JP5395620B2 - 打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は、工具ビットが長軸方向への打撃動作と長軸方向周りに回転動作することで被加工材に所定の加工作業を遂行する打撃工具に関し、工具ビットが不意にロックした場合等において工具本体に過大な反動トルクが作用することを防止する技術に関する。

従来、例えばハンマドリルのような電動工具では、ハンマドリル作業時には工具本体側にハンマビット回転方向と逆向きのトルク、すなわち反動トルクが作用する。そして、ハンマドリル作業中にハンマビットが不意にロックした場合、工具本体側に作用する反動トルクが増大し、工具本体が振り回される可能性がある。米国出願公開特許２００７−０２８９７５９号明細書（特許文献１）には、ハンマドリルにおいて、モータのトルクを工具ビットに伝達する動力伝達機構にクラッチを配置し、ハンマドリル作業中にハンマビットが不意にロックしたような場合に、モータから回転伝達機構へのトルクの伝達を遮断することで工具本体側に過大な反動トルクが作用することを防止している。

しかしながら、上記公報記載の技術は、モータの回転速度が減速された動力伝達機構中にクラッチを設ける構成、すなわち、減速後の低回転高トルク域にクラッチを配置する構成としている。このため、クラッチが高トルクの伝達を可能とするべく大型化することになり、この点でなお改良の余地がある。

米国出願公開特許２００７−０２８９７５９号明細書

本発明は、上記の問題に鑑み、打撃工具において、工具本体に過大な反動トルクが作用することを防止するべく備えられるクラッチの小型化に資する技術を提供することをその目的とする。

上記課題を達成するため、本発明の好ましい形態によれば、工具本体と、工具本体に収容されたモータとを有し、工具本体の先端領域に配置される工具ビットを、モータにより当該工具ビットの長軸方向への打撃動作及び長軸線周りに回転動作させることによって被加工材に所定の加工作業を遂行する打撃工具が構成される。
本発明では、モータ出力軸と、モータ出力軸の下流側に設けられ、当該モータ出力軸の回転速度を減速して工具ビットへと伝達する動力伝達軸と、モータ出力軸と動力伝達軸との間に設けられたクラッチ軸と、クラッチ軸上に設けられ、常時にはモータ出力軸のトルクを動力伝達軸へと伝達し、工具本体に生ずる工具ビット長軸周りのトルクが所定の設定トルク状態を超える場合にはトルクの伝達を遮断するクラッチと、を有する構成とされる。なお、本発明における「工具本体に生ずる工具ビット長軸周りのトルク」とは、加工作業時において、工具本体に対して工具ビットの回転方向とは逆方向に作用するトルク、すなわち反動トルクをいう。また、工具本体に作用する「所定の設定トルク状態」は、工具ビットと共に回転する動力伝達経路上の軸のトルク値をトルクセンサによって測定し、当該測定値から所定のトルク状態を超えるか否かを判断する手法、あるいは工具ビットの長軸方向周りの工具本体の運動状態を速度センサあるいは加速度センサによって測定し、当該測定値から所定のトルク状態を超えるか否かを判断する手法等を用いて認識することができる。

上記のように構成された本発明によれば、被加工材に対する穴明け作業等の加工作業中において、工具ビットが不意にロックしたような場合には、クラッチがモータ出力軸と動力伝達軸間でのトルク伝達を遮断し、工具本体に過大な反動トルクが作用することを防止することができる。特に本発明によれば、モータ出力軸と、当該モータ出力軸の回転速度が減速して伝達される動力伝達軸との間にクラッチ軸を設定し、当該クラッチ軸上にクラッチを設ける構成としている。すなわち、本発明はクラッチ搭載用として専用の軸を設定したものであり、これによりクラッチを設計する上の自由度が増し、例えばクラッチにつき、高回転低トルクでの駆動が可能となり、クラッチのトルク負荷が軽減し、小型化及び軽量化が実現される。

また、本発明の更なる形態によれば、モータ出力軸とクラッチ間の速度比が、クラッチ軸と動力伝達軸間の減速比よりも小さく設定されている。本発明によれば、モータ出力軸とクラッチ軸間の速度比につき、等速、減速、増速のいずれにも任意に設定できる。

また、本発明の更なる形態によれば、モータによって工具ビットの長軸方向に直線状に駆動され、工具ビットを長軸方向に打撃する打撃子を更に有する。そしてクラッチが、クラッチ軸と動力伝達軸間の動力伝達領域よりも打撃子の打撃軸線に近接して配置された構成とされる。なお、「動力伝達領域」とは、典型的には両軸にそれぞれ設けたギア相互の噛合い係合による動力伝達領域がこれに該当する。本発明によれば、クラッチが打撃子の打撃軸線に近接して配置されることにより、工具ビットの打撃動作時における電動工具の重心位置を支点とする打撃方向モーメント（振動）を低減する上で有効となる。

また、本発明の更なる形態によれば、クラッチは、駆動側クラッチ部と被動側クラッチ部を有し、両クラッチ部が互いに接触することでトルクを伝達し、離間することでトルクの伝達を遮断するように構成されている。そしてクラッチ軸は、駆動側クラッチ部が形成された駆動側クラッチ軸と、被動側クラッチ部が形成された被動側クラッチ軸とを有し、両軸が同軸上において径方向内外に配置される構成とした。本発明によれば、クラッチのクラッチ面（動力伝達面）を同じ軸端側に設定できる。つまり、同じ軸端側での入力と出力が可能となり、これによりクラッチを打撃軸線側に寄せて配置することが可能になる。またクラッチの軸方向寸法が短縮され、省スペースでの合理的配置が可能になる。

また、本発明の別の形態によれば、工具本体と、工具本体に収容されたモータとを有し、工具本体の先端領域に配置される工具ビットを、モータにより当該工具ビットの長軸方向への打撃動作及び長軸線周りに回転動作させることによって被加工材に所定の加工作業を遂行する打撃工具が構成される。
本発明の別の形態では、工具ビットを打撃駆動する打撃駆動機構と、工具ビットを回転駆動する回転駆動機構と、モータにより回転駆動されて打撃駆動機構を常時に駆動する打撃駆動軸と、打撃駆動軸とは独立してモータにより回転駆動されて回転駆動機構を駆動する回転駆動軸と、を有する。そして打撃駆動軸と回転駆動軸が同軸上に配置されており、当該回転駆動軸上には、常時にはモータのトルクを回転駆動機構へと伝達し、前記工具本体に生ずる前記工具ビット長軸周りのトルクが所定の設定トルク状態を超える場合にはトルクの伝達を遮断するクラッチが配置されている。なお、本発明における「工具本体に生ずる工具ビット長軸周りのトルク」とは、加工作業時において、工具本体に対して工具ビットの回転方向とは逆方向に作用するトルク、すなわち反動トルクをいう。また、工具本体に作用する「所定の設定トルク状態」は、工具ビットと共に回転する動力伝達経路上の軸のトルク値をトルクセンサによって測定し、当該測定値から所定のトルク状態を超えるか否かを判断する手法、あるいは工具ビットの長軸方向周りの工具本体の運動状態を速度センサあるいは加速度センサによって測定し、当該測定値から所定のトルク状態を超えるか否かを判断する手法等を用いて認識することができる。

上記のように構成された本発明によれば、被加工材に対する穴明け作業等の加工作業中において、工具ビットが不意にロックしたような場合には、クラッチがモータと回転駆動機構間でのトルク伝達を遮断し、工具本体に過大な反動トルクが作用することを防止することができる。特に本発明によれば、モータの高回転低トルクで駆動される回転駆動軸にクラッチを設けているため、クラッチのトルク負荷が軽減し、当該クラッチの小型化及び軽量化が実現される。

また、本発明の更なる形態によれば、打撃駆動軸と回転駆動軸が同軸上に配置され、当該回転駆動軸上にはクラッチが配置されている打撃工具において、打撃駆動軸が径方向内側に位置し、回転駆動軸が径方向外側に位置する関係で同軸上に配置される構成とした。本発明によれば、長軸方向の寸法短縮が可能となり、省スペースでの合理的配置が可能となる。

また、本発明の更なる形態によれば、クラッチは、電磁クラッチである。本発明によれば、工具本体に過大な反動トルクが作用することを防止するクラッチとして電磁クラッチを利用することによって、クラッチの制御が容易で、かつ小型化を図ることができる。

また、本発明の更なる形態によれば、モータから工具ビットへとトルクを伝達するトルク伝達経路における軸相互間でのトルク伝達がギアによって行なわれるとともに、当該ギアが潤滑剤封入のギア収容室に収容されている。そしてクラッチは、ギア収容室から隔離して配置された構成とされる。本発明によれば、クラッチをギア収容室から隔離した油外配置としたことで、潤滑剤によるスリップ問題が解消される。このため、クラッチとして反応速度が速い摩擦クラッチを用いることができる。

また、本発明の更なる形態によれば、モータにより駆動されて工具ビットを打撃駆動する打撃駆動機構と、モータにより駆動されて工具ビットを回転駆動する回転駆動機構の構成要素は、それぞれ独立して設定されている。

本発明によれば、打撃工具において、工具本体に過大な反動トルクが作用することを防止するべく備えられるクラッチの小型化に資する技術が提供されることとなった。

本発明の第１の実施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り、クラッチのトルク伝達の遮断状態を示す。 同じくハンマドリルの全体構成を示す側断面図であり、クラッチのトルク伝達状態を示す。 ハンマドリルの要部の構成を拡大して示す断面図である。 クラッチのトルク遮断状態を拡大して示す断面図である。 クラッチのトルク伝達状態を拡大して示す断面図である。 本発明の第２の実施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。 第２の実施形態に係るハンマドリルの要部を拡大して示す断面図である。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態につき、図１〜図５を参照しつつ詳細に説明する。第１の実施形態は、本発明の請求項１に対応する。打撃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及び図２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可能に保持される。本体部１０３は、本発明における「工具本体」に対応し、ハンマビット１１９は、本発明における「工具ビット」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。

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及び動力伝達機構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は、回転軸線（出力軸１１１ａ）が本体部１０３の長軸方向（ハンマビット１１９の長軸方向）と概ね直交する縦方向（図１において上下方向）となるように配置される。駆動モータ１１１のトルク（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。駆動モータ１１１は、本発明における「モータ」に対応し、運動変換機構１１３及び打撃要素１１５が本発明における「打撃駆動機構」に対応する。

また、駆動モータ１１１のトルクは、動力伝達機構１１７によって回転速度が適宜減速された上でツールホルダ１３７を介してハンマビット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。動力伝達機構１１７が本発明における「回転駆動機構」に対応する。

図３に示すように、運動変換機構１１３は、駆動モータ１１１の出力軸（回転軸）１１１ａに形成され、水平面内にて回転駆動される第１駆動ギア１２１、当該第１駆動ギア１２１に噛み合い係合する被動ギア１２３、当該被動ギア１２３が固定されたクランク軸１２２、クランク軸１２２とともに水平面内にて回転するクランク板１２５、当該クランク板１２５に偏心軸１２６を介して遊嵌状に連接されたクランクアーム１２７、当該クランクアーム１２７に連結軸１２８を介して取り付けられた駆動子としてのピストン１２９を主体として構成される。駆動モータ１１１の出力軸１１１ａとクランク軸１２２は、互いに平行にかつ横並びに配置される。上記のクランク軸１２２、クランク板１２５、偏心軸１２６、クランクアーム１２７、ピストン１２９によってクランク機構が構成される。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に沿ってハンマビット長軸方向の直線動作を行う。

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。シリンダ１４１は、ピストン１２９及びストライカ１４３によって仕切られる空気室１４１ａを有する。ストライカ１４３は、ピストン１２９の摺動動作に伴う空気室１４１ａの圧力変動（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。すなわち、ハンマビット１１９を打撃駆動する運動変換機構１１３及び打撃要素１１５は、駆動モータ１１１と直結する構造である。

動力伝達機構１１７は、第２駆動ギア１３１、第１中間ギア１３２、第１中間軸１３３、電磁クラッチ１３４、第２中間ギア１３５、機械式トルクリミッター１４７、第２中間軸１３６、小ベベルギア１３８、大ベベルギア１３９及びツールホルダ１３７を主体として構成され、駆動モータ１１１のトルクをハンマビット１１９に伝達する。第２駆動ギア１３１は、駆動モータ１１１の出力軸１１１ａに固定され、第１駆動ギア１２１と共に水平面内にて回転駆動される。トルク伝達において、出力軸１１１ａの下流側に位置する第１中間軸１３３及び第２中間軸１３６は、出力軸１１１ａに対して平行かつ横並びに配置される。第１中間軸１３３は、クラッチ搭載用の軸として備えられており、出力軸１１１ａと第２中間軸１３６との間に配置されるとともに、第２駆動ギア１３１と常時に噛み合い係合する第１中間ギア１３２により電磁クラッチ１３４を経て回転駆動される。なお、第１中間ギア１３２は、第２駆動ギア１３１に対して概ね等速となるよう速度比が設定されている。第２中間軸１３６は、本発明における「動力伝達軸」に対応する。駆動モータ１１１の出力軸１１１ａは、本発明における「モータ出力軸」に対応する。

電磁クラッチ１３４は、駆動モータ１１１とハンマビット１１９との間、換言すれば出力軸１１１ａと第２中間軸１３６との間において、トルクを伝達し又はトルクの伝達を遮断するものである。すなわち、電磁クラッチ１３４は、ハンマドリル作業中において、ハンマビット１１９が不意にロックしたような場合に、本体部１０３側に作用する反動トルクが異常に増大し、本体部１０３が振り回されることを防止する手段として備えられ、第１中間軸１３３上に設定されている。電磁クラッチ１３４は、第１中間軸１３３の長軸方向において第１中間ギア１３２の上方に配置されており、ストライカ１４３の動作軸線（打撃軸線）に対して第１中間ギア１３２よりも近接されている。電磁クラッチ１３４は、本発明における「クラッチ」に対応する。すなわち、ハンマビット１１９を回転駆動する動力伝達機構１１７は、電磁クラッチ１３４を介して駆動モータ１１１のトルクが伝達又は遮断される構造とされる。

図４及び図５に示すように、電磁クラッチ１３４は、長軸方向において互いに対向する円形カップ状の駆動側回転部材１６１と円盤状の被動側回転部材１６３、駆動側回転部材１６１と被動側回転部材１６３との結合（摩擦接触）を解除させる方向へと常時に付勢する付勢部材としてのバネディスク１６７、及び通電とすることで駆動側回転部材１６１を被動側回転部材１６３に結合させる電磁コイル１６５を主体として構成されている。駆動側回転部材１６１は、本発明における「駆動側クラッチ部」に対応し、被動側回転部材１６３は、本発明における「被動側クラッチ部」に対応する。

駆動側回転部材１６１は、下方に向けて突出する軸部（ボス部）１６１ａを有し、当該軸部１６１ａが第１中間軸１３３に対し長軸方向周りに相対回転可能に取り付けられるとともに、当該軸部１６１ａの外面には第１中間ギア１３２が固定されている。従って、駆動側回転部材１６１と第１中間ギア１３２は一体に回転する構成とされる。一方、被動側回転部材１６３は、下方に向けて突出する軸部（ボス部）１６３ａを有し、当該軸部１６３ａが第１中間軸１３３の長軸方向の一端（上端）側に固定されて一体化されている。これにより、被動側回転部材１６３は、駆動側回転部材１６１に対して相対回転自在とされている。そして、被動側回転部材１６３の軸部１６３ａと一体化された第１中間軸１３３を軸部１６３ａの一部として見ると、当該軸部１６３ａと駆動側回転部材１６１の軸部１６１ａとは同軸上において径方向の内外に配置された構成とされる。すなわち、被動側回転部材１６３の軸部１６３ａが径方向内側に配置され、駆動側回転部材１６１の軸部１６１ａが径方向外側に配置されている。駆動側回転部材１６１の軸部１６１ａは、本発明における「駆動側クラッチ軸」に対応し、被動側回転部材１６３の軸部１６３ａ及び第１中間軸１３３は、本発明における「被動側クラッチ軸」に対応する。

また、駆動側回転部材１６１は、径方向において内周領域１６２ａと外周領域１６２ｂとに分割されるとともに、両領域１６２ａ，１６２ｂがバネディスク１６７によって長軸方向への相対移動可能に接合された構成とされており、外周領域１６２ｂが被動側回転部材１６３に対して摩擦接触する可動部材として設定される。上記のように構成される電磁クラッチ１３４は、コントローラ１５７からの指令に基づく電磁コイル１６５の電流の断続によって駆動側回転部材１６１の外周領域１６２ｂが長軸方向に変位し、被動側回転部材１６３に対して結合（摩擦接触）されることでトルクを伝達（図５に示す状態）し、あるいは結合が解除されることでトルクの伝達を遮断（図４に示す状態）する。

また、図３に示すように、第１中間軸１３３の長軸方向の他端（下端）には、第２中間ギア１３５が固定されており、当該第２中間ギア１３５のトルクは、機械式トルクリミッター１４７を介して第２中間軸１３６に伝達されるよう構成されている。機械式トルクリミッター１４７は、ハンマビット１１９にかかる過負荷に対する安全装置として備えられ、ハンマビット１１９に設計値（以下、最大伝達トルク値ともいう）を超える過大なトルクが作用したとき、ハンマビット１１９へのトルク伝達を遮断するものであり、第２中間軸１３６上に同軸で取り付けられている。

機械式トルクリミッター１４７は、第２中間ギア１３５と噛み合い係合する第３中間ギア１４８ａを有する駆動側部材１４８と、第２中間軸１３６の外周に遊嵌状に嵌合する中空状の被動側部材１４９を有し、当該被動側部材１４９の長軸方向の一端側（図示下端部）において、被動側部材１４９と第２中間軸１３６に形成された歯１４９ａ，１３６ａが互いに噛み合い係合している。これにより機械式トルクリミッター１４７と第２中間軸１３６が一体に回転する構成とされる。なお、駆動側部材１４８の第３中間ギア１４８ａは、第２中間ギア１３５に対して減速されるよう速度比が設定されている。そして、詳細については便宜上図示を省略するが、第２中間軸１３６に作用するトルク値（ハンマビット１１９に作用するトルク値に相当する）が、スプリング１４７ａによって予め定めた最大伝達トルク値以下であれば、駆動側部材１４８と被動側部材１４９間でトルク伝達するが、第２中間軸１３６に作用するトルク値が最大伝達トルク値を超えたときには、駆動側部材１４８と被動側部材１４９間でのトルク伝達を遮断するように構成されている。

第２中間軸１３６へと伝達されたトルクは、当該第２中間軸１３６に一体に形成された小ベベルギア１３８から当該小ベベルギア１３８に噛み合い係合して鉛直面内にて回転する大ベベルギア１３９へと回転速度が減速されて伝達され、更には大ベベルギア１３９のトルクが、当該大ベベルギア１３９と結合された最終出力軸としてのツールホルダ１３７を介してハンマビット１１９へと伝達される構成とされる。

運動変換機構１１３及び動力伝達機構１１７の構成部材のうち、潤滑が必要な各ギアについては、ギアハウジング１０７のうち、潤滑剤が封入された密閉状のギア収容空間１０７ａに収容されている。ギア収容空間１０７ａは、本発明における「ギア収容室」に対応する。一方、本実施の形態では、電磁クラッチ１３４として駆動側回転部材１６１と被動側回転部材１６３の摩擦接触によってトルク伝達を行なう方式を採用しているため、クラッチ面に潤滑剤が付着した場合、スリップを引き起こす可能性がある。

そこで、本実施の形態では、ギアハウジング１０７内に、ギア収容空間１０７ａから区画された形でクラッチ収容空間１０７ｂを設け、当該クラッチ収容空間１０７ｂに電磁クラッチ１３４を収容し、ギア収容空間１０７ａから隔離する構成としている。クラッチ収容空間１０７ｂは、図４及び図５に示すように、ギアハウジング１０７の内部に一体に形成された略下向きカップ状のインナハウジング部１０８ａと、当該インナハウジング部１０８ａの開口部に圧入されたカバー部材１０８ｂとによって区画形成されている。第１中間軸１３３及び駆動側回転部材１６１の軸部１６１ａは、カバー部材１０８ｂの中心部を貫通して下方（ギア収容空間１０７ａ）へと延在されている。このことにより、軸部１６１ａの外面とカバー部材１０８ｂの内周面との間には隙間が生ずるが、当該隙間は軸部１６１ａの外面とカバー部材１０８ｂの内周面との間に介在された軸受１６９によって塞ぐ構成としている。すなわち、軸受１６９をシーリング材として利用し、潤滑剤がクラッチ収容空間１０７ｂに侵入することを抑制している。

また、図３に示すように、動力伝達機構１１７には、加工作業時にハンマビット１１９に作用するトルクを検知する非接触式の磁歪式トルクセンサ１５１が配設されている。磁歪式トルクセンサ１５１は、動力伝達機構１１７における機械式トルクリミッター１４７の被動側部材１４９に作用するトルクを測定するべく設けられる。磁歪式トルクセンサ１５１は、トルク検知軸としての被動側部材１４９の外周面に施された傾斜溝の周囲に、励磁コイル１５３及び検知コイル１５５を配設した構造であり、被動側部材１４９が捻られたときの傾斜溝の透磁率の変化を検知コイル１５５で電圧変化として検知することによってトルクを測定する構成とされる。

磁歪式トルクセンサ１５１によって測定されたトルク値は、コントローラ１５７に出力される。コントローラ１５７は、磁歪式トルクセンサ１５１から入力されたトルク値が予め定めた指定トルク値を超えたとき、電磁クラッチ１３４の電磁コイル１６５に対する通電遮断指令を出力し、当該電磁クラッチ１３４の結合を解除する構成とされる。なお、便宜上図示を省略するが、コントローラ１５７による電磁クラッチ１３４の結合解除を決定する指定トルクについては、トルク調整手段（例えばダイヤル）の外部操作によって作業者が手動操作で任意に変更可能（調整可能）とされている。また、トルク調整手段により調整される指定トルクは、機械式トルクリミッター１４７のスプリング１４７ａによって設定される最大伝達トルク値よりも低い範囲内に制限されている。コントローラ１５７は、クラッチ制御装置を構成している。

また、本実施の形態においては、本体部１０３に対する過大な反動トルク作用防止用として備えられた電磁クラッチ１３４につき、ハンマビット１１９に打撃動作と回転動作を行なわせるハンマドリルモードとハンマビット１１９に打撃動作のみを行なわせるハンマモードとの間で作業モードを切替える場合の、作業モード切替用クラッチとして兼用する構成としている。以下、このことにつき説明する。

図１及び図２に示すように、本体部１０３の上面領域には、作業モード切替部材としての作業モード切替レバー１７１が配置されている。作業モード切替レバー１７１は、操作用摘みが付設された円板状部材からなり、本体部１０３に対しハンマビット１１９の長軸線と直交する上下方向の軸線周りに回動自在に取付けられ、水平面内での３６０度の回動操作が可能とされている。本体部１０３には、作業モード検知用の位置センサ１７３が設けられており、この位置センサ１７３による作業モード切替レバー１７１の位置検知信号、具体的には当該作業モード切替レバー１７１に設けられた被検知部１７５の検知信号がコントローラ１５７に入力されるよう構成されている。

コントローラ１５７は、位置センサ１７３による被検知部１７５の検知信号が入力された場合には、電磁クラッチ１３４の電磁コイル１６５に対する通電指令を出力し、一方、位置センサ１７３が被検知部１７５を検知しない非検知時には、電磁コイル１６５に対する通電遮断指令を出力するよう構成されている。そして本実施の形態においては、位置センサ１７３は、作業モード切替レバー１７１が回動操作され、ハンマドリルモードが選択された場合（切り替えられた場合）にのみ被検知部１７５を検知し、それ以外の領域では検知しないよう設定されている。

本実施の形態に係る電動式のハンマドリル１０１は上記のように構成される。次にハンマドリル１０１の作用および使用方法について説明する。作業者が作業モード切替レバー１７１をハンマモード位置へと回動操作したとき（図１に示すように、作業モード切替レバー１７１に付された矢印を本体部１０３に付されたハンマモードの標示マークＭ１に合致させたとき）には、位置センサ１７３が作業モード切替レバー１７１の被検知部１７５を検知しない。このときには、コントローラ１５７による通電遮断指令によって電磁クラッチ１３４の電磁コイル１６５の通電が遮断し、それに伴い電磁力が消えることで駆動側回転部材１６１の外周領域１６２ｂがバネディスク１６７の付勢力によって被動側回転部材１６３から引き離される。すなわち、電磁クラッチ１３４がトルク遮断状態に切り替えられる（図１及び図４参照）。

この状態において、トリガ１０９ａを引き操作し、駆動モータ１１１を通電駆動すれば、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、これにより当該シリンダ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がシリンダ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。すなわち、ハンマモード選択時には、ハンマビット１１９が軸方向のハンマ動作を行い、被加工材にハンマ作業（ハツリ作業）を遂行する。

一方、作業モード切替レバー１７１がハンマドリルモードに切り替えられたとき（図２に示すように、作業モード切替レバー１７１の矢印をハンマドリルモードの標示マークＭ２に合致させたとき）には、位置センサ１７３が作業モード切替レバー１７１の被検知部１７５を検知する。このときには、コントローラ１５７による通電指令によって電磁コイル１６５が通電し、それに伴い生ずる電磁力で駆動側回転部材１６１の外周領域１６２ｂがバネディスク１６７の付勢力に抗して被動側回転部材１６３に押し付けられる。すなわち、電磁クラッチ１３４がトルク伝達状態に切り替えられる（図２及び図５参照）。

この状態において、トリガ１０９ａを引き操作し、駆動モータ１１１を通電駆動すれば、駆動モータ１１１の回転出力は、動力伝達機構１１７を介してツールホルダ１３７へと伝達され、当該ツールホルダ１３７にて保持されたハンマビット１１９を長軸周りに回転駆動する。すなわち、ハンマドリルモード選択時には、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、被加工材にハンマドリル作業（穴開け作業）を遂行する。

上記のハンマドリル作業中においては、磁歪式トルクセンサ１５１が機械式トルクリミッター１４７の被動側部材１４９に作用するトルク値を測定し、コントローラ１５７に出力する。そして、何らかの原因によってハンマビット１１９が不意にロックし、磁歪式トルクセンサ１５１からコントローラ１５７に入力される測定値が、予め作業者が指定した指定トルク値を超えると、コントローラ１５７が電磁クラッチ１３４の結合を解除するべく電磁コイル１６５の通電遮断指令を出力する。このため、電磁コイル１６５の通電が遮断し、それに伴い電磁力が消えることで駆動側回転部材１６１の外周領域１６２ｂがバネディスク１６７の付勢力によって被動側回転部材１６３から引き離される。すなわち、電磁クラッチ１３４がトルク伝達状態からトルク遮断状態に切り替わり、駆動モータ１１１からハンマビット１１９へのトルク伝達が遮断される。これによりハンマビット１１９がロックしたことに起因して本体部１０３に作用する過大な反動トルクによって本体部１０３が振り回されることを防止することができる。上記の指定トルク値が、本発明における「所定の設定トルク状態」に対応する。

上記のように、本実施の形態では、駆動モータ１１１のトルク伝達構造につき、ハンマビット１１９の回転駆動経路に電磁クラッチ１３４を配置し、打撃については直結構造とし、回転伝達のみを電磁クラッチ１３４で行なう構成としている。このため、例えば駆動モータ１１１のトルクを打撃駆動系と回転駆動系との両方に伝達する態様でクラッチを配置する場合に比べると、電磁クラッチ１３４に作用するトルクが軽減されることになり、電磁クラッチ１３４を小型化及び軽量化することができる。しかも、本実施の形態によれば、クラッチ搭載用として専用の第１中間軸１３３を設定し、この第１中間軸１３３上に電磁クラッチ１３４を設定する構成としている。これにより、駆動モータ１１１（出力軸１１１ａ）の回転速度が減速される前段階の高回転低トルク領域において電磁クラッチ１３４を用いることができる。このため、電磁クラッチ１３４を設計する上での自由度が増し、より一層の小型化が可能となる。

また、本実施の形態によれば、電磁クラッチ１３４につき、被動側回転部材１６３の軸部１６３ａが固着された第１中間軸１３３に対し、駆動側回転部材１６１の軸部１６１ａが相対回転自在に嵌合する構成としている。すなわち、第１中間軸１３３、駆動側回転部材１６１の軸部１６１ａ及び被動側回転部材１６３の軸部１６３ａによって構成される電磁クラッチ１３４のクラッチ軸は、駆動側と被動側が同軸上でかつ径方向の内側と外側に配置される構成としている。これにより、電磁クラッチ１３４のクラッチ面（動力伝達面）を同じ軸端側（上端側）に設定することができる。つまり、同じ軸端側での入力と出力が可能となり、これにより電磁クラッチ１３４をストライカ１４３の動作線（打撃軸線）側に寄せて配置でき、加工作業時に本体部１０３に生ずる重心位置を支点とする打撃方向モーメント（振動）を低減できるとともに、電磁クラッチ１３４の長軸方向の寸法を短縮できる。

また、本実施の形態では、電磁クラッチ１３４を、第１中間軸１３３と第２中間軸１３６との間でトルク伝達する動力伝達領域、すなわち第２中間ギア１３５と機械式トルクリミッター１４７の駆動側部材１４８の第３中間ギア１４８ａとの噛合い係合領域よりも上方位置に配置している。これにより電磁クラッチ１３４を、ストライカ１４３の動作線（打撃軸線）に対してより一層近接して配置することが可能となり、打撃方向モーメント（振動）を低減する上でより有利となる。

また、本実施の形態では、ギアハウジング１０７内に、ギア収容空間１０７ａから区画されたクラッチ収容空間１０７ｂを設定し、当該クラッチ収容空間１０７ｂに電磁クラッチ１３４をギア収容空間１０７ａから隔離して収容する構成としている。このため、クラッチ面に潤滑剤が接触して滑るといった虞がなく、電磁クラッチ１３４として反応速度が速い摩擦クラッチを用いることができる。また、本実施の形態では、駆動側回転部材１６１の一部（外周領域１６２ｂのみ）が長軸方向に変位することによってトルク伝達状態とトルク遮断状態に切り替わる構成のため、可動部分が少なくて済み、クラッチが設計し易くなる。

また、本実施の形態においては、本体部１０３に過大な反動トルクが作用することを防止するべく備えられる電磁クラッチ１３４につき、ハンマビット１１９に長軸方向の打撃動作のみを行なわせハンマモードと、打撃動作と長軸方向周りの回転動作とを行なわせるハンマドリルモードとの間で作業モードを切替える場合の、作業モード切替用のクラッチを兼用する構成としている。これにより本体部１０３に対する過大な反動トルク作用防止と作業モード切り替えに関する合理的な設計が実現されることとなった。

（本発明の第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態につき、図６及び図７を参照しつつ説明する。本実施の形態は、電磁クラッチ１３４の配置に関する変形例であり、請求項２に対応する。この実施の形態においては、電磁クラッチ１３４が駆動モータ１１１の出力軸１１１ａ上に配置された構成としている。

図７に示すように、電磁クラッチ１３４は、長軸方向において対向状に配置される駆動側回転部材１８１と被動側回転部材１８３とを有し、駆動側回転部材１８１の軸部（ボス部）１８１ａが出力軸１１１ａに固着されて一体化され、被動側回転部材１８３の軸部（ボス部）１８３ａが出力軸１１１ａの外側に相対回転自在に嵌合されている。なお、被動側回転部材１８３が駆動側回転部材１８１の上面側に配置されている。

被動側回転部材１８３は、径方向において内周領域１８２ａと外周領域１８２ｂとに分割されるとともに、両領域１８２ａ，１８２ｂがバネディスク１８７を介して長軸方向への相対移動可能に接合された構成とされており、外周領域１８２ｂが駆動側回転部材１８１に対して結合（摩擦接触）する部材として設定される。すなわち、この実施の形態では、被動側回転部材１８３の外周領域１８２ｂがバネディスク１８７を介して長軸方向に変位する構成とされるとともに、電磁コイル１８５の非通電時にはバネディスク１８７によって駆動側回転部材１８１から引き離されるよう付勢されており、電磁コイル１８５の通電時には電磁力によって駆動側回転部材１８１に結合（摩擦接触）されるよう構成される。

なお、出力軸１１１ａの上端部には第１駆動ギア１２１が設けられ、運動変換機構１１３を構成するクランク機構の被動ギア１２３と噛合い係合している。すなわち、ハンマビット１１９を打撃駆動する運動変換機構１１３及び打撃要素１１５は、駆動モータ１１１と直結している。このことについては、第１の実施形態と同様である。運動変換機構１１３及び打撃要素１１５は、本発明における「打撃駆動機構」に対応し、出力軸１１１ａは、本発明における「打撃駆動軸」に対応する。

被動側回転部材１８３の軸部１８３ａは、上方へ向けて延在されており、その延在端部外面に第２駆動ギア１９１が固着されている。また出力軸１１１ａと、当該出力軸１１１ａに対して平行かつ横並びに配置された動力伝達機構１１７の第２中間軸１３６との間には、両軸１１１ａ，１３６に平行な第１中間軸１９３が設けられている。そして、第１中間軸１９３の軸方向一端（下端）に第２駆動ギア１９１と噛合い係合する第１中間ギア１９５が固定され、軸方向他端（上端）に第２中間ギア１９７が固定されている。第２中間ギア１９７は、第２中間軸１３６上に設けられた機械式トルクリミッター１４７の駆動側部材１４８の第３中間ギア１４８ａに噛合い係合されている。このように、駆動モータ１１１の出力軸１１１ａ上に設定された電磁クラッチ１３４は、出力軸１１１ａと第１中間軸１９３との間でトルクの伝達と遮断を行う。すなわち、ハンマビット１１９を回転駆動する動力伝達機構１１７は、電磁クラッチ１３４を介して駆動モータ１１１のトルクが伝達又は遮断される構造とされる。動力伝達機構１１７は、本発明における「回転駆動機構」に対応する。また、駆動側回転部材１８１の軸部１８１ａと被動側回転部材１８３の軸部１８３ａとによってクラッチ軸が構成されており、当該クラッチ軸は、本発明における「回転駆動軸」に対応する。

また、電磁クラッチ１３４は、ギアハウジング１０７内に形成されたクラッチ収容空間１０７ｂに収容され、ギア収容空間１０７ａから隔離されている。クラッチ収容空間１０７ｂは、ギアハウジング１０７に形成（後付けで固定）されたインナハウジング部１０８ａと、当該インナハウジン部１０８ａの内部空間をギア収容空間１０７ａから区画する隔壁としてのカバー部材１０８ｂとによって形成されている。

電磁クラッチ１３４の構成部材のうち、被動側回転部材１８３の軸部１８３ａは、クラッチ収容空間１０７ｂからギア収容空間１０７ａへと突出されている。これにより、軸部１８３ａの外周面とカバー部材１０８ｂの内周面との間、及び軸部１８３ａの内周面と出力軸１１１ａの外周面との間には、それぞれ隙間が生ずるが、当該隙間は軸部１８３ａの外周面とカバー部材１０８ｂの内周面との間に介在された軸受１９８及び軸部１８３ａの内周面と出力軸１１１ａの外周面との間に介在された軸受１９９によって塞ぐ構成としている。すなわち、軸受１９８，１９９をシーリング材として利用し、潤滑剤がクラッチ収容室１０７ｂに侵入することを抑制している。

なお、上記以外の、例えば磁歪式トルクセンサ１５１によるトルク値の測定に基づく電磁クラッチ１３４の結合と解除（トルク伝達と遮断）に関する構成、及び作業モード切替レバー１７１の切り替え操作に基づく電磁クラッチ１３４の結合と解除に関する構成等については、前述の第１の実施形態と同様である。このため、第１の実施形態と同一の構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態によれば、ハンマビット１１９の駆動に関し、打撃駆動については直結とし、回転伝達のみを電磁クラッチ１３４で行なう構成とした上で、更に高回転低トルクで駆動される駆動モータ１１１の出力軸１１１ａ上に電磁クラッチ１３４を設定する構成としている。これにより電磁クラッチ１３４に作用するトルクが軽減されることから、電磁クラッチ１３４を小型化及び軽量化することができる。

また、本実施の形態によれば、出力軸１１１ａの径方向外側にクラッチ軸を同軸で配置する構成としたので、出力軸１１１ａ上に電磁クラッチ１３４を配置する構成でありながら長軸方向の寸法を短縮できるため、省スペースでの合理的配置が可能となる。また、本実施の形態では、電磁クラッチ１３４をギア収容空間１０７ａから隔離して潤滑剤が付着しない構成としたので、第１の実施形態の場合と同様、クラッチ面に潤滑剤が接触して滑るといった虞がなく、電磁クラッチ１３４として反応速度が速い摩擦クラッチを用いることができる。

更にはハンマドリル作業中において、ハンマビット１１９が不意にロックしたような場合に、電磁クラッチ１３４がトルク伝達状態からトルク遮断状態に切り替わることで、本体部１０３に作用する反動トルクにより本体部１０３が振り回されることを防止できること、また本体部１０３に対する過大な反動トルク作用防止用としての電磁クラッチ１３４を作業モード切替用のクラッチに兼用できること等の作用効果については、前述した第１の実施形態と同様である。

なお、本実施の形態では、本体部１０３に働く反動トルクを検知する手段として、磁歪式トルクセンサ１５１を用いるとしたが、これに限定するものではなく、例えば本体部１０３の運動を速度センサあるいは加速度センサによって測定し、当該測定値によって本体部１０３の反動トルクを検知する構成に変更してもよい。

上記発明の趣旨に鑑み、下記のごとき態様が構成可能である。
（態様１）
「請求項１〜９のいずれか１つに記載の打撃工具であって、
加工作業時に前記工具ビットに作用するトルクを、当該工具ビットと共に回転する回転軸に非接触状態で検出する非接触式のトルクセンサを有し、当該トルクセンサにより検出されたトルク値が設定トルク値を超えたときに、前記クラッチの結合を解除してトルク伝達を遮断する構成としたことを特徴とする打撃工具。」

（態様２）
「請求項１〜９のいずれか１つ又は態様１に記載の打撃工具であって、
前記クラッチは、駆動側クラッチ部と被動側クラッチ部を有し、前記駆動側クラッチ部又は被動側クラッチ部のいずれか一方のクラッチ部が、内周側領域に対して外周側領域が長軸方向に変位することで他方のクラッチ部に対して結合又は解除される構成としたことを特徴とする打撃工具。」

１０１ ハンマドリル（打撃工具）
１０３ 本体部（工具本体）
１０５ モータハウジング
１０７ ギアハウジング
１０７ａ ギア収容空間（ギア収容室）
１０７ｂ クラッチ収容空間
１０８ａ インナハウジング部
１０８ｂ カバー部材
１０９ ハンドグリップ
１０９ａ トリガ
１１１ 駆動モータ（モータ）
１１１ａ 出力軸（モータ出力軸、打撃駆動軸）
１１３ 運動変換機構（打撃駆動機構）
１１５ 打撃要素（打撃駆動機構）
１１７ 動力伝達機構（回転駆動機構）
１１９ ハンマビット（工具ビット）
１２１ 第１駆動ギア
１２２ クランク軸
１２３ 被動ギア
１２５ クランク板
１２６ 偏心軸
１２７ クランクアーム
１２８ 連結軸
１２９ ピストン
１３１ 第２駆動ギア
１３２ 第１中間ギア
１３３ 第１中間軸
１３４ 電磁クラッチ（クラッチ）
１３５ 第２中間ギア
１３６ 第２中間軸
１３６ａ 歯
１３７ ツールホルダ
１３８ 小ベベルギア
１３９ 大ベベルギア
１４１ シリンダ
１４１ａ 空気室
１４３ ストライカ（打撃子）
１４５ インパクトボルト（中間子）
１４７ 機械式トルクリミッター
１４７ａ スプリング
１４８ 駆動側部材
１４８ａ 第３中間ギア
１４９ 被動側部材
１４９ａ 歯
１５１ 磁歪式トルクセンサ
１５３ 励磁コイル
１５５ 検知コイル
１５７ コントローラ
１６１ 駆動側回転部材（被動側クラッチ部）
１６１ａ 軸部（駆動側クラッチ軸）
１６２ａ 内周領域
１６２ｂ 外周領域
１６３ 被動側回転部材（駆動側クラッチ部）
１６３ａ 軸部（被動側クラッチ軸）
１６５ 電磁コイル
１６７ バネディスク
１６９ 軸受
１７１ 作業モード切替レバー（作業モード切替部材）
１７３ 位置センサ
１７５ 被検知部
１８１ 駆動側回転部材
１８１ａ 軸部（クラッチ軸）
１８２ａ 内周領域
１８２ｂ 外周領域
１８３ 被動側回転部材
１８３ａ 軸部（クラッチ軸、回転駆動軸）
１８５ 電磁コイル
１８７ バネディスク
１９１ 第２駆動ギア
１９３ 第１中間軸
１９５ 第１中間ギア
１９７ 第２中間ギア
１９８ 軸受
１９９ 軸受

Claims (9)

1. 工具本体と、前記工具本体に収容されたモータとを有し、前記工具本体の先端領域に配置される工具ビットを、前記モータにより当該工具ビットの長軸方向への打撃動作及び長軸線周りに回転動作させることによって被加工材に所定の加工作業を遂行する打撃工具であって、
   モータ出力軸と、
   前記モータ出力軸の下流側に設けられ、当該モータ出力軸の回転速度を減速して前記工具ビットへと伝達する動力伝達軸と、
   前記モータ出力軸と前記動力伝達軸との間に設けられたクラッチ軸と、
   前記クラッチ軸上に設けられ、常時には前記モータ出力軸のトルクを前記動力伝達軸へと伝達し、前記工具本体に生ずる前記工具ビット長軸周りのトルクが所定の設定トルク状態を超える場合には前記トルクの伝達を遮断するクラッチと、
   を有することを特徴とする打撃工具。
2. 請求項１に記載の打撃工具であって、
   前記モータ出力軸と前記クラッチ軸間の速度比が、前記クラッチ軸と動力伝達軸間の減速比よりも小さいことを特徴とする打撃工具。
3. 請求項１又は２に記載の打撃工具であって、
   前記モータによって前記工具ビットの長軸方向に直線状に駆動され、前記工具ビットを長軸方向に打撃する打撃子を更に有し、
   前記クラッチが、前記クラッチ軸と前記動力伝達軸間の動力伝達領域よりも前記打撃子の打撃軸線に近接して配置されていることを特徴とする打撃工具。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の打撃工具であって、
   前記クラッチは、駆動側クラッチ部と被動側クラッチ部を有し、両クラッチ部が互いに接触することでトルクを伝達し、離間することでトルクの伝達を遮断するように構成されており、
   前記クラッチ軸は、前記駆動側クラッチ部に形成された駆動側クラッチ軸と、前記被動側クラッチ部に形成された被動側クラッチ軸とを有し、両軸が同軸上において径方向内外に配置されていることを特徴とする打撃工具。
5. 工具本体と、前記工具本体に収容されたモータとを有し、前記工具本体の先端領域に配置される工具ビットを、前記モータにより当該工具ビットの長軸方向への打撃動作及び長軸線周りに回転動作させることによって被加工材に所定の加工作業を遂行する打撃工具であって、
   前記工具ビットを打撃駆動する打撃駆動機構と、
   前記工具ビットを回転駆動する回転駆動機構と、
   前記モータにより回転駆動されて前記打撃駆動機構を常時に駆動する打撃駆動軸と、
   前記打撃駆動軸とは独立して前記モータにより回転駆動されて前記回転駆動機構を駆動する回転駆動軸と、
   を有し、
   前記打撃駆動軸と前記回転駆動軸が同軸上に配置されており、当該回転駆動軸上には、常時には前記モータのトルクを前記回転駆動機構へと伝達し、前記工具本体に生ずる前記工具ビット長軸周りのトルクが所定の設定トルク状態を超える場合には前記トルクの伝達を遮断するクラッチが配置されていることを特徴とする打撃工具。
6. 請求項５に記載の打撃工具であって、
   前記打撃駆動軸が径方向内側に位置し、前記回転駆動軸が径方向外側に位置する関係で同軸上に配置されていることを特徴とする打撃工具。
7. 請求項１〜６に記載の打撃工具であって、
   前記クラッチは、電磁クラッチであることを特徴とする打撃工具。
8. 請求項１〜７に記載の打撃工具であって、
   前記モータから前記工具ビットへとトルクを伝達するトルク伝達経路における軸相互間でのトルク伝達がギアによって行なわれるとともに、当該ギアが潤滑剤封入のギア収容室に収容されており、
   前記クラッチは、前記ギア収容室から隔離して配置されていることを特徴とする打撃工具。
9. 請求項１〜８に記載の打撃工具であって、
   前記モータにより駆動されて前記工具ビットを打撃駆動する打撃駆動機構と、前記モータにより駆動されて前記工具ビットを回転駆動する回転駆動機構の構成要素は、それぞれ独立して設定されていることを特徴とする打撃工具。
   

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