WO1992007203A1 - Mecanisme de conversion de mouvement et outil rotatif - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

運動変換機構及び回転工具

技術分野

この発明は、 往復円弧運動を回転運動に変換する機構， 及びその機構を応用し た回転工具， 並びに任意の回転運動を同一方向の回転運動に変換する機構に関す るものである。

背景技術

従来、 往復運動する部材の往動及び復動の両運動を一方向の回転運動に変換す る機構には、 特開昭 5 2— 1 5 4 9 6 4号公報及び特開昭 5 8— 6 1 3 5 3号公 報に開示されたものがある。

これらにおいては、 往復直線運動をするラック部材の両側のラックに、 各々ピ ニォンギヤが嚙み合い、 それら各ピニォンギヤから各々ワンゥヱイクラッチを介 して出力軸に回転運動が伝達され、 その出力軸が一方向の回転運動をする。

ところで、 例えば、 一方向の回転を出力させる工具等には、 ラチヱット式ソケ ッ トレンチ等、 握り部を手で握って往復回動運動させ往復円弧運動を入力するの が一般的なものもある。

し力、し、 上記従来の機構では、 往復円弧運動を直接的に一方向の回転運動に変 換することができず、 ラチヱッ ト式ソケッ トレンチ等にそのまま応用することが できない。

また、 ラック部材の往復直線運動では、 往動及び復動の距離が限定され、 力、つ 原則として往動距離と復動距離とは同一である必要があり、 入力部材の往動また は復動の距離が非常に長 、ものや、 往動距離と復動距離とが異なるものには適さ ない。

発明の目的

本発明の第 1の目的は、 円弧状ギヤの往復円弧運動の両方向の運動を同一方向 の回転に変換する運動変換機構を提供することである。

本発明の第 2の目的は、 この運動変換機構を利用した回転工具を提供すること C、める。 本発明の第 3の目的は、 円形ギヤの任意の回転運動 （往動回転と復動回転とが 任意に入力されたり、 往動回転距離と復動回転距離とが異なる場合等） を同一方 向の回転に変換する運動変換機構を提供することである。

発明の開示

( 1 ) 本発明の運動変換機構は、 一つの支軸を中心として往復円弧運動する円弧 伏ギヤと、 該円弧状ギヤに嚙合うピニオンギヤと、 回転運動の出力軸と、 前記ピ 二オンギヤから前記出力軸までの伝達経路中に設けられたワンゥヱイククラッチ 機構とを備えてなり、 前記ワンウェイクラッチ機構は、 前記円弧状ギヤが往動す る際に空転するものと、 前記円弧状ギヤが復動する際に空転するものの 2組を有 し、 力、つ、 前記 2組のワンゥヱイクラッチ機構から前記出力軸までの伝達経路は、 前記ワンウェイクラッチ機構が締結されたときに、 前記出力軸を同一方向に回転 させることを特徴とするものである。

これにより、 出力軸は、 円弧状ギヤが往動するときと復動するときの両方の運 動時に同一方向に回転する。 したがって、 往復円弧運動を直接的に一方向の回転 運動に変換することができる。

( 2 ) また、 本発明の回転工具は、 被回転物品に回転を伝達する回転伝達部を有 する出力ギヤと、 該出力ギヤを回転可能に支持し、 一方にレバー部を有する本体 と、 一方に円弧状ギヤ部を有し他方にグリップ部を有し、 一つの支軸を中心に回 動可能に前記本体に設けられ、 同グリップ部が往復回動されることにより同円弧 状ギヤ部が往復円弧運動する往復回動部材と、 前記本体に設けられ、 前記円弧状 ギヤ部に嚙合うピニオンギヤと、 前記ピニオンギヤから前記出力ギヤまでの伝達 経路中に設けられたワンウェイククラッチ機構とを備えてなり、 前記ワンウェイ クラッチ機構は、 前記円弧状ギヤが往動する際に空転するものと、 前記円弧状ギ ャが復動する際に空転するものの 2組を有し、 かつ、 前記 2組のワンウェイクラ ッチ機構から前記出力ギヤまでの伝達経路は、 前記ヮンウェイクラッチ機構が締 結されたときに、 前記出力ギヤを同一方向に回転させることを特徴とする。

これにより、 本体のレバー部に対して往復回動部材のグリップ部を往復回動さ せることによって出力ギヤを同一方向に回転させることができ、 被回転物品を同 一方向に回転させることができる。 ( 3 ) また、 本発明の別の回転工具は、 前記 （2 ) に記載のものであって、 前記 円弧状ギヤに嚙み合う前記ピニオンギヤとして、 第 1ピニオンギヤと第 2ピニォ ンギヤとを有し、 前記ワンゥヱイクラッチ機構及び該ワンゥヱイクラッチ機構か ら前記出力ギヤまでの伝達経路として、 前記第 1ピニオンギヤと同軸的に設けら れた第 1 ドライブギヤと、 該第 1ピニオンギヤ *該第 1 ドライブギヤ間に形成さ れた第 1ランニング'フヱ一ス ·ラチヱッ卜と、 前記第 2ピニオンギヤと同軸的 に設けられかつ前記第 1 ドライブギヤと嚙み合う第 2 ドライブギヤと、 該第 2ピ 二オンギヤ *該第 2 ドライブギヤ間に形成され前記第 1ランニング ' フヱース · ラチヱッ 卜とは伝達する回転の方向が逆である第 2ランニング*フヱース ·ラチ エツ トを有し、 前記第 1 ドライブギヤが前記出力ギヤに嚙み合うようにされてい ることを特徴する。

これにより、 本体のレバー部に対して往復回動部材のグリップ部を往復回動さ せることによって、 第 1， 第 2ラン二ング.フヱース ·ラチヱッ ト等を経て、 出 力ギヤを同一方向に回転させることができ、 被回転物品を同一方向に回転させる ことができる。

( 4 ) また、 本発明の別の回転工具は、 前記 （3 ) に記載のものであって、 前記 第 1 ドライブギヤまたは前記第 2 ドライブギヤが前記出力ギヤに嚙み合うように 切換え可能とされていることを特徴とする。

これにより、 第 3ピニオンギヤを出力ギヤに嚙み合うようにしたときと、 第 4 ピニォンギヤを出力ギヤに嚙み合うようにしたときとでは、 出力ギヤに反対方向 の回転を付与することができ、 被回転 ^品を正回転させたり逆回転させたり切り 換えることが可能となる。 したがって、 その切換をすることにより、 被回転物品 としてのボルトまたはねじ等を締め付けたり緩めたりすることの双方が可能とな る。

( 5 ) また、 本発明の別の回転工具としてのラチヱット式ソケットレンチは、 前 記 （2 ) ， （3 ) 及び （4 ) のいずれかに記載の回転工具であって、 出力ギヤの 回転伝達部が、 ボルト ·ナツ ト類を保持するソケッ トを保持するソケッ ト保持部 であることを特徴とする。

これによ 1、 ソケッ トを一方向に回転させることにより、 ボルト ·ナツト類を 締付ける （または緩める） ことができる。

( 6 ) また、 本発明の別の運動変換機構は、 円形ギヤ （通常の円形のギヤ） と、 該円形ギヤに嚙合うピニオンギヤと、 回転運動の出力軸と、 前記ピニオンギヤか ら前記出力軸までの伝達経路中に設けられたワンウェイククラツチ機構とを備え てなり、 前記ワンウェイクラッチ機構は、 前記円形ギヤが一方向に回転する際に 空転するものと、 前記円形ギヤが逆方向に回転する際に空転するものの 2組を有 し、 かつ、 前記 2組のワンウェイクラッチ機構から前記出力軸までの伝達経路は、 前記ヮンウェイクラッチ機構が締結されたときに、 前記出力軸を同一方向に回転 させることを特徴とする。

この機構によれば、 円形ギヤが任意に回転した場合、 例えば一方向に 3回転し た後に他方向に 1回転した場合や、 一方向に無限に回転した場合においても、 出 力軸を同一方向に回転ざせることができる。

図面の簡単な説明

図 1は本発明に係る一実施例の構成を示す平面図、 図 2はその断面図、 図 3は ダリップを開いた状態の同実施例の平面図、 図 4は同実施例を構成するドライブ ギヤの平面図、 図 5は右のピンを押し込んだときの同実施例の平面図である。 実施例

図 1は本発明に係る往復円弧運動を回転運動に変換する機構の一実施例の構成 を示す平面図であり、 図 2はその断面図である。 本実施例は、 ラチエツト式ソケ ットレンチに本発明を適用した例を示す。

本実施例は、 回転運動の出力軸 1が円筒形状であり、 この出力軸 1の内面には、 図示しないボルトやナツ 卜類の頭の径に合致したソケッ トを着脱するためのスプ ライン溝 2が図 2中の上下方向に切られている。 この出力軸 1は、 図 2に示すよ うに、 上下の一部が突出する状態でケース 3の中央に回転可能に支持されている。 出力軸 1の外周には、 出力ギヤ 4が軸着されており、 ケース 3は、 この出力ギヤ 4を収容する円形部 3 aと、 この円形部 3 aの後方 （図中右方） に延設された方 形部 3 bとによって構成されている。 '方形部 3 bの後端下面からは、 物差し状の レバー 5力 後方に直線的に延設されている。

レバー 5の上面には、 レバー 5より若干幅が小さく、 上方に緩く湾曲したグリ ップ 6が載置されている。 このグリップ 6の前端 6 aは、 円弧状ギヤ 8の後端部

8 aに連結軸 7によって上下回動可能に連結されている。

前記円弧状ギヤ 8は、 半円形のギヤであり、 ケース 3の方形部 3 bの後端に立 設された回転軸 9に回転可能に軸着されている。 方形部 3 bの前部には、 円弧状 ギヤ 8に嚙合う 2つのピニオンギヤ 1 0， 1 1 (図 1および図 5では図示を省略 してあり、 図 3に現れている） が収容されている。 これらのピニオンギヤ 1 0，

1 1の下には、 ドライブギヤ 1 4， 1 5が同軸に積層配置されている。 ドライブ ギヤ 1 4， 1 5は、 その中心に立設された軸 1 2， 1 3に固着されているが、 前 記ピニオンギヤ 1 0， 1 1は、 軸 1 2， 1 3に自由回転可能に遊嵌されている。

ドライブギヤ 1 4， 1 5の上面には、 図 4に示すように、 複数の楔状の歯を円 形に配列してなるクラッチ歯 1 6， 1 7が立設されている。 クラッチ歯 1 6， 1

7は、 一方向に傾斜している。 これに対応して、 ピニオンギヤ 1 0， 1 1の下面 には、 クラッチ歯 1 6， 1 7に嚙合う形状のクラッチ歯 1 8， 1 9が形成されて いる。 図 2には、 左 （図中上方を右、 下方を左とし、 各図において同じとする） のドライブギヤ 1 5のクラッチ歯 1 7と左のピニオンギヤ 1 1のクラッチ歯 1 9 が嚙合っている状態が示されており、 図には現れていないが、 右のドライブギヤ

1 4のクラッチ歯 1 6とピニオンギヤ 1 0のクラッチ歯 1 8も同様に上下に対向 するように嚙合っている。 但し、 クラッチ歯 1 6と 1 8の傾斜方向は図に現れて いるクラッチ歯 1 7， 1 9の傾斜方向とは逆方向である。 これらのクラッチ歯 1 6〜 1 9は、 嚙合う方向には回転を伝達し、 逆方向には互いの傾斜面を乗り越え て空転する一種のワンゥヱイクラッチ機構であり、 いわゆる 「ランニング ·フエ ース ·ラチヱッ ト」 を構成している。

軸 1 2， 1 3は、 図 1に示すように、 円弧状ギヤ 8の回転軸 9を軸として回転 可能な三角板 2 0の挟角部に回転可能に支持されており、 その左右端は、 方形部 3 bの上下内面に形成された軸 1 2， 1 3の径の幅の円弧伏溝 2 3， 2 4内に摺 動可能に嵌入している。

この三角板 2 0は、 左右方向に延設されたピン 2 1， 2 2を有しており、 ピン 2 1， 2 2を手で押すことによって、 三角板 2 0を回動させることができる。 そ して、 左のピン 2 2を方形部 3 bに押し込んだとき （図 1に示す状態） に、 三角 板 2 0は図 1中時計方向に回転し、 左のドライブギヤ 1 5のみが出力ギヤ 4に嚙 合い、 右のドライブギヤ 1 4は出力ギヤ 4から離れる。 逆に右のピン 2 1を方形 部 3 bに押し込んだとき （図 5に示す状態） には三角板 2 0は、 図 5中反時計方 向に回転し、 右のドライブギヤ 1 4のみが出力ギヤ 4に嚙合い、 左のドライブギ ャ 1 5は出力ギヤ 4から離れる。

また、 左右のドライブギヤ 1 4， 1 5は互いに嚙み合っているが、 左右のピニ オンギヤ 1 0， 1 1は互いに離れている。

次に本実施例の作用を説明する。

先ず、 従来のソケットレンチのように、 レバー 5を出力軸 1の回転方向に回動 させてボルトやナツ 卜の締付け若しくは緩め作業を行う場合を説明する。 この場 合には、 出力軸 1に適切なソケット （図示略） を装着して、 レバー 5をグリップ

6とともに手で握り、 回転軸 1の回転方向に回動させる。 このとき、 図 1のよう に左のドライブギヤ 1 5が出力ギヤ 4に嚙合っているとすれば、 ドライブギヤ 1

5とその上に載置されているピニオンギヤ 1 1とのクラッチ歯 1 7， 1 9が嚙合 う方向には、 出力ギヤ 4の回転が阻止されるため、 レバ一 5と出力軸 1がー体に 回動し、 ボルト又はナツ卜の締付け （若しくは緩め） 動作が行える。 レバー 5を 逆方向に回動させると、前記クラッチ歯 1 7， 1 9が空転するため、 レバー 5を 回動させても出力軸 1は空転する。 このように、 レバー 5を回動させる場合には、 通常のラチヱット式ソケットレンチと同様に、 レバー 5を往復回動させたときに その一方向のみにおいてボルトやナツ ト類の締付け （又は緩め） 作業が行える。 右のピン 2 1を押し込んだときには、 右のドライブギヤ 1 4と右のピニオンギヤ

1 0において同様の動作が行われる。

次に、 レバー 5を用いずに、 グリップ 6のみを往復回動させる場合を説明する。 この場合は、 グリップ 6を握り易くするため、 図 2中の想像線で示すように、 連結軸 7を軸としてグリップ 6を持ち上げると良い。 この状態で一方の手でグリ ップ 6を握り、 他方の手でレバー 5を握る。 そして、 グリップ 6を回転軸 9を中 心として左右に往復回動させる。 ·グリツプ 6はレバー 5に対して相対的に回動す るのであって、 図 3に示すように、 グリップ 6とレバー 5を植木挟みの柄のよう に両手で開いたり閉じたりする動作を行う。 図 1に示す状 ら図 3に示す伏態になるまでグリップ 6を回動させたとき (この動作を往動こする） には、 図 3において、 円弧状ギヤ 8が時計方向に回転 するため、 左右のピニオンギヤ 1 0， 1 1が反時計方向に回転する。 このとき、 右のピニオンギヤ 1 0はクラッチ歯 1 6， 1 8が嚙合わないため空転する。 他方、 左のピニオンギヤ 1 1はクラッチ歯 1 7， 1 9が嚙合うため、 左のドライブギヤ 1 5も反時計方向に回転する。 左のドライブギヤ 1 5は出力ギヤ 4に嚙合ってい るため、 出力ギヤ 4は時計方向に回転し、 出力軸 1も時計方向に回転する。 なお、 右のドライブギヤ 1 4は、 左のドライブギヤ 1 5によって時計方向に空転する。 次に、 図 3に示す状態から図 1に示す状態になるまでグリップ 6を回動させた とき （この動作を復動とする） には、 図 3において、 円弧状ギヤ 8が反時計方向 に回転するため、 左右のピニオンギヤ 1 0， 1 1が時計方向に回転する。 このと き、 左のピニオンギヤ 1 1はクラッチ歯 1 7， 1 9が嚙合わないため空転する。 他方、 右のピニオンギヤ 1 0はクラッチ歯 1 6， 1 8が嚙合うため右のドライブ ギヤ 1 4も時計方向に回転する。 右のドライブギヤ 1 4は出力ギヤ 4に嚙合って おらず、 右のドライブギヤ 1 4の時計方向の回転により、 左のドライブギヤ 1 5 が反時計方向に回転する。 左のドライブギヤ 1 5の回転によって出力ギヤ 4は時 計方向に回転し、 出力軸 1は、 グリップ 6の往動時と同じく、 時計方向に回転す る。 なお、 左のドライブギヤ 1 5の回転は、 その上のピニオンギヤ 1 1の空転に 影響しない。 このように出力軸 1は、 グリップ 6の往復回動動作に伴って連続的 に同一方向に回転する。

また、 図 5に示すように、 右のピン 2 1を押し込んだと tには、 前記の動作と は逆の動作が行われ、 出力軸 1は、 グリップ 6の往復回動動作に伴って連続的に 反時計方向に回転する。 すなわちピン 2 1， 2 2によって、 出力軸 1の回転方向 を切り替えることができる。

具体的に説明すると、 のピン 2 1を押し込んだときには、 グリップ 6の往動 時には、 左のピニオンギヤ 1 1とドライブギヤ 1 5のクラッチ歯 1 7， 1 9が嚙 合い、 左のドライブギヤ 1 5の反時計方向の回転が右のドライブギヤ 1 4を時計 方向に回転させる。 この右のドライブギヤ 1 4の時計方向の回転によって出力ギ ャ 4が反時計方向に回転し、 出力軸 1も反時計方向に回転する。 また、 グリップ 6の復動時には、 右のピニオンギヤ 1 0とドライブギヤ 1 4の クラッチ歯 1 6， 1 8が嚙み合い、 右のドライブギヤ 1 4の時計方向の回転が出 力ギヤ 4を反時計方向に回転させるため、 出力軸 1も反時計方向に回転する。 なお、 前記円弧状ギヤ 8は、 外歯型のものを示したが、 内歯型 （円弧状のスリ ットの内周に歯が形成されているもの） として、 ピニオンギヤ 1 0と 1 1をスリ ット内において嚙合うように構成しても良い。

また、 ピニオンギヤ 1 0， 1 1から出力軸 1までの伝達機構として、 クラッチ 歯 1 6〜1 9とドライブギヤ 1 4， 1 5と出力ギヤ 4を用いたものを示したが、 この伝達機構の構成は、 他の構成であっても良く、 例えば、 更に中間の伝達ギヤ を増設したり、 プーリとベルトを用いて伝達するものであっても良い。

また、 請求項 （6 ) に対応する機構は、 本実施例における円弧状ギヤ 8を通常 の円形ギヤに置き換えることにより構成される。 この機構においては、 その円形 ギヤが任意に回転した場合、 例えば一方向に 3回転した後に他方向に 1回転した 場合や、 一方向に無限に回転した場合においても、 出力軸を同一方向に回転させ ることができる。

そして、 この機構を例えば風車に応用すると、 風の向きの変化によって反対方 向の'回転運動が入力された場合にも、 同一方向の回転を出力させることができる。 また、 自転車に応用すると、 ペダル （入力部材） を一方向に 3回転させた後に 他方向に 1回転させた場合等においても車輪 （出力部材） を一方向に回転させる ことができる。

また、 円形ギヤが海洋等の波に基づいて回転させられる場合であって、 その円 形ギヤの回転方向が波の方向によつて異なる場合であつても、 同一方向の回転を 出力させることができる。

また、 本発明の各機構は、 ソケッ トレンチの他、 ドライバのような回転工具に も適用でき、 さらに航空機、 船舶、 鉄道、 自動車、 自転車、 建設や建築、 重機、 機械、 発電、 モータ、 事務機、 医療機器等の回転動力を必要とするものの全てに 広く適用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

( 1 ) 一つの支軸を中心として往復円弧運動する円弧状ギヤと、

該円弧状ギヤに嚙合うピニオンギヤと、

回転運動の出力軸と、

前記ピニオンギヤから前記出力軸までの伝達経路中に設けられたワンウェイク クラッチ機構とを備えてなり、

前記ヮンウェイクラッチ機構は、 前記円弧状ギヤが往動する際に空転するもの と、 前記円弧状ギヤが復動する際に空転するものの 2組を有し、

かつ、 前記 2組のワンゥ イクラッチ機構から前記出力軸までの伝達経路は、 前記ヮンウェイクラッチ機構が締結されたときに、 前記出力軸を同一方向に回転 させることを特徴とする往復円弧運動を回転運動に変換する機構。

( 2 ) 被回転物品に回転を伝達する回転伝達部を有する出力ギヤと、

該出力ギヤを回転可能に支持し、 一方にレバー部を有する本体と、

一方に円弧状ギヤ部を有し他方にグリップ部を有し、 一つの支軸を中心に回動 可能に前記本体に設けられ、 同グリップ部が^ , 回動されることにより同円弧状 ギヤ部が往復円弧運動する往復回動部材と、

前記本体に設けられ、 前記円弧状ギヤ部に嚙合うピニオンギヤと、

前記ピニオンギヤから前記出力ギヤまでの伝達経路中に設けられたワンウェイ ククラッチ機構とを備えてなり、

前記ヮンゥニイクラッチ機構は、 前記円弧状ギヤが往動する際に空転するもの と、 前記円弧状ギヤが復動する際に空転するものの 2組を有し、

力、つ、 前記 2組のワンゥヱイクラッチ機構から前記出力ギヤまでの伝達経路は、 前記ワンゥヱイクラッチ機構が締結されたときに、 前記出力ギヤを同一方向に回 転させることを特徴とする回転工具。

( 3 ) 請求項 （2 ) の回転工具であって、

前記円弧状ギヤに嚙み合う前記ピニオンギヤとして、 第 1ピニオンギヤと第 2 ピニオンギヤとを有し、

前記ワンゥヱイクラッチ機構及び該ヮンゥ Xイクラッチ機構から前記出力ギヤ までの伝達経路として、 前記第 1ピニオンギヤと同軸的に設けられた第 1 ドライ ブギヤと、 該第 1ピニオンギヤ *該第 1 ドライブギヤ間に形成された第 1ラン二 ング ·フヱース ·ラチヱッ 卜と、 前記第 2ピニオンギヤと同軸的に設けられかつ 前記第 1 ドライブギヤと嚙み合う第 2 ドライブギヤと、 該第 2ピニオンギヤ，該 第 2 ドライブギヤ間に形成され前記第 1ランニング ·フヱース ·ラチヱッ 卜とは 伝達する回転の方向が逆である第 2ランニング ·フヱ一ス ·ラチヱッ トを有し、 前記第 1 ドライブギヤが前記出力ギヤに嚙み合うようにされていることを特徴す る回転工具。

( 4 ) 請求項 （3 ) の回転工具であって、 前記第 1 ドライブギヤまたは前記第 2 ドライブギヤが前記出力ギヤに嚙み合うように切換え可能とされていることを 特徴とする回転工具。

( 5 ) 請求項 （2 ) ， （3 ) 及び （4 ) のいずれかの回転工具における出力ギ ャの回転伝達部が、 ボルト ·ナツ ト類を保持するソケットを保持するソケッ ト保 持部であることを特徴とするラチヱッ ト式ソケットレンチ。

( 6 ) 円形ギヤと、

該円形ギヤに嚙合うピニオンギヤと、

回転運動の出力軸と、

前記ピニオンギヤから前記出力軸までの伝達経路中に設けられたワンウェイク クラッチ機構とを備えてなり、

前記ヮンウェイクラツチ機構は、 前記円形ギヤが一方向に回転する際に空転す るものと、 前記円形ギヤが逆方向に回転する際に空転するものの 2組を有し、 力、つ、 前記 2組のワンゥヱイクラッチ機構から前記出力軸までの伝達経路は、 前記ヮンウェイクラツチ機構が締結されたときに、 前記出力軸を同一方向に回転 させることを特徴とする往復円弧運動を回転運動に変換する機構。