JP7842310B2 - 油圧パルスユニットを備えた動力工具 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、ねじファスナーを締め付けるための動力工具に関し、より詳細には、油圧パルスユニットを有するインパルスタイプの動力工具に関する。

締め付け用の電動工具は、様々な産業分野で使用されていることが知られている。例えば、油圧パルスユニットを備えるインパルスタイプの動力レンチは、連続的な大量生産に一般的に使用されている。

このような工具の油圧ユニットにはオイルが充填されている。このようなパルス工具では、トルクパルスは、流体室を低圧側と高圧側とに分割するパルス発生機構によって、出力軸に供給することができ、作動時、流体は、低圧側と高圧側との間を流れることができる。

しかしながら、このような流体の流れは、多くの場合、損失を伴うので、パルス工具の効率に大きな影響を及ぼす。

いくつかの問題を軽減するために、低圧側と高圧側との間の流体の流れを可能にするように配置された流体通路及び／又は弁の様々な設計及び組み合わせを含む解決策が提案されている。しかしながら、この種の設計を含むパルス工具における既知の問題点には、より一層の複雑さ及び低耐久性が含まれる。

従って、油圧パルスユニットを備える動力工具の分野には、改善の必要性が存在する。

従って、流量制限による損失が低く保たれたパルス工具を提供することが望まれることになる。詳細には、このような改良されたパルス工具を、より複雑でなく、より耐久性のある方法で提供することが望まれることになる。これらの問題の１又は２以上をより良く解決するために、独立請求項によるパルス工具及び弁ユニットが提供される。好ましい実施形態は、従属請求項に定義される。

本発明の第１の態様によれば、モータと、出力軸と、モータに結合され、出力軸にトルクパルスを間欠的に伝達するように配置された油圧パルスユニットと、を備えるパルス工具が提供される。油圧パルスユニットは、モータに連結された慣性駆動部材を備え、駆動部材は、油圧流体室を備え、出力軸のインパルス受け部は、油圧流体室内に同軸に延びており、インパルス受け部は、油圧流体室を少なくとも１つの低圧室と少なくとも１つの高圧室とに分割する油圧パルス発生機構を介して、駆動部材に間欠的に結合されており、高圧室と低圧室との間で流体を連通させるバイパス通路が設けられており、上記油圧パルス発生機構は、低圧側から高圧側への第１の流れを許容するように配置された第１の逆止弁と、低圧側から高圧側への第２の流れを許容するように配置された第２の逆止弁と、をさらに備える。

第１の態様によれば、インパルス工具（又はパルス工具、パワーレンチ、動力工具又は締め付け工具、これらの用語は、本明細書を通じて互換的に使用される）は、低圧側と高圧側との間の所望の流れを保証するように設計された流体通路を組み込んだ設計によって、上述の問題に対する発明的な解決策を提供する。

より詳細には、２つの逆止弁を有する設計は、低圧側から高圧側へのより大きな流れを可能にし、従ってパルスユニットにおける損失を低減する。従って、動力工具の性能を著しく改善することができる。

参照されるパルス工具は、電気的に駆動されるパルス工具又は空気圧的に駆動されるパルス工具とすることができる。パルス工具は、前端部及び後端部を有するハウジングをさらに備えることができ、出力軸は、ハウジングの前端部に配置することができる。さらに、高圧室及び低圧室は、高圧区画及び低圧区画、高圧側及び低圧側、又は高圧セクション及び低圧セクションと呼ばれる場合もある。

第１及び第２の逆止弁は、低圧側からの十分な流れを促進するように配置することができる。これらの弁は、例えば、１つの実施形態では、この室の反対側に、すなわち１８０度の角度距離で配置することができる。

１つの実施形態では、インパルス受け部は、出力軸と一体部品で形成することができ、さらに慣性駆動部材の前端壁の中央開口部を介して流体室の中に延びることができる。さらに、この出力部材は、可動的に案内されるピストンが配置された横方向シリンダーボアを備えることができる。ピストンは、例えばローラーを介してピストンに作用してヘムを内側に駆動する流体室の内壁に形成された２つのカムローブを備えるカムによってシリンダーボア内を往復運動し、それによって圧力ピークを発生させることができる。中央のカムスピンドルは、ピストン及びローラーを外側の位置に戻すために、出力部材に回転自在に支持することができる。

１つの実施形態によれば、バイパス通路は、上記第１及び第２の流れと分離して設けられている。例えば、バイパス通路又はリーク流は、第１及び第２の逆止弁とは別の位置に設けることができる。一部の実施形態では、リーク流は、別個の構成要素によって提供される。

１つの実施形態によれば、バイパス通路と、上記第１及び第２の逆止弁の一方の少なくとも一部とは、単一の構成要素で形成されている。例えば、第１及び／又は第２の逆止弁は、弁ユニットとすることができ、バイパス通路はこれらのユニットの一方に形成することができる（又は、これらのユニットを貫通して延びることができる）。これにより、特にコンパクトな方法で十分な流れを保証することができる。

１つの実施形態によれば、単一の構成要素は、本体を備え、本体には、油圧流体の流れを許容するための中心孔が設けられており、中心孔を選択的に閉じるように配置された弁本体が設けられており、バイパス通路は、単一の構成要素を介して高圧室と低圧室との間で流体を伝達するように設けられている。

１つの実施形態では、本体は円筒形状を有する。

１つの実施形態によれば、少なくとも１つのバイパス通路は、上記本体を貫通して軸方向に延びる。例えば、バイパス通路は、円筒形の本体の軸に沿って延びることができる。

１つの実施形態では、バイパス通路を通る流れは、逆止弁を通る流れと実質的に平行に流れることができる。

１つの実施形態によれば、上記バイパス通路は、中心孔の半径方向外側に配置されている。半径方向とは、中心孔の半径を指す。

１つの実施形態によれば、少なくとも２つのバイパス通路が、上記中心孔の円周Ｃ１に沿って等間隔に配置されている。沿ってとは、上記円周Ｃ１に隣接する本体の一部に沿ってと理解されるべきである。

１つの実施形態によれば、少なくとも１つの中心孔は、円錐弁座の一部を形成し、上記少なくとも１つのバイパス通路は、上記円錐弁座の外周Ｃ２に隣接する部分に沿って配置されている。すなわち、上記円周Ｃ２に隣接する本体の一部に沿っている。

１つの実施形態によれば、バイパス通路は、上記単一の構成要素を通るリーク流を許容するための少なくとも１つのリーク孔によって形成されている。リーク孔とは、パルスの間、高圧側から低圧側への小さな流れを可能にする小さな孔と理解されるべきである。

１つの実施形態によれば、単一の構成要素は、円筒形の外形を有する組み合わされたブッシング及び弁ユニットである。

１つの実施形態によれば、本体は、油圧流体の流れを許容するための中心孔を有する円筒形のブッシング本体であり、少なくとも１つのリーク孔は、バイパス通路を形成するブッシング本体を通るリーク流を許容するための孔である。１つの実施形態では、従って、本体は、逆止弁組立体と１又は２以上のリーク孔とを備える、組み合わされた弁ユニット及びリーク孔ブッシングとして説明することができる。

１つの実施形態によれば、構成要素は、上記パルスユニット内に取り外し可能に配置されている。このことは、モジュール化が達成され、ユニットの整備／交換が容易になるという点で有利である。

このようなブッシングは、組み立て及び／又は整備及び交換を容易にするために、スクリュードライバ等に係合するための手段をさらに備えることができる。このような手段は、例えばトルクス、ヘックス等の何らかの工具先端形状に係合するように適合させることができる。

１つの実施形態によれば、バイパス通路は、別個の要素に設けられており、上記要素は、この要素を通るリーク流を許容するための中心孔を有し、上記中心孔は、上記バイパス通路の一部を形成する。この要素は、例えば、上記中心孔が形成された円筒形のブッシング本体などの本体を備えることができる。１つの実施形態では、この別個の要素は、第１及び第２の弁ユニットと実質的に同じ寸法を有する。

１つの実施形態によれば、第１及び第２の逆止弁は、それぞれのボール及び弁座を備えるボール式逆止弁である。弁座は、弁本体内に形成され、上記ボールと共に弁ユニットを形成することができる。第１及び／又は第２の逆止弁は、第１及び第２の弁ユニットに形成することができ、上記パルスユニットに取り外し可能に配置することができる。

本発明のさらに別の態様によれば、パルス工具のための組み合わされた弁ユニット及びブッシングが提供され、これは、油圧流体の流れを許容するための中心孔を備える本体と、中心孔／流体の流れを選択的に閉じるように配置されたボールと、単一の構成要素を通るリーク流を許容するための少なくとも１つのリーク孔と、を備え、それによってバイパス通路が形成される。本発明の第２の態様の範囲内で考えられる弁ユニットの目的、利点及び特徴は、本発明の第１の態様に言及した上述の説明によって容易に理解される。

本発明のさらなる目的、特徴及び利点は、以下の詳細な開示、図面及び添付の特許請求の範囲を検討すれば明らかになるであろう。当業者は、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に説明する以外の実施形態を作り出すことができることを理解する。

本発明は、添付の図面を参照して、例示的な実施形態の以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明で説明される。

例示的なパルス工具の斜視図である。 １つの実施形態による動力工具の例示的なパルスユニットの断面図である。 他の実施形態による動力工具の例示的なパルスユニットの横断面図である。 １つの実施形態による例示的なパルスユニットの断面図である。 １つの実施形態による例示的なパルスユニットの断面図である。 例示的な一実施形態によるブッシングとバルブが組み合わされたユニットの斜視図である。 例示的な一実施形態によるブッシングとバルブが組み合わされたユニットの斜視図である。

全ての図は概略図であり、必ずしも縮尺通りではなく、一般に、本発明を解明するために必要な部分のみが示されており、他の部分は省略されるか又は単に示唆されている場合がある。

図１は、１つの実施形態による例示的なパルス工具１を示し、この場合、ピストル型工具は、前端部１００ａ及び後端部１００ｂを有するハウジング１００を備え、その中にモータ及び油圧パルスユニットが配置されており、さらに、ハウジングの前端部に延びる角端出力軸１０を有する。

図２は、１つの実施形態による例示的な油圧パルスユニット２０を示す。パルスユニット又はインパルスユニットは、モータに連結され、出力軸にトルクパルスを間欠的に伝達するように配置されるようになっている。

油圧パルスユニットは、円筒形の前部要素２５及び端部要素２４を含む、慣性駆動部材２１を備える。後部２４又は端部要素２４には、モータに連結されるモータ連結用の連結部が形成されている。この慣性駆動部材は、結果として、前部要素及び端部要素によって囲まれた油圧流体室２６、この場合は油室を備え、その中に出力軸のインパルス受け部１１が延びている。図示の実施形態では、インパルス受け部は出力軸１０と一体部品で形成され、慣性駆動部材の前端壁に設けられた中央開口部を介して流体室内に延びている。

このインパルス受け出力部は、使用中、油圧流体室を少なくとも１つの低圧室３１と少なくとも１つの高圧室３２（図２ｂの断面図に示す）に分割する油圧パルス発生機構３０を介して、駆動部材に間欠的に結合される。

圧力パルスをもたらすために、本実施形態の出力軸は、内部に移動可能に案内されたピストンが配置された横方向のシリンダーボアを備える。ピストンは、流体室の内壁に形成された２つのカムローブを備えるカムによってシリンダーボア内で往復運動し、ローラーを介してピストンに作用してヘムを内側に駆動し、それによって圧力ピークが発生する。しかしながら、インパルス機構の動作自体は当該技術分野で公知であり、これ以上詳細に説明しない。同様の機構は、例えば米国特許第６，１１０，０４５号及び米国特許第１３，６９７，１０７号で以前に説明されている。

高圧室と低圧室との間の流体連通を可能にするために、複数の流体の流れが提供される。図３ａ及び３ｂには、これらの流体の流れを示す２つの例示的な実施形態が示されている。例えば、各室の間の流れを可能にするバイパス通路４０が設けられており、液圧パルス発生機構は、低圧側から高圧側への第１の流れを可能にするように配置された第１の逆止弁５１と、低圧側から高圧側への第２の流れを可能にするように配置された第２の逆止弁５２とをさらに備える。両方の弁（弁ユニット）は円筒形の外形を有し、パルスユニット内に取り外し可能に配置されている。

インパルスユニットの作動中、慣性駆動部材はモータによって回転され、出力軸１０でトルクインパルスが達成され、上述したように、これはカムによって往復動されるピストンによって達成され、それによって圧力上昇が引き起こされる。圧力が上昇すると、上述のバイパス通路４０を介して高圧側から低圧側へオイルが流れ、これによりピストンが内側に移動し、従って、カムがローラーを通過できるようになり、出力軸の加速が可能になる。ピストン及びローラーを外側の位置に戻すために、中央カムスピンドルが出力部材に回転自在に支持されている（図示せず）。ピストン及びローラーを戻すために中央カムスピンドルが回転すると、オイルは、第１及び第２の逆止弁５１、５２を通って高圧室内に吸い戻されるので、オイルの高い戻り流量が可能になる。

図３ａに示す実施形態では、バイパス通路４０は、第１及び第２の逆止弁５１、５２による上記の第１及び第２の流れとは別に設けられている。より詳細には、バイパス通路４０は、別個の円筒形ブッシング本体６０に設けられており、ブッシング本体６０は、ブッシング本体を通るバイパス流又はリーク流を許容するための中心孔６１を有し、従ってバイパス通路を形成している。

第１及び第２の逆止弁５１、５２の各々は、それぞれのボール５６と相互作用する弁座５５が配置された弁本体５４を備えるボール式逆止弁である。図３ａから分かるように、図示された実施形態の別個の円筒形ブッシング本体６０は、第１及び第２の弁本体５１、５２と実質的に同じ寸法を有する。

図３ｂには、パルスユニットの別の実施形態が示されている。この実施形態では、バイパス通路４０と、この場合は第２の逆止弁５２とが、単一の構成要素７０で形成されている。図示の実施形態では、円筒形の外形を有し、パルスユニット内に取外し可能に配置される、組み合わされたブッシング及び弁ユニット７０、又はリークホール・ブッシングユニット７０の形態である。

図４ａ－ｂに詳細に示されているブッシングユニット７０は、油圧流体の流れを許容するための中心孔７２を有し、ボールと相互作用する円錐弁座７３の一部を形成するブッシング本体７１を備える。この場合、バイパス通路は、上記中心孔の円周Ｃ１に沿って、又はそれに対して等間隔に配置された３つのリーク孔４１、４２、４３によって、すなわち、前記円錐弁座７３の外周Ｃ２に隣接し、従って中心孔７２の半径方向外側に隣接する部分に沿って形成されている。

従って、バイパス流又はリーク流のための流体通路、並びに第１の流れのための流体通路の両方は、単一の構成要素で、高圧室と低圧室との間で流体を伝達するために同じブッシング本体７０内に設けられている。

図４ｂは、ブッシング本体に設けられたスクリュードライバ等と係合する手段７４を示し、この場合、トルクススクリュードライバーと係合するようになっている。

上記に開示された実施形態と同様に、第１の逆止弁５１は、ボール及び弁座を備えるボール式逆止弁である。

本発明は、図面及び上述の説明において詳細に示されて説明されているが、このような例証及び説明は、例証又は例示的なものであって制限的なものではないと見なされ、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、添付の特許請求の範囲に定義された範囲内で、多くの修正、変形及び変更が考えられることが理解できる。加えて、開示された実施形態に対する変形は、当業者であれば、クレームされた発明を実施する際に、図面、開示及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、理解すること及び達成することができる。特許請求の範囲において、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

１０ 出力軸
１１ インパルス受け部
２０ 油圧パルスユニット
２１ 慣性駆動部材
２６ 油圧流体室
３０ 油圧パルス発生機構
３１ 低圧室
３２ 高圧室
４０ バイパス通路
５１ 第１の逆止弁
５２ 第２の逆止弁

Claims (13)

1. モータと、
   出力軸（１０）と、
   前記モータに結合され、前記出力軸にトルクパルスを間欠的に伝達するように配置された油圧パルスユニット（２０）と、
   を備えるパルス工具であって、
   前記油圧パルスユニットは、前記モータに連結された慣性駆動部材を備え、
   前記慣性駆動部材は、油圧流体室を備え、
   前記出力軸のインパルス受け部（１１）が、前記油圧流体室内に同軸に延びており、前記インパルス受け部は、前記油圧流体室を少なくとも１つの低圧室（３１）と少なくとも１つの高圧室（３２）とに分割する油圧パルス発生機構（３０）を介して、前記慣性駆動部材に間欠的に結合されており、
   前記高圧室から前記低圧室への油圧流体の流れを許容するようにバイパス通路（４０）が設けられており、
   前記油圧パルス発生機構は、
   前記低圧室から前記高圧室への第１の流れを許容するように配置された第１の逆止弁（５１）と、
   前記低圧室から前記高圧室への第２の流れを許容するように配置された第２の逆止弁（５２）と、
   をさらに備える、パルス工具。
2. 前記バイパス通路は、前記第１の流れ及び前記第２の流れと分離して設けられている、請求項１に記載のパルス工具。
3. 前記バイパス通路と、前記第１の逆止弁及び前記第２の逆止弁の一方の少なくとも一部とが、単一の構成要素（７０）で形成されている、請求項１に記載のパルス工具。
4. 前記単一の構成要素は、本体（７１）を備え、前記本体には、油圧流体の流れを許容するための中心孔（７２）が設けられており、前記中心孔を選択的に閉じるように配置された弁本体（５４）が設けられており、前記バイパス通路は、前記単一の構成要素を介して前記高圧室と前記低圧室との間で油圧流体を伝達するように設けられている、請求項３に記載のパルス工具。
5. 前記バイパス通路は、前記本体を貫通して軸方向に延びる、請求項４に記載のパルス工具。
6. 前記バイパス通路は、前記中心孔の半径方向外側に配置されている、請求項４又は５に記載のパルス工具。
7. 前記中心孔の円周（Ｃ１）に沿って等間隔に配置された少なくとも２つのバイパス通路を備える、請求項４又は５に記載のパルス工具。
8. 前記中心孔は、円錐弁座（７３）の一部を形成し、前記バイパス通路は、前記円錐弁座の外周（Ｃ２）に隣接する前記円錐弁座の一部に沿って配置されている、請求項４又は５に記載のパルス工具。
9. 前記バイパス通路は、前記単一の構成要素を通るリーク流を許容するための少なくとも１つのリーク孔（４１；４２；４３）によって形成されている、請求項４又は５に記載のパルス工具。
10. 前記単一の構成要素は、円筒形の外形を有する、組み合わされたブッシング及び弁ユニットである、請求項９に記載のパルス工具。
11. 前記本体は、油圧流体の流れを許容するための中心孔を有する円筒形のブッシング本体であり、前記少なくとも１つのリーク孔は、前記バイパス通路を形成する前記ブッシング本体を通るリーク流を許容するための孔である、請求項１０に記載のパルス工具。
12. 前記単一の構成要素は、前記油圧パルスユニットに取り外し可能に配置されている、請求項３から５のいずれか一項に記載のパルス工具。
13. 前記第１の逆止弁及び前記第２の逆止弁は、それぞれのボール及び弁座を備えるボール式逆止弁である、請求項１から５のいずれか一項に記載のパルス工具。