JP5012661B2 - 駆動工具 - Google Patents

Description

本発明は、駆動工具に関し、より詳細には、モータの出力軸先端に歯車が直接形成され、この歯車に噛合するギヤを介して中間軸を回転させることによって、工具先端に設置されるビットを回転駆動させるとともに、衝撃力を付与する駆動工具に関する。

今日、一般的に用いられているハンマードリルは、工具先端に設置されたビットを回転駆動させると共に、回転駆動するビットに対して打撃を加える構成となっており、この打撃力により、十分な穿孔能力を実現させる構造となっている（例えば、特許文献１参照）。

図４に示すように、一般的なハンマードリル４０では、モータの出力軸４１における回転力を、第１ギヤ４２を介して中間軸４３に伝達して中間軸４３を回転させ、さらに中間軸４３に噛合された第２ギヤ４４を介して、ビット４５が固定されるシリンダ４６の回転を行う構造となっている。

また、中間軸４３には、中間軸４３に対して遊嵌されたボス４８と、軸線を傾けた状態でボス４８の外周に形成される溝部に沿って回転可能に取り付けられる連結アーム４９と、中間軸４３とボス４８とを係合させることにより中間軸４３の回転に応じてボス４８を回転させるためのクラッチ５０とが設けられている。クラッチ５０をつないだ状態で中間軸４３を回転させると、中間軸４３の回転に対応してボス４８が回転し、ボス４８の外周に設けられる連結アーム４９は、ボス４８の回転に応じて連結アーム４９の傾動方向を変化させ、この傾動変化に伴って先端部がシリンダ４６の延設方向に沿った進退運動を行う。なお、このような連結アーム４９、ボス４８などの動きに基づいて回転運動を進退運動に変換させる機構をレシプロ機構という。

このように、中間軸４３の回転運動が連結アーム４９を介して進退運動に変換され、この進退運動に対応してピストンシリンダ５２が駆動されることによって、衝撃力をビット４５に付与することが可能となっている。
特開２００４―１６７６３８号明細書

このようなハンマードリル４０では、ビット４５に対して衝撃力が付加される構造であるため、この衝撃力による振動や、現実にコンクリートなどを粉砕する際にビット４５を介して工具に伝達される振動・衝撃などによって、工具内部の部品に衝撃が加わり、結果として出力軸４１を回転可能に支持するボールベアリング５３の破損や、出力軸４１に噛合する第１ギヤ４２の歯面の摩耗などを生じてしまう恐れがあるという問題があった。

このような衝撃力に対してモータの出力軸４１が動かない（振動しない）ように、きっちりとモータの出力軸４１を軸支する必要があるが、レシプロ機構を用いたハンマードリルでは、工具の内部構造に空間的な余裕がほとんどないため、出力軸４１の振動を抑制する部材などを設置することが容易ではないという問題があった。

特に、特許文献１に示すように、出力軸４１の先端に直接第１ギヤ４２と噛合する歯車５４が直に設けられ（出力軸４１の先端に歯車５４が直切りされ）て、モータからビット４５取り付け位置までの寸法を少しでも短くするように設計されたハンマードリル４０では、出力軸４１に対する振動の抑制部材の設置がより困難になる傾向があった。

一方で、シリンダ４６設置箇所や中間軸４３設置箇所に充填される粘性の低いグリスが、モータ設置位置に進入してしまう恐れがあるという問題があった。

このようなグリスの進入を防止するために、出力軸４１の先端位置近傍にオイルシールを設置することが好ましいが、上述したように設置スペースに余裕がないため設置が困難であるという問題があった。このような問題は、上述したような歯車５４が直切りされた出力軸４１を備えたハンマードリル４０では、より顕著なものであった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、モータの出力軸に対して直切りにより歯車が形成された駆動工具において、モータの出力軸が容易に動かないように出力軸をきちんと軸支することができ、さらにモータの出力軸の先端位置におけるグリスの進入を防止することが可能な駆動工具を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る駆動工具は、モータの出力軸を回転可能に支持するボールベアリングと、前記出力軸の先端に対して直接形成された歯車に噛合するギヤと、該ギヤに噛合して前記出力軸の回転に伴って回転駆動される中間軸と、該中間軸の回転に伴って工具先端に設置されるビットを回転駆動させる回転駆動手段と、前記中間軸の回転に伴って前記ビットに衝撃力を付加する衝撃付加手段とを有し、前記出力軸に対してスリーブを固定すると共に、前記ボールベアリングの前面部に前記スリーブを当接させることを特徴とする。

このように、本発明に係る駆動工具では、出力軸にスリーブを固定すると共に、スリーブをボールベアリングの前面部に当接させる構造である。このため、出力軸が衝撃付加手段等の衝撃力により振動等を受けた場合であっても、スリーブがボールベアリングの前面部に当接されるため、振動により出力軸が移動してしまうことを防止することができる。従って、出力軸の移動によるボールベアリングの破損やギヤの歯面摩耗等を低減させることが可能となる。

また、上記駆動工具は、前記スリーブに対してオイルシールを設置するものであってもよい。

このように、スリーブにオイルシールを設置することによって、ギヤと出力軸との噛合位置と、ボールベアリングとの間にオイルシールを設置することが可能となる。このため、ギヤとの噛合位置からモータ側へとグリスが進入することを効果的に防止することが可能となる。

さらに、出力軸に対してスリーブを固定することによって、出力軸の先端に歯車が直接形成された駆動工具であっても、出力軸と歯車とを一体に形成した状態でオイルシールを出力軸に設置することが容易となり、出力軸の長さを従来の駆動工具と同等の長さに維持することが可能となる。

本発明に係る駆動工具によれば、出力軸にスリーブを固定すると共に、スリーブをボールベアリングの前面部に当接させる構造であるため、出力軸が衝撃付加手段等により発生された振動等を受けた場合であっても、スリーブがボールベアリングに当接され、振動により出力軸が移動されることを防止することができる。このため出力軸の移動によるボールベアリングの破損やギヤの歯面摩耗等を低減させることが可能となる。

以下、本発明に係る駆動工具について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る駆動工具の一例であるハンマードリルを示した側方断面図である。

ハンマードリル１には、本体ハウジング２の後内部（図１の右側）にモータ３が収納されている。モータ３の出力軸４は、本体ハウジング２内に組み付けられたインナーハウジング６に対してボールベアリング７を介して回転可能に軸支されている。出力軸４の先端部には、次述する第１ギヤ（ギヤ）１３に噛合する歯車４ａが出力軸４に対して直接形成（直切り）されている。この出力軸４に対するボールベアリング７の設置位置近傍の詳細な構成については後述する。

インナーハウジング６の前側には、ボールベアリング８、９を介して軸支された中間軸１１が設けられており、中間軸１１は、出力軸４に対して平行になるようにして設置されている。中間軸１１の後端部には、第１ギヤ１３が歯合されており、さらにこの第１ギヤ１３には、出力軸４の歯車４ａが歯合されている。このため、モータ３の出力軸４が回転する場合に、この出力軸４の回転が第１ギヤ１３を介して中間軸１１に伝達され、中間軸１１が回転する構造となっている。

また、本体ハウジング２におけるインナーハウジング６の前方側には、ブッシュ１５を介して本体ハウジング２に設けられたボールベアリング１４と、インナーハウジング６に設けられたすべり軸受１６とにより、本体ハウジング２において進退動を許容された状態で回転可能に支持されたシリンダ１８が設けられている。シリンダ１８の前部には、ビット２０を挿着することが可能となっている。

シリンダ１８には、中間軸１１の前方に設けられた第２ギヤ２１が噛合されている。このため、中間軸１１が回転すると、第２ギヤ２１を介して中間軸１１の回転がシリンダ１８に伝達され、シリンダ１８の回転に伴ってビット２０を回転駆動させることが可能となっている。このため、第２ギヤ２１、シリンダ１８は、本発明に係る回転駆動手段としての役割を有している。

一方で、中間軸１１には、ボス２２が中間軸１１に対して回動可能に遊嵌されており、このボス２２の外周には、軸線を傾けた状態でスチールボール２８を介して遊嵌される連結アーム２５が取り付けられている。また、このボス２２の前側には、中間軸１１に対してスプライン結合されて一体に回転することが可能であり、さらに軸方向へスライドすること可能なクラッチ２６が設けられている。クラッチ２６は、複数のクラッチ爪を備えており、このクラッチ爪による係合により、中間軸１１およびボス２２に係合することが可能となっている。

クラッチ爪を用いてクラッチ２６がボス２２および中間軸１１と係合する場合には、中間軸１１の回転がクラッチ２６を介してボス２２に伝達され、軸線を傾けた状態で設けられた連結アーム２５のアーム先端２５ａを、ボス２２の回転に伴ってシリンダ１８の延伸方向に対して進退動させることが可能となる。

一方で、クラッチ２６がクラッチ爪を解放してボス２２および中間軸１１との係合を解除した場合には、中間軸１１の回転がボス２２に伝達されなくなり、連結アーム２５のアーム先端２５ａによる進退動を停止させることが可能となる。

連結アーム２５のアーム先端２５ａには、シリンダ１８に設けられるピストンシリンダ１８ａの後端に軸着されている。ピストンシリンダ１８ａ内には、空気室３０を介して打撃子２７がスライド可能に収納されており、さらに、この打撃子２７の前方であってシリンダ１８の前端内部には、打撃子２７との衝突に伴ってビット２０に対して衝撃力を付加する中間子２９が収納されている。

連結アーム２５のアーム先端２５ａが進退動を開始すると、このアーム先端２５ａの進退動に伴ってピストンシリンダ１８ａの駆動が開始されて打撃子２７のスライド運動が開始される。打撃子２７がピストンシリンダ１８ａの駆動に伴う空気室３０の圧力状態変化によりシリンダ１８の前方側へとスライド移動されると、打撃子２７が中間子２９に衝突し、打撃子２７との衝突により前方へとはじかれた中間子２９は、その衝撃によりシリンダ１８に打撃を与える。

シリンダ１８に対して中間子２９の打撃力が付加されると、その打撃力がビット２０に伝達されて、穿孔作業における穿孔性能の向上を実現することが可能となる。このため、ボス２２、連結アーム２５、クラッチ２６、ピストンシリンダ１８ａ、打撃子２７、中間子２９は、本発明に係る衝撃付加手段としての役割を有している。

図２（ａ）は、インナーハウジング６に対するモータ３の組み付け状態を示した展開斜視図であり、（ｂ）はその展開側面図を示している。また、図３は、モータ３と、インナーハウジング６と、中間軸１１と、クラッチ２６と、ボス２２と、連結アーム２５と、ピストンシリンダ１８ａとが組み付けられ状態を示す側方断面図を示している。

モータ３の出力軸４には、上述したように先端部に歯車４ａが直接形成（直切り）されている。また、出力軸４のロータ３ａ近傍位置には、モータ３を冷却するための冷却ファン３３が固定されている。さらに、この冷却ファン３３の前側位置には、プレート３４を介してボールベアリング７が設けられており、さらにその前側位置には、スリーブ３６が出力軸４に圧入固定されている。

なお、冷却ファン３３の前端部３３ａは、プレート３４の開口部３４ａを通って、ボールベアリング７の後端部に当接されている。また、スリーブ３６は、図３に示すように、歯車４ａの後端部の歯車溝を一部だけ覆うようにして設けられている。さらに、このスリーブ３６の外周部にはオイルシール３７が嵌設されている。

このようにして出力軸４に冷却ファン３３、プレート３４、ボールベアリング７、スリーブ３６、オイルシール３７が取り付けられた状態で出力軸４がインナーハウジング６の出力軸用開口部６ａに挿入される。そして、出力軸用開口部６ａ内に、スリーブ３６、オイルシール３７、ボールベアリング７が内設された状態で、出力軸用開口部６ａの縁部分に対してネジ３８によってプレート３４が固定される。このようにしてプレート３４がインナーハウジング６に固定されることによって、図３に示すように、出力軸４の先端の歯車４ａが、インナーハウジング６の下部前側に位置する第１ギヤ１３に噛合されると共に、出力軸４の歯車４ａ部分と出力軸４を回転可能に軸支するボールベアリング７との間にスリーブ３６を介してオイルシール３７が設置されることとなり、第１ギヤ１３の噛合箇所を通じてモータ３側に進入しようとするグリスをオイルシール３７で阻止することが可能となる。

また、ボールベアリング７は、ネジ３８により固定されたプレート３４によって後面部が規制された状態で、インナーハウジング６内に内設されるので、インナーハウジング６内に位置決めされた状態が維持されて、出力軸４の延設方向後方に移動することがない。このような状態において、ボールベアリング７の前面側にスリーブ３６が圧入固定されているため、出力軸４が後側へと移動しようとしても、スリーブ３６の後端（後面部）がボールベアリング７の前面部に当接されて出力軸４の後退が規制される。一方で、冷却ファン３３の前端部３３ａはボールベアリング７の後端部に当接されているため、出力軸４が前進しようとしても、出力軸４の前進が規制される。

このように、本実施の形態に係るハンマードリル１では、出力軸４に固定されるスリーブ３６と冷却ファン３３とによりボールベアリング７を挟むようにして出力軸４がインナーハウジング６に設置されるので、出力軸４の後側への移動をスリーブ３６によるボールベアリング７との当接によって規制することができ、また出力軸４の前側への移動を、冷却ファン３３によるボールベアリング７への当接によって規制することができる。

このため、打撃子２７および中間子２９のスライド移動に伴う振動や、ビット２０を介して入力される振動が、出力軸４に伝達された場合であっても、出力軸４が前側あるいは後側へと簡単に前後に移動してしまうことを防止することができる。従って、出力軸４の移動に伴うボールベアリング７の破損や、第１ギヤ１３の歯面の摩耗などを抑制することが可能となる。

さらにスリーブ３６を、歯車４ａの後端部の歯車溝を一部だけ覆うようにして嵌設させることにより、出力軸４の長さを従来と同様に短い寸法に保ったまま、出力軸４の歯車４ａと第１ギヤ１３との噛合位置と、出力軸４におけるボールベアリング７の設置位置との間に、オイルシール３７を設置することが可能となる。このため、モータ３からビット２０の取り付け位置までの寸法を従来のハンマードリルと同様に短くすることが可能となる。

また、第１ギヤ１３との噛合位置と出力軸４のボールベアリング７の設置位置との間に、オイルシール３７を設置することが可能となるため、第１ギヤ１３との噛合位置からモータ３側へとグリスが進入してしまうことを、効果的に防止することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態に係るハンマードリル１では、出力軸４を軸支するボールベアリング７の前側に、ボールベアリング７に当接させてスリーブ３６を圧入固定させる構造であるため、出力軸４が打撃子２７および中間子２９により生ずる衝撃力の振動を受けた場合や、穿孔作業においてビット２０を介して穿孔作業時の振動が伝わった場合であっても、スリーブ３６をボールベアリング７に当接させることによって、出力軸４の移動を規制することができる。このため出力軸４の移動によるボールベアリング７の破損や第１ギヤ１３の歯面摩耗を低減させることが可能となる。

さらに、出力軸４に対してスリーブ３６を圧入固定することによって、出力軸４の先端に歯車４ａが直接形成されたハンマードリル１であっても、出力軸４の長さを従来と同様の寸法に抑えた状態で、オイルシール３７を設置することが可能となる。

また、出力軸４における第１ギヤ１３との噛合位置とボールベアリング７の設置位置との間にスリーブ３６を設けることによって、オイルシール３７を設置することが可能となるため、第１ギヤ１３を介してモータ３側へとグリスが進入することを効果的に防止することが可能となる。

以上、本発明に係る駆動工具について図面を用いて詳細に説明を行ったが、本発明に係る駆動工具は、上述した実施の形態に示すハンマードリル１のみに限定されるものではない。例えば、モータの出力軸の先端に第１ギヤに噛合する歯車が直接形成されている（直切されている）駆動工具であれば、本発明に係る構成を採用することができ、また、本発明に係る構成を駆動工具に対して採用することによって、実施の形態に示す効果と同様の効果を得ることが可能となる。

本実施の形態に係るハンマードリルを示す側方断面図である。 インナーハウジングに対するモータの組み付け状態を示した図であって、（ａ）は展開斜視図を示し、（ｂ）は展開側面図を示している。 モータと、インナーハウジングと、中間軸と、クラッチと、ボスと、連結アームと、ピストンシリンダとが組み付けられ状態を示す側方断面図である。 従来のハンマードリルにおける概略構成を示す側方断面図である。

符号の説明

１、４０ …ハンマードリル（駆動工具）
２ …本体ハウジング
３ …モータ
３ａ …ロータ
４、４１ …（モータの）出力軸
４ａ、５４ …歯車
６ …インナーハウジング
６ａ …出力軸用開口部
７，８，９，１４、５３ …ボールベアリング
１１、４３ …中間軸
１３、４２ …第１ギヤ（ギヤ）
１５ …ブッシュ
１６ …すべり軸受
１８、４６ …シリンダ
１８ａ、５２ …ピストンシリンダ
２０、４５ …ビット
２１、４４ …第２ギヤ
２２、４８ …ボス
２５、４９ …連結アーム
２５ａ …アーム先端
２６、５０ …クラッチ
２７ …打撃子
２８ …スチールボール
２９ …中間子
３０ …空気室
３３ …冷却ファン
３３ａ …（冷却ファンの）前端部
３４ …プレート
３４ａ …（プレートの）開口部
３６ …スリーブ
３７ …オイルシール
３８ …ネジ

Claims (1)

1. モータの出力軸を回転可能に支持するボールベアリングと、
   前記出力軸の先端に対して直接形成された歯車に噛合するギヤと、
   該ギヤに噛合して前記出力軸の回転に伴って回転駆動される中間軸と、
   該中間軸の回転に伴って工具先端に設置されるビットを回転駆動させる回転駆動手段と、
   前記中間軸の回転に伴って前記ビットに衝撃力を付加する衝撃付加手段と
   を有し、
   前記出力軸の先端に形成された前記歯車の一部を覆うようにして前記出力軸に対してスリーブを固定すると共に、前記ボールベアリングの前面部に前記スリーブを当接させ、
   前記スリーブの外周部にオイルシールを嵌設することにより、前記歯車と前記ギヤとの噛合位置と前記ボールベアリングの設置位置との間に前記スリーブおよび前記オイルシールを介在させること
   を特徴とする駆動工具。

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