JP2012179697A

JP2012179697A - トルクレンチ

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Publication number: JP2012179697A
Application number: JP2011045581A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Sawada; 義三澤田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: JP5786369B2

Abstract

【課題】減速機構の歯車列の欠歯等の破損を防止するトルクレンチを提供する。
【解決手段】ヘッド部３に角軸部11を備えたトルクレンチ本体２と、角軸部11に回転駆動力を供給する電動モータ４と、電動モータ４に減速機構７を介して連結されて、回転駆動力を角軸部11に伝達する出力軸９と、電動モータ４から出力軸９への回転駆動力を継断する動力継断手段31とを備えたトルクレンチ１であって、動力継断手段31は、電動モータ４と連動する第２のベベルギア10と、出力軸９と連動して、マグネット30を備えたウエイトカウンタ29とを磁気的吸着力により継合するとともに、第２のベベルギア10をウエイトカウンタ29に対して出力軸９周りに相対回転可能に備え、第１のベベルギア８と第２のベベルギア10の欠歯を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力を備えたトルクレンチに関するものである。

従来、動力を備えたトルクレンチとしては、モータの駆動によりナット、ボルトなどの締結体を仮締めした後、手動で所定のトルク値まで締め付ける半自動式のトルクレンチがあった（特許文献１）。

実公昭４９−３８６４０号公報

しかし、従来のトルクレンチでは、モータの回転数を上げると、減速機構に備えた歯車列において歯車とウエイトカウンタの連結部分の破損や、歯車が欠歯してしまうという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、減速機構の歯車列の欠歯等の破損を防止するトルクレンチを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ヘッド部に回転締付部を備えたトルクレンチ本体と、前記回転締付部に回転駆動力を供給する駆動手段と、前記駆動手段に減速機構を介して連結されて、前記回転駆動力を前記回転締付部に伝達する出力軸と、前記駆動手段から前記出力軸への前記回転駆動力を継断する継断手段とを備えたトルクレンチであって、前記継断手段は、前記駆動手段と連動して、磁石及び磁性体のいずれか一方を備えた駆動側継断体と、前記出力軸と連動して、前記磁石及び前記磁性体のいずれか他方を備えた出力側継断体とを磁気的吸着力により継合するとともに、前記駆動側継断体を前記出力側継断体に対して前記出力軸周りに相対回転可能に備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、前記継断手段を前記ヘッド部と前記減速機構との間に配置したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、継断手段は出力軸にかかる負荷により駆動手段が停止する前に、磁気的吸着力に抗して駆動側継断体と出力側継断体との継合を解除して、駆動手段と出力軸との動力連結を断つことにより、駆動手段と出力軸を連結する減速機構の歯車列への過大な負荷を回避し、歯車列の欠歯を防ぐことができる。また、駆動側継断体を出力側継断体に対して出力軸周りに相対回転可能とし、駆動側継断体と出力側継断体とを同軸上に配置することで、継断手段の構造を簡単でコンパクトにすることができる。

請求項２の発明によれば、継断手段の構造をさらにコンパクトなものとして、ヘッド部付近の構造を薄いものとして、作業性を向上することができる。

本発明のトルクレンチの実施形態を示す側面図である。同上、ヘッド部を角軸部側から見た斜視図である。同上、ヘッド部付近を示す平面図である。同上、ヘッド部付近を示す斜視図である。同上、図４とは異なる方向からのヘッド部付近を示す斜視図である。同上、リンク機構の動きを示す断面図である。同上、ウエイトカウンタを底側から見た断面図である。

本発明における好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須条件であるとは限らない。

図１乃至図７は、本発明のトルクレンチの一実施形態の構造について示している。トルクレンチ１は、作業者により手動操作可能なトルクレンチ本体２と、トルクレンチ本体２に対して不図示の支軸を介して揺動可能に連結されたヘッド部３と、ヘッド部３に取り付けられた駆動手段としての電動モータ４とにより構成され、電源コード５が電動モータ４に接続されている。

ここで、ヘッド部３とトルクレンチ本体２は、トグル機構（不図示）を介して連結されている。ここでトグル機構（不図示）は、従来周知のものを使用することが可能であり、本発明の要旨ではないため、その詳細な構造を省略する。

電動モータ４の回転軸６は、トルクレンチ本体２２の長さ方向と平行に配置され、この回転軸６の軸端部に遊星歯車機構等を有する減速機構７が接続されているとともに、回転軸６には鉄、鋼などの金属材料からなる第１のベベルギア８が取り付けられている。

一方、ヘッド部３には、電動モータ４の回転軸６の軸方向（図中、Ｘ方向）と直交する軸方向（図中、Ｙ方向）に減速機構７の出力軸９が配置され、この出力軸９に前記第１のベベルギア８８と噛合する鉄、鋼などの金属材料等の磁性材料からなる第２のベベルギア10が取り付けられ、第１のベベルギア８と第２のベベルギア10からなる歯車列を介して電動モータ４の回転出力を減速機構７により適宜減速して出力軸９に伝達可能に備えている。

また、出力軸９の先端部をなす角軸状に形成された角軸部11は、ヘッド部３の本体部12の表面より外方に突出し、この角軸部11にボルト，ナット等の締結体に嵌合可能なソケット13が着脱自在に装着される。

ヘッド部３の出力軸９は、ラチェット機構（不図示）により一方向にのみ回転するように回転方向が規制されている。ここでラチェット機構（不図示）は、従来周知のものを使用することが可能であり、本発明の要旨ではないため、その詳細な構造を省略することとし、ラチェット機構（不図示）の一例としては、ヘッド部３の内部に角軸部11と一体の回転子（不図示）を収容し、ヘッド部３の内部には回転子（不図示）に対して開くように配置された左右一対の係止爪（不図示）間に切換カム（不図示）を介在させ、切換カム（不図示）を操作することで、両係止爪（不図示）にそれぞれコイルばね（不図示）を圧接し、圧接力で一方の係止爪（不図示）を回転子（不図示）の周面に形成したラチェット歯（不図示）に係合させる構造があるが、本実施例のラチェット機構はこれに限定されるものではない。

また、トルクレンチ本体２は、扁平なチューブ状に形成されたケース14と、ケース14の後端側に設けられたハンドル15とを備えている。ケース14の先端部には、ヘッド部３の後端部が挿入されるとともに、支軸（不図示）を介して揺動自在に取り付けられており、ヘッド部３の後端部とケース14の先端部とをトグル機構（不図示）により連結している。

さらに、ハンドル15で覆われるケース14の内部には、トグル機構（不図示）が作動する設定トルク値を変更可能とするためのトルク調整部（不図示）が設けられており、16は設定トルク値を表す目盛り部である。

ヘッド部３の本体の裏面に一体に設けられた第１の設置基板17上には、電動モータ４及び減速機構７が配置された第２の設置基板18を備えている。第２の設置基板18は、減速機構７のカバー体19の四隅と第１の設置基板17とを連結する支柱20により、第１の設置基板17及びカバー体19とから所定の間隔を有して配置されている。

第１の設置基板17と第２の設置基板18との間には、ラチェット機構（不図示）に連結された出力軸側回転切替手段21を備えている。

出力軸側回転切替手段21は、第１の設置基板17に設けた第１の軸部22に出力軸９と直交する方向に回動自在に軸支された第１の連結杆23と、一側を軸着部24Ａを介して第１の連結杆23と回動自在に連結されるとともに、他側を第１の設置基板17と第２の設置基板18間に設けられた第２の軸部24に出力軸９と直交する方向に回動自在に軸支された第２の連結杆25とを備えたリンク機構26によって構成されている。

そして、この出力軸側回転切替手段21は、第２の設置基板18のハンドル15側に形成された長孔部27に挿通された第２の連結杆25の他側端28を掴み、第１の軸部22を回動軸としてリンク機構26を出力軸９と直交する方向に揺動自在に操作するものである。ここで、第１の軸部22及び第２の軸部24はともに出力軸９と平行であるとともに、第１の軸部22はラチェット機構（不図示）のカム部（不図示）或いは係止爪（不図示）に連結されており、出力軸側回転切替手段21を操作してラチェット機構（不図示）を作動させることにより、角軸部11を一方向のみに回転させる構造となっている。

第２のベベルギア10は、出力軸９に回動自在に軸支されているとともに、減速機構７の底部を構成する有底円筒状のウエイトカウンタ29の底面部に適宜配置された複数の磁性体であるマグネット30との金属材料と磁石（マグネット30）による磁気的吸着力により、ウエイトカウンタ29の底面部に対して着脱可能に固定されているため、ウエイトカウンタ29を介して出力軸９と同期した状態で回動可能に構成されている。前記ウエイトカウンタ29は、つり合い重りやカウンタウエイトやバランスウエイトなどとも呼称される金属製の重量物であり、遊星歯車機構等による歯車列により重心位置が出力軸９と偏芯した減速機構７を備えた出力軸９の重量バランスを向上させるものである。

このように、マグネット30を介してウエイトカウンタ29の底面部に着脱自在に設けた第２のベベルギア10によって、電動モータ４からの回転駆動力を出力軸９に継断する動力継断手段31が構成されている。

この動力継断手段31は、出力軸９のラチェット機構（不図示）のより許諾された回転方向と異なる方向に出力軸９にかかる負荷（以下、軸力）が、マグネット30による第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29とを結合させようとする力（以下、磁気的吸着力）よりも大きい場合に、第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29の結合を解除させて、第１のベベルギア８を介して電動モータ４からの回転駆動力が伝達されて回転する第２のベベルギア10を、ウエイトカウンタ29の底面部に対して滑らせて空転させて、電動モータ４からの回転駆動力を出力軸９から遮断する一方で、軸力が磁気的吸着力より小さい場合に、第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29を結合させて、第２のベベルギア10と出力軸９を同期した状態で回動可能とし、電動モータ４からの回転駆動力を出力軸９に伝達する構造となっている。

また、ヘッド部３の側面には電動モータ４の電源スイッチ32を備えるとともに、ヘッド部３の後部には正逆回転可能な電動モータ４の回転軸６の回転方向を切替える動力側回転切替手段33を備えている。動力側回転切替手段33は先端部分の位置をＭ０→Ｍ１→Ｍ０→Ｍ２→Ｍ０→…と段階的に揺動自在に備えた操作レバー34を備えており、操作レバー34の揺動動作と出力軸側回転切替手段21の第２の連結杆25の揺動動作は互いに動作方向を交差させており、操作レバー34は第２の連結杆25の揺動動作に連動して揺動動作する構造となっている。ここで、操作レバー34の振れ幅は第２の連結杆25より小さく設定されている。そのため、第２の連結杆25は、Ｌ１の位置まで移動する途中で操作レバー34を押動してＭ１の位置まで移動させた後、操作レバー34を追い抜いてＬ１の位置に到達するとともに、Ｌ２の位置まで移動する途中においても操作レバー34を押動してＭ２の位置まで移動させた後、操作レバー34を追い抜いてＬ２の位置に到達する構造となっている。

操作レバー34は、Ｍ１の位置にある場合の出力軸９の回転方向をＲ１に設定するとともに、Ｍ２の位置にある場合の出力軸９の回転方向をＲ２に設定し、Ｍ０の位置で電動モータ４を停止するものである。そして、第２の連結杆25は、Ｌ１の位置にある場合の角軸部11の回転方向をＲ１に規制するとともに、Ｌ２の位置にある場合の角軸部11の回転方向をＲ２に規制する。そのため、第２の連結杆25が、Ｌ１の位置にある場合は出力軸９と角軸部11は同一の回転方向Ｒ１に揃えられているとともに、Ｌ２の位置にある場合は出力軸９と角軸部11は同一の回転方向Ｒ２に揃えられている。

また、第２の連結杆25がＬ１とＬ２の中間の位置にある場合は、ラチェット機構（不図示）による角軸部11の回転方向の規制が解除されており、角軸部11はＲ１とＲ２のどちらにも回転可能とする回動自在な状態となっている。

また、電源コード５の先端にプラグ35を備え、一方に電源コード５のプラグ35が電気的に接続される電源ソケット36を備えるとともに他方に一対のワニグチクリップ37を備えたブースターケーブル38によって自動車用バッテリー（不図示）から電力供給を受けるものである。尚、電源コード５の先端にコンセント用の差込プラグ35を備え、コンセントから電力供給を受けるものでもよく、電動モータ４の電力供給源については特に限定されるものではない。

次に、上記構造のトルクレンチのその作用について述べる。まず、トルクレンチを使用する前の準備として、電源コード５のプラグ35を、ワニグチクリップ36を介して自動車用バッテリー（不図示）に接続されたブースターケーブル37の電源ソケット13に接続する。

次に、ボルト、ナット等の締結体（不図示）の締め付け方法について説明すると、締結体（不図示）を締め付ける方向（ここでは回転方向Ｒ１とする）に角軸部11を回転させるために、第２の連結杆25をＬ１の位置に配置して、出力軸９と角軸部11の回転方向をＲ１に設定する。

続いて、トルクレンチのヘッド部３の角軸部11に装着されたソケット13を締結体（不図示）に対して嵌め合わせて、電源スイッチ32をＯＮにすると、電動モータ４が駆動して、回転方向Ｒ１へと回転する角軸部11に装着されたソケット13によって締結体が締め付けられる。

そして、電動モータ４による仮締めが完了したら、電源スイッチ32をＯＦＦにして電動モータ４を停止した後、ハンドル15を握り手動にて締め付けを行う。ここで、ヘッド部３を軸にしてハンドル15を回転方向Ｒ１へと引くことにより、締結体に対してハンドル15とヘッド部３とが一体に回動し、締結体を締め付ける。そして、締め付けるトルクが所定の設定トルク値に達すると、トグル機構（不図示）が作動して、ハンドル15がヘッド部３に対して軽い衝撃を伴って回動して、作業者に軽い衝撃を与えて所定のトルクに達したことを知らせる。尚、電動モータ４による締め付けをトグル機構（不図示）が作動するまで行い、手動による締め付けを省略してもよい。

また、締結体（不図示）を緩める場合は、締結体（不図示）を緩める方向（ここでは回転方向Ｒ２とする）に角軸部11を回転させるために、第２の連結杆25をＬ２の位置に配置して、出力軸９と角軸部11の回転方向をＲ２に設定した後、トルクレンチのヘッド部３の角軸部11に装着されたソケット13を締結体（不図示）に対して嵌め合わせて、電源スイッチ32をＯＮにすると、電動モータ４が駆動して、回転方向Ｒ２へと回転する角軸部11に装着されたソケット13によって締結体が緩められる。

以上のように本実施例は、ヘッド部３に回転締付部としての角軸部11を備えたトルクレンチ本体２と、角軸部11に回転駆動力を供給する駆動手段としての電動モータ４と、電動モータ４に減速機構７を介して連結されて、回転駆動力を角軸部11に伝達する出力軸９と、電動モータ４から出力軸９への回転駆動力を継断する継断手段としての動力継断手段31とを備えたトルクレンチ１であって、動力継断手段31は、電動モータ４と回転軸６及び第１のベベルギア８を介して連動して、磁性体としての磁性材料を備えた駆動側継断体としての第２のベベルギア10と、出力軸９と連動して、磁石としてのマグネット30を備えた出力側継断体としてのウエイトカウンタ29とを磁気的吸着力により継合するとともに、第２のベベルギア10をウエイトカウンタ29に対して出力軸９周りに相対回転可能に備えている。

この場合、動力継断手段31は出力軸９にかかる負荷により電動モータ４が停止する前に、磁気的吸着力に抗して第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29との継合を解除して、電動モータ４と出力軸９との動力連結を断つことにより、電動モータ４と出力軸９を動力連結する減速機構７の歯車列である第１のベベルギア８と第２のベベルギア10への過大な負荷を回避し、第１のベベルギア８と第２のベベルギア10の欠歯を防ぐことができる。また、第２のベベルギア10をウエイトカウンタ29に対して出力軸９周りに相対回転可能とし、第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29とを同軸（出力軸９）上に配置することで、動力継断手段31の構造を簡単でコンパクトにし、製造コストを削減することができる。

また本実施例は、動力継断手段31をヘッド部３と減速機構７との間に配置し、出力軸９上において減速機構７、ウエイトカウンタ29、第２のベベルギア10、ヘッド部３、そして角軸部11の順に配置することで、動力継断手段31の構造をさらにコンパクトなものとして、ヘッド部３付近の構造を出力軸方向（図中、Ｙ方向）に薄いものとして、タイミングベルト等のエンジン部品の脱着を行う際にも、ラジエータ等の各種備品を外さずに行うことができ、作業性を向上することができるとともに、製造コストをさらに削減することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施例上の第２の設置基板18を廃した構造にし、ヘッド部３付近の出力軸９方向の構造をさらに薄くし、作業性を向上させたものでもよい。

また、動力継断手段31における第２のベベルギア10及びウエイトカウンタ29は、磁性体である鉄、鋼などの金属材料等の磁性材料、又は磁石及びこれらの組み合わせによって構成してもよく、例えば第２のベベルギア10にマグネット（磁石）を配置し、第２のベベルギア10のマグネットとウエイトカウンタ29のマグネット30による磁気的吸着力により、第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29とを継合させるものや、第２のベベルギア10にマグネット（磁石）を配置するとともにウエイトカウンタ29を磁性体である鉄、鋼などの金属材料等の磁性材料から形成し、第２のベベルギア10のマグネットと磁性体からなるウエイトカウンタ29による磁気的吸着力により、第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29とを継合させるものでもよく、第２のベベルギア10とウエイトカウンタ29が磁気的吸着力により継合されるものであれば、これらに限定されるものではない。

また、第２のベベルギア10におけるウエイトカウンタ29との磁気的吸着構造部分以外の周歯部分等、第１のベベルギア８、或いはその他の減速機構７の歯車部品を合成樹脂製としてもよく、この場合はトルクレンチ１の軽量化及び製造コストの削減を図ることができる。

さらに、本発明の駆動手段は、上記実施例の電動モータ４の他に、従来周知のトルクレンチに用いられてきたコンプレッサから供給される圧縮空気を動力とするエアー式モータや油圧式モータ等の他の駆動手段も利用可能である。

また、電源スイッチ32や動力側回転切替手段33等の各種操作スイッチ類、駆動手段（電動モータ４）、リンク機構26、マグネット30の設置位置や形状については、上記実施例の記載に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、上記実施例では電動モータ４を回転軸６の軸方向（図中、Ｘ方向）を出力軸９の軸方向（図中、Ｙ方向）と直交させた横置き式としているが、電動モータ４を回転軸６の軸方向（図中、Ｘ方向）を出力軸９の軸方向（図中、Ｙ方向）と平行又は同軸上に配置させた縦置き式としてもよく、この場合の回転軸６と出力軸９とを動力連結する歯車列の構成も上記実施例のような第１のベベルギア８や第２のベベルギア10等のかさ歯車に限定されるものではない。

さらに、本発明の減速機構７は、遊星歯車機構に限定されるものではなく、他の減速機構を利用してもよい。

１トルクレンチ
２トルクレンチ本体
３ヘッド部
４電動モータ（駆動手段）
７減速機構
９出力軸
10 第２のベベルギア（駆動側継断体）
11 角軸部（回転締付部）
29 ウエイトカウンタ（出力側継断体）
30 マグネット（磁石）
31 動力継断手段（継断手段）

Claims

ヘッド部に回転締付部を備えたトルクレンチ本体と、前記回転締付部に回転駆動力を供給する駆動手段と、前記駆動手段に減速機構を介して連結されて、前記回転駆動力を前記回転締付部に伝達する出力軸と、前記駆動手段から前記出力軸への前記回転駆動力を継断する継断手段とを備えたトルクレンチであって、
前記継断手段は、前記駆動手段と連動して、磁石及び磁性体のいずれか一方を備えた駆動側継断体と、前記出力軸と連動して、前記磁石及び前記磁性体のいずれか他方を備えた出力側継断体とを磁気的吸着力により継合するとともに、前記駆動側継断体を前記出力側継断体に対して前記出力軸周りに相対回転可能に備えたことを特徴とするトルクレンチ。
前記継断手段を前記ヘッド部と前記減速機構との間に配置したことを特徴とする請求項１記載のトルクレンチ。