JPH0360982A

JPH0360982A - 耐疲労スピンドル端部

Info

Publication number: JPH0360982A
Application number: JP2190933A
Authority: JP
Inventors: Gene E Olson; ジーン　イー．オルソン
Original assignee: Snap On Tools Corp
Current assignee: Snap On Inc
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1991-03-15
Also published as: US5038869A; SE9002486L; SE9002486D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は全般的に回転工具駆動＆置に使用されるスピン
ドル端部に関し、更に詳しくは空気、電気および流体圧
作動酌撃レンチのような回転工具駆動装置に特に良好に
適する耐疲労スピンドル端部に関する。

および発明が解決しようとする課題スピンドル端部はソケットのような工具に対する携帝用
空気、電気および流体圧作動工具駆動装置に使用されて
いる。ここではソケットが参照されティるが、回転サン
ダー（ｒｏｔａｒｙＳａｎｄｅｒ　）のような他の工具
が本発明に関連して使用できることは理解されるところ
である。スピンドル端部は一般に細長い本体の形状であ
って、長手方向回転軸線を有し、本体の一端部に回転駆
動装置（駆動係合装置）を係合させる装置と、本体の他
端部にある雄工具係合タングと、駆動係合装置および雄
タングの間にあるトルク伝達部分とを含んでいる。

トルク伝達部分および雄タングは通常一体内に形成され
、回転軸線の廻りに同軸的に配置されている。回転軸線
に対称的垂直な平面内で雄タングは実質的に正方形の断
面形状を有する。タングはソケット内に形成された同様
の寸法の実質的に正方形の雌受容部内に受入れられるよ
うになっている。

電気または空気圧駆動モーターのような動力源が駆動係
合装置に回転力すなわちトルクを供給し、このトルクが
タングに伝達され、これによりトルク伝達部分を介して
ソケットに伝達されるのである。トルク伝達部分は一般
に円筒形の軸支部分を含み、この軸支部分が軸受内に受
入れられて、スピンドル端部が＠線方向に支持されて自
由に回転するようになされるのである。

回転駆動装置は実質的に一定の回転力すなわちトルクを
与えるか、または間欠的な大なるトルクを与えることが
できる。後者の場合、回転駆動装置は一般に回転衝撃駆
動装置と称されて、Ｉｉｉ撃機構を含んでいる。当業者
には、駆動保合装置がこれに適するように構成されるこ
とが理解できる。

スピンドル端部は一般に雄タング（ｍａｌｅ　ｔａｎｇ
　）の実質的に正方形の断面形状の公称寸法によって設
計されるのである。従って、断面形状が１２、７ａｍ　
（１／２　ｉｎ）の公称寸法を有スルスピンドル端部は
一般に「単材駆１７１装置１と称されるのである。同様
にして、このようなスピンドル端部は同様の寸法の雌受
容部を有する「単材駆動ソケット」と称されるソケット
に係合させて使用されるのである。ここに述べた寸法は
単に公称価であって、雌受容部がタングを内部に受入れ
るためにタングよりも僅かに大きく作られなければなら
ないことが理解される。

従来技術の携帯出動カニ具のスピンドル端部は頻繁な疲
労障害を受ける。疲労はたとえ応力が負荷担持部材の引
張り強度よりも実質的に小さい最大値であっても、繰返
しの変動応力によって負荷担持部材に破壊を生じさせる
現象である。疲労破壊は一般に部材の若干幾何学的に不
連続な部分で開始されるのである。この不連続性は部材
の幾何学的設計により、または摩耗または製造上の欠点
の結果として生じるのである。障害の原因如何に拘わら
ず、不連続性は負荷担持部材に応力レベルを集中させる
か、または局部的に増加させるのである。従って、疲労
破壊はその性質が漸進的であり、一般に不連続部分にお
ける微細な亀裂として発生するのである。初期亀裂は周
期的応力作用によって次第に成長し、臨界的な大きさに
達すると、負荷担持部材の破壊が破局的な状態で生じる
のである。

スピンドル端部に疲労破壊が生じることは回転衝撃駆動
装置を有する工具において特に顕著である。このような
工具は庸一定のトルク装置によって緊締部を解除するの
が困難な応用面に使用される。例えば、空気圧勝！７１
衝撃レンチが自動車の車輪を固定するラグナツトを取外
すのに使用される。

これらのラグナツトおよびこれに組合されるスタッドは
塩分、湿気およびその他の腐食性条件を受ける。回転衝
撃被駆動レンチは大きいトルクを空気レンチの回転衝撃
機構に蓄積された運動場によってラグナツトに与えるこ
とができる。このトルクを繰返し与えることはラグノ°
ットおよびスタッドに形成される腐食生成物によって生
じる固着力に打勝つのを助けるのである。

回転衝撃被駆動レンチのスピンドル端部の突然の破局的
な破壊は甚だ危険な状態を生じさせる。

ｉｌｌ力は大きいから、ソケットおよびスピンドル端部
の破壊された部分は高速で押し進められ、これが作業者
または傍にいる人に障害を与える恐れがある。

従来技術のスピンドル端部は雄タングの実質的に正方形
の断面形状および取る伝達部分の軸支部分の円筒形の形
状の間に急激な幾何学的形状の変化を含んでいた。この
突然の幾何学的形状の変化によって生じる肩部は応力集
中部分として働き、博疲労破壊を開始させる場所となる
のである。このような従来技術において、特定の半径の
面取り部分がタング／＠支部分の接合部における肩部に
よる応力集中の過酷さを軽減するために使用されて来た
。従って、回転工具駆動装置のスピンドル端部の設計パ
ラメーターは米国国家標準工業協会（ＡＮＳりによりＡ
ＮＳ　Ｉ仕様１３１０７．４として公布されていた。こ
のＡＮＳ　Ｉｔｌ様はスピンドル端部の肩部の面取り部
の許容可能の曲率半径の範囲を含んでいる。しかし、こ
のＡＮＳ　Ｉ仕様に執着することはなおスピンドル端部
、特に［１１！ｉ！レンチを含む応巾面において実質的
な数の疲労破壊を生じさせたのである。

応力集中はまた雄タングおよびこれに受入れられる工具
の間の係合の結果として生じる。従来技術のスピンドル
端部においては、スピンドル端部のタング／軸支部分の
接合部における肩部はまたタングに工具を係合させるた
めの制止部（軸線方向における）として働くのである。

工具の銀量容部は必然的にタングの寸法よりも僅かに大
きいから、スピンドル端部および工具の間の係合面積は
通常肩部面取り部を含んでいる。このような係合の繰返
し生起によって切欠きが発生し、工具およびタングの間
の負荷によってざらに悪化されるのである。換言すれば
、工具が面取り部でタングに係合するために、負荷が主
として面取り部に生じ、タングの表向にわたって均等に
分布されないのである。

従って、大きい負荷がスピンドル端部の胸部における幾
何学的形状変化およびこれに形成される切欠きの両者に
よる応力集中部分に直接に生じるのである。

従って、本発明の目的は従来技術のスピンドル端部、特
に衝撃駆動装置を使用する応用面における従来技術のス
ピンドル端部に比較して疲労抵抗力の増大された回転工
具駆動装置のスピンドル端部を提供することである。

本発明の他の目的はスピンドル端部の疲労抵抗力を増大
させるトルク伝達部分を有する回転工具駆動装置のスピ
ンドル端部を提供することである。

本発明のさらに他の目的はソケットのような被駆動工具
がトルク伝達部分における伝達する部分内のスピンドル
端部に係合するのを阻止する制止装置を含む回転工具駆
動装置のスピンドル端部を提供することである。

本発明のさらに他の目的は容易に製造できる回転工具駆
動装置の耐疲労スピンドル端部を提供することである。

課題を解決するための手段上述の目的は本発明によって特許請求の範囲に記載され
た回転工具駆動＠置の耐疲労スピンドル端部を提供する
ことによって解決される。

本発明の耐疲労スピンドル端部は長手方向回転軸線を有
する細長い本体であって、本体の一端部に回転駆動装置
を係合させる駆動係合装置と、この本体の他端部にある
雄工具係合タングと、駆動係合装置および雄タングの間
に配置されるトルク伝達部分と、前記トルク伝達部分お
よび前記雄タングが一体的に形成され、同軸的に配置さ
れ、前記回転軸線の廻りに四重の対称性を有することと
、前記トルク伝達部分が円筒形の軸支部分および遷移部
分を含んでいることと、前記遷移部分が前記軸支部分お
よび前記雄タングの間に配置されていることと、前記雄
タングが回転軸線に対して横方向の大体正方形の断面形
状を有することと、前記雄・タングが前記正方形新面形
状によって境界される予め定められた公称寸法を有する
ことと、前記遷移部分が軸線方向位置に従って前記タン
グに隣接する実質的正方形から前記軸支部分に隣接する
実質的円形に変化するような回転軸線に対して横方向の
断面形状を有することと、前記遷移部分が前記予め定め
られた公称タング寸法の約半分よりも大きいか、または
これに等しい軸線方向長さを有することとより成るので
ある。

本発明の耐疲労スピンドル端部の附加的な実施態様は雄
タングおよびこのタングに係合される工具と協働して工
具およびスピンドル端部の間の係合面積が遷移部分を含
まないようになす制止装置を含んでいる。

本発明は若干の新規な特徴および以下に説明され、添付
図面に図示され、特に特許請求の範囲に限定されるよう
な部品の組合せより戒っていて、詳細部分の種々の変更
が本発明の精神から逸脱せず、または本発明の利点をｗ
Ａ牲にしないで行い得ることは理解されるところである
。

実施例さて、図面特に第１図を参照し、符号１２によって全体
を示された本発明の耐疲労スピンドル端部が示されてい
る。本発明のスピンドル端部１２は長手方向回転軸線１
６を有する細長い本体１４であって、本体１４の一端部
にある駆動係合装置２０と、この本体の他端部にある雄
工具係合タング３０と、駆動係合装置２０および雄タン
グ３０の間に配置されるトルク伝達部分４０とを含んで
いる。

雄タング３０およびトルク伝達部分４０は一体的に形成
されるのが望ましく、回転軸線１６の廻りに同軸的に配
置されるのである。前述のそれぞれの部材が軸線１６の
廻りに少なくとも二重の対称性を有し、スピンドル端部
１２の回転が平衡化されるのが望ましい。駆動係合装置
２０ちまた二重の対称性を有しタング３０およびトルク
伝達部分４０と一体的に形成されて同軸的に配置される
のである。しかし、駆動係合装置２０が回転軸線の廻り
に非対称的であっても異常ではない。このような場合、
これに係合する回転駆動装置は一般にこの非対称性を相
殺するように平衡化されるのである。

雄タング３０は図面特に第４図で見られるように回転軸
線１６に対して横方向、すなわち垂直な平面内で見る時
に実質的に正方形の断面形状を有する。換言すれば、タ
ング３０はこれに形成された４つの平面部３１を有する
のである。これらの平面部３１は回転軸ａ１６に平行で
これから等しい間隔で間隔をおかれている。反対両側の
平行な平面部３１の間の横方向距離は所望の駆動装置の
寸法、ずなわち１２．７Ｍ（１／２　ｉｎ）、１９　、
０５１１　（３／４　ｉｎ）等に対応１１にうＧ１され
ている。

タング３０はソケット５０（第７図）のような工具に形
成された同様の形状および寸法の銀量容部５１内に受入
れられるようになっている。この受容部５１は側壁部５
２によって形成され、雄タング３０の正方形の断面形状
が平面部３１および側壁部５２の間の接触によってスピ
ンドル端部１２からソケット５０へのトルクの伝達を可
能になすのである。タング３０は任意に保持顎″１１３
２を含むことができ、これがソケット５０を雄タング３
０に固定するのを助けるのである。当業者には、図示の
保持顎′ａ３２が割りリングの形状であることが認めら
れる。この割りリング保持装置３２は雄タング３０の遠
隔端部３３に配置され、これに形成された円周方向溝（
図示せず）内に着座している。この遠隔端部３３は対向
する平行な平面部３１の間の距離に実質的に等しい直径
を有する大体円形の横断面形状を有する。割りリング保
持装置３２は対向する平面部３１の間の距離よりも僅か
に大きい外径を有する。割りリング保持装置３２は圧縮
可能のばねとして働き、ソケット５０が雄タング３０上
に係合するように強制され得るようになしている。ソケ
ット５０の図示の実施例においては、側壁部５２が保持
装置３２を通り過ぎるように強制され、保持装置３２が
応力を受けない形状を占めて、ソケット５０がタング３
０から滑り出るのを阻止するようになしている。ソケッ
トの多くの異なる型式の設計が普通使用される（図示せ
ず）ことが認められる。このような設計はソケットの受
容部５１の側壁部５２内の溝を含み、この溝が保持装置
３１を受入れるようになっている。他の設計は単にソケ
ット５０にタング３０に取外し可能に固定するための割
りリング保持装置３２およびソケットの受容部の側壁部
５２の間の摩擦力に依存している。使用される保持装置
の如何に拘わらず、タング３０の遠隔端部３３がタング
３０を受容部５１に挿入するのを容易にする面取り縁部
３９を含むのが望ましい。

本発明の図示の実施例においては、駆動保金製Ｑ２０は
回転衝撃駆動装置を係合させるようになされていて、ス
ピンドル軸２１および−・対のアンビル耳部２２を含ん
でいる。駆動係金製＠２０はこの技術分野で公知の、米
国特許第３．１７４゜５９７号に記載されているような
衝撃機構と係合する。この衝撃機構はまた空気圧モータ
ーまたは電気モーターのような装置によって駆動される
のである。アンビル耳部２２は衝ａｍ構からのハンマー
打撃作用を受取るようになされていて、衝撃機構によっ
てアンビル耳部２２に与えられるエネルギーが雄タング
３０に伝達されるのである。

第２図および第３図は本発明のスピンドル端部１２の図
示の実施例において、トルク伝達部分４０は一端部が駆
動係合装置２０に隣接する円筒形の軸支部分４１および
遷移部分４２を含んでいる。

この軸支部分４１は工具駆動装置のハウジングに取付け
られ得る軸受（図示せず）内に受入れられるようになっ
ている。従って、スピンドル端部１２は軸線方向に支持
されて、軸線１６の廻りに自由に回転できるのである。

遷移部分４２は回転軸線１６（第３図）に対して予め定
められた円錐角Ｘを有する截頭円錐形部分を形成してい
る。この遷移部分４２はタング３０および軸支部分４１
の間に配置されている。この截頭円錐形部分４２は回転
軸線１６に対して横方向、すなわち垂直で、遷移部分４
２の反対両端部（第４図）にあるそれぞれの平面内に実
質的に円形の基部４３および円形の截頭円錐形頂部４４
を形成している。しかし、この遷移部分４２は４つの平
面部４８を有し、それぞれの平面部４８がタング３０に
形成されたそれぞれの平面部３１に対応している。遷移
部分４２の平面部４８は回転軸線１６に対して予め定め
られた平面角Ｚ（第２図）に配向されている。従って、
遷移部分の横断面形状はタング３０に隣接する軸線方向
位置で実質的に正方形で軸支部分４１にＶＡ接する軸線
方向位置で実質的に円形である（第４図）。

さて、第４図に関連して第８図、刀９図および第１０図
を参照寸れば、遷移部分４２の横断面形状がタング３０
および軸支部分４１の中間で軸線方向位置とともに如何
に変化づるかが判る。第８図、第９図および第１０図は
中間の横方向断面形状が平面部４８によって形成される
側面４８′および遷移部分４２０截頭円錐形部分の表面
によって形成される円弧状角隅部４９を有する大体正方
形の形状であることを示している。横方向断面がタング
３０から軸支部分４１に向って動く引続く軸線方向位置
においてそれぞれの側面４８′の長さが減小し、それぞ
れの円弧状角隅部４９の半径および円弧長さが増大する
のである。従って、遷移部分４２の横断面形状は実質的
正方形から実質的円形に徐々に変化するのである。

本発明のスピンドル端部１２は電気炉品質４８２０　（
ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｇｒａｄｅ４８２
０　）のような高品質の硬化可能の鋼から製造されるの
が望ましい。この鋼は駆動係合装置２０のスピンドル軸
２１およびアンビル耳部２２、トルク伝達部分４０の軸
支部分４１および遷移部分４２および雄タング３０を形
成するように底形され、および／または機械加工される
のである。

全体のスピンドル端部１２（遠隔端部３３を除いて）は
標準冶金学的方法に従って硬化されるのが望ましい。こ
の実施方法はガス浸炭、オーステナイト化、急冷および
焼戻しを含むことができる。

附加的に、タング３０および遷移部分４２のショットピ
ーニングが仕上り製品の表面残留圧縮応力を生じさせる
ために使用されることができる。

これらの残留応力はこの技術分野にて疲労寿命を延長さ
せることが知られている。

ショットピーニングのような公知の方法が疲労寿命を延
長させるために日常的に利用されて来たが、本発明のス
ピンドル端部１２の疲労抵抗力は一部分トルク伝達部分
４０の遷移部分４２の使１月およびこれの新規な形状に
より寄与され、一部分後述する装置によって遷移部分４
２に対するソケット５０の接触のために応力集中を回避
するのに寄与するのである。

遷移部分４２の新規な形状は第１１図に示されるように
従来技術のスピンドル端部１００における雄タング３０
および軸支部分４１の間の肩部に存在する幾何学的に不
連続な形状を排除する。従来技術のスピンドル端部１０
０における簡単な面取り部半径１０２は前述の幾何学的
不連続性によって生じる応力集中を減少させる企図にて
ＡＮＳ　１仕様８１０７．４に従って構成されている。

しかし、タング３０の実質的に正方形の横断面形状から
軸支部分４１の円形の横断面形状への幾何学的な徐々の
変化を含む遷移部分は設けられていないのである。

ＡＮＳ　１仕ｌＢ１０７．４は与えられた公称タング寸
法に対する最大面取り部半径Ｒ５を規定している。この
半径Ｒ□は回転軸線１６に垂直で、面取り部１０２およ
びタング３０の間の接合部によって規定される軸線方向
位置にある線から測定される。１２．７ｍ　（１／２　
ｉｎ）駆動スピンドル端部１００に対して、Ｒｏは約４
．７８ｍ５（０，１８８ｉｎ）と規定されている。従っ
て、もし軸支部分４１が面取り部半径１０２が９０’の
円弧にわたって件部するような充分に大きい直径を有す
るならば、面取り部半径の最大軸線方向長さＡ、は約４
．７８ａｍ（０，１８８ｉｎ）ｔ’ある。

本発明においては、雄タング３０および軸支部分４１の
間の幾何学的変化は回転軸線１６に沿って徐々に生じる
。本発明の遷移部分４２はタング３０および軸支部分４
１の両者による幾何学的特性を保有し、スピンドル端部
１２の疲労寿命に悪［１を与える応力集中として作用す
る恐れのある鋭い不連続性を生じないでこれらの両方の
特性を徐々に混ぜ合わせるのである。さて、第３図を参
照し、本発明のスピンドル端部１２の遷移部分４２の軸
線方向長さＡ、が第１１図に示された従来技術のスピン
ドル端部１００の軸線方向長さへ。

よりも実質的に長いことが判る。本発明によって、この
軸線方向長さＡ、が公称タング寸法の少なくとも半分で
、萌述の幾何学的変化が回転軸線１６に沿って徐々に生
じ得るようになすことが望ましい。

第２図および第４図はタング３ｏ上のそれぞれの平面部
３１がそれぞれの隣接する平面部３１に対して垂直でそ
れぞれの対向する平面部３１に平行であるように形成さ
れていることを示している。

タング３０上に形成されるこれらの平面部３１が回転軸
線に平行に位置して平滑な曲線状態で遷移部分４２に形
成された平面部４８に連続していることに注目すること
が重要である。平面部３１および４８の配向状態は予め
定められた平面角Ｚ（図示の実施例にて）によって決定
されているから、平面部３１および４８によって形成さ
れる平面は回転軸線１６に垂直で第１の接合部３６を形
成する線３６にて交叉するのである。平面部３１および
４８の平滑な曲線の混ぜ合わせは第１の接合部３６にお
ける鋭い不連続性を排除するために行われるのである。

このことは本発明によって第１の接合部３６に第１の予
め定められた曲率半径Ｒを与えることによって行われる
が、この曲率半径Ｒ１は接合部３６に垂直で、第２図に
示されるようにそれぞれ対応する平面部３１および４８
の間に形成される角度を三等分する線に沿う点から測定
されるのである。

タング３０の４つの平面部３１および遷移部分４２のそ
れぞれ対応する４つの平面部４８は交叉せず、これらの
間に４つの対の隆起部６１および６８を形成し、それぞ
れの対の隆起部がそれぞれタング３０および遷移部分４
２に組合されているのである。タング３０の隆起部６１
はその形状が長手方向であって、回転軸線１６に実質的
に平行である。第３図はタング３０の隆起部６１がまた
平滑な曲線状態で遷移部分４２の隆起部６８に連続して
いることを示している。これによってそれぞれの対の隆
起部６１および６８は、隆起部６１および６８の表面お
よびこれらの隆起部の表面に実質的に垂直で回転軸線１
６を含む平面の交叉部分によって一対の線６２および６
４（それぞれタング３０および遷移部分４２に組合され
ている）を規定するのである。第３図は回転軸１５１１
６の廻りに配向されて、平面部３１が図面の紙面に対し
て４５°に配向されるようになされた本発明のスピンド
ル端部１２を示しているから、線６２および６４は雄タ
ング３０および遷移部分４２の外形と一致するのである
。同様に第３図において最も中央の対の隆起部６１およ
び６８に組合される線６２および６４の投影は回転軸線
１６と一致していることが認められる。隆起部６１およ
び６８はそれぞれタング３０および遷移部分４２に組合
される円筒形部分および截頭円錐形部分を含んでいるか
ら、線６２および６４は単に対応する一対の隆起部６１
および６８の表面上にあって回転軸線１６と同一面であ
ると規定されることができる。

第３図はさらに線６２および６４が交叉し、これによっ
て第２の接合部６３を規定し、この第２の接合部６３が
第２の予め定められた曲率半径Ｒ２を有し、それぞれの
対の隆起部６１および６８の間の平滑な曲線状態の遷移
を与えることを示している。この第２の曲率半径は線６
２および６４の平面内に含まれていて、図示のように線
６２および６４の間の傾斜角度を三等分するさらに他の
線に沿う点から測定されるのである。

第１の接合部３６および第２の接合部６３は必ずしも同
一面である必要はない。このことは回転軸１１６に沿う
長手方向位置に対して接合部３６および６３の位置がそ
れぞれ予め定められた平面角２および予め定められた円
錐角Ｘの大きさに関係するからである。この条件は第３
図にて明らかに判るが、この図面は第２の接合部６３が
第１の接合部３６よりもタング３０の遠隔端部３３にさ
らに僅かに近接して位置していることを示している。

本発明によって、予め定められた円錐角Ｘおよび予め定
められた平面角Ｚの大きさは変化されることができる。

明らかに、Ｘおよび２に対する値が大きくなるにつれて
遷移部分４２を通る傾斜が険しくなる。極端な場合、Ｘ
およびＺは回転軸線１６に対して９０″になり、遷移部
分４２が実質的に省略されて、軸支部分４１およびタン
グ３０の間の肩部に面取り部を有しない従来技術のもの
に類似するようになるのである（第１１図参照）。

従って予め定められた円錐角Ｘおよび予め定められた平
面角Ｚは９０６よりも小さい値に制限されて従来技術の
ものよりも優れた疲労寿命の著しい増加が実現されるの
である。反対の極端な場合には、ＸおよびＺの値はＯｏ
に接近する。極端に小さいＸおよびＺの値においては本
発明のスピンドル端部の遷移部分４２は実施不可能な程
長くなされなければならないのである。スピンドル端部
の全体長さを、使用の間に生じる負荷すなわちトルクが
回転軸線の廻りの実質的な捩れ弾性変形すなわち「ツウ
ィスト」を生じさせないのに充分に短く保持するのが望
ましい。従ってここに報告される疲労試験の目的のため
に、スピンドル端部は本発明によって、約１０６のＸお
よびＺの値に対する下限を有するようにして構成される
のである。

従って本発明によってそれぞれＸおよびＺの値、予め定
められた円錐角および予め定められた平面角は許容でき
ないツウィストを生じる値よりも大きく、９０°より小
さい値になされて、与えられた応力レベルにおいて疲労
寿命の著し°い増加（従来技術のスピンドル端部に比較
して〉が実現されるのである。

多くの疲労試験がＸおよびＺ１予め定められた円錐角お
よび平面角の最良値を決定するために行われた。捩り負
荷疲労試験装置に取付けられる特別に財形された駆動係
合ＶＲ置を有する若干の試験片が作られた。これらの試
験片は１０’および２０″の予め定められた円錐角Ｘお
よび１０’および２０’の予め定められた平面角Ｚおよ
びこれらの組合せを有していた。これらの試験片は疲労
試験を受けてその結果が分析された。

最も小さいＸおよびＺの値を有するスピンドル端部はさ
らに大きい疲労寿命を有すると期待されていた。−殻内
な疲労理論は遷移部分４２における最も小さい角度Ｘお
よびＺの値により得られる最小の幾何学的不連続性の過
酷さが最も大きい疲労寿命を与えることを予見している
。驚くべきことに、本発明のスピンドル端部１２の最良
の形状が約１０″の予め定められた円錐角Ｘおよび約２
０″の予め定められた平面角ｌの組合せを含んでいるこ
とが見出されたのである。

その後で若干の疲労試験が種々の応力レベルで最良の円
錐角および平面角の形状に構成された１　２、７ｍ　（
１／２　ｉｎ）の駆動スビ’、／　ｔ’　ル端ｓ　ｋｌ
−対して行われた。対照として附加的な試験片が第１１
図に示されるように従来技術の設計のスピンドル端部に
よって構成された。これらの対照のスピンドル端部もま
た（同じ応力レベルで）疲労試験を施され、その結果が
本発明のスピンドル端部によって得られたものと比較さ
れた。約２８５７Ｋｌ−ａｍ　（２５００１ｂ−ｉｎ）
　Ｉ）ト）Ｌｔ’）ヲ（周ｉｆＪ的に：）与えられた時
に、本発明のスピンドル端部１２の平均疲労寿命は従来
技術の設計のものの平均寿命よりも８３％大きかった。

４０３６Ｎ９−ｃｘ（３５００１ｂ−ｉｎ）のトルクに
おいて、平均寿命は１０１％増大し、５１８９Ｎｇ−Ｃ
ｒＲ（４５００１ｂ−ｉｎ）において平均疲労寿命は１
２４％増大した。

与えられたタング３０および遷移部分４２の軸線方向長
さに対して、予め定められた半径Ｒ１およびＲ２が実際
上ｏ１能な限り大きく保持されるのが望ましい。Ｒ１お
よびＲ２の小さい鎖は鋭い不連続性を生じ、これが応力
集中部分として作用する恐れがある。ここに報告される
疲労試験に対しては、ＲおよびＲ２の値は１２．７ｍ　
（１／２ｉｎ）に保持された。この値は第１および第２
の接合部３６および６３に充分に穏やかな半径を与え、
これらの場所に疲労破壊が生じなかったことが観察され
た。それにも拘わらず１２．７ｍｓ＋　（１／２ｉｎ）
の値は半径の機械加工がタング３０および遷移部分４２
の表面にわたって不当に大きいた離に伸長しない程充分
に小さいのである。

さて、第５図ないし第７図を参照すれば、ソケット５０
が遷移部分４２に接触することによる応力集中を回避す
る工具係合制止装置を含む本発明のスピンドル端部の他
の実施例が示されている。

この制止装置はバレル部分７０を含んでいるが、このバ
レル部分は特別に円形された軸支部分４６上に通常のよ
うに圧入嵌合され、本発明のスピンドル端部１２のトル
ク伝達部分４０に形成された肩部４７と協ａするように
なっている。この肩部４７は軸支部分４１および４６の
直径を僅かに減少させることによって附加されるのであ
る。４６における減小された直径は遷移部分４２によっ
て形成される円形の基部４４に実質的に等しい。このバ
レル部分７０は面取り縁部７２を含み、面取り縁部７２
および肩部４７の角度が組合わされるのが望ましい。肩
部４７および縁部７２が組合う曲率半径を設けられ得る
ことが理解される。

バレル部分７０はタング３０が受入れられているソケッ
ト５０が遷移部分４２に係合するのを阻止する。多くの
従来技術のスピンドル端部においては、スピンドル端部
のタングおよび軸支部分の間に設けられている面取り部
がまたソケットの！ＩＩ止部として役立っているのであ
る。面取り部は僅かなテーパーを有し、ソケットの離党
容部は必然的にこれが受入れているタングの寸法よりも
若干大きいから、ソケットは面取り部に「乗上げる」傾
向を有する。従って、面取り部はタングによって与えら
れる極端な大きさの負荷を受けるのである。換言すれば
、ソケットおよび従来技術のスピンドル端部の間の保合
面積は全く小さく、面取り部に集中されるのである。繰
返しの使用は面取り部に迅速に切欠きの形成を生じさせ
る。この切欠きは容易に疲労破壊の開始場所となるので
ある。

第７図に示されるような本発明の実施例においては、ソ
ケット５０はバレル部分７０によって遷移部分４２、特
に接合部３６および６３と係合するのを阻止されている
。従って、雄タング３０の平面部３１およびソケット５
０の離党容部５１の間の保合面積は駆動トルクによる負
荷がタング３０の甚だ大きい面積に分布されるようにな
すのである。このようにして本発明の制止装置は遷移部
分４２に切欠きの形成されるのを阻止する。総て回転軸
線１６に沿って測定されたタング３０およびバレル部分
７０の長さおよび肩部４７の位置はタング３０およびソ
ケット５０の間の係合面積の位置決めに協働するように
予め定められるのである。

本発明の上述の実施例においては、制止装置のバレル部
分７０は細長い本体１４とともに回転する。工具駆動ハ
ウジングの肩部に係合し、また軸支部分４１および遷移
部分４２よりも大きい内径を有してバレル部分７０が細
長い本体１４に対して固定位置に保持され得るバレルの
形状の制止装置が本発明の範囲内にあることが理解され
る。

図示の実施例１２における正確な幾何学的に規定された
形状からの平面部４８および隆起部６１および６８の形
状の僅かな偏倚もなお本発明の範囲内にあることが注目
されなければならない。例えばタング３０の隆起部６１
は円筒形部分を規定するようにここには示されている。

この形状は旋盤にて回転切削することによるスピンドル
端部１２の製造によって生じるのである。それにも拘わ
らず平面として隆起部６１を形成することは隆起部６１
が平滑な曲線状態で遷移部分４２の截頭円錐形面の隆起
部６８の裏山に連続する限り、なお本発明の範囲内にあ
ることが認められる。

本発明のスピンドル端部の疲労抵抗力は一部分タング３
０および軸支部分４１の間に遷移部分４２によって与え
られる穏やかな幾何学的な平滑な遷移によるものである
。従って遷移部分４２はりング３０および軸支部分４１
の幾何学的特性を混ぜ合わせることが必要である。遷移
部分の隆起部６８の截頭円錐形の形状は軸支部分４１の
直径からタング３０の対角線的に対向する隆起部６１の
間の横方向の距離までの寸法の穏やかな減小を与えるの
である。同様にして、タング３０の平面部３１は、徐々
に減小して最後に省略されて完全に円筒形の状態の軸支
部分になるように平面部４８に氾ぜ合わされて平滑な状
態で遷移部分４２に連続するのである。従って遷移部分
４２の平面部４８は必ずしも図示の実施例に関連して説
明されたようにその形状が平らである必要はない。遷移
部分４２の横断面形状が、この断面の軸線方向位置タン
グ３０から離れて軸支部分４２に向って動くにつれて実
質的正方形から実質的円形に徐々に変化づることだけが
必要なのである。このことはまた平らな形状でなく曲線
的な形状の遷移部分４２の平面部４８を設けることによ
っても行い得るのである。

本発明は前述され、図示され、特に特許請求の範囲部品の組合せより成っている。現在望ましい実施態様で
あると考えられるものを説明したが、本発明の精神から
逸脱しないで、または本発明の利点を損なわないで詳細
部分に種々の変形が行われ得ることは理解されなければ
ならない。

発明の効果本発明は上述のように構成されているから、従来技術の
スピンドル端部、特に衝撃駆動装置を使用する応用面に
おける従来技術のスピンドル端部に比較して疲労抵抗力
の増大された回転工具駆動装囮のスピンドル端部が提供
されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転衝撃工具駆動＠置に使用されるようになさ
れている本発明の耐疲労スピンドル端部の部分的斜視図
。第２図は第１図に示されたスピンドル端部の拡大尺度の
部分的側面立面図。第３図は第２図に示されたスピン下ル端部の部分的側面
立面図であるが、長手方向軸線すなわち回転軸線の廻り
に約４５°回転されて示された図面。第４図は線４−４に沿う第２図に示されたスピンドル端
部の拡大された断面図を含む部分的前面立面図。第５図および第６図は本発明のスピンドル端部に使用さ
れた制止装置の一実施例のバレル部分のそれぞれ後面立
面図および側面立面図。第７図は第２図と同様の本発明のスピンドル端部の部分
的側而立面図であるが、スピンドル端部と協働するよう
に組合された第５図および第６図に示された制止装置の
バレル部分の長手方向断面をボしている図面。第８図、第９図および第１０図はそれぞれ線８８、９−
９および１０−１０に沿う第２図に示されたスピンドル
端部の遷移部分の拡大された前面断面立面図。第１１図はＡＮＳ　Ｉ仕様Ｂ１０７．４に従って構成さ
れた従来技術のスピンドル端部の拡大された部分的側面
立面図。１２・・・耐疲労スピンドル端部１４・・・本体１６・・・長手方向回転軸線２０・・・駆動係合装置２１・・・駆動係合装置のスピンドル軸２２・・・駆動
係合装置のアンビル耳部３０・・・雄工具係合タング３１・・・雄タングの平面部３２・・・保持装置３３・・・雄タングの遠隔端部３６・・・第１の接合部４０・・・トルク伝達部分４１・・・トルク伝達部分の軸支部分４２・・・トルク伝達部分の遷移部分４３・・・遷移部分の基部４４・・・遷移部分の截頭円錐形頂部４６・・・直径を減小された軸支部分４７・・・トルク伝達部分の肩部４８・・・遷移部分の平面部４９・・・截頭円錐形部分の円弧状角隅部５０・・・ソ
ケット５１・・・ソケットの銀量容部５２・・・受容部の側壁部６１．６８・・・平面部３１．４８の間の対をなす隆起
部６３・・・第２の接合部７０・・・バレル部分。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）長手方向回転軸線を有する細長い本体である回転
工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部であつて、前記本体の一端部に回転駆動装置を係合させる駆動係合
装置と、前記本体の他端部にある雄工具係合タングと、前記駆動
係合装置および前記雄タングの間に配置されるトルク伝
達部分と、前記トルク伝達部分および前記雄タングが同軸的に配置
されて一体的に形成され、前記回転軸線の廻りに四重の
対称性を有することと、前記トルク伝達部分が円筒形の軸支部分および遷移部分
を含んでいることと、前記遷移部分が前記軸支部分および前記雄タングの間に
配置されていることと、前記雄タングが前記回転軸線に対して横方向の大体正方
形の断面形状を有することと、前記雄タングが前記正方形の断面形状によって境界され
る予め定められた公称寸法を有することと、前記遷移部分が前記回転軸線に対して横方向の断面形状
を有し、これが軸線方向位置に従つて前記タングに隣接
する実質的正方形から前記軸支部分に隣接する実質的円
形に変化するようになされていることと、前記遷移部分が前記予め定められた公称タング寸法の約
半分よりも大きいか、または等しい軸線方向長さを有す
ることと、より成る耐疲労スピンドル端部。
（２）前記タングおよび前記軸支部分の中間の軸線方向
位置における前記遷移部分の横断面形状が円弧状角隅部
を有する大体正方形の形状であつて、この大体正方形の
形状が等しい長さの４つの側部および等しい半径の４つ
の円弧状角隅部および円弧長さを規定している請求項１
に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部
。
（３）前記駆動係合装置が衝撃機構を係合させるための
アンビル装置を含んでいる請求項１に記載された回転工
具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（４）前記アンビル装置が一対の耳部を含んでいて、前
記耳部が前記回転軸線の廻りの少なくとも二重の対称性
を有するように形成されている請求項３に記載された回
転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（５）前記細長い本体が電気炉品質の硬化可能の鋼より
製造されている請求項１に記載された回転工具駆動装置
の耐疲労スピンドル端部。
（６）前記電気炉品質の鋼が４８２０である請求項５に
記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（７）前記電気炉品質の鋼が浸炭、オーステナイト化、
急冷および焼戻しを受けている請求項５に記載された回
転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（８）前記遷移部分にソケット等が係合するのを阻止す
る制止装置をさらに含んでいる請求項１に記載された回
転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（９）前記スピンドル端部が同様の公称寸法およびＡＮ
ＳＩ仕様Ｂ１０７．４によつて製造された材料のスピン
ドル端部が発揮する疲労寿命よりも約７５−１００％大
きい与えられた応力レベルにおける疲労寿命を発揮する
請求項８に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピン
ドル端部。
（１０）前記制止装置が前記軸支部分に形成された周部
に係合するようになされたバレル部分を含んでいる請求
項８に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル
端部。
（１１）前記制止装置が前記細長い本体に圧入嵌合され
ている請求項８に記載された回転工具駆動装置の耐疲労
スピンドル端部。
（１２）長手方向回転軸線を有する細長い本体である回
転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部であつて、前記本体の一端部に回転駆動装置を係合させる駆動係合
装置と、前記本体の他端部にある雄工具係合タングと、前記駆動
係合装置および前記雄タングの間に配置されるトルク伝
達部分と、前記トルク伝達部分および前記雄タングが一体的に形成
されて同軸的に配置され、前記回転軸線の廻りに四重の
対称性を有することと、前記トルク伝達装置が円筒形の軸支部分および前記回転
軸線に対して予め定められた円錐角Ｘを有する截頭円錐
形遷移部分を含んでいることと、前記遷移部分が前記軸
支部分および前記雄タングの間に配置されていることと
、前記雄タングおよび前記遷移部分が４つの隆起部を境界
する４つの交叉しない平面部を形成されていることと、前記タング上の前記平面部および前記隆起部が平滑な曲
線状態で前記遷移部分に連続していることと、前記雄タングが前記回転軸線に対して横方向の実質的に
正方形の断面形状を有し、この正方形断面形状が前記平
面部によつて形成される側部を有することと、前記遷移部分が軸線方向位置に従って変化する前記回転
軸線に対して横方向の断面形状を右することと、前記遷移部分の横断面形状が前記タングに隣接する軸線
方向位置における実質的正方形から前記軸支部分に隣接
する軸線方向位置における実質的円形に変化するように
なされていることと、より成る回転工具駆動装置の耐疲
労スピンドル端部。
（１３）前記駆動係合装置が衝撃機構を係合させるアン
ビル装置を含んでいる請求項１２に記載された回転工具
駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（１４）前記アンビル装置が一対の耳部を含み、これら
の耳部が前記回転軸線の廻りの少なくとも二重の対称性
を有するように形成されている請求項１３に記載された
回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（１５）前記予め定められた円錐角Ｘが約１０°ないし
約２０°である請求項１２に記載された回転工具駆動装
置の耐疲労スピンドル端部。
（１６）前記予め定められた円錐角Ｘが同様の公称寸法
でＡＮＳＩ仕様Ｂ１０７．４によつて製造された材料の
スピンドル端部と比較して疲労寿命の実質的な増加を与
えるのに充分に小さいが、使用に際して前記細長い本体
の実質的な捩れ弾性変形を阻止するのに充分に大きくな
されている請求項１２に記載された回転工具駆動装置の
耐疲労スピンドル端部。
（１７）前記細長い本体が電気炉品質の硬化可能の鋼か
ら製造されている請求項１２に記載された回転工具駆動
装置の耐疲労スピンドル端部。
（１８）前記電気炉品質の鋼が４８２０である請求項１
７に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端
部。
（１９）前記電気炉品質の鋼が浸炭、オーステナイト化
、急冷オーステナイト焼戻しを受けている請求項１７に
記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（２０）前記遷移部分にソケット等が係合するのを阻止
する制止装置をさらに含んでいる請求項１２に記載され
た回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（２１）前記スピンドル端部が同様の公称寸法でＡＮＳ
Ｉ仕様Ｂ１０７．４によって製造された材料のスピンド
ル端部によつて発揮される疲労寿命よりも約７５−１０
０％大きい与えられた応力レベルにおける疲労寿命を有
する請求項２０に記載された回転工具駆動装置の耐疲労
スピンドル端部。
（２２）前記制止装置が前記軸支部分に形成された肩部
に係合するようになされたバレル部分を含んでいる請求
項２０に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンド
ル端部。
（２３）前記制止装置が前記細長い本体に圧入嵌合され
ている請求項２０に記載された回転工具駆動装置の耐疲
労スピンドル端部。
（２４）長手方向回転軸線を有する細長い本体である回
転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部であつて、前記本体の一端部に回転駆動装置を係合させる駆動係合
装置と、前記本体の他端部にある雄工具係合タングと、前記駆動
係合装置および前記雄タングの間に配置されるトルク伝
達部分と、前記トルク伝達部分および前記雄タングが一体的に形成
されて同軸的に配置され、前記回転軸線の廻りに少なく
とも二重の対称性を有することと、前記トルク伝達部分
が円筒形の軸支部分および截頭円錐形の遷移部分を含ん
でいることと、前記載頭円筒形遷移部分が前記回転軸線
に対して予め定められた円錐角Ｘを有することと、前記
遷移部分が前記軸支部分および前記雄タングの間に配置
されていることと、前記雄タングが前記回転軸線に対して垂直な大体正方形
の断面形状を有し、これによつて４つの平面部をそれら
の間に形成していることと、前記遷移部分が４つの実質
的に平らな平面部を有し、それぞれの平面部が前記タン
グ上に形成された前記平面部にそれぞれ対応しているこ
とと、前記遷移部分上の平面部が前記回転軸線に対して
予め定められた平面角Ｚにて配向されていることと、前記タング上の平面部が平滑な曲線状態で前記遷移部分
上の平面部に連続し、これによって予め定められた第１
の曲率半径Ｒ＿１を有する第１の接合部を形成するよう
になされることと、前記タング上の平面部および前記遷移部分が交叉せず、
それらの中間に４つの対をなす隆起部を形成し、それぞ
れの対の隆起部がそれぞれ前記タングおよび遷移部分と
組合されていることと、前記タングと組合される隆起部
が平滑な曲線状態で前記遷移部分に組合される隆起部に
連続し、これによって予め定められた第２の曲率半径Ｒ
＿２を有する第２の接合部を形成していることと、より
成る回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（２５）前記駆動係合装置が衝撃機構を係合させるアン
ビル装置を含んでいる請求項２４に記載された回転工具
駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（２６）前記アンビル装置が一対の耳部を含み、これら
の耳部が前記回転軸線の廻りに少なくとも二重の対称性
を有するように形成されている請求項２５に記載された
回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（２７）それぞれの前記予め定められた半径Ｒ＿１およ
びＲ＿２が約１２．７ｍｍ（１／２ｉｎ）である請求項
２４に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル
端部。
（２８）前記予め定められた円錐角Ｘおよび前記予め定
められた平面角Ｚが同様の公称寸法で、ΛＮＳＩ仕様Ｂ
１０７．４によって製造された材料のスピンドル端部に
比較して疲労寿命の実質的増加を与えるのに充分に小さ
いが、使用に際して前記細長い本体の実質的な捩れ弾性
変形を阻止するのに充分に大きくなされている請求項２
４に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端
部。
（２９）前記予め定められた円錐角Ｘおよび前記予め定
められた平面角Ｚが約１０°ないし約２０°の間である
請求項２８に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピ
ンドル端部。
（３０）前記予め定められた円錐角Ｘが約１０°で、前
記予め定められた平面角Ｚが約２０°である請求項２８
に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部
。
（３１）前記細長い本体が電気炉品質の硬化可能の鋼よ
り製造されている請求項２４に記載された回転工具駆動
装置の耐疲労スピンドル端部。
（３２）前記電気炉品質の鋼が４８２０である請求項３
１に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端
部。
（３３）前記電気炉品質の鋼が浸炭、オーステナイト化
、急冷オーステナイト焼戻しを受けている請求項３１に
記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（３４）前記遷移部分にソケット等が係合するのを阻止
する制止装置をさらに含んでいる請求項２４に記載され
た回転工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（３５）前記スピンドル端部が同様の公称寸法でＡＮＳ
Ｉ仕様Ｂ１０７．４によって製造された材料のスピンド
ル端部によつて発揮される疲労寿命よりも約７５−１０
０％大きい与えられた応力レベルにおける疲労寿命を発
揮するようになされている請求項３４に記載された回転
工具駆動装置の耐疲労スピンドル端部。
（３６）前記制止装置が前記細長い本体に形成された肩
部に係合するようになされたバレル部分を含んでいる請
求項３４に記載された回転工具駆動装置の耐疲労スピン
ドル端部。（３７）前記制止装置が前記スピンドル端部
に圧入嵌合されている請求項３４に記載された回転工具
駆動装置の耐疲労スピンドル端部。