JP6286695B2 - 機械ナットを緩めるか、又は締めるためのアセンブリおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械ナット（特に、ホイールナット）を緩めるか、または締める（および随意にこれをトルク締めする（ｔｏｒｑｕｅｉｎｇ））ためのアセンブリならびにこのようなアセンブリを用いて機械ナットを緩める方法に関する。

本発明者らは、対応するボルトシャンクから強固なまたは固着した機械ナットを緩めることがどれくらい困難であり得るかを十分に知っている。このことは、特にホイールナットに当てはまる。従来のホイールスパナまたはタイヤレバーは、強固なナットを緩めるために必要とされる最初の力を加えるには不適格な場合がある。

本発明者らは、ナットと係合するスパナヘッドを一端に備え、ハンマによる打撃を受ける打撃面またはアンビルを他端に備える打撃スパナについて知っている。打撃スパナの使用に伴う困難は、打撃スパナが、往々にしてナットに適合し得ない（特に、ナットが、ホイールリムの凹所に位置する場合）ことおよび打撃が加えられたときに打撃スパナが、ナットから急に外れ落ちる可能性があり、このことが、場合によっては損傷または負傷の原因となることである。

また、当該技術分野では、案内および制御された打撃動作を行うためのスライディングハンマが知られている。事実、米国特許第５１０９７３９号明細書は、実施形態において、ホイールに連結可能なソケットスパナに、クランクを介して連結されたスライディングハンマの組み合わせを備えるアセンブリについて開示している。クランクは、この構成において打撃スパナと同様に機能する。米国特許第５１０９７３９号明細書の欠点は、本発明者らの意見によれば、一方の手でスライディングハンマを動かし、他方の手でアセンブリの支持およびホイールナットに対するアセンブリの押し当ての両方を行うことを必要とする、アセンブリの操作が困難であり得ることである。

したがって、本発明者らは、上で言及した欠点を克服するか、または少なくとも軽減する、機械ナット（特に、ホイールナット）を緩めるか、または締めるための、および随意にこれをトルク締めするための改善されたアセンブリを求めている。

したがって、本発明は、機械ナットを緩めるか、または締めるためのアセンブリであって、
ソケットアームであり、その遠位端に、機械ナットを係合するためのキャビティーが形成されているソケットアームと、
クランクであり、その第１の端部でソケットアームの近位端に横方向に連結されているか、または連結可能なクランクと、
スライディングハンマであり、クランクの第２の端部に連結されているか、または連結可能であることにより、クランクを介してソケットアームに回転衝撃を加えるように作用可能なスライディングハンマと、
支持構造であり、その近位端でソケットアーム、クランク、またはスライディングハンマの１つに連結されているか、または連結可能であり、その遠位端に、外部構造に当接することにより、使用中にアセンブリを支持するように作用可能な支持面が形成されている、支持構造と、
を含むアセンブリを提供する。

ソケットアームの近位端には、スプラインが形成されてもよく、クランクの第１の端部には、このスプラインと噛み合う噛合スプラインが形成されてもよく、これらの間では角度の対応関係が維持される。

クランクの第２の端部は、スライディングハンマの近位端に揺動可能に連結されてもよい。クランクおよびスライディングハンマは、心棒またはロッキングピンによって相互に連結されてもよい。

支持構造は、ソケットアームに連結されているか、または連結可能であってもよい。支持構造には、ソケットアームの一部を収容する通路が形成されてもよい。支持構造は、この通路が形成されたキャリア部材を含んでもよい。通路は、ソケットアームの回転（例えば、クランクから伝達される）を可能にするが、ソケットアームの半径方向の変位を防止するように作用可能であってもよい。

一実施形態において、支持構造の支持面は、ナットが固定される、機械（例えば、車両）の構成要素（例えば、ホイールハブ）に当接するように構成されてもよい。このような場合、支持面は、環状であってもよく、カラークランプ（ｃｏｌｌａｒ ｃｌａｍｐ）に類似する。

別の実施形態において、支持面は、地面に当接するように構成されてもよい。このような場合、支持面は、足の形態をしていてもよく、支持構造は、足から上方に延在する支持脚を含んでもよい。足は、支持脚に対して揺動可能であってもよい。支持脚は、高さ調整可能であってもよい。一実施形態において、支持脚は、伸縮式であってもよい。別の実施形態において、キャリア部材は、支持脚に沿って摺動可能であってもよい。支持構造は、所望の高さでキャリア部材を支持脚にロックすることにより、ソケットアームをナットに位置合わせするロッキング機構を含んでもよい。

当然ながら、アセンブリはさらに、ナット（特に、ホイールナット）を締めるために使用されてもよい。

アセンブリは、トルクインジケータを含んでもよい。トルクインジケータは、２つの可動部品の間に配置されるインジケータリングアセンブリの形態をしていてもよい。インジケータリングアセンブリは、２つの可動部品の間の相対変位を視覚的に示すように作用可能であってもよい。インジケータリングアセンブリは、支持構造（一方では）とソケットアーム（他方では）との間に配置され、これにより、支持構造に対するソケットアームの相対回転変位を示すようになっていてもよい。回転変位は、トルクを表してもよい。

本発明は、上で規定されているようなアセンブリを用いて機械ナットを緩める方法であって、
ソケットアームがナットに位置合わせされるように支持構造を調整するステップと、
ソケットアームの遠位端をナットに係合させるステップと、
クランクおよびソケットアームを介してナットに衝撃を加えるようにスライディングハンマを動かすステップと、
を含む方法に及ぶ。

スライディングハンマおよびクランクが、相対的に揺動可能な場合、本方法は、スライディングハンマを動かすステップの前に、結果的に最大衝撃をナットに加えるようにスライディングハンマおよびクランクを互いに横方向に配置するステップを含んでもよい。

本方法は、トルクインジケータを用いてナットをトルク締めすることを含んでもよい。したがって、本方法は、
打撃ハンマを用いて決定可能な基準点までナットを締めるステップと、
トルクインジケータによって示されている所定の角距離だけナットをさらに締めるステップと、
を含んでもよい。

次に、添付の概略図を参照して例を挙げながら、本発明についてさらに説明する。

機械ナットを緩めるか、または締めるための、本発明に係るアセンブリの一実施形態の三次元図を示している。 図１のアセンブリのスライディングハンマおよびクランクの三次元図を示している。 図１のアセンブリの支持構造の三次元図を示している。 使用時の図１のアセンブリの三次元図を示している。 機械ナットを緩めるか、または締めることおよびこれをトルク締めすることのための、本発明に係るアセンブリの別の実施形態の三次元図を示している。 図５のアセンブリのスライディングハンマおよびクランクの三次元図を示している。 図５のアセンブリの支持構造の三次元図を示している。 使用時の図５のアセンブリの三次元図を示している。 図５のアセンブリのロッキング機構（ロックされている状態の）を示している。 図９のロッキング機構（ロックされていない状態の）を示している。 図５のアセンブリのインジケータリングを示している。 図１１のインジケータリングを含むインジケータリングアセンブリを示している。

本発明に関する以下の説明は、本発明の教示を可能にするものとして提供されている。当業者ならば、本発明の有益な結果を達成しながら、説明されている実施形態に対して多くの変更を加えることができることを認めるであろう。また、本発明の所望の利点のいくつかは、本発明の特徴のいくつかを選択することによって、他の特徴を利用することなく達成することができることは明らかであろう。したがって、当業者は、本発明の修正および適合化が、可能であり、特定の状況においては望ましくさえある場合があり、また、本発明の一部であることを認めるであろう。このため、以下の説明は、本発明の限定としてではなく、本発明の原理の例証として提供されている。

図１〜図３を参照すると、参照符号１０は、全体を通して、機械ナットを緩めるための、本発明に係るアセンブリを示している。この例は、ここではアセンブリ１０に特定の用途が見出されているため、ホイールナットを参照しながらさらに説明される。とはいえ、アセンブリ１０の用途は、ホイールナットに限定されない。

アセンブリ１０は、スライディングハンマ２０と、クランク３０と、ソケットアーム４０と、支持構造５０とを含む。この例では、これらの構成要素のそれぞれは、モジュール式であり、交換可能であるが、他の例では、構成要素の一部が一体化されてもよい。

スライディングハンマ２０（図２により詳細に示されている）は、シリンダ２２を含み、シリンダ２２内には、ピストン２４を収容する案内通路２２．１が形成されている。ピストン２４の自由端には、スライディングハンマ２０を掴んで、手で動かすための取っ手２６が連結されている。ピストン２４および取っ手２６は、重量のあるものであり、これによって、有効な力でクランク３０を打撃することができるものであることが好ましい。さらに、ハンマ２０は、ピストン２４の内端に衝撃ヘッド（図示せず）を含んでもよい。

クランク３０（同様に図２に示されている）は、細長いものであり、スライディングハンマ２０とソケットアーム４０とを相互に連結している。クランク３０の第２の端部は、心棒（これを中心にスライディングハンマ２０は揺動することができる）としても機能するロッキングピン２８によってスライディングハンマ２０に揺動可能に連結されている。クランク３０のもう一方の端部（すなわち、第１の端部）には、開口３２が形成されており、開口３２の内壁には、ソケットアーム４０の対応するスプライン（図示せず）または六角形の外周と噛み合うスプライン３４がある。ソケットアーム４０の遠位端には、緩められる（場合によっては、固定される）ナットと係合する従来の六角形のソケット４２が形成されている。クランク３０およびソケット４２は、ナットおよびホイールアセンブリ１００のサイズに応じて交換可能であり、このことは、注目を必要とする。

支持構造５０（図３に別に示されている）は、アセンブリ１０の残りの部分の有効性を高めるがゆえに重要である。この例の支持構造５０は、地面１０６（図４参照）上でアセンブリ１０の残りの部分を支持するために使用される。したがって、支持構造５０は、キャリア部材５２と、高さ調整可能な支持脚５８と、足６０とを含む。キャリア部材５２には、ソケットアーム４０の回転を可能にしながらソケットアーム４０を収容する通路５４が形成されている。キャリア部材５２は、ピボットジョイント５６によって支持脚５８に揺動可能に連結されている。

支持脚５８は、伸縮式であり、下部５８．２内に摺動可能に受け入れ可能である上部５８．１を備える。上部５８．１には、ロッキングボルト５９．１を受け入れることにより所望の長さで脚５８をロックするための、軸方向に延在する一連のソケット５９．２が形成されている。ロッキングボルト５９．１は、ばね付勢されてもよい。

足６０の下面には、地面１０６に当接する支持面６２が形成されている。支持面６２は、滑らない材料（例えば、ゴム）を有してもよい。キャリア部材５２と同様に、足６０は、ピボットジョイント６４によって支持脚５８に揺動可能に連結されている。したがって、支持脚５８は、キャリア部材５２および足６０の水平方向を維持しながら、ピボットジョイント５６、６４の揺動によって傾斜させることができる。これにより、支持構造５０のさらなる調整および配置が可能になっている。

次に図４を参照すると、使用において、ホイールアセンブリ１００の強固なホイールナット１０２を緩めるためにアセンブリ１０が用いられている。最初に、支持脚５８は、粗い高さ調整のためにボルト５９．１およびソケット５９．２を用いて適切な高さに調整される。必要ならば、脚５８の角度が、高さの微調整のために変更されてもよい。ソケットアーム４０のソケット４２が、緩められるべきナット１０２に被せられる。

クランク３０の開口３２が、それぞれのスプライン３４が噛み合うようにソケットアーム４０の近位端に案内されて被せられる。次に、スライディングハンマ２０が、クランク３０に対して垂直に角度が付けられ、さらに、ソケットアーム４０に横方向に配置される。スライディングハンマ２０の取っ手２６は、外側に引っ張ることによって伸長され、次に、取っ手２６をスライディングハンマ２０の近位端に向かって（矢印２０．１によって示されているように）力を込めて動かすことによって、ハンマのような動作で迅速に内側に変位される。このハンマの打撃は、クランク３０を介して、矢印４０．１によって示されている方向に向かってソケットアーム４０に、そして最終的には、ナット１０２に力を加える。クランク３０は、機械的な利点をもたらす。

使用中、ハンマ動作は、強固なナット１０２を緩めるために数回にわたって繰り返されてもよい。緩められたら、ナット１０２は、ソケットアーム４０に従来のソケットスパナ（図示せず）を連結することによって、または支持構造を取り外して、スライディングハンマ２０を用い続ける（先ほどより力を抜いて）ことによって、または単に指を用いて取り除かれてもよい。ナット１０２を締めるために、上記の手続きを単に逆にして適用してもよい。

図５〜図１２は、機械ナットを緩めるための、本発明に係るアセンブリの別の実施形態２００を示している。アセンブリ２００は、一部の機械的な変更が施されている（最も顕著には、支持構造およびインジケータリングアセンブリに関して）もののアセンブリ１０のそれと同じ発明概念を具体化している。したがって、図面中の同じ符号は、同じまたは同様の構成要素を示している。

図５は、アセンブリ１０と同様にスライディングハンマ２０と、クランク３０と、ソケットアーム４０と、支持構造２５０とを有するアセンブリ２００を示している。

図６は、わずかに異なるロッキングピン／心棒２２８および握りやすくするための、取っ手２２６の溝／リッジを含むが、その他の点ではアセンブリ１０のそれと材料的に同様であるスライディングハンマ２０を示している。

図７は、アセンブリ２００の支持構造２５０を示している。支持構造２５０は、１対の互いに離間された、平行な、直立の脚２５８を含む。脚２５８は、ピボットジョイントであって、脚２５８に固定された第１のコネクタ２６１と、足２６０に固定された第２のコネクタ２６３と、心棒２６４（これを中心にコネクタ２６１、２６３は揺動することができる）とを含むピボットジョイントによって足２６０に連結されている。これにより、足２６０に対する脚２５８の揺動が可能になっている。足２６０の下面には、地面１０６に当接する支持面２６２が形成されている。支持面２６２は、滑らない材料（例えば、ゴム）を有してもよい。

支持構造２５０は、脚２５８に沿って上下に変位可能なキャリア部材２５２を含む。この目的のために、キャリア部材２５２には、１対の互いに離間された開口２５２．１が形成されている。開口２５２．１の間隔は、脚２５８のそれと一致していて、キャリア部材２５２が、脚２５８を開口２５２．１に通して、脚２５８に沿って移動させることができるようになっている。脚２５８のそれぞれには、足２６０を基準として特定の高さでキャリア部材２５２をロックするために、対応するロッキングボルトを受け入れるための、軸方向に離間された一連の開口２５９．２が形成されている。

キャリア部材２５２は、管状体２５５を載せており、管状体２５５内には、ソケットアーム４０を収容するための通路５４が形成されている。したがって、通路５４の高さは、脚２５８に沿ってキャリア２５２の位置を調整することによって調整可能である。管状体２５５は、ピボットジョイント２５６を中心にキャリア部材２５２に対して揺動可能である。

アセンブリ２００は、ナット１０２を締めることおよびこれを緩めることの両方に関してアセンブリ１０と同様に使用される（図８参照）。

図９〜図１０は、脚２５８に対してキャリア部材２５２をロックするロッキング機構を収容しているキャリア部材２５２の底面を示している。付勢されている取っ手２８０が、キャリア部材２５２の底にある凹部内に設けられている。取っ手２８０は、内側および外側に摺動可能であり、その内側のロック位置に向かって付勢されている（図９）。

使用時にキャリア部材２５２の高さを調整するために、使用者は、自分の手をキャリア部材２５２の底に伸ばす（使用者は、便利な握り形状２８１が適切な位置に使用者の指を置く役割を果たすため、取っ手２８０を見る必要はない）。次に、使用者は、付勢に逆らって、矢印２８２によって示されている方向に向かって取っ手２８０を後方に／外側に引っ張る。これにより、取っ手２８０に固定された１対のロッキングボルト２５９．１が、開口２５９．２から引き抜かれ、キャリア部材２５２を脚２５８に沿って上下に摺動させることが可能になる。

使用者は、所望の高さにキャリア部材２５２を摺動させ、次に、取っ手２８０を離す。付勢（例えば、ばね（図示せず））によって、取っ手２８０およびロッキングボルト２５９．１は、脚２５８に向かって、矢印２８４によって示されている方向に戻される。最も近い開口２５９．２にロッキングボルト２５９．１を位置合わせするために、ある程度の微調整が必要な場合がある。付勢によって、ロッキングボルト２５９．１は、開口２５９．２内に動かされ、キャリア部材２５２は、選択された高さで能動的にロックされる。

また、アセンブリ２００は、インジケータリングアセンブリ３００を含む。図１１〜図１２は、インジケータリングアセンブリ３００を詳細に示している。インジケータリングアセンブリ３００は、弾性リング３０２（図１１）を含む。リング３０２は、管状体２５５の、通路５４の周囲に形成された座部３０８に載せ置かれてもよい。リング３０２は、しっかりと載せ置かれ、座部３０８との摩擦係合を形成するが、その周方向位置を調整するために手で変位させることができる。リング３０２は、位置マーカー（マーカーＡ３０４およびマーカーＢ３０６）として機能する２つの歯３０４、３０６を有する。様々なサイズのリング３０２が用意されてもよい（例えば、３０ｍｍ、３２ｍｍ、３３ｍｍなどの）。

対応するゲージまたはスケール３１０が、ソケットアーム４０上に用意されている。ゲージ３１０は、ソケットアーム４０に固定された、またはこれに固定可能な円形の定規の形態をしている。ゲージ３１０は、例ではメートル法の単位（例えば、センチメートル）を有しているが、帝国単位または他の単位を有してもよい。リング３０２が、管状体２５５に固定され、ゲージが、ソケットアーム４０に固定されているため、ソケットアーム４０は、通路５４内で管状体２５５に対して回転変位可能であり、したがって、リング３０２は、ゲージ３１０と相対的に回転変位可能である。このようにして、ソケットアーム４０が、通路５４内で回転するときに、インジケータリングアセンブリ３００は、変位の視覚的な定量的指標を提供する。

ソケットアーム４０の角変位は、ソケットアーム４０によって加えられるトルクを表すことができる。したがって、インジケータリングアセンブリ３００の適切な較正によって、インジケータリングアセンブリ３００は、トルクインジケータになり、インジケータリングアセンブリ３００は、ナット１０２を締めるときにナット１０２をトルク締めするために使用され得る。位置マーカー３０４、３０６間の間隔は、ホイール１００の製造業者によって提供されるトルク仕様に対応する所定のトルク締め距離を表すように計算される。

使用時、ナット１０２は、それ以上締めることができなくなるまで手で締められる。次に、クランク３０が、水平に配置され、スライディングハンマ２０が上向きに配置される。取っ手２２６が、完全に引き出されて、重力のみによって落下するように落とされる。これを合計で４回行う。スライディングハンマ２０の重量およびクランク３０の長さが分かっているとき、衝撃を、正確に計算することができる。この工程において、トルク締めのために、決定可能かつ繰り返し可能な基準点またはデータ点が決められる。

基準点を設定したら、リング３０２は、マーカーＡ３０４が、見えて、ゲージ３１０の読み取り値の１つ（例えば、番号７）に位置合わせされるように手で回転される。次に、スライディングハンマ２０が、手で力を込めて繰り返し動かされる。これにより、ソケットアーム４０は、ナット１０２をさらに締め、各打撃によって漸進的に回転する。ソケットアーム４０は、マーカーＢ３０４がゲージ３１０の読み取り値（例えば、番号７）に位置合わせされるまで十分に動かされたら、ナット１０２は、この結果として、仕様にとって十分にトルク締めされたはずである。

本発明者らは、例示されている本発明が、強固なまたは固いナット１０２を緩めるための便利で、効果的で、かつより安全なアセンブリ１０、２００を提供すると確信している。様々な部品が、様々な構成のナット１０２およびホイールアセンブリ１００のために、ならびに点検および交換のために交換可能である。

加えて、アセンブリ１０、２００はまた、ナット１０２を締めることができ、アセンブリ２００は、ナット１０２をトルク締めすることさえできる。このことは、本発明者らの信じるところによれば、これが小型化するアセンブリにとって一般的ではない。

Claims (17)

1. 機械ナットを緩めるか、または締めるためのアセンブリであって、
   ソケットアームであり、該ソケットアームの遠位端に、機械ナットを係合するためのキャビティーが形成されているソケットアームと、
   クランクであり、該クランクの第１の端部で前記ソケットアームの近位端に横方向に連結されているか、または連結可能であるクランクと、
   スライディングハンマであり、前記クランクの第２の端部に連結されているか、または連結可能であることにより、前記クランクを介して前記ソケットアームに回転衝撃を加えるように作用可能なスライディングハンマであって、シリンダを含み、前記シリンダ内にはピストンを収容する案内通路が形成され、前記ピストンは自由端に取っ手を有し、内端に衝撃ヘッドを有する前記スライディングハンマと、
   支持構造であり、該支持構造の近位端で前記ソケットアーム、前記クランク、または前記スライディングハンマの１つに連結されているか、または連結可能であり、該支持構造の遠位端に、外部構造に当接することにより、使用中に前記アセンブリを支持するように作用可能な支持面が形成されている、支持構造と、
   インジケータリングアセンブリ形式のトルクインジケータであって、前記支持構造と前記ソケットアームとの間に配置されており、これにより、前記支持構造に対する前記ソケットアームの相対回転変位を示すようになっており、前記相対回転変位はトルクを表し、前記インジケータリングアセンブリは２つの位置マーカーを備え、前記位置マーカー間の間隔は、前記スライディングハンマの衝撃に基づく所定のトルク締め距離を表す、トルクインジケータと、
   を含むアセンブリ。
2. 前記ソケットアームの近位端に、スプラインが形成されており、前記クランクの第１の端部に、前記スプラインと噛み合う噛合スプラインが形成されており、これらの間で角度の対応関係が維持される、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記クランクが、該クランクの第２の端部で前記スライディングハンマの近位端に揺動可能に連結されている、請求項１または２に記載のアセンブリ。
4. 前記クランクおよび前記スライディングハンマが、心棒またはピンによって相互に連結されている、請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記支持構造が、前記ソケットアームに連結されているか、または連結可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
6. 前記支持構造に、前記ソケットアームの一部を収容する通路が形成されている、請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記支持構造が、キャリア部材を含み、該キャリア部材に、前記通路が形成されている、請求項６に記載のアセンブリ。
8. 前記通路が、前記ソケットアームの回転を可能にするが、前記ソケットアームの半径方向の変位を防止するように作用可能である、請求項７に記載のアセンブリ。
9. 前記支持面が、地面に当接するように構成されている、請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記支持面が、足の形態をしており、前記支持構造が、前記足から上方に延在する支持脚を含む、請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記足が、前記支持脚に対して揺動可能である、請求項１０に記載のアセンブリ。
12. 前記支持脚が、高さ調整可能である、請求項１０または１１に記載のアセンブリ。
13. 前記支持構造が、所望の高さで前記キャリア部材を前記支持脚にロックすることにより、前記ソケットアームを前記ナットに位置合わせするように作用可能なロッキング機構を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
14. 前記インジケータリングアセンブリの前記位置マーカーは、それぞれ、前記スライディングハンマの前記取っ手を重力のみによって落下させることによって設定される基準位置マーカー設定と、手によって前記スライディングハンマを強制的に作動させることによって設定されるトルク締め位置マーカとを示す、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアセンブリを用いて機械ナットを緩めるか、又は締めるための方法であって、
    前記ソケットアームが前記ナットに位置合わせされるように前記支持構造を調整するステップと、
    前記ソケットアームの前記遠位端を前記ナットに係合させるステップと、
    前記クランクおよび前記ソケットアームを介して前記ナットに衝撃を加えるように前記スライディングハンマを動かすステップと、
    を含む方法。
16. 前記スライディングハンマを動かすステップの前に、結果的に最大衝撃を前記ナットに伝達するように前記スライディングハンマおよび前記クランクを交差するように配置するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１５または１６に記載の方法であって、前記アセンブリが、トルクインジケータを含み、前記方法が、
    重力のみで前記スライディングハンマの前記取っ手を落下させることによって前記スライディングハンマを用いて決定可能な基準点まで前記ナットを締めるステップと、
    手によって前記スライディングハンマを強制的に作動させることによって前記トルクインジケータによって示されている所定の角距離だけ前記ナットをさらに締めるステップと、
    を含む方法。
    

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