JP2012508655A - 固定の又は調節可能な最大トルクを与えるレンチ - Google Patents

Abstract

外部部品に最大トルクを加えるレンチ１であって、固定端部４及びプッシャ端部５を備えた少なくとも１つの細長い金属部品３を備えることと、プッシャ端部５が作用するトルク付与ヘッド６も備えることとを特徴とし、細長い金属部品３は、トルクがレンチで与えられたときに屈曲することが可能であり、細長い金属部品３は、最大屈曲に到達することでレンチ１によって加えることが可能な最大トルクを定めるようになっている、レンチ１。本発明によるレンチ１は、トルクを調節するのに必要な力が最小でレンチに設定されるトルク値と関係ないので、従来のばね系レンチより使用が容易である。また、より高いトルクを加えることが可能である。

Description

本発明は、外部部品（ねじ、ナットなど）に固定の又は調節可能な最大トルクを与え、この外部部品を回転させることが可能なレンチに関する。

外部部品（ねじ、ナットなど）に固定の又は調節可能な最大トルクを与えるように設計されたレンチは基本的に、その機械的特性又は動作条件により、特定の締付トルク又は特定の値を超えない締付トルクを必要とする外部部品を締め付ける又は緩めるために使用される手動器具である。普通、これらのタイプのレンチは、必要とされる締付トルクに従って変化する予荷重を有する弾性部材を備えている。トルク表示レンチ及びトルク制限レンチの２つのタイプのレンチが現在使用されている。

トルク表示レンチは、外部部品に加えられるトルクをユーザが選択できる視覚的尺度を特徴としている。このタイプのレンチ（その実例が米国特許第３６７０６０２号及び米国特許第４８２７８１３号に記載されている）は、トルク選択がより容易になる表示器を有する。

トルク制限レンチ（その例が米国特許第３７０１２９５号、英国特許第１４３６４９２号、及び国際出願公開第ＷＯ２００６／０２９５４２号に記載されている）は、特定又は固定トルクのみの提供を可能にするレンチである。このタイプのレンチは調節可能である（例えば、英国特許第１４３６４９２号）、すなわち、レンチはトルクの大きさを選択することが可能である。

公知のレンチは、使用が難しく、医療環境では使用することができなく、ユーザはトルクを加えるために多大な努力を行なわなければならないという事実などの特定の欠点を呈する。

具体的には、ユーザがレンチを調節したいトルク値が大きければ大きいほど、ユーザがレンチを調節する（トルク値を選択する）ために行なわなければならない労力がより大きくなるので、ばね系レンチは使用するのが難しい可能性がある。その結果、不可能な大きさの労力をかける必要があるので、大きいトルク値をばね系レンチで達成することができない。加えて、ばね系レンチは、ばねを緩ませ、トルク尺度を変更させる、「クリープ」（一定の応力が加えられた場合の材料の変形の増加）として知られているものの問題がある。

本発明は、既存のレンチに影響を与えるこれらの欠点を解消することを目的としている。

米国特許第３６７０６０２号明細書 米国特許第４８２７８１３号明細書 米国特許第３７０１２９５号明細書 英国特許第１４３６４９２号明細書 国際公開第ＷＯ２００６／０２９５４２号

本発明の目的は、部品（ねじ、ナットなど）を回転させる目的でその部品に最大トルクを加えることを可能にするレンチであって、レンチによって与えられるトルクが、レンチの内部にある細長い金属部品の屈曲が制御されることによって制限されるレンチを提供することである。

本発明のレンチはしたがって、固定端部及びプッシャ端部を有する少なくとも１つの細長い金属部品を備えており、プッシャ端部はトルク付与ヘッドに作用する。細長い金属部品は、トルクがレンチで加えられたときに屈曲に耐えることが可能である。加えられるトルクが増加すると、屈曲が増加し、それによって細長い金属部品がトルク付与ヘッドに与える力が増加する。所与のモーメントでは、細長い金属部品が特定の最大屈曲点に到達し、この点でレンチがその最大トルクを与える。最大トルクはしたがって、細長い金属部品の最大屈曲によって定められる。

本発明の一実施例では、プッシャ端部は、トルク付与ヘッドに備えられた留め具（キャッチ）を押す。細長い金属部品が最大屈曲点に到達すると、プッシャ端部はトルク付与ヘッドに十分高い力を加え、それによってトルク付与ヘッドは次の位置まで跳び、ひいてはレンチによって与えられるトルクが制限される。トルク付与ヘッドは、次の位置に跳ぶときに「クリック」音を発して、レンチがその最大トルクに到達したことをユーザに警告することが好ましい。

本発明の別の実施例では、細長い金属部品は、連接継手によってトルク付与ヘッドに連結された一式の部品内に備えられている。本実施例では、最大トルクに到達した点は、最大回転の角度までトルク付与ヘッドに対して回転する一式の部品によって示されており、前述の実施例と同様に、「クリック」又はトルク付与ヘッドによって発せられる他の表示によって示されるものではない。

細長い金属部品の屈曲長さ及びモーメントによって、様々な実施例が考えられる。屈曲長さ及びモーメントが固定され、それによって固定最大トルク・レンチ（その最大トルクがユーザ調節可能でないレンチ）につながる実施例が考えられる。別の方法では、屈曲長さ又はモーメントのいずれかが可変（ユーザ調節可能）であり、したがって、調節可能な最大トルクをレンチに与える実施例が考えられる。また、屈曲長さ及びモーメントが両方とも調節可能である実施例が考えられる。

本発明のレンチは、従来のばね系レンチを凌ぐ特定の利点を与える。第１に、トルクを調節するために必要な労力が最小であり、レンチが調節されるトルク値に左右されないので、使用がより容易である。ばねを備えた従来のレンチではユーザはばねの予荷重力を超えなければならない。つまり、大きなトルクが加えられるほど、ばねの変形が大きくなり、予荷重力も（フックの法則で確立されたように）大きくなり、したがってユーザは多大な労力をかける必要があるためである。しかし、屈曲に基づくレンチでは、ユーザにより大きな労力をかけさせる予荷重力は存在しない。これはまた、屈曲に基づくレンチはより大きなトルクを与えることができるという追加の利点につながる。

これらの部品の所要の運動又は変形に関して、ばね（濃い段のある線）、及び本発明の細長い金属部品（薄い曲線）に加えなければならない力を示す図２０のグラフによって、この現象をより良く理解できる。図示するように、ゼロに等しい運動「ｄ」を生成するためにばねがプッシャ端部に加えなければならない力は、極めて高く、実際には最大力である。しかし、本発明では、細長い金属部品が屈曲していないときに、静止位置でのプッシャ端部への力はゼロである。この効果により、本発明のレンチを調節するのに力がほとんど必要ないことが保証される。破線は、ラチェットが次の歯に跳ぶ最大動作点を示している。

本発明の別の利点は、トルクが加えられた場合にだけ、細長い金属部品が作られている材料が作用し、それによって「クリープ」が発生するのが防止されるという事実である。

本発明の詳細は、添付の非限定的な図から理解することができる。

レンチによって与えることができる最大トルクは固定されている、本発明によるレンチの第１の実施例を示す図である。 前述のレンチの展開図である。 レンチによって与えることができる最大トルクは可変である、本発明によるレンチの第２の実施例を示す図である。 前述のレンチの展開図である。 図３及び図４のレンチの２つの長手方向断面図である。 レンチによって与えることができる最大トルクは可変である、本発明によるレンチの第３の実施例を示す図である。 図３の移動カバーを示す図である。 図６の移動カバーを示す図である。 細長い金属部品の代替実施例を示す図である。 様々な位置の図９の制御部品を示す図である。 様々な位置の図９の制御部品を示す図である。 様々な位置の図９の制御部品を示す図である。 様々な位置の図９の制御部品を示す図である。 異なる方法で調節された、本発明の別の実施例を示す図である。 異なる方法で調節された、本発明の別の実施例を示す図である。 本発明の別の実施例の斜視図である。 本発明の別の実施例の断面斜視図である。 その初期位置にある図１６及び図１７のレンチの正面断面図である。 その最大トルクの位置にある図１６及び図１７のレンチの正面断面図である。 これらの部品の所要の運動又は変形に関して、ばね、及び本発明の細長い金属部品に加えなければならない力を示すグラフである。

最大トルクを回転可能な外部部品（例えば、ねじ、ナットなど）に与えることを可能にする、本発明によるレンチは、トルク付与ヘッドを押す少なくとも１つの細長い金属部品を備えていることを特徴とする。細長い金属部品は屈曲することが可能であり、その結果、屈曲により負荷が最大振幅に到達すると、トルク付与ヘッドに細長い金属部品によって加えられる力によって、トルク付与ヘッドをその位置に保持することはできない。トルク付与ヘッドはその後、歯車上の次の位置に跳び、それによってトルクが再び小さくなる。その結果、細長い金属部品の最大屈曲負荷は、レンチが与えることが可能な最大トルクを決める。

本発明によるレンチは、細長い金属部品の屈曲長さ及びモーメントが固定又は可変であるかどうかによって、固定最大トルク又は調節可能な最大トルクを呈することができる。

図１は、本発明のレンチ（１）の第１の実施例を示している。前記実施例では、レンチ（１）が与えることが可能な最大トルクは固定である。レンチ（１）は、ハンドルとして機能する固定カバー（２）を備えている。トルク付与ヘッド（６）は、固定カバー（２）の一端部に設置されている。トルク付与ヘッド（６）は、一方向への実質的に自由な回転を可能にし、もう一方向（締付方向）に加えることができる最大トルクを（歯車に加えられる力により）制御する一式の部品である。

図２は、前述のレンチ（１）の展開図を示している。トルク付与ヘッド（６）及び固定カバー（２）に加えて、レンチ（１）は、固定カバー（２）の内側に格納された細長い金属部品（３）を備えている。細長い金属部品（３）の端部の一方が固定端部（４）であり、反対の端部がプッシャ端部（５）である。プッシャ端部（５）は、トルク付与ヘッド（６）の留め具（１７）を押す。図面に示されたトルク付与ヘッド（６）は、トルク付与ヘッド（６）に構造的支持を与え、内部部品を外部から隔離して維持するケーシング（１５）と、レンチ（１）に対する外部部品（ねじなど）の相対的回転を可能にする歯車（１６）と、プッシャ（７）によって加えられる力を効率的に歯車（１６）に与える機能を有する留め具（１７）と、を備えている。

図示する実施例では、細長い金属部品（３）のプッシャ端部（５）はプッシャ部材（７）を押し、その後、留め具（１７）を押す。一方、固定端部（４）は別のプッシャ部材（１０）を押す。ストッパ部材（８）は、トルク付与ヘッド（６）を固定カバー（２）に連結させ、またプッシャ（７）に加えられた軸方向運動を制限する。別のストッパ部材（９）は、プッシャ（１０）の運動を制限する。細長い金属部品（３）は、留め具（１７）が抵抗を与えるときに屈曲することが可能であり、レンチ（１）は以下のように作用する。ユーザは、細長い金属部品（３）が屈曲を生じさせる特定の負荷に到達するまで、トルクを増加させながらレンチ（１）を旋回させる。最終的には、屈曲により、プッシャ端部（５）が留め具（１７）に十分な力を加え、それによって留め具（１７）が歯車（１６）の次の位置まで跳んで、レンチ（１）によって与えられるトルクが制限される。

図３及び４は、レンチによって与えられる最大トルクが可変である、本発明によるレンチの第２の実施例を示している。この場合、レンチ（１）はさらに、細長い金属部品（３）の屈曲長さを変更し、その結果、レンチ（１）によって与えられる最大トルクを変更する手段を備えている。この場合、前記手段は、可変点（Ｐ）で細長い金属部品（３）を押す摺動部品（１１）の形をとり、この摺動部品（１１）はレンチ（１）の外側から操作することが可能である。

摺動部品（１１）は、ボルト（１２）によりレンチ（１）の外側から操作されることが好ましい。前記ボルト（１２）は、前記ボルト（１２）を移動させることが可能である、移動カバー（１３）に係合されている。この目的で、移動カバー（１３）は、ボルト（１２）が中で移動する螺旋形溝（１４）を呈することが好ましく、その結果、移動カバー（１３）の回転によって、ボルト（１２）が軸方向に移動する。

図５は、図３及び４のレンチ（１）の２つの長手方向断面図を示している。簡潔にするために、全ての部品は図示しない。２つの図は、どのように所要のトルクを選択することが可能であるかを示しており、移動カバー（１３）が回転される角度によって、摺動部品（１１）は特定の距離だけ摺動して、屈曲長さ（Ｌ）、その結果、加えられるトルクが変更される。上の図では、摺動部品（１１）はより左側に置かれ、点（Ｐ）はその結果、左側の可能な最も遠い限界に置かれている。細長い金属部品（３）の屈曲長さ（Ｌ）はしたがって、極めて大きく、その結果、レンチ（１）によって与えられる最大トルクは比較的低い。下の図では、摺動部品（１１）、及びその結果、点（Ｐ）は、特定の距離だけ右側に移動した。したがって、屈曲長さ（Ｌ）は、上の図ではより小さく、レンチ（１）によって与えられる最大トルクはより大きい。

図３及び４に示すレンチでは、螺旋状溝（１４）は固定ピッチを呈する。すなわち、回転角度と加えられるトルクの間の関係は直線ではない（角度の等しい増加は、トルクの等しい増加に対応しない）。固定ピッチの螺旋状溝（１４）を備えた移動カバー（１３）を図７で見ることができる。

別の方法では、図６は、図３及び４と同様にレンチによって与えられる最大トルクが可変であるが、螺旋状溝（１４）が可変ピッチを呈する、本発明によるレンチ（１）の別の実施例を示している。この場合、回転角度と加えられるトルクの間の関係は直線である（回転の等しい角度がトルクの等しい変化に対応する）、又はユーザが必要とするようなものである可能性がある。すなわち、可変ピッチを与えることにより、移動カバー（１３）の回転角度とレンチ（１）によって与えられる最大トルクとの間で直線的関係を確立することが可能になる。これにより、レンチ（１）の最大トルクの調節がユーザにとって直感的な過程以上のものとなる。可変ピッチの螺旋状溝（１４）を備えた移動カバー（１３）は図８で見ることができる。

図９は、本発明の代替実施例を示している。この場合、細長い金属部品（３）は実際、ロッドの形の一式のいくつかの細長い金属部品、本実例では合計５つのロッドである。レンチ（１）は、屈曲させることが可能なロッドの数を選択することを可能にし、それによってレンチ（１）によって与えられる最大トルクを調節することを可能にする制御部品（１８）を備えている。すなわち、本実施例は、一式のいくつかの細長い金属部品によって形成される細長い金属部品（３）のモーメントの調整を可能にする。この目的で、制御部品（１８）は回転することができ、前記ロッドが屈曲することができないように特定のロッドを通過させることができるように設計された一連の孔（１９）を備えている。図１０から１３は、制御部品（１８）が屈曲可能なロッドの数を変更することを可能にし、それによって、一式のロッドのモーメント（及びその結果、レンチの最大トルク）の調節を可能にするために採用することができる様々な位置を示している。図１０では、制御部品（１８）は、ロッドと位置合わせされた孔（１９）が１つだけある位置に置かれている。その結果、中心ロッドは屈曲せず、他の４つのロッド（中心ロッドのそれぞれの側で２つ）は屈曲し、制御部品（１８）は後者の上でストッパとして働く。図１１では、制御部品（１９）は、ロッドに位置合わされた２つの孔（１９）がある位置に回転し、その結果、３つのロッドが屈曲し、２つのロッドは屈曲しない。図１２では、制御部品（１９）は、位置合わせされた３つの孔（１９）がある位置に回転し、その結果、２つのロッドが屈曲し、３つのロッドは屈曲しない（図９に示された配置）。最後に、図１３では、制御部品（１９）は、ロッドに位置合わせされた４つの孔（１９）がある位置に回転し、その結果、単一のロッドが屈曲し、４つのロッドは屈曲しない。

図１４及び１５は、２つの前述の概念が組み合わされた（慣性点の変化及び屈曲長さの変化）、本発明の別の実施例を示している。レンチ（１）は、ロッドの形のいくつかの細長い金属部品（３）と、屈曲させることが可能な細長い金属部品（３）の数及び前記金属部品（３）の屈曲長さの両方を選択する手段とを備えている。特に、前述の図で説明したものなどの制御部品（１８）及び摺動部品（１１）が備えられている。図１４では、レンチは大きな屈曲長さ（Ｌ）を備えたロッドを１つだけ屈曲させることができるように調節され、図１５では、制御部品（１８）及び摺動部品（１１）は、より小さい屈曲長さ（Ｌ）を備えた３つのロッドを屈曲させることができるように調節される。

図１６及び１７は、本発明によるレンチ（１）のさらに別の実施例の斜視図及び斜視断面図をそれぞれ示している。この場合、細長い金属部品（３）は、連節継手（２１）によりトルク付与ヘッド（６）に連結された一式の部品（２０）の一部を形成する。図１８及び１９は、その初期位置、及びその最大トルクの位置にある、レンチ（１）の正面断面図をそれぞれ示している。

本実施例は以下のように作用する。ユーザは、一式の部品（２０）がトルク付与ヘッド（６）と位置合わせされる、図１に示す位置でレンチ（１）を使用し始める。ユーザが増加する力を加えると、すなわち、レンチ（１）が増大するトルクを加えると、一式の部品（２１）はトルク付与ヘッド（６）に対して回転し始め、細長い金属部品（３）は屈曲し始める。細長い金属部品（３）はその後、その最大屈曲点を到達し、一式の部品（２１）はトルク付与ヘッド（６）に対して回転し続けることができなくなる（図１９に示す状況）。この点で、レンチ（１）は、その最大トルクに到達したことを示している。

本実施例ではしたがって、最大トルクに到達した点は、前述の実施例と同様に、トルク付与ヘッドによって発せられる「クリック」又は他の表示によってではなく、最大回転角度までトルク付与ヘッド（６）に対して回転する一式の部品（２０）によって示されている。加えて、トルクが加えられる点（ほぼ連節継手（２１）の位置、言い換えると、ちょうどプッシャ部材（７）が作動する点）は、トルクが与えられる外部部品（ねじ、ナットなど）の回転軸からさらに離れて置かれている。特定のトルクを与える際に、細長い金属部品（３）が、前述の実施例ほど、本実施例では屈曲しないことはこの理由によるものである。

本実施例では、前述の図で示した実施例の場合と同様に、トルク付与ヘッド（６）の留め具（１７）及び歯車（１６）の代わりに、トルクは連節継手（２１）の領域に加えられる。これにより、レンチ（１）の構成がより容易になる。というのは、連節継手（２１）に関連する部品の形状は、これらの部品を（結果として高いトルクに耐えることが可能である）硬い材料から比較的容易に及び費用効率よく製造することができ、レンチ（１）の残りを標準的な硬度の材料を使用して製造することができるようなものであるからである。

図１６から１９に示す実施例では、連節継手（２１）は一式のボール（２２）によって形成されているが、本発明はこの意味に限るものではなく、多くの代替又は追加の実施例が考えられる。

Claims (14)

1. 外部部品に最大トルクを与えるレンチ（１）であって、
   固定端部（４）及びプッシャ端部（５）を有する少なくとも１つの細長い金属部品（３）を備えること、並びに前記プッシャ端部（５）が作用するトルク付与ヘッド（６）も備えることを特徴とし、
   前記細長い金属部品（３）は、トルクがレンチにより与えられたときに屈曲することが可能であり、前記細長い金属部品（３）は、最大屈曲点に到達することで前記レンチ（１）によって与えられる前記最大トルクが定められるようになっている、レンチ。
2. 前記細長い金属部品（３）の前記移動端部（５）はプッシャ部材（７）を押し、次に前記プッシャ部材（７）は前記トルク付与ヘッド（６）に作用するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のレンチ（１）。
3. 前記プッシャ端部（５）は留め具（１７）を押し、前記細長い金属部品（３）は、前記留め具（１７）が抵抗を与えたときに屈曲することが可能であり、結果として前記細長い金属部品（３）が特定の屈曲点に到達するまで、トルクが増大され、それによって前記プッシャ端部（５）は前記留め具（１７）に十分な力を加えることで、前記留め具（１７）は次の位置に跳んで、結果として前記レンチ（１）によって与えられる前記トルクが制限されることを特徴とする、請求項１に記載のレンチ（１）。
4. 前記レンチ（１）が固定カバー（２）を含み、前記固定カバー（２）の内側に前記細長い金属部品（３）が置かれ、前記固定カバー（２）の一端部に前記留め具（１７）が連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のレンチ（１）。
5. 前記細長い金属部品（３）の前記屈曲長さの選択手段であって、前記レンチ（１）によって与えられる前記最大トルクを変更する選択手段を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のレンチ（１）。
6. 前記細長い金属部品（３）の前記屈曲長さの前記選択手段は、可変点（１２）で前記細長い金属部品（３）を押す摺動部品（１１）を備え、前記摺動部品（１１）は、前記レンチ（１）の外側で操作されることが可能となっていることを特徴とする、請求項５に記載のレンチ（１）。
7. 前記摺動部品（１１）は、ボルト（１２）により前記レンチ（１）の外側で操作されることが可能となっていることを特徴とする、請求項６に記載のレンチ（１）。
8. 前記レンチ（１）は移動カバー（１３）を含み、前記移動カバー（１３）は前記ボルト（１２）に係合され、前記ボルト（１２）を移動させるようになっていることを特徴とする、請求項７に記載のレンチ（１）。
9. 前記移動カバー（１３）は螺旋状溝（１４）を有し、前記ボルト（１２）が前記螺旋状溝（１４）の中で移動するようになっており、その結果、前記移動カバー（１３）の回転によって前記ボルト（１２）が軸方向に移動するようになっていることを特徴とする、請求項８に記載のレンチ（１）。
10. 前記螺旋状溝（１４）は固定ピッチを有することを特徴とする、請求項９に記載のレンチ（１）。
11. 前記螺旋状溝（１４）は可変ピッチを有することを特徴とする、請求項９に記載のレンチ（１）。
12. １つの細長い金属部品（３）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のレンチ（１）。
13. 様々な細長い金属部品（３）と、
    屈曲することが可能であり、その結果、前記レンチ（１）によって与えられる前記最大トルクを変更することが可能である細長い金属部品（３）の数を選択する手段とをさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載のレンチ（１）。
14. 前記細長い金属部品（３）は、前記トルク付与ヘッド（６）と共に連節継手を形成する一式の部品（２０）の一部を形成し、その結果、前記レンチによって与えられる前記トルクが増大した場合に、前記一式の部品（２０）が前記トルク付与ヘッド（６）に対して回転し、それによって、前記レンチ（１）がその最大トルクを与える特定の最大屈曲点に前記細長い金属部品（３）が到達するまで、前記細長い金属部品（３）を屈曲させることを特徴とする、請求項１に記載のレンチ（１）。

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