JP2525518B2 - 締付けレンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、打撃式締付けレンチ
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の打撃式締付けレンチは、フライホ
イールをモータで駆動し、フライホイールに設けた打撃
面で出力軸の衝撃面を打撃することによって、フライホ
イールに蓄積された慣性エネルギを短時間で出力軸に伝
達し、モータの回転トルクを倍増するようになってい
る。

【０００３】しかしながら、この種の打撃式締付けレン
チは、上記のように打撃面と衝撃面との直接衝突によっ
てトルクを伝達するようになっているため、衝突時に極
めて大きい不快な雑音を発生し、これが工事現場などで
騒音公害を起こしている。

【０００４】

【発明の課題】そこで、この発明の課題は、出来るだけ
騒音の発生が少なく、かつ性能的には従来と見劣りしな
い締付けレンチを提供することである。

【０００５】

【課題の解決手段】上記の課題を解決するため、この発
明においては、原動機によって駆動される入力軸の周囲
を入力軸と共に公転しかつ自転可能な重錘を設け、この
重錘の一部にほぼ円弧状の滑動子を設け、工具を取り付
ける出力軸に真円の摺接面とこの摺接面から突出するカ
ム面を設け、このカム面の導入スロープを、前記摺接面
とカム面の双方に接する凹弧状とし、かつその曲率半径
を前記滑動子の曲率半径よりも大にし、前記滑動子を前
記重錘の遠心力又はバネ力により前記摺接面に押圧しな
がら摺動させ、出力軸の負荷状態でカム面に到達したと
き、前記滑動子が前記導入スロープから進入して導入ス
ロープに続くカム面の衝撃面を経過する間に、入力軸が
有する慣性エネルギを出力軸に伝達するようにしたので
ある。

【０００６】

【作用】上記入力軸の周囲を入力軸と共に公転する重錘
の一部に設けた滑動子が、出力軸に設けた真円の摺接面
を摺動している間に、入力軸に慣性エネルギが蓄積され
る。

【０００７】滑動子がカム面に進入するにつれて、摺接
面に続くカム面の導入スロープの曲率半径を滑動子のそ
れよりも大きくしてあるため、滑動子はスムーズにカム
面に進入して衝撃音を発生しない。

【０００８】そして、滑動子がカム面の導入スロープか
らカム面の衝撃面を経過する間に、重錘の自転運動に急
激な加速度が与えられ、この加速度で誘起された重錘の
慣性力によって、滑動子と衝撃面を瞬間的に強力に係止
し、入力軸の大きな慣性トルクを出力軸に伝達する。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１０】図１は、締付けレンチの動力部を除いたト
ルク伝達機構部を示す。

【００１１】円筒状ケーシング１０の一端には、図示し
ない原動機、例えば電動モータ、エヤモータ、油圧式モ
ータ等の駆動軸２０が取り付けられており、この駆動軸
２０は、遊星歯車２１にかみ合っている。遊星歯車２１
は、さらに大径の内歯歯車２２とかみ合い、減速機構を
構成している。

【００１２】前記遊星歯車２１は、図３に明らかなよう
に、中心入力軸２３の一端に固定されたディスク２４に
自転可能に支持されている。従って、入力軸２３は、駆
動軸２０の回転と共に一定の減速度で回転駆動される。

【００１３】前記入力軸２３の他端は、後述する出力軸
１００に支持されている。

【００１４】また、前記入力軸２３の他端から少し内側
に、フライホイール２５がキー２６によって係止され、
入力軸２３と共に回転するようになっている。

【００１５】前記入力軸２３の一端に固定されたディス
ク２４と前記フライホイール２５との間に、２本の作動
軸２７、２７が回転可能に取り付けられている。即ちそ
れぞれの作動軸２７の一端はディスク２４に、他端はフ
ライホイール２５に回転可能に支持されている。従って
作動軸２７は、入力軸２３の周囲を公転し、かつそれ自
体自転可能に取り付けられている。

【００１６】上記それぞれの作動軸２７には、入力軸２
３を取り囲むように腕２８、２９が設けられ（図２参
照）、これらの腕２８、２９の先端には、それぞれ重錘
３０、３１が設けられている。この重錘３０、３１の重
量は、ほぼ同一かもしくは重錘３０の方をやや重くして
おくのが好ましい。なお、重錘３０、３１の重量をほぼ
同一にする場合には、作動軸２７に、後述する図４の実
線矢印方向に回転モーメントが生じるよう、図示しない
スプリングで偏向させておく。

【００１７】前記作動軸２７のフライホイール２５に支
持されている端部３２は、半円柱状に切り欠かれ、その
内面に滑動子３３となるほぼ円弧状の突起が形成されて
いる。この滑動子３３は、ローラのような回転可能なも
のでもよい。

【００１８】一方、前記出力軸１００の内端には、カラ
ー１０１が形成され、このカラー１０１の外周には、真
円の摺接面１０２とこの摺接面から突出するカム面１０
３が形成されている（この方式を外カム方式と言う）。
そして、前記滑動子３３は、このカラー１０１のカム面
１０３に対応する位置に配置されている。

【００１９】なお、図１乃至図３において、符号３４
は、入力軸２３の外周に巻き付けたゴムやスポンジ等の
クッション材である。また、図１において、符号１０４
は、出力軸１００の先端に取り付けたボックスレンチで
あるが、工具としては、そのほかドライバ等を取り付け
ることができる。

【００２０】次に、動作を説明する。

【００２１】いま、図示しないモータを作動させて駆動
軸２０を回転させると、歯車２１、２２を介して入力軸
２３が回転し、ディスク２４とフライホイール２５も回
転する。それと共に、ディスク２４とフライホイール２
５に支持された作動軸２７、２７が、入力軸２３の周囲
を公転する。このため、作動軸２７の他端部３２に設け
られた滑動子３３は、出力軸１００のカラー１０１に設
けた真円の摺接面１０２に沿って摺動する。

【００２２】図４に示すように、入力軸２３及び出力軸
１００の回転中心Ｃ１から作動軸２７の自転中心Ｃ２ま
での距離Ｒ１は、出力軸１００のカラー１０１に設けた
摺接面１０２及びカム面１０３までの距離Ｒ２及びＲ６
よりも大きくしてあり、滑動子３３は自転中心Ｃ２から
摺接面１０２の方向にＲ３だけ突出している。このとき
Ｒ３は（Ｒ１−Ｒ２）及び（Ｒ１−Ｒ６）より大きくし
てある（滑動子３３の円弧中心Ｃ３を自転中心Ｃ２に対
して偏心させてある）。そして、前述のように作動軸２
７には、重錘３０、３１が取り付けられ、重錘３０と３
１の重さを前者の方が重くしてあるので、入力軸２３を
中心とする作動軸２７の公転による遠心力で、作動軸２
７に実線矢印方向の回転モーメントが与えられ、滑動子
３３は、カラー１０１の摺接面１０２に押圧されそれに
沿って摺動する。

【００２３】また、重錘３０と３１の重さがほぼ同一で
遠心力バランスが保たれている場合には、前述のように
スプリングによって矢印方向に回転モーメントが与えら
れているので、同様に滑動子３３は、カラー１０１の摺
接面１０２に押圧されて摺動する。

【００２４】滑動子３３が摺接面１０２に沿って摺動し
ている間に、主としてフライホイール２５に加えて、作
動軸２７、２７やディスク２４等の入力軸２３と共にそ
の周囲を回動する質量体（以下入力軸系と言う）に慣性
エネルギが蓄積される。

【００２５】そして、カラー１０１に設けたカム面１０
３の部分に滑動子３３が到達する。

【００２６】いま、出力軸１００が無負荷の場合は、滑
動子３３がカム面１０３に係止され、入力軸２３と出力
軸１００は、一体となって高速回転する。

【００２７】一方、出力軸１００に負荷がかかっている
場合には、入力軸２３に蓄積した慣性エネルギを次のよ
うにして伝達する。

【００２８】前記カム面１０３の導入スロープＳは、摺
接面１０２に続く凹弧状であって、前記滑動子３３の曲
率半径Ｒ４よりも大きな曲率半径にしてある。そこで滑
動子３３がカム面１０３に到達したとき、カム面１０３
と直接衝突することなく、スロープＳに沿ってスムーズ
にカム面１０３に導入され、衝撃音をほとんど発生しな
い。

【００２９】上記のような滑動子３３のカム面１０３へ
の移行時に、滑動子３３は、導入スロープＳに続くカム
面１０３の衝撃面Ｔによって半径Ｒ６の方向に移動させ
られ、これに伴って作動軸２７は、図４の自転中心Ｃ２
に対して反時計方向に高速で角移動する。即ち、作動軸
２７の自転運動に急激な回転加速度が与えられる。この
とき、重錘３０、３１等から成る質量体を構成する作動
軸２７（以下重錘系と言う）の慣性モーメントと、前記
回転加速度による慣性力によって、滑動子３３とカム面
１０３の衝撃面Ｔを強力に瞬間係止し、この係止時に入
力軸系に蓄積した慣性エネルギは、短時間の内に滑動子
３３を介してカム面１０３の衝撃面Ｔの間で慣性トルク
として効率的に出力軸１００に伝達される。

【００３０】滑動子３３が衝撃面Ｔを経て反発作用が起
こると、滑動子３３は、図の鎖線矢印方向に衝撃面Ｔか
ら離脱して、接触が外れる。このとき作動軸２７は、図
４の反時計方向に回転し、その軸２７に設けられた腕２
８が入力軸２３に衝突する。しかし入力軸２３には、ク
ッション材３４が巻かれているので、衝撃音は発生しな
い。

【００３１】滑動子３３が非接触になった直後、作動軸
２７に設けた重錘３０、３１の遠心力又は図示しないス
プリングによって、作動軸２７のバランスが回復され、
滑動子３３は再びカラー１０１の摺接面１０２と接触
し、滑動を始める。

【００３２】このようにして、滑動子３３がカラー１０
１の摺接面１０２を滑動している間に入力軸系に大きな
慣性エネルギを蓄積し、カム面１０３に至ったとき、重
錘系の慣性モーメントと急激な回転加速度に起因する慣
性力によって、滑動子３３とカム面１０３を瞬間係止
し、前記入力軸系の蓄積エネルギを瞬時の慣性トルクと
して出力軸１００に伝達するのである。

【００３３】前記作動軸２７は、単数でもよいが、対称
位置に複数個設けるのが振動防止に好ましい。同様に、
出力軸１００のカラー１０１に設けたカム面１０３も、
単数、複数いずれでもよいが、複数の場合は、対称位置
に設けるのが好ましい。

【００３４】また、作動軸２７とカム面１０３の個数
は、必ずしも同数でなくてもよい。

【００３５】次に、この発明の他の実施例を説明する。

【００３６】図５に示すように、ケーシング１０の内部
には、入力軸２３が回転自在に取り付けられている。こ
の入力軸２３には、前述の実施例と同様の歯車減速機構
を介して、原動機から動力が伝達される。

【００３７】上記入力軸２３には、図５乃至図７に示す
ように、フライホイール４０が固定されており、このフ
ライホイール４０の一面には板状部材４１、他面には円
板４２が、フライホイール４０を挾むように、ボルトナ
ット４３によって固定されている。

【００３８】前記板状部材４１と円板４２との間には、
一対の揺動腕４４、４４がそれぞれ軸４５によって揺動
可能に取り付けられている。また、それぞれの腕４４の
両端には、重錘４６、４７が固定されている。この重錘
４６は、重錘４７よりも重くしてある。

【００３９】さらに、前記腕４４の中央部には、ロール
状の滑動子４８が固着されている。この滑動子４８は、
腕４４の軸４５の中心と、入力軸２３の中心を結ぶ線よ
りも反時計方向（図６）にずらせた位置に設けられてい
る。

【００４０】図５に明らかなように、ケーシング１０の
先端には、出力軸１００が回転自在に支持されており、
この出力軸１００の後端には、入力軸２３の一端が支持
され、出力軸１００の先端には、例えばボックスレンチ
１０４のような工具が取り付けられる。

【００４１】前記出力軸１００の内端には、カップ１０
５が固定されている。このカップ１０５の内面には、真
円の摺接面１０２と、カム面１０３が設けられている。
入力軸２３の中心Ｃ１から摺接面１０２及びカム面１０
３までの距離Ｒ２及びＲ６は、図１０に示すように、中
心Ｃ１から揺動腕４４の軸４５の中心Ｃ２までの距離Ｒ
１よりも大きくしてあり、滑動子４８と摺接面１０２及
びカム面１０３との接触点から前記中心Ｃ２までの距離
Ｒ３は、（Ｒ２−Ｒ１）又は（Ｒ６−Ｒ１）のいずれの
差よりも大きくなるように、滑動子４８の半径Ｒ４の中
心Ｃ３を、前記中心Ｃ２に対して偏心させてある（この
方式を内カム方式と言う）。

【００４２】いま、入力軸２３の回転と共に、板状部材
４１及び円板４２に支持された揺動腕４４が、図８に示
すように矢印方向に回動しているとき、重錘４６、４７
の遠心力（重錘４６の方が重い）によって、腕４４に図
１０の実線矢印方向の回転モーメントが与えられるた
め、滑動子４８は、真円の摺接面１０２に沿って摺動す
る。この間、フライホイール４０を主とする質量体（入
力軸系）に慣性エネルギが蓄積される。

【００４３】出力軸１００に負荷がかかっている状態
で、滑動子４８が、カム面１０３に達すると、図１０に
示すように、その導入部は、曲率半径が滑動子４８のそ
れよりも大きい導入スロープＳになっているため、滑動
子４８はスムーズにカム面１０３に進入して衝撃音を発
することなく、衝撃面Ｔに至る。この衝撃面Ｔが滑動子
４８を介して揺動腕４４を反時計方向に急激に回転加速
し、重錘４６、４７を主とする質量体（重錘系）の慣性
モーメントと前記回転加速度に起因する重錘系の慣性力
で、滑動子４８とカム面１０３を瞬間的に強力に係止
し、この係止時に、前記入力軸系に蓄積した慣性エネル
ギを慣性トルクとして効率よくカップ１０５に伝達す
る。衝撃面Ｔを過ぎると、滑動子４８は鎖線矢印の様
に、カム面１０３を離脱する。離脱の直後、腕４４は、
図９に示すように、反時計方向に回動して、フライホイ
ール４０の外面に衝突するが、その部分には、ゴムやス
ポンジ等から成るクッション材４９が固着されているた
め、衝突音が発生しない。

【００４４】そして、入力軸２３の回動と共に、重錘４
６、４７の遠心力によって再び揺動腕４４のバランスが
回復され、滑動子４８は再びカップ１０５の摺接面１０
２に接触しながら滑動する。

【００４５】図５の実施例についての以上の説明は、重
錘系の回転加速度に伴う慣性力を利用する場合について
述べたが、これに対して出力軸１００の真円の摺接面１
０２の半径方向に重錘系を直線運動させ、重錘系の直線
加速度に伴う慣性力で、滑動子４８とカム面１０３とを
瞬間的に係止する場合においても、同様の作用、効果が
得られる。

【００４６】また、図１及び図５の実施例においては、
ボルト・ナット等を締め付ける場合について説明した
が、ボルト・ナット等を緩める場合には、入力軸２３を
逆転させればよい。その場合には、図４又は図１０の導
入スロープＳをカム面１０３の右側にも設けておく。

【００４７】

【効果】この発明によれば、以上のように、締付けレン
チの出力軸に真円の摺接面とカム面を形成し、この周囲
を入力軸によって公転される重錘の一部に滑動子を設
け、この滑動子を前記真円の摺接面に接触させながら入
力軸に慣性エネルギを蓄積し、前記カム面には、導入ス
ロープとそれに続く衝撃面を設け、前記導入スロープを
前記真円の摺接面と衝撃面の双方に接し、かつ滑動子よ
りも大きい曲率半径に形成して、滑動子がカム面にスム
ーズに進入するようにしたので、衝撃音を大巾に減少さ
せることができ、しかもカム面の導入スロープから、衝
撃面を通過する間に、滑動子の変位によって生じる重錘
の加速度に起因する慣性力で滑動子とカム面を瞬間的に
係止して、入力軸系の蓄積エネルギを、短時間毎の慣性
トルクとして、低騒音で効率的に出力軸に伝達すること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す締付けレンチの要部
縦断面図

【図２】同上の２−２線に沿った横断面図

【図３】締付けレンチのトルク伝達機構を示す分解斜視
図

【図４】トルク伝達の原理を示す線図

【図５】この発明の他の実施例を示す締付けレンチの要
部縦断面図

【図６】同上のトルク伝達機構部分の横断面図

【図７】同上のトルク伝達機構を示す分解斜視図

【図８】同上のトルク伝達機構の部分拡大正面図

【図９】同上の他の状態を示す部分拡大正面図

【図１０】締付けレンチの作用説明用線図

【符号の説明】

１０ ケーシング ２０ 駆動軸 ２１ 遊星歯車 ２２ 内歯歯車 ２３ 入力軸 ２５ フライホイール ２７ 作動軸 ２８、２９ 腕 ３０、３１ 重錘 ３３ 滑動子 ４０ フライホイール ４４ 腕 ４６、４７ 重錘 ４８ 滑動子 １００ 出力軸 １０１ カラー １０２ 摺接面 １０３ カム面 １０５ カップ Ｓ 導入スロープ Ｔ 有効衝撃面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機に駆動される入力軸と、工具を取
   り付ける出力軸とを同軸上に配置し、上記入力軸の周囲
   に、入力軸と共に公転しかつ入力軸に平行な軸線を中心
   に自転運動する重錘を設け、上記重錘の一部に、ほぼ円
   弧状の滑動子を設け、上記出力軸には、前記滑動子が前
   記重錘の遠心力又はバネ力により押圧されて摺動する真
   円の摺接面と、この摺接面に連続する凹弧状の導入スロ
   ープを有しかつ前記摺接面から突出するカム面を設け、
   前記導入スロープの曲率半径を前記滑動子の曲率半径よ
   りも大きくし、上記カム面の、上記導入スロープに続く
   部分を衝撃面とすることにより、この衝撃面を上記の滑
   動子が通過する際に、上記重錘の自転運動に急激な加速
   度が与えられ、この加速度によって誘起された重錘の慣
   性力で、上記滑動子と上記衝撃面を短時間係止し、この
   重錘と衝撃面との係止を介して、入力軸の慣性エネルギ
   を出力軸に伝達するようにした締付けレンチ。
2. 【請求項２】 前記入力軸の回転中心Ｃ１から前記重錘
   の自転中心Ｃ２までの公転半径Ｒ１を、出力軸の中心か
   ら摺接面及びカム面までの距離Ｒ２及びＲ６のいずれよ
   りも、外カム方式では大きく又内カム方式では小さくし
   て、上記摺接面及びカム面と重錘の滑動子とのそれぞれ
   の接触点から重錘の自転中心Ｃ２までの距離Ｒ３が、上
   記半径Ｒ１と上記距離Ｒ２又はＲ６とのいずれの差より
   も大きくなるように、滑動子の曲率中心Ｃ３を、上記自
   転中心Ｃ２に対して偏心させた請求項１に記載の締付け
   レンチ。