JP7023507B2 - トルクレンチ - Google Patents

Description

本発明は、トルクレンチに関する。

従来から、締付トルクを管理するための締付工具として、トルクレンチが知られている。トルクレンチは、ボルトやナットなどの締付部材を締付箇所に締め付けるときに発生する締付トルクが、予め締付工具に設定されたトルク値（以下「設定トルク値」という）に達したことを作業者に報知する。

なお、トルクレンチにおいて、不図示の締結部材又は切削工具に対してトルクを与えるために小さい形状で構成が単純であるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このトルクレンチは、ロッドと、ロッドに取り付けられたレンチ要素と、ロッドに同軸にかつ回転不能に配置されたギアとを含み、ギアは複数の歯を有する。また、このトルクレンチは、ばねの自由縁がギアと係合する状態でハウジングに固定されたばねを含むキャビティ内の板ばね配列体とを備える。

特開２０１５－１９９１９４号公報

特許文献１のトルクレンチは、板ばね配列体が、レンチ要素に第１レベルを下回るトルクが与えられたとき、ハウジングに対するギア及びロッドの回転を防止する。また、上記トルクレンチは、第１レベルを上回るトルクがレンチ要素に与えられたとき、ハウジングに対するギア及びロッドの回転を許容する。

しかし、特許文献１のトルクレンチでは、板ばね配列体がギアの１つの歯の一方の歯面にのみ接することでロッドが固定されていた。このため、特許文献１のトルクレンチでは、ギアを固定する力が、1つの歯面及び板ばね配列体に集中していた。つまり、特許文献１のトルクレンチでは、大きな締付トルクに対応しようとするとトルクが加わる歯車及び板ばね配列体を大型化する必要があった。このように、特許文献１のトルクレンチでは、小型で締付作業の作業性が良好にすることが難しかった。

本発明は、小型で作業性が良好なトルクレンチを提供することを目的とする。

本発明は、締付部材と係合可能な係合部と、係合部に係合される締付部材と同一の軸方向に協動して回動する回動軸と、回動軸と協動する歯車と、歯車と同一の方向に回動可能であり歯車の歯面と対向する箇所に設けられ複数の歯面に嵌合可能な嵌合部及び歯面と嵌合不能な非嵌合部を有する爪部と、爪部の回動を規制し、爪部に加わるトルクが設定トルク値に達すると爪部の回動の規制を解く規制部と、を備え、嵌合部は、複数の歯面からの力を分散する。

本発明によれば、小型で作業性が良好なトルクレンチを提供することができる。

本発明に係るトルクレンチの実施形態を示す斜視図である。 図１に示したトルクレンチの正面図である。 図１に示したトルクレンチの側面図である。 （ａ）図１に示したトルクレンチの内部構造を示す正面方向からの部分断面図、及び、（ｂ）爪部の周辺の部分拡大断面図である。 （ａ）図１に示したトルクレンチの内部構造を示す正面方向からの部分断面図、（ｂ）爪部の周辺の部分拡大断面図であり、締付トルクが設定トルク値に達した直後の状態を示す図である。

以下、本発明に係るトルクレンチの実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、トルクレンチとは、締付トルクが予め締付工具に設定されたトルク値（以下「設定トルク値」という）に達したことを作業者に認識させる締付工具の一例である。また、本実施形態におけるトルクレンチは、作業者の操作により設定トルク値の変更ができるいわゆるプリセット型トルクレンチである。

なお、以下の説明及び図面において、トルクレンチの係合部が設けられる面とは反対の面、つまりトルクレンチを用いて締付作業を行う際にこのトルクレンチが作業者と向かいあう面を正面とする。そして、以下の説明及び図面において、トルクレンチの係合部が設けられる面を背面とする。

［トルクレンチの構成］
図１は、本発明に係るトルクレンチ１０の実施形態を示す斜視図である。また、図２は、トルクレンチ１０の正面図である。さらに、図３は、トルクレンチ１０の側面図である。図１乃至図３に示すように、トルクレンチ１０は、係合部１１と、回動軸１２と、本体部１３とを備える。

係合部１１は、トルクレンチ１０の背面から突出して設けられる。係合部１１は、不図示の締付部材と係合可能である。係合部１１は、例えば、上記締付部材と係合する不図示のソケットレンチ（ボルトまたはナット締付用）を着脱自在に取り付けることができるように、上記ソケットレンチの嵌合孔に嵌合可能な形状を有する。

なお、係合部１１は、上述のように上記ソケットレンチを介して上記締付部材と係合可能なものに限定されない。係合部１１は、例えば、上記締付部材と直接的に係合可能なレンチとして機能する形状を有してもよい。

回動軸１２は、正面視においてトルクレンチ１０の中央部に設けられる。回動軸１２は、係合部１１と一体に形成される。回動軸１２は、係合部１１と同軸に設けられ、係合部１１とともに回動する。つまり、回動軸１２は、係合部１１に係合される上記締付部材と同一の軸方向に協動して回動する。

本体部１３は、トルクレンチ１０の外形形状を定め、内部に後述するトルクレンチ１０の構成要素を収容する筐体である。本体部１３には、回動軸１２に設けられる係合部１１が外部に露出した孔１３１と、後述する規制部１６に設定する設定トルク値を調整するためのトルク調整孔１３２が設けられる。トルク調整孔１３２には、メネジが設けられ、本体部１３の内部を貫通する孔である。

図４は、（ａ）トルクレンチ１０の内部構造を示す正面方向からの部分断面図、及び、（ｂ）爪部１５の周辺の部分拡大断面図である。図４に示すように、トルクレンチ１０は、本体部１３の内部に、歯車１４と、爪部１５と、規制部１６とを備える。図４（ａ）において、規制部１６周辺の本体部１３の一部を断面図にしている。

歯車１４は、回動軸１２と同軸に設けられ、回動軸１２に固着される。歯車１４は、回動軸１２を介して係合部１１と協動する。歯車１４は、任意の歯数の歯１４１を有する。歯１４１の歯面１４２は、回動軸１２に沿った方向が長手方向となるように設けられる。

爪部１５は、爪部本体１５１、支持軸１５２、嵌合部１５３、非嵌合部１５４、及び、凹部１５５を備える。爪部本体１５１は、円板カムのような、支持軸１５２の中心から側面に設けられる周面までの距離が一定ではない偏心形状を有する。爪部本体１５１は、周面に嵌合部１５３、非嵌合部１５４、及び凹部１５５が設けられる。

支持軸１５２は、回動軸１２と平行な方向を軸方向とする軸部材である。支持軸１５２は、爪部本体１５１を歯車１４と同一の方向に回動可能に支持する。嵌合部１５３は、上述のように爪部本体１５１の歯車１４の歯面１４２と対向する箇所に設けられる。嵌合部１５３は、複数の歯面１４２に対応する形状、つまり嵌合可能な形状を上記箇所に有する。非嵌合部１５４は、歯面１４２に対応しない平滑な形状、つまり嵌合不能な形状を有する。図４（ｂ）に示すように、爪部本体１５１において、支持軸１５２の中心から嵌合部１５３までの距離ｄ１は、支持軸１５２の中心から非嵌合部１５４までの距離ｄ２よりも長い。凹部１５５は、規制部１６と接することで、規制部１６による回動規制を受ける部位である。

規制部１６は、ボール１６１と、コイルバネ１６２と、トルク調整ネジ１６３とを備える。ボール１６１は、爪部１５の凹部１５５と本体部１３とに接触して爪部１５の回動を規制する接触部として機能する。コイルバネ１６２は、爪部１５に加わるトルクが設定トルク値に達するまで弾性力によりボール１６１を爪部１５及び本体部１３に付勢する弾性体として機能する。トルク調整ネジ１６３は、止めネジのようにトルク調整孔１３２に挿入可能なネジである。トルク調整ネジ１６３は、トルク調整孔１３２に設けられるメネジに螺合する。トルク調整ネジ１６３は、先端部がコイルバネ１６２に接触し、コイルバネ１６２からボール１６１に弾性力を与える。

また、トルク調整ネジ１６３は、その止め位置によってコイルバネ１６２の押圧力を調整することができる。つまり、規制部１６は、コイルバネ１６２がボール１６１を付勢させる弾性力を変化させることで、爪部１５の回動の規制を解く設定トルク値を所定の値に設定可能である。

図４に示すように、爪部１５は、トルクレンチ１０において複数設けられる。爪部１５は、それぞれ歯車１４の歯面１４２の異なる箇所に係合する。規制部１６は、爪部１５の数に対応して複数設けられる。爪部１５及び規制部１６は、図４に示すように複数設けられるものに限定されない。爪部１５及び規制部１６は、トルクレンチ１０において１組設けられてもよい。また、爪部１５の嵌合部１５３は、歯車１４の複数の歯面１４２に嵌合するものに限定されない。爪部は、例えば歯車１４の１つの歯面１４２に嵌合するものを複数設けて、複数の爪部が歯車１４の複数の歯面１４２に嵌合してもよい。

［トルクレンチの動作］
次に、以上説明したトルクレンチ１０の動作について説明する。トルクレンチ１０において、ラチェット機構を構成する歯車１４、爪部１５、及び規制部１６により、締付トルクが設定トルク値に達したことを作業者に報知する機能を実現する。

図４に示すように、規制部１６は、ボール１６１及びコイルバネ１６２により爪部１５の回動を規制する。規制部１６により回動が規制された爪部１５は、嵌合部１５３が歯車１４の複数の歯１４１の歯面１４２と接触することで歯車１４の回動を規制する。トルクレンチ１０では、嵌合部１５３が歯車１４の複数の歯１４１の歯面１４２と接触することで、歯車１４と爪部１５との間に加わる力を分散することができる。トルクレンチ１０では、規制部１６が歯車１４の回動を規制することで、歯車１４と回動軸１２及び係合部１１とが協働する。そして、トルクレンチ１０では、作業者が本体部１３を把持してトルクレンチ１０を回動させると、係合部１１に係合するソケットレンチ及び締付部材が回動し、締付作業を行うことができる。

図５は、（ａ）トルクレンチ１０の内部構造を示す正面方向からの部分断面図、（ｂ）爪部１５の周辺の部分拡大断面図であり、締付トルクが設定トルク値に達した直後の状態を示す図である。図５に示すように、爪部１５は、回動軸１２及び歯車１４を介して爪部１５に加わるトルクが設定トルク値に達すると、規制部１６による爪部１５の回動の規制が解かれる。規制部１６による回動の規制が解かれた爪部１５は、矢印で示す右ネジの締付方向に回動し、嵌合部１５３と歯車１４の歯１４１との嵌合が解かれる。

ここで、図５（ｂ）を参照すると、上述のように、支持軸１５２の中心から嵌合部１５３までの距離ｄ１は、支持軸１５２の中心から非嵌合部１５４までの距離ｄ２よりも長い。このため、嵌合部１５３と歯１４１との嵌合が解かれることで、歯車１４が非嵌合部１５４により空転する。つまり、トルクレンチ１０では、締付トルクが設定トルク値に達したとき、本体部１３が回動軸１２及び回動軸１２と協働する係合部１１及び締付部材に対して空転する。

係合部１１及び締付部材に対して本体部１３が空転した後、トルクレンチ１０では、規制部１６により爪部１５の嵌合部１５３及び非嵌合部１５４の位置が再び図４の状態に戻る。爪部１５の位置が図４の状態に戻ることで、トルクレンチ１０は、再び締付作業を行うことができる。

以上説明したように、トルクレンチ１０によれば、回動軸１２に対して本体部１３が空転することで、設定トルク値に達したことを作業者に報知することができる。したがって、トルクレンチ１０によれば、締付作業の作業性を向上することができる。

また、トルクレンチ１０では、嵌合部１５３が歯車１４の複数の歯１４１の歯面１４２と接触することで、締付作業時に歯車１４と爪部１５との間に加わる力を分散することができる。このため、トルクレンチ１０では、締付作業時に力を受ける爪部１５の強度を上げることができるため、小型でありながら高い設定トルク値に設定することができる。また、トルクレンチ１０では、締付作業時に歯車１４と爪部１５との間に加わる力を分散することができるため、設定トルク値に達したことを作業者に報知する機構の軽量化や作成するための材料選択の自由度を高めることもできる。

トルクレンチ１０では、嵌合部１５３が複数の歯１４１の歯面１４２と接触することで、歯車１４の歯数を多くして送り量を小さくすることができる。トルクレンチ１０によれば、設定トルク値に達したときの送り量を小さくすることで、狭小空間での締付作業でも扱いやすいため、小型な工具でありながら締付作業の作業性を向上することができる。

また、トルクレンチ１０は、図３に示すように設定トルク値に達したときに動作する歯車１４、爪部１５、及び規制部１６の構成要素が軸方向の長さが短い本体部１３に収容することができる。このため、トルクレンチ１０は、軸方向の空間が狭い狭小空間における締付作業の作業性を向上することができる。

１０ トルクレンチ
１１ 係合部
１２ 回動軸
１３ 本体部
１４ 歯車
１５ 爪部
１６ 規制部
１３１ 孔
１３２ トルク調整孔
１４１ 歯
１４２ 歯面
１５１ 爪部本体
１５２ 支持軸
１５３ 嵌合部
１５４ 非嵌合部
１５５ 凹部
１６１ ボール
１６２ コイルバネ
１６３ トルク調整ネジ

Claims (5)

1. 締付部材と係合可能な係合部と、
   前記係合部に係合される前記締付部材と同一の軸方向に協動して回動する回動軸と、
   前記回動軸と協動する歯車と、
   前記歯車と同一の方向に回動可能であり前記歯車の歯面と対向する箇所に設けられ複数の前記歯面に嵌合可能な嵌合部、及び、前記歯面と嵌合不能な非嵌合部を有する爪部と、
   前記爪部の回動を規制し、前記爪部に加わるトルクが設定トルク値に達すると前記爪部の回動の規制を解く規制部と、
   を備え、
   前記規制部による回動の規制が解かれた前記爪部は、前記締付部材の締付方向に回動して、前記嵌合部と前記歯車の歯面との嵌合が解かれるように構成されており、
   前記嵌合部は、複数の前記歯面からの力を分散する、
   トルクレンチ。
2. 前記規制部は、前記爪部の回動の規制を解く前記設定トルク値を所定の値に設定可能である、
   請求項１に記載のトルクレンチ。
3. 前記規制部は、
   前記爪部に接触して前記爪部の回動を規制する接触部と、
   前記爪部に加わるトルクが前記設定トルク値に達するまで弾性力により前記接触部を付勢する弾性体と、
   を備える、
   請求項１に記載のトルクレンチ。
4. 前記規制部は、
   前記弾性体が前記接触部を付勢させる弾性力を変化させることで前記爪部の回動の規制を解く前記設定トルク値を所定の値に設定可能である、
   請求項３に記載のトルクレンチ。
5. 前記爪部は、複数設けられそれぞれ前記歯車の歯面の異なる箇所に係合し、
   前記規制部は、前記爪部に対応して複数設けられる、
   請求項１に記載のトルクレンチ。

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