JPH05506818A - トルクレンチ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 トルクレンチ 本発明の背景 本発明はトルクレンチに関し、特に、回転力を、サイドコーディング（ｓｉｄｅ 　ｌｏａｄｉｎｇ　）を引き起こすことなしに均等で正反対の力が被トルク部材 に印加させられるように構成された流体圧シリンダにより印加することができる 、軽量で独立した（Ｓｅ１ｆ−ＣＯｎｔａｉｎｅｄ）持ち運び可能なトルクレン チに関する。

現在、トルクレンチを使用する多くの場合、連結されるべき部材を正確に整列さ せた状態で、同時に高精度で高トルク力をかけることが必要となっている。この ことは、例えば、ジェットエンジンや他の高速機器の組立や修理の際に特にめら れる。後述するような従来のトルクレンチでは、必ずしもこの要請に応えること はできなかった。代表的な従来例では、オフセットの単一機械的モーメントアー ムあるいは単一流体ラム（ｒａｍ）集合体を用いており、これは高トルク時にサ イドローディングを引き起こす傾向が高い。このサイドローディングは連結され る部材の曲げや偏心を引き起こしす。例えば、タービン軸にわずかな偏心が生じ た場合であっても、それによりエンジンの振動は増幅され許容できないランアウ ト（ｒｕｎ−ｏｕｔ　）の原因となり、早期のエンジン事故に導く。

トルクレンチの分野では、特定の使用法に応じて設計されたレンチが従来から種 々存在した。液圧トルクレンチというかなり狭い分野でも、種々の設計のトルク レンチが存在する。例えば、オ−スティンの米国特許第４，１３７．８００号は 、液圧シリンダが滑りブロックを単一トルクアームに対して押しつけ、それによ りラチェット機構を回転させるトルクレンチを開示している。フラッジの米国特 許第３，６８６，９８３号は、トルク力が水圧モータにより与えられるトルク印 加装置を開示している。従来技術で使用されている特別なトルクレンチの一例は 、スナイダの米国特許第４，８３８，１３０号に開示されており、そこでは多数 の隣接するボルトのひとつをしめるのに特に用いられる水圧可動パワーレンチが 示されている。スナイダーの前記第４，８３８’　１３０号レンチはボルトを回 転させるための回動自在なレバー作用する水圧シリンダーを有している。トルク の印加による反力は特定の形状のアンカーリング（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ　ｒｉｎ ｇ）を通して隣接するボルトにかけられる。米国特許第３，８６８，８７２号及 び４゜７０６．５２７号は、トルク力がレバーアームを介して作用する水圧シリ ンダによって与えられるトルクレンチのさらに他の例が示されている。

米国特許第２，９６１，９０４号は、バランスしたトルク力をかけることによっ て従来技術の欠点に対処をしようとした水圧駆動レンチを開示している。そのレ ンチはナツトを受け入れるためのラチェット開口を有する中央駆動部材を備えて いる。また、前記駆動部材は、その部材から半径方向に延び１２０°の等間隔で 配置された３本のアームを有している。３対の固定され、かつ、対向する水圧シ リンダは、トルク力を供給するためにこれらのアームに作用する。シリンダは、 被作動部材にバランスした力を加えるために駆動部材に関し等間隔に置かれてい る。シリンダは、時計回りの力か反時計回りの力かいずれかの方向にレンチを操 作するために、逆向きの対をつくるように配列される。

上記第２，９６１．９０４号において特許を受けたレンチは、一般的にバランス したトルク力を加える点でそれまで用いられてきたレンチよりも改良されている が、そのデザインは汎用性の点で未だ満足のいくものではなかった。３角形配列 のシリンダは概ねバランスした力を作りうるが、駆動部材を通して被作業部材に 作用するときに、各シリンダが均等な反力によって直接に対向していないという 事実にから本質的に不安定なものである。したがって、サイドローディングが生 じる可能性があり、ピストンが駆動部材のアーム上でクリープする（ｃｒｅｅｐ 　）原因となる。このクリープはモーメントアームの実効長を変化させ、不正確 なトルク値となる。

２方向にトルク力を供給する対向型シリンダを用いた設計の他の欠点は、このよ うなレンチを造るのに必要な精密機械工作である。トルク値の読み取りを両方向 で正確なものとするために、対向するシリンダの中心線は正確に一致させなけれ ばならない。仮に中心線が一致していなければ、どのシリンダが作用するかによ って異なる実効モーメントアームとなる。対向するシリンダ用の必要な座を精密 なライン上に形成することは非常に費用及び時間がかかるものである。大口径の 穴を必要とする大型レンチでは、必要とされる許容誤差のみで中心線の不一致を 引き起こすことが起こりうる。

さらに、第２，９６１，９０４号のレンチにおいてみられるような対のシリンダ は、ピストンの行程オーバを防ぐために２個の行程制限バルブを必要とする。こ の付加的な水圧バルブ及びそれに付随する配管は、設計サイズを考慮するとレン チの外側に置かれる。したがって、バルブと配管は、レンチが通常の使用範囲の 下で用いられるとき、損傷を受けやすい。

上述した従来のレンチのその他の欠点は、大きなトルク能を実現するために、レ ンチが大きすぎ、また、使いにくい程の重量とサイズとなることである。特に、 第２．９６１．９０４号のレンチは、−回に３つのシリンダのみがある特定のト ルク操作の際に必要とされるのにもかかわらず６個のシリンダを有する構成であ ることから、この点が顕著である。これにより、レンチの重量が大きくなる。海 洋石油工業や多数の軍事施設において必要とされるように、特に、レンチが野外 遠隔地で好適に使用されるべきとするならば、ここで述べるように持ち運び性は トルクレンチの重要な特性である。

発明の要約 本発明の目的のひとつは、サイドローディング、曲がり、及び偏心を防止し、そ れにより誤ったトルク値となること防止し、トルク付加時における精度を高く保 つために、トルクを受ける部材に均等で、偏心しない、正反対の力を付加するト ルクレンチを提供することにある。したがって、この発明のひとつの特徴は、対 向した対の液圧パワーシリンダの配列にあり、多対はレンチの中心を横切っ′て 等距離離間した平行線を通って作用する。このように、全シリンダの作用線はレ ンチの中心から等距離にある。この構成により、均等で非偏心であるバランスし た正反対の力が、あらゆる場合において自動的に加えられるという利点が生じる 。

本発明の他の目的は、持ち運び可能、コンパクト、かつ軽量であって、困難な区 域での使用に最適な正確なトルクレンチを提供することにある。したがって、こ の発明の特徴は、９０度離れた２つの方向の内のひとつの方向に作用する液圧パ ワーシリンダを回転させる手段を備えることにある。これにより、各シリンダが 時計回り及び反時計回りの両方向のトルク生じさせ、余分な部品をなくすことに より重量及びサイズを小さくできる利点を生じる。

この点についてのもうひとつの特徴は、全流体通路を組み込んだ軽量フレームで ある。これにより、構造的な一体性（ｉｎｔｅｇｒｆｔｙ）を維持するとともに 、重量付加の原因となる流体結合部の数を最小とした状態で全体重量を最小にで きる利点を生じる。

本発明の他の目的のひとつは、最小の外部流体継ぎ手部材を有した液圧トルクレ ンチを提供することにある。内部に全流体通路と主流体部材の取付用の全ボスを 備えたフレームは本発明のひとつの特徴である。好適な実施例において、この点 についての他の特徴は、フレームに直接接続され、通常フレームの外枠内に納め られる全流体溜めを有する液圧ポンプである。この構成により、外部流体継ぎ手 及び部品が最小にされ、したがって損傷や漏洩の可能性が低くなる利点が生じる 。

一般に、これらの及びその他の目的は、フレーム；直線力を回転力に変換しフレ ーム内の中心に置かれた回転手段を包含する駆動手段；駆動手段に均等で正反対 の直線的な力を加える手段；及び力付加手段の適用方向を選択的に回転させる選 択手段からなるトルクレンチにより達成される。

フレームは、通常、２つの分割フレーム部材よりなり、各部材は中心開口を区画 し、また、それを通る作動流体通路を定める中央支持部材からなる。さらに、フ レームは中央サポート部材を外側リング部材に連結する個々のトラス部材からな る。

駆動手段は、ギア歯内部表面を備えた中央穴と、好適な実施例ではシリンダ体の 外周から径方向に延び、等距離にある４つの足とを有するシリンダ体からなる。

ラチェット輪は、中央穴内に回転可能に支持され、回転装置と連結した部材に接 続する。多数のつめがラチェット軸上に軸支される。これらのつめは、シリンダ 体とラチェット輪との間の駆動結合を与えるために、中央穴のギア歯内部表面を 拘束するために弾性を付与される。つめは時計回りの方向か反時計回りの方向か で駆動結合を与えるために、選択的に位置決めされる。

力をかける手段は、レンチの中央開口を横切って等間隅で離間する平行線を通し て作用する対向ペアのフレーム上に設置された多数の液圧シリンダからなる。シ リンダのピストンは、駆動手段の２つの隣接する足のいずれかひとつと連結し、 その中心から等距離にある駆動手段に均等で、正反対の直線的な力を加える。こ の力付加手段は、また、フレームと一体化した内部流体供給ラインと、パワース トローク、リターンストローク及びノーマルオープン状態を与えるためにシリン ダに一定圧の作動流体を選択的に方向付けする選択バルブからなる。好適な実施 例では、流体通路は全流体溜めを有する２つの作動流体ハンドポンプに連通ずる 。

このように、このレンチはインテグラルなハンドポンプあるいは高圧流体ホース と分離型遠隔モータ駆動ポンプで遠隔地又は危険区域で操作することが可能とな る。

好適な実施例では、選択手段は、フレーム上に回転可能に設置され、レンチの中 心垂直軸の回りに回転するリングからなる。このリングは、多数の垂直ピンを備 え、その数はシリンダの数に一致する。ピンは、リングが回転されるときにシリ ンダを回転するために、各シリンダとスライド可能に協同動作する。リングは駆 動ギアにより回転される。ポンプハンドルは、ポンプから取り外し可能であり、 駆動ギアを回すのに用いられる。また、ポンプハンドルは輸送中、レンチの携帯 ハンドルとしても使用される。

図面の簡単な説明 本発明の特徴と利点は図に示された好適な実施例の詳細な説明から容易に明らか になろう。

第１図は、本発明の液圧トルクレンチ上部平面図である。

第２図は、前面フレーム部材の主要部を省いた本発明の上部平面図である。

第３図は、第２図のライン３−３の断面図である。

第４図は、本発明の前面フレーム部材の底部平面図である。

第５図は、後部フレーム部材の上部平面図である。

第６図は、本発明のシリンダーピストン集合体の詳細断面図である。

第７図は、本発明の４本足のラチェット機構の上部平面図である。

第８図は、第７図のライン８−８の断面図である。

第９図は、本発明のシリンダを回転する駆動手段と選別手段を示すために、レン チの外側表面を取り除いた上部平面図である。

第１０図は、第９図と類似の本発明の上部平面部分図であり、シリンダを回転す るための他の実施例を示している。

第１１図は、本発明の液圧回路の概略図である。

第１２図は、本発明の選択バルブの詳細図である。

好適な実施例の詳細な説明 図面、特に第１図を参照すると、本発明の液圧トルクレンチ１０の好適な実施例 は、通常、前面構造フレーム部材１４（本図では後部構造フレーム部材１６は見 ることはできない。）、ハンドル集合体１８、ポンプ３２．４本足ラチェット構 造３４、圧力計トランスジューサ３６、及び４ウ工イ選択バルブ３８を有する。

ハンドル集合体■８は取り外し可能で伸縮可能なポンプハンドル２２（第２図に 図示の如く、ポンプ３２を作動させるために取り外され使用される）、及びブラ ケット２０内の留め穴を通して延びる弾性ピン２６によりレンチ１０に取り外し 可能に連結される２つのフック形状のサポート２４からなる。

第２．３図を参照すると、レンチ１０の主要な構成部材がより明瞭に示されてい る。これらの主要構成部材は、前面及び後部フレーム部材１４．１６．４つの液 圧シリンダ３０、ポンプ３２．４本足のラチェット構造３４、圧力計トランスジ ューサ３６、そして４ウ工イ選択バルブ３８からなる。前面及び後部フレーム部 材１４．１６は、レンチ１０を構造的に支持し、また、作動液体の通路となると いう２つの目的を果たす。

本発明のより詳細な説明を行う前に、後に詳細な説明が行われることになる主要 な構成部材の目的及びそれらの間の関係について総体的な理解をえるために、ま ず、レンチ１０の構成及び作動についての簡単な概観を示すことが適切であろう 。再び、第２．３図を参照すると、４つの液圧シリンダ３０は、ラチェット機構 ３４の周囲に９０度づつ離間して直角形状に設置される。シリンダ３０は、レン チの中心に設置された４本足のラチェット機構３４の足４２に均等で正反対の力 を加えるための手段を備える。４本足のラチェット機構３４は、ピストン４０に より加えられた直線的な力を角度を持つ力あるいはトルク力に変換するための手 段を備える。４本足のラチェット機構３４は、トルクを受ける部材と連結される 部材を受け入れるための中央スプラインリング４４を備えている。シリンダ３０ に対する液圧はレンチ１０のインテグラル部を構成するデュアル作用ハンドポン プ３２より供給される。ポンプ３２から、作動流体は前面及び後部フレーム１４ ．１６内の通路を通ってシリンダ３０の方へ流れる。小さなパイロット孔４６に より、圧力計トランスジューサ３６はポンプにより加えられた圧力を検知し、そ の情報をデジタルトルクリーダへ変換する。戻しばね２８．２９は、４本足のラ チェット機構３４をトルクがかけられた後その元の位置へ戻すために備えられて いる。

レンチを反転せずに１セツトのみのシリンダを使って、回転及び非回転（ｕｎｔ ｏｒｑｕｉｎｇ）力を与えるために、シリンダ３０の力の付加方向を回転させる 新規な装置が備えられている。各シリンダ３０は、そのピストン４０が４本足の ラチェット機構３４の２つの異なる足４２上に、すなわち各シリンダの第１及び 第２の足止に位置することが可能なように軸支される。駆動ギア１７９によって 駆動される回転リング１７５は、前面及び後部フレーム部材１４．１６にピボッ ト支持されているシリンダ３０と連結する。

駆動ギア１７９を回転することにより、シリンダ３０は、第１の足から９０度離 れて位置する４本足のラチェット機構３４の第２の足止に位置するように９０度 回転され、これにより反対方向に力、そしてトルクを伝える。この操作は、第９ 図を用いて次に詳細に説明される。

本発明にしたがうトルクレンチ１０は、種々のタイプの装置と共に、かつ、種々 の態様で使用されることができる汎用のツールである。レンチ自体に変更を加え ずに種々の態様にレンチを適合させるために、レンチはトルク反作用アダプタ（ 図示せず）上にフィツトされる。このアダプタは、トルクが集合体にかけられた ときトルク反作用負荷を受け取るための特殊なワーク部材として設計される。シ アラグ（ｓｈｅａｒ　ｌｕｇｓ）　ｌ　Ｏ６がレンチ１０をアダプタに取り付け るために用いられる。このトルク反作用アダプタは周知であり、当業者によって 本発明に係るレンチにフィツトするアダプタは簡単に用意されよう。

第４．５図を参照して、前面及び後部フレーム部材１４．１５の構成及び機能を 詳細に説明する。好適な実施例では、前面及び後部フレーム部材１４．１５はア ルミニウムであり、鋳造物又は鋳物である。鋳物が用いられるならば、それらは 微小孔（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｐｓｉｔｙ）を除去するためにプラスチック材に浸 され、これにより流体の漏洩が防止される。この浸せき行程は、液圧系に使用さ れる鋳造物の孔を除去するのに同じく用いられる。

前面及び後部フレーム部材１４．１６は、それぞれ外側リング６４．６６、中央 サポート６５．６７、ポンプボス６８．７０、及び内部トラスシリンダ７４．７ ６を有するインテグラルパーツとして形成される。さらに、トランスジューサボ ス７２は、前面フレーム部材１４上に形成されている。開口４８．５０は、シリ ンダ３０の回転を可能とするためにシリンダピボットラグ５２．５４を受け入れ 、また、それらは中央サポート６５．６７中に形成される。

前面及び後部フレーム部材１４、工６は、外側リング６４．６６中の穴８２．８ ４を通るボルトにより互いに結合される。２つの合いくぎが、フレーム部材を正 確に整列させるために、また、トルク操作の間フレーム部材上にシア力をかける ために、外側リング６４．６６の内側の穴８７にはめ合わされる。前面及び後部 フレーム部材１４、工６は、中央サポート６５．６７内の中央開口部６０を形成 する。前面及び後部ベアリング１００．１０２（第３図参照）は、前面及び後部 部材１４．１６上の中央開口部６０中にそれぞれ置かれる。後部フレーム部材１ ６のみの外側に、シアラグ１０６を有するさらに２つの穴１０４が備えられてい る。

シアラグ１０８は、レンチ全体をトルク反作用アダプタに連結する。

正方形状に配置された流体通路８９．９１は、金属中に小孔を形成することによ り中央サポート６５．６７中に作られる。前面フレーム部材１４は、４ウエイの 選択バルブ３８とそれに関連する流体通路９０．９２．９４及び９６を支持する ためのひとつのボス８８とポンプボス６８を有している。圧力ラインは、バルブ ボス８８から通路９０を通って前面フレーム部材１４の中央サポート６５内の正 方形通路８９に導かれる。前面フレーム部材１４内の正方形の水平な通路８９は 、シリンダ３０とつながっている。さらに小さなパイロット孔４６が、トランス ジューサボス７２を通してトランスジューサ３６に連通ずる前面フレーム部材中 に備えられている。同様に、後部フレーム部材１６中の正方形流体通路９１は、 流体戻りラインを構成する孔５ｏに通じている。

液圧回路の動作は第１０図を用いて以下に詳細に説明される。

他の、かつ次善の好適な実施例では、前面及び後部プレートが前面及び後部フレ ーム部材１４．１６に変わって用いられる。このプレートも、シリンダ３０のピ ボットラグ５２．５４に関し中央開口部６０と開口４８．５０を備えている。シ リンダ３ｏと４本足のラチェット機構３４のための空間をつくるために、プレー トはプレート間にボルト締めされたブロック形状のスペーサにより離間される。

これらのプレートはレンチ１０の内部部材用のフレーム構造のみを形成する。し たがって、分離シート状の金属外側スキンがさらに用意される。シート状の金属 スキンはこの実施例ではプレートにボルト結合される。

流体通路が、前面及び後部フレーム部材１４．１６内に、上述したような態様で プレート間に備えられる。あるいは、流体通路として、ピボットラグ５２．５４ の外周の環状溝に連通ずる開口４８．５０を取り囲む環状溝が用いられる。流体 通路の正確な配列がここで説明されたものと違ってよいことは当業者において明 かである。しかしながら、この好適な実施例で、液体シールと空間的サイズの両 方が小さくてすむという利点がある。

第３．６図を用いて、本発明の液圧シリンダ３０の詳細を説明する。第３図にお いて、第６図に示された細部との重複を避けるために、また、これにより第３図 をより解りやすくするために、図示のシリンダ３０は断面図とはなっていない。

先ず、第６図を参照すると、各シリンダ３０は、ピストン４ｏを支持するシリン ダボディ１０８とシリンダボディ中に孔開けされた作動流体供給通路１１２．１ １３．１１４からなっている。各シリンダは、通常、ピストン開口１１０に近い 端部付近のシリンダ３ｏの各側面から延びるピボットラグ５２．５４とで「Ｔ」 字形をしている。

ピボットラグ５２．５４は、前面及び後部フレーム部材１４．１６によって、ピ ボット支持手段を与える。ピボットラグ５２．５４は、前面及び後部部材１４． １６の両方において、カップ状の孔４８．５０中に置かれる。それぞれのラグの 中心に垂直に孔開けされた流体通路１１２．１１４は、前面及び後部フレーム部 材１４°、１６内の流体通路８９．９１にそれぞれつながっている。

全てのピストンの行程オーバを防止するために、ひとつのシリンダ３０内のピス トン中にバイパスバルブ１３４が設けられる。

第６図には、バイパスバルブを有するピストンが示されている。

バイパスバルブ１３４は、ピストン４０内の中央穴１３６内に設けられている。

ピストン４０の加圧側では、穴１３６が開けられ、また、穴は円錐ヘッド１４２ を有するスピンドル１４０のマツチするように円錐状に形成されている。円錐ヘ ッド１４２は、弾性ばね１４６手段により穴１３６及び０リングに対して付勢さ れている。ばね１４６はピストン４０内の穴を通るビン１４８に留められている 。穴の端部は、そこからの漏洩を防ぐために銀ろう付けされている。ばね１４６ はフック状の端部１５０によりスピンドル１４０に固着されている。ピストン４ ０がその行程の終端に到達すると、ピストン４０内のスロット１５４を通って延 び、かつ、スピンドル１４０と噛み合う第２のビン１５２がピストン端部シール １９４と係合する。これにより、ビン１５２はスロット１５４内を移動しスピン ドル１４０を押し戻し、流体を加圧サイド１３８から穴１３６とスロット１５４ を通って戻りサイド１９６及び外側通路１１４に流れ込ませる。これにより、全 システムの圧力を解放する。

第３図に明瞭に示されているように、シリンダ３０のピボットラグ５２．５４は 開口４８．５０内に入っている。ベアリング１３２は、シリンダ３０の回転を容 易にするために各ピボットラグの周囲に備えられる。フレームの外側の孔４８． ５０のシールはシリンダ圧キャップ１２２である。シリンダ圧キャップ１２２は 、前面フレーム部材１４内の正方形通路８９からシリンダ３０へ、また、シリン ダ３０から後部フレーム部材１６内の正方形通路９１へ流体を流すために、小さ な通路が備えられている。多数の○リング１２４が、流体の漏洩を防ぐためにシ リンダ圧キャップ１２２に備えられている。シリンダ圧キャップ１２２とピボッ トラグ５２．５４との間の回転ジヨイント部での漏洩を防止するために、シアシ ール（ｓｈｅａｒ　５ｅａｌ）　１２６が用いられる。シアシール１２６は、波 形のばねワッシャ１３０によりピボットラグ５２．５４に対して付勢されている 小型で、通常円筒形のゴムワッシャ１２８からなる。加圧流体がシアシールの中 央を通るとき、その小量が波形ワッシャ１３０によりつくられた空間に集められ る。

これにより、ピボットラグに対するゴムワッシャを押しつぶし、液密なジヨイン トを確保する付加的な力が生じせしめ゛られる。

トルクを加えるために、水圧シリンダの直線的な運動を回転運動に変換する手段 は、第７．８図に詳細が示されている４本足のラチェット機構３４である。ラチ ェット機構３４は、通常そこから延在する４本足４２を有するシリンダボディ１ ５８からなる。

ねじ穴４３が、４本足のラチェットと戻しばね２８．２９（第２図参照）をリン クするねじ捧４５を締結するためにその足のひとつに形成される。足４２は、シ リンダボディ１５６の周囲に９０度等距離に離間して形成される。足４２のこの 配列により、水圧シリンダ３０によりかけられる力が等しくなり、また、トルク 動作中のレンチの安定性が高まるように正反対に反対の力がかけられることが可 能となる。

シリンダボディ１５６の上部及び下部の滑らかなベアリング面１５８．１６０は 、前面及び後部フレーム部材１４．１６の中央開口６０に設けられた前面及び後 部ベアリング１００，１０２（第３図参照）上にそれぞれのっている。

歯６２は、シリンダボディ１５６の内周を囲んでいる。歯１６２は、４本足のラ チェット機構３４がラチェット効果を奏するよう完全浮遊つめ機構３５と噛み合 う。ピストン４０はそのストロークが限られているために、■＠のストロークで ４本足のラチェット機構が移動する角度は制限されている。このように、ラチェ ット機構３４は、マニュアルでレンチをセットすることなしに、同一方向での次 のストロークについてラチェットバック（ｒａｃｈｅｔｔｆｎｇ　ｂａｃｋ）を 与える。ラチェットバックを補完するために、機構３４には、戻しばね２８．２ ９が備えられている。一度にひとつのばねだけが使用され、どちらのばねが使用 されるかはトルクあるいは非トルク操作が行われているかどうかによる。ばね２ ８．２９はシリンダの一方の端部に締結され、反対の端部では４本足のラチェッ ト機構３４のひとつの足にねじ込まれたねじ捧４５に連結されている。第２図に おいて、ばね２９は作動下にある。このように、ピストン４０が延びているとき 、４本足のラチェット機構３４は時計回りに回転し、ばね２９は延びる。このと き、ばね２９の付勢力は４本足のラチェット機構３４をピストン４０の戻りスト ローク分ラチェットバックさせる。

完全浮遊つめ機構３５は、歯１６２と完全に係合するために９０度離れて設けら れた４つのつめ１６４からなる。内部のつめＩ６４とともに、内側面に歯１６２ を形成する構成により、つめのばねＩ６３が例え弱まっても実効的な係合を可能 とするロールイン（ｒｏｌｌ−ｉｎ　）あるいはセルフロッキング（ｓｅＪ　ｆ −１ｏｃｋｊｎｇ）動作が行われる。各つめの小さな弧状のスロット１６６を通 して延出するビン１６８が設けられ、そのビンはつめ機構を示すために第７図で は省いている逆ノブ１７０と結び付いている。

逆ノブ１７０は第１．２．８図に示されている。トルクあるいは非トルク操作を 選択すると、逆ノブ１７０はつめ１６４が歯１６２と正確に係合する位置となる ように回転される。ビン１６８は、弧状のスロット１６６の端部と係合し、つめ スクリュー１７２の回りに各つめ１６４を回転させ、つめ１６４の位置を変える 。

逆ノブが回転される度、つめのばね１６３はつめ１６４をある位置に維持する。

スプライン４４はつめ機構の内部に成形される。

スプライン４４は、６角形ソケツトのような回転されるべきナツトや他の部材を 回転するための道具と安全に係合するように成形される。

第９図を参照しながら、シリンダ３０の回転手段を詳細に説明する。シリンダ３ ０は、前面及び後部フレーム部材１４．１６内の開口孔４８．５０に軸支されて いる。垂直に延びるビン１７６を有する回転リング１７５がレンチ１０の中心に 備えられている。

リング１７５にはギア歯が備えられ、駆動ギア１７９により駆動されるアイドラ ーギア１７７手段により回転される。駆動ギアＩ７９はポンプハンドル２２を受 け入れる正方形のソケットを有している。ビン１７Ｇは各シリンダ３０の上部前 面端部に位置するスロット１８１に通じている。スロット１８１内へのビン１７ ６の係合は第３図に明瞭に示されている。リング１７５が駆動ギア１７９により 回転されると、ビン１７６はスロット１８１と係合しながら矢印３７で示される ように周方向に移動し、ピボットラグ５２．５４に関してシリンダ３０を回転さ せる。虚像で図示されているシリンダ３０ａ、３０ｂは、回転するときにシリン ダが通過する初めと中間の位置を示している。シリンダ３０がいずれかの方向で その行程の終端に到達すると、ばねにより付勢されたプランジャ機構１８３（第 １図のみに図示）は、駆動ギア軸中の穴に係合することにより所定の位置に駆動 ギア１７９を係止する。

プランジャ機構１８３は、トルクあるいは非トルク操作の際に正しい位置にシリ ンダ３０を保持し、所望のシリンダ位置に反しようとするばね付勢シリンダの動 きを防ぐ。

第１０図は、シリンダ３０の回転装置の他の実施例を示している。この実施例で は、スプールギア５６が各シリンダ３０の上部ピボットラグ５２に固着されてい る。太陽ギア５Ｂはレンチ１０の中央開口６０を囲み、スプールギア５６と噛み 合う。太陽ギア５８の回転により、シリンダ３０は所望の位置に回転される。

レンチの液圧回路が第１１図に示されている。この図では、シリンダ３０は前面 及び後部フレーム部材１４．１６が省かれ、直接の流体結合が矢印１７８により 示されている。この矢印は加圧／回転操作中の流体の流れ方向を示している。本 発明の好適な実施例では、好ましい作動流体は作動液である。作動液は本分野で の技術水準にある当業者により適宜選択される。また、本発明の説明により、空 気のような従来から普通に用いられてきた他の作動流体を使用しても良いことは 当業者において明らかである。また、好適な実施例では、対の作動ポンプ２２が システムに加圧流体を供給する。ハンドル２２のポンピングにより、ポンプピス トン１８０は上昇せられるか下降せられる。ピストン１８０の上昇により、流体 は溜め１８２からチェックバルブ１８９を通してシリンダ１８６に流れ込む。ピ ストンが下降されるときは、非圧縮流体は第２チエツクバルブ１８９を通して４ ウ工イ選択バルブ３８に流れる。

４ウ工イ選択バルブは第１２図に詳しく図示されている。通路９０−９６は第４ 図に図示のものと対応している。流体はバルブ３８の加圧（Ｐ）口に入り、バル ブスピンドルはシリンダ加圧（ＣＰ）口へそれを向かわせ、ピストンの回転スト ロークを行わせ、あるいは、シリンダ戻り（ＣＲ）口へ向かわせ、回転後の戻り ストロークを行わせる。回転と戻りストロークとの間のノーマルなオープン位置 では、加圧（Ｐ）口からの流体は戻り（Ｒ）口へ向かう。このように、ノーマル なオープン位置においては、シリンダ及び溜め内の全圧力は大気圧と平衡状態に ある。選択バルブ３８は加圧／回転位置で図示されている。ＣＰ口から流体は前 面フレーム部材１４内の通路９０．８９を通ってシリンダに分配される。

流体は、前面フレーム部材１４内の通路８９を通って加圧側１３８のシリンダ３ ０に入る。ポンプ３２からの加圧流体は、ピストン４０の背後のシリンダ加圧側 １３８を満たし、これによりピストン４０は延びる（第６図参照）。その後、ピ ストン４０は４本星ラチェット機構と噛み合い、作動部材に回転を与える。ピス トン４０の戻り側１９６に残っている流体は、各シリンダ３０の底部ピボットラ グ内の戻り通路１１４を通して排出される。底部ピボットラグ５４から、流体は 後部フレーム部材１６内の通路９１を通って通路９４へ流れる。ここから、流体 は２口と連通している選択バルブ３８のＣＲ口へ流れ、通路９６により溜め１８ ２へ導かれる。したがって、レンチ１０は外部の流体あるいは加圧システムを必 要としない閉じた水圧システムを備えている。これにより、システムの汚染が少 なくなる。また、高速のトルク及び非トルク操作が必要な場合に、外部及び補助 パワーポンプの使用が望まれる場合には、外圧１８８及び戻り１９２０がポンプ に設けられる。

ピストンがその最大の伸びに達したとき、一つのシリンダ内のバイパスバルブ１ ３４が働き、流体がピストンシール１．９４のまわりを流れるようにし、これれ よりピストンの行程オーバによるレンチ１０の損傷を防止する。

回転ストロークの後にピストン４０を戻すために、選択バルブ３８が先ずノーマ ルなオープン位置に回転され、システム圧を安定させる。その後、バルブ３８は 戻り位置に回転され、システム内の流れは上述した動きと逆になる。次いで、加 圧流体はピストン４０の戻り側１９６に入り、ピストン４０をシリンダ３０内へ 押し戻す。

レンチ１０によりかけられるトルクは圧力計トランスジューサ３６により指示さ れる。計器３６内のトランスジューサは、前面フレーム部材１４内の液圧回路の 加圧側の流体通路８９と小さなパイロット孔４６により通じている。計器３６は 、システムの圧力値をデジタル表示のトルクの値に変換するために較正される。

既知のピストン領域の圧力は力に変換され、次いで実効モーメントアームで乗算 され、付加トルクがめられる。計器３６は電気的に高精度のものである。このた めに、前記背景技術で述べたように、わずかに偏心してかけられた負荷を有する 従来のレンチでは、大きく異なるトルク値が生じてしまう。計器３６は、トルク と圧力値との間をスイッチする機能、また、所望のトルクかえられたことを示す 警報のような付加的な機能を備えうる。

トルクを計測する他の方法は、前面フレーム部材１４の外側にスライド可能に設 けられた１　８０−０−１８０度の分度器１７４を用いることである。これは第 １図に示されている。分度器１７４は、軸伸張法によりトルクを測定するために 、ダイアル指示器（図示せず）とともに使用される。トルクレンチ１０が係合し ている軸あるいはナツトの端部は、中央開口６０を通して近接可能である。ひと つのラインが分度器１７４上の０度に整列してナツトあるいは軸の端部上に引か れる。また、ダイアル指示器がその位置で軸の端部に対向して置かれる。最初、 約１００　ｆｔ、　Ｉｂｓ、の事前付加トルクが、レンチＩＯの内部部材内の、 及び回転を受ける部材内の緩みや公差をとるためにかけられる。事前付加トルク がかけられたあと、ダイアル指示器はゼロにセットされ、分度器１７４は上記線 引きされたラインを０度に再配列させるようにわずかに回転される。次いで、分 度器１７４はスクリュー１７１の近傍の位置に固定される。最終的なトルクがか けられると、ナツトまたは軸は、分度器１７４に対して線引きされたラインの回 転によるのと同様に、ダイアル指示器上に示された動きとともに伸張する。この 値は、用いられる材料の物理的性質に基づいて付加トルクを決定するために回転 される集合体の製造主により用意される標準テーブルあるいはグラフと比較され る。この別法は、特に高精度を必要とする際に、計器３６とともに用いられる。

レンチ１０の操作方法は次のように要約される。

１．４本足のラチェット機構３４のスプラインリング４４に合うようにされたス プライン駆動バーからなる適宜のアダプタ具を装備し、トルクを受ける部材を受 け入れる。また、レンチ１０の背面に装着されかつシアレッグ１０６により固定 されるドルクリアクションアダプタを装備する。ついでレンチをトルクを受ける 部材上に置かれる。

２、時計回りまたは反時計の所望の回転で、シリンダ３０を位置決めするべくシ リンダ駆動ギア１７９を回転させる。ピストン４０はシリンダ３０が回転される 前に完全に引き出されていなくてはならない。

３、所望のトルク方向について、つめ１６４を係合するために逆ノブ１７０を適 切な位置に回転する。例えば、時計回りのトルり操作では、逆ノブ１７０はつめ １６４と係合するために反時計回りに回転されなければならない。

４、ピストン４０のトルクストロークを与えるために、選択バルブ３８をシリン ダ加圧位置に回転する。

５、加圧流体をシリンダに供給するためにポンプ３２を作動する。

６、所望のトルクに達するか、ピストン４０が完全に伸張したとき、ポンプは停 止し、選択バルブ３８を先ずシステム内の圧力を安定させるためにノーマルオー プン位置に回転し、次いでピストン４０の戻しストロークに流体を向かわせるた めに、シリンダ戻り位置にバルブを回転する。

７、ピストン４０を戻すためにポンプを作動する。

８、選択バルブ３８をノーマルオーブン位置に回転する。

９、所望のトルクが達成されるまで、ステップ（４）−（８）を繰り返す。

本発明の精神及び請求の範囲に記載される範囲を逸脱することなしに、上述した 装置の種々の変更、修正が容易できることはこの分野の当業者において明かであ る。

Ｆｌθ１ ＦＩ６．２ 要約書 正反対の等しくかつ対向した力により回転されるべき部材に回転力（トルク力） を付与するトルクレンチ１０である。レンチの本体は２部材からなる金属フレー ム１４．１６を有し、それによりレンチを従来のものよりきわめて軽量にしてい る。フレームに装着された４つの液圧シリンダ３０により、力はトルクが付与さ れる部材を把持する中央開口の周りに等しい間隔で付与される。

流体カシリンダが回動可能な駆動手段３４の足４２に力を付与し、それにより部 材は回転される。双方向に回転を生じさせるために、レンチの各シリンダ３０は 駆動手段３４の２本の近接した足に可回動に係合している。それにより、駆動手 段３４は選択的に反対の方向に回転することができる。本発明の液圧レンチは独 立したされた全くポータプルなユニットを提供する。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法　第１８４条の８第１項） ■０国際出願番号 ＰＣＴ／ＵＳ　９１１０３５８８ ２、発明の名称 トルクレンチ　。

３、特許出願人 名　称　ハーネス　グループ　インコーホレーテッド４、代　理　人 住　所　東京都港区虎ノ門１丁目１５番７号５、補正書の提出年月日　１９９２ 年　５月５日１１、作動流体が空気である請求の範囲第９項記載のトルクレンチ 。

１２、加圧手段が流体供給ラインと連通する外部流体加圧ポンプからなる請求の 範囲第１０項記載のトルクレンチ。

１３、加圧手段は、 加圧下に作動液を供給する流体供給ラインと通じているポンプ、 作動液を有するポンプと一体化し、それによりレンチが完全に独立した液圧シス テムを備えることになるリザーバ、とを有する請求の範囲第１０項のトルクレン チ。

１４、フレームは第１及び第２の金属フレーム部材を有し、前記各部材は中央開 口を区画しさらに作動流体がその間を通る通路を区画する中央サポート部材を有 し、かつ中央サポート部材を外側リング部材と接合しかつそれらの間の空間を区 画し、それによりフレームの重量を軽くしながら強度を高める個々の構造トラス 部材とを有する、請求の範囲第１項記載のトルクレンチ。

１５、ひとつのフレーム、 付加される直線的な力を角度を持つ力に変換しかつ回転される部材と係合するた めの駆動手段であって、前記フレームの中心に設けられた駆動手段、 前記駆動手段に直線的な力を付加するための手段、前記力を付加する手段の適用 方向を回転するための選択手段であって、前記フレーム内に設けられておりかつ 前記力を付加する手段と共に作動し、それによりレンチを除去したり反転させた すせずに時計回り及び反時計回りに連続的に回転することを可能なトルクレンチ を提供することができる選択器手段、とを有するトルクレンチ。

１６．少なくとも２対の均等で正反対の直線的な力を部材に付加するステップ、 前記直線的な力を機械的な角度を持つ力に変換し、これによりサイドローディン グを生じずに部材に非偏心のバランスのとれたトルクをかけることができるステ ップ、とを有する、部材にトルクを付加する方法。

１７、時計回り又は反時計回り方向にトルクを選択的に付加するために、前記直 線的な力の適用方向を選択的に回転させるステップとを特徴とする請求の範囲第 １６項記載のトルクを付加する方法。

国際調査報告 １ｍ５１１ｍ６ｍ　＾−一−ｓ−，ＰＣＴ／Ｕ；９１１０３５８８

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．中心垂直軸と同心状の中央開口を規定するフレーム、付加される直線的な力 を角度を持つ力に変換しかつトルクがかけられる部材と係合する駆動手段であっ て、前記中心垂直軸のまわりの回転のために前記中央開口孔内でフレームにより 支持されている駆動手段、及び 前記中心開口の回りに少なくともほとんど等距離離間している少なくとも２対の 均等で正反対の直線的な力を前記駆動手段に付加する手段、 とを有しており、それにより少なくとも４つの安定したトルク力を与えることが 可能な、部材にトルクを付加するためのトルクレンチ。
2. ２．前記力を付加する手段の適用方向を選択的に回転するための選択手段をさら に有しており、該選択手段は前記フレーム内に装着さられかつ前記力を付加する 手段と共に作動し、それによりレンチを除去したり反転したりせずに時計回り及 び反時計回りに連続的にトルクをかけることが可能な非偏心のバランスしたトル クを与えるようになっている、請求の範囲第１項に記載のトルクレンチ。
3. ３．前記力を付加する手段は、 前記中央開口を横切って垂直に離間する平行線を通って作用する対として抗対し てフレーム上に設けられる多数の液圧シリンダであって、前記駆動手段と係合し 均等で正反対の直線的な力を付加する前記シリンダ、及び シリンダに作動流体を供給する手段 とを有する、請求の範囲第１項に記載のトルクレンチ。
4. ４．前記駆動手段は、 内側面にギア歯を有する中央穴有し、シリンダボディの外周に等間隔及び等距離 に延びる４本の足を有する通常は円筒形状のボディ、 中央孔内に回転可能に支持され、トルクが付加される部材と連結する部材と係合 するようにされたラチェット輪、及びラチェット輪上に枢支された多数のつめ、 を有し、該つめは前記中央開口のギア歯内側面に付勢されながら係合し、それぞ れが時計回りの方向でボディとラチェット輪との間の係合駆動を行う第１の位置 と反時計阿りの方向で係合駆動を行う第２の位置との間で選択的に移動可能な前 記つめ、とを有する、請求の範囲第３項記載のトルクレンチ。
5. ５．前記力を付加する手段のシリンダの適用方向を選択的に回転する選択手段を さらに有し、該選択手段は、前記フレーム内に装着されかつシリンダと共に作動 し、これによりレンチを除去したり反転したりせずに時計回り及び反時計回りに 連続的にトルクをかけることが可能な非偏心のバランスしたトルクを与えるよう になっている、請求の範囲第４項記載のトルクレンチ。
6. ６．前記選択手段は、 フレーム上に設けられたリングであって、前記垂直軸のまわりに回転可能な前記 リング、及び、 リングの一方の側面から実質的に垂直に延びている多数のピンであって、該ピン のひとつはリングが回転されるときシリンダを回転するために各シリンダとスラ イド可能に係合しているピン、 とを有する、請求の範囲第５項記載のトルクレンチ。
7. ７．前記選択手段は、 そのひとつが各シリンダに固着されている多数のスプールギア、及び、 フレーム上に回転可能に設置される太陽ギアリングであって該太陽ギアが回転す るときにシリンダを回転させるべくスプールギアと係合するサンギアリング、 とを有する、請求の範囲第５項記載のトルクレンチ。
8. ８．４つの前記シリンダを有し、そこでは前記シリンダが駆動手段の足に均等で 正反対の力をかけるためにフレーム上に等間隔で置かれ、ピストンは駆動部材の 中心垂直軸から等距離のポイントで足と係合する、請求の範囲第５項記載のトル クレンチ。
9. ９．流体供給手段は、 フレームと一体的設けられかつシリンダと連通する内部流体供給ライン、 加圧下に作動流体を供給する手段であって、前記供給ラインに連通する前記流体 供給手段、及び ピストンのパワーストローク及び戻りストロークを行わせるために前記供給ライ ンを介して圧力下の作動流体をシリンダに先端的に方向付けをし、さらに、流体 供給手段に安定した圧力のノーマルオープン状態を与えるための選択バルブ、と を有する、請求の範囲第４項記載のトルクレンチ。
10. １０．作動流体が作動液である請求の範囲第９項記載のトルクレンチ。
11. １１．作動流体が空気である請求の範囲第９項記載のトルクレンチ。
12. １２．加圧手段が流体供給ラインと連通する外部流体加圧ポンプからなる請求の 範囲第１０項記載のトルクレンチ。
13. １３．加圧手段は、 加圧下に作動液を供給する流体供給ラインと通じているポンプ、 作動液を有するポンプと一体化し、それによりレンチが完全に独立した液圧シス テムを備えることになるリザーバ、とを有する請求の範囲第１０項のトルクレン チ。
14. １４．フレームは第１及び第２の金属フレーム部材を有し、前記各部材は中央開 口を区画しさらに作動流体がその間を通る通路を区画する中央サポート部材を有 し、かつ中央サポート部材を外側リング部材と接合しかつそれらの間の空間を区 画し、それによりフレームの重量を軽くしながら強度を高める個々の構造トラス 部材とを有する、請求の範囲第１項記載のトルクレンチ。
15. １５．ひとつのフレーム、 付加される直線的な力を角度を持つ力に変換しかつ回転される部材と係合するた めの駆動手段であって、前記フレームの中心に設けられた駆動手段、 前記駆動手段に直線的な力を付加するための手段、前記力を付加する手段の適用 方向を回転するための選択手段であって、前記フレーム内に設けられておりかつ 前記力を付加する手段と共に作動し、それによりレンチを除去したり反転させた りせずに時計回り及び反時計回りに連続的に回転することを可能なトルクレンチ を提供することができる選択器手段、とを有するトルクレンチ。
16. １６．少なくとも２対の均等で正反対の直線的な力を部材に付加するステップ、 前記直線的な力を機械的な角度を持つ力に変換し、これによりサイドローディン グを生じずに部材に非偏心のバランスのとれたトルクをかけることができるステ ップ、とを有する、部材にトルクを付加する方法。
17. １７．時計回り又は反時計回り方向にトルクを選択的に付加するために、前記直 線的な力の適用方向を選択的に回転させるステップとをさらに有する請求の範囲 第１７項記載のトルクを付加する方法。