JP3779877B2 - 正逆回転可能な空気モータアッセンブリ - Google Patents
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Description
【0001】
(発明の背景)
本発明は、一般に空気作用で操作されるモータ、より具体的には、加減速し、正逆回転する特徴を有する空気モータアッセンブリに関するものである。
【0002】
本発明は、本願出願人の先行する発明である米国特許第5,423,350号に示され記述された空気モータ逆転絞り弁を改良したものであり、該発明の開示は本明細書に参照として組み込まれる。本願出願人の先行する発明は、単一レバー(31)を単にピボット状に動かすことによって空気モータを加減速及び正転並びに逆転させる操作を便利なように提供する。加減速及び回転方向変換は片手で操作することができ、モータを完全に停止させることもできる。軸を中心とした第1の方向にレバーをピボット状に動かすと、収納部のバルブガイド穴(12)の中のバルブ(22)が動き、2つのバルブ通路(23又は29)のうち1つを収納部に形成されたそれらに対応する通路(18及び30又は19及び32)のうちの1つに合わせ、空気モータを反時計回り又は時計回りの方向に作動させる。バルブの中立すなわち停止位置では、バルブ通路は対応する通路のいずれにも重ならないため、バルブからモータへは流体の連絡がない。更に、レバーを動かして通路(23又は29)が対応する通路(30又は32)に重なる量を変えることができるので、モータはレバーの操作だけで様々な速度で作動するように加減速することができる。
【0003】
バルブ(22)への空気の流れはプランジャ(21)によって制御され、バルブとの連絡状態から空気入口通路を遮断するため該プランジャはバルブシートに密着するようにばねで付勢されている。プランジャをそのシートから離しバルブに空気を流すために、プランジャの心棒はプランジャの片側にあるV型の窪みに受け止められている。バルブが横方向に滑動すると窪みが心棒に対して移動し、心棒の端部が直進方向に(又は「垂直方向に」)押されてプランジャがシートから離れるので、バルブに空気が流れる。窪みがV型をしているので、バルブのいずれの方向の動きに対してもプランジャは同様な動きをする。本願出願人の先行する空気モータ逆転絞り弁はうまく作動するし、操作する人に多くの便宜を図るが、改良の余地はある。V型の窪みとプランジャ心棒の間の相互作用が、バルブが停止位置まで戻ってくるのを阻止することが判明した。レバーが解放されたときモータを停止させるためにバルブとプランジャを動かすのに、プランジャのばねの力が十分でないことがある。更に、プランジャを軸方向に動かすことが難しいことがあり、レバーにかなりの力をかけることが必要となる。プランジャをそのシートから離すために必要であるこの力をかけることにより、レバーで絞り弁を制御することが困難になり得る。
【0004】
(発明の概要)
本発明のいくつかの目的及び特徴のうち、主なものを挙げると、単一のレバーの操作で始動し、正転方向にも逆転方向にも回転するように作動させることができる空気正逆転式モータアッセンブリの提供; 同じレバーで加減速することができる前記モータアッセンブリの提供; レバーに手の力を最小限にかけることで始動し、正転方向にも逆転方向にも回転するように作動させることができる前記モータアッセンブリの提供; 手の力が解放されたとき、確実に停止位置まで戻る前記モータアッセンブリの提供;使い易く製造コストが低い前記モータアッセンブリの提供、である。
【0005】
一般的に、正逆回転可能な空気モータアッセンブリは、収納部とその収納部の内部の正逆回転可能なモータとから成る。前記収納部は、モータアッセンブリを圧縮空気の供給源に接続するための入口接続部、入口接続部から収納部へと内側に伸びる入口通路、空気をモータに送りモータを正転方向に動かすために入口通路と連絡するようにされた正転通路、及び空気をモータに送りモータを逆転方向に動かすために入口通路と連絡するようにされた逆転通路を含む。収納部の中で入口通路と正転及び逆転通路との間に設置された正逆転バルブアッセンブリは、収納部に搭載されたアクチュエータを操作することによって、入口通路と逆転可能なモータとの間の流体の連絡を選択的に制御できるので、正転方向又は逆転方向に選択的にモータを作動できる。正逆転バルブアッセンブリは、入口通路に設置された、入口通路を遮断するために入口通路のバルブシートに受け止められ得る、傾斜バルブから成る。ばねはバルブをバルブシートに向かって付勢する。シャトルは収納部内に配置され、収納部内で横方向に滑動するようにアクチュエータに接続されている。前記シャトル及びバルブは、アクチュエータが作動すると同時に第1位置と第2位置と第3位置の間を移動するように収納部に搭載され、その第1位置ではバルブはバルブシートから離れるように軸に対して傾き、シャトルは空気が入口通路からシャトルを通って正転通路へと継続的に流れるように設置されてモータを正転方向に作動させ、第2位置ではバルブはバルブシートから離れるように軸に対して傾き、シャトルは空気が入口通路からシャトルを通って逆転通路へと継続的に流れるように設置されてモータを逆転方向に動作させ、第3位置では空気が入口通路からモータに流れないようにするためバルブはバルブシートに密着している。
本発明の他の目的及び特徴は、一部については明らかで、一部については以下において指摘する。
【0006】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
図面、特に図1及び図2を参照すると、本発明の主旨に従って構成された空気工具は全体を10で示される。前記工具は一般的に12で示される収納部を含み、その収納部は一方の端部に空気入口接続部14を有し、もう一方の端部にはボルトなどの対象物(図示していない)を回転させるための装置16が配置されている。収納部12は、片手で握れるように細長くほぼ円筒形をしている。レバー15は、後で説明するように、工具10を始動、停止、加減速及び正逆転させるために、収納部12に固定された据付鋲17に接続されることによって、収納部にピボット状に搭載されている。図示されている特定の工具は、1998年11月23日に出願した本願出願人の先行する米国仮出願第60/109,429号及び1999年11月23日に出願した本願出願人の係属中のPCT出願で記述したラチェットレンチであり、これらの開示内容は本明細書に参照として組み込まれる。手持ち式空気工具10が図示されているが、モータアッセンブリが動作させるのは手持ち工具か、その他のあらゆる種類の工具かに関わらず、本発明は正逆回転式空気モータアッセンブリに広範に適用される。より広範には、本発明はモータアッセンブリを何に適用するかに関わらず、正逆回転可能な空気モータアッセンブリに適する。しかし、この記述の目的ため、本発明は手持ち工具10の好ましい実施の様態に関して記述する。
【0007】
図2を参照すると、工具10を圧縮空気の供給源(図示していない)に接続するために入口接続部14が構成されており、その供給源は従来の空気圧縮機や圧縮空気貯蔵ユニットであり得る。全体を18で示された入口通路は、入口接続部から収納部12内へと、逆転バルブアッセンブリ(全体を22で示される)の部分を受け止める収納部内の横方向の穴20まで、内部へ伸びる。入口通路の軸方向に内側部分24は、入口通路の軸方向に外側部分26よりも直径が小さいので、肩部が形成されている。前記肩部に位置する環は、バルブ(全体を32で示される)のバルブ本体30に係合するバルブシート28を形成し、工具10が停止されたとき、入口通路18の内側部分24と外側部分26の間の流体の連絡を通常遮断する。バルブ32は更に、バルブ本体30をバルブシート28に向けて付勢するためにコイルばね34を含んでおり、それは一方の端部が入口通路18の内側で収納部12に係合しており、もう一方の端部がバルブ本体30に係合している。心棒36はバルブ本体30から入口通路の内側部分24及びブッシュ40の楕円形の中央穴38を通ってシャトル44の開口部42へと伸び、そのシャトルはブッシュ内を収納部12のほぼ横方向に滑動するようにブッシュの中に受け止められる。図示された実施の形態では、バルブ32、ブッシュ40及びシャトル44は、正逆転バルブアッセンブリ22の部分である。
【0008】
図2のための断面線(図1に示されている)には屈曲個所があるため、正転通路及び逆転通路(それぞれ46及び48で示されている)が見えているが、そうでなければ工具10の真っ直ぐな長手方向の断面図では取り除かれるであろう。正転通路46及び逆転通路48は収納部12の中の横方向の穴20から工具10の空気モータ50へと伸びている。入口通路18、正転通路46及び逆転通路48は、図示した実施の形態では収納部12の中へと形成されている。しかしこれらの通路は、本発明の範囲を外れることなく、収納部から離れて(例えばパイプ又はチューブで)構成され得る。空気モータ50は円筒形で中空の容器52及び該容器の内部に設置された回転羽根54を含む。回転羽根54はシャフト(図示されていない)を有し、そのシャフトは容器の各端部を通って伸びており、容器の中の回転羽根の回転軸受56(そのうちの1つが点線で示されている)に搭載されている。正転通路46及び逆転通路48は容器の中を伸びて、回転羽根へ圧縮空気を送る。正転通路46を通じて空気を送ると、工具10の装置16を正転(即ち、時計回り)させることになり、逆転通路48を通じて空気を送ると装置を逆転(即ち、反時計回り)させることになる。モータ50からの排気は、容器の中の通気孔(図示されていない)を通って収納部12に形成された排気通路60へと流れて容器を出て行く。これらの通気孔は構造及び組立ては従来のものであり、本明細書ではこれ以上は記述しない。排気通路60は、工具10の入口接続部14と同じ端部にある排気出口62まで伸びている。更に排気は、バルブアッセンブリ22を通してモータ50へ高圧空気を送るためには使用されてない方の正転通路46及び逆転通路46のいずれかを通って排気通路60へと流れ、このことは以下に記述する。
【0009】
バルブアッセンブリ22のブッシュ40はチューブ形状であり、ブッシュの入口側に窪んだ長方形の平面64を有するように形成されている(図4Aを参照)。窪んだ平面64に配置された軸方向に間隙を設けた第1及び第2入口ポート(それぞれ66及び68で示されている)は、ブッシュ40を通り抜けその中空の内部まで伸びており、また入口通路18の内側部分24へ向かって開いているので、それらは前記入口通路と恒久的に流体の連絡がある。バルブ32の心棒36を受け止めるブッシュ40の中央穴38は、両入口ポートの間の窪んだ平面64の中に位置している。比較的大きい第1及び第2窓(それぞれ70及び72で示されている)は、ブッシュ40のほぼ正面に位置している(図4Bを参照)。収納部12の中の正転通路46は第1窓70に向かって開いており、また逆転通路48は第2窓72に向かって開いているので、正転通路は第1窓と恒久的に液体の連絡があり、逆転通路は第2窓と恒久的に流体の連絡がある。ブッシュ40はその背面に平面74があるので(図4Cを参照)、ブッシュ40は収納部12の中の横方向の穴20から間隔をあけ、排気通路60と連絡している横方向に伸びた排気供給通路76を形成している。ブッシュ40の第1排気ポート78及び第2排気ポート80によって、ブッシュの内部と排気供給通路76とは恒久的な流体の連絡がある。ブッシュ40の中のシャトル44は、入口ポート(66又は68)及び排気ポート(78又は80)のうちどれに空気が通って作動するかを制御し、このことは以下に記述する。
【0010】
シャトル44は円筒形をしており、ブッシュ40の内側で受け止められる。シャトル44は、収納部12のブッシュ及び横方向の穴20から出て延び、レバーが収納部にピボット状に接続されている個所から離れたところに、ピン82でレバー15にピボット状に接続されている(図2)。シャトル44は排気通路60を通り抜けるように伸びており、排気通路はシャトルを周るように形成されているので、排気通路はシャトルによって遮断されない。搭載ピン17を中心に時計回りの方向にレバー15をピボット回転させると、(工具10が図5で図示されているように)シャトル44は工具10が正転する第1位置へと引き下げられ、また、搭載ピンを中心に反時計回りの方向にレバーをピボット回転させると、シャトルは逆転する第2位置へと引き上げられる(図6)。バルブ32の心棒36を受け止める開口部42は、ブッシュ40の中央穴38に重なり、心棒は中央穴を通ってシャトル開口部へと通過する。開口部42の入口部分は心棒36の直径に近い寸法で形成されているため、心棒は開口部をほぼ密閉し、シャトル44が横方向に動くと収納部に対して横方向に動く。開口部の入口部分の内部には、開口部42は入口部分の直径より大きい端ぐり穴84を有している。端ぐり穴84は、シャトル44の内部に心棒36の末端部分がシャトル内で動く空間を設けている(図5及び6を参照)。シャトル44が第1位置(図5)又は第2位置(図6)のいずれかに移動すると、バルブ32が傾き、バルブ本体30の部分はバルブシート28から離れ、圧縮空気がバルブ本体の周りを入口通路18の内側部分24へとブッシュ40及びシャトルへと通過する。シャトル44が第1位置に向かって移動すると、バルブ32が収納部12に対して横方向の軸を中心に反時計回りにピボット状に回転し、シャトル44が第2位置に向かって移動すると、バルブは前記軸を中心に時計回りにピボット状に回転する。シャトル44は更に第1周囲チャンネル86及び軸方向に間隔を空けた第2周囲チャンネル88を含み、以下に記述するようにそれらによって空気がブッシュ40の内部でシャトルを通過することができる。
【0011】
本発明の空気工具10の構造については上述したので、その操作を以下に述べる。使用されていないときは、バルブアッセンブリ22は図2で示すように第3つまり中立的な位置にあり、工具10は停止している。この位置では、第1及び第2周囲チャンネル86、88は、ブッシュ40の中の第1及び第2入口ポート66、68と重なっていない。そのため、シャトル44は両方の入口ポートを遮断している。更に、バルブ32の心棒36は、収納部12の軸に対してほぼ平行に位置しており、またバルブ本体30はバルブシート28に完全に密着し、入口通路18の外側部分26から内側部分24へと空気が通るのを遮断している。コイルばね34はバルブアッセンブリ22をこの状態になるよう付勢するので、レバー15にかかっている手の力を解放すると、バルブアッセンブリは自動的にこの中立的な位置に移動する。心棒36の末端はシャトル44と係合していないので、心棒はシャトルに拘束されていないが、シャトルの中でピボット回転をすることができる。
【0012】
図5で示すように、レバー15を時計回りに第1位置へとピボット回転させると、バルブ本体30は前記シートから離れるように傾き、圧縮空気が入口通路18の内側部分24へと流れる。第1位置では、シャトル44の第1周囲チャンネル86がブッシュ40の入口ポートに重なっている。第1チャンネル86は常にブッシュ40の第1窓70と重なっているので、第1位置では空気が第1入口ポート66を通り抜けてブッシュへと流れ、第1チャンネルを通ってシャトル44を周り、そしてブッシュを出て第1窓を通り抜け正転通路46へと流れ、その様子は図7に図示されている。従って第1位置では、第1入口ポート66から正転通路46への経路が継続的に存在する。第1チャンネル86が第1入口ポート66に重なる量を変えるようにレバー15を動かすことで、加減速が行われ得る。このように、操作する人はレバー15でモータ50の速度を制御することができる。第1チャンネル86は第1排気ポート78と重なっていないので、シャトル44に遮断されている。第1位置では、シャトル44の第2チャンネル88は第2入口ポート68と重なっておらず、ポートはシャトルで遮断されているので、圧縮空気はシャトルを通って逆転通路48へと流れることができない。しかし、シャトル44の第1位置では、第2チャンネル88は第2排気ポート80(図5に点線で示されている)及び第2窓72と重なっている。従って、排気は継続的な経路に沿ってモータ50から逆転通路48を通り第2窓72を通り抜け、第2チャンネル88を通ってシャトル44を周り、第2排気ポート80から排気供給通路76(図8)へと通過し得る。前記排気供給通路は、排気を収納部12の横方向に排気通路60へと送る。
【0013】
レバー15を反時計回りにピボット回転させると、シャトル44が第2位置へと移動する。傾斜バルブ32は、バルブ本体30がシートから離れるように時計回りにピボット回転されているので、圧縮空気は再び入口通路18の内側部分24へと通過する。第2位置では、図6に示したように、シャトル44の第1周囲チャンネル86は第1入口ポート66と重なっていないので、第1入口ポートはシャトルによって遮断されている。しかし、第2周囲チャンネル88は、第2入口ポート68及び第2窓に重なっているので、圧縮空気は第2入口ポートを通り抜け、第2チャンネルを通ってシャトル44を周り、第2窓を出て逆転通路48へと流れ、モータを逆転させる。第2チャンネル88は第2排気ポート80に重なっておらず、そのためブッシュ40の内側から排気供給通路76へと流れる空気はシャトル44によって遮断されている。第1チャンネル86は第1排気ポート78及び第1窓に重なっているため、モータ50からの排気は第1窓を通り抜け、第1チャンネルを通ってシャトル44を周り、バルブアッセンブリ22を出て第1排気ポートを通って排気供給通路76へと流れる。このようにして、モータ50の逆転操作が行われる。
【0014】
上述の内容を鑑みると、本発明のいくつかの目的が実現され、その他の利点が享受される。
本発明つまり好ましい実施の形態の要素を紹介する上で、「a、an、the」といった冠詞及び「前記(said)」は、1つまたはそれ以上の要素が存在することを意図したものである。また、「から成る(comprising)」、「を含む(including)」、「を有する(having)」といった語は包括的であることを意図し、挙げられた要素以外の追加的な要素が存在し得ることを意味する。
【0015】
本発明の範囲を逸脱することなく、上述の構成を様々に変更することが可能であり、上述の説明および添付図面に含まれるすべての内容は、説明するためのものであって、限定するためのものではないと解されるべきである。
対応する符号は、いくつかの図面を通じて対応する部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の空気工具の正面図である。
【図2】 図1の線2−2に沿った長手方向の部分断面図である。
【図3】 収納部から部分的に分解された前記工具のバルブアッセンブリを有する前記工具の部分斜視図である。
【図4A】 前記バルブアッセンブリのブッシュの右側の側面図である。
【図4B】 前記ブッシュの正面図である。
【図4C】 前記ブッシュの背面図である。
【図5】 バルブアッセンブリが正転で動作する状態を表した、図2から抜き出した拡大部分断面図である。
【図6】 バルブアッセンブリが逆転で動作する状態を表した、図5と同様の拡大断面図である。
【図7】 図5の線7−7を含む面で切り取った断面図である。
【図8】 図5の線8−8を含む面で切り取った断面図である。
【符号の説明】
10…工具、12…収納部、14…入口接続部、15…レバー、16…装置、17…搭載ピン、18…入口通路、20…穴、21…プランジャ、24…内側部分、26…外側部分、28…バルブシート、30…バルブ本体、32…バルブ、34…コイルばね、36…心棒、38…中央穴、40…ブッシュ、42…開口部、44…シャトル、46…正転通路、48…逆転通路、50…モータ、52…容器、54…回転羽根、56…回転軸受、60…排気通路、62…排気出口、64…平面、66…第1入口部分、68…第2入口部分、70…窓、72…窓、74…平面、76…排気供給通路、78…第1排気ポート、80…第2排気ポート、82…ピン、84…端ぐり穴、86…第1周囲チャンネル、88…第2周囲チャンネル。
(発明の背景)
本発明は、一般に空気作用で操作されるモータ、より具体的には、加減速し、正逆回転する特徴を有する空気モータアッセンブリに関するものである。
【0002】
本発明は、本願出願人の先行する発明である米国特許第5,423,350号に示され記述された空気モータ逆転絞り弁を改良したものであり、該発明の開示は本明細書に参照として組み込まれる。本願出願人の先行する発明は、単一レバー(31)を単にピボット状に動かすことによって空気モータを加減速及び正転並びに逆転させる操作を便利なように提供する。加減速及び回転方向変換は片手で操作することができ、モータを完全に停止させることもできる。軸を中心とした第1の方向にレバーをピボット状に動かすと、収納部のバルブガイド穴(12)の中のバルブ(22)が動き、2つのバルブ通路(23又は29)のうち1つを収納部に形成されたそれらに対応する通路(18及び30又は19及び32)のうちの1つに合わせ、空気モータを反時計回り又は時計回りの方向に作動させる。バルブの中立すなわち停止位置では、バルブ通路は対応する通路のいずれにも重ならないため、バルブからモータへは流体の連絡がない。更に、レバーを動かして通路(23又は29)が対応する通路(30又は32)に重なる量を変えることができるので、モータはレバーの操作だけで様々な速度で作動するように加減速することができる。
【0003】
バルブ(22)への空気の流れはプランジャ(21)によって制御され、バルブとの連絡状態から空気入口通路を遮断するため該プランジャはバルブシートに密着するようにばねで付勢されている。プランジャをそのシートから離しバルブに空気を流すために、プランジャの心棒はプランジャの片側にあるV型の窪みに受け止められている。バルブが横方向に滑動すると窪みが心棒に対して移動し、心棒の端部が直進方向に(又は「垂直方向に」)押されてプランジャがシートから離れるので、バルブに空気が流れる。窪みがV型をしているので、バルブのいずれの方向の動きに対してもプランジャは同様な動きをする。本願出願人の先行する空気モータ逆転絞り弁はうまく作動するし、操作する人に多くの便宜を図るが、改良の余地はある。V型の窪みとプランジャ心棒の間の相互作用が、バルブが停止位置まで戻ってくるのを阻止することが判明した。レバーが解放されたときモータを停止させるためにバルブとプランジャを動かすのに、プランジャのばねの力が十分でないことがある。更に、プランジャを軸方向に動かすことが難しいことがあり、レバーにかなりの力をかけることが必要となる。プランジャをそのシートから離すために必要であるこの力をかけることにより、レバーで絞り弁を制御することが困難になり得る。
【0004】
(発明の概要)
本発明のいくつかの目的及び特徴のうち、主なものを挙げると、単一のレバーの操作で始動し、正転方向にも逆転方向にも回転するように作動させることができる空気正逆転式モータアッセンブリの提供; 同じレバーで加減速することができる前記モータアッセンブリの提供; レバーに手の力を最小限にかけることで始動し、正転方向にも逆転方向にも回転するように作動させることができる前記モータアッセンブリの提供; 手の力が解放されたとき、確実に停止位置まで戻る前記モータアッセンブリの提供;使い易く製造コストが低い前記モータアッセンブリの提供、である。
【0005】
一般的に、正逆回転可能な空気モータアッセンブリは、収納部とその収納部の内部の正逆回転可能なモータとから成る。前記収納部は、モータアッセンブリを圧縮空気の供給源に接続するための入口接続部、入口接続部から収納部へと内側に伸びる入口通路、空気をモータに送りモータを正転方向に動かすために入口通路と連絡するようにされた正転通路、及び空気をモータに送りモータを逆転方向に動かすために入口通路と連絡するようにされた逆転通路を含む。収納部の中で入口通路と正転及び逆転通路との間に設置された正逆転バルブアッセンブリは、収納部に搭載されたアクチュエータを操作することによって、入口通路と逆転可能なモータとの間の流体の連絡を選択的に制御できるので、正転方向又は逆転方向に選択的にモータを作動できる。正逆転バルブアッセンブリは、入口通路に設置された、入口通路を遮断するために入口通路のバルブシートに受け止められ得る、傾斜バルブから成る。ばねはバルブをバルブシートに向かって付勢する。シャトルは収納部内に配置され、収納部内で横方向に滑動するようにアクチュエータに接続されている。前記シャトル及びバルブは、アクチュエータが作動すると同時に第1位置と第2位置と第3位置の間を移動するように収納部に搭載され、その第1位置ではバルブはバルブシートから離れるように軸に対して傾き、シャトルは空気が入口通路からシャトルを通って正転通路へと継続的に流れるように設置されてモータを正転方向に作動させ、第2位置ではバルブはバルブシートから離れるように軸に対して傾き、シャトルは空気が入口通路からシャトルを通って逆転通路へと継続的に流れるように設置されてモータを逆転方向に動作させ、第3位置では空気が入口通路からモータに流れないようにするためバルブはバルブシートに密着している。
本発明の他の目的及び特徴は、一部については明らかで、一部については以下において指摘する。
【0006】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
図面、特に図1及び図2を参照すると、本発明の主旨に従って構成された空気工具は全体を10で示される。前記工具は一般的に12で示される収納部を含み、その収納部は一方の端部に空気入口接続部14を有し、もう一方の端部にはボルトなどの対象物(図示していない)を回転させるための装置16が配置されている。収納部12は、片手で握れるように細長くほぼ円筒形をしている。レバー15は、後で説明するように、工具10を始動、停止、加減速及び正逆転させるために、収納部12に固定された据付鋲17に接続されることによって、収納部にピボット状に搭載されている。図示されている特定の工具は、1998年11月23日に出願した本願出願人の先行する米国仮出願第60/109,429号及び1999年11月23日に出願した本願出願人の係属中のPCT出願で記述したラチェットレンチであり、これらの開示内容は本明細書に参照として組み込まれる。手持ち式空気工具10が図示されているが、モータアッセンブリが動作させるのは手持ち工具か、その他のあらゆる種類の工具かに関わらず、本発明は正逆回転式空気モータアッセンブリに広範に適用される。より広範には、本発明はモータアッセンブリを何に適用するかに関わらず、正逆回転可能な空気モータアッセンブリに適する。しかし、この記述の目的ため、本発明は手持ち工具10の好ましい実施の様態に関して記述する。
【0007】
図2を参照すると、工具10を圧縮空気の供給源(図示していない)に接続するために入口接続部14が構成されており、その供給源は従来の空気圧縮機や圧縮空気貯蔵ユニットであり得る。全体を18で示された入口通路は、入口接続部から収納部12内へと、逆転バルブアッセンブリ(全体を22で示される)の部分を受け止める収納部内の横方向の穴20まで、内部へ伸びる。入口通路の軸方向に内側部分24は、入口通路の軸方向に外側部分26よりも直径が小さいので、肩部が形成されている。前記肩部に位置する環は、バルブ(全体を32で示される)のバルブ本体30に係合するバルブシート28を形成し、工具10が停止されたとき、入口通路18の内側部分24と外側部分26の間の流体の連絡を通常遮断する。バルブ32は更に、バルブ本体30をバルブシート28に向けて付勢するためにコイルばね34を含んでおり、それは一方の端部が入口通路18の内側で収納部12に係合しており、もう一方の端部がバルブ本体30に係合している。心棒36はバルブ本体30から入口通路の内側部分24及びブッシュ40の楕円形の中央穴38を通ってシャトル44の開口部42へと伸び、そのシャトルはブッシュ内を収納部12のほぼ横方向に滑動するようにブッシュの中に受け止められる。図示された実施の形態では、バルブ32、ブッシュ40及びシャトル44は、正逆転バルブアッセンブリ22の部分である。
【0008】
図2のための断面線(図1に示されている)には屈曲個所があるため、正転通路及び逆転通路(それぞれ46及び48で示されている)が見えているが、そうでなければ工具10の真っ直ぐな長手方向の断面図では取り除かれるであろう。正転通路46及び逆転通路48は収納部12の中の横方向の穴20から工具10の空気モータ50へと伸びている。入口通路18、正転通路46及び逆転通路48は、図示した実施の形態では収納部12の中へと形成されている。しかしこれらの通路は、本発明の範囲を外れることなく、収納部から離れて(例えばパイプ又はチューブで)構成され得る。空気モータ50は円筒形で中空の容器52及び該容器の内部に設置された回転羽根54を含む。回転羽根54はシャフト(図示されていない)を有し、そのシャフトは容器の各端部を通って伸びており、容器の中の回転羽根の回転軸受56(そのうちの1つが点線で示されている)に搭載されている。正転通路46及び逆転通路48は容器の中を伸びて、回転羽根へ圧縮空気を送る。正転通路46を通じて空気を送ると、工具10の装置16を正転(即ち、時計回り)させることになり、逆転通路48を通じて空気を送ると装置を逆転(即ち、反時計回り)させることになる。モータ50からの排気は、容器の中の通気孔(図示されていない)を通って収納部12に形成された排気通路60へと流れて容器を出て行く。これらの通気孔は構造及び組立ては従来のものであり、本明細書ではこれ以上は記述しない。排気通路60は、工具10の入口接続部14と同じ端部にある排気出口62まで伸びている。更に排気は、バルブアッセンブリ22を通してモータ50へ高圧空気を送るためには使用されてない方の正転通路46及び逆転通路46のいずれかを通って排気通路60へと流れ、このことは以下に記述する。
【0009】
バルブアッセンブリ22のブッシュ40はチューブ形状であり、ブッシュの入口側に窪んだ長方形の平面64を有するように形成されている(図4Aを参照)。窪んだ平面64に配置された軸方向に間隙を設けた第1及び第2入口ポート(それぞれ66及び68で示されている)は、ブッシュ40を通り抜けその中空の内部まで伸びており、また入口通路18の内側部分24へ向かって開いているので、それらは前記入口通路と恒久的に流体の連絡がある。バルブ32の心棒36を受け止めるブッシュ40の中央穴38は、両入口ポートの間の窪んだ平面64の中に位置している。比較的大きい第1及び第2窓(それぞれ70及び72で示されている)は、ブッシュ40のほぼ正面に位置している(図4Bを参照)。収納部12の中の正転通路46は第1窓70に向かって開いており、また逆転通路48は第2窓72に向かって開いているので、正転通路は第1窓と恒久的に液体の連絡があり、逆転通路は第2窓と恒久的に流体の連絡がある。ブッシュ40はその背面に平面74があるので(図4Cを参照)、ブッシュ40は収納部12の中の横方向の穴20から間隔をあけ、排気通路60と連絡している横方向に伸びた排気供給通路76を形成している。ブッシュ40の第1排気ポート78及び第2排気ポート80によって、ブッシュの内部と排気供給通路76とは恒久的な流体の連絡がある。ブッシュ40の中のシャトル44は、入口ポート(66又は68)及び排気ポート(78又は80)のうちどれに空気が通って作動するかを制御し、このことは以下に記述する。
【0010】
シャトル44は円筒形をしており、ブッシュ40の内側で受け止められる。シャトル44は、収納部12のブッシュ及び横方向の穴20から出て延び、レバーが収納部にピボット状に接続されている個所から離れたところに、ピン82でレバー15にピボット状に接続されている(図2)。シャトル44は排気通路60を通り抜けるように伸びており、排気通路はシャトルを周るように形成されているので、排気通路はシャトルによって遮断されない。搭載ピン17を中心に時計回りの方向にレバー15をピボット回転させると、(工具10が図5で図示されているように)シャトル44は工具10が正転する第1位置へと引き下げられ、また、搭載ピンを中心に反時計回りの方向にレバーをピボット回転させると、シャトルは逆転する第2位置へと引き上げられる(図6)。バルブ32の心棒36を受け止める開口部42は、ブッシュ40の中央穴38に重なり、心棒は中央穴を通ってシャトル開口部へと通過する。開口部42の入口部分は心棒36の直径に近い寸法で形成されているため、心棒は開口部をほぼ密閉し、シャトル44が横方向に動くと収納部に対して横方向に動く。開口部の入口部分の内部には、開口部42は入口部分の直径より大きい端ぐり穴84を有している。端ぐり穴84は、シャトル44の内部に心棒36の末端部分がシャトル内で動く空間を設けている(図5及び6を参照)。シャトル44が第1位置(図5)又は第2位置(図6)のいずれかに移動すると、バルブ32が傾き、バルブ本体30の部分はバルブシート28から離れ、圧縮空気がバルブ本体の周りを入口通路18の内側部分24へとブッシュ40及びシャトルへと通過する。シャトル44が第1位置に向かって移動すると、バルブ32が収納部12に対して横方向の軸を中心に反時計回りにピボット状に回転し、シャトル44が第2位置に向かって移動すると、バルブは前記軸を中心に時計回りにピボット状に回転する。シャトル44は更に第1周囲チャンネル86及び軸方向に間隔を空けた第2周囲チャンネル88を含み、以下に記述するようにそれらによって空気がブッシュ40の内部でシャトルを通過することができる。
【0011】
本発明の空気工具10の構造については上述したので、その操作を以下に述べる。使用されていないときは、バルブアッセンブリ22は図2で示すように第3つまり中立的な位置にあり、工具10は停止している。この位置では、第1及び第2周囲チャンネル86、88は、ブッシュ40の中の第1及び第2入口ポート66、68と重なっていない。そのため、シャトル44は両方の入口ポートを遮断している。更に、バルブ32の心棒36は、収納部12の軸に対してほぼ平行に位置しており、またバルブ本体30はバルブシート28に完全に密着し、入口通路18の外側部分26から内側部分24へと空気が通るのを遮断している。コイルばね34はバルブアッセンブリ22をこの状態になるよう付勢するので、レバー15にかかっている手の力を解放すると、バルブアッセンブリは自動的にこの中立的な位置に移動する。心棒36の末端はシャトル44と係合していないので、心棒はシャトルに拘束されていないが、シャトルの中でピボット回転をすることができる。
【0012】
図5で示すように、レバー15を時計回りに第1位置へとピボット回転させると、バルブ本体30は前記シートから離れるように傾き、圧縮空気が入口通路18の内側部分24へと流れる。第1位置では、シャトル44の第1周囲チャンネル86がブッシュ40の入口ポートに重なっている。第1チャンネル86は常にブッシュ40の第1窓70と重なっているので、第1位置では空気が第1入口ポート66を通り抜けてブッシュへと流れ、第1チャンネルを通ってシャトル44を周り、そしてブッシュを出て第1窓を通り抜け正転通路46へと流れ、その様子は図7に図示されている。従って第1位置では、第1入口ポート66から正転通路46への経路が継続的に存在する。第1チャンネル86が第1入口ポート66に重なる量を変えるようにレバー15を動かすことで、加減速が行われ得る。このように、操作する人はレバー15でモータ50の速度を制御することができる。第1チャンネル86は第1排気ポート78と重なっていないので、シャトル44に遮断されている。第1位置では、シャトル44の第2チャンネル88は第2入口ポート68と重なっておらず、ポートはシャトルで遮断されているので、圧縮空気はシャトルを通って逆転通路48へと流れることができない。しかし、シャトル44の第1位置では、第2チャンネル88は第2排気ポート80(図5に点線で示されている)及び第2窓72と重なっている。従って、排気は継続的な経路に沿ってモータ50から逆転通路48を通り第2窓72を通り抜け、第2チャンネル88を通ってシャトル44を周り、第2排気ポート80から排気供給通路76(図8)へと通過し得る。前記排気供給通路は、排気を収納部12の横方向に排気通路60へと送る。
【0013】
レバー15を反時計回りにピボット回転させると、シャトル44が第2位置へと移動する。傾斜バルブ32は、バルブ本体30がシートから離れるように時計回りにピボット回転されているので、圧縮空気は再び入口通路18の内側部分24へと通過する。第2位置では、図6に示したように、シャトル44の第1周囲チャンネル86は第1入口ポート66と重なっていないので、第1入口ポートはシャトルによって遮断されている。しかし、第2周囲チャンネル88は、第2入口ポート68及び第2窓に重なっているので、圧縮空気は第2入口ポートを通り抜け、第2チャンネルを通ってシャトル44を周り、第2窓を出て逆転通路48へと流れ、モータを逆転させる。第2チャンネル88は第2排気ポート80に重なっておらず、そのためブッシュ40の内側から排気供給通路76へと流れる空気はシャトル44によって遮断されている。第1チャンネル86は第1排気ポート78及び第1窓に重なっているため、モータ50からの排気は第1窓を通り抜け、第1チャンネルを通ってシャトル44を周り、バルブアッセンブリ22を出て第1排気ポートを通って排気供給通路76へと流れる。このようにして、モータ50の逆転操作が行われる。
【0014】
上述の内容を鑑みると、本発明のいくつかの目的が実現され、その他の利点が享受される。
本発明つまり好ましい実施の形態の要素を紹介する上で、「a、an、the」といった冠詞及び「前記(said)」は、1つまたはそれ以上の要素が存在することを意図したものである。また、「から成る(comprising)」、「を含む(including)」、「を有する(having)」といった語は包括的であることを意図し、挙げられた要素以外の追加的な要素が存在し得ることを意味する。
【0015】
本発明の範囲を逸脱することなく、上述の構成を様々に変更することが可能であり、上述の説明および添付図面に含まれるすべての内容は、説明するためのものであって、限定するためのものではないと解されるべきである。
対応する符号は、いくつかの図面を通じて対応する部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の空気工具の正面図である。
【図2】 図1の線2−2に沿った長手方向の部分断面図である。
【図3】 収納部から部分的に分解された前記工具のバルブアッセンブリを有する前記工具の部分斜視図である。
【図4A】 前記バルブアッセンブリのブッシュの右側の側面図である。
【図4B】 前記ブッシュの正面図である。
【図4C】 前記ブッシュの背面図である。
【図5】 バルブアッセンブリが正転で動作する状態を表した、図2から抜き出した拡大部分断面図である。
【図6】 バルブアッセンブリが逆転で動作する状態を表した、図5と同様の拡大断面図である。
【図7】 図5の線7−7を含む面で切り取った断面図である。
【図8】 図5の線8−8を含む面で切り取った断面図である。
【符号の説明】
10…工具、12…収納部、14…入口接続部、15…レバー、16…装置、17…搭載ピン、18…入口通路、20…穴、21…プランジャ、24…内側部分、26…外側部分、28…バルブシート、30…バルブ本体、32…バルブ、34…コイルばね、36…心棒、38…中央穴、40…ブッシュ、42…開口部、44…シャトル、46…正転通路、48…逆転通路、50…モータ、52…容器、54…回転羽根、56…回転軸受、60…排気通路、62…排気出口、64…平面、66…第1入口部分、68…第2入口部分、70…窓、72…窓、74…平面、76…排気供給通路、78…第1排気ポート、80…第2排気ポート、82…ピン、84…端ぐり穴、86…第1周囲チャンネル、88…第2周囲チャンネル。
Claims (11)
- 正逆回転可能な空気モータアッセンブリであって、
前記モータアッセンブリを圧縮空気の供給源に接続するための入口接続部、及び前記入口接続部から収納部へと内側に伸びる入口通路を有する収納部と;
空気をモータに送りモータを正転方向に動かすために前記入口通路と連絡するよう形成された正転通路、及び空気をモータに送りモータを逆転方向に動かすために前記入口通路と連絡するよう形成された逆転通路を更に含んだ前記収納部の中にある正逆回転可能なモータと;
前記入口通路と前記正逆回転可能なモータとの間の流体の連絡を選択的に制御するために、前記収納部の中で前記入口通路と前記正転及び逆転通路との間に設置された正逆転バルブアッセンブリと;
前記モータを正転方向又は逆転方向に選択的に動作させるために前記バルブアッセンブリを作動させる、前記収納部に搭載されたアクチュエータと、から成り、
前記正逆転バルブアッセンブリは、前記入口通路内に配置された傾斜バルブ、及び前記収納部内に配置され前記収納部内を横切って滑動するよう前記アクチュエータに接続されているシャトルを含み、前記入口通路は該入口通路を遮断するために前記傾斜バルブを受け止めるバルブシート、及び前記傾斜バルブをバルブシートに向かって付勢するばねを有し、
前記シャトル及び傾斜バルブは、前記アクチュエータが作動することによって第1位置と第2位置と第3位置の間を移動するよう前記収納部に搭載され、その第1位置では前記傾斜バルブは前記バルブシートの軸に対して傾き、前記シャトルは空気が前記入口通路からシャトルを通って前記正転通路へと流れる継続的な経路を形成するように設置されて、前記モータは正転方向に動作し、前記第2位置では前記傾斜バルブはバルブシートの軸に対して傾き、前記シャトルは空気が前記入口通路からシャトルを通って前記逆転通路へと流れる継続的な経路を形成するように設置されて、前記モータは逆転方向に動作し、前記第3位置では空気が前記入口通路から前記モータへと流れないようにするため、前記傾斜バルブは前記バルブシートに密着している、正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。 - 前記シャトルと傾斜バルブとは、前記シャトルが前記第1位置と第2位置との間で横方向に滑動すると、前記傾斜バルブを軸に対して傾かせるよう操作可能に接続されている、請求項1に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記傾斜バルブが、傾斜バルブから延びて前記シャトルに受け止められるバルブ心棒を含む、請求項2に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記シャトルが、前記傾斜バルブ心棒の末端部分を受け取るために開口部を有しており、前記傾斜バルブ心棒は該開口部で前記シャトルと僅かな間隔を空けて接近している、請求項3に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記傾斜バルブ心棒の軸方向の端面部分が前記シャトルと接触していない、請求項4に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記開口部は前記心棒の直径よりもかなり大きい直径を有するように端ぐり機で広げられ、前記心棒の末端部分は前記シャトルの内部でシャトルに対して動くことができる、請求項5に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記バルブアッセンブリは更に、前記第1位置と第2位置との間で移動するように前記シャトルを受け入れる、ブッシュを収納部の中に含む、請求項6に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記シャトルは、ほぼ円筒形で、該シャトルを空気が通るように該シャトルに形成された軸方向に間隔を空けた第1及び第2周囲チャンネルを有し、前記ブッシュは、チューブ型で、前記入口通路と流体の連絡がある軸方向に間隔を空けた第1及び第2入口ポート、前記正転通路と連絡のある第1窓及び前記逆転通路と連絡のある第2窓を有し、前記シャトルの第1位置では、前記シャトルの第1周囲チャンネルが前記第1入口ポート及び前記第1窓と流体の連絡があるため、前記入口通路から前記正転通路へ空気が流れ、前記シャトルは第1位置では前記第2入口ポートを遮断し、前記シャトルの第2位置では、前記第2周囲チャンネルが前記第2入口ポート及び前記第2窓と流体の連絡があるため、前記入口通路から前記逆転通路へ空気が流れる、請求項7に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記収納部が更に前記モータからの排気を受け取りまたその排気を前記収納部の外へと排出する排気通路を含み、また、前記ブッシュが更に前記排気通路と流体の連絡のある第1及び第2排気ポートを含み、前記シャトルの第1位置では、前記シャトルの第2周囲チャンネルが前記第2窓及び前記第2排気ポートと流体の連絡があるため、前記逆転通路から前記排気通路への継続的な排気通路が形成され、前記シャトルは該第1位置では前記第1排気ポートを遮断し、前記シャトルの第2位置では、前記シャトルの第1周囲チャンネルが前記第1窓及び前記第1排気ポートと流体の連絡があるため、前記正転通路から前記排気通路への継続的な排気通路が形成され、前記シャトルは該第2位置では前記第2排気ポートを遮断する、請求項8に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記アクチュエータが、軸を中心にピボット状に回転するように前記収納部に取り付けられているレバーから成り、第1の方向にピボット回転させると前記シャトルは前記モータを正転させる前記第1位置に移動し、また前記アクチュエータを前記第1の方向とは反対の第2の方向にピボット回転させると、シャトルは前記モータを逆転させる前記第2位置に移動する、請求項1に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
- 前記入口接続部が配置されている端部とは反対側の端部で前記収納部に取り付けられている、対象物に回転を伝えるために使用される装置を更に含む、請求項1に記載の正逆回転可能な空気モータアッセンブリ。
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