JP2007245301A - トルクアップレンチ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車タイヤのボルト・ナットの締め付け或いは緩め作業を簡便に行うことができる小型・軽量で低コストの手動レンチを提供する。
【解決手段】内歯３Ｂを形成したケース３を蓋２と支持材４とで覆い、蓋２の中心孔を貫通する入力軸１の端部に太陽歯車３０を形成し、内歯３Ｂと太陽歯車３０とに噛み合うように遊星歯車３１、３２を設ける。出力軸部材７は片面側に入力軸１端部のピン３０Ａを嵌合する嵌合穴と、遊星歯車３１のピンを嵌合する嵌合穴を設け、支持部材４の中心孔を貫通し、端部には出力軸６を備えている。支持材４は出力軸部材７を支持し、外方に延びる腕部８を備え、腕部８には長孔と孔とを備える。アーム５には端部にボルト・ナット２４に嵌合するソケット２２に対し螺合するボルト１７を備え、更に前記長孔と孔に対向する孔と長孔及びボルト・ナット１４、ねじ１６からなる距離調整機構を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はボルト、ナット等の締め付け、取り外しに用いるトルクレンチに関し、特に自動車タイヤの固定に用いられているボルトやナットの締め付け或いは緩め作業を簡便に行うことができる、小型・軽量の遊星歯車機構を備えた減速型（トルク増大）の手動レンチに関する。

従来より各種の分野でボルトやナットの締め付け、緩め作業が行われており、そのために各種のトルクレンチが用いられている。それらの作業を素早く行うために遊星歯車機構を利用した増速型（トルク減少）の手動レンチが用いられ、例えば（１）特開平４−３３６９７６号公報「ラチェットスパナ」（特許文献１）が開発されている。また、特に大型のボルト、ナットの締め付けや緩め作業を容易に行うために遊星歯車機構を利用した減速型（トルク増大）の手動レンチとして、例えば（２）特開平１−１０３２７０号公報「遊星歯車減速機を用いたレンチ」（特許文献２）、（３）特開平８−１７４４３７号公報「トルクアタッチメント付きトルクレンチ」（特許文献３）が開発されている。これらの遊星歯車機構を利用したレンチはいずれもボルトやナット（以下、ボルト・ナットという）の締め付け或いは緩め作業に用いられ、作業性の向上を図るものである。

前記（１）と（３）の文献に示された工具は、太陽歯車と遊星歯車から構成される遊星歯車増速・減速機構を採用し、（２）の文献に示された工具は、サイクロ減速機（登録商標）と呼ばれる遊星歯車減速機構を採用している。

前記（２）の文献に示された工具に用いられているサイクロ減速機は、入力軸を偏心回転させてトロコイド型歯形の外歯歯車を減速回転させ、外歯歯車に接続された出力軸に回転力を伝えてボルト・ナットの締め付け或いは緩め作業を行うものである。また前記（３）の文献に示された工具によるボルト・ナットの締め付けは、＜１＞ハンドル操作による高速工程と、＜２＞トルクアタッチメントによる低速（増力）工程で行われる。この工具は、特に大型のボルト・ナットの締め付けに開発されたものである。
特開平４−３３６９７６号公報 特開平１−１０３２７０号公報 特開平８−１７４４３７号公報

遊星歯車減速機構を採用している従来のレンチは衝撃力が加わる電動型のものも多く、耐久性の向上などのため多くの部品から構成されている。また、構造上、精密な加工が必要な部品を有するレンチもある。さらに、レンチの一部には、ボルト・ナットの締め付け或いは緩め以外の作業も可能な機能を備えたものもある。したがって、これらのレンチはコストが高く、その外形寸法も大きい。

自動車タイヤの交換は整備工場などのほか、タイヤのパンク修理やタイヤの位置交換等のために自動車の所有者が行う場合も多い。このときには自動車に付属するレンチを用いて締め付け或いは緩め作業を行っているものの、レンチに相当の力をかける必要がある。この作業は簡便ではなく、場合によっては事故などの危険も伴う。また、電動レンチは電源の確保が必要で使用制限がある一方、手動レンチはそのような制限がない。

従来のレンチが有する上記課題に鑑みて、本発明は自動車タイヤのボルト・ナットの締め付け或いは緩め作業を簡便に行うことができる小型・軽量の手動レンチの提供を目的とする。また、個人使用の場合は使用頻度も少ないことから、この点を考慮した低コストのレンチを提供することも目的とする。

上記小型・軽量、手動及び低コストのレンチを提供する第１の手段は、レンチを構成する部品数を極力減少させることである。具体的には、例えば遊星歯車減速機構に用いられている複数の転がり軸受をすべり軸受とすることにより部品数を減少させる。

第２の手段は、精密加工を要する部品の削減である。第３の手段は、自動車タイヤの交換用に該レンチの用途を限定することでレンチの構造を簡略化する。第２と第３の手段は、特に部品の加工費を大幅に低減させる。

個人が該レンチを使用する頻度は少ないことから、従来品のような高耐久性は必要がない。したがって、第４の手段は、該レンチの製作材料として低廉かつ加工性のよいものを選択することである。

前記のような本発明に係るトルクアップレンチに関して、より具体的には、内周面に内歯を形成したケースと、前記ケースの一端面側を覆い、中心孔を備えた蓋と、前記ケースの他端面側を覆い、中心孔を備え、前記ケース側端面に嵌合穴を備えると共に、外方に延び長孔と孔とを形成している腕部を備えた支持材と、前記蓋の中心孔に嵌合し、ケース内の部分に外歯を形成しケース内端部に回転用のピンを形成すると共に、ケース外端部にソケットレンチ嵌合部を備えた入力軸と、前記ケースの内歯と前記入力軸の外歯に噛み合い、側面中心に回転用のピンを備えた複数の遊星歯車と、端面に前記入力軸のピンを嵌合して該ピンの回転を支持する入力軸用嵌合穴と、前記複数の遊星歯車のピンを嵌合して該ピンの回転を支持する複数の遊星歯車用嵌合穴とを備え、周囲が前記支持材の嵌合穴に嵌合すると共に前記支持材の中心孔を貫通し、中心にボルト・ナットに嵌合するソケット回転用の出力軸を突出した出力軸部材と、前記支持材の長孔に対向する孔と、孔に対向する長孔とを形成し、端部にボルト・ナットに嵌合するソケットに対して螺合するボルトを備えたアームとを備え、前記支持材と前記アームとは距離調整機構により連結したことを特徴とする。

また、本発明に係る他のトルクアップレンチは、前記トルクアップレンチにおいて、前記支持材の腕部と前記アームには周囲の部材に干渉することを防止する湾曲部を形成していることを特徴とする。

また、本発明に係る他のトルクアップレンチは、前記トルクアップレンチにおいて、前記蓋の中心孔の内周面を、該中心孔に嵌合する入力軸の回転を支持するすべり軸受としたことを特徴とする。

また、本発明に係る他のトルクアップレンチは、前記トルクアップレンチにおいて、前記支持材の中心孔の内周面を、該中心孔に嵌合する出力軸部材の回転を支持するすべり軸受としたことを特徴とする。

また、本発明に係る他のトルクアップレンチは、前記トルクアップレンチにおいて、前記距離調整機構は、支持材の長孔とアームの孔、及び支持材の孔とアームの長孔にそれぞれ螺合或いは嵌合するねじ部材により、前記出力軸に対向するボルト・ナットとこれに隣接する他のボルト・ナットとの間隔に対応するように距離を調整する機構であることを特徴とする。

本発明によって以下のような優れた効果が発揮される。
（１）該レンチの遊星歯車減速機構に用いられている太陽歯車と遊星歯車はピンと一体構造であることと、転がり軸受を一切使用しないですべり軸受を採用したことから、部品数の減少や構造の簡略化ができ、小型・軽量で低コストの自動車タイヤの交換用に適したレンチを提供する。
（２）増力機構を用いているので人力よってボルト・ナットの締め付け或いは緩め作業を容易にできるとともに、上記の小型・軽量化により使い勝手のよいレンチを提供する。これは、自動車のタイヤ交換における作業の安全性も高める。
（３）該レンチはボルト間の距離に合わせる調整機構を備えているため、普通自動車（小型貨物自動車も含む）のタイヤ交換に広く用いることができる。
（４）該レンチは湾曲部を設けてあるため、タイヤのホイール及びホイールカバーに損傷を与えない。
（５）該レンチのトルクを支持する部材としてソケットを用いているため、トルクの支持が確実に行える。

本発明は自動車タイヤのボルト・ナットの締め付け或いは緩め作業を簡便に行うことができる小型・軽量で低コストの手動レンチを提供するという課題を、内周面に内歯を形成したケースと、前記ケースの一端面側を覆い、中心孔を備えた蓋と、前記ケースの他端面側を覆い、中心孔を備え、前記ケース側端面に嵌合穴を備えると共に、外方に延び長孔と孔とを形成している腕部を備えた支持材と、前記蓋の中心孔に嵌合し、ケース内の部分に外歯を形成しケース内端部に回転用のピンを形成すると共に、ケース外端部にソケットレンチ嵌合部を備えた入力軸と、前記ケースの内歯と前記入力軸の外歯に噛み合い、側面中心に回転用のピンを備えた複数の遊星歯車と、端面に前記入力軸のピンを嵌合して該ピンの回転を支持する入力軸用嵌合穴と、前記複数の遊星歯車のピンを嵌合して該ピンの回転を支持する複数の遊星歯車用嵌合穴とを備え、周囲が前記支持材の嵌合穴に嵌合すると共に前記支持材の中心孔を貫通し、中心にボルト・ナットに嵌合するソケット回転用の出力軸を突出した出力軸部材と、前記支持材の長孔に対向する孔と、孔に対向する長孔とを形成し、端部にボルト・ナットに嵌合するソケットに対して螺合するボルトを備えたアームとを備え、前記支持材と前記アームとは距離調整機構により連結することによって実現した。

以下、本発明の実施例である自動車のタイヤ交換用のトルクアップレンチについて詳細に説明する。図１（ａ）に、該レンチの側面図を示す。該レンチの本体３３は、入力軸１、蓋２、後述の遊星歯車減速機構を内蔵するケース３、支持材４、アーム５及び出力軸６などから構成される。蓋２は複数のねじ１０により、また支持材４は複数のねじ１１によりケース３に固定される。

入力軸１の上部にはソケットレンチ２０の四角形状部２０Ａと嵌合するソケットレンチ嵌合部９が設けられており、ソケットレンチ嵌合部９に四角形状部２０Ａを嵌めて該レンチ２０を手動で回転すると入力軸１が回転する。該レンチ２０としては、ラチェット式のものを用いても良い。入力軸１の回転は、遊星歯車減速機構にて減速（トルク増大）されて出力軸６を回転させる。この回転は、出力軸６の下部に設けられた四角形状部１９と、ボルト・ナット２３と嵌合するソケット２１を介して、ボルト・ナット２３の締め付け或いは緩めを行う。

ボルト・ナット１４とアーム５に設けられた長孔１６、ねじ１５と支持材４に設けられた長孔１６は、ボルト・ナット２３とボルト・ナット２４との距離に応じて四角形状部１９とボルト１７間の距離を合わせる距離調整機構である（図１（ｂ）参照）。ボルト・ナット２３とボルト・ナット２４は自動車タイヤに装着された隣接するボルト・ナットで、距離Ｌは普通自動車（小型貨物自動車も含む）で６８〜７２ｍｍであるので、前記距離調整機構はこの範囲で距離を調整できることが好ましい。ボルト・ナット１４は固着しないで僅かな隙間があるように装着しておくと、ねじ１５のみの緩めと締め付けにより容易に距離を調整できる。ねじ１５が貫通するアーム５にはねじ１５が嵌合するねじ孔１８が加工されているため、距離の調整時に支持材４とアーム５は分離しない。

アーム５の端部に取り付けられたボルト１７とボルト・ナット２４と嵌合するソケット２２は、ボルト・ナット２４に隣接しているボルト・ナット２３の締め付け或いは緩め時に、レンチ本体３３に作用するトルクを支持する。

図１（ｂ）に示すように、支持材４とアーム５の側面にはそれぞれ湾曲部２５を設けてある。これは、自動車タイヤの交換時にタイヤのホイール及びホイールカバーを損傷させないためである。

図２（ａ）は図１（ｂ）のA−A’断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’断面図（水平方向）である。遊星歯車減速機構を構成する歯車は、入力軸１の下部に一体に設けられた太陽歯車３０、合計４個の遊星歯車（例えば遊星歯車３１と遊星歯車３２）及びケース３の内周面に設けられた内歯３Ｂである。なお、蓋２には入力軸１より僅かに大きい直径の孔が設けられているので、入力軸１を嵌装できる。また、支持材４には出力軸６の直径Ｄより僅かに大きい孔が設けられているので、出力軸６を嵌装できる。

太陽歯車３０と４個の遊星歯車のいずれも、外歯（３０Ｂ、３１Ｂ）からなっている。図２（ｂ）に示すように、本実施例の遊星歯車は４個である。太陽歯車３０、遊星歯車（例えば３１）及びケース３の内歯３Ｂに作用する力の分散と円滑な回転の観点から、遊星歯車の個数は３或いは４が好ましい。

本実施例の太陽歯車３０と４個の遊星歯車の直径は同一（製作例１２mm）で、内歯３Bの直径は３倍（製作例３６mm）である。いずれの歯車においても歯高は同一（製作例６mm）である。また、製作例において太陽歯車３０の外歯３０Ａと例えば遊星歯車３１の外歯３１Ｂの歯数はいずれも１２で、ケース３の内歯３Ｂの歯数は３６とした。

太陽歯車３０の下部には、一体構造のピン３０Ａが形成されている。このピンは出力軸６の上面中央部に設けられた孔に嵌装されており、太陽歯車３０を同心で回転させる。同様に、４個の遊星歯車の下部にも、一体構造のピン（例えば３１Ａと３２Ａ）が形成されている。これらのピンは出力軸部材７の上面外周に形成された４つの孔に嵌装されるので、各遊星歯車も同心で回転する。

従来の技術では、例えば太陽歯車や遊星歯車は歯車とピンが個別に構成されている。この場合、部品数が多くなるとともに、強度を持たせるために歯車の直径を大きくする必要があった。本実施例のように両者を一体構造化することにより強固な小径の歯車の製作が可能となるので、小型・軽量のレンチを提供できる。

図２（ｂ）に示すように、入力軸１を回転させて太陽歯車３０を時計回りに回転させると、太陽歯車３０とケース３の内歯３Ｂに噛合って拘束された４個の遊星歯車は反時計回りに自転しながら、太陽歯車３０を中心に時計回りに回転する。遊星歯車が時計回りに回転すると、４個の遊星歯車のピンが出力軸部材７に嵌装されているので出力軸６も時計回りに回転する。

本実施例の場合、太陽歯車３０を４回転すると出力軸６が１回転する（減速比は１／４）。したがって、摩擦抵抗などを無視すれば、出力軸のトルクは回転軸のトルクの４倍となる。

遊星歯車減速機構を内蔵するケース３内の空間には、歯車などの潤滑のためにグリース４４が充填される。グリース４４は、入力軸１と蓋２との接触面となるすべり軸受４１、出力軸６の上面中央に設けられた孔と太陽歯車３０のピン３０Aとの接触面、出力軸部材７の上面外周に設けられた４つの孔と各遊星歯車に形成されたピン（例えば遊星歯車３１のピン３１Ａ）との接触面となるすべり軸受４２、支持材４と出力軸６との接触面となるすべり軸受４３、ゴム製のO−リング１２、１３なども潤滑する。

O−リング１２、１３は、グリース４４を密封するために装着される。肉薄のパッキン３Ａも、蓋２及び支持材４とケース３との接触面からグリース４４が漏洩するのを防止する。O−リング１３は、出力軸部材７の上方への移動を防止する機能も有している。同様に、入力軸１の上方への移動防止のため、入力軸１には金属製の止め輪４０が取り付けられる。ゴム製のO−リングは摩擦力がやや大きくなるものの、ラチェットレンチを使用するときにレンチの空回りが防止できるという利点を持っている。

なお、製作例においては該レンチの本体の高さhは４０mm、長さｌは１０５mm、直径dは４８mmで、従来の技術に比べて大幅に小型・軽量化できた。

本発明によるトルクアップレンチは特に自動車の車輪用ボルト・ナットの締め付けや緩め作業に好適に利用することができるが、それ以外にも広範な分野で同様に利用することができる。

（ａ）は本発明の実施例の側面図であり、（ｂ）は同実施例におけるレンチ本体の平面図である。 （ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ’部分の断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’部分の断面図である。

符号の説明

１ 入力軸
２ 蓋
３ ケース
３Ａ パッキン
３Ｂ 内歯
４ 支持材
５ アーム
６ 出力軸
７ 出力軸部材
８ 腕部
９ ソケットレンチ嵌合部
１０ ねじ
１１ ねじ
１２ Ｏ−リング
１３ Ｏ−リング
１４ ボルト・ナット
１５ ねじ
１６ 長孔
１７ ボルト
１８ ねじ孔
１９ 四角形状部
２０ ソケットレンチ
２０Ａ 四角形状部
２１ ソケット
２２ ソケット
２３ ボルト・ナット
２４ ボルト・ナット
２５ 湾曲部
３０ 太陽歯車
３２Ａ ピン
３３ レンチ本体
４０ 止め輪
４１ すべり軸受
４２ すべり軸受
４３ すべり軸受
４４ グリース

Claims (5)

1. 内周面に内歯を形成したケースと、
   前記ケースの一端面側を覆い、中心孔を備えた蓋と、
   前記ケースの他端面側を覆い、中心孔を備え、前記ケース側端面に嵌合穴を備えると共に、外方に延び長孔と孔とを形成している腕部を備えた支持材と、
   前記蓋の中心孔に嵌合し、ケース内の部分に外歯を形成しケース内端部に回転用のピンを一体形成すると共に、ケース外端部にソケットレンチ嵌合部を備えた入力軸と、
   前記ケースの内歯と前記入力軸の外歯に噛み合い、側面中心に回転用のピンを一体に設けた複数の遊星歯車と、
   端面に前記入力軸のピンを嵌合して該ピンの回転を支持する入力軸用嵌合穴と、前記複数の遊星歯車のピンを嵌合して該ピンの回転を支持する複数の遊星歯車用嵌合穴とを備え、周囲が前記支持材の嵌合穴に嵌合すると共に前記支持材の中心孔を貫通し、中心にボルト・ナットに嵌合するソケット回転用の出力軸を突出した出力軸部材と、
   前記支持材の長孔に対向する孔と、孔に対向する長孔とを形成し、端部にボルト・ナットに嵌合するソケットに対して螺合するボルトを備えたアームとを備え、
   前記支持材と前記アームとは距離調整機構により連結したことを特徴とするトルクアップレンチ。
2. 前記支持材の腕部と前記アームには周囲の部材に干渉することを防止する湾曲部を形成していることを特徴とする請求項１記載のトルクアップレンチ。
3. 前記蓋の中心孔の内周面を、該中心孔に嵌合する入力軸の回転を支持するすべり軸受としたことを特徴とする請求項１記載のトルクアップレンチ。
4. 前記支持材の中心孔の内周面を、該中心孔に嵌合する出力軸部材の回転を支持するすべり軸受としたことを特徴とする請求項１記載のトルクアップレンチ。
5. 前記距離調整機構は、支持材の長孔とアームの孔、及び支持材の孔とアームの長孔にそれぞれ螺合或いは嵌合するねじ部材により、前記出力軸に対向するボルト・ナットとこれに隣接する他のボルト・ナットとの間隔に対応するように距離を調整する機構であることを特徴とするトルクアップレンチ。

Images