JP2006123089A - ボルトなどの締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】ナット類の頭部にソケット部を嵌合する際或いは離脱する際自動的にソケット部が所定位置に復帰回転するようにしたものであり、ナット類への装着及び離脱が容易であり、その構造も簡単なボルトナット類の締付具を提供する。
【解決手段】使用目的に応じたボルト、ナット類の頭部に係合するソケット部を外周の一部が開口した略Ｕ状に形成する。そしてこの環状のソケット部をフレーム部材に回動自在に支持する。その構造は例えばフレームの内壁に環状溝を設けてソケット部外周の環状突起を嵌合する。このフレーム部材にも略Ｕ字状の着脱開口を設け、フレーム部材の開口とソケット部の開口が一致した時ナット類の頭部にソケット部を装着及び離脱することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明はボルト、ナット類の締め付け、或いは緩めるスパナ、レンチなどの締付具に係わり、詳細にはパイプなどの配管上のナット類、ケーブル線など配線上のナット類を操作業中に容易に離脱することがなく、またナット類への装着及び離脱が容易である締結具に関する。

一般にこの種の締結具はボルト、ナット等の頭部に嵌合するソケットと、このソケットに連結した操作アームとから構成され、ナット類の頭部にソケットを嵌合し操作アーム部を左右に揺動することによって締め付け或いは緩める工具として広く用いられている。従来このような締結具は、例えば図９に示すようなスパナとして、Ｕ字状のソケットをナット類の頭部に側方から係合、及び離脱するものと、図１０に示すように環状（Ｏ字状）のソケットをナット頭部に上方から係合、離脱するものが知られている。

前者のＵ字状ソケットは係合、離脱は容易であるが、締結作業中に不用意にナット頭部からソケットが離脱することがあり、後者のＯ字状ソケットは締結作業中に容易に離脱することは少ないが締結しようとするナット類の上方に十分なスペースがないときには使用することが出来ない。特に図１１に示すようにボルト、ナットなどの被締結物にパイプが連結されている配管用継手のナット、或いは各種機器の配線（ハーネス）用継手のナットではＯ字状ソケットの工具は使用できない。また、前者のU字状のソケットは締結作業中に離脱し易いのを改善するため図１２に示すようにボルト、ナットなどの頭部より小さい開口径のC字状のメガネレンチ或いは図１３に示すモンキースパナが知られている。

一方、操作アームはソケット部から一体に把持部が連結され、ナット類にソケット部を着脱しながら所定角度ずつアームを揺動させて締め付ける構造と、フレームに回転自在に取付けたソケット部を操作アームの揺動運動で回転させる構造がそれぞれ知られている。そして後者の構造は操作アームをフレームに揺動自在に取付け、その運動をラチェット機構でソケット部に伝達するものがラチェットスパナとして知られている。

従来のラチェットスパナは例えば特許文献１（特開２００２−３０７３１８）に開示されているようにＯ字状ソケットを環状のフレームに回動自在に軸受支持し、このソケット部の外周にラチェット歯車を一体形成し、このラチェット歯車に係合させたラチェット爪をフレームに揺動自在に軸承した操作アームに設けている。従ってソケット部の構造はＯ字状（環状の係合部）に限られ使用できる条件も限定される。そこでこのソケット部を一部が開放したＵ字状にしたものが特許文献２などで提案されている。同文献にはナット頭と係合する係合部の外周一部を開口したソケットを同様な開口部を有するフレーム部材に回動自在に取付け、このソケットを操作アームの揺動で一方向に回転するラチェット歯車で回転させる構造が開示されている。
特開２００２−３０７３１８号公報 特開２００４−２５５５３９号公報

上述のようにナット類の頭部に係合するソケット部をフレームに回動自在に取付け、操作アームの揺動でこのソケット部をラチェット機構を介して回転させる際に前掲特許文献２に開示されているようにソケット部に外周の一部を開口したＵ字状係合部を採用すると次の問題がある。

つまり使用に際して、Ｕ字状係合部をナット頭に係合、或いは離脱するときにソケット部のＵ字状開口とこれを支持するフレーム部のＵ字状開口が常に一致しているとは限らない。従ってナット頭に装着しようとする時は使用者がソケット部を手指で廻してソケット部とフレーム部の開口を一致させ、この位置合わせの後ナット頭にソケットを係合する。同様に締結後にナット類から離脱する際にもソケット部を手指で廻して開口を一致させた後取り外すことが余儀なくされ、狭いスペースでの作業は非常に面倒なものとなる。

そこで本発明は外周の一部を切欠いたＵ字状のソケット部を操作アームの往復揺動操作で連続して回転させる際に、ナット類の頭部にソケット部を嵌合する際或いは離脱する際自動的にソケット部が所定位置に復帰回転するようにしたものであり、ナット類への装着及び離脱が容易であり、その構造も簡単なボルトナット類の締付具の提供をその主な課題としている。

本発明は上記課題を解決する為、次の手段を採用する。
まず使用目的に応じたボルト、ナット類の頭部に係合するソケット部を外周の一部が開口した略Ｕ状に形成する。そしてこの環状のソケット部をフレーム部材に回動自在に支持する。その構造は例えばフレームの内壁に環状溝を設けてソケット部外周の環状突起を嵌合する。このフレーム部材にも略Ｕ字状の着脱開口を設け、フレーム部材の開口とソケット部の開口が一致した時ナット類の頭部にソケット部を装着及び離脱することが可能となる。

そしてソケット部のＵ字状開口（着脱開口）は適用するボルト、ナット類の頭部外形より大きくするか、或いは小さく設定する。開口の口径をナット類の頭部と等しいか若干大きく設定した場合にはナット頭に側方から係合離脱する使用となり、逆に小さく設定した場合はナット頭に上方から係合離脱し、ナット頭にパイプ、ケーブルなどが接続されている仕様となる。

次に上記フレーム部材には操作アーム（ハンドル）を回動可能に軸支持し、この操作アームの揺動運動をソケット部材に伝達する伝動機構を設ける。そこで上記ソケット部材をその着脱開口が所定位置に復帰するように回動付勢する付勢手段を設ける。この付勢手段は種々の構造が採用し得るがコイルバネなどのスプリングを使用することが構造上も製造コスト面からも好適である。この付勢手段は上述のフレーム部材とソケット部材の間、若しくはフレーム部材と伝動機構との間に配置し、スプリングの場合はその一端をフレーム部材に固定し、他端自由端側をソケット部材或いは伝動機構に係合すれば良い。

更に本発明は上述の伝動機構をフレーム部材に軸承したラチェットホイールと、このラチェットホイールに一体的に設けた駆動歯車と、この駆動歯車に噛合した２つ以上のピニオンから成る伝動歯車と、この伝動歯車に噛合し上記ソケット部材の周囲に一体形成した従動歯車で構成する。そしてラチェットホイールに操作アームに設けたラチェット爪を係合し、操作アームの往復揺動運動で各歯車が一方向に回転しソケット部材を連続して一方向に回動するようにする。そこでこのラチェットホイールの回転軸にコイルスプリングを巻回し一端をフレーム部材に他端をラチェットホイールに係合する。この係合はスプリングの両端を固定した状態で連続回転すればスプリングが緊縮して運動の妨げとなり、これを解決する為にラチェットホイール側に位置するスプリングの自由端とラチェットホイールに形成した係合ピンとをソケット部材の一回転で係合離脱を繰り返すようにする。

つまり係合ピンとスプリングとはソケット部材の所定位置で係合し、ソケット部材が一回転し所定位置に近づいた近傍でスプリング端の撓みによって係合ピンから離脱し、その蓄力でスプリング端は所定位置に逆方向に戻り、次いで所定位置に到達した係合ピンと係合する構造を採用する。これによってソケット部材は常に３６０度の近傍まで所定位置に復帰する力を受け、３６０度回転した所定位置ではこの蓄力がリセットされることとなる。

次に操作アームにはこれに連結されたラチェット爪とラチェットホイールとの係合を解除する解除手段を設ける。最も簡便な方法はラチェット爪をラチェットホイールとの係合を解除する方向に操作アームに移動自在に取付け、使用者が解除方向に操作する解除レバーを設ける。かかる構成によって使用者は締め付け作業の完了後にこの解除レバーを操作しラチェット爪をラチェットホイールから離脱すればホイールは自由となりこのホイールに作用する付勢手段の蓄力でホイールは初期位置に復帰し、これに連動するソケット部材も初期位置に移動する。そしてこの初期位置でソケット部材はＵ字状の着脱開口がフレーム部材の開口と一致するように位置合わせする。以上の各構成によって本発明は前述の課題を達成することが可能となる。

着脱開口は自動的に初期位置に復帰するのでボルト、ナットなどの頭部にソケット部を装着、或いはこれから離脱する作業が容易である。

実施例について、図１から図１３にて説明する。
図１、図２において全体の構成を説明する。図１は、本考案のラチェットレンチの平面図であり、機構部品の配置構成を示す。図２は、その断面図である。

ラチェットレンチ１００は、外装ケース機能も兼ねたフレーム部材であるレンチフレーム１１０に、手回し用として揺動自在に取付けられた操作アーム１１１を有する。またレンチフレーム１１０には、ボルトおよびナットなど被締結物のヘッドと係合して締結／もしくは外すための歯車等の伝動機構を内蔵し、その上にカバー１２０を取付けて構成される。伝動機構は、操作アーム１１１に設けたラチェット爪１６０に係合して揺動運動を回転運動に変換するラチェットホイール１５０と、ラチェットホイール１５０上には駆動歯車１４１を有し、伝達歯車１４０を介してリング状のソケット部材であるソケット歯車１３０に動力伝達する。

また操作アーム１１１と逆側には着脱開口１０５を有して、ケーブル線１０２等の取り込みを可能にしている。着脱開口１０５は、後述するレンチフレーム開口部１１２とカバー開口部１２１で形成する開口に、ソケット歯車開口部１３１を一致させて形成される。

レンチフレーム１１０には、ラチェットホイール１５０を軸支するラチェットホイール軸１１４、伝達歯車１４０を軸支する伝達歯車軸１１５が固設されている。伝達歯車軸１１５の軸端には、後述するカバー１２０固定用のカバー取付ネジ穴１１８が形成されている。また操作アーム１１１と逆側には被締結物１０１を締結／もしくは外すため被締結物１０１に直接嵌合するソケット歯車１３０をガイド収容するソケット歯車ガイドａ１１３があり、その一部はケーブル線１０２等を取り込むレンチフレーム開口部１１２を形成している。さらにラチェット爪１６０が往復動作するラチェットガイド溝１１６を有し、またラチェット復帰ボタン１７０が往復動作するロックガイド溝１１７とラチェットガイド溝１１６が直交するよう形成されている。またさらにレンチフレーム１１０には歯車等の機構部を配設した後、カバー１２０を乗せて固定するカバー取付ネジ穴１１８、およびソケット歯車１３０を初期位置に復帰させるコイルスプリング１５６用のバネ掛穴１１９を有する。

ソケット歯車１３０は図1のように中央部が被締結物１０１に嵌合する被締結物外形形状の穴が設けられ、ソケット歯車１３０外周の一部が切欠かれて、ケーブル線１０２等を取り込むレンチフレーム開口部１１２と同様目的のソケット歯車開口部１３１を形成している。このソケット歯車開口部１３１の歯車開口寸法Ｂは、被締結物対面寸法Ａより小さく設定されている。またソケット歯車１３０は回転ガイド部１３２を、レンチフレーム１１０のソケット歯車ガイドａ１１３とカバーのソケット歯車ガイドｂ１２３で挟持され摺動ガイドされて、手回し回転力を伝達する２個の伝達歯車１４０と対称位置の２箇所で噛み合っている。

伝達歯車１４０は、レンチフレーム１１０上に固定された伝達歯車軸１１５に回転自在に軸支される。また伝達歯車１４０は、ソケット歯車１３０およびラチェットホイール１５０の中心間を結ぶ線に対し、線対称で２箇所の位置にソケット歯車１３０およびラチェットホイール１５０の駆動歯車１４１両方に噛み合うように配置される。

ラチェットホイール１５０は、駆動歯車１４１の歯底円より内側に同心円状で、ラチェットホイール凹部１５２、ラチェットホイール凸部１５３を、交互にそれぞれ４５度の等角度で配置して形成され、ラチェットホイール凹部１５２はラチェット爪１６０のラチェット先端部１６１が進入可能な大きさに設定されている。またラチェットホイール１５０は、レンチフレーム１１０上に固定されたラチェットホイール軸１１４に回転自在に軸支される。さらにまたその裏側円板面には、ソケット歯車１３０を初期位置に復帰させるコイルスプリング１５６のバネガイド部１５４が形成され、コイルスプリング１５６のバネアーム１５７が掛かる係合ピン１５５が植設されている。

ラチェット爪１６０はラチェットホイール１５０の中心に向かって配置され、ラチェット先端部１６１には、剣先状に４５度の爪斜面１６２を有する。爪斜面１６２の方向は、図５においてラチェットホイール１５０が時計方向に回転をしたとき、ラチェット爪１６０をラチェットホイール凹部１５２の入口端部で押戻すよう形成されている。またラチェット爪１６０の先端部とは逆側端部にはラチェット復帰バネ１６４が対向配置されラチェットホイール１５０の中心に向かって付勢される。さらにラチェット爪１６０の中間部分には、解除ノブ１６３がラチェット爪１６０に直交して形成されていて、レンチフレーム１１０の外部に露出し、外からのラチェット爪１６０の解除を可能にしている。

ラチェット復帰ボタン１７０は、ラチェット爪１６０と直交するレンチフレーム１１０のロック溝１６５に配置され、ラチェット爪１６０を係止するロック爪１７１を有し、ロックバネ１７２でロック爪１７１をラチェット爪１６０に当接するよう付勢する。ラチェット復帰ボタン１７０は、一端がレンチフレーム１１０の外に露出していてラチェット爪１６０係止時、その部分をレンチフレーム１１０の内側に押し込むことでラチェット爪１６０の係止が解除される。

カバー１２０はカバー開口部１２１とカバー取付穴１２４、取付け時の位置決め用のラチェットホイール軸穴１２２を有する。レンチフレーム１１０内に上述の機構部品を組み込み後、カバー取付ネジ１０４でレンチフレーム１１０の１箇所と伝達歯車軸１１５上の２箇所の計３箇所のカバー取付ネジ穴１１８に固定される。その際、ラチェットホイール軸１１４にラチェットホイール軸穴１２２を嵌合して位置決めする。またカバー１２０はカバー開口部１２１およびソケット歯車ガイドｂ１２３を有し、レンチフレーム開口部１１２およびソケット歯車ガイドａ１１３と対向するように配設され、ケーブル線１０２等の取込みを可能にしてソケット歯車１３０を摺接保持する。

〔動作説明〕
以下、本考案のラチェットレンチ１００での被締結物１０１の締結作業について説明する。図３で示すような、エンコーダ１０３等の製品にケーブル線１０２を固定した被締結物１０１の締結または取り外しを行う場合で説明する。

ラチェットレンチ１００の初期状態は、ソケット歯車１３０の歯車開口部１３１がレンチフレーム開口部１１２およびカバー開口部１２１と一致した位置にあり、ラチェットレンチ１００の着脱開口１０５が確保されている。またラチェット復帰ボタン１７０は、押し込まれた復帰位置にあり、ラチェット先端部１６１がラチェットホイール１５０のラチェットホイール凹部１５２に進入した状態で、ラチェットホイール１５０を係止固定している。このときは、着脱開口１０５が確保された状態でソケット歯車１３０も係止固定されている。

まず、ラチェットレンチ１００の着脱開口１０５からケーブル線１０２を通して、ラチェットレンチ１００をケーブル線１０２上で移動してナット等の被締結物１０１に嵌合する。この状態で手動にて操作アーム１１１を揺動往復させる。図１でソケット歯車１３０を中心に操作アーム１１１を時計回りに揺動した場合、ラチェット先端部１６１はラチェットホイール１５０のラチェットホイール凹部１５２に進入した状態で、ラチェットホイール１５０の駆動歯車１４１、およびそれと噛み合う伝達歯車１４０、ソケット歯車１３０が係止固定されたまま、時計回りの回転力を与えられ、被締結物１０１が締結されていく。

また、操作アーム１１１の揺動往復動作で、戻り工程となる反時計回りに揺動した場合、被締結物１０１から受ける反力でラチェットホイール１５０に時計回りの回転力を与え、ラチェット先端部１６１の４５度の爪斜面１６２をラチェットホイール凹部１５２の入口端部が押して、ラチェット爪１６０を押戻しソケット歯車１３０の係止が外れる。係止が外れると操作アーム１１１は、被締結物１０１から解放され、被締結物１０１の締結を緩めることなく反時計回りに揺動可能となる。ラチェットホイール１５０のラチェットホイール凹部１５２、ラチェットホイール凸部１５３が交互に４５度間隔で形成されているので、反時計回りの揺動ではラチェット爪１６０の係止、外れが交互に繰り返される。

以上の動作で操作アーム１１１の揺動往復動作を繰り返すことで被締結物１０１の締結が可能となる。従って操作アーム１１１を４５度以上の作業性の良い任意の可動可能範囲で揺動往復動作をすれば、被締結物１０１の締結作業ができる。

この操作アーム１１１の往復動作で、被締結物１０１が嵌合するソケット歯車１３０の歯車開口寸法Ｂと、被締結物対面寸法Ａの関係が、Ａ＞Ｂとなる設定のため締結動作中に、被締結物１０１からラジアル方向にレンチが外れるのを防止することができる。よって従来のようなスパナの開口が平行な事による、締結動作中に不用意に外れてしまう作業性の問題を解決している。

上述のように、ソケット歯車１３０は、２個の伝達歯車１４０でラチェットホイール１５０の駆動歯車１４１から駆動伝達される。ソケット歯車１３０には歯車開口部１３１があり、その部分では歯車伝達できないが、ソケット歯車開口部１３１が一方の伝達歯車１４０に対向している間、他方の伝達歯車１４０は噛み合い状態にあるよう２個の伝達歯車１４０が配置されているため、連続した歯車伝達が可能となる。

ラチェットホイール１５０のレンチフレーム１１０側円板面のバネガイド部１５４にはコイルスプリング１５６が初期モーメントを与えられた状態で組み込まれている。このコイルスプリング１５６は一端のバネアーム１５７がラチェットホイール１５０の背面部に植設された係合ピン１５５に係合してある。従って、ラチェットホイール１５０の回転に伴ってコイルスプリング１５６は除々に捩られて蓄勢（チャージ）される。そしてラチェットホイール１５０が一回転（初期位置の直前）するとバネアーム１５７が係合ピン１５５から外れ（リリース）、コイルスプリング１５６は初期状態に戻りラチェットホイール１５０の回転の都度このチャージとリリースを繰り返すこととなる。

被締結物１０１の締結完了後、ラチェットレンチ１００をケーブル線延長方向に移動させナット等の被締結物１０１との嵌合を外す。このときソケット歯車１３０の歯車開口部１３１は任意の位置にある。解除ノブ１６３をラチェット復帰バネ１６４に抗して手前に引くと、ラチェット爪１６０のラチェット先端部１６１がラチェットホイール１５０のラチェットホイール凹部１５２から外れ、ラチェットホイール１５０を自由にする。このとき解除ノブ１６３は、ラチェット復帰ボタン１７０のロック爪１７１がロックバネ１７２でラチェット爪１６０のロック溝１６５に係合し係止される。

ラチェットホイール１５０はラチェット爪１６０の係止を解除され自由になって、上述のコイルスプリング１５６の捩りモーメントで回転力を与えられ伝達歯車１４０を経てソケット歯車１３０を回転させて、レンチフレーム開口部１１２およびカバー開口部１２１に、ソケット歯車開口部１３１を一致させて着脱開口１０５が確保されたラチェットレンチ１００の初期状態に戻す。このとき図８のように、ラチェットホイール１５０が一回転する少し手前でコイルスプリング１５６のアーム長ｈを係合ピン１５５から外れるように設定することで上記のように、ラチェットレンチ１００の初期状態に戻すことができる。

ラチェットレンチ１００初期状態と同様に着脱開口１０５が確保され、ラチェットレンチ１００をケーブル線１０２から外して締結作業が完了する。さらに着脱開口１０５が確保された初期状態で、ラチェット復帰ボタン１７０を押すと、ラチェット爪１６０が解除復帰しラチェットホイール１５０を係止固定して次の締結作業待機状態となる。各開口部が完全に一致せず、多少ずれた状態の時には操作アーム１１１の根元に設けられたラチェットホイール露出部１５１に見えるラチェットホイール１５０の駆動歯車１４１を指で回転方向に前後させて開口部を一致させ初期状態に戻してラチェットホイール１５０を係止固定することができる。

また、被締結物１０１を外す作業の場合は、被締結物１０１に対しラチェットレンチ１００を締結時とは逆に、裏返して以上の動作をすれば取り外し作業が可能となる。

本発明に係わるラチェットレンチの構造を示す平面図である。 図１の断面図を示し、（ａ）は主要構成部の側断図であり、（ｂ）はソケット歯車の断面図であり、（ｃ）はソケット歯車の全体図を示す。 本発明に係わるラチェットレンチの使用状態の説明図である。 図３の上面図である。 ラチェットレンチの主要部を示す部分拡大図である。 コイルスプリングが初期位置に在る状態の平面図を示す。 図６の断面図を示す。 コイルスプリングの捩じれ状態を示す説明図である。 従来のスパナの説明図である。 従来のラチェットレンチの説明図である。 パイプ配管などの締結部の連結ナットの説明図である。 従来のメガネレンチの開口部形状を示す。 従来のモンキースパナの開口部形状を示す。

符号の説明

１００ ラチェットレンチ
１０１ 被締結物
１０３ エンコーダ
１０５ 着脱開口
１１０ レンチフレーム
１１１ 操作アーム
１１２ レンチフレーム開口部
１１５ 伝達歯車軸
１２０ カバー
１３０ ソケット歯車
１３１ ソケット歯車開口部
１４０ 伝達歯車
１４１ 駆動歯車
１５０ ラチェットホイール
１５１ ラチェットホイール露出部
１５２ ラチェットホイール凹部
１５３ ラチェットホイール凸部
１５６ コイルスプリング
１５７ バネアーム
１６０ ラチェット爪
１６４ ラチェット復帰バネ
１７１ ロック爪
１７２ ロックバネ
ｈ アーム長

Claims (7)

1. ボルトなど被締結物のヘッドと係合し外周の一部に着脱開口を有するリング状のソケット部材と、
   上記ソケット部材を回動自在に保持するフレーム部材と
   上記フレーム部材に揺動自在に取付けられた操作アームと、
   上記操作アームの揺動運動を上記ソケット部材に伝達する伝動機構と、
   上記ソケット部材を上記着脱開口が所定位置に復帰するよう一方向に回動付勢する付勢手段とを備えたボルトなどの締結具。
2. 前記付勢手段は、前記ソケット部材若しくは前記伝動機構と前記フレーム部材との間に設けられた付勢スプリングで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボルトなどの締結具。
3. 前記伝動機構は、前記操作アームに設けたラチェット爪に係合するラチェットホイールと、
   このラチェットホイールに形成された駆動歯車と、
   この駆動歯車と直接若しくは伝動歯車を介して噛合する前記ソケット部材に形成された従動歯車とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボルトなどの締結具。
4. 前記従動歯車は、前記ソケット部材の前記着脱開口を除く外周に歯欠き形状で形成され、
   前記伝動歯車はこの従動歯車に異なる位置で噛合する少なくとも２つのピニオンで構成され、
   このピニオンを介して前記駆動歯車の回転を上記従動歯車に伝達することを特徴とする請求項３に記載のボルトなどの締結具。
5. 前記付勢手段は、前記ラチェットホイールに巻回されたコイルスプリングで構成され、
   このコイルスプリングは一端を前記フレーム部材に固定され、他端自由端は前記ラチェットホイールに形成した係合ピンと係合及び離脱自在であることを特徴とする請求項３に記載のボルトなどの締結具。
6. 前記操作アームに設けられたラチェット爪は前記ラチェットホイールとの係合を解除する解除手段が備えられ、
   この解除手段の操作で前記ソケット部材は前記コイルスプリングの付勢力で所定位置に復帰し、この所定位置は前記ソケット部材の着脱開口が前記フレーム部材に形成された着脱開口部と一致する位置に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のボルトなどの締結具。
7. 前記ソケット部材は前記フレーム部材に着脱自在に取付けられ、異なるソケット部材を交換自在に前記フレームに取付けられるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のボルトなどの締結具。

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