撃応力が最大である。説明の簡略化のため図１１（Ａ）、１１（Ｂ）では第２曲面部９４を省略している。ここで、垂直打撃応力は、主にソケット１００が平面部８１に衝突したときに、平面部８１に作用する平面部８１に垂直な力の成分によって発生する応力である。

図１２（Ａ）～１２（Ｃ）は比較例１のアンビル２０５を示している。図１２（Ａ）に示されるようにアンビル２０５には、第１曲面部９３の代わりに平坦面部２０５Ａが設けられ、曲線端部８２は設けられておらず、平面部の後端部は直線状である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＸＩＩＢ－ＸＩＩＢ線に沿った断面図である。ＸＩＢ－ＢＩＢ線は、前後方向に対して反時計回りに４５度傾いた直線である。図１２（Ｃ）は、図６と同様な面に沿ったアンビル２０５の断面図である。平坦面部２０５Ａの断面は直線形状である。

アンビル２０５は、アンビル５と同様に金属部材５５を第１エンドミル１３０を用いて切削することによって製造される。但し、平面部を形成する際に第１エンドミル１３０の切削方向の深さを一定にして、平面部の後端部を直線状にしている。このような切削作業によって、第１エンドミル１３０のテーパ面１３０Ａにより平坦面部２０５Ａが形成される。従って、前後方向および上下方向に平行な面（図１０に対応する面）に沿った断面において、アンビル２０５の平坦面部２０５Ａはテーパ面１３０Ａと略一致する。つまり、当該断面において、平坦面部２０５Ａの形状および長さは第１曲面部９３に略等しい。比較例１におけるアンビル２０５は、上記に説明した点以外の形状はアンビル５と同じである。

図１１（Ｂ）における第１曲面部９３のＸＩＢ－ＸＩＢ線方向（主応力方向）の長さＬ１は、図１２（Ｂ）における平坦面部のＸＩＩＢ－ＸＩＩＢ線方向（ＸＩＢ－ＸＩＢ線方向と同じ）の長さＬ２より長く、第１曲面部９３の曲率半径は、平坦面部の曲率半径より大きい。これにより、アンビル５は、左側後端部Ｐ１に応力が集中するのをアンビル２０５よりも抑制することができる。

さらに、本実施の形態のアンビル５によれば、第２曲面部９４が形成されているため、アンビル５がねじられたときに、図１１のＸＩＢ－ＸＩＢ線上のアンビル５を構成する金属材料の移動量が大きくなる。これにより、主応力方向に作用する力を逃がすことが可能になり、応力が集中するのを抑制することが可能になる。

上記の効果についてより詳細に説明する。図１３～１６は、比較例１～３（図１３～１５）のアンビルと本実施の形態（図１６）のアンビル５におけるねじれ応力の分布を解析した結果を示している。当該解析においては、単純なねじりにより発生する応力を評価するため、アンビルの前端部を固定し、回転方向Ｒ（図３）にアンビルの後端部に１００Ｎ・ｍのモーメントを与えている（以下、解析の条件とする）。図１３～１６に示す線は、上記の条件下で発生するねじれ応力の主応力方向の値が等しい点を結んで形成された等応力線である。また、図１３～１６に示される範囲は、アンビルにおける平面部を含む範囲を示している。

図１３は、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示す比較例１のアンビル２０５に関する解析結果を示している。図１４は、第１曲面部９３が形成されているが第２曲面部９４が形成されていない比較例２のアンビル（図１１は説明のために第２曲面部９４を省略したものであるが、形状としては図１１に表された形状と同じ）に関する解析結果を示している。図１５は、第２曲面部９４が形成されているが、第１曲面部９３が形成されておらず代わりに比較例１の平坦面部２０５Ａと同等の平坦面部が形成されている比較例３のアンビルの解析結果を示している。図１６は、本実施の形態におけるアンビル５に関する解析結果を示している。尚、比較例２～３におけるアンビルは、上記に説明した点以外の形状はアンビル５と同じである。

図１３に示されるように、領域Ａにおいて最大応力２５３ＭＰａのねじれ応力が発生した。領域Ａは、平面部（実施の形態の平面部８１に対応）近傍であって、図１２（Ａ）の左側後端部Ｐ１に対応する位置を含む領域であった。即ち、比較例１のアンビルにおいて領域Ａは、ねじれ応力と、平面部（実施例の平面部８１に対応）に作用する垂直打撃応力とが共に最大となるため、打撃作業においてアンビルが破損する起点となる可能性が最も高い。

図１４に示されるように、領域Ｂにおいて最大応力２４０ＭＰａのねじれ応力が発生した。領域Ｂは左側後端部Ｐ１近傍の領域であるが、その面積は領域Ａより小さかった。また、最大応力２４０ＭＰａは、比較例１の最大応力２５４ＭＰａより低下していた。以上より、比較例２の解析結果は、第１曲面部９３によりねじれ応力が集中するのが抑制されていることを示している。

図１５に示されるように、領域Ｃ１において最大応力２４３ＭＰａのねじれ応力が発生した。また、領域Ｃ２に発生したねじれ応力は、領域Ｃ１に発生したねじれ応力の次に大きい２３４ＭＰａであった。領域Ｃ１は、図１３、１４の領域Ａ、Ｂより前側かつ右側に位置していた。領域Ｃ２は左側後端部Ｐ１近傍の領域であるが、領域Ｂより小さく、発生するねじれ応力も領域Ａ、Ｂにおける最大応力よりも低下していた。比較例３の解析結果は、第２曲面部９４によりねじれ応力が集中するのが抑制されているとともに、ねじれ応力の最大値が発生する場所が、垂直打撃応力が発生する場所より右前方に移動することを示している。

図１６に示されるように、領域Ｄ１において最大応力２４０ＭＰａのねじれ応力が発生した。領域Ｄ２において領域Ｄ１に次いで大きい２２８ＭＰａのねじれ応力が発生した。領域Ｄ１は、図１３、１４の領域Ａ、Ｂより前側かつ右側に位置し、その面積も領域Ｃ１よりはるかに小さかった。領域Ｄ２はアンビルの付け根部分左側の領域を含んでいた。しかしながら、領域Ｄ２におけるねじれ応力は、領域Ａ、Ｂ、Ｃ２に発生したねじれ応力より小さい値であった。

以上の解析結果から、本実施の形態のアンビル５に発生するねじれ応力の最大値は比較例１～３におけるねじれ応力の最大値より低いことが分かった。また、ねじれ応力が最大値となる領域は、垂直打撃応力が最大値となる領域と異なる領域に位置していた。

即ち本実施の形態のアンビル５によれば、ねじれ応力の最大値が小さく、垂直打撃応力が最大となる領域（概ね領域Ｄ２に含まれる）におけるねじれ応力が小さいため、当該領域における垂直打撃応力とねじれ応力との合計値を低下させることができる。つまり、応力が特定の箇所に集中するのを抑制することができる。これにより、アンビル５が破損する可能性を低下させることができる。

次に変形例のアンビル１０５について説明する。変形例のアンビル１０５の構成のうち上記の実施の形態におけるアンビル５と同じ構成については同一の参照番号を付し説明を省略する。

図１７～１９に示されるように変形例におけるアンビル１０５は、大径部５１、一対の羽根部５２、先端部１８０、大径部５１と先端部１８０とを接続する接続部１９０とを有する。

先端部１８０は、大径部５１の前端に設けられている。先端部１８０は、先端工具としてのソケット１００（図９）に装着可能な正面視略正方形状を有している。詳細には、先端部１８０は、４つの略正方形状（図５）の平面部１８１と、４つの面取りされた角部１８３とを有している。先端部１８０は軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称である。従って、４つの平面部１８１は軸心Ａ回りの９０度の回転に関して対称に構成されている。２つの隣接する平面部１８１は角部１８３によって接続されている。角部１８３は前後方向に延びている。

以下では、平面部１８１のうち、図１７の状態において最も上に位置している平面部１８１についてのみ説明する。上記のように４つの平面部１８１は軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称であり、従って、それぞれの構造は同じであるため、残りの平面部１８１についての説明を省略する。

平面部１８１の後端には曲線端部１８２が形成されている。曲線端部１８２は、後方に窪んだ凹部形状を有している。具体的には、曲線端部１８２は、２つの角部１８３（左上の角部１８３と右上の角部１８３）の間に設けられ、左右方向における中心である点ＰＣ（２つの角部１８３から等距離になる位置）で最も後方に窪んだ形状を有している。曲線端部１８２は、不連続に変化している。

接続部１９０は、傾斜面部１９１と、４つの均一径面部１９２と、４つの第１曲面部１９３Ａ（凹部、第１凹部の一例）と、４つの第１曲面部１９３Ｂ（凹部、第１凹部の一例）と、４つの第２曲面部１９４（凹部、第２凹部の一例）とを有している。接続部１９０は、軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称に構成されており、４つの均一径面部１９２と、４つの第１曲面部１９３Ａと、４つの第１曲面部１９３Ｂと、４つの第２曲面部１９４とは、それぞれ、軸心Ａを中心にした９０度毎の回転に関して対称となるように設けられている。以下では、図１７において最も上に位置する第１曲面部１９３Ａと第１曲面部１９３Ｂと、当該第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂと接続される第２曲面部１９４および２つの均一径面部１９２とについてのみ説明し、残る第１曲面部１９３Ａと、第１曲面部１９３Ｂと、第２曲面部１９４と、均一径面部１９２との説明を省略する。

傾斜面部１９１はその半径（軸心Ａと傾斜面部１９１の外周面との距離）が前方に向かって徐々に減少する略円柱形状を有している。傾斜面部１９１の後端は大径部５１の前端に接続されている。傾斜面部１９１の前側は、均一径面部１９２の後端および第２曲面部１９４の後端に接続されている。傾斜面部１９１は前方に向かうに従って軸心Ａに向かって傾斜する形状である。

均一径面部１９２は、半径（軸心Ａから均一径面部１９２の外周面までの距離）が一定であり、当該半径は、大径部５１の半径より小さく、傾斜面部１９１の半径以下である。均一径面部１９２は周方向に関して角部１８３と同じ位置に設けられ、その前端部に角部１８３が接続されている。

第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂは、左右方向（あるいは周方向）において２つの均一径面部１９２の間に設けられている。第１曲面部１９３Ａと、第１曲面部１９３Ｂとは略三角形状を有しており、点ＰＣを通り前後方向および上下方向に平行な平面に関して互いに対称である。第１曲面部１９３Ａは第１曲面部１９３Ｂの右側に設けられており、第１曲面部１９３Ａと第１曲面部１９３Ｂの略三角形状の頂点が点ＰＣに一致している。

第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂは、周方向において、平面部１８１と同じ場所に位置している。第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂの前端は曲線端部１８２に一致している。つまり、第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂの前端は曲線端部１８２に接ししている。

第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂは後方に窪んでいる。この点について詳細を説明する。図２０は、平面部１８１と同一の平面（図１９のＸＸ－ＸＸ線を通る平面）に沿ったアンビル１０５の断面図である。図２０に示される断面において、第１曲面部１９３Ａの右端部（あるいは周方向一端部）は、均一径面部１９２に接続され、第１曲面部１９３Ｂの左端部（周方向他端部）は、均一径面部１９２に接続されている。第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂは、上記２つの均一径面部１９２における第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂとの接続箇所Ｘ４よりも後方に窪んでいる。図２０において、第１曲面部１９３Ａと第１曲面部１９３Ｂとを１つの曲線とみたとき、当該曲線状の曲率半径は不連続的に変化している。尚、当該曲率半径は連続に変化していてもよい。

図１７に示されるように、第２曲面部１９４は、後方に窪み、傾斜面部１９１、第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂに囲まれた略扇形状を有している。詳細には、第２曲面部１９４の後端は略円弧形状であり、傾斜面部１９１に接続されている。第２曲面部１９４の前端は略Ｖ字形状であり、Ｖ字形状の角部は点ＰＣに一致し、残る部分は第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂに接続されている。

図２１は、平面部１８１と平行な平面であって、図２０の断面の上部であって第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂ、第２曲面部１９４を通る平面（図１９のＸＸＩ－ＸＸＩ線を通る平面）に沿った断面図である。図２１に示される断面において、第２曲面部１９４は、周方向（あるいは左右方向）において、第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂの間に位置し、第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂより後方に窪んだ略円弧形状を有している。詳細には、第２曲面部１９４は、第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂにおける第２曲面部１９４との接続箇所Ｘ５よりも後方に窪んでいる。第２曲面部１９４の曲率半径は連続的に変化している。尚、図２１においても、第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂは、均一径面部１９２における第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂとの接続箇所よりも後方に窪んでいる。

尚、平面部１８１に平行な面であって図２１の断面より上方の面に沿った断面においては、第２曲面部１９４は傾斜面部１９１と接続される。実施の形態における図８の断面と同様に、第２曲面部１９４は、周方向（あるいは左右方向）において傾斜面部９１の２つの断面の間に位置し、上記傾斜面部１９１の２つの断面における第２曲面部１９４との接続箇所よりも後方に窪んでいる。

図１０を用いて説明したアンビル５の製造方法と同様に、アンビル１０５は金属部材５５を切削することにより形成される。ここで、傾斜面部１９１は金属部材５５の第１外周面部５５Ａに対応し、均一径面部１９２は第２外周面部５５Ｂに対応する。

第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂの形成方法は、第１の実施の形態の第１曲面部９３と同様に第１エンドミル１３０により形成される。但し、曲線端部１８２を形成するように金属部材５５の左右方向中央部において切削方向の深さが最も深くなるように第１エンドミル１３０を移動させる。

第２曲面部１９４を形成する際には、第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂの上部から上側および第１外周面部５５Ａの左右方向中央部を切削する。この際に、第１エンドミル１３０を第２曲面部１９４を形成したときの切削方向の深さよりも深くなるように第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂを形成する。つまり、第２エンドミル１３１を用いず、第１エンドミル１３０のみを用いて第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂおよび第２曲面部１９４を形成している。

図２２は、アンビル１０５に発生するねじれ応力の分布について解析した結果を示している。解析の条件は図１３～１６と同じである。

図２２に示されるように、領域Ｅ１において最大応力２４８ＭＰａのねじれ応力が発生した。また、領域Ｅ２において領域Ｅ１に次いで大きい２３５ＭＰａのねじれ応力が発生した。領域Ｅ１は、図１３の領域Ａより前側かつ右側にあり、垂直打撃応力の最大値が分布する領域Ａと異なった位置にあり、その面積が領域Ａより小さく、そのねじれ応力の値は領域Ａの値より低下していた。領域Ｅ２はアンビルの付け根部分左側の領域（図１１の左側後端部Ｐ１を含む領域に対応）を含んでいた。しかしながら、領域Ｅ２におけるねじれ応力は、領域Ａに作用したねじれ応力より小さい値であった。

以上の解析結果より、変形例のアンビル１０５も本実施の形態のアンビル５と同様な効果を奏することが明らかである。

本発明による打撃工具は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、実施の形態においてアンビル５に第２曲面部９４が形成されていなくとも良い。この場合には、図１４の解析結果が示すようにアンビル５に第１曲面部９３が形成されていれば、ねじれ応力を低下させることが可能である。

あるいは、アンビル５に第１曲面部９３が形成されていなくともよい。この場合には、図１４の解析結果が示すようにアンビル５に第２曲面部９４が形成されていれば、ねじれ応力が低下し、ねじれによる最大応力が発生する箇所を打撃による最大応力が発生する箇所からずらすことが可能になる。

変形例においても第１曲面部１９３Ａ、１９３Ｂ、第２曲面部１９４の少なくとも１つが形成されていなくともよい。

第１曲面部９３、第２曲面部９４に共通する構成として、第１曲面部９３、第２曲面部９４は、後方（アンビル５の先端部８０から基端部である大径部５１へ向かう軸心方向）に窪んでいることが挙げられる。より、詳細には、前後方向及び左右方向に延びる断面において、第１曲面部９３および第２曲面部９４はその外側の部材（第１曲面部９３であれば均一径面部９２、第２曲面部９４であれば均一径面部９２または傾斜面部９１）との接続箇所よりも窪んだ形状を有している。つまり、接続部９０は、後方（上記軸心方向）に窪んでいる曲面を有していればよい。言い換えれば、アンビル５は、平面部８１に平行な断面において、周方向の内側に形成された面が、その外側に形成された面の少なくとも一部よりも窪んでいる構成であればよい。

図６～８における断面において、第１曲面部９３、第２曲面部９４の形状は略円弧形状であったが、これらの部材は後方に窪んだ曲線であれば略円弧形状でなくともよく、例えば、放物線形状であってもよい。

第２曲面部９４は平面部８１と接していなかったが、その一部が平面部８１と接していてもよよい。

モータ２におけるロータ２２の回転軸は、アンビル５における大径部５１の軸心Ａと一致していたが、当該回転軸と軸心Ａとは前後方向あるいは左右方向にずれていても良い。

図１０における断面において、第１曲面部９３は第１エンドミル１３０のテーパ面１３０Ａと略一致する形状であり、第２曲面部９４は第２エンドミル１３１のテーパ面１３１Ａに略一致する形状であったが、当該断面において、第１曲面部９３、第２曲面部９４の形状はこのような形状でなくとも良い。例えば、当該断面において、第１曲面部９３、第２曲面部９４は、後方に窪んだ略円弧形状などであってもよい。

１…インパクトレンチ、２…モータ、３…ギヤ機構、４…インパクト機構、５…アンビル、８０…先端部、８１…平面部、８２…曲線端部、８３…角部、９０…接続部、９１…傾斜面部、９２…均一径面部、９３…第１曲面部、９４…第２曲面部

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに収容され回転可能なモータと、
   前記ハウジングに、軸心を中心にして回転可能に支持されたアンビルと、
   前記モータで発生した回転力を前記軸心を中心とした回転打撃力に変換し、前記回転打撃力を前記アンビルに作用させるインパクト機構とを有し、
   前記アンビルは、
   前記ハウジングに対して相対回転可能に設けられた基部と、
   先端工具を取付け可能であり平面部を備えた先端工具取付部と、
   前記基部と前記先端工具取付部とを一体に接続し、前記基部から前記先端工具取付部に向かって半径が徐々に減少し、前記先端工具取付部から前記基部に向かう後方に窪んだ凹部が形成された接続部とを有し、
   前記接続部は、前記凹部が形成された外周部を有し、
   前記平面部に平行で前記凹部を通過する平面に沿った断面において、前記凹部は、前記外周部において前記凹部と接続される箇所よりも前記先端工具取付部から前記基部に向かう前記後方に窪んでいることを特徴とする電動工具。
2. 前記凹部は、前記平面部に接する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記凹部は、前記平面部から離間する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
4. 前記凹部は、前記平面部に接する位置に形成されている第１凹部と、前記平面部から離間する位置に形成されている第２凹部とを有することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
5. 前記断面において、前記凹部は前記後方に窪んだ曲線形状を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電動工具。
6. 前記断面において、前記凹部は前記後方に窪んだ円弧形状を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電動工具。
7. 前記断面において、前記凹部は前記後方に窪んだ放物線形状を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電動工具。

Images