JPH0698577B2 - 液圧トルク衝撃工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ねじおよびナットのようなねじ付き継手部
分にトルクを加えるに主として意図された液圧トルク衝
撃工具に関する。

特にこの発明は、回転モータの連続トルク出力を高いピ
ークの大きさのトルク衝撃に変換するトルク衝撃工具に
関する。ハウジングの中で回転可能に支持された慣性駆
動部材が、回転モータに駆動連結され、かつ流体室を有
し、これの中に、出力軸の後端が延長する。

〔従来の技術〕

この発明の先行技術であるこの型式の工具は特公昭49-1
4839号公報に示されており、出力軸上のクランクピンに
よって流体室内を横方向に往復動する滑動体よりなり、
横向きストロークの終端において閉じ込められた流体の
容積によって生ずる背圧が滑動体上に力を発生させ、ク
ランクピンを経て出力軸上にトルク衝撃を発生させる。

クランクピン上の基本的相互作用をするカム面或いは接
触面と滑動体上に作用する実質上の摩擦力を伴う滑動体
がこの公知の工具の寿命はいうまでもなく動力対重量比
を劣るものとしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

貧弱な衝撃発生効率を補償するためには、衝撃機構の寸
法が増大させられるが、それによれば工具の重量と外形
寸法も当然に増大する。これが意味するところによれ
ば、従来知られている形式の工具を今日の性能の要求に
適合させたときに、これは、具合のよい工具の取扱いに
関する今日の要求を満たすには重すぎる。

この発明の主な目的は、従来技術の衝撃工具に比較して
動力対重量比を改善するとともに使用寿命を延長するこ
とのできる液圧トルク衝撃工具を提供することにある。
このことは、従来の工具と出力が同じであるこの発明に
よる工具は、従来の工具より軽量で、使用者が扱い易い
ことを意味している。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の液圧トルク衝撃工
具は、ハウジング、回転モータ、前記ハウジング内に回
転可能に支持されかつ前記回転モータに駆動連結された
慣性駆動部材、前記慣性駆動部材の中にある流体室、後
端が前記流体室内に延びる出力軸、及び前記流体室内に
移動可能に支持され流体室を２つの隔室に分割しかつ前
記出力軸の後端がその中に延長する開口を備えたピスト
ン部材を有する液圧トルク衝撃工具において、前記ピス
トン部材に第１密閉手段を設け、慣性駆動部材に前記第
１密閉手段と共動するように第２密閉手段を設けて、前
記揺動行程の限られた部分だけにわたって、前記隔室の
うちの一方を他方から密閉するようにし、前記慣性駆動
部材に、慣性駆動部材の回転軸線と平行な軸線を有する
ピボット手段を、前記流体室の壁又はその近くに位置す
るように、かつ前記第２密閉手段と直径上対向して位置
するように設け、このピボット手段で前記ピストン部材
を流体室内に揺動可能に枢支し、前記ピストン部材の開
口に第１カム手段を設け、かつ出力軸に第２カム手段を
設け、前記第１カム手段が、ピストンが一方向に動いて
いる間に前記第２カム手段に係合するけわしく傾斜した
曲線部分と、ピストンが他方向に動いている間に前記第
２カム手段と係合する徐々に傾斜した曲線部分とからな
り、前記けわしく傾斜した曲線部分が実質的に前記ピボ
ット手段と前記慣性駆動部材の回転軸線との間に位置決
めされ、前記第１カム手段が前記第２カム手段に係合す
ることによって、前記流体室内で前記ピストンが往復揺
動し、かつ前記出力軸に対する慣性駆動部材の回転の時
に前記隔室の一方で達成された液圧衝撃を前記出力軸中
におけるトルク衝撃に転移するようにしたことを特徴と
するものである。

また別の特徴として、前記第１カム手段が前記開口の縁
輪郭によって形成されるものが提供される。

〔作用〕

新規なトルク衝撃工具の機能は流体室に枢支されたピス
トンに基づくものであり、そのピストンは出力軸上にカ
ム面と共働するカム面を有する。それ故、駆動部材と出
力軸との間の相対回転は流体室を通してピストンの旋回
運動を生ずる。ピストンはその旋回運動の短い時間の
間、流体室壁上におけるシールランドと共働するので、
圧力ピークがピストンの一側に形成され、それによって
ピストンの動きを強制的に停止する作用をするものであ
る。

〔実施例〕

この発明の別な利点と重要な特色は、以下の記載と図面
から明らかであろう。

第１図から第５図に図示される液圧衝撃機構は、出力軸
11のまわりに回転可能に支持された慣性駆動部材10を有
し、出力軸11は、工具ハウジング12の中に回転可能に支
持される。工具ハウジング12の前端部分14の中に取付け
られた軸受スリーブ13は、出力軸の軸受を形成する。出
力軸11は、その前端に、ナットまたはねじに係合するソ
ケットを取付けできる四角の駆動部分15を有する。

出力軸11の外周における溝と慣性駆動部材10の内周にお
ける溝との中で走る鋼球16によって、慣性駆動部材10
は、出力軸11に対して軸線方向に固定される。鋼球16
は、半径向き通路を通して挿入され、脱落しないように
プラグ17によって押えられる。

慣性駆動部材10は、主として円筒状をなし、カップ形状
の主本体18を有する。この主本体18は、同心の液圧流体
室19を包囲する。流体室19は、その後端において、別個
の端部閉鎖部材20によって閉じられ、これは、主本体18
における内ねじ22に係合する環状ナット21によって、そ
の位置に固定される。

端部閉鎖部材20には、ソケット部分23が形成され、これ
の中に、工具の回転モータ（図示なし）のモータ軸24が
スプライン係合する。モータ軸24のための軸受25の１つ
は、慣性駆動部材10のための軸受としても役立つ。

液圧流体室19の中には、２つの円筒状のピン27,28が取
付けられ、これらピンは、互に平行であり、かつ慣性駆
動部材10の回転軸線に対して平行である。これらピン2
7,28は、互に直径上で向き合うように位置し、双方と
も、室壁における長手溝の中に部分的に収容される（第
２図から第５図参照）。双方のピン27,28は、また後方
の端部閉鎖部材20の中に延長し、これによって、回転に
関して、この端部閉鎖部材20を主本体18に対して確実に
固定する。

一方のピン27は、旋回ピストン30のためのピボット手段
として役立ち、他方のピン28は、ピストン30における密
閉部分31および２つの案内フランジ32,33と共働するた
めの密閉兼案内手段を形成する。ピストン30には、液圧
流体室19の対向する平らな端壁37,36と密閉共働する平
らな端壁34,35が形成する。液圧流体室19は、ピストン3
0によって２つの隔室38,39に分割される。

ピストン30には、中央開口40が形成され、それを通っ
て、出力軸11の後端部分が延長する。この中央開口40の
縁の輪郭は、２組のカム面を形成し、これは、出力軸11
における別別の２つのカム面に選択的に係合するように
配置される。両方向に作動できる工具を作るため、出力
軸11およびピストン30のおのおのに、カム面の２つの別
別の組が設けられる。しかしながら、装置が１つの特別
な方向に機構を回転させるときには、出力軸11およびピ
ストン30のおのおのにおける１組のカム手段だけが、出
力軸11とピストン30との間の意図する係合を達成するよ
うに働く。

出力軸11に対する慣性駆動部材10の正規な時計回り方向
の回転に対して（第２図から第５図における矢印参
照）、出力軸11におけるけわしく傾斜したカム面（カム
手段）42には、ピストン30における同様にけわしく傾斜
した曲線部分のカム面（カム手段）43と徐徐に傾斜した
曲線部分のカム面（カム手段）44が、交互に係合する。

カム面は実質的に半径方向において作用するように配置
される。

出力軸11およびピストン30におけるカム手段の相互係合
によって、ピストン30は、流体室19の中で往復旋回運動
を遂行する。この場合のストローク長は、一定のストロ
ーク長である。

慣性駆動部材10を反時計回り方向に回転させるときに
も、ピストン30の旋回運動を遂行するため、出力軸11に
おける別のけわしく傾斜したカム面42′には、ピストン
30におけるけわしく傾斜したカム面43′と徐徐に傾斜し
たカム面44′が交互に係合する。この42′と43′及44′
については第２図だけに図示して説明してある。この発
明の図示実施例では、両方向の回転で同じピストン作動
特性を生じるように、共働するカム手段は、対称に設計
される。

温度の変動による液圧流体の容積の変化を吸収するた
め、後方の端部閉鎖部材20の中に、球状の膨張室45が設
けられる。この膨張室45は、通路46を介して流体室19に
連通し、この膨張室45には、発泡プラスチック材料が充
填される。発泡プラスチック材料は、閉じたセルの形式
であり、液圧流体の作用を直接に受ける。球状ナット21
によって端部閉鎖部材20の中に固定された球状の端部カ
バー47は、発泡プラスチック材料の脱落を防止する。

慣性駆動部材10の中には、出力トルク制限装置50が設け
られる。特に、第７図を参照。この出力トルク制限装置
50は、開孔51を有し、これは、その内端に弁座52を備
え、その外端にねじ溝53を備える。開孔51の外端の中に
は、同軸線のねじ溝付き開孔55を備えたプラグ54がねじ
込まれる。止めねじ57は、ねじ溝付き開孔55の中に収容
され、弁座52に対して弁球59を押し付けるコイルばね53
のための、軸線方向支持体を形成する。

弁座52と弁球59によって構成された弁52,59の１側にお
ける通路60は、液圧流体室における隔室38に連通し、別
の通路61は、弁52,59の他側と隔室39を相互に連結させ
る。

第１図から第７図に図示される衝撃機構の作動順序につ
いて、第２図から第５図を参照しながら以下に説明す
る。慣性駆動部材10は、工具のモータからモータ軸24お
よびこれにスプライン係合するソケット部分23を介し
て、回転動力を受け取る。慣性駆動部材10は、第２図か
ら第５図に矢印で示されるように、時計回り方向に回転
させられる。

始めに、締付けられるねじ継手の中にトルク抵抗がすで
に確立されていると仮定し、また、衝撃機構の構成部分
が第２図に示された位置を占めると仮定する。この作動
の段階では、ピストン30は、流体室の隔室38から反対の
隔室39への方向の逆行程を完了しようとしている。即ち
この逆行程は、出力軸11におけるカム面42とピストン30
における緩やかに傾斜したカム面44との共働によって達
成されるものである。

その逆行程の際には、ピストン30は、隔室38の容積を増
大させるが隔室39を小さくするように、流体室の２つの
隔室38,39の容積を変化させている。第２図に図示され
るその位置では、ピストン30の密閉部分31がピン28と接
触しているので、２つの隔室38と39は、まだ互に締切ら
れている。

密閉部分31とピン28の間に密閉接触が存在しているとき
の、逆行程の限られた部分では、２つの隔室38と39の間
に、或る圧力差が生じる。しかしながら、ピストン30に
おけるカム面44が、内方に徐徐に傾斜し、かつこれが、
ピストン30のための支点を構成するピン27から比較的大
きく離れた距離に位置しているという事実によって、逆
行程におけるピストンの速さは、比較的に小さい。これ
が意味するところによれば、ピストン30を通る避けられ
ない油の漏洩は、圧力の増大を大きく打ち消す効果を生
じ、圧力のピークを発生するトルク衝撃は、逆行程の際
には得られない。

出力軸11に対する慣性駆動部材10およびピストン30の連
続回転において、ピストン30におけるけわしく傾斜しカ
ム面43は、出力軸11におけるカム面42に接触するように
なる。第３図に図示されるこの位置は、ピストン30の衝
撃発生作業行程の開始を意味する。ピストン30における
けわしく傾斜したカム面43が、出力軸11におけるけわし
く傾斜したカム面42に出会うので、またこれらのカム面
の接触点が、ピストンのための支点を構成するピン27の
比較的近くに位置しているので、ピストン30の極めて速
い加速が達成される。

衝撃行程が始まったばかりでは、第３図に図示されるよ
うに、ピストン30の密閉部分31が密閉用のピン28にまだ
到達していないので、流体室の２つの隔室38と39は、互
に連通している。しかしながら、非常に短かい時間間隔
ののちに、密閉部分31は、ピン28に係合して、これによ
って、隔室38と39の間に流体密閉が達成される。この位
置は第４図に図示される。

カム面43および42がけわしく傾斜していることと、これ
らカム面がピストンのための支点を構成するピン27に近
接して配置されていることとによって、回転する慣性駆
動部材10の運動エネルギは、非常に効果的な方法で、ピ
ストン30の旋回運動に変換される。しかしながら、流体
室における右側の隔室38の中に、瞬間的な背圧が生じる
ので、ピストン30は、決して、高速を得ることはできな
い。達成される圧力の水準は、極めて高く、支点用のピ
ン27を介してピストン30に移送される慣性駆動部材10の
運動エネルギに対応する。

流体室における２つの隔室38と39の間で今や得られた大
きな圧力差によって、ピストン30は、突然に静止する
か、或いはそれに少くとも非常に接近した状態になる。
ピストン30を横切るこの大きな圧力差が生じる結果、慣
性駆動部材10からピストン30に伝えられた運動エネルギ
のすべてが、カム面43および42を介して、出力軸11に伝
達される。かくして、トルク衝撃が出力軸11に送出され
る。

駆動部材10の運動エネルギが出力軸11に伝導されてしま
い、かつ慣性駆動部材10の回転速さが、出力軸11とほぼ
同じ水準まで低下し、ピストン30を横切る圧力差は、実
質的に低減する。ピストン30を通る油の或る漏洩のおか
げで、また工具のためのトルク送出モータの連続作用に
よって、密閉部分31はピン28を通過する。

そのけわしく傾斜したカム面43が、出力軸11におけるカ
ム面42とまだ接触しているので、ピストン30が、さらに
右に旋回すると、密閉部分31と密閉用のピン28の間の密
閉接触が確実に破られる。第５図参照。次いで、２つの
隔室38と39の中の油圧は等しくなる。

出力軸11に対する慣性駆動部材10の連続した回転の際
に、ピストンのカム面43の縁が、出力軸のカム面42の外
かどを摺動して通過する。第５図参照。それから、ピス
トン30および慣性駆動部材10は、何も起ることなしに、
出力軸11に対して約半回転だけ自由に回転する。しかし
ながら、このような180°の相対的な回転を完了したと
きに、ピストン30の徐徐に傾斜したカム面44は、出力軸
11におけるカム面42の外かどに係合し始める。連続した
相対回転において、ピストン30の別の逆行程が遂行され
る。前記したように、逆行程は、比較的ゆっくりであ
り、衝撃を発生する圧力ピークを何ら生じない。

ねじ継手を締付けるときに、ねじ継手における予張力を
段々と増大させるため、多数のトルク衝撃が工具から送
出される。最初に送出される衝撃のときに、ねじ継手に
おける予張力はまだ低く、その結果として、流体室19の
中には、比較的柔軟な反作用と比較的低い圧力ピークの
大きさとが生じる。ねじ継手の予張力が増大するとき
に、反作用のトルクは、強くなり、流体室19における圧
力ピークの大きさの増大を生じさせる。

ねじ継手に予め決められた予張力が生じたとき、流体室
19における圧力ピークは、コイルはね58の作用に逆らっ
て弁座52から弁球59を持上げる大きさに達する。次い
で、液圧流体が、高圧隔室38から低圧隔室39に迂回す
る。これによって、工具の出力トルクは制限される。

〔発明の効果〕

この発明の効果は従来の油圧駆動衝撃機構に比べて流体
室内における確保された流体圧ピークを出力軸上のトル
クに具合よく転移することである。その理由は旋回可能
なピストンが、従来の液圧衝撃機構よりもピーク圧力を
うける作用面が大きく、それが出力軸上により大きな圧
力と高出力を発生することによるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるトルク衝撃機構の長手断面図
を示す。第２図から第５図は、衝撃機構の構成部分の相
異なる次次の位置を図示する、第１図のII−II線で切っ
た横断面図を示す。第６図は、第１図から第５図に図示
される実施例に組込まれたピストンの側面図を示す。第
７図は第１図のVII−VII線で切った横断面図を示す。 図において、10は慣性駆動部材、11は出力軸、19は流体
室、27はピボット手段、28は第２密閉手段、30はピスト
ン、31は第１密閉手段、38,39は隔室、40は開口、42は
第２カム手段、43と44は第１カム手段を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング（12）、回転モータ、前記ハウ
   ジング（12）内に回転可能に支持されかつ前記回転モー
   タに駆動連結された慣性駆動部材（10）、前記慣性駆動
   部材（10）の中にある流体室（19）、後端が前記流体室
   （19）内に延びる出力軸（11）、及び前記流体室（19）
   内に移動可能に支持され流体室（19）を２つの隔室（3
   8,39）に分割しかつ前記出力軸（11）の後端がその中に
   延長する開口（40）を備えたピストン部材（30）を有す
   る液圧トルク衝撃工具において、 前記ピストン部材（30）に第１密閉手段（31）を設け、
   慣性駆動部材（10）に前記第１密閉手段（31）と共動す
   るように第２密閉手段（28）を設けて、前記揺動行程の
   限られた部分だけにわたって、前記隔室（38,39）のう
   ちの一方を他方から密閉するようにし、 前記慣性駆動部材（10）に、慣性駆動部材（10）の回転
   軸線と平行な軸線を有するピボット手段（27）を、前記
   流体室（19）の壁又はその近くに位置するように、かつ
   前記第２密閉手段（28）と直径上対向して位置するよに
   設け、このピボット手段（27）で前記ピストン部材（3
   0）を流体室（19）内に揺動可能に枢支し、 前記ピストン部材（30）の開口（40）に第１カム手段
   （43,44）を設け、かつ出力軸（11）に第２カム手段（4
   2）を設け、 前記第１カム手段（43,44）が、ピストン（30）が一方
   向に動いている間に前記第２カム手段（42）に係合する
   けわしく傾斜した曲線部分（43）と、ピストン（30）が
   他方向に動いている間に前記第２カム手段（42）と係合
   する徐々に傾斜した曲線部分（44）とからなり、前記け
   わしく傾斜した曲線部分（43）が実質的に前記ピボット
   手段（27）と前記慣性駆動部材（10）の回転軸線との間
   に位置決めされ、 前記第１カム手段（43,44）が前記第２カム手段（42）
   に係合することによって、前記流体室（19）内で前記ピ
   ストン（30）が揺動し、かつ前記出力軸（11）に対する
   慣性駆動部材（10）の回転の時に前記隔室（38,39）の
   一方で達成された液圧衝撃を前記出力軸（11）中におけ
   るトルク衝撃に転移するようにした ことを特徴とする液圧トルク衝撃工具。
2. 【請求項２】前記第１カム手段（43,44）が前記開口（4
   0）の縁輪郭によって形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の液圧トルク衝撃工具。