WO2005117194A1 - 燃料電池用締め付け工具 - Google Patents

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Masahiro Kobayashi
Akira Mizuochi
Kiyoshi Chikashige
Hirotaka Kubo
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Advanex Inc.
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell tightening tool for simultaneously tightening a number of stacked unit cells using a plurality of fasteners.
  • a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) has been known as one of the fuel cells.
  • This polymer electrolyte fuel cell (hereinafter sometimes simply referred to as a fuel cell) is formed by laminating a number of flat unit cells (unit cells).
  • a fuel cell in order to operate it while maintaining its performance at a high level, it is necessary to apply a predetermined surface pressure to the stacked unit cells and tighten them in the stacking direction.
  • the fuel cell expands and contracts particularly in the stacking direction due to heat generation and heat radiation during operation, it is general to apply a predetermined tightening force while following this expansion and contraction (for example, see Japanese Patent Publication No. No. 54713).
  • the stacked unit batteries When fastening the stacked unit batteries using a plurality of fasteners, the stacked unit batteries must be tightened in order to uniformly apply the surface pressure to the unit batteries while keeping the fastening force of each fastener even. It is preferable to perform the work of tightening each fastener while separately using a press machine or the like. However, there is a problem that such work increases the number of man-hours for assembling the fuel cell.
  • the present invention provides a fuel cell tightening tool that can reduce the number of assembly steps of a fuel cell while keeping the tightening force of a plurality of fasteners uniform.
  • the present invention provides a method for simultaneously tightening a number of stacked unit batteries using a plurality of fasteners.
  • the fastening tool for a fuel cell includes a plurality of socket members which are respectively engaged with the respective fasteners so as to transmit a torque, rotors respectively provided on the socket members, and a torque for applying a torque for rotating the respective rotors.
  • Input means and torque input means force A torque transmission mechanism that distributes the input torque and transmits it to each rotor and uniformly rotates each rotor, and is provided between each socket member and the rotor.
  • the socket member When the tightening torque for rotating the rotor is equal to or less than a predetermined value, the socket member is rotated together with the rotor, and when the tightening torque is larger than the predetermined value, the clutch for idling the rotor with respect to the socket member. And a mechanism.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fuel cell and a tightening tool according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the tightening tool.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exploded explanatory view of a torque wrench of the tightening tool. Explanation of reference numerals
  • the fuel cell tightening tool indicated by reference numeral 10 in FIG. 1 is configured to simultaneously tighten a number of stacked unit cells 2 using a plurality of fasteners 5 along the stacking direction when assembling the fuel cell 1. I have.
  • the fuel cell 1 is a well-known polymer electrolyte fuel cell comprising a number of rectangular flat unit cells (unit cells) 2 stacked and sandwiched between a pair of clamping plates 3 and 4. 1 (PE),
  • a plurality of fasteners 5 are provided in parallel around the fuel cell 1. Both ends of each fastener 5 are connected to the outer peripheral portions of the respective tightening plates 3 and 4 to generate a tightening force for compressing between the respective tightening plates 3 and 4.
  • Each of the fasteners 5 is arranged such that four are arranged at substantially equal intervals on the long side of the unit cell 2 and three are arranged at substantially equal intervals on the short side thereof. A total of ten are provided.
  • the tightening force of each fastener 5 is applied to each unit battery 2 via both fastening plates 3 and 4 to generate a uniform surface pressure on each unit battery 2.
  • Each fastener 5 is attached to each fastening plate 3 in the stacking direction of the unit cells 2.
  • the unit battery 2 is tightened visibly by mainly using a stud bolt 6 penetrating through the nut 4 and a nut 7 screwed to the stud bolt 6, and a compression coil panel 8 interposed between the nut 7 and the tightening plate 3. .
  • the stacking direction of the unit batteries 2 will be described as the vertical direction, the head 6a side of the stud bolt 6 (the tightening plate 4 side) will be below, and the nut 7 side (the tightening plate 3 side) will be above.
  • the stud bolt 6 penetrates the tightening plates 3 and 4 along the vertical direction with the lower part of the neck directed upward from below the lower tightening plate 4 to above the upper tightening plate 3.
  • a nut 7 is screwed into a part of the stud bolt 6 projecting upward from the upper clamping plate 3, and a compression coil panel 8 is interposed between the nut 7 and the clamping plate 3.
  • the lower end of the compression coil panel 8 contacts the upper surface of the clamping plate 3, and the upper surface contacts the lower surface of the nut 7 via the flat washer 9. Due to the elastic force of the compression coil panel 8 in the extension direction, the upper clamping plate 3 is urged downward, and the lower clamping plate 4 is moved upward via the nut 7 and the stud bolt 6. When energized, the clamping plates 3, 4 clamp the unit cell 2 between them.
  • the torque required to tighten the nut 7 increases and decreases in proportion to the increase and decrease in the elastic force of the compression coil panel 8. In other words, the tightening torque increases or decreases according to the reaction force received from the unit battery 2 tightened by the fastener 5.
  • the tightening tool 10 receives a torque from a single handle (torque input means) 12, and simultaneously operates a plurality of torque wrenches 20 provided on each fastener 5 to apply this torque to each fastener 5. And simultaneously tighten the nuts 7 of the fasteners 5 with a predetermined tightening torque.
  • the tightening tool 10 includes a box-shaped frame 11 having a flat rectangular parallelepiped appearance in a vertical direction that substantially overlaps with the tightening plates 3 and 4 in a top view.
  • a torque input shaft 13 having a rotation axis extending in the vertical direction is disposed in a central portion of the frame 11.
  • the outer periphery of the frame 11 has a plurality of tors having a rotation axis also in the vertical direction.
  • a wrench 20 is provided.
  • the torque input shaft 13 is rotatably supported by the frame 11.
  • the upper end of the torque input shaft 13 projects upward from the upper wall 11 a of the frame 11 and is connected to the base of the handle 12. That is, a desired torque can be input to the torque input shaft 13 by operating the handle 12.
  • the torque input to the torque input shaft 13 is distributed via a torque transmission mechanism 15 including a plurality of gears.
  • the allocated torque is transmitted to the input rotor (rotor) 21 of each torque wrench 20.
  • the torque transmission mechanism 15 includes an input gear 16 that is coaxially fixed to the torque input shaft 13, a relay gear 17 that is arranged on four sides of the input gear 16 and engages with the input gear 16, and a relay gear 17 that is adjacent to the input gear 16. And a corresponding output gear 18.
  • the output gear 18 is formed integrally with the input rotor 21 of each torque wrench 20.
  • the input gear 16 is larger than the relay gear 17 and the output gear 18, and increases the angular velocity of each torque wrench 20 with respect to the angular velocity of the handle 12.
  • Each of the relay gears 17 is rotatably supported by the frame 11, and each of the torque wrench 20 located at a corner of the frame 11 and two torque wrenches 20 adjacent thereto is connected to a total of three output gears 18. They are arranged to match. Therefore, the center output gear 18 of the three torque wrenches 20 located on the short side of the unit battery 2 is engaged with the two relay gears 17.
  • each torque wrench 20 When a clockwise torque is input to the torque input shaft 13 from the top view using the handle 12, the input rotor 21 of each torque wrench 20 via the input gear 16, each relay gear 17, and each output gear 18. Similarly, the clockwise torque is transmitted to each input rotor 21 to rotate in the same manner. That is, each torque wrench 20 operates in conjunction with the rotation of the torque input shaft 13.
  • each torque wrench 20 includes a socket member 22 engaged with a nut 7 of a corresponding fastener 5 so as to transmit torque, the input rotor 21, and the input rotor 21. And a clutch mechanism 23 interposed between the socket member 22 and the torque transmission between them.
  • the socket member 22 is rotatably supported by the frame 11, and is connected to a socket body 24 provided so as to protrude downward from a lower wall portion l ib of the frame 11, and is connected to an upper end of the socket body 24.
  • a lower support portion 25, an input shaft portion 26 connected to the upper end of the lower support portion 25, and an upper support portion 27 connected to the upper end of the input shaft portion 26 are integrally formed.
  • the socket body 24 is a cylindrical shape with a bottom that is opened by downward force, and has a relatively thick bottom wall 24a and a relatively thin peripheral wall 24b.
  • the rotation axis of the socket body 24 coincides with the rotation axis of the socket member 22.
  • the lower support portion 25 is coaxial with the socket body 24 and is formed in a small-diameter cylindrical shape.
  • the lower support portion 25 is rotatably supported by the lower wall portion l ib of the frame 11 via a bearing 28 fitted on the outer peripheral surface.
  • the input shaft portion 26 has a rod-like shape in which the upper end force of the lower support portion 25 also extends to the vicinity of the upper wall portion 11a of the frame 11, and has a substantially chamfered section 26a having a flat chamfered portion 26a on one side of a cylinder coaxial with the socket member 22. It is formed in a mold. At the upper end of the input shaft 26, a male screw 26b having a thread is formed on the outer periphery thereof.
  • the upper support 27 has a columnar shape coaxial with the input shaft 26 and is rotatably supported by the upper wall 1 la of the frame 11 via a bearing 29 fitted on the outer peripheral surface.
  • a C-clip 27a is attached to the upper end of the upper support 27.
  • the C-clip 27a and the upper end of the socket body 24 abut on the frame 11 via the flanges of the bearings 28 and 29, whereby the socket member 22 is positioned in the vertical direction with respect to the frame 11.
  • the input rotor 21 is supported on the input shaft 26 of the socket member 22 so as to be relatively rotatable around the rotation axis of the socket member 22.
  • the input rotor 21 has a cylindrical shape through which the input shaft 26 can pass, and the output gear 18 is formed on the lower outer peripheral portion thereof.
  • Disc-shaped thick plate washers 31, 32 are arranged above and below the input rotator 21, respectively. Each of these thick plate washers 31 and 32 has substantially D-shaped through holes 31a and 32a that match the cross-sectional shape of the input shaft 26. By allowing the input shaft 26 to pass through the through holes 31a and 32a, each of the thick plate washers 31 and 32 is allowed to move relative to the input shaft 26 in the vertical direction. It is attached to the input shaft 26 with its rotation restricted. [0030] A plurality of dish panels 33, 34 are interposed between the input rotator 21 and the thick plate washers 31, 32. Specifically, between the input rotator 21 and the upper thick plate washer 31, two counterpanes 33 whose outer peripheral side is higher than the central side are stacked. Between the input rotator 21 and the lower thick plate washer 32, three dish panels 34 whose outer peripheral side is lower than the central side are stacked.
  • the force plate springs in which the dish panels 33 and 34 are arranged above and below the input rotor 21 may be simply arranged above or below the input rotor 21.
  • a wrench nut 35 is screwed into the male screw portion 26b of the input shaft portion 26.
  • an upper thick plate washer 31 and two counterpanes 33 are provided between the lower surface of the wrench nut 35 and the upper surface of the input rotator 21, and two counterpanes 33 are provided.
  • a lower thick plate washer 32 and three dish panels 34 are provided between the upper surface of the lower support portion 25 and the lower surface of the input rotor 21, and three dish panels 34 are provided. That is, the thick plate washers 31, 32, the counterpanes 33, 34 and the input rotor 21, which are arranged between the lower surface of the wrench nut 35 and the upper surface of the lower support 25, move the wrench nut 35 and the lower It is sandwiched between the support part 25 and.
  • Such a clutch mechanism 23 adjusts the amount of tightening of the wrench nut 35 with respect to the male screw portion 26b and changes the elastic force of each of the counterspanes 33 and 34, so that the input rotor 21 and the socket member 22 To increase or decrease the frictional engagement force (clutch capacity) with. That is, the upper limit value of the tightening torque that can be transmitted between the input rotor 21 and the socket member 22 is set, and when a torque exceeding the upper limit value is applied, the clutch mechanism 23 is slipped to rotate the input rotation. The relative rotation of the child 21 and the socket member 22 makes torque transmission therebetween impossible.
  • the fuel cell tightening tool 10 in the above embodiment is for simultaneously tightening a large number of unit cells 2 stacked using a plurality of fasteners 5,
  • a socket member provided corresponding to the component 5 and engaged with the component so as to be able to transmit torque.
  • a torque transmission mechanism 15 for distributing the torque input from the handle 12 as a torque input means and transmitting the torque to an input rotor 21 provided corresponding to each socket member 22;
  • a clutch mechanism 23 provided between the input rotor 21 and the input rotor 21.
  • the clutch mechanism 23 disconnects the socket member 22 together with the input rotor 21.
  • the input rotor 21 is idled with respect to the socket member 22 while rotating.
  • the fasteners 5 when assembling the fuel cell 1, the fasteners 5 are temporarily assembled to the stacked unit cells 2 and then simultaneously tightened, so that the fastening force of the fasteners 5 is equalized. It is possible to apply a uniform surface pressure to the unit battery 2 while maintaining the pressure.
  • the unit cells 2 stacked at the time of assembling the fuel cell 1 do not need to be separately tightened using a press or the like. Therefore, there is an effect that the number of assembling steps of the fuel cell 1 can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • an electric or pneumatic torque input means may be employed instead of the handle 12.
  • the tightening force of the fastener 5 may be adjusted by tightening the head 6a side of the stud bolt 6 instead of the nut 7 side.
  • the torque transmission mechanism 15 may be a combination of a chain and a sprocket or a combination of a belt and a pulley.
  • a configuration using a coil panel instead of a flat panel panel may be used as the urging means of the clutch mechanism 23, a configuration using a coil panel instead of a flat panel panel may be used. It is desirable to use a countersunk panel in that the total length of each torque wrench 20 in the vertical direction can be suppressed.
  • a guide or the like for stabilizing the fuel cell 1 may be provided on the frame 11.
  • the fuel cell 1 can be fitted inside the guide, so that the frame 11 is stabilized and the fuel cell 1 Can be tightened.
  • the fuel cell is a body to be tightened by the tightening tool, but the body to be tightened is not limited to the fuel cell.
  • the unit cells stacked at the time of assembling the fuel cell are tightened by using a separate press machine or the like!
  • the surface pressure can be applied evenly, and the fasteners can be simultaneously and evenly tightened after absorbing the unevenness of the temporarily assembled state of the fasteners, so that the number of assembling steps of the fuel cell can be significantly reduced.

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Abstract

　この燃料電池用締め付け工具は、積層された多数の単位電池同時に締め付ける複数の締結具にそれぞれ係合する複数のソケット部材と、各ソケット部材にそれぞれ設けられた回転子と、各回転子を回転させるトルクを入力するトルク入力手段と、トルク入力手段から入力されたトルクを振り分けて各入力回転子に伝達し、各回転子を一様に回転させるトルク伝達機構と、各ソケット部材と入力回転子との間にそれぞれ設けられるクラッチ機構とを備える。クラッチ機構は、回転子を回転させる締め込みトルクが所定値以下の場合には回転子と共にソケット部材を回転させる一方、締め込みトルクが所定値よりも大きい場合にはソケット部材に対して入力回転子を空転させる。

Description

明 細 書
燃料電池用締め付け工具
技術分野
[0001] この発明は、積層された多数の単位電池を複数の締結具を用いて同時に締め付け るための燃料電池用締め付け工具に関する。
本願は、 2004年 5月 26日に出願された特願 2004— 156327号に基づき優先権 を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 従来から、燃料電池の一つとして、高分子電解質形燃料電池 (PEFC)が知られて いる。この高分子電解質形燃料電池 (以下、単に燃料電池ということがある）は、平板 状の単位電池（単位セル)を多数積層してなるものである。このような燃料電池にお いては、その性能を高水準に維持して運転するために、積層した単位電池に所定の 面圧を加えるベぐこれらをその積層方向で締め付ける必要がある。また、上記燃料 電池においては、運転時の発熱及び放熱により特に積層方向で伸縮することから、 この伸縮に追従しつつ所定の締め付け力を付与することが一般的である（例えば、 特公平 7 - 54713号公報参照)。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 積層された単位電池を複数の締結具を用いて締め付ける場合、各締結具の締め 付け力を均等に保って単位電池にムラなく面圧を加えるために、積層された単位電 池を別途プレス機等を用いて締め付けた状態で各締結具の締め込み作業を行うこと が好ましい。し力しながら、このような作業は燃料電池の組み立て工数を増加させて しまうという問題がある。
そこでこの発明は、複数の締結具の締め付け力を均等に保った上で燃料電池の組 み立て工数を削減できる燃料電池用締め付け工具を提供する。
課題を解決するための手段
[0004] 本発明は、積層された多数の単位電池を複数の締結具を用いて同時に締め付け るための燃料電池用締め付け工具である。この燃料電池用締め付け工具は、各締結 具にそれぞれトルク伝達可能に係合する複数のソケット部材と、各ソケット部材にそれ ぞれ設けられた回転子と、各回転子を回転させるトルクを与えるトルク入力手段と、ト ルク入力手段力 入力されたトルクを振り分けて各回転子に伝達し、各回転子を一様 に回転させるトルク伝達機構と、各ソケット部材と回転子との間にそれぞれ設けられ、 回転子を回転させる締め込みトルクが所定値以下の場合には回転子と共にソケット 部材を回転させる一方、締め込みトルクが所定値よりも大きい場合にはソケット部材 に対して回転子を空転させるクラッチ機構とを備える。
[0005] この構成によれば、燃料電池の組み立て時において、積層された単位電池に各締 結具を仮組みした後に各締結具を同時に締め込むことができる。
このとき、各締結具の仮組み時の状態にばらつきがあっても、各締結具において締 め込みトルク (締め込みトルク）が所定値に達した場合、換言すれば締結具の締め付 け力が所定値に達した場合には、クラッチ機構カ^ケット部材に対して回転子を空転 させる。つまり、全ての回転子が空転するまでトルクを入力することのみで、各締結具 の仮組み状態のばらつきを吸収した上で各締結具を同時かつ均等に締め込むこと が可能となる。したがって、各締結具の締め付け力を均等に保って、単位電池にムラ なく面圧をカ卩えることができる。
発明の効果
[0006] 本発明によれば、燃料電池の組み立て時に積層された単位電池を別途プレス機等 を用 、て締め付けると!、つた作業を要することなく、各締結具の締め付け力を均等に 保って単位電池にムラなく面圧を加えることができると共に、各締結具の仮組み状態 のばらつきを吸収した上でこれらを同時かつ均等に締め込むことができるため、燃料 電池の組み立て工数を大幅に削減できる。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]この発明の実施例における燃料電池及び締め付け工具の斜視図である。
[図 2]上記締め付け工具の上面図である。
[図 3]図 2における A— A線に沿う断面図である。
[図 4]上記締め付け工具のトルクレンチの分解説明図である。 符号の説明
[0008] 2 単位電池
5 締結具
10 燃料電池用締め付け工具
11 フレーム
12 ハンドル（トルク入力手段）
15 トルク伝達機構
21 入力回転子（回転子）
22 ソケット部材
23 クラッチ機構
31, 32 ヮッシャ
33, 34 皿パネ
35 ナット
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図 1において符号 10で示す燃料電池用締め付け工具は、燃料電池 1の組み立て 時において、積層された多数の単位電池 2を複数の締結具 5を用いて積層方向に沿 つて同時に締め付けるべく構成されている。
[0010] 燃料電池 1は、長方形状をなす平板状の単位電池（単位セル） 2を多数積層し、こ れを一対の締め付け板 3, 4で挟持してなる周知の高分子電解質形燃料電池 1 (PE
FC)である。燃料電池 1の周囲には複数の締結具 5が並列して設けられている。各締 結具 5は、両端部がそれぞれ各締め付け板 3, 4の外周部に連結されて、各締め付け 板 3, 4間を圧縮する締め付け力を生じる。
[0011] 各締結具 5は、単位電池 2の長辺側には四つが略等間隔で並び、短辺側には三つ が略等間隔で並ぶようにして、一つの燃料電池 1に対して合計十個設けられる。各締 結具 5の締め付け力は、両締め付け板 3, 4を介して各単位電池 2に付与され、各単 位電池 2に均一な面圧を発生させる。
[0012] 図 3を参照して説明する。各締結具 5は、単位電池 2の積層方向に各締め付け板 3 , 4を貫通するスタッドボルト 6及びスタッドボルト 6に螺着されるナット 7を主としてなり 、圧縮コイルパネ 8をナット 7と締め付け板 3との間に介在させる構成によって、単位 電池 2を弹性的に締め付ける。以下、単位電池 2の積層方向を上下方向とし、スタツ ドボルト 6の頭部 6a側 (締め付け板 4側）を下方、ナット 7側 (締め付け板 3側）を上方と して説明する。
[0013] スタッドボルト 6は、首下部が下側の締め付け板 4の下方から上側の締め付け板 3の 上方に向力つてこれら締め付け板 3, 4を上下方向に沿って貫通する。このスタツドボ ルト 6の上側の締め付け板 3から上方に突出する部分にはナット 7が螺着され、ナット 7と締め付け板 3との間に圧縮コイルパネ 8が介装される。
[0014] 圧縮コイルパネ 8の下端は締め付け板 3の上面に当接し、上面は平ヮッシャ 9を介し てナット 7の下面に当接する。この圧縮コイルパネ 8の伸び方向への弾性力により、上 側の締め付け板 3が下方に向かって付勢されると共に、下側の締め付け板 4がナット 7及びスタッドボルト 6を介して上方に向かって付勢されて、両締め付け板 3, 4がこれ らの間の単位電池 2を締め付ける。
[0015] すなわち、ナット 7を緩めれば圧縮コイルパネ 8の弾性力が減少して締結具 5の締め 付け力が減少し、ナット 7を締め込めば圧縮コイルパネ 8の弾性力が増加して締結具 5の締め付け力が増加する。ここで、ナット 7の締め込みに必要なトルク（締め込みトル ク）は、圧縮コイルパネ 8の弾性力の増減に比例して増減する。換言すると、締め込 みトルクは、締結具 5によって締め付けた単位電池 2から受ける反力に応じて増減す る。
[0016] 締め付け工具 10は、単一のハンドル（トルク入力手段） 12からトルクを入力され、各 締結具 5に設けられた複数のトルクレンチ 20を同時に作動させることによりこのトルク を各締結具 5に振り分け、各締結具 5のナット 7を所定の締め込みトルクで同時に締 め込む。
[0017] 図 1, 2に示すように、締め付け工具 10は、上面視で各締め付け板 3, 4にほぼ重な る上下方向で扁平な直方体状の外観をなすボックス状のフレーム 11を備える。フレ ーム 11の中央部分には上下方向に沿う回転軸線を有するトルク入力軸 13が配され る。フレーム 11の外周部分には同じく上下方向に沿う回転軸線を有する複数のトル クレンチ 20が配される。
[0018] トルク入力軸 13はフレーム 11に回転自在に支持されている。トルク入力軸 13の上 端部は、フレーム 11の上壁部 11aから上方に突出して前記ハンドル 12の基部に連 結されている。すなわち、ハンドル 12の操作によりトルク入力軸 13に所望のトルクを 入力可能である。
トルク入力軸 13に入力されたトルクは、複数のギヤで構成されるトルク伝達機構 15 を介して振り分けられる。振り分けられたトルクは、各トルクレンチ 20の入力回転子（ 回転子） 21に伝達される。
[0019] トルク伝達機構 15は、トルク入力軸 13に同軸固定される入力ギヤ 16と、入力ギヤ 1 6の四方に配されてこれに嚙み合う中継ギヤ 17と、隣接する中継ギヤ 17に嚙み合う 出力ギヤ 18とを有してなる。出力ギヤ 18は、各トルクレンチ 20の入力回転子 21に一 体に形成されて 、る。入力ギヤ 16は中継ギヤ 17及び出力ギヤ 18に対して大型とさ れ、ハンドル 12の角速度に対して各トルクレンチ 20の角速度を増加させる。
[0020] 各中継ギヤ 17はフレーム 11に回転自在に支持され、フレーム 11の隅部に位置す るトルクレンチ 20及びこれに隣接する二つのトルクレンチ 20のそれぞれ、計三つの 出力ギヤ 18に嚙み合うように配される。したがって、単位電池 2の短辺側に位置する 三つのトルクレンチ 20の内の中央の出力ギヤ 18は、二つの中継ギヤ 17に嚙み合つ ている。
[0021] ハンドル 12を用いてトルク入力軸 13に上面視で右回りのトルクを入力すると、入力 ギヤ 16、各中継ギヤ 17、及び各出力ギヤ 18を介して各トルクレンチ 20の入力回転 子 21に同じく右回りのトルクが伝達され、各入力回転子 21がー様に回転される。つ まり、トルク入力軸 13の回転に連係して、各トルクレンチ 20が作動する。
[0022] 図 3, 4に示すように、各トルクレンチ 20は、対応する締結具 5のナット 7にトルク伝達 可能に係合するソケット部材 22と、前記入力回転子 21と、入力回転子 21とソケット部 材 22との間に介設されてこれらの間のトルク伝達を制御するクラッチ機構 23とを有し ている。
[0023] ソケット部材 22はフレーム 11に回転自在に支持され、フレーム 11の下壁部 l ibか ら下方に突出するように設けられたソケット本体 24と、ソケット本体 24の上端に連なる 下側支持部 25と、下側支持部 25の上端に連なる入力軸部 26と、入力軸部 26の上 端に連なる上側支持部 27とが一体に形成されてなる。
[0024] ソケット本体 24は下方に向力つて開放する有底円筒状のもので、比較的肉厚の底 壁部 24aと比較的肉薄の周壁部 24bとを有している。ソケット本体 24の回転軸線はソ ケット部材 22の回転軸線に一致する。ソケット本体 24は締結具 5に対して締結具 5の 圧縮コイルパネ 8に被さるように装着されると、底壁部 24aの下面中央に形成された 凹部 24c内にナット 7を嵌合させる。なお、凹部 24cの開口側の周縁には、ナット 7を 嵌合させる際にこれを案内するガイド面 24dが形成されている。
[0025] 下側支持部 25は、ソケット本体 24と同軸で、小径の円柱状に形成されている。下 側支持部 25は、外周面に嵌められた軸受け 28を介して、フレーム 11の下壁部 l ib に回転自在に支持される。
[0026] 入力軸部 26は、下側支持部 25の上端力もフレーム 11上壁部 11a近傍まで延びる 棒状で、ソケット部材 22と同軸の円柱の一側に平坦な面取り部 26aを有する断面略 D型に形成されている。入力軸部 26の上端部は、その外周部にネジ山を有する雄ネ ジ部 26bが形成されて 、る。
[0027] 上側支持部 27は、入力軸部 26と同軸の円柱状で、外周面に嵌められた軸受け 29 を介してフレーム 11の上壁部 1 laに回転自在に支持される。上側支持部 27の上端 部には Cクリップ 27aが装着されている。 Cクリップ 27aとソケット本体 24の上端部とが 、各軸受け 28, 29のフランジ部を介してフレーム 11に当接することで、ソケット部材 2 2のフレーム 11に対する上下方向での位置決めがなされる。
[0028] ソケット部材 22の入力軸部 26には、前記入力回転子 21がソケット部材 22の回転 軸線回りに相対回転自在に支持される。入力回転子 21は、入力軸部 26を揷通可能 な円筒状で、その下部外周部には前記出力ギヤ 18がー体成形されている。
[0029] 入力回転子 21の上下には円盤状の厚板ヮッシャ 31, 32がそれぞれ配設される。こ れら各厚板ヮッシャ 31, 32は、入力軸部 26の断面形状に整合する略 D型の揷通孔 31a, 32aを有している。揷通孔 31a, 32aに入力軸部 26を揷通させることで、各厚 板ヮッシャ 31, 32が入力軸部 26に対して上下方向での相対移動が許容される一方 、回転軸線回りの相対回転が規制された状態で、入力軸部 26に取り付けられる。 [0030] 入力回転子 21と各厚板ヮッシャ 31, 32との間には、複数の皿パネ 33, 34が介装さ れる。具体的には、入力回転子 21と上側の厚板ヮッシャ 31との間には、中央側よりも 外周側が上方となる二枚の皿パネ 33が重ねられている。入力回転子 21と下側の厚 板ヮッシャ 32との間には、中央側よりも外周側が下方となる三枚の皿パネ 34が重ね られている。
なお、本実施形態では入力回転子 21の上下に皿パネ 33, 34を配置した力 皿バ ネは入力回転子 21の上または下いずれか一方に配置するだけでもよい。
[0031] 入力軸部 26の雄ネジ部 26bには、レンチ用ナット 35が螺着されている。レンチ用ナ ット 35の下面と入力回転子 21の上面との間には、上側の厚板ヮッシャ 31及び二枚 の皿パネ 33が配設されている。一方、下側支持部 25の上面と入力回転子 21の下面 との間には、下側の厚板ヮッシャ 32及び三枚の皿パネ 34が配設される。すなわち、 レンチ用ナット 35の下面と下側支持部 25の上面との間に配置された各厚板ヮッシャ 31, 32、皿パネ 33, 34及び入力回転子 21を、レンチ用ナット 35と下側支持部 25と で挟持している。
[0032] レンチ用ナット 35を締め込み、各皿パネ 33, 34に所定の弾性力を発生させると、こ れら各皿パネ 33, 34を介して各厚板ヮッシャ 31, 32と入力回転子 21とが摩擦係合 する。その結果、入力回転子 21とソケット部材 22との間でトルクの伝達が可能となる 。すなわち、各厚板ヮッシャ 31, 32及び皿パネ 33, 34力 入力回転子 21とソケット 部材 22との間に介在する前記クラッチ機構 23を構成している。
[0033] このようなクラッチ機構 23は、雄ネジ部 26bに対するレンチ用ナット 35の締め込み 量を調整し各皿パネ 33, 34の弾性力を変化させることで、入力回転子 21とソケット 部材 22との摩擦係合力（クラッチ容量)を増減させる。すなわち、入力回転子 21とソ ケット部材 22との間で伝達可能な締め込みトルクの上限値を設定し、上限値を超え るトルクが作用した場合には、クラッチ機構 23をスリップさせて入力回転子 21とソケッ ト部材 22とを相対回転させることで、これらの間のトルク伝達を不能とする。
[0034] 以上説明したように、上記実施例における燃料電池用締め付け工具 10は、積層さ れた多数の単位電池 2を複数の締結具 5を用いて同時に締め付けるためのものであ つて、各締結具 5に対応して設けられてこれにトルク伝達可能に係合するソケット部材 22と、トルク入力手段であるハンドル 12から入力されたトルクを振り分けてこれを各ソ ケット部材 22に対応して設けられた入力回転子 21に伝達するトルク伝達機構 15と、 各ソケット部材 22と入力回転子 21との間にそれぞれ設けられるクラッチ機構 23とを 備え、クラッチ機構 23が、締結具 5の締め込みに必要なトルクが所定値以下の場合 には入力回転子 21と共にソケット部材 22を回転させる一方、前記トルクが所定値より も大きい場合にはソケット部材 22に対して入力回転子 21を空転させるように構成さ れたものである。
[0035] この構成によれば、燃料電池 1の組み立て時において、積層された単位電池 2に各 締結具 5を仮組みした後にこれらを同時に締め込むことで、各締結具 5の締め付け力 を均等に保って単位電池 2にムラなく面圧を加えることが可能となる。
これにより、燃料電池 1の組み立て時に積層された単位電池 2を別途プレス機等を 用いて締め付けるといった作業を要することなぐ各締結具 5の締め付け力を均等に 保って単位電池 2にムラなく面圧を加えることができ、燃料電池 1の組み立て工数を 削減できるという効果がある。
[0036] また、各締結具 5の仮組み状態（例えばスタッドボルト 6へのナット 7の螺着量）にば らつきがあっても、締結具 5の締め込みに必要なトルクが所定値に達した場合、換言 すれば締結具 5の締め付け力が所定値に達した場合には、クラッチ機構 23がソケット 部材 22に対して入力回転子 21を空転させるので、結果的に全ての入力回転子 21 が空転するまでトルクを入力することのみで、各締結具 5の仮組み状態のばらつきを 吸収した上でこれらを同時かつ均等に締め込むことが可能となる。
これにより、上述の作用効果と併せて燃料電池 1の組み立て工数を大幅に削減で きるという効果がある。
[0037] なお、この発明は上記実施例に限られるものではなぐ例えば、ハンドル 12に代わ り、電動式あるいはエア式等のトルク入力手段を採用してもよい。また、締結具 5の締 め付け力調整をナット 7側ではなくスタッドボルト 6の頭部 6a側を締め込むことで行うよ うにしてもよい。さらに、トルク伝達機構 15が、チェーンとスプロケットとを組み合わせ たものやベルトとプーリとを組み合わせたものであってもよい。さらにまた、クラッチ機 構 23の付勢手段として、皿パネではなくコイルパネを用いた構成であってもよいが、 各トルクレンチ 20の上下方向での全長が抑えられるという点で皿パネを用いることが 望ましい。
フレーム 11に、燃料電池 1を安定させるためのガイド等を設けてもよい。例えば、フ レーム 11の側面をソケット部材側に延長して枠状のガイドを設けることにより、このガ イドの内側に燃料電池 1を嵌めることができるので、フレーム 11を安定させて燃料電 池 1を締め付けることができる。
また、本実施形態では燃料電池を締め付け工具による被締付体としたが、被締付 体は燃料電池には限られな ヽ。
そして、上記実施例における構成は一例であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で 種々の変更が可能であることはいうまでもない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、 構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本発明は前述した説明 によって限定されることはなぐ添付のクレームの範囲によってのみ限定される。 産業上の利用可能性
本発明によれば、燃料電池の組み立て時に積層された単位電池を別途プレス機等 を用 、て締め付けると!、つた作業を要することなく、各締結具の締め付け力を均等に 保って単位電池にムラなく面圧を加えることができると共に、各締結具の仮組み状態 のばらつきを吸収した上でこれらを同時かつ均等に締め込むことができるため、燃料 電池の組み立て工数を大幅に削減できる。

Claims

請求の範囲
[1] 積層された多数の単位電池を同時に締め付ける複数の締結具にそれぞれトルク伝 達可能に係合する複数のソケット部材と、
前記各ソケット部材にそれぞれ設けられた回転子と、
前記各回転子を回転させるトルクを入力するトルク入力手段と、
前記トルク入力手段力 入力されたトルクを振り分けて各回転子に伝達し、各回転 子を一様に回転させるトルク伝達機構と、
前記各ソケット部材と回転子との間にそれぞれ設けられ前記回転子を回転させる締 め込みトルクが所定値以下の場合には前記回転子と共にソケット部材を回転させる 一方、前記締め込みトルクが所定値よりも大きい場合には前記ソケット部材に対して 回転子を空転させるクラッチ機構とを備えることを特徴とする燃料電池用締め付けェ 具。
[2] 請求項 1に記載の燃料電池用締め付け工具であって、
前記クラッチ機構が、前記回転子の回転軸線方向の少なくとも一端に配置されて 前記回転子と一体に回転するヮッシャと、前記回転子と前記ヮッシャとの間に配置さ れて圧縮される皿パネとを備える。
[3] 請求項 2に記載の燃料電池用締め付け工具であって、
さらに、前記皿パネの弾性力を変化させるナットを備える。
[4] 請求項 1に記載の燃料電池用締め付け工具であって、
前記ソケット部材及び前記トルク入力手段を回転自在に支持し、前記クラッチ機構 を収容した箱状のフレームを備える。
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