JP4491456B2 - 外部操作リングで操作される逆転歯車機構を備えた動力工具 - Google Patents

Description

本発明は、 “正転”動作モードと“逆転”動作モードに相応する二つの端位置間で回転するためにハウジングの外側に支持された操作リングによって二つの動作モード間でシフト可能な反転歯車列を備えた動力工具に関するものである。

この形式の動力工具は、米国特許第５，６９２，５７５号に開示されている。この開示されている工具はねじ継手を締付ける可逆回転式動力レンチである。

この形式の動力工具に関する問題点は、操作リングの偶発回転及び従って作業プロセスに干渉する歯車機構の望ましくないシフトの危険である。反転歯車機構から操作リングに反力が伝達され、反転歯車機構を偶発的に動かすことになり得る。

本発明の主目的は、操作リングを端位置のいずれか一方に引き留める容易に操作可能な手段を備え、それにより操作リングの偶発的な回転及び従って歯車機構の偶発的にシフトを阻止しる上記形式の動力工具を提供することにある。

本発明のその他の目的及び利点は以下の説明及び特許請求の範囲から明らかである。

以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

以下に説明しかつ図面に例示する動力工具は、可逆回転式動力レンチであり、この動力レンチは、円筒状外面１１を備えたハウジング１０と、回転モータ（図示していない）と、駆動スピンドル１２を含む動力伝達装置と、出力軸（図示していない）に接続する従動スピンドル１３とを備えている。動力伝達装置は、出力軸の“正転”動作用の第１の遊星歯車機構１４及び“逆転”動作用の第２の遊星歯車機構２４を備えている。

第１の遊星歯車機構１４は、駆動軸１２の一部として形成された太陽歯車１５と、三つの遊星歯車１６とを備え、三つの遊星歯車１６の各々はスタブ軸１７に支持され、スタブ軸１７は遊星歯車支持体１８に装着されている。第１の遊星歯車機構１４はまた、リング歯車１９を備え、リング歯車１９は回転可能であり、かつハウジング１０に対してある程度軸線方向に変位できる。リング歯車１９にスラストリング２１が装着され、また座金ばね群２０は、図１の左方へ向ってスラストリング２１及びリング歯車１９に偏倚力を加えるように設けられている。座金ばね群２０は、ハウジング１０におけるリング要素２２に支持され、またスタブ軸１７は、リング歯車１９の通常の動作位置を画定するように、スラストリング２１に対する当接部を形成している。このばね偏倚構造によって、リング歯車１９は、以下にさらに説明するある一定の状況において軸線方向に曲がり得る。

動力伝達装置はさらに、第１の遊星歯車機構１４の太陽歯車１５と同様に駆動スピンドル１２の一体部分として形成される太陽歯車２５を備えた第２の遊星歯車機構２４を備えている。第２の遊星歯車機構２４はまた、リング歯車２６と、二組の遊星歯車２７、２８とを備え、遊星歯車２７、２８は、遊星歯車支持体１８に固定されたスタブ軸２９、３０に支持され、従って、遊星歯車支持体１８は両方の遊星歯車機構１４、２４に共通である。遊星歯車２７、２８は、三つの直列接続型対に配列され、各対の歯車の一方２７は太陽歯車２５と係合し、また他方の歯車２８はリング歯車２６と係合する。図３参照。このことは、第２の遊星歯車機構２４が駆動スピンドル１２に対して反転方向に従動スピンドル１３を回転させることを意味している。

第１の遊星歯車機構１４と同様に、第２の遊星歯車機構２４のリング歯車２６はスラストリング３１を備え、また座金ばね群３３はスラストリング３１と支持リング３４との間に挿入される。支持リング３４は、遊星歯車支持体１８における肩部３５と、従動スピンドル１３を支持する軸受３６との間に装着される。遊星歯車支持体１８における肩部３７は、スラストリング３１に対する当接部を形成し、そしてリング歯車２６の通常の動作位置を画定している。駆動スピンドル１２は軸受３２に支持されている。

二つのリング歯車１９、２６の間には、カップリングリング４０が可動に支持されている。カップリングリング４０は対向端面に、カップリング歯４３、４４を備え、これらのカップリング歯４３、４４はそれぞれ、リング歯車１９、２６における整合カップリング歯４６、４７と交互に係合する。カップリングリング４０を動かすために、カップリングリング４０は段付スリーブ４８の形状の半径方向突起を備え、この半径方向突起は三つのねじ４９によってカップリングリング４０に固定される。各ねじ４９のヘッドは、ハウジング１０の外面１１上で軸線方向に変位できかつ回転できる操作リング５３における貫通開口５１に受けられる。段付スリーブ４８はハウジング１０におけるらせん状にのびるスロット５０に受けられ、また操作リング５３は、回転時にスロット５０とスリーブ４８との間のカム作用を介してカップリングリング４０を軸線方向に動かすように構成されている。操作リング５３の回転変位は、カップリングリング４０の軸線方向変位と共に、スロット５０の長さで制限される。操作リング５３における開口５１は、ねじ５５で操作リング５３に固定される止めリング５４によって軸線方向で閉じられている。ねじ５５のヘッドは、操作リング５３に装着した弾性バンド５６によってカバーされている。

操作リング５３の内側には、操作リング５３をそれの端位置のいずれかに解放可能に引き留める引き留め手段が設けられる。この引き留め手段は板ばね要素６０を備え、この板ばね要素６０は、ハウジング１０の外面１１に抱き込み力を作用させるように半径方向に予め張力が掛けられる開放端付きリングの形態である。板ばね要素６０の端部分６１、６２は、操作リング５３における二つのは逆方向に向いた当接面６４、６５に対して当接するように配列され、それで板ばね要素６０は、操作リング５３がいずれかの方向に回転される際に、端部分６１、６２の一方を介してハウジングの外面１１から持ち上がるようにされる。

ハウジング１０の外面１１には線要素６６、６７の形態の二つの係合肩部が設けられ、また板ばね要素６０の横断方向開口７１、７２の形態のロック面は、線要素６６、６７と共動して、板ばね要素６０及び操作リング５３を望ましくない動きに対して引き留めるように構成されている。線要素６６、６７及び開口７１、７２は、一方の開口７１を、リング要素５３の一方の端位置に一方の線要素６６を係合させるように配置され、一方、他方の開口７２は、操作リング５３がそれの他方の端位置を占めている際に、他方の線要素６７と共動する。図５参照。

線要素６６、６７の各々は、ハウジング１０の外面１１における孔に挿入されるステープルの形態である。図６参照。

図７には本発明の別の実施形態を例示し、操作リング１５３は、ハウジング１０の外面１１の周囲の丁度１／４にわたってのびる板ばね要素１６０によって端位置に引き留められる。板ばね要素１６０の端部分１６１、１６２は、操作リング１５３の反対方向に向いた肩部１６４、１６５に当接し、そして操作リング１５３の回転時に、操作リング１５３によって一度に一つずつ持ち上げられるようにされる。板ばね要素１６０は、望ましくない動きに対して操作リング１５３をロックするためにハウジング１０における二つの係合肩部１６６、１６７と共動する二つの開口１７１、１７２を備えている。開口と係合肩部との引き留め作用は、操作リング１５３が回転される際に解放され、そして板ばね要素のそれぞれの端部分は持ち上げられて、開口をそれぞれの係合肩部から開放させる。板ばね要素１６０はカップリングリング４０における半径方回アーム１８０によってカップリングリング４０に確実にロックされる。

動作において、動力伝達装置は、モータから駆動スピンドル１２、第１の遊星歯車機構１４又は第２の遊星歯車機構２４を介してレンチの出力端にトルクを伝達する。通常のねじ継手締付け動作中には、モータ動力は第１の遊星歯車機構１４を介して伝達され、すなわち出力軸は“正転”方向に回転される。始動時に歯車機構が“逆転”モードにあり、そして“正転”モードにシフトされることになると仮定すると、“逆転”モードでは、第２の遊星歯車機構２４のリング歯車２６は、歯４４、４７、カップリングリング４０、スリーブ４８及びらせん状スロット５０を介して回転しないようにロックされる。

歯車機構を“正転”モードにシフトする際には、操作リング５３は回転され、操作リング５３の回転運動の開始毎に、当接面６４は板ばね要素６０の端部分６１と係合し、それにより板ばね要素６０をハウジングの外面１１から持ち上げて、線要素６６から開口７１を解放させる。操作リング５３をさらに回転すると、カップリングリング４０は、スリーブ４８とらせん状スロット５０との共動のために、カップリング歯４３が第１の遊星歯車機構１４のリング歯車１９のカップリング歯４６と係合する位置へ軸線方向に動くように強制される。そして、スリーブ４８はスロット５０の端部分に当接し、リング歯車１９はハウジング１０に対してさらに回転するのを阻止され、このことは、駆動スピンドル１２によって供給される駆動トルクが遊星歯車１６を介して遊星支持体１８に伝達され、一方リング歯車１９、カップリングリング４０及びスリーブ４８を介してハウジング１０に反作用トルクが伝達されることを意味する。第２の遊星歯車機構２４は、その歯車機構のリング歯車２６がカップリングリング４０及びハウジング１０から解離されるので、不作動のままであり、このことは、自由に回転でき、ハウジング１０にいかなるトルク反作用も伝達しないことを意味している。

操作リング５３は望ましくない回転に対して引き留められ、それで開口７２は線要素６７と係合する。

ねじ継手が緩められることになるすなわち逆転方向に回転されることになる場合に、動力伝達は逆転動作モードにシフトされることになる。これは、操作リング５３を反対方向に回すことによって得られ、それでスロット５０とスリーブ４８とのカム作用によって、カップリングリング４０は、第１の遊星歯車機構１４のリング歯車１９から第２の遊星歯車機構２４のリング歯車２６に向って軸線方向に変位される。それにより、第１の遊星歯車機構１４のリング歯車１９における歯４６とカップリングリング４０の歯４３との係合は分離され、代わりに第２の遊星歯車機構２４のリング歯車２６における歯４７とカップリングリング４０の歯４４とが係合する。しかし、操作リング５３の回転は、当接面６５と板ばね要素６０の端部分６２との係合によって開始され、それにより端部分６２は、開口７２を線要素６７から分離するように持ち上げられる。

カップリングリング４０のこの状態において、モータトルクは駆動スピンドル１２を介して伝達され、太陽歯車２５は直列に接続した対の遊星歯車２７、２８を介して従動スピンドル／遊星支持体１８に伝達され、一方、トルク反作用は、カップリングリング４０及びスリーブ４８を介してリング歯車２６からハウジング１０に伝達される。そして第１の遊星歯車機構１４のリング歯車１９はハウジング１０内で自由に回転でき、トルク反作用をハウジング１０へ伝達しない。従って、第１の遊星歯車機構１４は非作動となり、開口７１に線要素６６が係合し、望ましくない更なる動きに対して操作リング５３を引き留めるようにする。

操作リング５３を操作する際に例えばカップリングリング４０の歯４４はリング歯車２６のカップリング歯４７と頂部同士で当たる場合には、歯車シフト動作は妨げられ実行するのが困難である。伝達装置の回転運動は、歯がシフト位置となるように行われなければならず、このことは通常、オペレータがモータを始動してカップリング歯が正しい位置に自動的になるようにすることを意味している。これが行われないと、カップリングリング４０はカップリング歯４４、４７とハウジング１０におけるスロット５０との間で噛み合う。

例えばカップリングリング４０におけるカップリング歯４３とリング歯車１９におけるカップリング歯４６が互いに頂部同士当たる場合でも迅速にトラブルなしでオペレータが歯車シフト操作をできるようにするために、リング歯車１９は座金ばね２０の偏倚力に対して軸線方向に曲がり、それでカップリングリング４０の更なる回転運動は動けなくなることなしに行われ得る。それにより、迅速で容易な歯車シフト操作を行うことができる。

同様に、リング歯車２６は、リング歯車２６のカップリング歯４４がリング歯車２６の歯４７に頂部同士当たる場合には、座金ばね３３の曲がりのため軸線方向に変位され得る。上記の仕方のように、カップリングリング４０は、リング歯車２６と正しく係合するようにさらに回転され得る。

操作リング５３の引き留め手段は、ロック開口７１、７２をもつ板ばね要素６０及びハウジング１０に線要素６６、６７によって形成された係合肩部を備え、操作リング５３の望ましくない動き及び従ってリング歯車１９、２６のいずれかによって伝達される力の結果としてカップリングリング４０の望ましくないシフトに対して保護する。

本発明による動力レンチの動力伝達部分の長手方向断面図を示す。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った横断面図を示す。 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った横断面図を示す。 図１の装置の部分破断側面図を示す。 図１の線Ｖ−Ｖに沿った横断面図を示す。 操作リングの引き留め手段の詳細図を示す。 本発明の別の実施形態による操作リングの引き留め手段の横断面を示す。

Claims (4)

1. 外面（１１）がほぼ円筒状のハウジング（１０）と、回転モータと、動力歯車列と、出力軸とを有し、上記動力歯車列が“正転”動作モードと“逆転”動作モードとの間でシフト可能な逆転歯車機構（１４、２４）及び逆転歯車機構（１４、２４）に接続されそして“正転”動作モードと“逆転”動作モードとの間で逆転歯車機構（１４、２４）をシフトする二つの端位置間で回転するためにハウジングの外面に回転可能に支持された操作リング（５３；１５３）を備えている動力工具において、
   操作リング（５３；１５３）を上記各端位置に開放可能に引き留める引き留め手段が、操作リング（５３；１５３）とハウジング（１０）との間に設けられ、
   上記引き留め手段が、ハウジングの外面（１１）の周囲の一部に沿ってのび、しかも二つの端部分（６１、６２）をもつ開放端付き板ばね要素（６０；１６０）よりなり、二つの端部分（６１、６２）の各々が、ロック面（７１、７２；１７１、１７２）を備え、またハウジングの外面（１１）に二つの係合肩部（６６、６７；１６６、１６７）が設けられ、係合肩部（６６、６７；１６６、１６７）の各々が上記ロック面（７１、７２；１７１、１７２）の一つと係合するようにされ、
   上記操作リング（５３）が二つの逆向きの当接面（６４、６５；１６４、１６５）を備え、当接面（６４、６５；１６４、１６５）の各々がいずれかの方向への上記操作リング（５３；１５３）の回転運動時に上記板ばね要素の端部分（６１、６２；１６１、１６２）の一つと係合するようにされ、それにより端部分（６１、６２；１６１、１６２）のそれぞれを持ち上げ、ハウジングの外面（１１）における相応した係合肩部（６６、６７；１６６、１６７）からそれぞれのロック面（７１、７２；１７１、１７２）を分離し、上記操作リング（５３；１５３）を解放して上記端位置の一方から他方へ回転させる
   ことを特徴とする動力工具。
2. 上記係合肩部（６６、６７；１６６、１６７）が、ハウジングの外面（１１）に固定されかつ上記操作リング（５３；１５３）の軸線方向にのびる線要素で形成されることを特徴とする請求項１に記載の動力工具。
3. 上記引き留め手段である前記板ばね要素（６０；１６０）が、ハウジングの外面（１１）の周囲の少なくとも１／５にわたってのびていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力工具。
4. 上記引き留め手段である前記板ばね要素（６０）が、ハウジングの外面（１１）の周囲の１／２以上にわたってのびていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力工具。

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