(57)【要約】 【課題】  静音である上に低コスト且つ長寿命なものとする。【解決手段】  内部に流体が封入されるととともに回転可能に保持された回転ドラム４と、回転ドラム４の中で回転可能に保持された回転軸５とからなり、回転ドラムと回転軸のうちの一方が入力側、他方が出力側となっているトルク発生部６を備える。回転ドラムは軸方向に間隔をおいて形成された歯４１の列を内周面に備え、回転軸は軸方向に間隔をおいて形成されているとともに上記回転ドラムに対する相対回転で上記歯の間を通る羽根５１の列を外周面に備えて、上記トルク発生部は回転ドラムと回転軸との相対回転によって上記歯間を羽根が通過するときの上記流体の流路が急激に狭くなるために発生する衝撃力でトルクを発生させる。【選択図】  図１
2010228042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が封入されるととともに回転可能に保持された回転ドラムと、回転ドラムの中で回転可能に保持された回転軸とからなるとともに、回転ドラムと回転軸のうちの一方が入力側、他方が出力側となっているトルク発生部を備えたインパクト工具であって、上記トルク発生部における上記回転ドラムは、軸方向に間隔をおいて形成された歯の列を内周面に備え、上記トルク発生部における上記回転軸は、軸方向に間隔をおいて形成されているとともに上記回転ドラムに対する相対回転で上記歯の間を通る羽根の列を外周面に備えており、
上記トルク発生部は回転ドラムと回転軸との相対回転によって上記歯間を羽根が通過するときの上記流体の流路が急激に狭くなるために発生する衝撃力でトルクを発生させるものであることを特徴とするインパクト工具。
【請求項２】
回転ドラムが駆動源により回転駆動される入力側、回転軸が流体を介してトルクが伝えられる出力側であることを特徴とする請求項１記載のインパクト工具。
【請求項３】
回転ドラムの内面に設けられた歯はその回転ドラムの回転方向における幅が回転ドラムの中心側ほど狭くなる形状であり、回転軸の外面に設けられた羽根は、回転軸の回転方向における幅が外周側ほど広くなる形状であって、歯と羽根とが同形で且つ同じ幅であるとともに回転ドラムと回転軸との相対回転時に歯の側面全体が羽根の側面全体を同時に通過するものとなっていることを特徴とする請求項１または２記載のインパクト工具。
【請求項４】
回転ドラムに設けた歯と回転軸に設けた羽根とが異なる形状であることを特徴とする請求項１または２記載のインパクト工具。
【請求項５】
回転ドラムにおける歯は回転ドラムと別部品として形成されて回転ドラムに取り付けられたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインパクト工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸回りの回転方向衝撃を出力軸に対して与えるインパクト工具、殊にオイルパルス型のインパクト工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インパクト工具は小形軽量でありながら瞬間的に大きなトルクを発生させて強いトルクでの締め付け作業を行うことができるために、インパクトドライバやインパクトレンチとして多用されている。
【０００３】
このインパクト工具におけるインパクトの発生機構としては、回転駆動されるハンマーと該ハンマーによって打撃されるアンビルとからなるものが知られているが、これは共に金属で形成されたハンマーとアンビルとを衝突させることでインパクトを発生させるために騒音が大きいと問題を有している。
【０００４】
この点において、例えば特開平６−３９７３９号公報などに示されたオイルパルスインパクト工具と称されているものが低騒音という点において優れている。これは、まゆ型の内面形状を持ったライナーの中をオイルで満たし、その中にバネによってライナー内面に押し付けられるベーンが外面に取り付けられている出力軸を配したもので、ライナー内面の数箇所にシール面があり、その部分を上記ベーンが通過するときにライナーの内部の部屋がベーンによって密閉されてオイルが別の部屋に逃げなくなるため、ベーンが進む側の部屋でオイルの圧力が高まり、出力軸にトルクが伝達されるものであり、ベーンがシール面を通過すればオイルが部屋を行き来できるようになるために圧力差が解消されトルクも減少するという機構となっており、部材同士が衝突することはないために、静音化が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３９７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記構造のオイルパルスインパクト工具は、パルストルクの発生に出力軸に対して径方向にスライド動作するベーン及びこのベーンを外周方向に付勢するばねが必要でコストが高く、しかもベーンがライナーの内面を摺動するためにベーンの摩耗に伴う発生トルクの低下が問題となる。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、静音である上に低コスト且つ長寿命であるインパクト工具を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、内部に流体が封入されるととともに回転可能に保持された円筒状の回転ドラムと、回転ドラムの中で回転可能に保持された回転軸とからなるとともに、回転ドラムと回転軸のうちの一方が入力側、他方が出力側となっているトルク発生部を備えたインパクト工具であり、上記トルク発生部における上記回転ドラムは、軸方向に間隔をおいて形成された歯の列を内周面に備え、上記トルク発生部における上記回転軸は、軸方向に間隔をおいて形成されているとともに上記回転ドラムに対する相対回転で上記歯の間を通る羽根の列を外周面に備えており、上記トルク発生部は回転ドラムと回転軸との相対回転によって上記歯間を羽根が通過するときの上記流体の流路が急激に狭くなるために発生する衝撃力でトルクを発生させるものであることに特徴を有している。
【０００９】
衝撃トルク発生時に金属同士の衝突が起こらないため衝撃音が発生せず、騒音が小さくなる上に、ベーンのような可動部材や摺動動作を必要とすることなく大きなトルクを発生させることができる。
【００１０】
そして、回転ドラムが駆動源により回転駆動される入力側、回転軸が流体を介してトルクが伝えられる出力側であると、慣性モーメントが大きい回転ドラムを回転させて、流体により発生する衝撃力を回転軸に伝えることになるために、静音でありながら出力トルクを向上することができる。
【００１１】
また、回転ドラムの内面に設けられた歯はその回転ドラムの回転方向における幅が回転ドラムの中心側ほど狭くなる形状であり、回転軸の外面に設けられた羽根は、回転軸の回転方向における幅が外周側ほど広くなる形状であって、歯と羽根とが同形で且つ同じ幅であるとともに回転ドラムと回転軸との相対回転時に歯の側面全体が羽根の側面全体を同時に通過するものとなっていると、全ての歯の側面全体で同時に大きな力が発生するためトルクの増加が急峻になり、大きな衝撃トルクを得ることができる。
【００１２】
また、回転ドラムに設けた歯と回転軸に設けた羽根とが異なる形状とすれば、急峻な衝撃トルクの発生が抑制されることになり、トルクは小さくなるがより滑らかな打撃となって静音化の点で有利となる。
【００１３】
また、回転ドラムにおける歯は回転ドラムと別部品として形成されて回転ドラムに取り付けられたものであると、歯の形成のために回転ドラムの内面を削りだすことが不要となるために低コストとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、衝撃トルク発生時に金属同士の衝突が起こらないために衝撃音が発生せず、騒音が小さくなるものであり、しかも歯を有する回転ドラムと羽根を有する回転軸と流体のみで構成することができ、従来のオイルパルスインパクト工具に比して、ベーンのような可動部材やこれを付勢するばねを必要としない上に摺動部も必要としないものであり、このために低コスト化及び長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の一例の断面図である。
【図２】同上のパルストルク発生部を示すもので、(a)は縦断面図、(b)は部分縦断面図である。
【図３】同上の回転ドラムと回転軸の断面図である。
【図４】同上の横断面図である。
【図５】同上のパルストルク発生部の破断斜視図である。
【図６】同上の回転ドラムと回転軸の破断斜視図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】同上の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図示例のインパクト工具は、動力源としてのモータ２と該モータ２の回転を減速する減速部３並びにトルク発生部６を収納している本体１にグリップ部１０を一体に設けるとともに、先端に電池パック（図示せず）が着脱自在となっている上記グリップ部１０の根元にトリガースイッチ１１を配したもので、モータ２と減速部３とトルク発生部６が直列に並んだ状態で本体１内に納められている。
【００１７】
上記減速部３は、モータ２の出力軸に取り付けたサンギア３１と、該サンギア３１が噛み合う複数個の遊星ギア３２、遊星ギア３２を保持するキャリア３３、そして上記サンギア３１と同心に設けられて上記遊星ギア３２が噛み合うインターナルギア３４とからなる遊星機構で構成されている。
【００１８】
トルク発生部６は、回転ドラム４と回転ドラム４内に配した回転軸５とからなるもので、その内周面には軸方向に等間隔で列状に並んだ複数個の歯４１が形成されている。回転ドラム４の軸方向と直交する平板状で且つ回転ドラムの中心側に向かうほど周方向の幅が小さくなる形状（図４参照）となっている歯４１の列は、ここでは対向する位置にも設けられているために、都合の２列の歯４１が形成されている。
【００１９】
また、上記回転ドラム４の減速部３側の端面には、上記減速部３におけるキャリア３３がビス止め固定されている。このために、モータ２の回転は減速部３で減速された後、回転ドラム４をその軸回りに回転させることになる。
【００２０】
回転ドラム４内に配されている回転軸５は、その先端に回転ドラム４の先端面より突出するとともに出力軸部を備えて該出力軸部にドライバビットやソケットレンチの装着用のビットホルダー５０が設けられたもので、回転ドラム４内に位置する部分の外周面には、軸と直交する平板状の複数枚の羽根５１の列が軸方向に等間隔に形成されている。この羽根５１の列もここでは２列設けられており、両羽根５１の列は周方向において１８０°ずれた位置にある。これら羽根５１は、回転ドラム４に対して回転軸５をその軸回りに回転させる時、図２(b)に示すように回転ドラム４の歯５１の間を通過する。
【００２１】
また、図示例の羽根５１は、回転軸５の回転方向における幅が外周側ほど広くなる形状であるとともに、回転ドラム４の歯４１と同形で且つ同じ幅に形成されており、回転ドラム４と回転軸５との相対回転時に各歯４１の側面全体が各羽根５１の側面全体を同時に通過するものとなっている。
【００２２】
そして回転ドラム４内の上記回転軸５が占有する部分以外の空間にはオイルのような粘性流体が充填されている。図中６０は流体の漏れを防止するためのＯリング、１５，１６は軸受けである。
【００２３】
このインパクト工具において、ドライバビットによるねじ締め作業などを行うために、モータ２を回転させると、負荷が小さい状態では回転ドラム４と流体と回転軸５は一体で回転する。しかし負荷が大きくなると、負荷とつながった回転軸５の速度が低下し、回転ドラム４の回転角度が回転軸５に対して進み、回転ドラム４の歯４１の側面が回転軸５の羽根５１の側面に到達して歯４１と羽根５１が対面するようになると、歯４１と羽根５１の隙間を流体が通り抜けることによる圧力と、羽根５１と歯４１が相対的に動くことによって発生する流体の粘性摩擦とによって回転ドラム４から回転軸５にトルクが伝達される。そして更に回転ドラム４の回転軸５に対する回転が進み、歯４１と羽根５１の重なりがなくなると、粘性摩擦なども低下しトルクが低下する。
【００２４】
図示例では歯４１の列及び羽根５１の列を周方向において２列設けているために、回転ドラム４の１回転中に２回の衝撃トルクが発生することとなる。
【００２５】
ちなみに、歯４１と羽根５１との関係を、図７に示すように間隔ｈを隔てて平行している２つの平板のうち、上の壁（平板）が一定速度Ｕでｘの正の向きに動いており、下の壁（平板）が静止しているものと考えたとき、上下の壁間の流体の速度分布は、ｕを流速、ｙを下の壁からの距離、ｐを流体の圧力とする時、次式で表される。
【００２６】
【数１】
2010228042.tif 000003
【００２７】
このとき、上下の壁面に作用する剪断応力τと、壁面の間を通る流量Ｑとは以下の式で表される。
【００２８】
【数２】
2010228042.tif 000004
【００２９】
歯４１のない部分を羽根５１が通過しているときは、上下の壁の間は羽根５１同士又は歯４１同士の間隔となり、歯４１または羽根５１の間隔がｈ、相対速度Ｕ＝０となり、羽根５１の間を羽根５１の進行方向と逆方向に流れる流体の流量は−Ｑであるから、
【００３０】
【数３】
2010228042.tif 000005
【００３１】
となり、歯４１がない位置で羽根５１が回転するときは羽根５１の間を通る流体の粘性による抵抗となる。
【００３２】
そして、羽根５１と歯４１が対面するとき、羽根５１と歯４１の間隔は図８に示すようにδとなるとともに両者は相対速度Ｕを持つために、
【００３３】
【数４】
2010228042.tif 000006
【００３４】
であることから、
【００３５】
【数５】
2010228042.tif 000007
【００３６】
となり、歯４１と羽根５１の間を通過する流体の粘性による抵抗に、歯４１と羽根５１がδの間隔で相対的に運動していることによる粘性抵抗が加わる。そして、全ての羽根５１及び歯４１の対向面について上記抵抗を積分したものが回転軸５の羽根５１に働く力となり、回転軸５を回転させるためのトルクとなる。
【００３７】
この時、最後の式の第２項より、羽根５１の間隔ｈと、歯４１と羽根５１の隙間δの比の２乗に比例して抵抗が増加する。ただし実際の駆動時は、羽根５１のない部分で流量Ｑが減少するために、発生する抵抗は羽根５１の間隔ｈと隙間の大きさδの２乗に単純に比例するわけではない。また、第１項より羽根５１の速度Ｕに比例し、隙間の大きさδに反比例する抵抗が発生するため、隙間δの大きさをできるだけ小さくすることが重要である。また、抵抗は粘性に比例するため、封入する流体の粘性を高くすることで発生するトルクを増大させることができる。
【００３８】
なお、上記実施例では回転ドラム４を入力側、回転軸５を出力側としたものを示したが、逆に回転軸５を入力側、回転ドラム４を出力側としてもよい。もっとも、回転ドラム４の方が回転軸５よりも慣性モーメントが大きいために、回転ドラム４を入力側とするほうが大きい衝撃トルクを発生させる点において有利である。
【００３９】
回転ドラム４の歯４１と回転軸５の羽根５１とを同形で且つ同じ幅としているのは、回転ドラム４と回転軸５との相対回転時に各歯４１の側面全体が羽根５１の側面全体を同時に通過するものとするためであり、このようにしておくことで、全ての歯４１の側面全体で同時に大きな力が発生するためにトルクの増加が急峻となって、大きな衝撃トルクを得ることができるからである。
【００４０】
もっとも、トルクの増加が急峻となるようにするには、歯４１および羽根５１の加工精度や組立精度が高くなければならないが、これは製造コストの増大を招く。この点からすれば、高い粘性を有する流体を用いて得られるトルクを大きくすることで、要求される加工精度や組立精度を下げることが好ましい。
【００４１】
回転ドラム４の歯４１と回転軸５に設けた羽根５１とを異なる形状とすれば、急峻な衝撃トルクの発生が抑制されることになるために、発生するトルクは小さくなるものの、より滑らかな打撃となって静音化の点で有利となる。これは夫々複数設けた歯４１もしくは羽根５１のいずれか一方を一直線状ではなく、周方向に少し傾いた列として、歯４１と羽根５１とが重なるタイミングをずらすことによっても得ることができる。
【００４２】
回転ドラム４における歯４１は、回転ドラム４とは別部品として形成して回転ドラム４の内周面に取り付けた場合、歯４１の形成のために回転ドラムの内面を削りだすことが不要となるために低コストとなる。
【符号の説明】
【００４３】
２  モータ
３  減速部
４  回転ドラム
５  回転軸
４１  歯
５１  羽根
【図１】
2010228042.tif 000008
【図２】
2010228042.tif 000009
【図３】
2010228042.tif 000010
【図４】
2010228042.tif 000011
【図５】
2010228042.tif 000012
【図６】
2010228042.tif 000013
【図７】
2010228042.tif 000014
【図８】
2010228042.tif 000015