JPH0710507B2 - ピストン式油圧レンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、ボルトやナット類を締め付ける油圧インパ
クトレンチに関する。

＜従来の技術＞ 従来、油圧インパクトレンチとしては、第５図に示すよ
うなものがある。この油圧インパクトレンチは、回転ケ
ース71の内側に、オイル収納キャビティ72を有するブッ
シュ73を固定すると共に、上記ブッシュの内側に、スプ
リング74で半径方向外側に付勢されるブレード75,76を
有するスピンドル77を嵌合し、上記回転ケース71の回転
により上記スピンドル77を衝撃的に回転させるようにし
ている。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、上記従来の油圧インパクトレンチでは、ある
回転数以上になると、ブレード75,76をスプリング74で
突出させることができなくなり、ブレード75,76がブッ
シュ73から離間する現象が発生し、発生トルクが不安定
になるという問題がある。また、ブレード75,76とブッ
シュ73のランド78,79とは面接触ではなく線接触である
ためシールが十分に行われず油が漏れ、この油の漏れは
トルクが多くなるに従って増加し、発生トルク不安定の
一因となっている。

そこで、この発明の目的は、上記のような現象を無く
し、発生トルクを安定にすることができるピストン式油
圧レンチを提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、この発明のピストン式油圧レ
ンチは、モータ部と、出力軸に同軸に固定され、上記出
力軸と垂直な端壁内側に固定されたカムプレートを有す
ると共に、内部に油を収納した筒状の回転ケースと、上
記モータ部の軸に固定されると共に、上記回転ケースを
その端壁において回転自在に支持し、上記カムプレート
側に開口するシリンダ室を有するシリンダブロックと、
上記シリンダ室に摺動自在に嵌め込まれ、端面において
上記シリンダ室に開口する油室を有すると共に、上記カ
ムプレートのカム面と摺動自在に接触するシュー部材を
先端部に有するピストンと、上記シリンダ室内に回転ケ
ース内の油を吸入させるチェック弁と、上記シリンダブ
ロックの所定位置に設けられ、上記シリンダ室を外部に
連通させる第１タイミング穴と、上記ピストンに設けら
れ、上記ピストンが所定のストローク位置に来たときに
上記油室を上記第１タイミング穴に連通させるための第
２タイミング穴とを備えて、上記シリンダブロックの回
転で上記ピストンを介して上記回転ケースを回転するこ
とにより上記ピストンを駆動し、上記ピストンが、その
端面が上記第１タイミング穴を通り過ぎてから、上記所
定のストローク位置までくる間に油圧パルスを発生させ
るようにして、上記回転ケースを衝撃的に回転させるよ
うにしたことを特徴としている。

また、この発明は、上記シリンダ室およびピストンは複
数設けられ、かつ、上記各ピストンが油圧パルスを同時
に発生する位置に各ピストンについて第1,第２タイミン
グ穴が設けられることができる。

また、この発明は、上記回転ケースは両端の内壁に同方
向に傾斜した一対のカムプレートを固定し、上記シリン
ダブロックは軸方向両端面に開口したシリンダ室を有す
ることができる。

また、この発明は、シリンダブロックの両端面に開口し
たシリンダ室は、それぞれ、端面の中心線により分けら
れる半分の領域に設けられ、かつ、上記半分の領域は互
いに対向していないようにすることができる。

また、この発明は、上記ピストンに上記ピストンの油室
を上記ピストンの先端部に通じさせる油路を設けると共
に、上記シュー部材と上記カム面との間に上記油路と連
通する油室を設けることができる。

また、この発明は、上記シリンダブロックの中に上記シ
リンダ室の油圧が所定の圧力になったときに上記シリン
ダブロックの外にリリーフするリリーフ弁を備えること
ができる。

＜作用＞ 上記構成において、モータ部を回転させると、シリンダ
ブロックが回転し、ピストンの先端部のシュー部材がカ
ムプレートのカム面を摺動する。そうすると、ピストン
が上記カムプレートのカム面に接触しているシュー部材
を介して上記カムプレートから力をうけてシリンダ内を
往復運動する。いま、上記ピストンが上記第１タイミン
グ穴を閉ざしてから更に移動するとシリンダ室の圧力が
上昇し、第２タイミング穴が第１タイミング穴に通じる
直前までリリーフ弁により設定される圧力になる。つま
り、ピストンが第１タイミング穴を閉ざしてから、第１
タイミング穴と第２タイミング穴とが連通する直前まで
の間に油圧パルスが発生する。この油圧パルスによりピ
ストンからシュー部材を介してカムプレートに軸方向の
力が働き、この力の軸方向に対する垂直な分力をカムプ
レートがうけて回転ケースと共に回転し、出力軸が回転
する。次に、ピストンが、第２タイミング穴が第１タイ
ミング穴に通じるストローク位置までくると、シリンダ
室の圧力が低下し回転力はなくなる。その後、上記ピス
トンはカムプレート側に動いた後再び上記第１タイミン
グ穴を閉ざす位置まで戻り、以下同様の運動を繰り返
す。

このように、シリンダブロックを回転させることにより
ピストンを往復運動させ、このピストンの往復運動によ
って発生する油圧パルスによって回転ケースを出力軸と
共に間欠的に回転させるようにしており、ピストンとシ
リンダブロックとの円筒面接触により非常に効率よくシ
ールできるので、油の漏れがなく圧力が安定し、従って
発生トルクを安定させることができる。また、従来例に
おけるようなブレードのブッシュからの離間というよう
な問題も発生せず、発生トルクを安定させることができ
る。

なお、締め付けようとするボルトやナットが締付開始か
ら着座するまでの間は、出力軸には殆ど負荷がかからな
い。したがって、シリンダブロック、カムプレート、回
転ケースおよび出力軸は共に回転する。ボルトやナット
は、着座した後、出力軸を介して上述の回転力を受けて
強く締め付けられる。

＜実施例＞ 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１
図のII-II線断面図である。

第１図において、１はケーシング３内に収納したエアモ
ータ部、２は上記ケーシング３にボルト５で固定された
フロントケース６内に収納されたパルス発生部である。
このパルス発生部２は、出力軸19に固定された回転ケー
ス７と、エアモータ部１によって駆動されるシリンダブ
ロック８と、このシリンダブロック８の六つのシリンダ
室9,9,…に摺動自在に嵌め込まれたピストン11,11,…
と、一対のカムプレート12,13より大略構成される。

上記回転ケース７は、前端壁7cが出力軸19に固定される
と共に、フロントケース６の先端部に挿入されたブッシ
ュ23によって回転自在に支持され、この前端壁7cと一体
に形成された筒部7aと、後端壁7bをピン17,18で連結し
ている。そして、上記後端壁7bの内面に、シリンダブロ
ック８の軸8aに回転自在に支持されると共にカム面が軸
に対して傾斜した第１カムプレート12をピン21で固定す
る一方、上記前端壁7cの内面に、シリンダブロック８の
軸8bに回転自在に支持されると共に上記第１カムプレー
ト12のカム面と同方向に傾斜したカム面を有する第２カ
ムプレート13をピン22で固定している。

上記回転ケース７は、後端壁7bと筒部7aとの間のオーリ
ング31、後端壁7bと第１カムプレート12との間のオーリ
ング32、前端壁7cと第２カムプレート13との間のオーリ
ング33、および第1,2カムプレート12,13と軸8aおよび軸
8bとの間のオーリング34,35によりシールされている。
この回転ケース７内への油の供給は、フロントケース６
のプラグ28と回転ケース７のオイルキャップ29をはずこ
とにより行うことができる。

一方、上記シリンダブロック８は、第１カムプレート12
側に開口する三つの軸方向に延びるシリンダ室と第２カ
ムプレート側13に開口する三つの軸方向に延びるシリン
ダ室を軸に対して対称になるように配設している。上記
各シリンダ室は上記開口部の反対側に外部から油を取り
入れるための油取入口9aを有しており、この油取入口9a
を、図示しないスプリングでこの油取入口側へ付勢され
たボール10で開閉するようにしている。ボール10は、そ
のスプリングの付勢力に抗してスプリングピン61a,61b
に係止される位置まで動くことができる。上記各シリン
ダ室９に摺動自在に嵌め込まれたピストン11は球面状の
先端部11aを有しており、その先端部11aにシュー38を取
り付けている。そして、第１カムプレート12側の三つの
ピストンに取り付けられたシュー38を、第１ボールリテ
ーナ40に連結された第１シューリテーナ41によって保持
している。そして、上記第１ボールリテーナ40を、ピス
トンブロック８に当接したディスクスプリング42でスペ
ーサ43を介して第１カムプレート12側に押し付けること
により、上記シュー38を上記第１カムプレート12のカム
面に摺動自在に接触させている。また、第２カムプレー
ト13側の三つのピストンに取り付けられたシュー38も同
様にして、第２シューリテーナ45、第２ボールリテーナ
46、ディスクスプリング47、スペーサ48によって第２カ
ムプレート13のカム面に摺動自在に接触させている。従
って、上記エアモータ部１の図示しないロータの回転に
より、シリンダブロック８が回転し、それに伴ってピス
トン11の先端部のシュー部材38がカムプレートのカム面
を摺動する。そうすると、ピストン11がカムプレートの
カム面から力をうけてシリンダ室９内を往復運動する。

上記各ピストン11に端面においてシリダ室９に開口する
油室11bとこの油室11bを先端部に通じさせる油路11cを
設けると共に、上記各シュー38とカム面との間に上記油
路11cと連通する油室49を設けて、シリンダ室内の圧力
と等しい圧力がシュー38の裏面にかかるようにしてい
る。従って、第３図に示すように、シリンダ内の圧力に
よってピストン11を軸方向に押す力F₁とシュー38の裏面
にかかる圧力によってピストン11をカム面に垂直な方向
に押す力F₂とによってカムプレートを回転させようとす
る力F₃が発生する。第４図に示すように、この力F₃はシ
リンダブロック８の中心からずれているので、実際にシ
リンダブロック８を回転させることができる。

また、上記シリンダブロック８の所定位置に上記シリン
ダ室９を外部に連通させる第１タイミング穴51を設ける
と共に、ピストン11に所定のストローク位置に来たとき
に上記ピストン内の油室11bを上記第１タイミング穴51
に連通させるための第２タイミング穴52を設けている。
従って、上記第３図に示すように、ピストン11が第１タ
イミング穴51を閉ざしてから更に移動するとシリンダ室
９の圧力が上昇し、第２タイミング穴52が第１タイミン
グ穴51に通じる直前にシリンダ室９内の圧力は後記する
リリーフ弁60の設定圧力になる。続いて、第１タイミン
グ穴51と第２タイミング穴52とが通じることにより、シ
リンダ室９内の油が室外へ逃げて、シリンダ室９内の圧
力が急激に低下する。つまり、油圧パルスが発生する。
この油圧パルスはシリンダブロック８の各端面について
片側の三つのピストン11,11,11（第４図参照）について
同時に発生するように、各シリンダ室についての第1,第
２タイミング穴の位置を定めている。つまり、三つのシ
リンダ室についての第1,第２タイミング穴51,52の位置
を、カムプレートが特定の回転位置にきたとき、そのカ
ムプレートのカム面に対して平行に並ぶように設定して
いる。さらに、シリンダブロック８の両端面について、
第1,第２タイミング穴の構造，位置関係はシリンダブロ
ック８の中心に関して点対称になるように決められてい
る。したがって、シリンダブロック８の両端面の計六つ
のピストンが同時にバランス良く油圧パルスを発生す
る。

このシリンダ室９に１回転につき１回発生する油圧パル
スにより、上述したようにカムプレートに回転力F₃が働
き、この回転力F₃により回転ケース７が衝撃的に回転す
る。このとき、シリンダ室はシリンダ室９の壁面とピス
トン11との円筒面接触によりシールされているので、室
内の油が漏れて圧力が不安定になるということがない。
従って、安定した回転力を得ることができる。各ピスト
ン11が、第２タイミング穴52が第１タイミング穴51に通
じるストローク位置までくると、シリンダ室９の圧力が
低下し回転力はなくなる。その後、上記ピストン11がカ
ムプレート側に動くと、シリンダ室内の圧力がシリンダ
室外の圧力より小さくなり、ボール10がピストン11側に
押されて油取入口9aが開き、シリンダ室内に油が供給さ
れる。ピストン11が逆方向に動いてシリンダ室９内を加
圧すると、ボール10が図示しないスプリングの力によっ
て油取入口9aを閉ざす。その後、ピストン11が再び上記
第１タイミング穴51を閉ざす位置まで戻り、以下同様の
運動を繰り返す。

なお、締め付けようとするボルトやナットが締付開始か
ら着座するまでの間は、出力軸19には殆ど負荷がかから
ない。したがって、シリンダブロック８、カムプレート
12,13、回転ケース７および出力軸19は共に回転する。
ボルトやナットは、着座した後、出力軸19を介して上述
の衝撃的な回転力を受けて強く締め付けられる。

このように、この油圧レンチでは、シリンダブロック８
が一回転する間に一回だけ油圧パルスを発生するように
なっている。そして、前述のように一方のカムプレート
側の三つのピストンに対して上記油圧パルスが同時に発
生するように、第１タイミング穴51と第２タイミング穴
52の位置を定めている。従って、上記ピストン11の往復
運動によって発生する油圧パルスによってカムプレート
に働く回転力は、第４図に示すように、一方のカムプレ
ート側の三つのピストンに対して同時に働いて、回転ケ
ース７を衝撃的に回転させる。しかも、シリンダブロッ
ク８の両端面について、第１、第２のタイミング穴51,5
2をシリンダブロック８の中心に関して点対称に設けて
いるので、シリンダブロック８の両端面の計六つのピス
トンが同時に油圧パルスを発生する。したがって、さら
に高出力を得ることができる。尚、ピストン数やタイミ
ング穴の設定を変更することにより、一回転に多数回の
油圧パルスを発生させることができる。

第１図に示すように、上記シリンダブロック８の内部に
は、上記シリンダ室内の圧力が所定値以上になった場合
にシリンダブロック外にリリーフするリリーフ弁60を備
えている。このリリーフ弁60は、シリンダ室をシリンダ
ブロック外に連通させるための油路61,68（第１図およ
び第２図にまたがって表されている）と、シリンダ室を
上記油路61に連通させるスプリングピン61a,61bと、こ
の油路61,68の間に設けられたスプール62と、スプール6
2を付勢するスプリング63と、圧力調整のためのリリー
フ調整スクリュー64と、このリリーフ調整スクリュー64
からの油の漏洩を防止するためのオーリング65から構成
されている。そして、上記リリーフ調整スクリュー64に
よりシリンダ室内の圧力ピーク値を調整することによっ
て、この油圧レンチの回転トルクを調整することができ
る。

尚、上記実施例ではリリーフ弁60を設けたが、このリリ
ーフ弁60を省略してオリフィスにより圧力設定を行うよ
うにしてもよい。また、シューリテーナ、ボールリテー
ナに代えて、ピストンをスプリングによってカムプレー
ト側に押し付けて、シューをカムプレートに摺動させて
もよい。

また、上記実施例ではピストンをシリンダブロックの一
つの端面に対して複数個設けているので、一つだけ設け
る場合に比して高出力を得ることができる。ただし、ピ
ストンをシリンダブロックの一つの端面に対して一つだ
けとし、計二個のピストンで動作させてもよい。シリン
ダブロックの両端面に少なくとも一つずつピストンを設
けておけばバランス良く動作することができる。

また、上記実施例では回転ケースの両端の壁にそれぞれ
カムプレートを設けたが、一方の壁にカムプレートを設
けるだけでも良い。そして、そのカムプレート側に一つ
のピストンを設けるだけでも良い。全体として一つのピ
ストンを備えていれば、バランスは良くないかも知れな
いが、回転トルクを発生することができる。

＜発明の効果＞ 以上より明らかなように、この発明のピストン式油圧レ
ンチは、シリンダブロックを回転させることによりピス
トンを往復運動させ、このピストンの往復運動によって
発生する油圧パルスによって出力軸を回転させるように
しており、ピストンとシリンダブロックとの円筒面接触
により非常に効率よくシールできるので、油の漏れがな
く、また、従来例におけるようなブレードのブッシュか
らの離間というような問題も発生せず、発生トルクを安
定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１
図のII-II線断面図、第３図は上記実施例におけるピス
トンの運動とピストンに働く回転力を説明する図、第４
図は上記ピストンに働く回転力が三つのピストンに同時
に働くことを示す図、第５図は従来の油圧レンチの断面
図である。 １…モータ部、２…パルス発生部、７…回転ケース、８
…シリンダブロック、９…シリンダ室、10…ボール、11
…ピストン、11b…油室、11c…油路、12,13…カムプレ
ート、38…シュー、40,46…ボールリテーナ、41,45…シ
ューリテーナ、49…油室、51…第１タイミング穴、52…
第２タイミング穴、60…リリーフ弁。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ部と、 出力軸に同軸に固定され、上記出力軸と垂直な端壁内側
   に固定されたカムプレートを有すると共に、内部に油を
   収納した筒状の回転ケースと、 上記モータ部の軸に固定されると共に、上記回転ケース
   をその端壁において回転自在に支持し、上記カムプレー
   ト側に開口するシリンダ室を有するシリンダブロック
   と、 上記シリンダ室に摺動自在に嵌め込まれ、端面において
   上記シリンダ室に開口する油室を有すると共に、上記カ
   ムプレートのカム面と摺動自在に接触するシュー部材を
   先端部に有するピストンと、 上記シリンダ室内に回転ケース内の油を吸入させるチェ
   ック弁と、 上記シリンダブロックの所定位置に設けられ、上記シリ
   ンダ室を外部に連通させる第１タイミング穴と、 上記ピストンに設けられ、上記ピストンが所定のストロ
   ーク位置に来たときに上記油室を上記第１タイミング穴
   に連通させるための第２タイミング穴とを備えて、 上記シリンダブロックの回転で上記ピストンを介して上
   記回転ケースを回転することにより上記ピストンを駆動
   し、上記ピストンが、その端面が上記第１タイミング穴
   を通り過ぎてから、上記所定のストローク位置までくる
   間に油圧パルスを発生させるようにして、上記回転ケー
   スを衝撃的に回転させるようにしたことを特徴とするピ
   ストン式油圧レンチ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のピストン式油圧レンチに
   おいて、上記シリンダ室およびピストンは複数設けら
   れ、かつ、上記各ピストンが油圧パルスを同時に発生す
   る位置に各ピストンについて第1,第２タイミング穴が設
   けられているピストン式油圧レンチ。
3. 【請求項３】請求項２に記載のピストン式油圧レンチに
   おいて、上記回転ケースは両端の内壁に同方向に傾斜し
   た一対のカムプレートを固定し、上記シリンダブロック
   は軸方向両端面に開口したシリンダ室を有するピストン
   式油圧レンチ。
4. 【請求項４】請求項３に記載のピストン式油圧レンチに
   おいて、シリンダブロックの両端面に開口したシリンダ
   室は、それぞれ、端面の中心線により分けられる半分の
   領域に設けられ、かつ、上記半分の領域は互いに対向し
   ていないピストン式油圧レンチ。
5. 【請求項５】請求項1,2,3または４に記載のピストン式
   油圧レンチにおいて、上記ピストンに上記ピストンの油
   室を上記ピストンの先端部に通じさせる油路を設けると
   共に、上記シュー部材と上記カム面との間に上記油路と
   連通する油室を設けたピストン式油圧レンチ。
6. 【請求項６】請求項1,2,3,4または５に記載のピストン
   式油圧レンチにおいて、上記シリンダブロックの中に上
   記シリンダ室の油圧が所定の圧力になったときに上記シ
   リンダブロックの外にリリーフするリリーフ弁を備えた
   ピストン式油圧レンチ。