JP2008511462A - 固着接続、特にグロー・プラグを緩めるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

固着接続、特にエンジンのシリンダ・ヘッド内のグロー・プラグを緩めるための方法および装置が提供される。装置は、好ましくは空気圧、液圧または電気によって軸線方向に振動を発生させる機構１１、ならびに軸線方向の振動を固着接続に伝える手段を有し、また装置は、好ましくは、読み取りまたはあらかじめ調整可能１６な偶力を、緩める接続に対して加える手段８も有する。上記方法では、固着接続に好ましくは空気圧、液圧または電気によって発生させた軸線方向の振動を受けさせ、また固着接続を緩めるために、好ましくは手動であらかじめ調整された偶力をそれに加える。

Description

本発明は、例えばネジ接続のような固着接続（ｓｔｉｃｋｉｎｇ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を緩めるための方法および装置に関し、特にエンジンのシリンダ・ヘッド内のグロー・プラグを緩めることに関する。

振動／インパクト機構およびインパクト・キャップを備えたネジ接続を緩めるための装置が、米国特許第３８６１２５０号明細書によって知られている。振動／インパクト機構は、インパクト部分／接続部分である圧縮空気によって駆動されるインパクト・プランジャを有し、インパクト・キャップはネジ山にトルクを加えることなく振動を加える。

自動車およびエンジン技術の分野の技術者には、グロー・プラグをエンジンのシリンダ・ヘッドから取り外すことが困難であることが一般に知られている。これは、グロー・プラグのネジ山とシリンダ・ヘッドのネジ山との間に生じる腐食、シリンダ・ヘッドとグロー・プラグとの間の炭素堆積物、およびアルミニウムや鋼など様々な金属の「侵食（ｅａｔ ａｗａｙ）」など、いくつかの要因によるものである。このように、プラグはきわめて堅固に固着する可能性があり、また取り外す際に破損する危険がある。同様の現象は、特にディーゼル・エンジンの噴霧装置でも生じるが、噴霧装置は一般にクランプ接続によって、または調節可能な結合具によって組み立てられ、したがってやはり腐食および／または堆積物のために取り外しが困難である可能性がある。

グロー・プラグをエンジンから取り外す通常の方法は、エンジンを暖機運転すること、あるいはグロー・プラグがまだ損なわれていない場合にはそれが暖まるまで駆動し、グロー・プラグを焼いてきれいにするために別のケーブルによって４〜５分間白熱させることである。次いで、ネジ山に浸透油または同等の多機能油を適用し、その後、適当な工具を用いてグロー・プラグのネジを注意深く外す。この場合、整備工は常に、製造業者によってあらかじめ決められている最大トルク、例えば４０Ｎｍを確実に超えないようにしなければならず、さもないとグロー・プラグが折れる可能性がある。腐食および／または炭素堆積の程度によっては、最大トルクより小さい負荷によってネジ山が損傷を受ける可能性もある。

よくあることであるが、分解中にグロー・プラグが損傷を引き起こした場合、および／または突然破損した場合には、それに穴をあけて外さなければならず、その後、シリンダ・ヘッドに再びネジ山を付けなければならない。穴をあけてグロー・プラグを外し、新しいネジ山を与えることは、きわめて時間のかかる危険な操作である。多くの場合、エンジンのシリンダ・ヘッドを分解し、それ自体を交換しなければならず、すべて追加費用を必要とする。

米国特許第４８０７３４９号明細書は、手動操作式のキー、および振動／インパクト機構を備えたネジ接続を緩めるための装置について記載している。振動／インパクト機構は、ネジ接続にトルクを加えることなく振動を加える。同時に、キーを用いてネジ接続のネジを外すことができる。この装置では、振動／インパクト機構は、リベッタによって駆動されるインパクト・プランジャに作用する。この装置にもインパクト・キャップは存在しない。

ドイツの審査および公開済みの出願（「公開特許（Ａｕｓｌｅｇｅｓｃｈｒｉｆｔ）」）第１０６７７３９号は、ネジ接続を緩めるための装置を開示しており、その中で１つの適用法としてプラグ・キーについて述べている。その装置は手動操作式のキーであり、インパクト機構を有している。ハンマがインパクト機構をたたき、それによってハンマの力がネジ接続に対するモーメントに変換される（「インパクト・ナット原理」）。

米国特許第６６８１６６３号明細書は、振動機構がハンド・グリップに含まれ、それを用いてネジ山にモーメントを加えずに振動を加えることができるネジ接続を緩めるための手持工具を開示している。その場合、キーを用いてネジ接続のネジを外すことができる。

現況技術による空気圧式の回転／インパクト装置も知られている。例えば、米国特許第４２４３１０８号明細書および米国特許第４８３６２９６号明細書を参照されたい。

固着接続、特にネジ接続を緩める問題に対して文献では多くの注意が払われているが、今のところ前述の解決策はどれも、実際に高い成功率で（すなわち組立て中にプラグが壊れることなく）自動車エンジンなどのグロー・プラグを定期的に交換するのに適していることが実証されていない。

したがって、固着した接続、特にネジ接続、より具体的にはグロー・プラグを緩めるための装置をさらに改善し、それによって前述の問題を克服すること、あるいは少なくとも問題をさらに最小限に抑えることが求められている。この場合の基準は、訓練された作業員によるエンジン・ブロック（または、場合によってはシリンダ・ブロック）からの取り外しの間に破損したプラグの割合が減少すること、または好ましくはかなり減少することである。

意外にも、固着接続に軸線方向の振動を受けさせることによってこの目的を達成することが可能であることが現在発見され、それによって同時に、好ましくは制御された測定可能な偶力が、固着接続を緩めるために加えられる。

したがって本発明は、振動を軸線方向に発生させる機構、ならびに振動を固着接続に伝える手段を有する固着接続を緩めるための装置であって、緩めようとする固着接続に対して偶力を加える手段もまた有している装置を提供する。

軸線方向の振動は、空気圧または液圧によって発生させられることが好ましい。

上述の手段は、モーメントを加えるためのトルク・キーまたはトーション・ロッドを有することが好ましく、偶力は調整可能であることが好ましい。

より好ましい実施例では、簡略化のために、トルク・キーまたはトーション・ロッドは、振動を軸線方向に発生させる機構に着脱可能に接続される。このことは、例えばインパクト／振動機構が内部に配置することが好ましいハウジングに、外部のトルク・キーをその上または内部に配置することができる装置を備えることによって達成される。振動をネジ接続に伝える手段は、装置の振動機構／インパクト機構を、ネジ接続から取り外される物体またはネジ山自体に接続することができる接続部分も有していることが好ましい。装置は通常、圧縮空気または液圧によって駆動されるインパクト・プランジャを有し、それはモーメントを加えずに、インパクト部分〜接続部分、およびインパクト・キャップを介してネジ山に振動を加える。振動機構／インパクト機構は、適切な振動エネルギーに対するインパクト力周波数を設定することができる、きわめて細かい調整が可能な減圧弁も有することが好ましい。

本発明による装置は、主に固着状態のネジ接続を緩めること、特にグロー・プラグが取り付けられたエンジン・ブロックからグロー・プラグを緩めて取り外すことに適している。この装置は、クランプ接続または嵌合接続を緩めること、特に内部にこれらの噴霧装置が組み付けられた（ディーゼル・）エンジン・ブロックからその噴霧装置を緩めて取り外すことにも適している。そのため、本発明の装置によって発生させた振動が特に噴霧装置などに伝えられるように、噴霧装置などが一方ではしっかりと取り付けられ、他方では本発明の装置に接続される適切なアダプタまたは工具を、適切な形で使用することが可能になる。振動工程の間またはその後、固着接続に偶力が加えられるが、この場合は噴霧装置が一般にネジ山を有しているため、接続を緩めるために偶力を軸線方向の力とすることができる。適切なアダプタは、例えば独国実用新案第２０２００４００９７５５号明細書（ＤＥ ２０ ２００４ ００９ ７５５ Ｕ１）に示されている装置の変形形態であり、そのため、この装置を本発明による装置と接続するために追加の装置が適用される（本願の図８および図９参照）。

本発明による装置は、通常、例えば０．９５ｃｍ（３／８インチ）接続など標準的なアダプタを用いてヒューズ・ピンなどを緩めるのにも適している。

本発明は、固着接続を緩める方法であって、固着接続に空気圧によって発生させた軸線方向の振動を受けさせることを含み、固着接続を緩めるためにそれに対して偶力も加える方法にも関する。

この偶力は、読み取り可能、またはあらかじめ調節可能であることが好ましい。また、偶力を固着接続に手動で加えることも好ましい。

原理上、本発明の好ましい実施例では、装置は以下のように動作する。周知の空気圧作動式の振動／インパクト機構によって装置は軸線方向の振動を発生させ、振動はインパクト部分／接続部分を介して、取り外される物体（一般には、例えばグロー・プラグ（のカバー））に伝えられ、それによってグロー・プラグのネジ山とシリンダ・ヘッドのネジ山との間の腐食および炭素堆積物を振動させて緩める。このように、程度に関わらず２つのネジ山の間の摩擦を低くすべきである。ネジ接続を十分に振動させて緩めると、グロー・プラグは振動中に小さい偶力によってネジを外されることができ、したがってより小さい振動エネルギーによってシリンダ・ヘッドから完全に取り外される。緩める工程は、ネジ接続が固着されている程度、すなわち腐食、およびグロー・プラグの場合には炭素堆積物の程度に依存する。緩める接続がネジ接続ではなくクランプ接続または軸接続である場合も、同じ原理があてはまる。

作動時間は特に重要ではなく、腐食および／または炭素堆積、ならびに軸線方向振動機構の周波数に応じて、通常は１分から数分かかる。振動前および／または振動中、浸透油または同等物を腐食した接続に適用することが好ましい。装置の好ましい実施例では、インパクト／振動の周波数を調整することができる。適切な設定は、例えば約３０００〜８０００振動／分の範囲、好ましくは約４０００〜６０００振動／分、最も好ましくは約５０００振動／分の振動数である。これは、５〜１０バール程度の圧力に相当する。一般に、緩める物体に手動で加える偶力が重要であり、もちろんグロー・プラグの場合もそうである。原則として、製造業者によって示される限界値を超えるべきではない。数分の動作の後、依然として物体を緩めることができない場合には、最終的に物体のネジが外れるまでそれを繰り返すべきである。

グロー・プラグが依然として緩くならない場合には、プラグの軸内の供給ピンのネジを外し、ネジ山を軸に打ち込むこと（好ましくは左巻きのネジ山）、ならびにそれを用いてグロー・プラグの固着部分により多くの振動を伝えることができる、ネジロッドまたはネジボルトを適用することが可能であり、一般には、同時にネジ山および／またはケーシングの補強を行うことができる。

次に、添付図面を参照して、以下の実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、実施例はいかなる点においても、本発明の限定的な範囲として説明するものではない。

明確化のために、様々な図面において、同一または同等の構成要素にはできる限り同じ参照番号が使用されていることに留意されたい。

図１を参照すると、本発明による装置が示されており、これは以下の３つの主な構成要素を有する。
（Ａ）通常の空気圧式振動機構を有する部分
この部分は、本質的に内部に振動機構が配置された、カバーを含むケーシング１と、ボルト４によってケーシングに接続されたヘッド２であって、圧縮空気接続部３、空気調節弁５、およびヘッド２に取り付けられたトルク・キー８を備えたヘッド２とを、主な各構成要素として有している。空気圧式振動機構の代わりに、電気式または液圧式の振動機構など、同等の働きを有する他の振動機構を用いることもできる。そうした変形形態は、当業者には周知である。
（Ｂ）トルク・キー８
この実施例では図２に部分的に拡大して示した読取りパネル１６を有する指示モーメント・キーである。指示トルク・キーの代わりに、調整可能なトルク・キーまたはトーション・ロッドを用いることもできるが、現在のところ図示した形の実施例が好ましい。トルク・キーまたはトーション・ロッド８は通常、例えば図４または図７に示すように、ヘッド２に着脱可能に接続される。
（Ｃ）インパクト・キャップ９
通常は六角形であり、振動ロッド１４を介してケーシング１内の振動機構に接続され、そのため、振動ロッドは係止ピン１５を用いて固定されている。振動機構によって発生させた軸線方向の振動が、振動ロッド１４を経てインパクト・キャップ９へ、そしてそれによって緩めようとする固着接続へ伝えられる。

図３を参照すると、本質的には図１の装置と同様であるが、トルク・キーまたはトーション・ロッドを伴わない本発明による装置を別の視点で示してある。したがって図３は、振動装置を含むケーシング１と、圧縮空気接続部３を備えたヘッド２と、空気調節弁５とを主に有する装置を示している。インパクト・キャップ９は、１５でケーシング１に固定された振動ロッド１４を介して振動機構に取り付けられている。ケーシング１内には、振動機構の戻り室を通気するための開口部２４も存在しており、その動作を以下にさらに詳しく記述する。

図４を参照すると、本発明による装置のヘッド２が上部から示してあり、この場合も３は圧縮空気ラインと５の空気調節弁との接続部である。ヘッドはボルト４を用いてケーシングに固定されている。この実施例のヘッドは、トルク・キーまたはトーション・ロッドを受け入れるための精密嵌合フランジ１７あるいはネジ山も備えている。

図５および図６を参照すると、本発明による同じ装置について２つの異なる縦断面図が示してある。次にこれらを用いて、その装置に使用することができると有利である、従来型の振動機構の動作について記述する。振動機構は主にケーシング１内に配置され、ケーシングの一端ではヘッド２に隣接し、他端では振動ロッド１４に隣接している。振動機構はシリンダ１８を有し、その内部でプランジャ１１が往復移動される。一方ではそれはシリンダの内壁に密着するが、他方ではシリンダ内を容易に移動することが可能でなければならないことが、当業者には明らかであろう。プランジャ１１はシリンダ１８を２つの室に分割し、以下ではそれらを圧力室および戻り室と呼ぶ。圧力室はヘッド２の縁部の近くにあり、戻り室はプランジャ１１から離される端部で振動ロッド１４に隣接している。

振動機構の動作は、プランジャ１１の高速往復移動に基づいている。圧縮空気が入口３を経てヘッド２に送り込まれ、そこで供給路を経て空気調節弁１７を通過する。次いで、空気は切換弁２１を有する弁１０を経て圧力室に送り込まれ、その結果、プランジャ１１は振動ロッド１４の方向に動かされ、振動ロッドにインパクトを与える。前述のシリンダ１８内でのプランジャ１１の移動によってシリンダ壁の開口部２３が自由になり、それによって空気がケーシングを通して外部へ流れ、圧力室内の圧力が解放される。こうして切換弁２１も閉鎖し、その結果、次に圧縮空気が空気流路２０を経て戻り室に流入し、プランジャ１１をその適合した形によってヘッド２の方向へ押し戻す。この移動によって、シリンダ壁内の２３の開口部が閉鎖され、シリンダ壁の開口部２２が開放され、それによって空気が空気流路を経て（１つまたは複数の）開口部２４を通って流出し、戻り室内の圧力が解放される。同時に、切換弁２１が再び開き、その結果、圧縮空気が圧力室に流入し、再び前述の工程が始まる。したがってプランジャ１１は高速で往復移動され、これが振動ロッド１４の振動を発生させ、振動がそれに取り付けられたインパクト・キャップ９に伝えられる。空気流路２０（図６参照）はしたがって切換弁２１を制御する機能を有している。振動機構は、第１の例では外部で決定されて調節弁５によって細かく調節される供給圧縮空気からの圧力によって制御されることが当業者には明らかであろう。振動ロッドに対するインパクト・キャップの結合は、クランプばねや他の固定装置など、当業者には周知である任意のタイプの通常の結合とすることができる。振動ロッド１４は、例えば係止ピンなどの固定装置１５によって、移動可能な態様でケーシング１に固定される。端部に近い振動ロッドのまわりに、シリンダ１８を制限し且つケーシング１の内端を密着させる緩衝リング１９を配置することが好ましい。緩衝リング１９は、振動機構の適切な動作を促す加圧されたシステムからの空気の漏出防止、ならびに振動機構によって発生したパルスの吸収の両方の役割を果たし、その結果、より多くの振動エネルギーが振動ロッドに残り、負のエネルギーとして機械に入らないようになる。緩衝リングは、耐久性のある弾性プラスチックまたはゴムでできていることが好ましい。係止ピン１５は、硬質プラスチックでできていることが好ましい。

振動機構の変更形態も考えられるが、それらの適用は前述の原理と変わらない。

図７を参照すると、本発明による装置の他の形の実施例が示してある。ここでは、保護具を含むケーシング１を軸線方向下向きの実施例として示しているが、動作条件下ではこれがヘッド２に取り付けられる。ヘッド２には、圧縮空気を供給するための穴３、およびボルト４が見られる。この実施例では、空気調節弁５は外部のロック・ナット６によって固定されている。他の形の実施例では通常、固定はＯリング（図示せず）、または当業者に周知の他の方法によって行われる。この実施例では、振動ロッドの代わりにインパクトピン７が用いられ、接続部分１２およびロック・ナット１３と共に、前述の実施例の振動ロッドと同じ機能を有している。弁１０およびインパクト・プランジャ１１を有するシリンダ１８も示してあるが、やはり前述したものと同じ機能を有している。この場合は調整可能なクリック・タイプのトルク・キー８、および通常は六角形の設計のインパクト・キャップ９も示してある。

図８および図９を参照すると、本発明による装置、ならびにシリンダ・ヘッド３２に挿入された噴霧装置２５を振動させて緩め、取り外すのに適したアダプタを有する他の形の本発明の実施例が示してある。振動ロッド１４が角度のある端部を有するように、通常はロッドの長さ方向に対して４５°の角度になるように設計され、それを適切なアダプタによって噴霧装置２５または噴霧装置用のテンション軸２８と直接接触させることが好ましいことを除けば、装置は前述の形の実施例と本質的に変わらない。ここに示したテンション軸２８は通常のタイプから得られ、支持シリンダ２６、軸受リング３０、支持板３１および締付けナット２９を有している。支持板は角度補正を含むことが好ましく、それによって適切な状況の下で穴をあけて噴霧装置を緩め、取り外すことができる可能性が大きくなる。このタイプのテンション軸は当業者には周知であり、これ以上記述しない。このアダプタにおける新しい要素は、同様に使用される振動ロッド３１用のガイド・ブシュ２７であり、それによって本発明による装置は、噴霧装置に効果的な軸線方向の振動を加えることが可能になる。噴霧装置は一般にネジ山を有していないため、この場合、前述のように、噴霧装置を緩めるためにそれに（手動による）径方向の力を加える必要はないが、軸線方向の力によって、ならびにナット２９を締めることによって噴霧装置を緩め、取り外すことができる。

本発明による装置を製造する材料は、振動ロッド１４またはインパクトピン７、インパクト・プランジャ１１、延長片１２、インパクト・キャップ９、および一般にはやはりトルク・キー８など、振動を発生させ、および／または伝える「厳しい」部分には高品質の鋼が好ましく、ケーシング１およびヘッド２にはアルミニウムなど軽量金属が好ましい。必要な場合または要求される場合には、ヘッド２が補強される。当業者には、材料の選択およびその任意の変形形態は問題とならないであろう。

図示したトルク・キーまたはトーション・ロッドは、本発明による装置の一部を形成するが、一般に振動装置のヘッドには一体接続されない。しかし、本発明の範囲内でそうした形の実施例も考えられる。米国特許第４８０７３４９号明細書に記載されたものと同じ方法で、例えば振動／インパクト機構を有するケーシング１の上、またはケーシング１と取り外される物体との間など、他の位置にトルク・キーを設けることも可能である。手動ではなく、機械的または電気的な偶力が加えられる形の実施例も考えられる。

主にグロー・プラグを緩め、取り外すときに用いる構成要素Ｃとして示したインパクト・キャップの代わりに、振動機構と取り外される物体との間に他の任意の接続部分を適用することもできる。この構成要素は、例えばインパクト部分から接続部分１２までを有する一体型のユニットを形成していてもよい。

当業者には、本発明の本質から逸脱することなく、本願に記載された装置に変更および改造を加えることが可能であることが明らかであろう。したがって、そのいくつかについて先に述べた、そうした変更および改造が本発明には含まれる。

トルク・キーを備えた好ましい実施例における、本発明による装置の斜視図である。 図１に示したトルク・キー指示器のパネルの部分拡大図である。 トルク・キーまたはトーション・ロッドを伴わない本発明による装置の他の斜視図である。 図１または図３による装置の上面図である。 図３のラインＡ−Ａ上で得られる、本発明による装置の概略的な断面図である。 図４のラインＢ−Ｂ上で得られる、本発明による装置の概略的な断面図である。 本発明による他の装置のその様々な構成要素についての概略的な斜視図である。 噴霧装置を振動させて緩め、取り外すのに適したアダプタを有する本発明による装置の一実施例の概略的な斜視図である。 図８による装置およびアダプタの概略的な断面図である。

Claims (16)

1. 固着接続を緩めるための装置であって、軸線方向に振動を発生させる機構と、前記固着接続に前記軸線方向の振動を伝達する手段とを有する装置において、
   緩めようとする前記接続に対して偶力を及ぼす手段も有していることを特徴とする、固着接続を緩めるための装置。
2. 軸線方向の振動が、空気圧、液圧または電気によって発生させられる請求項１に記載の装置。
3. 前記偶力が読み取り可能であり、またはあらかじめ調整可能である請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記偶力を及ぼす手段が、トルク・キーまたはトーション・ロッドを含む請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の装置。
5. 振動を軸線方向に発生させるために、前記トルク・キーまたはトーション・ロッドが前記機構に着脱可能な態様で接続されている請求項４に記載の装置。
6. 軸線方向の振動を発生させる前記機構が、空気圧作動式の振動／インパクト機構を含む請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の装置。
7. 前記空気圧作動式の振動／インパクト機構が、インパクト力周波数を調整可能にする減圧弁も有している請求項６に記載の装置。
8. 前記固着接続がネジ接続である請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の装置。
9. 前記固着接続が嵌合接続である請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の装置。
10. 前記固着接続が、グロー・プラグまたは噴霧装置と、内部に該グロー・プラグまたは噴霧装置が組み付けられたエンジン・ブロックとの接続である請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の装置。
11. 固着接続を緩める方法であって、前記固着接続が、空気圧、液圧または電気により発生させた軸線方向の振動を受ける方法において、
    前記固着接続を緩めるために、偶力もまた前記固着接続に対して及ぼされることを特徴とする方法。
12. 前記固着接続が、空気圧によって発生させた振動を受ける請求項１１に記載の方法。
13. 前記偶力が、手動で前記固着接続に及ぼされる請求項１１または請求項１２に記載の方法。
14. 前記固着接続がネジ接続または嵌合接続である請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の方法。
15. 前記固着接続が、グロー・プラグまたは噴霧装置と、内部に該グロー・プラグまたは噴霧装置が組み付けられたエンジン・ブロックとの接続である請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の方法。
16. 振動を軸線方向に発生させる前記機構が振動ロッドを有し、それによって、ここで規定されたように前記振動ロッドのまわりに緩衝リングが配置される請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載の装置。

Images