JP5445770B2 - オイルパルス工具 - Google Patents

Description

本発明は、モータにより回転駆動され、モータの回転力を用いてネジやボルトの締め付ける等を行うオイルパルス工具であって、特に、オイルパルスユニットの冷却機構を改良することにより耐久性及び操作性を向上させたオイルパルス工具に関する。

ネジやボルト等の締め付けを行う電動工具として、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルス工具が知られている。オイルパルス工具は、金属同士の衝突がないため、メカニカル方式のインパクト工具に比べて、作動音が低いという特徴を有する。このようなオイルパルス工具として、例えば特許文献１の技術があり、オイルパルスユニットを駆動する動力としてモータを使用し、モータの出力軸がオイルパルスユニットに直結される。オイルパルスユニットは、使用と共に温度が上昇するため、モータとオイルパルスユニットの間（モータの前端側）にファンを設け、ファンによってモータが冷却される。オイルパルス工具を稼働させるためのトリガスイッチを引くと、モータに駆動電流が供給される。特許文献１ではモータの回転軸と出力軸の間には減速機構が設けられ、小型のモータを高回転で駆動させることで必要な出力トルクを確保し、製品の小型化を図っている。

特開２００５−４０８８１号公報

従来のオイルパルス工具においては、モータの回転軸と出力軸の間に減速機構を設け、小型のモータを高回転で駆動させることで必要な出力トルクを確保し、製品の小型化を図ることが多かった。オイルパルス工具は打撃力を発生させるために油圧を用い、回転力をある角度において急激に出力軸に取り付けた先端工具に打撃力を与える。打撃時においては、先端工具側からの反力を受けることになり、この反力は減速機構の支持部に加わるために、オイルパルス工具において減速機構を設けた場合、反力が大きくなり、打撃時の振動が増大する。そのため、打撃時の振動を小さくするために、モータの回転軸とオイルパルス機構部の間に減速機構を設けないダイレクトドライブ機構とすることが提案されている。

ダイレクトドライブ機構とするためには、モータを低速高トルク型にする必要があり、一般的に減速機構を使用する高速低トルク型と比べ大型化してしまう。ダイレクトドライブ機構のブラシレス直流モータにおいては、減速機構がないためモータ回転数も低くなるが、従来技術のようにモータの回転軸にファンを設ける方式ではモータの回転数が低いため、モータ及びオイルパルスユニット等の動力伝達機構の冷却を十分行うことが難しくなる。特に、オイルパルス機構部において打撃後には、先端工具側からの半力の作用によりオイルパルスユニット回転数が低くなるが、ブラシレス直流モータを用いた場合、反力によってモータの回転数が低くなると、駆動回路に大きな電流が発生してスイッチング素子の温度上昇が大きくなる傾向にあるので、そのような場合の冷却性能の確保が重要となる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的はモータ及びオイルパルスユニット等の動力伝達機構の冷却効率を高めて耐久性を向上させたオイルパルス工具を提供することにある。

本発明の別の目的は、モータの回転とは非同期に冷却ファンを駆動させることによって、モータが停止した場合であっても冷却効率を維持できるオイルパルス工具を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータを収容するハウジングと、モータにより駆動されるオイルパルス機構部と、オイルパルス機構部の前方より突出する出力軸を有するオイルパルス工具において、オイルパルス機構部の側方にオイルパルス機構部を冷却するファンを設けた。ファンはハウジングの内側であって、軸方向でオイルパルス機構部と同位置付近の周囲に複数配置すると好ましい。

本発明の他の特徴によれば、ファンは、ファンハウジング内に電気モータとプロペラが組み込まれたユニット形式で構成される。ファンの回転方向中心軸はオイルパルス機構部を駆動するモータの回転軸の方向に対して所定の角度を有して、好ましくは略垂直方向になるように配置する。特に好ましくは、ファンは、オイルパルス機構部を隔てて左右の２箇所に設けられ、２つのファンの排出方向が互いに反対方向になるようにする。ハウジングは左右に分割可能であり、ユニット形式のファンを分割式のハウジングの内部に挟みこむためのファンガイドを設け、ファンガイドを用いてファンをハウジングの内部に固定するように構成する。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、モータを収容する胴体部と、モータにより駆動され、胴体部の前方より突出する出力軸と、胴体部より下方に延びるハンドル部と、胴体部の側方に配置され胴体部の内蔵物（収容される発熱機器等）を冷却するファンと、を有する動力工具とした。ファンは胴体部の側方に複数配置され、ファンハウジング内に電気モータとプロペラが組み込まれたユニット形式で構成される。胴体部の内蔵物は、出力軸を駆動するためのモータであり、出力軸を打撃するためのオイルパルス機構部である。

請求項１の発明によれば、オイルパルス工具においてオイルパルス機構部の側方に設けられオイルパルス機構部を冷却するファンを設けたので、モータだけでなくオイルパルス機構部も効果的に冷却することができる。また、冷却するファンをモータやオイルパルス機構部の同軸上でなく側部に設けたので前後長を短縮してコンパクトなオイルパルス工具を実現できる。また、ファンの回転方向中心軸はオイルパルス機構部を駆動するモータの回転軸の方向に対して略垂直方向に配置されるので、オイルパルス工具の横方向の幅の増大を最小に押さえつつファンを配置することができる。さらに、ファンは、オイルパルス機構部を隔てて２つ設けられ、２つのファンの排出方向は互いに反対方向であるので、冷却風が作業者又は被締め付け材等にあたることがないので、作業性を阻害することを防止できる。

請求項２の発明によれば、ファンは、ハウジングの内側であってオイルパルス機構部の周囲に複数配置されるので、大型のファンを用いることなく小型のファンにて十分な風量を確保することができ、冷却効率を高めることができる。

請求項３の発明によれば、ファンは、ファンハウジング内に電気モータとプロペラが組み込まれたユニット形式で構成されるので、ファンの組み込み作業の効率が向上し、またその回転制御が容易である。また、ファンの回転はオイルパルス機構部の駆動とは独立して制御することができるので温度上昇にあわせて最適な冷却を行うことができる。さらに、ファンとして安価な汎用品を用いることができるので製造コストダウンを図ることができる。

請求項４の発明によれば、ハウジングは左右に分割可能であり、ユニット形式のファンを分割式のハウジングの内部に挟みこむためのファンガイドを設け、ファンガイドを用いてファンをハウジングの内部に固定するので、ファンを固定するためのねじ締めや接着剤の塗布をすること無しに組立が可能となり、製造コストの低減を実現できる。また、ファンガイドによってハウジングの内部の空気が所定の方向に導かれるので冷却効率が向上する。

請求項５の発明によれば、胴体部の内蔵物を冷却するファンを胴体部の側方に配置したので、前後方向にコンパクトな動力工具を実現できる。

請求項６の発明によれば、動力工具において、ファンは胴体部の側方に複数配置されるので、大型のファンを用いることなく小型のファンにて十分な風量を確保することができ、冷却効率を高めることができる。

請求項７の発明によれば、ファンは、ファンハウジング内に電気モータとプロペラが組み込まれたユニット形式で構成されるので、ファンの組み込み作業の効率が向上し、またその回転制御が容易である。また、ファンの回転はオイルパルス機構部の駆動とは独立して制御することができるので温度上昇にあわせて最適な冷却を行うことができる。さらに、ファンとして安価な汎用品を用いることができるので製造コストダウンを図ることができる。

請求項８の発明によれば、動力工具の内蔵物はモータであるので、ファンによってモータを効果的に冷却することができる。

請求項９の発明によれば、動力工具の内蔵物はオイルパルス機構部であるので、ファンによってオイルパルス機構部を効果的に冷却することができる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るオイルパルス工具１の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係るオイルパルス工具１の側面図である。 図１のオイルパルスユニット４の拡大断面図である。 図３のＣ−Ｃ断面であって、オイルパルスユニット４の使用状態における一回転の動きを８段階で示した断面図である。 図１のＡ−Ａ部の断面図である。 図１のＢ−Ｂ部の断面図である。 図６のＤ−Ｄ部の断面からみた冷却ファン４１の形状を示す図である。 図６のＥ−Ｅ部の断面からみた冷却ファン４６の形状を示す図である。 ファンガイド１３、１４の形状を示す斜視図である。 モータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、本明細書の説明において上下、左右及び前後の方向は、各図中に示した方向として説明する。図１は本発明の実施例に係るオイルパルス工具の全体を示す断面図である。

オイルパルス工具１は、外部から電源コード２により供給される電力を利用し、モータ３を駆動源としてオイルパルスユニット４を駆動し、オイルパルスユニット４に連結された出力軸５に回転力と打撃力を与えることによってソケットビット等の図示しない先端工具に回転打撃力を直接又は間欠的に伝達してネジ締めやボルト締め等の作業を行う。

電源コード２により供給される電源は、直流又はＡＣ１００Ｖ等の交流であり、交流の場合はオイルパルス工具１内に図示しない整流器を設けて直流に変換した後に、モータの駆動回路（インバータ回路）に送られる。モータ３は、内周側に永久磁石を有する回転子３ｂを有し、外周側に鉄心に巻かれた巻線３ｃを有する固定子３ａを有するブラシレス直流モータであって、２つのベアリング１０ａ、１０ｂによってその回転軸が固定され、ハウジングの筒状の胴体部６ａ内に収容される。ハウジングは、胴体部６ａとハンドル部６ｂと基板収納部６ｃにより構成され、胴体部６ａの先端部にはベアリング１０ｃ及び１０ｄを保持するためのケース１５が取り付けられる。ハウジングは、プラスチック等の合成樹脂により一体成型で製造され、ケース１５はアルミ合金等の金属の一体成形により製造されると好ましいが、その他の材料、製造方法により製造しても良い。モータ３の後方には、モータ３を駆動するための駆動回路基板７が配設され、この回路基板上にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Eｆｆｅｃｔ Tｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子１７により構成されるインバータ回路及び回転子３ｂの回転位置を検出するためのホールＩＣ等の回転位置検出素子５２が搭載される。スイッチング素子１７は、駆動回路基板７に対して垂直でなく斜めに立っており、このように配置することによって軸方向（前後方向）及び径方向（上下方向）の大きさが抑えられている。

ハウジングの胴体部６ａの側部であって、オイルパルスユニット４の左右両側には、冷却ファン４１（図５参照）及び４６が設けられる。冷却ファン４１、４６によって、胴体部６ａの後方の空気取入口１１ａ、１１ｂ、及び、後述する空気取入口１１ｃ、１１ｄ（図５参照）から外気が吸引され、吸引された外気はスイッチング素子１７の周囲を流れることによりスイッチング素子１７を最初に冷却し、その後モータ３の部分において、固定子３ａの外側及び内側を軸方向後方から前方に流れ、インナカバー３０に形成される複数の軸方向貫通穴（図示せず）を通過してオイルパルスユニット４側に流入する。貫通穴を通過した空気は、オイルパルスユニット４の周囲を流れることによりオイルパルスユニット４を冷却した後に、オイルパルスユニット４の左右両側に設けられる冷却ファン４１（図５参照）、４６にて吸引され、ハウジングの胴体部６ａの側方（左右両方）に設けられた後述する排気口から外部に排出される。

ハウジングの胴体部６ａから略直角に下方向に延びるハンドル部６ｂの取り付け部付近にはトリガスイッチ８が配設され、トリガ８ａを引いた量に比例する信号が、制御基板９に伝達される。ハンドル部６ｂの下側部分は、ハンドル部６ｂに対して大きな外径を有する基板収納部６ｃが形成され、基板収納部６ｃには後述する制御回路を搭載する制御基板９が収容される。本実施例では、モータの回転駆動用の制御回路やその他の電子回路を搭載するために３枚の基板が収容されているが、必ずしもこの構成に限られず、必要な基板を任意の空間に収容することが可能である。制御基板９には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１８が設けられ、発光ダイオード１８の光は図示しないハウジングの透過窓を透過又は貫通孔を通して外部から識別できるように構成される。

ハウジングの胴体部６ａ内には、ユニット式で構成されたオイルパルス機構、即ちオイルパルスユニット４が収容される。オイルパルスユニット４は、後方側のライナプレートの嵌合軸２３ａがモータ３の回転軸に直結され、前方側のメインシャフト２４が出力軸５に直結される。トリガ８ａが引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転はオイルパルスユニット４に伝達される。オイルパルスユニット４の内部にはオイルが充填されていて、出力軸５に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい際には、オイルの抵抗のみで出力軸５はモータ３の回転にほぼ同期して回転される。出力軸５に強い負荷がかかると出力軸５の回転が止まり、オイルパルスユニット４の外周側のライナのみが回転を続け、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置にてオイルの圧力が急激に上昇し、メインシャフト２４を介して出力軸５に大きな締付トルク（打撃力）が作用し、出力軸５を大きな力で回転させる。以後、同様の衝撃動作が数回繰り返され、締め付け対象が設定トルクで締め付けられるまで打撃力が間欠的に繰り返し伝達される。

出力軸５は、後方側端部がボール式のベアリング１０ｃにより保持され、前方のボール式のベアリング１０ｄによりケース１５に保持される。ケース１５の周囲には、接続用のコード等をカバーすると共に、ケース１５の周囲を覆うカバー１９が設けられる。

図２は、図１のオイルパルス工具１の外観を示す側面図である。ハウジング６は胴体部６ａ、ハンドル部６ｂ及び基板収納部６ｃを有し、プラスチック等の合成樹脂の一体成形により左右分割式に構成され、複数のネジ３３によって固定される。ケース１５及びカバー１９は筒状であり、前方から胴体部６ａに装着される。胴体部６ａの後方側には、複数のスリット状の空気取入口１１ｃが形成され、中央付近の側部（オイルパルスユニット４の左右両側）には複数のスリット状の排気口１２ａ、１２ｂ（図５参照）が形成される。

次に図３及び図４を用いてオイルパルスユニット４について説明する。図３は、図１のオイルパルスユニット４の断面図である。図４は図３のＣ−Ｃ断面であって、オイルパルスユニット４の使用状態における一回転の動きを８段階で示した断面図である。図３において、オイルパルスユニット４は、主に、モータ３と同期して回転する駆動部分と、先端工具が取り付けられる出力軸５と同期して回転する出力部分の２つの部分により構成される。モータ３と同期して回転する駆動部分は、モータ３の回転軸に直結されるライナプレート２３と、その外周側で前方に延びるように固定され外径が略円形のライナ２０と、ライナ２０の前方内周側に固定されるローワープレート２１を含んで構成される。出力軸５と同期して回転する出力部分は、メインシャフト２４と、メインシャフト２４にバネを介して取付けられるブレード２５ａ、２５ｂ（図４参照）を含んで構成される。

メインシャフト２４はローワープレート２１を貫通し、ライナ２０内で回転できるように保持され、ライナ２０とメインシャフト２４内には、トルクを発生するための作動油（オイル）を充填してライナ２０の両端に取り付けたライナプレート２３とローワープレート２１によって密封される。ローワープレート２１とメインシャフト２４、及び、ライナ２０とライナプレート２３の間には、相互間の気密性を確保するためのＯリング２９ａ、２９ｂが設けられる。なお、ライナ２０にはオイルの圧力を高圧室から低圧室に逃がすリリーフバルブ２２があり、発生するオイルの最大圧力を制御し、締め付けトルクを調整することができる。

ライナ２０の内部は図４に示すような略４つの領域を形成するような断面を有するライナ室が形成される。メインシャフト２４の外周部には、対向する２個の溝部にバネを介してブレード２５ａ、２５ｂが嵌挿され、ブレード２５ａ、２５ｂがライナ２０の内面に当接するようにバネによって円周方向に付勢される。ブレード２５ａ、２５ｂ間のメインシャフト２４の外周面には軸方向に延びる二本の凸状シール面２６ａ、２６ｂが設けられる。ライナ２０の内周面には山形状に盛り上げて成る凸状シール面２７ａ、２７ｂと、凸状部２８ａ、２８ｂが形成される。

オイルパルス工具１はボルト締め付け時において締め付けボルトの座面が着座すると、メインシャフト２４に負荷がかかり、メインシャフト２４、ブレード２５ａ、２５ｂはほぼ停止した状態になり、ライナ２０だけ回転し続ける。モータ３の回転によるライナ２０の回転に伴い、１回転に１回の衝撃パルスが発生するが、この衝撃パルス発生時においてオイルパルス工具１内は、ライナ２０の内周面に形成した凸状シール面２７ａとメインシャフト２４の外周面に形成した凸状シール面２６ａが接触する。同時に、ライナ２０の内周面に形成した凸状シール面２７ｂとメインシャフト２４の外周面に形成した凸状シール面２６ｂと接触する。このようにライナ２０の内周面に形成した一対の凸状シール面と、メインシャフト２４の外周面に形成した一対の凸状シール面がそれぞれ当接することにより、ライナ２０の内部は二つの高圧室Ｈと２つの低圧室Ｌに仕切られる。そして、前記高圧室Ｈと低圧室Ｌとの圧力差によりメインシャフト２４が締め付けボルトを締め付けるべく回転する。

次に、オイルパルスユニット４の動作手順を説明する。まず、トリガ８ａを引くことによりモータ３が回転され、これに伴いライナ２０も同期して回転する。本実施例では、モータ３の回転軸にライナプレート２３が直結されているが、減速機構を介して接続するようにしても良い。

図４の（１）〜（８）は、ライナ２０がメインシャフト２４に対して相対的に１回転する状態を示した図である。前述したように、出力軸５に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい時には、オイルの抵抗のみでメインシャフト２４はモータ３の回転にほぼ同期して回転する。出力軸５に強い負荷がかかるとそれに直結されたメインシャフト２４の回転が止まり、外側のライナ２０のみが回転を続ける。

図４の（１）は、メインシャフト２４に衝撃パルスによる打撃力が発生するときの位置関係を示す図である。この（１）に示す位置が、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置である。ここでは、凸状シール面２７ａと２６ａが、凸状シール面２７ｂと凸状シール面２６ｂが、ブレード２５ａと凸状部２８ａが、ブレード２５ｂと凸状部２８ｂがそれぞれメインシャフト２４の軸方向全域において当接し、これによりライナ２０の内部空間が２つの高圧室と２つの低圧室の４室に区画される。

ここで高圧、低圧とは、内部に存在するオイルの圧力である。さらにモータ３の回転によってライナ２０が回転すると、高圧室の容積は減少するためオイルは圧縮されて瞬間的に高圧が発生し、この圧力によりブレード２５ａ、２５ｂを低圧室側に押しやる。その結果、メインシャフト２４には上下のブレード２５ａ、２５ｂを介して瞬間的に力が作用して強力なトルクが発生する。この高圧室が形成されることにより、ブレード２５ａ、２５ｂを図中時計方向に回転させるような強い打撃力が作用する。図４（１）に示す位置を本明細書では「打撃位置」と呼ぶ。

図４の（２）は、打撃位置からライナ２０が４５度回転した状態を示す。（１）に示す打撃位置を過ぎると、凸状シール面２７ａと２６ａ、凸状シール面２７ｂと２６ｂ、ブレード２５ａと凸状部２８ａ、及び、ブレード２５ｂと凸状部２８ｂの当接状態が解除されるため、ライナ２０の内部の４室に区画されていた空間が解除され、相互の空間にオイルが流れるため、トルクは発生せず、ライナ２０はモータ３の回転によりさらに回転する。

図４の（３）は、打撃位置からライナ２０が９０度回転した状態を示す。この状態では、ブレード２５ａ、２５ｂが凸状シール面２７ａ、２７ｂに当接してメインシャフト２４から突出しない位置まで半径方向内側まで後退するため、オイルの圧力の影響を受けずトルクは発生しないため、ライナ２０はそのまま回転する。

図４の（４）は、打撃位置からライナ２０が１３５度回転した状態を示す。この状態ではライナ２０の内部空間は連通してオイルの圧力変化は生じないため、メインシャフトに回転トルクは発生しない。

図４の（５）は、打撃位置からライナ２０が１８０度回転した状態を示す。この位置では、凸状シール面２７ｂと２６ａ、凸状シール面２７ｂと凸状シール面２６ｂが接近するが、当接しない。これは、メインシャフト２４に形成した凸状シール面２６ａと２６ｂが、メインシャフトの軸に対して対称位置にないためである。同様にライナ２０の内周に形成した凸状シール面２７ａと２７ｂもメインシャフトの軸に対して対称位置にはない。従って、この位置ではオイルの影響をほとんど受けないためトルクはほとんど発生しない。尚、内部に充填されるオイルには粘性があり、凸状シール面２７ｂと２６ａ、又は、凸状シール面２７ａと２６ｂが対面した際に、ほんの僅かながら高圧室が形成されるため、（２）〜（４）、（６）〜（８）と違って若干の回転トルクを生じさせる。

図４の（６）〜（８）の状態は、（２）〜（４）とほぼ同様であり、これらの状態の際はトルクが発生しない。（８）の状態からさらに回転すると、図４の（１）の状態に戻り、凸状シール面２７ａと２６ａが、凸状シール面２７ｂと２６ｂが、ブレード２５ａと凸状部２８ａが、ブレード２５ｂと凸状部２８ｂがそれぞれメインシャフト２４の軸方向全域において当接し、これによりライナ２０の内部空間が２つの高圧室Ｈと２つの低圧室Ｌの４室に区画されるため、メインシャフト２４に強い回転トルクが発生する。

次に図５を用いて本実施例のオイルパルス工具１における冷却用空気流の流れを説明する。図５は図１のＡ−Ａ部の断面図である。本実施例に係るオイルパルス工具１では、２つの冷却ファン４１、４６によってハウジング６の内部の空気が排出されるため、空気取入口１１ｃ、１１ｄから外気が取り込まれ、矢印３１及び３２のような流れの空気流が発生し、胴体部６ａの左右両側に設けられた排気口１２ａ、１２ｂから外部に排出される。また矢印３１及び３２の流れの空気流だけでなく、ハウジング６の後方側の空気取入口１１ａ、１１ｂ（図１参照）から取り込まれた空気流がスイッチング素子１７の周囲を流れて、モータ３の固定子３ａと回転子３ｂの間を流れてインナカバー３０の貫通穴を貫通して、矢印３１及び３２の空気流と合流する。

ここで、軸方向（前後方向）でみると、冷却ファン４１、４６はオイルパルスユニット４の前後範囲内に収まるように配置されている。このように、オイルパルスユニット４の前後位置と冷却ファン４１、４６の前後位置がオーバーラップするように配置することにより、特に冷却したい部分であるオイルパルスユニット４を強力に冷却することができる。

以上説明したように本実施例では、冷却ファン４１、４６をモータ３の回転力を用いて駆動するのではなく、別の動力源を用いて駆動するようにした。また、冷却ファン４１、４６をモータ３の回転軸３ｄやオイルパルスユニット４のメインシャフト２４と同軸に設けるのではなく、オイルパルスユニット４の側方に、冷却ファン４１、４６の回転軸が、回転軸３ｄの軸方向とほぼ垂直方向になるように配置した。このように配置することによって、モータ３の後方、又は、モータ３とオイルパルスユニット４の間に冷却用のファンを設ける必要が無くなるので、工具本体の全長（前後長）を短くすることができる。また、本実施例では冷却ファンを１つでなく、左右に２つの冷却ファン４１、４６を配置するように構成したので、冷却効率の大幅な向上を図ることができる。さらに、比較的スペース的な余裕のあるオイルパルスユニット４の側部を用いることにより、冷却ファン４１、４６の取り付けスペースを効率よく設定することができ、冷却ファン４１、４６部分のハウジングの胴体部６ａの出っ張りを最小に抑えることができる。本発明では冷却ファンをオイルパルスユニット４の上側につけることも可能であるが、胴体部６ａから上側に出っ張り部分が生ずると、左右方向の出っ張りに比べて作業者が使いにくいと感じることが発明者らの実験でわかったので、本実施例のように左右両側に設ける方が好ましい。尚、左右の間隔が狭い箇所で使うような特殊なオイルパルス工具の場合は、左右両側の代わりに上側に設けるようにしても良い。

図６は図１のＢ−Ｂ部の断面図である。ハウジング６は、モータ３の回転軸３ｄ又はオイルパルスユニット４の中心軸の軸線を通る鉛直な面で左右に２分割された右側のハウジング６ａ―１と左側のハウジング６ａ−２で形成され、これらのハウジング６―１と６−２に挟み込まれるようにしてオイルパルスユニット４が組み込まれる。オイルパルスユニット４は、図１で示したように後方側で嵌合軸２３ａがモータ３の回転軸３ｄと連結され、前方側でオイルパルスユニット４のメインシャフト２４が出力軸５に連結されるので、オイルパルスユニット４自体はハウジング６−１、６−２の内壁とは非接触状態で保持される。そこで本実施例では、オイルパルスユニット４とハウジング６−１、６−２の内壁都の間に、冷却ファン４１、４６を保持するためのファンガイド１３、１４を設けた。上側のファンガイド１３と下側のファンガイド１４は、プラスチック等の合成樹脂の一体成形で製造されるものであり、ハウジング６―１と６−２の分割面を跨いで左右に延びるように配置される。ファンガイド１３、１４の左右両端には冷却ファン４１、４６が接しており、ファンガイド１３、１４は冷却ファン４１、４６をハウジング６−１、６−２に内側から外側へ押しつけるように保持する。この際、ファンガイド１３、１４はオイルパルスユニットとは接触しないようにファンガイド１３、１４の形状が設定される。ファンガイド１３、１４は、ハウジング６の内部に流入した空気流を、所定の方向に案内する整流板の役割も有している。

冷却ファン４１、４６はファンハウジング内に電気モータとプロペラが組み込まれたユニット形式で構成されたもので、いわゆるファンモーターという名称で広く販売されている。ハウジング６―１と６−２の内壁には、冷却ファン４１、４６を収容するための側面から見た形状が略四角形の凹部６ｄが形成され、この凹部６ｄに内側から冷却ファン４１、４６が収容される。凹部６ｄには、複数のスリットを有する排気口１２ａ、１２ｂが形成される。本実施例では冷却ファン４１、４６は凹部６ｄにより保持され、内側からファンガイド１３、１４によって押圧されることにより、ハウジング６―１と６−２の内壁に押しつけられることにより安定して保持される。この際、押しつけ力を発生させるためにファンガイド１３、１４が僅かながらバネ的な作用をすることが好ましく、本実施例では接続部１３ｂ、１４ｂが弓なりに反ったような形で形成することによりバネ的作用を実現した。

図７は図６のＤ−Ｄ部の断面からみた冷却ファン４１の形状を示す図であり、冷却ファン４１の側面図でもある。冷却ファン４１は、プラスチックの一体成形により形成されたファンハウジング４２内に図示しない電気駆動式のモータと、モータの回転軸に接続される羽根４３を有して構成される。冷却ファン４１を駆動するモータには種々のタイプを利用できるが、本実施例では電源コード２から供給される直流電圧を降圧させて得られる低圧の直流電力を用いて駆動されるＤＣモータを用いると良い。ファンハウジング４２からリード線４４が外部に引き出され、リード線４４を介して所定の直流電圧を印加すると羽根４３が回転する。ファンハウジング４２の側面形状（図７のように見た状態）は略正方形の形状であり、ファンハウジング４２の四隅にはネジ等でファンハウジング４２を固定するための４つの通し穴４２ａが形成される。

図８は図６のＥ−Ｅ部の断面からみた冷却ファン４６の形状を示す図である。冷却ファン４６は冷却ファン４１と全く同一の冷却ファンを用いることができ基本的な構成は同一である。ファンハウジング４７の四隅にはネジ等でファンハウジング４７を固定するための４つの通し穴４７ａが形成される。

次に図９を用いてファンガイド１３とファンガイド１４の形状を説明する。ファンガイド１３とファンガイド１４は同一の材料（例えばプラスチック）、同一の形状に製造されるので互換性がある。ファンガイド１３は左右連結部１３ａの左右両端から下方に広がりながら延びる円弧状の接続部１３ｂと、接続部１３ｂの先端に設けられ冷却ファン４１、４６の通し穴４２ａ、４７ａに挿入される押さえ棒１３ｄの台座となるベース部材１３ｃが形成される。左右連結部１３ａはハウジング６の分割面を跨いでハウジング６−１、６−２の内壁に接する部分であり、接触状態を良好にするためと強度を増すために左右に延びる３本のリブが形成される。円弧状の接続部１３ｂは左右２箇所に形成されるベース部材１３ｃに押圧力を与えるための形状としており、図６に示すようにハウジング６の内部に組み込まれた際に、ほんの僅かながらゆがむ用にそのサイズ、形状が設定される。ベース部材１３ｃの側面形状は、冷却ファン４１、４６のファンハウジング４２、４７の形状に対応しており、ベース部材１３ｃをがたつき無く良好にファンハウジング４２又は４７に押しつけることにより安定して冷却ファン４１、４６を保持することができる。尚、図示していないが、冷却ファン４１、４６とベース部材１３ｃの間に制震効果のある弾性部材を介在させるようにしても良いし、冷却ファン４１、４６とハウジング６−１、６−２の内壁の間を接着剤や樹脂等で固定するようにしても良い。

ファンガイド１４の形状はファンガイド１３の形状と同一である。ファンガイド１４は左右連結部１４ａの両側に接続部１４ｂを介してベース部材１４ｃが接続され、ベース部材１４ｃには押さえ棒１４ｄが形成される。ここで左右連結部１４ａの裏側（オイルパルスユニット４と面する側）には、左右連結部１４ａの強度を向上させるためのリブ１４ｅが形成される。尚、リブ１４ｅに相当するリブは左右連結部１３ａの裏側にも同様に形成される。

次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図１０に基づいて説明する。図１０はモータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施例では、モータ３は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ｂと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子３ａと、回転子３ｂの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）５２を有する。これら回転位置検出素子５２からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。

駆動回路基板７上に搭載される電子素子には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴなどの６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御基板９に搭載される制御信号出力回路５４に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路５４から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、電源コード２を介して供給される直流をインバータ回路５９にて変換して３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。

６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御基板９上に搭載された演算部５１によって、トリガ８ａの操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。

ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路５９の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって電源コード２を介して供給される直流電力から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。

オイルパルス工具１には、モータ３の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー１６が設けられ、回転方向設定回路５７は正逆切替レバー１６の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部５１に送信する。演算部５１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。

制御信号出力回路５４は、回転方向設定回路５７と回転子位置検出回路５３の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路５４に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子３ｂを設定された回転方向に回転させる。この場合、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路５６の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路５５によって測定され、その値が演算部５１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。

ファン回転制御部５８は、２つの冷却ファン４１、４６の回転を制御するものであり、演算部５１からの指示により冷却ファン４１、４６に所定の電力を供給又は停止をすることにより回転開始及び回転停止を制御する。本実施例での冷却ファン４１、４６の制御の仕方は種々の方法が考えられる。例えば、作業者がトリガ８ａを引いてモータ３の回転が開始したと同時に冷却ファン４１、４６の回転を開始させ、作業者がトリガ８ａを離したら冷却ファン４１、４６の回転が止まるようにトリガ８ａと連動して制御することができる。また、冷却ファン４１、４６の停止時だけをトリガ８ａと連動させずに、作業者がトリガ８ａを離してモータ３の回転を停止したら所定時間（例えば３〜５分）経過後に冷却ファン４１、４６を停止させるようにしても良い。さらに温度センサを設けて、所定の温度まで低下した際に冷却ファン４１、４６を停止させるように制御しても良い。本実施例における冷却ファン４１、４６の配置では、２つの冷却ファン４１、４６を同期させて同じ制御をすることが好ましい。従って、片方の冷却ファンだけを停止させる制御は好ましくない。これはハウジング６の同一部分の左右両側に冷却ファン４１、４６を配置しているので、片方の冷却ファンを停止すると、もう一方の冷却ファンの部分から外気を吸引してしまうためである。

以上本実施例ではスイッチング素子１７、モータ３及びオイルパルスユニット４を２つの冷却ファン４１、４６によって強力に冷却できるので、オイルパルス工具１を安定して動作させることができる上に、オイルパルス工具１の長寿命化を図ることができる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、冷却ファンの回転方向中心軸はオイルパルス機構部を駆動するモータ３の回転軸３ｄの方向に対して垂直方向になるように配置したが、かならずしも垂直にこだわる必要はなく、所定の角度をもっていてハウジング６から外部に突出しなければ、他の任意の角度で配置するようにしても良い。

本発明の実施例の構成では、電気モータで駆動されるオイルパルス工具の例を用いて発明を説明したが、エンジンなどの他の動力によって動作するオイルパルス工具であっても良い。また、オイルパルス工具でない動力工具であっても良い。例えば、インパクトドライバのインパクト機構部(金属のハンマとアンビルを有する)を冷却ファンによって冷却する構造であっても良い。

１ オイルパルス工具 ２ 電源コード ３ モータ
３ａ 固定子 ３ｂ 回転子 ３ｃ 巻線 ３ｄ 回転軸
４ オイルパルスユニット ５ 出力軸 ６ａ 胴体部
６ｂ ハンドル部 ６ｃ 基板収納部 ６ｄ （冷却ファン収容用の）凹部
７ 駆動回路基板 ８ トリガスイッチ ８ａ トリガ
９ 制御基板 １０ａ〜１０ｄ ベアリング １１ａ〜１１ｄ 空気取入口
１２ａ、１２ｂ 排気口 １３、１４ ファンガイド
１３ａ、１４ａ 左右連結部 １３ｂ、１４ｂ 接続部
１３ｃ、１４ｃ ベース部材 １３ｄ、１４ｄ 押さえ棒
１４ｅ リブ １５ ケース １６ 正逆切替レバー
１７ スイッチング素子 １８ 発光ダイオード １９ カバー
２０ ライナ ２１ ローワープレート ２２ リリーフバルブ
２３ ライナプレート ２３ａ 嵌合軸 ２４ メインシャフト
２５ａ、２５ｂ ブレード ２６ａ、２６ｂ 凸状シール面
２７ａ、２７ｂ 凸状シール面 ２８ａ、２８ｂ 凸状部
２９ａ、２９ｂ Ｏリング ３０ インナカバー
３３ ネジ ４１、４６ 冷却ファン ４２、４７ ファンハウジング
４２ａ、４７ａ 通し穴 ４３、４８ 羽根 ４４、４９ リード線
５０ 制御部 ５１ 演算部 ５２ 回転位置検出素子
５３ 回転子位置検出回路 ５４ 制御信号出力回路
５５ 電流検出回路 ５６ 印加電圧設定回路
５７ 回転方向設定回路 ５８ ファン回転制御部 ５９ インバータ回路

Claims (9)

1. モータと、
   前記モータを収容するハウジングと、
   前記モータにより駆動されるオイルパルス機構部と、
   前記オイルパルス機構部の前方より突出する出力軸と、
   前記オイルパルス機構部の側方に設けられ前記オイルパルス機構部を冷却するファンを有し、
   前記ファンの回転方向中心軸は前記オイルパルス機構部を駆動する前記モータの回転軸の方向に対して略垂直方向に配置され、
   前記ファンは、前記オイルパルス機構部を隔てて２つ設けられ、２つの前記ファンの排出方向は互いに反対方向であることを特徴とするオイルパルス工具。
2. 前記ファンは、前記ハウジングの内側であって前記オイルパルス機構部の周囲に配置されることを特徴とする請求項１に記載のオイルパルス工具。
3. 前記ファンは、ファンハウジング内に電気モータとプロペラが組み込まれたユニット形式で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルパルス工具。
4. 前記ハウジングは左右に分割可能であり、前記ユニット形式のファンを前記分割式のハウジングの内部に挟みこむためのファンガイドを設け、
   前記ファンガイドを用いて前記ファンを前記ハウジングの内部に固定することを特徴とする請求項３に記載のオイルパルス工具。
5. モータと、
   前記モータを収容する胴体部と、
   前記モータにより駆動され、前記胴体部の前方より突出する出力軸と、
   前記胴体部より下方に延びるハンドル部と、
   前記胴体部の側方に配置され、前記胴体部の内蔵物を冷却するファンと、を有し、
   前記ファンの回転方向中心軸は前記モータの回転軸の方向に対して略垂直方向に配置され、
   前記ファンは、前記内蔵物を隔てて２つ設けられ、２つの前記ファンの排出方向は互いに反対方向であることを特徴とする動力工具。
6. 前記ファンは前記胴体部の側方に配置されることを特徴とする請求項５に記載の動力工具。
7. 前記ファンは、ファンハウジング内に電気モータとプロペラが組み込まれたユニット形式で構成されることを特徴とする請求項５又は６に記載の動力工具。
8. 前記内蔵物は、前記モータであることを特徴とする請求項７に記載の動力工具。
9. 前記内蔵物は、オイルパルス機構部であることを特徴とする請求項７に記載の動力工具。

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