JP6029656B2 - トルク検知ユニットを備えた動力レンチ - Google Patents

Description

本発明は、実際に伝達された出力トルクに応じて電気信号を発生するトルク検知ユニットを備える動力レンチに関するものである。

特に、本発明は、ハウジング、モーター、出力軸、及びモーターを出力軸に接続し且つハウジング内に支持される静止型リングギアを含む遊星減速ギアから成る動力工具に関するものである。リングギアは、ギア装置からハウジングへ反作用トルクを伝達するように構成され、リングギアの反作用トルクは、出力軸を通って供給される出力トルクに相当する。

この種の動力レンチは、特許文献１：米国特許第４，４０４，７９９号に開示されており、リングギアは歪みゲージを備える弱い首部分を介してレンチハウジングに固定されている。ギア装置を介してトルクが伝達される間、弱い部分は反作用トルクで弾性的に曲がり、伝達された出力トルクはリングギアのこの弱い首部分の変形量として測定され、それが出力トルクに相当する。しかし、この先行技術装置は、記載されたリングギアの構成が特にその軸方向の広がりに関してかさばり、それが動力レンチの外寸に負に影響を及ぼす点において不利である。

より小型のトルク・センサー構造は、特許文献２：スウェーデン国特許出願第０７０１６２１−５号に開示されている。特許文献２に記載された動力レンチは、歪みゲージを備え且つ遊星ギア装置のリングギアからレンチハウジングへ反作用トルクを伝達するように設けられた環状トルク伝達要素を有するトルク検知ユニットを具備している。このトルク検知ユニットは、軸方向に非常に小型であるので動力レンチの長さを増すことはない。

また、特許文献３：国際公開ＷＯ２００８／０９００６９号にはリングギアからハウジングへ反作用トルクを伝達するよう遊星減速ギア装置のリングギア及び動力レンチハウジングの両方を係合するようにされる小型のトルク検知ユニットが記載されている。このトルク検知ユニットは、横方向に伸びる二対のアームを有するセンサー本体を有し、そのうちの一対はハウジングと係合するようにされ、また他の一対はリングギアに固定されている。最初の一対のアームは、伝達された反作用トルクに応じて検知アームの弾性的な曲りに応じて信号を発生する複数の歪みゲージを担持している。

上記先行技術のトルク検知装置は共に重大な欠点を抱えている。すなわちそれら装置はリングギア及びハウジングに４つの部位で接続されることで、動力レンチの部品及びセンサー要素自体の製造時に生じる許容差の分散が個々のアームに負荷レベルの差を必然的に生じさせることを意味する。その結果、リングギアとハウジングとの間に伝達される反作用トルクの尺度として及び従って動力レンチから供給される出力トルクの尺度として歪みゲージで発生される信号に、様々な変動及び不確実性に関連した望ましくない許容差を引き起こされることになる。

米国特許第４，４０４，７９９号 スウェーデン国特許出願第０７０１６２１−５号 国際公開ＷＯ２００８／０９００６９号

上記問題点は、動力レンチが、リングギアからハウジングへ伝達される反作用トルクを動力レンチの部品及び/又はトルク伝達要素自体に分散する許容差に関係なく常に正確な仕方で測定するトルク検知ユニットを備える本発明によって解決される。

主な特徴によれば、本発明は、ハウジング、モーター、出力軸、及びモーターを出力軸に接続し且つハウジング内に支持される静止型リングギアを包含する遊星減速ギア装置を有し、トルク検知ユニットを具備した動力レンチに関するものであり、トルク検知ユニットは、リングギアからハウジングに反作用トルクを伝達するように設けられたトルク伝達要素を備え、また伝達された反作用トルクの大きさに応じて電気信号を発生するように設けられた歪み測定センサーを担持している。トルク伝達要素はリングギアの内径と実質的に等しい外径を備えた環状体を備え、その外周にリングギアの歯と整合して係合する複数の歯を有し、それによりリングギアにトルク伝達要素を回転式にロックし、また前記トルク伝達要素は環状体から放射状に伸びてハウジングの当接部と係合するように設けられた単一の反作用アームを備えている。

本発明の特定の実施形態では、歯は前記環状体の外周のセクタＡに設けられ、前記セクタＡは前記反作用アームの直径上反対側に位置する。セクタＡは小さな複数のセクタに分割されても良く、実際、セクタは反作用アームに正対して位置されない。

本発明の別の実施形態では、前記セクタＡ或いは複数のセクタは前記環状体の周囲の少なくとも１８０度にわたってのびている。１８０度にわたってのびることは、歯付きセクタの和が１８０度よりもはるかに小さくても良いように、もし在れば、個々のセクタ間の隙間も含む。

本発明のさらに別の実施形態では、前記環状体は、歪み測定手段を担持するための平坦面を備えた少なくとも１つの弱い部分を備え、前記平坦面はリングギアの幾何学的な軸に平行な平面に位置する。

本発明の特定の実施形態では、前記環状体は前記反作用アームの対向面に位置する２つの弱い部分を備える。

本発明によるトルク検知ユニットは、単純な設計で製造するのに比較的安価である点で有利である。

本発明の好ましい実施形態は、以下添付図面を参照して説明される。

本発明による動力レンチの部分断面側面図。 本発明によるトルク検知ユニットの斜視図。 図２のトルク検知ユニットの後端面図を示す。 トルク検知ユニットの縦断面図を示す。 トルク伝達要素の端面図を示す。 トルク伝達要素の側面図を示す。

図解された動力レンチは、後部ハンドル１１及び電源制御レバー１２からなるハウジング１０、回転モーター、出力軸１３、及び出力軸１３とモーターを接続する減速ギア１４から構成される。減速ギア１４は、周知の遊星型ギアであり、図示された例証では共通のリングギア１９を備えた２つのステージ１７及び１８で構成される。共通のリングギア１９はスリーブ型でギアステージ１７、１８を越えて軸方向に伸び、側面ギャップ２１を設けている。リングギア１９はハウジング１０に堅固に固定される内部スリーブ２２に支持される。

トルク検知ユニット２０は、リングギア１９とハウジング１０との間に具備され、動力レンチ動作中リングギア１９で生成された反作用トルクを指示するために配置されている。トルク検知ユニット２０はリングギア１９の内部に設けられ、減速ギア１４からハウジング１０に反作用トルクを伝達し同時に回転に対しリングギア１９を保持するために配置されるトルク伝達要素２３を備えている。トルク伝達要素２３は環体２４及び放射状に伸びる反作用アーム２５を備え、そこで環体２４はその外周にリングギア１９の歯と調和して係合するよう適合された多数の歯２６を設けている。これらの歯２６はリングギア外周の特定のセクタＡをカバーし、そのセクタＡの正反対に反作用アーム２５が放射状に伸びている。反作用アーム２５は、リングギア１９の側面ギャップ２１を通って外に伸び、その外側端部で、回転に対し支持を外すためにハウジング１０の内部スリーブ２２にあるスロット２９と係合する。動力レンチ動作中リングギア１９に作用する反作用トルクは、トルク伝達要素２３及び内部スリーブ２２上の反作用アーム２５を介してハウジング１０に伝達される。

トルク伝達要素２３は、さらに環体２４の２つの推移部分３４、３５に置かれる２つの平坦面３２、３３からなり、環体２４を反作用アーム２５に接続している。これらの推移部分３４、３５は反作用アーム２５より多少弱い断面を持っており、リングギア１９からハウジング１０に伝達される反作用トルクから結果として反作用アーム２５に生じる曲げ力に弾性的にへこむようにされている。

推移部分３４、３５の２つの平坦面３２、３３には歪み測定検知器３６、３７が取付けられ、リングギア１９の反作用トルクに起因して反作用アーム２５に引き起こされた曲げ力に反応する電気信号を生成するようにされている。歪みゲージ３６、３７は非表示の配線を介してハウジング１０の動作制御ユニットに接続され、よって電気信号は出力軸１３上に実際に伝達される出力トルクを指示する。

１０；２２ ハウジング
１３ 出力軸
１４ 遊星減速ギア
１９ 静止型リングギア
２０ トルク検知ユニット
２３ トルク伝達要素
２４ 環体
２５ 反作用アーム
２６ 複数の歯
２９ 迫台；スロット
３２；３３ 平坦面
３４；３５ 弱い部分
３６；３７ 歪み測定検知器
Ａ セクタ

Claims (5)

1. ハウジング（１０、２２）、
   モーター、
   出力軸（１３）、及び
   モーターを出力軸（１３）に接続し且つハウジング（１０）内に支持される静止型リングギア（１９）を含む遊星減速ギア（１４）
   を具備するトルク検知ユニットを備えた動力レンチであって、
   該トルク検知ユニット（２０）が
   リングギア（１９）からハウジング（１０、２２）に反作用トルクを伝達するために配置されたトルク伝達要素（２３）を備え、
   該トルク伝達要素（２３）が伝達された反作用トルクの大きさに反応した電子信号を生成するために配置された歪み測定検知器（３６、３７）を担持する
   動力レンチにおいて、
   該トルク伝達要素（２３）がリングギア（１９）の内径と本質的に等しい外径を備えた環体（２４）を備え、
   前記環体（２４）が、その外周にリングギア（１９）の歯と調和して係合する複数の歯（２６）を有し、それにより、リングギア（１９）にトルク伝達要素（２３）を回転方向にロックし、
   また前記トルク伝達要素（２３）が、環体（２４）から放射状に伸びてハウジング（１０、２２）の迫台（２９）と係合するように配置された一本の反作用アーム（２５）を備えている
   ことを特徴とする動力レンチ。
2. 前記歯（２６）が前記環体（２４）の外周セクタ（Ａ）に設けられ、
   前記セクタ（Ａ）が前記反作用アーム（２５）の正反対に位置している
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力レンチ。
3. 前記セクタ（Ａ）が前記環体（２４）の周囲を少なくとも１８０度以上に亘って拡張している
   ことを特徴とする請求項２に記載の動力レンチ。
4. 前記環体（２４）が、歪み測定手段（３６、３７）を担持するための平坦面（３２、３３）を備えた少なくとも１つの弱い部分（３４、３５）を備え、
   前記平坦面（３２、３３）がリングギア（１９）の幾何学的な軸と平行した平面に位置する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の動力レンチ。
5. 前記環体（２４）が、前記反作用アーム（２５）の対向する側面に位置する２つの弱い部分（３４、３５）を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の動力レンチ。

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