(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長軸方向回りに回転動作して所定の加工作業を行う先端工具と、
前記先端工具を回転駆動する駆動機構と、
前記先端工具に作用するトルクが所定の設定値よりも低い状態では前記駆動機構のトルクを前記先端工具へと伝達し、前記先端工具に前記設定値を超えるトルクが作用したときには前記トルクの伝達を遮断することが可能とされたトルクリミッタと、を有する作業工具であって、
前記トルクリミッタは、
所定の軸線回りに回転可能に配置された第１の回転部材と、
前記第１の回転部材の軸線と同一軸線回りに回転可能にかつ回転周面が前記第１の回転部材の回転周面と対向するように配置された第２の回転部材と、
前記第１の回転部材の周方向への相対移動が不能な状態で前記第１の回転部材に保持され、前記第２の回転部材に対し周方向において係止することによって前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でのトルクの伝達を行なうボール部材と、
前記第１の回転部材の軸線方向に移動可能に配置されるとともに、前記ボール部材に当接可能な押圧部材と、
前記押圧部材を介して前記ボール部材に対し前記第１の回転部材の軸線方向への付勢力を作用する弾性部材と、を構成要素とし、
前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間に前記設定値よりも低いトルクが作用している状態では、前記第２の回転部材に対する前記ボール部材の係止が維持されることによって前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でのトルクが伝達され、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間に前記設定値を超えるトルクが作用したときには、前記ボール部材が前記押圧部材を介して作用する前記弾性部材の付勢力に抗して軸線方向へと移動して前記第２の回転部材に対する周方向の係止が解除され、これによって前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間でのトルクの伝達が解除される構成とされており、
前記第２の回転部材は、
最深溝部から最浅溝部まで前記ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ周方向に連続的に形成された溝によって構成され、周方向において前記ボール部材と係止することで前記第１の回転部材と前記第２の回転部材間でのトルクの伝達を許容する動力伝達領域と、
前記ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ前記動力伝達領域の最浅溝部以下の深さで周方向に連続的に形成された溝によって構成され、前記ボール部材との周方向の係止を解除することで前記トルクの伝達を遮断する動力伝達遮断領域と、
前記ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ前記動力伝達領域の最深溝部以上の深さで周方向に連続的に形成された溝によって構成され、前記係止解除後のボール部材が前記動力伝達遮断領域から前記動力伝達領域へと転がりつつ相対移動することを許容する中間領域と、を有し、
前記押圧部材は、前記ボール部材が前記中間領域および前記動力伝達領域に置かれた状態では、前記第１の回転部材に当接することによって前記弾性部材の付勢力を前記ボール部材に作用させない位置に保持され、前記ボール部材が前記動力伝達領域から前記動力伝達遮断領域へと移動されるとき、前記ボール部材により軸線方向に押圧移動されることで当該ボール部材に対して前記弾性部材の付勢力を作用させる構成とされていることを特徴とする作業工具。
【請求項２】
請求項１に記載の作業工具であって、
前記動力伝達領域の溝は、前記中間領域の溝との境界側において、前記ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率で前記第２の回転部材の周方向に延びる曲面によって形成された側面と、前記第２の回転部材の周方向と交差する方向に前記ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面で形成された底面とを有することを特徴とする作業工具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作業工具であって、
前記押圧部材は、前記ボール部材との当接部位には前記第１の回転部材の周方向に連続状に延びる周方向溝を有し、当該周方向溝は、前記ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面で形成されていることを特徴とする作業工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端工具が長軸方向周りに回転動作することで所定の加工作業を行う作業工具に関し、特に先端工具に所定の設定値を超える負荷が作用したときに、当該先端工具へのトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを有する作業工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平９−５７５１１号公報（特許文献１）には、トルクリミッタ付きのハンマドリルが開示されている。公報記載のトルクリミッタは、同一軸線上に配置される駆動側回転部材としての駆動ギアと被動側回転部材としての被動フランジとの間にトルク伝達用のボールが介在された構成である。ボールは、被動フランジに形成された径方向の保持溝に保持されており、駆動ギアのカム部と周方向において係止することによって駆動ギアのトルクを被動フランジに伝達する。そして駆動ギアと被動フランジとの間に予め定めた所定のトルクを超えるトルクが作用したときには、ボールは、押圧プレートを介して作用する弾性部材（皿バネ）の付勢力に抗して保持溝に沿って径方向内側へと移動し、これにより駆動ギアのカム部に対するボールの係止が解除されてトルクの伝達が遮断される構成である。
【０００３】
トルクリミッタは、常に所定のトルクで作動する、つまり被動フランジに所定の設定値以上のトルクが作用したときに、トルクの伝達を遮断できることが重要である。公報に記載のトルクリミッタは、弾性部材の付勢力が押圧プレートを介して常時にボールに作用する構成としている。このため、ボールが転がることができず、しかもボールが駆動ギア、被動フランジおよび押圧プレートに対しそれぞれ点当たりで接触すること等から局部的に摩耗が生じ易いものであり、耐久性の面でなお改良の余地がある。
【特許文献１】特開平９−５７５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑み、トルクリミッタを有する作業工具において、トルクリミッタの耐久性の向上に資する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、本発明に係る作業工具は、長軸方向回りに回転動作して所定の加工作業を行う先端工具と、先端工具を回転駆動する駆動機構と、先端工具に作用するトルクが所定の設定値よりも低い状態では駆動機構のトルクを先端工具へと伝達し、先端工具に設定値を超えるトルクが作用したときにはトルクの伝達を遮断することが可能とされたトルクリミッタとを有する。本発明における「作業工具」としては、典型的には、被加工材に対するドリル作業に用いられる穴開け工具がこれに該当するが、穴開け工具に限らず、被加工材の研削あるいは研磨作業に用いられる研削工具、ネジの締付作業を行う電動レンチ、あるいは切断作業を行う電動丸鋸等、先端工具が回転動作することで加工作業を行う各種の作業工具に好適に適用できる。
【０００６】
本発明におけるトルクリミッタは、第１の回転部材と、第２の回転部材と、ボール部材と、押圧部材と、弾性部材とを構成要素とする。第１の回転部材は、所定の軸線回りに回転可能に配置される。第２の回転部材は、第１の回転部材の軸線と同一軸線回りに回転可能にかつ回転周面が第１の回転部材の回転周面と対向するように配置される。ボール部材は、第１の回転部材の周方向への相対移動が不能な状態で当該第１の回転部材に保持され、第２の回転部材に対し周方向において係止することによって第１の回転部材と第２の回転部材との間でのトルクの伝達を行なう。押圧部材は、第１の回転部材の軸線方向に移動可能に配置されるとともに、ボール部材に当接可能とされる。弾性部材は、押圧部材を介してボール部材に第１の回転部材の軸線方向の付勢力を作用する構成とされる。そして、トルクリミッタは、第１の回転部材と第２の回転部材との間に所定の設定値よりも低いトルクが作用している状態では、第２の回転部材に対するボール部材の係止が維持されることによって第１の回転部材と第２の回転部材との間でのトルクが伝達され、第１の回転部材と第２の回転部材との間に設定値を超えるトルクが作用したときには、ボール部材が押圧部材を介して作用する弾性部材の付勢力に抗して軸線方向へと移動して第２の回転部材に対する周方向の係止が解除され、これによって第１の回転部材と第２の回転部材との間でのトルクの伝達が解除される。
【０００７】
本発明においては、特徴的構成として、第２の回転部材は、動力伝達領域と、動力伝達遮断領域と、中間領域とを有する。動力伝達領域は、最深溝部から最浅溝部までボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ周方向に連続的に形成された溝によって構成され、周方向においてボール部材と係止することで第１の回転部材と第２の回転部材間でのトルクの伝達を許容する。ここで「周方向に連続的に形成された」とは、直線状に連続する態様、曲線状に連続する態様、直線と曲線との組み合わせで連続する態様のいずれも好適に包含する。動力伝達遮断領域は、ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ動力伝達領域の最浅溝部以下の深さで周方向に連続的に形成された溝によって構成され、ボール部材との周方向の係止を解除することでトルクの伝達を遮断する。なお「最浅溝部以下の深さで周方向に連続的に形成された溝」とは、典型的には、最浅溝部の深さとほぼ同じ深さで連続的に形成される態様がこれに該当する。中間領域は、ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ動力伝達領域の最深溝部以上の深さで周方向に連続的に形成された溝によって構成され、係止解除後のボール部材が動力伝達遮断領域から動力伝達領域にかけて転がりつつ周方向に相対移動することを許容する。なお「中間領域」は、トルク伝達の観点からは、トルクを伝達できない領域として設定される領域（ボール部材が動力伝達遮断領域から動力伝達領域にかけて転がりつつ周方向に相対移動することを許容する領域）である。また「動力伝達領域の最深溝部以上の深さで周方向に連続的に形成された溝」とは、典型的には、最深溝部の深さとほぼ同じ深さで連続的に形成される態様がこれに該当する。また「転がりつつ周方向に相対移動することを許容する」とは、転がりが可能とされている状態を指し、積極的に転がらせることを意味しない。そして「許容する状態」としては、典型的には、押圧部材とボール部材とが隙間を置いて対向する状態がこれに該当するが、転がりを規制しない程度の接触状態については、これを包含する。押圧部材は、ボール部材が中間領域および動力伝達領域に置かれた状態では、第１の回転部材に当接して弾性部材の付勢力をボール部材に作用させない位置に保持され、先端工具に作用するトルクが設定値を超えることに伴いボール部材が動力伝達位置から動力伝達遮断領域へと移動されるとき、ボール部材により軸線方向に押圧移動されることで当該ボール部材に対して弾性部材の付勢力を作用させる構成とされている。
【０００８】
本発明によれば、第１の回転部材と第２の回転部材間でのトルクの伝達を許容する動力伝達領域にボール部材が置かれた状態では、押圧部材が第１の回転部材に当接することによって弾性部材の付勢力を当該ボール部材に作用させない構成としている。このため、トルク伝達状態でのボール部材と第２の回転部材との接触部に掛かる荷重を低減することができる。一方、第２の回転部材の動力伝達領域、動力伝達遮断領域および中間領域は、それぞれがボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面を有する溝によって構成されている。このことにより、全ての領域において、ボール部材と第２の回転部材との接触が線接触となり、従来の点接触に比べて接触領域を増やすことができる結果、ボール部材および第２の回転部材の摩耗を低減できる。更には中間領域の溝は、動力伝達領域の最深溝部以上の深さで周方向に連続的に形成され、当該中間領域の溝に置かれたボール部材が当該溝上を転がりつつ相対移動することを許容する。このため、ボール部材は転がることで第２の回転部材との接触部が変化することになり、当該ボール部材の局部的な摩耗を低減することができる。上記のように本発明によれば、ボール部材および第２の回転部材の摩耗が低減されることでトルクリミッタの耐久性を向上することが可能となった。
【０００９】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作業工具における動力伝達領域の溝は、中間領域の溝との境界側において、ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率で第１の回転部材の周方向に延びる曲面によって形成された側面と、第１の回転部材の周方向と交差する方向にボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面で形成された底面とを有する構成とされる。かかる構成によれば、ボール部材は、動力伝達領域にあるとき、当該動力伝達領域を構成する溝とボール部材との接触状態を概ね面接触とすることができる。このため、ボール部材および第２の回転部材に作用する単位面積当たりの力が低減することとなり、ボール部材および第２の回転部材の摩耗を低減する上でより有効となる。
【００１０】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の作業工具における押圧部材は、ボール部材との当接部位には第１の回転部材の周方向に連続状に延びる溝を有する。そして当該溝は、ボール部材の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面で形成されている。このような構成を採用することにより、ボール部材と押圧部材との接触状態を線接触とすることができるため、押圧部材の摩耗を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トルクリミッタを有する作業工具において、トルクリミッタの耐久性の向上に資する技術が提供されることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態につき、図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、作業工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。図１は本実施の形態に係る電動式ハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、概括的に見て、ハンマドリル１０１の外郭を形成する本体部１０３と、当該本体部１０３の先端領域（図示左側）に中空状のツールホルダ１３７を介して着脱自在に取付けられたハンマビット１１９と、本体部１０３のハンマビット１１９の反対側に連接された作業者が握るハンドグリップ１０９とを主体として構成されている。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１３７によってその長軸方向への相対的な直線動作が可能に、かつその周方向への相対的な回動が規制された状態で保持される。ハンマビット１１９は、本発明における「先端工具」に対応する。なお説明の便宜上、ハンマビット１１９側を前、ハンドグリップ１０９側を後という。
【００１３】
本体部１０３は、駆動モータ１１１を収容したモータハウジング１０５と、運動変換機構１１３、打撃要素１１５および動力伝達機構１１７を収容したギアハウジング１０７とによって構成されている。駆動モータ１１１の回転出力は、運動変換機構１１３によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素１１５に伝達され、当該打撃要素１１５を介してハンマビット１１９の長軸方向（図１における左右方向）への衝撃力を発生する。また駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７によって適宜減速された上でハンマビット１１９に伝達され、当該ハンマビット１１９が周方向に回転動作される。なお駆動モータ１１１は、ハンドグリップ１０９に配置されたトリガ１０９ａの引き操作によって通電駆動される。
【００１４】
図２にはハンマドリル１０１の主要部を拡大した状態が断面図で示される。運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１によって水平面内にて回転駆動される駆動ギア１２１、被動ギア１２３、クランク軸１２２、クランク板１２５、クランクアーム１２７、および駆動子としてのピストン１２９を主体として構成され、クランク軸１２２、クランク板１２５、クランクアーム１２７およびピストン１２９によってクランク機構１１４が構成されている。ピストン１２９は、シリンダ１４１内に摺動自在に配置されており、駆動モータ１１１が通電駆動されることに伴い当該シリンダ１４１に沿って直線動作を行う。
【００１５】
打撃要素１１５は、シリンダ１４１のボア内壁に摺動自在に配置された打撃子としてのストライカ１４３と、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１４３の運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する中間子としてのインパクトボルト１４５とを主体として構成される。ストライカ１４３は、ピストン１２９の摺動動作に伴うシリンダ１４１の空気室１４１ａの空気バネを介して駆動され、ツールホルダ１３７に摺動自在に配置されたインパクトボルト１４５に衝突（打撃）し、当該インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に打撃力を伝達する。
【００１６】
動力伝達機構１１７は、駆動ギア１２１と噛み合い係止する中間ギア１３２、中間ギア１３２からトルクリミッタ１５１を介して回転される中間軸１３３、中間軸１３３とともに水平面内にて回転駆動される小ベベルギア１３４、当該小ベベルギア１３４に噛み合い係止して鉛直面内にて回転する大ベベルギア１３５、当該大ベベルギア１３５に噛み合い係止して回転駆動されるスライドスリーブ１４７を主体として構成される。そしてスライドスリーブ１４７の回転駆動力は、当該スライドスリーブ１４７とともに回転するシリンダ１４１を介してツールホルダ１３７に伝達され、更には当該ツールホルダ１３７に保持されたハンマビット１１９へと伝達される。動力伝達機構１１７は、本発明における「駆動機構」に対応する。
【００１７】
上記のように構成されるハンマドリル１０１は、使用者によるトリガ１０９ａの引き操作によって駆動モータ１１１が通電駆動されると、クランク機構を主体に構成される運動変換機構１１３を介してピストン１２９がシリンダ１４１に沿って直線状に摺動動作され、それに伴う当該シリンダ１４１の空気室１４１ａ内の空気の圧力変化、すなわち空気バネの作用により、ストライカ１４３はシリンダ１４１内を直線運動する。ストライカ１４３は、インパクトボルト１４５に衝突することで、その運動エネルギをハンマビット１１９に伝達する。
【００１８】
一方、駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７を介してシリンダ１４１に伝達される。これにより、シリンダ１４１が鉛直面内にて回転駆動されるとともに、当該シリンダ１４１と連結ピン１７１によって連結固定されたツールホルダ１３７が回転駆動され、更にツールホルダ１３７にて保持されるハンマビット１１９が一体状に回転される。かくして、ハンマビット１１９が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、被加工材（コンクリート）に穴開け作業を遂行する。
【００１９】
なお本実施の形態に係るハンマドリル１０１は、上述したハンマビット１１９にハンマ動作と周方向のドリル動作とを行わせる、ハンマドリルモードでの作業態様のほか、ハンマビット１１９にドリル動作のみを行わせる、ドリルモードでの作業態様、あるいはハンマビット１１９にハンマ動作のみを行わせる、ハンマモードでの作業態様に切り換えることが可能とされているが、このモードの切換機構については、本発明に直接関係しないため、その説明については省略する。
【００２０】
次に動力伝達機構１１７に組み込まれるトルクリミッタ１５１につき、図３〜図９を参照しつつ詳しく説明する。図３にはトルクリミッタ１５１の全体構成が示される。トルクリミッタ１５１は、ハンマビット１１９に作用するトルクが設定値よりも低い状態では動力伝達機構１１７のトルクをハンマビット１１９へと伝達し、ハンマビット１１９に設定値を超えるトルクが作用したときにはトルクの伝達を遮断するべく設けられる。
【００２１】
トルクリミッタ１５１は、駆動ギア１２１（図２参照）によって回転される中間ギア１３２と、中間軸１３３にキー１３３ａを介して結合された被動フランジ１５３と、中間ギア１３２のトルクを被動フランジ１５３に伝達する複数のボール１５５と、各ボール１５５をトルク伝達位置に保持するべく押圧プレート１５７を介して付勢力を作用する皿バネ１５９とを主体として構成される。中間ギア１３２は、本発明における「第１の回転部材」に対応し、被動フランジ１５３は、本発明における「第２の回転部材」に対応し、ボール１５５は、本発明における「ボール部材」に対応する。また押圧プレート１５７は、本発明における「押圧部材」に対応し、皿バネ１５９は、本発明における「弾性部材」に対応する。
【００２２】
中間ギア１３２、中間軸１３３、被動フランジ１５３、押圧プレート１５７および皿バネ１５９は、上下方向（ハンマビット１１９の長軸方向と交差する方向）において、同一軸線上に層状に配置される。中間ギア１３２を間にして当該中間ギア１３２の下面側には、被動フランジ１５３が対向状に配置され、上面側には押圧プレート１５７が対向状に配置されている。中間ギア１３２には、その回転軸線を中心とする周方向に所定間隔で複数のボール保持孔１３２ａが形成されている。ボール保持孔１３２ａは、軸方向に貫通する断面円形の貫通孔であり、各ボール保持孔１３２ａにそれぞれボール１５５が嵌め込まれている。各ボール１５５は、その下端部が中間ギア１３２の下面から突出されて被動フランジ１５３の上面に接触され、上端部が中間ギア１３２の上面から突出されて押圧プレート１５７の下面に接触可能とされている。押圧プレート１５７は、被動フランジ１５３の円筒部１５３ａに遊嵌状に嵌合されるとともに、その上面に皿バネ１５９が重なるように配置されている。皿バネ１５９は、ナット１６１を介して円筒部１５３ａに位置決めされている。
【００２３】
図４および図５にはそれぞれ被動フランジ１５３が示される。被動フランジ１５３のボール１５５との接触面には、当該被動フランジ１５３の軸方向に突出する複数（ボール数に対応する数、本実施の形態では６個）のカム部１６３が当該被動フランジ１５３の軸線を中心とする周方向に所定間隔で形成されている（図４参照）。各カム部１６３は、図６に示すように、斜面部１６３ａと平坦部１６３ｂとを有する略山形状に形成されている。そしてボール１５５が回転周方向において、当該カム部１６３の斜面部１６３ａに係止することによって中間ギア１３２のトルクが被動フランジ１５３に伝達される構成とされ（図７参照）、ボール１５５が皿バネ１５９の付勢力に抗して押圧プレート１５７を押し上げつつ、カム部１６３の斜面部１６３ａを移動して平坦部１６３ｂに乗り上がることによって係止が解除され、これにより中間ギア１３２から被動ギア１５３へのトルクの伝達が解除される構成とされる（図８参照）。カム部１６３の斜面部１６３ａは、本発明における「動力伝達領域」に対応し、平坦部１６３ｂは、本発明における「動力伝達遮断領域」に対応する。なお図７および図８において、矢印Ｘは中間ギア１３２の回転方向を示す。また被動フランジ１５３は、カム部１６３とカム部１６３との間には、ボール１５５がカム部１６３の平坦部１６３ｂから隣接するカム部１６３の斜面部１６３ａにかけて移動することを許容する周方向に平坦なカム部間領域１６４を有する。カム部間領域１６４は、本発明における「中間領域」に対応する。
【００２４】
被動フランジ１５３のボール１５５との接触面には、当該ボール１５５の球面の曲率とほぼ同一曲率の曲面を有する周方向の溝１６５がカム部１６３を含む全周にわたって形成されている。これによりボール１５５と被動フランジ１５３との接触は、ボール１５５がカム部間領域１６４、カム部１６３の斜面部１６３ａあるいは平坦部１６３ｂのいずれの位置にあっても線接触となる。斜面部１６３ａの溝１６５は、最深溝部から最浅溝部までボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ周方向に連続的に形成される。また平坦部１６３ｂの溝１６５は、ボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつ斜面部１６３ａの溝１６５の最浅溝部の深さとほぼ同じ深さで周方向に連続的に形成されている。また押圧プレート１５７のボール１５５との接触面には、当該ボール１５５の球面の曲率とほぼ同一曲率の曲面を有する周方向の溝１６７が全周にわたって形成されている。これにより、ボール１５５と押圧プレート１５７との接触も線接触となる。
【００２５】
被動フランジ１５３の全周にわたって形成される溝１６５のうち、カム部１６３とカム部１６３との間の領域、すなわちカム部１６３以外のカム部間領域１６４の溝１６５は、当該カム部間領域１６４にボール１５５があるとき、押圧プレート１５７の下面が中間ギア１３２の上面に当接されて当該押圧プレート１５７の下面とボール１５５との間に所定の隙間Ｃが生ずるような深さを有する構成とされる（図３および図７参照）。すなわち、カム部間領域１６４の溝１６５は、ボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率を維持しつつカム部１６３の斜面部１６３ａにおける溝１６５の最深溝部の深さとほぼ同じ深さで周方向に連続的に形成されている。このことにより、ボール１５５が上記のカム部間領域１６４にあるとき、およびボール１５５がカム部１６３の斜面部１６３ａに係止されたトルク伝達位置では、皿バネ１５９の付勢力（荷重）がボール１５５に作用しない構成とされている。すなわち、被動フランジ１５３は、ボール１５５に対して皿バネ１５９の付勢力が作用しない付勢力の非付加領域を有する構成とされる。またボール１５５が上記のカム部間領域１６４にあるときには、当該ボール１５５の転動が許容される。
【００２６】
またカム部１６３の斜面部１６３ａに形成される溝１６５のうち、カム部間領域１６４の端部との境界部分、すなわちボール１５５がトルク伝達のためにカム部１６３の斜面部１６３ａと係止する係止領域１６５ｂについては、図９に示すように、その底面１６５ｃがボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面によって形成されるとともに、被動フランジ１５３の周方向に延びる側面１６５ｄがボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面によって形成されている。すなわち、係止領域１６５ｂは、概ね球状凹面によって形成されている。このため、この係止領域１６５ｂにボール１５５が位置している動力伝達位置では、当該ボール１５５と溝１６５との接触が面接触となる。
【００２７】
次に上記のように構成されたトルクリミッタ１５１の作用を説明する。ハンマドリル１０１によるハンマドリル作業、あるいはドリル作業時を行うべく、駆動モータ１１１が駆動された場合、ハンマビット１１９に作用するトルクが予め定めた所定の設定値よりも低い状態では、ボール１５５が被動フランジ１５３のカム部１６３の斜面部１６３ａに係止され、中間ギア１３２のトルクが被動フランジ１５３に伝達される（図７参照）。このため、被動フランジ１５３から中間軸１３３、小ベベルギア１３４、大ベベルギア１３５、スライドスリーブ１４７、シリンダ１４１およびツールホルダ１３７を介してハンマビット１１９が回転駆動される。このハンマビット１１９の回転駆動時においては、押圧プレート１５７は、中間ギア１３２の上面に当接され、皿バネ１５９の付勢力がボール１５５に作用しない状態が保持される。このとき、ボール１５５のカム部１６３に対する係止位置（動力伝達位置）は、ハンマビット１１９に作用するトルクの変動に伴い変化することが許容される。すなわち、ボール１５５は、押圧プレート１５７の下面（溝１６７）に対して接触する位置と離間する位置との間で位置を変化しながらトルクを伝達することが許容される。
【００２８】
一方、ハンマビット１１９に設定値以上のトルクが作用したときは、ボール１５５が皿バネ１５９の付勢力に抗して押圧プレート１５７を押し上げつつカム部１６３の斜面部１６３ａを移動し、カム部１６３の平坦部１６３ｂに乗り上がり、当該カム部１６３との係止が解除される（図８参照）。これにより中間ギア１３２から被動フランジ１５３へのトルクの伝達が解除される。
【００２９】
本実施の形態においては、被動フランジ１５３および押圧プレート１５７のボール１５５との接触部に、それぞれボール１５５の球面の曲率と同じ曲率の曲面によって形成された溝１６５，１６７を設けたことにより、ボール１５５の被動フランジ１５３および押圧プレート１５７との接触を線接触とすることができる。これにより、ボール１５５と被動フランジ１５３との接触部、およびボール１５５と押圧プレート１５７の接触部がそれぞれ従来の点接触に比べて増加し、ボール１５５、被動フランジ１５３および押圧プレート１５７の摩耗を低減できる。
【００３０】
また本実施の形態によれば、被動フランジ１５３の全周に形成される溝１６５につき、カム部１６３以外の領域、すなわち、隣接するカム部１６３間のカム部間領域１６４の溝１６５を深く設定し、その位置にボール１５５が置かれたときには、押圧プレート１５７が中間ギア１３２の上面に当接することで、当該ボール１５５と押圧プレート１５７との間に所定の隙間Ｃが形成され、皿バネ１５９の付勢力が作用しない構成としている。そしてこの位置に置かれたボール１５５は、任意に転がることが許容されるため、ボール１５５の被動フランジ１５３あるいは押圧プレート１５７に対する接触部が常に変化する。その結果、当該ボール１５５の局部的な摩耗を低減することができる。
【００３１】
また本実施の形態では、被動フランジ１５３に形成される溝１６５のうち、ボール１５５が被動フランジ１５３にトルクを伝達するべく、カム部１６３の斜面部１６３ａと係止する係止領域１６５ｂについては、底面１６５ｃおよび側面１６５ｄをそれぞれボール１５５の球面の曲率とほぼ同じ曲率の曲面によって形成することで概ね球状凹面としている。このため、この係止領域１６５ｂでのボール１５５と溝１６５との接触が面接触となり、トルク伝達時にボール１５５および被動フランジ１５３に作用する単位当たりの力を小さくできるため、ボール１５５および被動フランジ１５３の摩耗をより一層低減することが可能となる。かくして、本実施の形態によれば、トルクリミッタ１５１の耐久性を向上することが可能となった。
【００３２】
なお本実施の形態では、中間ギア１３２に保持されたボール１５５が被動フランジ１５３のカム部１６３に係止することでトルクを伝達し、ボール１５５が中間ギア１３２の軸方向に移動することによって、カム部１６３との係止が解除されてトルクの伝達が遮断される形式のトルクリミッタ１５１の場合で説明したが、特許文献１に開示されているような、被動フランジ１５３に保持されたボールが中間ギア１３２に設けたカム部１６３に係止することでトルクが伝達され、ボールが被動フランジ１５３の径方向へと移動することによってカム部との係止が解除されてトルクの伝達が遮断される形式のトルクリミッタに適用してもよい。
また本実施の形態は、作業工具の一例として、ハンマドリル１０１を例にとって説明したが、これに限らず、先端工具が回転運動することによって所定の加工作業を行う作業工具であれば、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係るハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。
【図２】ハンマドリルの主要部を示す側面図である。
【図３】トルクリミッタの全体構成を示す縦断面図である。
【図４】被動フランジを示す平面図である
【図５】同じく被動フランジを示す縦断面図である。
【図６】図４におけるＡ−Ａ線に基づく展開断面図である。
【図７】中間ギアと被動フランジ間でのトルクの伝達状態を示す説明図である。
【図８】中間ギアと被動フランジ間でのトルクの伝達遮断状態を示す説明図である。
【図９】トルク伝達時にボールと係止する係止領域の溝形状を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  ハンマドリル（作業工具）
１０３  本体部
１０５  モータハウジング
１０７  ギアハウジング
１０９  グリップ
１０９ａ  トリガ
１１１  駆動モータ
１１３  運動変換機構
１１５  打撃要素
１１７  動力伝達機構
１１９  ハンマビット（先端工具）
１２１  駆動ギア
１２３  被動ギア
１２５  クランク板
１２７  クランクアーム
１２９  ピストン
１３２  中間ギア（第１の回転部材）
１３２ａ  ボール保持孔
１３３  中間軸
１３３ａ  キー
１３４  小ベベルギア
１３５  大ベベルギア
１３７  ツールホルダ
１４１  シリンダ
１４１ａ  空気室
１４３  ストライカ
１４５  インパクトボルト
１４７  スライドスリーブ
１５１  トルクリミッタ
１５３  被動フランジ（第２の回転部材）
１５３ａ  円筒部
１５５  ボール（ボール部材）
１５７  押圧プレート（押圧部材）
１５９  皿バネ（弾性部材）
１６１  ナット
１６３  カム部
１６３ａ  斜面部（トルク伝達領域）
１６３ｂ  平坦部（トルク伝達遮断領域）
１６５  被動フランジの溝
１６４  カム部間領域（中間領域）
１６５ｂ  係止領域
１６５ｃ  底面
１６５ｄ  側面
１６７  押圧プレートの溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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