JPH0710506B2 - ピストン式油圧レンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、ボルトやナット類を締め付ける油圧インパ
クトレンチに関する。

＜従来の技術＞ 従来、油圧インパクトレンチとしては、第５図に示すよ
うなものがある。この油圧インパクトレンチは、回転ケ
ース71の内側に、オイル収納キャビティ72を有するブッ
シュ73を固定すると共に、上記ブッシュの内側に、スプ
リング74で半径方向外側に付勢されるブレード75,76を
有するスピンドル77を嵌合し、上記回転ケース71の回転
により上記スピンドル77を衝撃的に回転させるようにし
ている。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、上記従来の油圧インパクトレンチでは、ある
回転数以上になると、ブレード75,76をスプリング74で
突出させることができなくなり、ブレード75,76がブッ
シュ73から離間する現象が発生し、発生トルクが不安定
になるという問題がある。また、ブレード75,76とブッ
シュ73のランド78,79とは面接触ではなく線接触である
ためシールが十分に行われず油が漏れ、この油の漏れは
トルクが多くなるに従って増加し、発生トルク不安定の
一因となっている。

そこで、この発明の目的は、上記のような現象を無く
し、発生トルクを安定にすることができるピストン式油
圧レンチを提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、この発生のピストン式油圧
レンチは、モータ部と、上記モータ部の軸と同軸に固定
され、上記軸と垂直な端壁内側に固定されたカムプレー
トを有すると共に、内部に油を収納した筒状の回転ケー
スと、出力軸に固定されると共に、上記回転ケースの端
壁に回転自在に支持され、上記カムプレート側に開口す
るシリンダ室を有するシリンダブロックと、上記シリン
ダ室に摺動自在に嵌め込まれ、端面において上記シリン
ダ室に開口する油室を有すると共に、上記カムプレート
のカム面と摺動自在に接触するシュー部材を先端部に有
するピストンと、上記シリンダ室内に回転ケース内の油
を吸入させるチェック弁と、上記シリンダブロックの所
定位置に設けられ、上記シリンダ室を外部に連通させる
第１タイミング穴と、上記ピストンに設けられ、上記ピ
ストンが所定のストローク位置に来たときに上記油室を
上記第１タイミング穴に連通させるための第２タイミン
グ穴とを備えて、上記回転ケースの回転で上記カムプレ
ートを介して上記ピストンを駆動し、上記ピストンが、
その端面が上記第１タイミング穴を通り過ぎてから、上
記所定のストローク位置までくる間に油圧パルスを発生
させるようにして、上記シリンダブロックを衝撃的に回
転させるようにしたことを特徴としている。

また、この発明は、上記シリンダ室およびピストンは複
数設けられ、かつ、上記各ピストンが油圧パルスを同時
に発生する位置に各ピストンについて第1,第２タイミン
グ穴が設けられることができる。

また、この発明は、上記回転ケースは両端の内壁に同方
向に傾斜した一対のカムプレートを固定し、上記シリン
ダブロックは軸方向両端面に開口したシリンダ室を有す
ることができる。

また、この発明は、シリンダブロックの両端面に開口し
たシリンダ室は、それぞれ、端面の中心線により分けら
れる半分の領域に設けられ、かつ、上記半分の領域は互
いに対向していないようにすることができる。

また、この発明は、上記ピストンに上記ピストンの油室
を上記ピストンの先端部に通じさせる油路を設けると共
に、上記シュー部材と上記カム面との間に上記油路と連
通する油室を設けることができる。

また、この発明は、上記シリンダブロックの中に上記シ
リンダ室の油圧が所定の圧力になったときに上記シリン
ダブロックの外にリリーフするリリーフ弁を備えること
ができる。

＜作用＞ 上記構成において、モータ部を回転させると、回転ケー
スが回転し、カムプレートが上記回転ケースと共に回転
する。そうすると、ピストンが上記カムプレートのカム
面に接触しているシュー部材を介して上記カムプレート
から力をうけてシリンダ内を往復運動する。いま、上記
ピストンが上記第１タイミング穴を閉ざしてから更に移
動するとシリンダ室の圧力が上昇し、第２タイミング穴
が第１タイミング穴に通じる直前までリリーフ弁により
設定される圧力になる。つまり、ピストンが第１タイミ
ング穴を閉ざしてから、第１タイミング穴と第２タイミ
ング穴とが連通する直前までの油圧パルスが発生する。
この油圧パルスによりピストンからシュー部材を介して
カムプレートに軸方向の力が働き、この力の軸方向に対
する垂直な分力をピストンがうけてシリンダブロックに
回転力を与え、シリンダブロックが出力軸と共に回転す
る。次に、ピストンが、第２タイミング穴が第１タイミ
ング穴に通じるストローク位置までくると、シリンダ室
の圧力が低下し回転力はなくなる。その後、上記ピスト
ンはカムプレート側に動いた後再び上記第１タイミング
穴を閉ざす位置まで戻り、以下同様の運動を繰り返す。

このように、回転ケーシングの回転をピストンの往復運
動に変え、このピストンの往復運動によって発生する油
圧パルスによって出力軸を間欠的に回転させるようにし
ており、ピストンとシリンダブロックとの円筒面接触に
より非常に効率よくシールできるので、油の漏れがなく
圧力が安定し、従って発生トルクを安定させることがで
きる。また、従来例におけるようなブレードのブッシュ
からの離間というような問題も発生せず、発生トルクを
安定させることができる。

なお、締め付けようとするボルトやナットが締付開始か
ら着座するまでの間は、出力軸には殆ど負荷がかからな
い。したがって、回転ケース、カムプレート、シリンダ
ブロックおよび出力軸は共に回転する。ボルトやナット
は、着座した後、出力軸を介して上述の回転力を受けて
強く締め付けられる。

＜実施例＞ 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１
図のII-II線断面図である。

第１図において、１はケーシング３内に収納したエアモ
ータ部、２は上記ケーシング３にボルト５で固定された
フロントケース６内に収納されたパルス発生部である。
このパルス発生部２は、エアモータ部１によって駆動さ
れる回転ケース７と、出力軸8aと一体に形成されたシリ
ンダブロック８と、このシリンダブロック８の六つのシ
リンダ室9,9…に摺動自在に嵌め込まれたピストン11,1
1,…と、一対のカムプレート12,13より大略構成され
る。

上記エアモータ部１の軸に回転ケース７の後端壁7bの軸
15を連結し、この後端壁7bの外周部に回転ケース７の筒
部7aをピン17,18で固定している。また、上記後端壁7b
の内端面にカム面が軸に対して傾斜した第１カムプレー
ト12をピン21で固定すると共に、上記回転ケース７の前
端壁7cの内面に上記第１カムプレート12のカム面と同方
向に傾斜したカム面を有する第２カムプレート13をピン
22で固定している。そして、この二つのカムプレート1
2,13によってシリンダブロック８の出力軸8aと軸8bを回
転自在に支持している。上記出力軸8aは上記フロントケ
ース６と回転ケース７の前端壁7cを貫通している。この
フロントケース６の貫通部にブッシュ23を嵌合して出力
軸8aを回転自在に支持している。また、上記ブッシュ23
と回転ケースとの間にワッシャ24をはめて回転ケース７
の前方への動きを止めている。

上記回転ケース７は、後端壁7bと筒部7aとの間のオーリ
ング31、後端壁7aと第１カムプレート12との間のオーリ
ング32、前端壁7cと第２カムプレート13との間のオーリ
ング33、および第1,2カムプレート12,13と出力軸8aおよ
び軸8bとの間のオーリング34,35によりシールされてい
る。この回転ケース７内への油の供給は、フロントケー
ス６のプラグ28と回転ケース７のオイルキャップ29をは
ずことにより行うことができる。

一方、上記シリンダブロック８は、第１カムプレート12
側に開口する三つの軸方向に延びるシリンダ室と第２カ
ムプレート側13に開口する三つの軸方向に延びるシリン
ダ室を軸に対して対称になるように配設している。上記
各シリンダ室は上記開口部の反対側に外部から油を取り
入れるための油取入口9aを有しており、この油取入口9a
をスプリング10aとそれにより付勢されるボール10とか
らなるチェック弁で開閉するようにしている。ボール10
は、スプリング10aの付勢力に抗して中実ピン69に係止
される位置まで動くことができる。上記各シリンダ室９
に摺動自在に嵌め込まれたピストン11は球面状の先端部
11aを有しており、その先端部11aにシュー38を取り付け
ている。そして、第１カムプレート12側の三つのピスト
ンに取り付けられたシュー38を、第１ボールリテーナ40
に連結された第１シューリテーナ41によって保持してい
る。そして、上記第１ボールリテーナ40を、ピストンブ
ロック８に当接したディスクスプリング42でスペーサ43
を介して第１カムプレート12側に押し付けることによ
り、上記シュー38を上記第１カムプレート12のカム面に
摺動自在に接触させている。また、第２カムプレート13
側の三つのピストンに取り付けられたシュー38も同様に
して、第２シューリテーナ45、第２ボールリテーナ46、
ディスクスプリング47、スペーサ48によって第２カムプ
レート13のカム面に摺動自在に接触させている。従っ
て、上記エアモータ部１の図示しないロータの回転によ
り、回転ケース７および第1,2カムプレート12,13が回転
し、上記カムプレート12,13の回転によりピストン11が
シリンダ室９内を往復運動する。

上記各ピストン11に端面においてシリンダ室９に開口す
る油室11bとこの油室11bを先端部に通じさせる油路11c
を設けると共に、上記各シュー38とカム面との間に上記
油路11cと連通する油室49を設けて、シリンダ室内の圧
力と等しい圧力がシュー38の裏面にかかるようにしてい
る。従って、第３図に示すように、シリンダ内の圧力に
よってピストン11を軸方向に押す力F₁とシュー38の裏面
にかかる圧力によってピストン11をカム面に垂直な方向
に押す力F₂とによってピストン11を回転させるようとす
る力F₃が発生する。第４図に示すように、この力F₃はシ
リンダブロック８の中心からずれているので、実際にシ
リンダブロック８を回転させることができる。

また、上記シリンダブロック８の所定位置に上記シリン
ダ室９を外部に連通させる第１タイミング穴51を設ける
と共に、ピストン11に所定のストローク位置に来たとき
に上記ピストン内の油室11bを上記第１タイミング穴51
に連通させるための第２タイミング穴52を設けている。
従って、上記第３図に示すように、ピストン11が第１タ
イミング穴51を閉ざしてから更に移動するとシリンダ室
９の圧力が上昇し、第２タイミング穴52が第１タイミン
グ穴51に通じる直前にシリンダ室９内の圧力は後記する
リリーフ弁60の設定圧力になる。続いて、第１タイミン
グ穴51と第２タイミング穴52とが通じることにより、シ
リンダ室９内の油が室外へ逃げて、シリンダ室９内の圧
力が急激に低下する。つまり、油圧パルスが発生する。
この油圧パルスはシリンダブロック８の各端面について
片側の三つのピストン11,11,11（第４図参照）について
同時に発生するように、各シリンダ室についての第1,第
２タイミング穴の位置を定めている。つまり、三つのシ
リンダ室についての第1,第２タイミング穴51,52の位置
を、カムプレートが特定の回転位置にきたとき、そのカ
ムプレートのカム面に対して平行に並ぶように設定して
いる。さらに、シリンダブロック８の両端面について、
第1,第２タイミング穴の構造，位置関係はシリンダブロ
ック８の中心に関して点対称になるように決められてい
る。したがって、シリンダブロック８の両端面の計六つ
のピストンが同時にバランス良く油圧パルスを発生す
る。

このシリンダ室９に１回転につき１回発生する油圧パル
スにより、上述したように各ピストン11に回転力F₃が働
き、この回転力F₃によりシリンダブロックが衝撃的に回
転する。このとき、シリンダ室はシリンダ室９の壁面と
ピストン11との円筒面接触によりシールされているの
で、室内の油が漏れて圧力が不安定になるということが
ない。従って、安定した回転力を得ることができる。各
ピストン11が、第２タイミング穴52が第１タイミング穴
51に通じるストローク位置までくると、シリンダ室９の
圧力が低下し回転力はなくなる。その後、上記ピストン
11がカムプレート側に動くと、シリンダ室内の圧力がシ
リンダ室外の圧力より小さくなり、ボール10がピストン
11側に押されて油取入口9aが開き、シリンダ室内に油が
供給される。ピストン11が逆方向に動いてシリンダ室９
内を加圧すると、ボール10がスプリング10aの力によっ
て油取入口9aを閉ざす。その後、ピストン11が再び上記
第１タイミング穴51を閉ざす位置まで戻り、以下同様の
運動を繰り返す。

なお、締め付けようとするボルトやナットが締付開始か
ら着座するまでの間は、出力軸19には殆ど負荷がかから
ない。したがって、回転ケース７、カムプレート12,1
3、シリンダブロック８および出力軸19は共に回転す
る。ボルトやナットは、着座した後、出力軸19を介して
上述の衝撃的な回転力を受けて強く締め付けられる。

このように、この油圧レンチでは、回転ケースが一回転
する間に一回だけ油圧パルスを発生するようになってい
る。そして、前述のように一方のカムプレート側の三つ
のピストンに対して上記油圧パルスが同時に発生するよ
うに、第１タイミング穴51と第２タイミング穴52の位置
を定めている。従って、上記ピストン11の往復運動によ
って発生する油圧パルスによってピストン11に働く回転
力は、第４図に示すように、一方のカムプレート側の三
つのピストンに対して同時に働いて、シリンダブロック
を衝撃的に回転させる。しかも、シリンダブロック８の
両端面について、第１、第２のタイミング穴51,52をシ
リンダブロック８の中心に関して点対称に設けているの
で、シリンダブロック８の両端面の計六つのピストンが
同時に油圧パルスを発生する。したがって、さらに高出
力を得ることができる。尚、ピストン数やタイミング穴
の設定を変更することにより、一回転に多数回の油圧パ
ルスを発生させることができる。

第１図に示すように、上記シリンダブロック８の内部に
は、上記シリンダ室内の圧力が所定値以上になった場合
にシリンダブロック外にリリーフするリリーフ弁60を備
えている。このリリーフ弁60は、シリンダ室をシリンダ
ブロック外に連通させる油路61,68（第１図および第２
図にまたがって表されている）と、この油路61,68の間
に設けられたボール62と、圧力調整のためのリリーフバ
ルブロッド63と、このリリーフバルブロッド63からの油
の漏洩を防止するためのシートリング64およびバックア
ップリング65から構成されている。そして、上記リリー
フバルブロッド63によりシリンダ室内の圧力ピーク値を
調整することによって、この油圧レンチの回転トルクを
調整することができる。

尚、上記実施例ではリリーフ弁60を設けたが、このリリ
ーフ弁60を省略してオリフィスにより圧力設定を行うよ
うにしてもよい。また、シューリテーナ、ボールリテー
ナに代えて、ピストンをスプリングによってカムプレー
ト側に押し付けて、シューをカムプレートに摺動させて
もよい。

また、上記実施例ではピストンをシリンダブロックの一
つの端面に対して複数個設けているので、一つだけ設け
る場合に比して高出力を得ることができる。ただし、ピ
ストンをシリンダブロックの一つの端面に対して一つだ
けとし、計二個のピストンで動作させてもよい。シリン
ダブロックの両端面に少なくとも一つずつピストンを設
けておけばバランス良く動作することができる。

また、上記実施例では回転ケースの両端の壁にそれぞれ
カムプレートを設けたが、一方の壁にカムプレートを設
けるだけでも良い。そして、そのカムプレート側に一つ
のピストンを設けるだけでも良い。全体として一つのピ
ストンを備えていれば、バランスは良くないかも知れな
いが、回転トルクを発生することができる。

＜発明の効果＞ 以上より明らかなように、この発明のピストン式油圧レ
ンチは、回転ケーシングの回転をピストンの往復運動に
変え、このピストンの往復運動によって発生する油圧パ
ルスによって出力軸を回転させるようにしており、ピス
トンとシリンダブロックとの円筒面接触により非常に効
率よくシールできるので、油の漏れがなく、また、従来
例におけるようなブレードのブッシュからの離間という
ような問題も発生せず、発生トルクを安定させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１
図のII-II線断面図、第３図は上記実施例におけるピス
トンの運動とピストンに働く回転力を説明する図、第４
図は上記ピストンに働く回転力が三つのピストンに同時
に働くことを示す図、第５図は従来の油圧レンチの断面
図である。 １…モータ部、２…パルス発生部、７…回転ケース、８
…シリンダブロック、９…シリンダ室、10…ボール、11
…ピストン、11b…油室、11c…油路、12,13…カムプレ
ート、38…シュー、40,46…ボールリテーナ、41,45…シ
ューリテーナ、49…油室、51…第１タイミング穴、52…
第２タイミング穴、60…リリーフ弁。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ部と、 上記モータ部の軸と同軸に固定され、上記軸と垂直な端
   壁内側に固定されたカムプレートを有すると共に、内部
   に油を収納した筒状の回転ケースと、 出力軸に固定されると共に、上記回転ケースの端壁に回
   転自在に支持され、上記カムプレート側に開口するシリ
   ンダ室を有するシリンダブロックと、 上記シリンダ室に摺動自在に嵌め込まれ、端面において
   上記シリンダ室に開口する油室を有すると共に、上記カ
   ムプレートのカム面と摺動自在に接触するシュー部材を
   先端部に有するピストンと、 上記シリンダ室内に回転ケース内の油を吸入させるチェ
   ック弁と、 上記シリンダブロックの所定位置に設けられ、上記シリ
   ンダ室を外部に連通させる第１タイミング穴と、 上記ピストンに設けられ、上記ピストンが所定のストロ
   ーク位置に来たときに上記油室を上記第１タイミング穴
   に連通させるための第２タイミング穴とを備えて、 上記回転ケースの回転で上記カムプレートを介して上記
   ピストンを駆動し、上記ピストンが、その端面が上記第
   １タイミング穴を通り過ぎてから、上記所定のストロー
   ク位置までくる間に油圧パルスを発生させるようにし
   て、上記シリンダブロックを衝撃的に回転させるように
   したことを特徴とするピストン式油圧レンチ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のピストン式油圧レンチに
   おいて、上記シリンダ室およびピストンは複数設けら
   れ、かつ、上記各ピストンが油圧パルスを同時に発生す
   る位置に各ピストンについて第1,第２タイミング穴が設
   けられているピストン式油圧レンチ。
3. 【請求項３】請求項２に記載のピストン式油圧レンチに
   おいて、上記回転ケースは両端の内壁に同方向に傾斜し
   た一対のカムプレートを固定し、上記シリンダブロック
   は軸方向両端面に開口したシリンダ室を有するピストン
   式油圧レンチ。
4. 【請求項４】請求項３に記載のピストン式油圧レンチに
   おいて、シリンダブロックの両端面に開口したシリンダ
   室は、それぞれ、端面の中心線により分けられる半分の
   領域に設けられ、かつ、上記半分の領域は互いに対向し
   ていないピストン式油圧レンチ。
5. 【請求項５】請求項1,2,3または４に記載のピストン式
   油圧レンチにおいて、上記ピストンに上記ピストンの油
   室を上記ピストンの先端部に通じさせる油路を設けると
   共に、上記シュー部材と上記カム面との間に上記油路と
   連通する油室を設けたピストン式油圧レンチ。
6. 【請求項６】請求項1,2,3,4または５に記載のピストン
   式油圧レンチにおいて、上記シリンダブロックの中に上
   記シリンダ室の油圧が所定の圧力になったときに上記シ
   リンダブロックの外にリリーフするリリーフ弁を備えた
   ピストン式油圧レンチ。