JP2016147349A - 空転角度が変更可能なトルク工具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は空転角度が変更可能なトルク工具を提供する。【解決手段】本発明のトルク工具について、中空のヘッド、ヘッド内で回転する歯車部、及びヘッド内に装設される複数の噛合キットを備える。各噛合キットは噛合位置と分離位置との間で往復運動する。ヘッドに配置される押し棒により、噛合キットが単一モードまたは交替モードを選択させて歯車部の何れか１つの歯車に噛合される。単一モードでは、１つの噛合キットのみが歯車部に噛合され、ヘッドが歯車部を包囲させて空転する角度は、歯車部の隣接する２つの歯車に形成される夾角の倍数に相等する。交替モードでは、これら噛合キットは歯車部に順に噛合され、ヘッドが歯車部を包囲させて空転する角度は単一モードよりも小さく、トルク工具のヘッドがより狭窄な操作空間に適合する。【選択図】図３

Description

本発明は、空転角度が変更可能なトルク工具に関する。

トルク工具とは、通常トルクレンチ或いはトルクドライバーを指す。即ち、電力、人力、或いは流体を動力とし、加工物に対して一定のトルクを出力し、ねじの締めと緩めの作業を行う。ここでの加工物とは、ねじ、ボルト、連結棒等である。

人力式のトルクレンチは、中空のヘッドに歯車部が装設され、ヘッド内には爪形状を呈する係合構造をさらに有し、歯車部の対応する歯車に噛合され、ヘッドが歯車部を包囲させて一方向に空転させるか、逆方向に歯車部を駆使して同調させて回転させるか決定し、トルクを出力させる。

使用中に、ヘッドが歯車部を駆使して同調させて回転させ、一定の幅に達すると回転し、持続的に力を入れ続ける。

欧州特許出願公開第１２１９５１６９．３号明細書 米国特許出願公開第２０１３／６９１４７７号明細書 特願２０１３−１７０４７４号公報 中国特許出願公開第２０１２１０５０７００１．６号明細書 台湾特許出願公開第１０１１３９６４３号明細書

しかしながら、前述した従来の技術では、即ち、歯車部の外部の歯車数は変化しないため、回転角度は係合構造が歯車の幅を超えるほど歯車数が少なくなり、回転幅も大きくなるという欠点がある。このようなトルクレンチの場合、特に操作空間が狭い施工現場では、使用が困難になる。

前述の問題を解決するために、業者が歯車部の外部の歯車数を増やす方法を提案した。この構造では従来の技術の回転幅が大き過ぎる欠点を克服するが、他の問題が発生した。歯車の幅が狭くなるために歯車の耐圧強度が相対的に低下し、ヘッドが歯車部を駆使して同調させて回転させると、突然トルクが加工物に伝わらなくなる現象が度々発生した。トルクが歯車が許容可能な圧力を超えてしまい損壊を引き起こし、トルクを出力し続けることが不可能になった。

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の空転角度が変更可能なトルク工具の提案に到った。なお、本トルク工具は一部の国家に既に特許出願済みである。例えば、欧州特許出願公開第１２１９５１６９．３号明細書、米国特許出願公開第１３／６９１、４７７号明細書、特願２０１３−１７０４７４号公報、中国特許出願公開第２０１２１０５０７００１．６号明細書及び台湾特許出願公開第１０１１３９６４３号明細書参照。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、トルク工具を提供することを主目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るトルク工具は、
それの内部を収納室（１５）及び円形空胴（１６）に区画させる中空の殻壁（１３）を有し、収納室（１５）の底面には複数の凹溝（２０）を有するプラットフォーム（１９）が画定され、各凹溝（２０）が出口部（２１）から円形空胴（１６）に連通され、且つ、円形空胴（１６）の一端がプラットフォーム（１９）に連通され、他端は環状部（１８）を有し、環状部（１８）の中央には底穴（１７）が形成されるヘッド（１１）と、複数の歯車（３１）及び２つのシリンダー（３３）を有し、これら歯車（３１）はそれの外囲に連続的に形成され、それが円形空胴（１６）に挿入されると、２つのシリンダー（３３）の内の１つが環状部（１８）の底穴（１７）を通過させ、歯車部（３０）を支持させてヘッド（１１）に対して回転する歯車部（３０）と、各々がヘッド（１１）の凹溝（２０）に装設されると共に噛合位置及び分離位置の間で往復運動する複数の能動噛合キット（４０）及び駆動噛合キット（５０）と、歯車部（３０）の他のシリンダー（３３）に配置されると共に何れか１つの噛合キット（５０）と連動関係になり、トルク工具が単一モードと交替モードのどちらを採用するかを決定させる押し棒（７０）を備え、
ここでは、単一モードでは、何れか１つの能動噛合キット（４０）が噛合位置及び分離位置で往復運動するように保留させると共に歯車（３１）に噛合させ、他の駆動噛合キット（５０）は分離位置で停留させ、ヘッド（１１）及び歯車部（３０）が本来の空転角度で相互に回転し、また、交替モードでは、複数の能動噛合キット（４０）及び駆動噛合キット（５０）が噛合位置及び分離位置で往復運動すると共に交替で歯車（３１）を噛合させ、ヘッド（１１）及び歯車部（３０）の空転角度を縮減させることを特徴とする。

好ましくは、前記凹溝壁面は、曲面、平面、及び凹部を備え、凹部の一辺は曲面に隣接され、他辺は平面に連接され、底部と共に包囲して凹溝の内部空間を形成させる。

好ましくは、出口部は曲面と平面との間に介設され、２つの凹溝の平面は角度を保持させ、これら能動噛合キット及び駆動噛合キットが相互に干渉するのを防ぐ。

好ましくは、ここでの角度とは、３６０°×（Ｍ＋１／Ｌ）÷Ｎの数式に符合する範囲を含む。前記定数Ｍは０より大きい整数であり、前記Ｌは凹溝（２０）の数量を指し、前記Ｎは歯車部（３０）の周囲の歯車数である。

例えば、ヘッド及び歯車部の１回転が３６０°である場合、ヘッドには３つの凹溝が設けられ、同数量の噛合キットが装設される。さらには、歯車部は３６個の歯車を有し、定数Ｍが４の条件では、２面の平面の夾角は約４３°であり、３６０°×（４＋１／３）÷３６の公式で算出された数値に符合し、３つの噛合キットが相互に干渉するのを防止させる。

本発明によれば、空転角度が変化するにつれ、同様に歯車数が固定されて変化しない条件で、トルク工具はほぼ最小の回転幅で操作出来る。

本発明の内の１つ実施形態に係るトルク工具を部分に組立する外観傾斜図である。 図１に示すトルク工具を示す展開図である。 噛合キット及び歯車の結合関係の平面図である。 図３のＡ−Ａの断面線に沿ってなる平面図である。 本発明に係るトルク工具の連続動作を示す概略図である。 本発明に係るトルク工具の連続動作を示す概略図である。 本発明に係るトルク工具の連続動作を示す概略図である。 本発明に係るトルク工具の連続動作を示す概略図である。

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図１乃至図４はトルクレンチ１０の具体的な構成である。トルクレンチ１０はヘッド１１及び把持部１２を有する。ヘッド１１は中空であり、歯車部３０、能動噛合キット４０、駆動噛合キット５０、及び位置決めユニットが収納される。把持部１２及びヘッド１１は一体に設計され、ヘッド１１によりトルクがねじ等の加工物に伝えられる。

ヘッド１１の周囲の壁面には殻壁１３が画定される。殻壁１３が包囲することで収納室１５、円形空胴１６、及び底穴１７が形成される。収納室１５は非円形の浅い溝であり、円形空胴１６を経て底穴１７に連通される。円形空胴１６以外に、収納室１５の底面の他の部位はプラットフォーム１９であり、対称形状のカバー６１の底部を負荷する。円形空胴１６及び底穴１７は大方円形を呈する設計になり、直径は底穴１７の直径より大きく且つ収納室１５の幅より小さく、円形空胴１６の底部には環状部１８が形成される。底穴１７の深さは円形空胴１６よりも浅い。

前記プラットフォーム１９はスプリング溝１４及び２つの凹溝２０を有し、位置決めユニットをスプリング溝１４に装入させる。スプリング溝１４の開口は凹溝２０と収納室１５の壁面との間に介設される。

前記プラットフォーム１９は凹溝２０の壁面を包囲させ、曲面２２、平面２３、及び凹部２４に細分される。凹部２４の一辺は曲面２２に隣接され、他辺は平面２３に連接され、底部２５に対して垂直になると共に包囲して内部空間を形成させる。凹溝２０の内部空間は、底部２５に形成される貫通孔２６により外界に連通される以外、曲面２２及び平面２３により隔てられて形成される出口部２１により円形空胴１６に連接される。２つの凹溝２０の平面２３は角度θに保持される。

本実施形態について、位置決めユニットはバネ６０及びボール６５で構成される。バネ６０がスプリング溝１４の底部に当接され、ボール６５を押してスプリング溝１４に露出されるのが常態になる。

前記歯車部３０は複数の歯車３１、２つのシリンダー３３、及び結合部３２を有する。これら歯車３１は互いに連接されて歯車部３０の外囲に形成され、隣接する２つの歯車３１から歯車部３０の軸心まで違う角度を形成させる。各シリンダー３３は軸方向に沿って歯車部３０の上下の端面に突出される。

また、実施形態における前記結合部３２は多角形の孔であり、軸心方向に沿って２つのシリンダー３３及び歯車部３０の中央を貫通させ、ねじ、ナット、連結棒等の加工物に覆設される。ある実施形態では、歯車部３０は２つの結合部３２を有し、各結合部３２はほぼ多角形を呈する柱体であり、シリンダー３３の端部から外に一定の長さ延伸される。

歯車部３０がヘッド１１の円形空胴１６に入れられ、歯車３１が円形空胴１６の周囲の壁面及び凹溝２０の出口部２１に対向し、下方のシリンダー３３が底穴１７を通過させる。留め金具３５がシリンダー３３のヘッド１１から露出される部分に嵌められると共に環状部１８に当接され、歯車部３０がヘッド１１から分離するのを阻止し、歯車部３０及びヘッド１１の相互の回転には影響しない。

上述の能動噛合キット４０及び駆動噛合５０の構造は、小さな差異が存在する以外、他の部分は大方同じである。なお、ここでの構造の同じ箇所とは、これら能動噛合キット４０及び駆動噛合５０に共通する係合部材４１、係合部材５１、弾性部材４５、及び弾性部材５５での構成を指す。また、係合部材４１及び係合部材５１はほぼシリンダーを呈する設計の軸部４２及び軸部５２を有し、軸部４２及び軸部５２の外円周面は半径方向に沿って凸部４３及び凸部５３が延伸され、軸心方向に沿って軸部４２及び軸部５２の底面に円形のルート部４４及びルート部５４が突出される。

さらに、ここでの構造の差異とは、駆動噛合キット５０には自立ピン５６が設置され、自立ピン５６は係合部材５１の上面に直立する点である。能動噛合キット４０には自立ピンがなく、係合部材４１にも関連する構造は設計されない。

係合部材４１及び係合部材５１がヘッド１１の対応する凹溝２０に装入され、ルート部４４及びルート部５４が貫通孔２６に挿入され、支持軸部４２及び軸部５２が凹部２４で回転し、凸部４３及び凸部５３を連動させて曲面２２と平面２３との間で往復運動させる。

各弾性部材４５及び弾性部材５５の一端が曲面２２に当接され、他端が凸部４３及び凸部５３の一側に当接され、凸部４３及び凸部５３の他側が平面２３に接近するのに必要な作用力を発生させる。これにより、能動噛合キット４０及び駆動噛合５０の装設後に、凸部４３及び凸部５３が噛合位置と分離位置との間で往復擺動する。ちなみに、ここでの噛合位置とは、凸部４３及び凸部５３が歯車３１との噛合状態を維持させる位置を指す。凸部４３及び凸部５３は矩形に類似するため、角はほぼ歯車形状を呈し、隣接する２つの歯車３１の間に進入する歯車の凹部は相当な噛合効果を発揮する。なお、ここでの分離位置とは、凸部４３及び凸部５３の角が歯車の凹部から分離され、歯車部３０の歯車３１に噛合しない位置を指す。

前記カバー６１は孔部６２、可動孔６３、及び制限孔６４を有する。カバー６１が収納室１５に収納され、孔部６２が歯車部３０の上方のシリンダー３３の外囲を被覆させ、支持歯車部３０が円形空胴１６で回転する。また、自立ピン５６は可動孔６３を通過させ、カバー６１が凹溝２０の上方に被覆するのを妨害せず、能動噛合キット４０及び駆動噛合５０がヘッド１１から分離するのを阻止させる。さらには、ボール６５も制限孔６４を通過させる。可動孔６３の壁面と自立ピン５６とを隔てる一定の隙間が形成されるため、係合部材５１の擺動は影響を受けない。

カバー６１の上面は押し棒７０である。押し棒はピン継手用孔７１を有し、ピン継手用孔７１の壁面が歯車部３０の上方のシリンダー３３を包囲させ、他の留め金具３４によりシリンダー３３に係合されてカバー６１の部位から突出し、押し棒７０及びカバー６１がヘッド１１から分離するのを阻止させ、押し棒７０がカバー６１に対して運動するのを妨害しない。

前記押し棒７０は切り替え部７２、２つの凹所７３、及び応力部７４を更に有する。切り替え部７２は曲率に基づいて押し棒７０の底面の弧形溝が形成され、自立ピン５６のカバー６１から突出する部位を被覆させ、且つ押し棒７０の擺動に従って自立ピン５６からボール６５までの距離を改変させ、係合部材５１を分離位置に停留させるか否かを決定させる。何れか１つの凹所７３は押し棒７０の擺動に従ってボール６５の制限孔６４から露出される部位を収納させ、押し棒７０に対して係合に似た定位効果を発生させる。トルクレンチ１０を単一モードで使用するか交替モードで使用するかは、押し棒７０によって選択する。

図５及び図６に示す交替モードでは、押し棒７０の切り替え部７２に案内され、駆動噛合キット５０の自立ピン５６がボール６５から離され、能動噛合キット４０の凸部４３と共に歯車部３０の対応する歯車３１を交替で噛合させる。

本実施形態では、歯車部３０は３６個の歯車３１を有し、定数Ｍは３６０°×（３＋１／２）÷３６の公式に３を代入したのに等しく、２面の平面２３の間の約３５°の角度θの設計値を獲得する。故に、２つの係合部材４１及び係合部材５１は相互に干渉し合わない。

初期状態では、能動噛合キット４０の凸部４３は噛合位置に位置されると共に歯車部３０の対応する歯車３１に噛合され、駆動噛合キット５０の凸部５３は歯車３１により分離位置まで押されると共に弾性部材５５を圧迫させる。空転を始めると、駆動噛合キット５０の凸部５３が歯車部３０の歯車３１に噛合され、能動噛合キット４０の凸部４３が歯車３１により分離位置まで押されるとと共に弾性部材４５を圧迫させる。

そして、３６０°÷３６の公式により、歯車部３０の隣接する２つの歯車３１から軸心までの角度約１０°を獲得する。能動噛合キット４０の凸部４３が次の歯車３１に噛合される前に、駆動噛合キット５０の凸部５３が対応する歯車３１に噛合される。これにより、ヘッド１１が歯車部３０を包囲させて空転する角度はほぼ５°に等しく、空転角度を縮減させる目的を達成させる。

なお、図７及び図８に示す単一モードでは、押し棒７０が反対方向に擺動し、切り替え部７２を連帯させて自立ピン５６をボール６５に近接するように制限させ、係合部材５１を分離位置に停留させる。

初期状態では、能動噛合キット４０の凸部４３は噛合位置に位置されると共に歯車部３０の対応する歯車３１に噛合される。空転を開始すると、凸部４３は歯車３１により分離位置まで押されると共に弾性部材４５を圧迫させ、次の歯車３１に噛合される。駆動噛合キット５０の凸部５３が最初から最後まで分離位置を維持させるため、歯車部３０の何れか１つの歯車３１に噛合せず、ヘッド１１及び歯車部３０が相互に空転する角度は本来の１０°になる。

上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。

１０ トルクレンチ
１１ ヘッド
１２ 把持部
１３ 殻壁
１４ スプリング溝
１５ 収納室
１６ 円形空胴
１７ 底穴
１８ 環状部
１９ プラットフォーム
２０ 凹溝
２１ 出口部
２２ 曲面
２３ 平面
２４ 凹部
２５ 底部
２６ 貫通孔
３０ 歯車部
３１ 歯車
３２ 結合部
３３ シリンダー
３４ 留め金具
３５ 留め金具
４０ 能動噛合キット
４１ 係合部材
５１ 係合部材
４２ 軸部
５２ 軸部
４３ 凸部
５３ 凸部
４４ ルート部
５４ ルート部
４５ 弾性部材
５５ 弾性部材
５０ 駆動噛合キット
５６ 自立ピン
６０ バネ
６１ カバー
６２ 孔部
６３ 可動孔
６４ 制限孔
６５ ボール
７０ 押し棒
７１ ピン継手用孔
７２ 切り替え部
７３ 凹所
７４ 応力部
θ 角度

Claims (10)

1. それの内部を収納室（１５）及び円形空胴（１６）に区画させる中空の殻壁（１３）を有し、収納室（１５）の底面には複数の凹溝（２０）を有するプラットフォーム（１９）が画定され、各凹溝（２０）が出口部（２１）から円形空胴（１６）に連通され、且つ、円形空胴（１６）の一端がプラットフォーム（１９）に連通され、他端は環状部（１８）を有し、環状部（１８）の中央には底穴（１７）が形成されるヘッド（１１）と、
   複数の歯車（３１）及び２つのシリンダー（３３）を有し、これら歯車（３１）はそれの外囲に連続的に形成され、それが円形空胴（１６）に挿入されると、２つのシリンダー（３３）の内の１つが環状部（１８）の底穴（１７）を通過させ、歯車部（３０）を支持させてヘッド（１１）に対して回転する歯車部（３０）と、
   各々がヘッド（１１）の凹溝（２０）に装設されると共に噛合位置及び分離位置の間で往復運動する複数の能動噛合キット（４０）及び駆動噛合キット（５０）と、
   歯車部（３０）の他のシリンダー（３３）に配置されると共に何れか１つの噛合キット（５０）と連動関係になり、トルク工具が単一モードと交替モードのどちらを採用するかを決定させる押し棒（７０）を備え、
   ここでは、単一モードでは、何れか１つの能動噛合キット（４０）が噛合位置及び分離位置で往復運動するように保留させると共に歯車（３１）に噛合させ、他の駆動噛合キット（５０）は分離位置で停留させ、ヘッド（１１）及び歯車部（３０）が本来の空転角度で相互に回転し、また、交替モードでは、複数の能動噛合キット（４０）及び駆動噛合キット（５０）が噛合位置及び分離位置で往復運動すると共に交替で歯車（３１）を噛合させ、ヘッド（１１）及び歯車部（３０）の空転角度を縮減させることを特徴とするトルク工具。
2. 前記凹溝（２０）の壁面は、曲面（２２）、平面（２３）、及び凹部（２４）を備え、凹部（２４）の一辺は曲面（２２）に隣接され、他辺は平面（２３）に連接され、底部（２５）と共に包囲して凹溝（２０）の内部空間を形成させ、出口部（２１）は曲面（２２）と平面（２３）との間に介設され、２つの凹溝（２０）の平面（２３）は角度（θ）を保持させ、これら能動噛合キット（４０）及び駆動噛合キット（５０）が相互に干渉するのを防ぐことを特徴とする、請求項１記載のトルク工具。
3. ２面の平面（２３）の角度（θ）の範囲は以下の数式に符合し、
   ３６０°×（Ｍ＋１／Ｌ）÷Ｎ
   前記定数Ｍは０より大きい整数であり、前記Ｌは凹溝（２０）の数量を指し、前記Ｎは歯車部（３０）の周囲の歯車数であることを特徴とする、請求項２記載のトルク工具。
4. 収納室（１５）に対称になる形状のカバー（６１）をさらに有し、カバー（６１）は孔部（６２）及び可動孔（６３）を具備し、カバー（６１）がヘッド（１１）の収納室（１５）に納入されると、カバー（６１）が押し棒（７０）に閉塞されてヘッド（１１）から分離されなくなり、孔部（６２）が歯車部（３０）の他のシリンダー（３３）に被さり、可動孔（６３）が２つの凹溝（２０）の内の１つに正対することを特徴とする、請求項２記載のトルク工具。
5. 前記カバー（６１）は制限孔（６４）をさらに有し、カバー（６１）が収納室（１５）に収納されると、制限孔（６４）がプラットフォーム（１９）に形成されるスプリング溝（１４）に対向し、位置決めユニットはバネ（６０）及びボール（６５）を備え、バネ（６０）がスプリング溝（１４）の底部に当接され、ボール（６５）を押して制限孔（６４）を通過させると共に押し棒（７０）の底面に形成される２つの凹所（７３）の内の１つに係合されることを特徴とする、請求項４記載のトルク工具。
6. 各能動噛合キット（４０）及び駆動噛合キット（５０）は係合部材（４１）、係合部材（５１）、弾性部材（４５）、及び弾性部材（５５）を備え、弾性部材（４５）及び弾性部材（５５）の一端が曲面（２２）に当接され、他端が係合部材（４１）及び係合部材（５１）に接触され、係合部材（４１）及び係合部材（５１）が平面（２３）に向けて擺動するのに必要な作用力を提供し、
   何れか１つの噛合キット（５０）は自立ピン（５６）を有し、自立ピン（５６）は係合部材（５１）に設置されると共にカバー（６１）の可動孔（６３）を通過させ、押し棒（７０）により切り替え部（７２）が自立ピン（５６）に連結され、係合部材（５１）を分離位置に停留させるか否かを決定させることを特徴とする、請求項４記載のトルク工具。
7. 各係合部材（４１）及び係合部材（５１）は軸部（４２）、軸部（５２）、凸部（４３）、及び凸部（５３）を有し、軸部（４２）及び軸部（５２）はほぼ円形であり且つ対応する凹部（２４）に装入され、凸部（４３）及び凸部（５３）は矩形に類似し、軸部（４２）及び軸部（５２）の周縁から半径方向に沿って外に向けて延伸され、凸部（４３）及び凸部（５３）の角は歯車部（３０）の歯車（３１）に噛合されることを特徴とする、請求項６記載のトルク工具。
8. 各係合部材は軸心方向に沿って軸部（４２）及び軸部（５２）の下方から突出されるルート部（４４）及びルート部（５４）をさらに有し、凹溝（２０）の底部に形成される貫通孔（２６）に挿入されることを特徴とする、請求項７記載のトルク工具。
9. 前記歯車部（３０）は加工物を結合させる少なくとも１つの結合部（３２）を有することを特徴とする、請求項１記載のトルク工具。
10. 前記シリンダー（３３）には留め金具（３４）及び留め金具（３５）が嵌められ、留め金具（３４）及び留め金具（３５）は歯車部（３０）がヘッド（１１）から分離するのを阻止させ、歯車部（３０）が円形空胴（１６）で回転するのに影響を及ぼさないことを特徴とする、請求項１記載のトルク工具。

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