Oil pulse rotary tool

この発明は、オイルパルス発生器によって大きなトルクを断続的に発生させるオイルパルス回転工具に関する。

本出願人は、特許文献１において、オイルパルス発生器の油圧による衝撃力を緩衝させて、減速機構やモータへの反動を防止したオイルパルス回転工具を開示している。 特許文献１のオイルパルス回転工具では、オイルパルス発生器の出力軸に装着したビットによってネジ締めを行う際に、該出力軸の回転が低下しようとすると、減速機構のスピンドルと、これに遊嵌したハンマとの間で、該スピンドルに設けたカム溝に沿ってボールが後退することで、ハンマをコイルバネの付勢に抗して後退させている。 したがって、コイルバネのバネ力に応じて上記の衝撃力を有効に緩衝できる。

ところで、上記のオイルパルス回転工具では、コイルバネを、スピンドルの軸方向で、減速機構と、これに連結される連結体に相当するハンマとの間に設けていた。 このため、減速機構と連結体との間にコイルバネを配置するスペースを確保することに応じて、このコイルバネを収容するハウジングの外形寸法が拡大し、ひいては該ハウジングを備えたオイルパルス回転工具の全長が長くなることが懸念されていた。

この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、連結体を付勢するコイルバネを設けても全長が長くなることを抑制するオイルパルス回転工具を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るオイルパルス回転工具は、ハウジング内に、モータと、該モータからトルク伝達される減速機構と、その減速機構の最終段の出力部の前方へ同軸に配置されるオイルパルス発生器とを収容したオイルパルス回転工具であって、前記オイルパルス発生器に、前記出力部の回転中心に突設された中心軸に同軸で外装されて前記中心軸との間に軸受を介在させたスリーブ体を一体に連結して、前記スリーブ体に、前記出力部と一体回転可能且つ軸方向へ移動可能な連結体を同軸で外装し、前記スリーブ体の外面と前記連結体の内面との間に、両者に跨ってボールを嵌合させると共に、前記スリーブ体の外面における前記ボールの嵌合部分に、前記スリーブ体の軸方向から傾斜するカム溝を形成して、前記ボールが前記カム溝の後端に嵌合する後退位置へ前記連結体を付勢するコイルバネを、前記オイルパルス発生器に外装した状態で設けて、前記出力部の回転を、前記連結体から前記ボールを介して前記スリーブ体及び前記オイルパルス発生器へ伝達する一方、前記スリーブ体と前記連結体との間に回転速度の差が生じた際には、前記ボールの前記カム溝内での相対移動により、前記コイルバネの付勢に抗して前記連結体を前進させて衝撃を緩和させることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記中心軸と前記スリーブ体との間の前記軸受を前記軸方向に２つ配設したことを特徴とする。

請求項１の発明に係るオイルパルス回転工具によれば、減速機構の最終段側であるオイルパルス発生器の後方へ、該オイルパルス発生器に並べてコイルバネを設けた場合とは異なり、ハウジングの前後方向の長さを短縮できる。 これに伴って、前記ハウジングを備えるオイルパルス回転工具の全長が長くなることを抑制できる。
請求項２の発明によれば、スリーブ体の軸方向に配設した２つの軸受が、該中心軸に作用するスラスト荷重を吸収できると共に、前記中心軸に作用するラジアル荷重も吸収して、中心軸がスリーブ体をこじることを防止できる。

本発明の実施形態のオイルパルスドライバの縦断面図である。

（ａ）図は、スリーブ体のカム溝の尖端にボールが嵌合して連結リングが配置された状態を説明する図であり、（ｂ）図は、同ボールが連結リングの凹溝と係合しながら同カム溝に沿って転動する状態を説明する図である。

オイルユニットが衝撃トルクを発生させる際の同オイルパルスドライバの縦断面図である。

本発明の実施形態を、図１ないし図３を参照しつつ説明する。 図１に示すオイルパルスドライバ１は、ハウジング１０と、ユニットケース２０とを備えている。 ハウジング１０は、樹脂製の左右の半割ハウジングを組み付けて形成され、胴体部１１と、ハンドル部１２とを有する。 胴体部１１は、筒状に形成されてオイルパルスドライバ１の前後方向（図１及び図３の左右方向）に延設されている。 この胴体部１１の内部には、モータ３０と、遊星歯車減速機構４０とが収容されている。 なお、オイルパルスドライバ１は、本発明のオイルパルス回転工具の一例である。

モータ３０は、胴体部１１内の後方部（図１及び図３の左側）に配置されている。 遊星歯車減速機構４０は、胴体部１１内でモータ３０の前方（図１及び図３の右側）に配置されている。 遊星歯車減速機構４０は、キャリア４１と、ピニオン４２と、遊星歯車４３、４３と、中心軸４４と、インターナルギヤ４５とを備えている。

キャリア４１は、ボールベアリング５１によって、ギヤハウジング５２の内面に回転自在に軸支されている。 ピニオン４２は、モータ３０の出力軸３１に固着されている。 さらに、このピニオン４２は、ボールベアリング５３によって、前記ギヤハウジング５２に回転自在に軸支されている。 加えて、ピニオン４２には、前記キャリア４１が外装されている。

遊星歯車４３、４３は、キャリア４１に軸支されて、上記のピニオン４２に噛合する。 中心軸４４は、キャリア４１の前端面で該キャリア４１の中心軸（回転中心）から突設されている。 インターナルギヤ４５は、ギヤハウジング５２内に固定されて遊星歯車４３、４３と噛合する。 なお、キャリア４１は、本発明の出力部の一例である。

ハンドル部１２は、図１及び図３に示すように、オイルパルスドライバ１の側面視で略Ｔ字形状となるように、胴体部１１から連設されている。 ハンドル部１２の内部には、トリガ１３を有するスイッチ１４が収容されている。 トリガ１３が引かれることにより、上記のモータ３０は、電力が供給されて駆動する。

ユニットケース２０は、上記のギヤハウジング５２の前方（図１及び図３の右側）に配置されて胴体部１１の前方（図１及び図３の右側）に組み付けられている。 ユニットケース２０の内部には、オイルユニット６０が収容されている。 ユニットケース２０がギヤハウジング５２の前方に位置することで、オイルユニット６０は、ギヤハウジング５２に収容されたキャリア４１の前方に同軸で配置される。 なお、オイルユニット６０は、本発明のオイルパルス発生器の一例であり、上記のハウジング１０及びユニットケース２０は、本発明のハウジングの一例である。

オイルユニット６０は、本体６１と、シャフト６２と、スリーブ体６３とを備えている。 本体６１にはスリーブ体６３が一体に連結されている。 ここでは、本体６１の後端面から、スリーブ体６３を同軸で突設させた。 スリーブ体６３には、その中空部６４に、スリーブ体６３の前後方向（図１及び図３の左右方向）の軸線と上記の中心軸４４の軸線とを一致させた状態で、該中心軸４４が挿入される。

中空部６４には、スリーブ体６３の中心軸方向Ｘ（図１ないし図３参照。）に、ニードルベアリング６５と、ボールベアリング６６とが配設されている。 上記の中心軸４４の前方側は、ニードルベアリング６５によって中空部６４内に軸支されている。 スリーブ体６３の内側には、中空部６４の径寸法が拡大する段部が形成されている。 中心軸４４の後方側は、ボールベアリング６６を介して段部に軸支されている。 スリーブ体６３は、中空部６４に両ベアリング６５、６６を介して中心軸４４を挿入した状態で該中心軸４４に外装される。 なお、ニードルベアリング６５及びボールベアリング６６は、本発明の軸受の一例である。

上記のスリーブ体６３には、連結リング７０が遊嵌されて該スリーブ体６３と同軸で外装されている。 連結リング７０の後端面にはカム歯７０Ａ（図１、３参照。）が突設され、上記のキャリア４１の前端面には、前記カム歯７０Ａに対向させてカム歯４１Ａ（図１、３参照。）が突設されている。 このため、カム歯７０Ａとカム歯４１Ａとを、連結リング７０及びキャリア４１の周方向で互いに噛合可能にすることで、キャリア４１と連結リング７０とを一体に連結できる。 よって、後述するように、連結リング７０は、キャリア４１と一体回転可能となる。 なお、連結リング７０は、本発明の連結体の一例である。

連結リング７０の内面には、尖端を前記中心軸方向Ｘの前方（図１ないし図３の右側）に向けた一対の山形形状の凹溝７１、７１が形成されている。 一方、スリーブ体６３の外面には、尖端を前記中心軸方向Ｘの後方（図１ないし図３の左側）に向けた上でスリーブ体６３の中心軸側から該スリーブ体６３の外面側に向けて傾斜した一対のＶ字状のカム溝６８、６８が凹設されている。 連結リング７０の内面と、スリーブ体６３の外面との間には、各凹溝７１と各カム溝６８とに跨ってボール８０が嵌合されている。

本実施形態では、上記のオイルユニット６０の本体６１の前端に外装した前ワッシャ６９と、連結リング７０との間に、コイルバネ８５を、前記本体６１に嵌め入れた状態で配置した。 これにより、コイルバネ８５を、本体６１に外装可能とした。 図１に示すように、コイルバネ８５は、連結リング７０を、上記の中心軸方向Ｘの後方へ付勢する。 このとき、図１及び図２の（ａ）図に示すように、連結リング７０は、上記のボール８０、８０がカム溝６８の尖端に嵌合する位置Ｐ（以下、後退位置Ｐという。）に付勢される。 コイルバネ８５と連結リング７０との間には、連結リング７０を回転可能とするために、ボール８６が配置されて、ボール８６が受ける後ワッシャ８７によって、コイルバネ８５の後端が保持されている。

また、オイルユニット６０では、シャフト６２が、所定のトルクまでは本体６１と一体に回転する。 一方、前記所定のトルクを超える負荷がシャフト６２に加わることで、シャフト６２と本体６１との間に回転のずれが生じると、本体６１の内部で蓄圧された作動油の油圧によって、シャフト６２に大きなトルクが伝達されることが周知である。 このシャフト６２は、ボールベアリング２１によって、ユニットケース２０の内面に回転可能に軸支されて、ユニットケース２０の前端から該ユニットケース２０の前方へ突出する。 シャフト６２の先端には、ビットを装着可能なチャック６２Ａが設けられている。

次に、本実施形態のオイルパルスドライバ１の動作を説明する。 図１に示すように、上記の後退位置Ｐでは、図１及び図２の（ａ）図に示すように、ボール８０、８０は、各カム溝６８の尖端、各凹溝７１の尖端にそれぞれ位置する。 この状態で、連結リング７０は、ボール８０、８０を介してスリーブ体６３と一体になる。 加えて、後退位置Ｐでは、連結リング７０のカム歯７０Ａが、キャリア４１のカム歯４１Ａと噛合することで、連結リング７０は、キャリア４１と一体に連結されている。

例えば、ユーザが、図３に示すように、上記のトリガ１３を引くことにより、モータ３０が駆動すると、モータ３０の回転が、上記のピニオン４２を介して、キャリア４１に軸支された遊星歯車４３、４３に伝達される。 続いて、遊星歯車４３、４３によって減速された回転が、キャリア４１及び連結リング７０を一体に回転（ここでは、上記の中心軸方向Ｘの前方に向かって右回転）させる。 この連結リング７０の回転は、凹溝７１、７１からボール８０、８０を介してスリーブ体６３のカム溝６８、６８や上記の本体６１に伝達される。 これにより、スリーブ体６３や本体６１が右回転することで、上記のシャフト６２に装着したビットを回転させてネジ締め等が可能になる。 キャリア４１が回転することで中心軸４４に対してラジアル荷重が付加された場合でも、ラジアル荷重は、上記のニードルベアリング６５とボールベアリング６６とで吸収される。 加えて、キャリア４１が回転することで中心軸４４に対して断続的にスラスト荷重（振動）が付加された場合でも、スラスト荷重は、上記のボールベアリング６６で吸収される。

ネジの締付作業に伴ってシャフト６２への負荷が高まり、スリーブ体６３及び本体６１の回転よりもシャフト６２の回転が遅れるようになると、オイルユニット６０が、油圧による衝撃トルクを発生させる。 この衝撃トルクはシャフト６２へ断続的に与えられるため、ネジの増し締めが可能になる。

上述したシャフト６２の回転遅れが生じることで、スリーブ体６３の回転が減速し、該スリーブ体６３の回転速度と、等速で回転しようとする連結リング７０の回転速度との間に差が生じる。 その際には、図２の（ｂ）図及び図３に示すように、ボール８０、８０が、各凹溝７１と係合しながら各カム溝６８の傾斜部分に沿って前記中心軸方向Ｘの前方へ転動する。 このため、連結リング７０が、スリーブ体６３に対して相対回転しながら、図３に示すように、コイルバネ８５を付勢に抗して圧縮し、前記中心軸方向Ｘの前方へ押し出される。 この際にも、図３に示すように、カム歯７０Ａとカム歯４１Ａとを噛合させることで、連結リング７０とキャリア４１とが一体に連結して回転する。 したがって、スリーブ体６３と連結リング７０との間の衝撃を緩和できる。

その後、オイルユニット６０が衝撃トルクを発生させてシャフト６２の回転遅れが解消されると、コイルバネ８５に蓄えられた圧縮力によって、連結リング７０が後退位置Ｐに復帰するように付勢される。 その際には、ボール８０、８０が、各凹溝７１と係合しながら各カム溝６８の傾斜部分に沿って前記中心軸方向Ｘの後方へ転動する。 衝撃トルクは、コイルバネ８５に蓄えられた圧縮力に応じて緩衝される。 これにより、上記の遊星歯車減速機構４０やモータ３０、ハウジング１０への反動を防止できる。 よって、遊星歯車減速機構４０やモータ３０の損傷を防止したり、ネジの締付作業中にハウジング１０（ハンドル部１２）を通じてユーザの手に振動が伝わることを抑制できる。

上述したように、連結リング７０が後退位置Ｐへ復帰する際に、ボール８０、８０が、各カム溝６８の傾斜部分に沿って転動することで、スリーブ体６３に回転方向へトルクが生じるため、このトルクが、本体６１に加わることになる。 これにより、オイルユニット６０の出力トルクが増加して、エネルギー効率も良くなって消費電力の節約に繋がる。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態のオイルパルスドライバ１では、後退位置Ｐへ連結リング７０を付勢するコイルバネ８５を設け、このコイルバネ８５を、上述したように、オイルユニット６０の本体６１に外装した。 このため、遊星歯車減速機構４０の最終段側であるオイルユニット６０の後方へ、該オイルユニット６０に並べてコイルバネ８５を設けた場合とは異なり、ハウジング１０の胴体部１１の前後方向（図１及び図３の左右方向）の長さを短縮できる。 これに伴って、胴体部１１を備えるオイルパルスドライバ１の全長が長くなることを抑制できる。

また、上述したように、スリーブ体６３の中心軸方向Ｘにおいて、スリーブ体６３の中空部６４と、キャリア４０の中心軸４４の前方側との間にニードルベアリング６５を、前記中空部６４と中心軸４４の後方側との間にボールベアリング６６を配設した。 このため、ニードルベアリング６５とボールベアリング６６とでラジアル荷重を吸収することにより、中心軸４４が、スリーブ体６３をこじることを防止できる。 加えて、ボールベアリング６６でスラスト荷重を吸収することも可能になる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。 例えば、上述した実施形態とは異なり、ニードルベアリング６５に代えてボールベアリングを配設することで、上記の中心軸方向Ｘに２つのボールベアリングを配設して、該２つのボールベアリングにより、スラスト荷重及びラジアル荷重を吸収してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明を、オイルパルスドライバ１に適用した例を示したが、オイルパルスレンチ等に適用してもよい。

１・・オイルパルスドライバ、１０・・ハウジング、２０・・ユニットケース、３０・・モータ、４０・・遊星歯車減速機構、４１・・キャリア、４４・・中心軸、６０・・オイルユニット、６３・・スリーブ体、６５・・ニードルベアリング、６６・・ボールベアリング、６８・・カム溝、７０・・連結リング、８０・・ボール、８５・・コイルバネ、Ｐ・・後退位置、Ｘ・・スリーブ体の中心軸方向