(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータから回転伝達されるクランクシャフトに設けた偏心ピンを、シリンダ内で前後移動可能に収容されたピストンとコネクティングロッドを介して連結し、前記シリンダ内で前記ピストンの前方に、空気室を介して前記ピストンと連動するストライカを収容した打撃工具であって、
前記クランクシャフトに、前記モータから回転伝達され、軸方向へスライド可能な連結体を同軸で外装し、前記クランクシャフトと連結体とを、前記クランクシャフトの外面に少なくとも連結体の回転方向へ所定のリード角で凹設される第１カム溝と、前記連結体の内面に前記第１カム溝と逆方向へ所定のリード角で凹設される第２カム溝と、前記第１カム溝と第２カム溝とに跨って嵌入されるボールとからなり、前記クランクシャフトと連結体との間に回転方向で位相差が生じると前記連結体を所定位置から軸方向へ移動させるカム機構により連結する一方、前記クランクシャフトに、前記連結体を前記所定位置へ付勢する付勢手段を設けて、前記連結体を介して前記クランクシャフトへ回転伝達を行うようにしたことを特徴とする打撃工具。
【請求項２】
モータから回転伝達されるクランクシャフトに設けた偏心ピンを、シリンダ内で前後移動可能に収容されたピストンとコネクティングロッドを介して連結し、前記シリンダ内で前記ピストンの前方に、空気室を介して前記ピストンと連動するストライカを収容した打撃工具であって、
前記クランクシャフトに、前記モータから回転伝達され、軸方向へスライド可能な連結体を同軸で外装し、前記クランクシャフトと連結体とを、前記クランクシャフトの外面又は連結体の内面の一方に少なくとも連結体の回転方向へ所定のリード角で凹設されるカム溝と、前記クランクシャフトの外面又は連結体の内面の他方に前記カム溝へ嵌入可能に形成された突起とからなり、前記クランクシャフトと連結体との間に回転方向で位相差が生じると前記連結体を所定位置から軸方向へ移動させるカム機構により連結する一方、前記クランクシャフトに、前記連結体を前記所定位置へ付勢する付勢手段を設けて、前記連結体を介して前記クランクシャフトへ回転伝達を行うようにしたことを特徴とする打撃工具。
【請求項３】
モータから回転伝達されるギヤをクランクシャフトと同軸に設けると共に、前記ギヤの軸方向へピンを突設し、連結体に前記ピンを遊挿して、前記ギヤとピンとによって前記モータから前記連結体への回転伝達と前記連結体の軸方向へのスライドとを可能とした請求項１又は２に記載の打撃工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転をピストンの往復動に変換させるクランク機構を備えた電動ハンマやハンマードリル等の打撃工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
打撃工具は、モータから回転伝達されるクランクシャフトに設けた偏心ピンを、シリンダ内で前後移動可能に収容されたピストンとコネクティングロッドを介して連結するクランク機構を備える。一方、シリンダ内でピストンの前方には、空気室を介してストライカを収容している。よって、モータからクランクシャフトへ伝達される回転は、コネクティングロッドを介してピストンの往復動に変換され、シリンダ内では、空気室を介してストライカがピストンに連動して往復動し、ハウジングの先端に装着されたビットに打撃作動を伝達するものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この構造においては、ピストンが空気室を介してストライカを連動させる際、反力としてピストンには逆向きの力が加わる。特にビットへの打撃伝達後には、反動で後退するストライカと前進するピストンとの間で空気室の圧力が急激に上昇し、反力は最大となる。このため、クランク機構内の構成要素、例えばコネクティングロッドをピストンとクランクシャフトと夫々連結するピン部材や、モータの出力軸と噛合するギヤ等に大きな負荷がかかり、結果これらの構成要素に劣化進行や損傷のおそれが生じる。また、振動も発生しやすい。そこで、ピストンの前端に合成ゴムを取り付け、空気室の圧力上昇時には、合成ゴムの変形によって衝撃を吸収させる構造が採用されているが、合成ゴムでは緩衝効果が不十分で、上記劣化進行や振動を効果的に防止するには至っていない。
【０００４】
そこで、請求項１及び２に記載の発明は、より優れた緩衝機能を得ることができる打撃工具を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、クランクシャフトに、モータから回転伝達され、軸方向へスライド可能な連結体を同軸で外装し、クランクシャフトと連結体とを、クランクシャフトの外面に少なくとも連結体の回転方向へ所定のリード角で凹設される第１カム溝と、連結体の内面に第１カム溝と逆方向へ所定のリード角で凹設される第２カム溝と、第１カム溝と第２カム溝とに跨って嵌入されるボールとからなり、クランクシャフトと連結体との間に回転方向で位相差が生じると連結体を所定位置から軸方向へ移動させるカム機構により連結する一方、クランクシャフトに、連結体を所定位置へ付勢する付勢手段を設けて、連結体を介してクランクシャフトへ回転伝達を行うようにしたことを特徴とするものである。
また、上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、クランクシャフトに、モータから回転伝達され、軸方向へスライド可能な連結体を同軸で外装し、クランクシャフトと連結体とを、クランクシャフトの外面又は連結体の内面の一方に少なくとも連結体の回転方向へ所定のリード角で凹設されるカム溝と、クランクシャフトの外面又は連結体の内面の他方にカム溝へ嵌入可能に形成された突起とからなり、クランクシャフトと連結体との間に回転方向で位相差が生じると連結体を所定位置から軸方向へ移動させるカム機構により連結する一方、クランクシャフトに、連結体を所定位置へ付勢する付勢手段を設けて、連結体を介してクランクシャフトへ回転伝達を行うようにした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の目的に加えて、連結体の回転と軸方向へのスライドとを安定して行うために、モータから回転伝達されるギヤをクランクシャフトと同軸に設けると共に、ギヤの軸方向へピンを突設し、連結体にピンを遊挿して、ギヤとピンとによってモータから連結体への回転伝達と連結体の軸方向へのスライドとを可能としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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、打撃工具としての電動ハンマ１の縦断面図で、電動ハンマ１は、モータ２を出力軸３を下にして収容したモータハウジング４の前方（図１の左側）に、ギヤハウジング５を介してクランク機構６を内蔵し、ギヤハウジング５の前方に、モータ２と直交方向で筒状のバレル７とツールホルダ８とを同軸で連結してなる。バレル７内には、シリンダ９が同軸で固定され、シリンダ９内には、クランク機構６のコネクティングロッド１０と連結されるピストン１１が前後移動可能に収容され、そのピストン１１の前方に、空気室１２を介してストライカ１３が前後移動可能に収容されている。また、バレル７内でシリンダ９の前方には、インパクトボルト１４が前後移動可能に収容され、ツールホルダ８へのビット１５の挿着状態で、後方へ押し込まれたインパクトボルト１４の後端がシリンダ９内へ突出するようになっている。
【０００７】
一方、クランク機構６は、図２にも示す如く、ボールベアリング１７，１７によってモータ２と平行に軸支されるクランクシャフト１６を備え、クランクシャフト１６の上面で偏心位置に突設したクランクピン１８に、コネクティングロッド１０の後端が回動可能に連結される。よって、クランクシャフト１６の回転は、コネクティングロッド１０を介してピストン１１の往復動に変換可能となっている。また、クランクシャフト１６の下部には、ボールベアリング１９を介してギヤ２０が同軸で回動可能に外装されて、モータ２の出力軸３に噛合するギヤ２１と噛合している。
【０００８】
さらに、クランクシャフト１６には、ギヤ２０の上方で連結体としてのボールナット２２が同軸で回動可能に外装され、このボールナット２２に周設されたフランジ２３に、ギヤ２０へ軸方向と平行に固定された一対のピン２４，２４が遊挿している。よって、ボールナット２２は、ギヤ２０と一体回転且つ軸方向へスライド可能となる。ここで、クランクシャフト１６の外面には、図３（Ａ）に示すように、周方向両側へ行くに従って所定のリード角で上昇するＶ字状の一対の第１カム溝２５，２５が凹設され、対してボールナット２２の内面でクランクシャフト１６の第１カム溝２５，２５と対応する位置には、同図（Ｂ）に示すように、周方向両側へ行くに従って第１カム溝２５と同じリード角で夫々逆方向へ下降する山形の一対の第２カム溝２６，２６が凹設される。そして、両カム溝２５，２６の間に跨る格好で、スチールボール２７，２７が夫々嵌入されて、これら第１カム溝２５，第２カム溝２６，スチールボール２７によって、クランクシャフト１６とボールナット２２とが連結されるカム機構が形成されている。
【０００９】
ボールナット２２には、フランジ２３の根元で周方向に配置された複数のボール２８，２８・・上で下バネ受け２９が同軸で回動可能且つ軸方向へスライド可能に外装される一方、クランクシャフト１６の上方には、上限位置を規制される上バネ受け３０が同軸で一体回転可能に外装されている。この上下のバネ受け２９，３０の間に、付勢手段としての４枚の皿バネ３１，３１・・が、同軸で互い違いに重ね合わされてクランクシャフト１６に遊挿されて、下バネ受け２９を下方に付勢している。よって、ボールナット２２も、皿バネ３１，３１・・によってスチールボール２７，２７が、第１カム溝２５，２５のＶ字状尖端部と、第２カム溝２６，２６の山形尖端部との位置、すなわちクランクシャフト１６の軸方向で互いの逆方向の端部に位置する下限位置へ付勢され、この状態でクランクシャフト１６とボールナット２２とがスチールボール２７，２７を介して一体化されることになる。
【００１０】
以上の如く構成された電動ハンマ１においては、モータ２が駆動すると、出力軸３の回転はギヤ２１を介してギヤ２０に伝わり、ピン２４，２４を介してボールナット２２を回転（下方を見て左回転）させる。ボールナット２２は、スチールボール２７，２７によってクランクシャフト１６と連結されているから、ボールナット２２と共にクランクシャフト１６も回転してクランクピン１８を円運動させ、コネクティングロッド１０を介してピストン１１を往復動させることとなる。このピストン１１の往復動と共に空気室１２を介してストライカ１３が往復動し、インパクトボルト１４の後端を打撃することで、インパクトボルト１４に当接するビット１５に打撃伝達される。
【００１１】
ここで、ピストン１１が空気室１２を介してストライカ１３を連動させる力は、反力としてピストン１１に逆向きの力を加える。特に、ストライカ１３がインパクトボルト１４を打撃した後、ストライカ１３が後退し、次のストロークで前進しようとするピストン１１との間で空気室１２が急激に圧縮された際に、ピストン１１への反力は最大となり、この反力がコネクティングロッド１０を介してクランクシャフト１６にも伝わる。しかし、反力がスチールボール２７，２７を介してボールナット２２と連結させる皿バネ３１，３１・・の付勢力を超えると、図４のように、スチールボール２７，２７が第１カム溝２５，２５では右端、第２カム溝２６，２６では左端と互いに逆の周方向端部へ転動することで、ボールナット２２は皿バネ３１，３１・・の付勢に抗して回転しながら上昇する。このスチールボール２７，２７の転動により、クランクシャフト１６とボールナット２２との間に位相差が生じ、反力が分散され、緩和される。
【００１２】
なお、位相差の発生後、ストライカ１３が前進して空気室１２の圧力が低下し、皿バネ３１，３１・・の付勢力が反力を上回るようになると、皿バネ３１，３１・・の付勢力によって再びボールナット２２はスチールボール２７，２７を転動させつつ下降し、カム溝２５，２６間の端部にスチールボール２７，２７が位置する図１，２の下限位置へ復帰する。
【００１３】
このように上記形態の電動ハンマ１によれば、クランクシャフト１６にボールナット２２を同軸で外装し、クランクシャフト１６とボールナット２２とを、両者間の位相差によってボールナット２２を軸方向に移動させるカム機構によって連結する一方、クランクシャフト１６に、ボールナット２２を軸方向へ付勢する皿バネ３１，３１・・を設けて、ボールナット２２を介してクランクシャフト１６へ回転伝達を行うようにしたことで、打撃作動時の反力が効果的に緩和されるため、クランクピン１６や、ピストン１１をコネクティングロッド１０と連結するピストンピン３２、ギヤ２０，２１等の構成要素が好適に保護される。よって、劣化の進行や損傷は効果的に抑制されると共に、振動も低減される。特に、クランクシャフト１６とボールナット２２との直接的な連結はスチールボール２７で行い、付勢手段としての皿バネ３１は間接的に作用させて、皿バネ３１は専ら反力の発生時の緩衝体として作用する構造となっているから、通常時のクランクシャフト１６とボールナット２２とは確実に一体化され、安定したトルク伝達が可能となっている。
【００１４】
また、ここでは、クランクシャフト１６とボールナット２２とを連結するカム機構を、第１カム溝２５、第２カム溝２６、スチールボール２７とによって形成しているから、動作性が良く、信頼性に優れたカム機構を得ることができる。
さらに、モータ２から回転伝達されるギヤ２０をクランクシャフト１６と同軸に設けると共に、ギヤ２０の軸方向へピン２４，２４を突設し、ボールナット２２にピン２４，２４を遊挿して、ギヤ２０とピン２４，２４とによってモータ２からボールナット２２への回転伝達とボールナット２２の軸方向へのスライドとを可能としたことで、ボールナット２２の回転と軸方向へのスライドとが安定して行われる。
【００１５】
なお、上記形態では、付勢手段として皿バネを利用しているが、コイルバネに代えることもできる。また、付勢手段は、第１、第２カム溝のリード角を上記形態と逆にすれば、ギヤ２０とボールナット２２との間に設けて付勢方向を逆にしても同様の作用効果が得られる。さらに、連結体となるボールナット２２へは、ギヤ２０とピン２４によって回転伝達を図っているが、ギヤ２０とピン２４とをなくしてボールナット２２に直接ギヤ２１を噛合させる設計変更も可能である。そして、第１、第２カム溝は、正逆回転を考慮してＶ字状と山形とにしているが、これに限らず、一方向のみに傾斜するカム溝としても差し支えない。
【００１６】
一方、カム機構は、上記第１、第２カム溝２５，２６及びスチールボール２７に限らず、クランクシャフトとボールナット等の連結体との一方にカム溝を、他方に、カム溝に嵌入する突起を夫々形成する等の設計変更も可能である。
また、ストライカの前方にインパクトボルトを設けた電動ハンマで説明しているが、インパクトボルトがなく、ストライカが直接ビットを打撃する電動ハンマやハンマードリル等であっても本発明は適用可能である。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明によれば、打撃作動時の反力が効果的に緩和されるため、偏心ピンや、ピストンをコネクティングロッドと連結するピストンピン、ギヤ等の構成要素が好適に保護される。よって、劣化の進行や損傷は効果的に抑制されると共に、振動も低減される。特に、クランクシャフトと連結体との直接的な連結はボールで行い、付勢手段は間接的に作用させて、付勢手段は専ら反力の発生時の緩衝体として作用する構造となっているから、通常時のクランクシャフトと連結体とは確実に一体化され、安定したトルク伝達が可能となっている。
また、カム機構を、第１、第２カム溝及びボールから（請求項１）、又は、カム溝と該カム溝の嵌入する突起とから（請求項２）形成したことで、動作性が良く、信頼性に優れたカム機構を得ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、モータから回転伝達されるギヤをクランクシャフトと同軸に設けると共に、ギヤの軸方向へピンを突設し、連結体にピンを遊挿して、ギヤとピンとによってモータから連結体への回転伝達と連結体の軸方向へのスライドとを可能としたことで、連結体の回転と軸方向へのスライドとが安定して行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動ハンマの縦断面図である（通常時）。
【図２】図１におけるクランク機構部分の拡大図である。
【図３】（Ａ）クランクシャフトの一部展開図である。
（Ｂ）ボールナットの一部展開図である。
【図４】クランク機構部分の拡大図である（反力最大時）。
【符号の説明】
１・・電動ハンマ、２・・モータ、６・・クランク機構、９・・シリンダ、１０・・コネクティングロッド、１１・・ピストン、１２・・空気室、１３・・ストライカ、１６・・クランクシャフト、２２・・ボールナット、２４・・ピン、２５・・第１カム溝、２６・・第２カム溝、２７・・スチールボール、３１・・皿バネ。
【図１】
0003828404.tif 000002
【図２】
0003828404.tif 000003
【図３】
0003828404.tif 000004
【図４】
0003828404.tif 000005