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JP2017087330A - 電動工具 - Google Patents

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JP2017087330A
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和哉 荒川
Kazuya Arakawa
和哉 荒川
竜之助 熊谷
Tatsunosuke Kumagai
竜之助 熊谷
功児 塚本
Koji Tsukamoto
功児 塚本
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Makita Corp
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Makita Corp
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Abstract

【課題】グリップ部内に浸入した水等から制御回路基板やコネクタを効果的に保護する。【解決手段】充電式インパクトドライバ1は、ブラシレスモータ13を収容するモータハウジング18と、モータハウジング18から下方に接続されるグリップハウジング19と、グリップハウジング19内に配置されるトリガスイッチ6と、グリップハウジング19内でトリガスイッチ6の下方に配置される制御回路基板10と、ブラシレスモータ13と制御回路基板10とを接続するリード線85,86と、トリガスイッチ6と制御回路基板10とを接続するリード線87と、を有し、トリガスイッチ6の下方に、トリガスイッチ6側から制御回路基板10側への水や塵埃の移動を抑制する抑制部材(仕切リブ88L、スポンジ板93、スポンジ)を配置した。【選択図】図2

Description

本発明は、グリップ内にトリガスイッチを設けた電動工具に関する。
電動工具は、特許文献1に示すように、ブラシレスモータを収容したモータハウジングの前方に、打撃機構等の出力部を設け、モータハウジングの下方に、トリガスイッチを収容したグリップ部を形成して、トリガスイッチの下方にコントローラ等の制御回路基板を設けて、ブラシレスモータ及びトリガスイッチと制御回路基板との間を接続するリード線をグリップ部内に配線している。
特開2015−51482号公報
このような電動工具において、本体部には、モータ冷却のための吸気口及び排気口が開口形成され、グリップ部には、トリガスイッチに設けたトリガを突出させる開口が形成されているため、これらの開口から浸入した水や塵埃が本体部及びグリップ部内を下降して制御回路基板に接触したり、ブラシレスモータやトリガスイッチと制御回路基板とを接続するリード線に設けたコネクタに接触したりして、故障の原因となるおそれがある。
そこで、本発明は、グリップ部内に浸入した水等から制御回路基板やコネクタを効果的に保護できる電動工具を提供することを目的としたものである。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ブラシレスモータを収容するモータハウジングと、モータハウジングから下方に接続されるグリップハウジングと、グリップハウジング内に配置されるトリガスイッチと、グリップハウジング内でトリガスイッチの下方に配置される制御回路基板と、ブラシレスモータと制御回路基板とを接続する電源線と、トリガスイッチと制御回路基板とを接続する信号線と、を有し、トリガスイッチの下方に、トリガスイッチ側から制御回路基板側への水や塵埃の移動を抑制する抑制部材を配置してなることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、電源線及び/又は信号線は、配線途中にコネクタを有し、抑制部材はコネクタの位置に配置されることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、ブラシレスモータを収容するハウジングと、ハウジング内に配置されるトリガスイッチと、ハウジング内に配置される制御回路基板と、ブラシレスモータと制御回路基板とを接続する電源線と、トリガスイッチと制御回路基板とを接続する信号線と、ハウジング内に形成され、電源線及び信号線が通過する孔を除いてブラシレスモータ及びトリガスイッチと制御回路基板との間を仕切る仕切部と、孔を塞ぐための弾性体と、を含んでなることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3の構成において、孔は、電源線が通過する第1の孔と、信号線が通過する第2の孔とを含み、弾性体は、第1の孔を塞ぐための第1の弾性体と、第2の孔を塞ぐための第2の弾性体とを含むことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項3又は4の構成において、電源線及び/又は信号線は、配線途中にコネクタを有し、仕切部及び弾性体はコネクタの位置に配置されることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項3乃至5の何れかの構成において、ハウジングは、左右に分割される一対の半割ハウジングからなり、仕切部は、各半割ハウジングの内面にそれぞれ形成されて組み付け状態で互いに当接する仕切リブであって、孔は、少なくとも一方の仕切リブに形成される切込みであることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6の構成において、切込みは一方の仕切リブに形成されており、左右の仕切リブの間に、組み付け状態で切込みを塞ぐシール材が挟持されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項8に記載の発明は、ブラシレスモータを収容するハウジングと、ハウジング内に配線されるリード線と、リード線に設けられるコネクタと、コネクタの周囲を包む弾性体と、を含んでなることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項9に記載の発明は、モータと、モータを収容するモータハウジングと、モータハウジングから延びるグリップハウジングと、グリップハウジングに収容される制御回路基板と、制御回路基板から延びるリード線と、を有し、グリップハウジングの内部に、モータ側から制御回路基板側への水や塵埃の移動を抑制する抑制部材が配置されてなることを特徴とする。
本発明によれば、グリップ部内に浸入した水等から制御回路基板やコネクタを効果的に保護することができる。
インパクトドライバの斜視図である。 インパクトドライバの縦断面図である。 インパクトドライバの背面図である。 本体部の拡大断面図である。 図2のA−A線拡大断面図である。 (A)は図2のB−B線拡大断面図、(B)は図2のC−C線拡大断面図である。 (A)はコネクタを有する場合の変更例を示す図2のB−B線拡大断面図、(B)はコネクタを有する場合の変更例を示す図2のC−C線拡大断面図である。
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、電動工具の一例である充電式インパクトドライバ(以下単に「インパクトドライバ」という。)の斜視図、図2は縦断面図、図3は背面図、図4は本体部の拡大断面図である。インパクトドライバ1は、中心軸を前後方向(図2の右側を前方とする。)とする本体部2と、その本体部2から下方へ突出するグリップ部3とを有し、グリップ部3の下端に設けた装着部4には、電源となるバッテリーパック5が装着されている。グリップ部3の上部には、開口3aからトリガ7を前方に突出させたトリガスイッチ6が収容されて、装着部4には、バッテリーパック5と電気的に接続される端子台8と、マイコンやスイッチング素子等を搭載した制御回路基板10を有するコントローラ9とが設けられる。コントローラ9には、回転数の操作やバッテリーの残容量の表示を行うための押しボタン12,12・・を備えて装着部4の上面で操作及び表示可能としたスイッチパネル11が設けられている。
本体部2には、後方から、ブラシレスモータ13、遊星歯車減速機構14、スピンドル15、打撃機構16の順で収容されて、アンビル17が本体部2の前端から前方へ突出している。ここでのハウジングは、本体部2の後半部でブラシレスモータ13を収容する筒状のモータハウジング18と、モータハウジング18と一体形成されてグリップ部3及び装着部4を有するグリップハウジング19と、モータハウジング18の後端に取り付けられるリヤカバー20と、モータハウジング18の前方に組み付けられて遊星歯車減速機構14、スピンドル15、打撃機構16、アンビル17を収容するハンマケース21とからなる。モータハウジング18とグリップハウジング19とは、左右一対の半割ハウジング22R,22Lを複数のネジ23,23・・によって組み付けて形成されている。83は、装着部4の後端で左右の半割ハウジング22R,22Lに挟持されるストラップ、84は、半割ハウジング22Lの側面にネジ止めされる吊り下げ用のフックである。
ブラシレスモータ13は、筒状のステータ24と、ステータ24の軸心を貫通するロータ25とを有するインナーロータ型である。まずステータ24は、固定子鉄心26と、固定子鉄心26の前後に設けられる前絶縁部材27及び後絶縁部材28と、前絶縁部材及27び後絶縁部材28を介して固定子鉄心26に巻回される複数のコイル29,29・・・・と、を有する。また、ロータ25は、軸心に位置する回転軸30と、回転軸30の周囲に配置される筒状の回転子鉄心31と、回転子鉄心31の外側に配置され、筒状で周方向に極性を交互に変えた永久磁石32,32・・と、これらの前側において放射状に配置された複数のセンサ用永久磁石33,33・・と、を有する。前絶縁部材27の前端には、センサ用永久磁石33の位置を検出して回転検出信号を出力する3つの回転検出素子を搭載したセンサ回路基板34がネジ35によって固定されている。
ステータ24は、モータハウジング18の内面に突設されたリブ36によって本体部2と同軸で保持されている。モータハウジング18の後面には、キャップ状のリヤカバー20が、後方からネジ37,37によって取り付けられており、このリヤカバー20に保持された軸受38が回転軸30の後端を軸支している。39は、軸受38の前方で回転軸30に取り付けられたモータ冷却用の遠心ファンで、ここでは中央部が前方へすり鉢状に膨出する膨出部40となっており、軸受38は膨出部40のすぐ後側で遠心ファン39とオーバーラップするように配置されている。リヤカバー20の側面には、遠心ファン39の径方向外側に位置する排気口41,41・・が形成される一方、モータハウジング18の側面でセンサ回路基板34の径方向外側には、吸気口42,42・・が形成されている。また、モータハウジング18の後端には、内径が遠心ファン39の外径よりも小さくなるリング状のバッフル部43が形成されている。
一方、回転軸30の前端は、ブラシレスモータ13の前方でモータハウジング18に保持されたベアリングリテーナ44を貫通して前方へ突出し、ベアリングリテーナ44の後部に保持された軸受45によって軸支されている。46は回転軸30の前端に取り付けられたピニオンである。
ベアリングリテーナ44は、中央にくびれ部を形成した金属製の円盤状で、モータハウジング18の内面に設けたリブ47がくびれ部に嵌合することで、ベアリングリテーナ44は前後方向への移動を規制された状態でモータハウジング18に保持される。
また、ベアリングリテーナ44の前面周縁には、外周に雄ネジ部を形成したリング壁48が前方へ向けて突設されて、このリング壁48が、ハンマケース21の後端にネジ込み結合されている。
ハンマケース21は、前半部が先細りとなって前筒部49が形成される金属製の筒状体で、蓋となるベアリングリテーナ44によって後部が閉塞される。ハンマケース21の下面には、突起50が形成されて、組み付け状態では、左右の半割ハウジング22R,22Lの内面に突設された図示しない押さえリブがそれぞれ突起50の側面に当接するようになっている。また、ハンマケース21の左右の側面には、図示しない突条が形成されており、この突条が、半割ハウジング22R,22Lの内面に形成された図示しない凹溝に嵌合するようになっている。この突起50と押さえリブ、突条と凹溝との係合により、ハンマケース21の回転規制がなされる。
ハンマケース21とトリガスイッチ6との間には、ブラシレスモータ13の正逆切替レバー51が左右へスライド可能に設けられ、その前方には、アンビル17の前方を照射するLED52が取り付けられている。
さらに、モータハウジング18の前方には、ハンマケース21の前部から前筒部49にかけて覆うカバー53が設けられ、カバー53の前端外周部には、ゴム製のバンパ54が装着されている。
そして、ベアリングリテーナ44の前部には、軸受55が保持されて、軸受55によってスピンドル15の後端が軸支されている。このスピンドル15は、後部に中空で円盤状のキャリア部56を有し、後面から軸心に形成した有底孔57内に、回転軸30の前端及びピニオン46を突出させている。
遊星歯車減速機構14は、内歯を有するインターナルギヤ58と、インターナルギヤ58に噛み合う外歯を有する3つのプラネタリーギヤ59,59・・と、を含む。インターナルギヤ58は、ベアリングリテーナ44のリング壁48の内側に同軸で収容されるギヤ部60と、そのギヤ部60の前部外周側に連設され、ギヤ部60より大径の前部61とを有し、前部61に突設した図示しない複数の凸部と、ハンマケース21の内周面に形成した図示しない複数の凹部にそれぞれ係合することで、インターナルギヤ58の回り止めがなされる。軸方向への移動は、前部61がリング壁48とハンマケース21の段部62に当接することで規制される。
63は、ギヤ部60の後端とベアリングリテーナ44の前面との間に介在されたゴム製のOリングで、このOリング63によって、インターナルギヤ58とベアリングリテーナ44との間がシールされると共に、インターナルギヤ58からベアリングリテーナ44への衝撃も緩和される。
プラネタリーギヤ59は、ピン64によってスピンドル15のキャリア部56内で回転可能に支持されて、回転軸30のピニオン46と噛合している。
打撃機構16は、スピンドル15に外装されるハンマ65と、そのハンマ65を前方へ付勢するコイルバネ66とを含む。まずハンマ65は、前面に図示しない一対の爪を有し、内面に形成した外側カム溝67,67と、スピンドル15の表面に形成した内側カム溝68,68とに跨がって嵌合されるボール69,69を介してスピンドル15と結合されている。また、ハンマ65の後面には、リング状の溝70が形成されて、ここにコイルバネ66の前端が挿入されている。溝70の底部には、複数のボール71,71・・及びワッシャ72が収容されてコイルバネ66の前端を受けるようになっている。コイルバネ66の後端は、キャリア部56の前面に当接している。
アンビル17は、ハンマケース21の前筒部49に保持された軸受73によって軸支されて、後端には、ハンマ65の爪と回転方向で係合する一対のアーム74,74が形成されている。アーム74の前方で前筒部49の後面内周側には、リング状の保持部75が突設され、その保持部75の外側に、アーム74を受ける樹脂製のワッシャ76が嵌合されている。
また、アンビル17の後面軸心には、嵌合孔77が形成されて、ここにスピンドル15の前端が同軸で挿入されている。スピンドル15の軸心には、有底孔57と繋がって嵌合孔77に開口する軸孔78が形成され、有底孔57には、ハンマ65の内周面に開口する半径方向の連通孔79,79が形成されている。
一方、アンビル17の前面軸心には、図示しないビットを受け入れる挿入孔80が形成され、アンビル17の前端には、挿入孔80に差し込まれたビットを抜け止めするボール81及びスリーブ82等からなるチャック機構が設けられている。
そして、センサ回路基板34に接続されるリード線85(信号線)は、センサ回路基板34の下端から後ろ向きに引き出されてトリガスイッチ6の後方を通過してグリップ部3内に配線され、コントローラ9の制御回路基板10に接続される。また、ステータ24に接続されるリード線86(電源線)も、トリガスイッチ6の後方を通過してグリップ部3内に配線され、制御回路基板10に接続される。さらに、トリガスイッチ6に接続されるリード線87(信号線)は、グリップ部3内に配線されて制御回路基板10に接続される。
グリッブ部3内において、左右の半割ハウジング22R,22Lの内面には、図5,6に示すように、グリップ部3内の上下空間を仕切る仕切リブ88R,88Lがそれぞれ形成されている。両仕切リブ88R,88Lは、両半割ハウジング22R,22Lの合わせ面まで延設されているが、左側の仕切リブ88Lは、当該合わせ面を越えて突出する凸部89を有し、右側の仕切リブ88Rは、凸部89が嵌合する凸部89よりも深い凹部90を有している。また、左側の仕切リブ88Lには、凸部89の端縁から左方向へ向けて2つの第1、第2切込み91,92がそれぞれ平行に形成されるが、ここで後側の第1切込み91の方が第2切込み92よりも深く(長く)形成されている。
左右の仕切リブ88R,88Lの位置で各リード線85〜87には、それぞれ薄肉のスポンジ板93が巻回されて、リード線85,86は、スポンジ板93ごと第1切込み91内に挿入され、リード線87は、スポンジ板93ごと第2切込み92内に挿入される。左側の仕切リブ88Lの凸部89と右側の仕切リブ88Rの凹部90との間には、シール材となる棒状のスポンジ94が挟持される。
組み付け手順としては、半割ハウジング22Lを下にセットした状態で、ブラシレスモータ13、打撃機構16等を収容したハンマケース21、トリガスイッチ6やコントローラ9等を組み付けて、スポンジ板93を巻いた各リード線85〜87をそれぞれ第1、第2切込み91,92に押し込んだ状態で、凹部90にスポンジ94を嵌合させた半割ハウジング22Rを上から被せてネジ止めすることになる。この組み付け状態では、圧縮されたスポンジ94が、各切込み91,92内に位置するリード線85〜87の各スポンジ板93に当接している。よって、両仕切リブ88R,88Lにおける各リード線85〜87の貫通部分は、スポンジ板93及びスポンジ94によってシールされることになる。
以上の如く構成されたインパクトドライバ1においては、トリガ7を押し込んでトリガスイッチ6をONさせると、ブラシレスモータ13に給電されてロータ25が回転する。すなわち、コントローラ9が、センサ回路基板34の回転検出素子から出力されるロータ25のセンサ用永久磁石33の位置を示す回転検出信号を得てロータ25の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のON/OFFを制御し、ステータ24の各コイル29に対し順番に電流を流すことでロータ25を回転させる。
すると、ピニオン46と噛合するプラネタリーギヤ59がインターナルギヤ58内で公転運動し、キャリア部56を介してスピンドル15を減速して回転させる。よって、ハンマ65も回転して爪が係合するアーム74,74を介してアンビル17を回転させ、ビットによるネジ締めを可能とする。ネジ締めが進んでアンビル17のトルクが高まると、ハンマ65が、ボール69をスピンドル15の内側カム溝68に沿って転動させながらコイルバネ66の付勢に抗して後退し、爪がアーム74,74から離れると、コイルバネ66の付勢と内側カム溝68の案内とにより、ハンマ65は前進しながら回転して爪を再びアーム74,74に係合させ、アンビル17に回転打撃力(インパクト)を発生させる。この繰り返しによってさらなる締め付けが可能となる。
そして、ロータ25の回転に伴って遠心ファン39が回転すると、吸気口42から取り込まれた外気がブラシレスモータ13を通過して冷却した後、排気口41から排出されることになるが、ブラシレスモータ13と遠心ファン39との間にはバッフル部43が形成されているので、ブラシレスモータ13を通過した空気はバッフル部43によって絞られて流路が広がることなく遠心ファン39に至り、乱れることなく排気口41から排出される。
一方、吸気口42や排気口41、トリガ7が突出するグリップ部3の開口3aから水や塵埃が浸入することがあっても、トリガスイッチ6の下方でグリップ部3内は、左右の仕切リブ88R,88L及びスポンジ板93、スポンジ94によってシールされているので、水等がそこから下方へ移動することがない。よって、コントローラ9等の防水、防塵効果が得られる。また、図7に示すように、各リード線85,87の途中にコネクタ95が設けられ、各リード線86の途中にコネクタ96が設けられることもあるが、この場合も、各コネクタ95,96にそれぞれスポンジ板93を巻回して第1、第2切込み91,92に挿入するようにすればよい。このようにすればコネクタ95,96においても防水、防塵効果が得られる。
このように、上記形態のインパクトドライバ1によれば、トリガスイッチ6の下方に、トリガスイッチ6側から制御回路基板10側への水や塵埃の移動を抑制する抑制部材(仕切リブ88R,88L、スポンジ板93、スポンジ94)を配置した発明が把握できる。
また、グリップハウジング19内に形成され、電源線であるリード線86が通過する第1の孔(第1切込み91)と、信号線であるリード線87が通過する第2の孔(第2切込み92)とを除いてブラシレスモータ13及びトリガスイッチ6と制御回路基板10との間を仕切る仕切部(仕切リブ88R,88L)と、第1切込み91を塞ぐための第1の弾性体(スポンジ板93)と、第2切込み92を塞ぐための第2の弾性体(スポンジ板93)と、を含んでなる発明が把握できる。
さらに、ブラシレスモータ13を収容するハウジングと、ハウジング内に配線されるリード線85〜87と、リード線85〜87に設けられるコネクタ95,96と、コネクタ95,96の周囲を包むスポンジ板93と、を含んでなる発明が把握できる。
何れにおいても、グリップ部3内に浸入した水等から制御回路基板10やコネクタ95,96を効果的に保護することができる。
なお、抑制部材としては上記形態の仕切リブとスポンジ板、スポンジとで形成する場合に限らず、スポンジを省略したり、ゴム材に代えたり等の設計変更が可能である。
また、仕切リブに設ける凸部と凹部、切込みは左右逆に設けてもよいし、切込みの数は増やしてもよい。逆に切込み(孔)を1つにして全てのリード線をまとめて1つの切込みに納めるようにしてもよい。さらに、左右の仕切リブの片側にのみ切込みを設けず、左右両方の仕切リブに、互いの突き合わせ状態で孔を形成する切込みをそれぞれ設けることもできる。
その他、電動工具としてはインパクトドライバに限らず、ドライバドリル等の他の電動工具であっても本発明は適用可能であるし、バッテリを用いないAC工具であってもよい。
1・・充電式インパクトドライバ、2・・本体部、3・・グリップ部、3a・・開口、5・・バッテリーパック、6・・トリガスイッチ、9・・コントローラ、10・・制御回路基板、13・・ブラシレスモータ、15・・スピンドル、16・・打撃機構、17・・アンビル、18・・モータハウジング、19・・グリップハウジング、21・・ハンマケース、22R,22L・・半割ハウジング、24・・ステータ、25・・ロータ、30・・回転軸、34・・センサ回路基板、39・・遠心ファン、65・・ハンマ、66・・コイルバネ、85〜87・・リード線、88R,88L・・仕切リブ、89・・凸部、90・・凹部、91・・第1切込み、92・・第2切込み、93・・スポンジ板、94・・スポンジ、95,96・・コネクタ。

Claims (9)

  1. ブラシレスモータを収容するモータハウジングと、
    前記モータハウジングから下方に接続されるグリップハウジングと、
    前記グリップハウジング内に配置されるトリガスイッチと、
    前記グリップハウジング内で前記トリガスイッチの下方に配置される制御回路基板と、
    前記ブラシレスモータと前記制御回路基板とを接続する電源線と、
    前記トリガスイッチと前記制御回路基板とを接続する信号線と、を有し、
    前記トリガスイッチの下方に、前記トリガスイッチ側から前記制御回路基板側への水や塵埃の移動を抑制する抑制部材を配置してなる電動工具。
  2. 前記電源線及び/又は前記信号線は、配線途中にコネクタを有し、前記抑制部材は前記コネクタの位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
  3. ブラシレスモータを収容するハウジングと、
    前記ハウジング内に配置されるトリガスイッチと、
    前記ハウジング内に配置される制御回路基板と、
    前記ブラシレスモータと前記制御回路基板とを接続する電源線と、
    前記トリガスイッチと前記制御回路基板とを接続する信号線と、
    前記ハウジング内に形成され、前記電源線及び前記信号線が通過する孔を除いて前記ブラシレスモータ及び前記トリガスイッチと前記制御回路基板との間を仕切る仕切部と、
    前記孔を塞ぐための弾性体と、を含んでなる電動工具。
  4. 前記孔は、前記電源線が通過する第1の孔と、前記信号線が通過する第2の孔とを含み、前記弾性体は、前記第1の孔を塞ぐための第1の弾性体と、前記第2の孔を塞ぐための第2の弾性体とを含むことを特徴とする請求項3に記載の電動工具。
  5. 前記電源線及び/又は前記信号線は、配線途中にコネクタを有し、前記仕切部及び前記弾性体は前記コネクタの位置に配置されることを特徴とする請求項3又は4に記載の電動工具。
  6. 前記ハウジングは、左右に分割される一対の半割ハウジングからなり、前記仕切部は、各前記半割ハウジングの内面にそれぞれ形成されて組み付け状態で互いに当接する仕切リブであって、前記孔は、少なくとも一方の前記仕切リブに形成される切込みであることを特徴とする請求項3乃至5の何れかに記載の電動工具。
  7. 前記切込みは一方の前記仕切リブに形成されており、左右の前記仕切リブの間に、組み付け状態で前記切込みを塞ぐシール材が挟持されていることを特徴とする請求項6に記載の電動工具。
  8. ブラシレスモータを収容するハウジングと、
    前記ハウジング内に配線されるリード線と、
    前記リード線に設けられるコネクタと、
    前記コネクタの周囲を包む弾性体と、を含んでなる電動工具。
  9. モータと、
    前記モータを収容するモータハウジングと、
    前記モータハウジングから延びるグリップハウジングと、
    前記グリップハウジングに収容される制御回路基板と、
    前記制御回路基板から延びるリード線と、を有し、
    前記グリップハウジングの内部に、前記モータ側から前記制御回路基板側への水や塵埃の移動を抑制する抑制部材が配置されてなる電動工具。
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