JP5021240B2 - Hydraulic torque wrench - Google Patents
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Description
本発明は、ボルト、ナットなどのねじ嵌合部材、その他の回転部材に回転トルクや締め付け又は弛めのためのトルクを与える油圧式トルクレンチに関する。 The present invention relates to a hydraulic torque wrench that applies rotational torque and torque for tightening or loosening to screw fitting members such as bolts and nuts and other rotating members.
この種の油圧式トルクレンチは、内部に液密室を形成し作動油を収容したシリンダを回転駆動し、該シリンダから前方に突出した出力軸に駆動力を伝達するものである。その伝達のために、液密室において、シリンダ内周面には、対向する1対の***部、及びこれらに直交する向きに対向する1対のシール用突部を設け、出力軸には径方向に出没する1対の摺動部材及び1対のシール用突起を設け、シリンダと共に回転して摺動部材を出没させるカム部材をシリンダの後端から出力軸の軸孔内に延ばした構造が採用されている。これにより、シリンダの回転に伴って、***部と突出した摺動部材、シール用突部とシール用突起のが各々接触する位置で、液密室内が分割される。この状態でシリンダが高速回転をすることにより、分割室内に形成される高圧で駆動力を伝達して摺動部材を軸回りに押し動かし、出力軸を回転させる。この構造の油圧式トルクレンチは、***部と摺動部材が各々1対設けられているので、出力軸に対して、シリンダの半回転毎に1回、前述の接触位置に到達する。したがって、シリンダの1回転で2回の衝撃的トルクが出力軸に発生する。 This type of hydraulic torque wrench is configured to rotationally drive a cylinder in which a fluid tight chamber is formed and contains hydraulic oil, and to transmit a driving force to an output shaft protruding forward from the cylinder. For the transmission, in the liquid tight chamber, a pair of opposed raised portions and a pair of sealing projections opposed in a direction perpendicular to these are provided on the inner peripheral surface of the cylinder, and the output shaft is radially arranged A structure is adopted in which a pair of sliding members and a pair of seal protrusions are provided in the cylinder, and a cam member that rotates with the cylinder and extends and slides out from the rear end of the cylinder into the shaft hole of the output shaft. Has been. Thereby, with the rotation of the cylinder, the liquid-tight chamber is divided at a position where the raised portion and the protruding sliding member, and the sealing projection and the sealing projection contact each other. When the cylinder rotates at a high speed in this state, the driving force is transmitted at a high pressure formed in the divided chamber to push the sliding member around the axis and rotate the output shaft. Since the hydraulic torque wrench having this structure is provided with a pair of raised portions and sliding members, it reaches the contact position once per half rotation of the cylinder with respect to the output shaft. Accordingly, two impact torques are generated in the output shaft by one rotation of the cylinder.
これに対し、シリンダの1回転で出力軸に1回の衝撃的トルクを発生させることにより、発生トルクを増大した油圧式トルクレンチが提案されている。このような油圧式トルクレンチとしては、例えば、特開昭64−45582号公報(特許文献1)、特開平5−253858号公報(特許文献2)などに記載されたものがある。 On the other hand, a hydraulic torque wrench has been proposed in which the generated torque is increased by generating an impact torque once on the output shaft by one rotation of the cylinder. Examples of such a hydraulic torque wrench include those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-45582 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-253858 (Patent Document 2).
特許文献1のものは、カム部材及び出力軸に各々油路を形成し、シリンダの1回転中に1対の***部と摺動部材とが合う2つの位置の内、一方の位置でカム部材と出力軸の各油路が連通し他方の位置では連通しない構造とされている。これにより、油路が連通した位置では高圧が形成されず、他方の合致位置でのみ駆動力の伝達が行なわれる。これによりシリンダの1回転で1回のトルクが発生する。
特許文献2のものは、カム部材から径方向に180°をなす位置で張り出した1対の扁平部が設けられている。1対の摺動部材は、径方向内方に突き出た係合部を有し、該係合部がカム部材の扁平部で内側から押圧されて径方向に突出し、シリンダの***部と接触し得る位置に至る。係合部については、1対の内、一方に切欠きを設け、摺動部材の係合部については、1対の内、一方の幅を大きく、他方の幅を小さくしてある。これにより、小さい方の係合部は切欠きを通過するので扁平部から押圧されず、大きい方の係合部は切欠きを通過しないので扁平部から押圧されるというように作動する。これにより、シリンダの1回転中における扁平部と摺動部材との2つの合致位置の一方でのみ摺動部材が突出して高圧が形成され、その結果、シリンダの1回転で1回のトルクが発生する。
シリンダの1回転で2回の衝撃的トルクを出力軸に発生させる構造では、駆動源のエネルギが多数回のトルク発生に分散する結果、大きなトルクを効率的に出力するのが困難である。 In the structure in which the impact torque is generated twice on the output shaft by one rotation of the cylinder, it is difficult to efficiently output a large torque as a result of the energy of the drive source being dispersed over many times of torque generation.
一方、シリンダの1回転で1回の衝撃的トルクを発生させるために前述の特許文献記載の構造とすると、次のような問題があった。すなわち、特許文献1記載の構造では、カム部材及び出力軸に油路を形成する必要があり、また、特許文献2記載の構造では、小さい方の係合部をもつ摺動部材は、大きい方の係合部をもつ摺動部材が2回突出動作をする間に1回しか突出動作をしないので、動作が不規則となる。また、いずれの構造においても、カム部材に接触した摺動部材は、トルク発生をしないタイミングにおいても無駄な突出動作を行なうので、その分、摺動部材及びその摺動面の摩耗を速め、エネルギロスを生むこととなる。
On the other hand, when the structure described in the above-mentioned patent document is used in order to generate a shocking torque once in one rotation of the cylinder, there are the following problems. That is, in the structure described in
したがって、本発明は、従来の装置に比して、簡単な構造で効率よくトルクを出力し得る油圧式トルクレンチを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydraulic torque wrench that can output torque efficiently with a simple structure as compared with a conventional device.
本発明は、前記目的を達成するため、対象物にトルクを与える出力軸と、該出力軸を回転可能に支持し前方へ突出するように貫通させた前壁、駆動入力部を後部に接続される後壁、及びこれらの間に位置する側壁を備えて、内部に作動油収容の液密室を形成し、前記出力軸と同一の回転軸線回りに回転し得るシリンダと、前記液密室内で前記出力軸により径方向に摺動可能に保持された複数の摺動部材と、前記シリンダと共に回転するように前記後壁に接続されたカム部材とを備え、前記出力軸は、前記前壁に支持され前方へ突出した軸先部と、前記液密室内に位置する軸基部とを備えており、前記シリンダの側壁内面には、前記摺動部材との接触に基づいて前記軸基部に回転駆動力を及ぼすための***部が周方向に複数形成されており、前記軸基部には、前記回転軸線に沿って延びる収容孔と、前記***部に対応した間隔で配置され各々が軸線方向に延び外周面に開いた複数のガイド溝とが形成されており、前記摺動部材は、前記軸基部の各ガイド溝に径方向に摺動可能に受け入れられており、該ガイド溝に沿って延びる外側部分と、該外側部分より径方向内方に位置し一部を前記収容孔内へ突出させ得るように設けられた内側部分とを備え、該複数の摺動部材は、前記内側部分を軸線方向における相互に異なる箇所に備えており、前記軸基部は、前記ガイド溝の径方向内側に底壁を備え、該底壁には前記内側部分を径方向に案内する貫通孔が形成されており、前記カム部材は、前記収容孔内に位置する扁平部を軸線方向の異なる箇所に複数備えており、該扁平部は、前記回転軸線から相互に異なる半径方向へ延び、前記カム部材が1回転する毎に同時に前記摺動部材に作用し、該摺動部材を前記***部に接触し得る作動位置に至らしめるように各摺動部材に対応して配置されており、前記カム部材は、前記扁平部に対して軸方向に並んで配置され前記軸基部における収容孔の内周面に沿う周面を有する円盤部を備え、前記軸基部には、前記複数のガイド溝の各間の位置で前記円盤部に臨んで開口し該軸基部を半径方向に貫通するリリース孔が形成され、前記円盤部は、周面の一部が切欠かれて連通部が形成されており、該連通部は、前記扁平部が前記摺動部材を前記作動位置に至らしめる回転位置にあるときに、前記ガイド溝に臨む位置にあって該ガイド溝と前記リリース孔との連通を遮断し、前記扁平部が前記回転位置を通過したときに前記ガイド溝及びリリース孔に跨って両者を連通させる大きさに形成されていることを特徴とする油圧式トルクレンチを提供するものである(発明1)。 In order to achieve the above object, the present invention has an output shaft that applies torque to an object, a front wall that rotatably supports the output shaft and penetrates it so as to protrude forward, and a drive input section connected to the rear portion. A rear wall and a side wall located between them, forming a fluid-tight chamber containing hydraulic oil therein, a cylinder capable of rotating about the same rotation axis as the output shaft, and the cylinder in the liquid-tight chamber A plurality of sliding members held slidably in the radial direction by an output shaft; and a cam member connected to the rear wall so as to rotate together with the cylinder, wherein the output shaft is supported by the front wall. And a shaft base portion that protrudes forward and a shaft base portion that is positioned in the liquid-tight chamber, and a rotational driving force is applied to the shaft base portion on the inner surface of the side wall of the cylinder based on contact with the sliding member. A plurality of ridges are formed in the circumferential direction to exert The shaft base is formed with a receiving hole extending along the rotation axis, and a plurality of guide grooves that are arranged at intervals corresponding to the raised portions and extend in the axial direction and open on the outer peripheral surface. The moving member is slidably received in each guide groove of the shaft base so as to be slidable in the radial direction, and an outer portion extending along the guide groove and a portion located radially inward from the outer portion and partially An inner portion provided so as to protrude into the receiving hole, and the plurality of sliding members include the inner portion at different locations in the axial direction, and the shaft base portion includes the guide groove. A bottom wall is provided on the radially inner side, and a through hole is formed in the bottom wall for guiding the inner portion in the radial direction. The cam member has a flat portion positioned in the housing hole in the axial direction. A plurality of different portions are provided, and the flat portion is provided on the rotating shaft. The sliding members extend in different radial directions from each other and act on the sliding member simultaneously every time the cam member makes one rotation, so that the sliding member reaches an operating position where it can contact the raised portion. The cam member includes a disk portion that is arranged side by side in the axial direction with respect to the flat portion and has a circumferential surface along an inner circumferential surface of the accommodation hole in the shaft base portion, and the shaft A release hole is formed in the base so as to face the disk part at a position between each of the plurality of guide grooves and to penetrate the shaft base part in the radial direction. Thus, a communication portion is formed, and the communication portion is located at a position facing the guide groove when the flat portion is in a rotational position that brings the sliding member to the operating position. The communication with the release hole is blocked, and the flat portion is in the rotational position. The present invention provides a hydraulic torque wrench characterized in that the hydraulic torque wrench is formed in such a size as to communicate with both of the guide groove and the release hole when passing through the device (Invention 1).
発明1は、以下の構造1を基本として成立したものであり、発明1及び構造1は、関連する構造として、構造2以下のものをさらに採用することができる。
The
[構造1]油圧式トルクレンチは、対象物にトルクを与える出力軸と、該出力軸を回転可能に支持し前方へ突出するように貫通させ、駆動入力部を後部に接続され、内部に作動油収容の液密室を形成するシリンダと、前記液密室内で前記出力軸により径方向に摺動可能に保持された摺動部材と、前記シリンダから回転力を受けるように接続されたカム部材とを備え、前記出力軸は、前記シリンダに支持され前方へ突出した軸先部と、前記液密室内に位置する軸基部とを備えており、前記シリンダの側壁内面には、前記摺動部材との接触に基づいて前記軸基部に回転駆動力を及ぼすための***部が周方向に複数形成されており、前記軸基部には、前記回転軸線に沿って延びる収容孔と、軸線方向に延び外周面に開いたガイド溝とが形成されており、前記摺動部材は、前記軸基部の各ガイド溝に径方向に摺動可能に受け入れられ、一部を前記収容孔内へ突出させ得るように設けられており、前記カム部材は、前記収容孔内に位置する偏平部を備えており、該扁平部は、前記摺動部材に作用し、該摺動部材を前記***部に接触し得る作動位置に至らしめるように該摺動部材に対応して配置されている。 [Structure 1] The hydraulic torque wrench has an output shaft for applying torque to an object, and the output shaft is rotatably supported so as to protrude forward, and a drive input portion is connected to the rear portion to operate internally. A cylinder that forms a fluid-tight chamber containing oil; a sliding member that is slidable in the radial direction by the output shaft in the liquid-tight chamber; and a cam member that is connected to receive a rotational force from the cylinder; The output shaft includes a shaft tip portion supported by the cylinder and protruding forward, and a shaft base portion located in the liquid-tight chamber, and an inner surface of the side wall of the cylinder includes the sliding member. A plurality of raised portions are formed in the circumferential direction for exerting a rotational driving force on the shaft base portion based on the contact of the shaft, and the shaft base portion includes a receiving hole extending along the rotation axis, and an outer periphery extending in the axial direction. A guide groove that is open on the surface. The sliding member is slidably received in each guide groove of the shaft base portion in the radial direction, and a part of the sliding member protrudes into the receiving hole. A flat portion located in the hole is provided, and the flat portion acts on the sliding member and corresponds to the sliding member so as to reach the operating position where the sliding member can contact the raised portion. Are arranged.
[構造2]前記発明1又は構造1において、前記摺動部材は、前記液密室内の油圧変動を緩衝するためのアキュームレータを内蔵し、該アキュームレータは、前記回転軸線に沿う方向に延び一端部に通液孔を有する貯留室と、貯留室に摺動可能に収容され前記通液孔に向けて付勢されたピストンとを備えることができる。
[Structure 2] In the
[構造3]前記発明1又は構造1若しくは2において、前記シリンダの***部は、前記摺動部材との接触時に該摺動部材が微小変位により該***部を通過するように設定されており、前記***部と前記摺動部材との接触に基づく前記軸基部への回転駆動力が、前記接触から通過に至るまでの接触圧により形成されるものとすることができる。
[Structure 3] In the
[構造4]前記発明1又は構造1は、前記シリンダと前記軸基部との間に油収容空間が形成され、前記軸基部には、前記摺動部材と異なる周方向の位置にシール用突起が形成されており、前記シリンダには、前記摺動部材が前記***部に接触したときに前記シール用突起に接触して前記油収容空間を分割空間に仕切るためのシール用凸部がさらに設けられており、前記***部と前記摺動部材との接触に基づく前記軸基部への回転駆動力が、該接触によるシール下で前記分割空間に生じる圧力により形成されるものとすることができる。
[Structure 4 ] In the
本発明によれば、次の効果を奏する油圧式トルクレンチを提供することができる。すなわち、このトルクレンチにおいては、出力軸の複数のガイド溝の各々に摺動部材が摺動可能に保持され、出力軸の収容孔内で回転するカム部材の扁平部が、摺動部材をシリンダ内面の***部に接触し得る作動位置に至らしめ、***部は、その接触に基づいて出力軸に回転駆動力を及ぼす。そして、複数の前記摺動部材は、収容孔内へ突出可能な内側部分を軸線方向における相互に異なる箇所に備え、カム部材は、前記偏平部を軸線方向の異なる箇所において複数備え、これらの扁平部は、カム部材が1回転する毎に同時に摺動部材に作用して該摺動部材を作動位置に至らしめるように各摺動部材に対応して配置されている。このように、複数の摺動部材に対して軸線方向及び回転方向に対応する位置にある扁平部が、カム部材の1回転毎に摺動部材に作用するので、前述の従来技術のようなトルク発生のないタイミングでの摺動部材の突出動作がなく、簡単な構造で、効率よくトルクを出力することができる。 According to the present invention, a hydraulic torque wrench having the following effects can be provided. That is, in this torque wrench, the sliding member is slidably held in each of the plurality of guide grooves of the output shaft, and the flat portion of the cam member that rotates within the accommodation hole of the output shaft serves as a cylinder for the sliding member. An operating position that can contact the raised portion of the inner surface is reached, and the raised portion exerts a rotational driving force on the output shaft based on the contact. The plurality of sliding members include inner portions that can protrude into the receiving holes at different locations in the axial direction, and the cam member includes a plurality of the flat portions at different locations in the axial direction. The portion is arranged corresponding to each sliding member so as to simultaneously act on the sliding member every time the cam member makes one rotation and bring the sliding member to the operating position. As described above, the flat portions located at the positions corresponding to the axial direction and the rotation direction with respect to the plurality of sliding members act on the sliding member for each rotation of the cam member. There is no protruding operation of the sliding member at the timing when it does not occur, and torque can be output efficiently with a simple structure.
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図面中の同一又は同種の部分については、同じ符号を付して説明を省略することがある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same or similar parts in the drawings may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
[第1実施形態]
図1は本発明に係る油圧式トルクレンチの第1の実施形態を示しており、図2はそのケーシングの一部を切欠いた図である。この油圧式トルクレンチは、ボディ1とハンドル2とを備え、ボディ1は、後部に駆動モータ3、前部に伝動装置4を備え、前端から出力軸10を突出させている。ハンドル2は、片手で把持される大きさとされ、前側にモータ作動のオン・オフ用スイッチ5が設けられている。駆動モータは、電動モータ、エアモータ等、適宜の駆動源を備えたものを用いることができる。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a first embodiment of a hydraulic torque wrench according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway view of the casing. This hydraulic torque wrench includes a
図3は図1の伝動装置4の縦断面、図4は図3のIV−IV線に沿う断面を各々示している。伝動装置4は、対象物にトルクを与える出力軸10を前方へ突出させたシリンダ20を備え、該シリンダの後部が駆動モータ3の回転軸3aに接続されている。シリンダ20は、出力軸10を回転可能に支持し前方へ突出するように貫通させた前壁21と、回転軸3aを後方に接続される後部部材22、及びこれらの間に位置する側壁23を備えている。
3 shows a longitudinal section of the
この実施形態においては、前壁21と側壁23とが一体的に形成され、後部部材22は側壁23後端の開口を閉じる後壁の役割をする。後部部材22は、筒状壁26と、該筒状壁の前端から径方向外方へ広がったフランジ27と、筒状壁26の後端から後方へ延びた接続用軸部28とを備え、フランジ27が側壁23の開口に嵌合された状態で、後方から保持リング29を側壁23にねじ嵌合して固定されている。
In this embodiment, the
前壁21と主軸10との間、及びフランジ27と側壁23との間には、シールリング21a,27aが配置され、シリンダ20内部は液密室24を形成し、内部に作動油が収容されている。
Seal rings 21a and 27a are arranged between the
出力軸10は、シリンダ20の前壁21に支持され前方へ突出した軸先部11と、液密室24内に位置する軸基部12とを備えており、軸基部12は後端部を後部部材22の筒状壁26の内側に回転可能に支持されている。また、軸基部12は、軸線方向に延びる収容孔14を内部に形成された囲繞壁15を備え、該囲繞壁には軸線方向に延び周面から径方向に深くされ、相互に平行に延びる側壁を備えた1対のガイド溝16が形成されている。また、囲繞壁15におけるガイド溝16の底壁15aには、1対の貫通孔17が形成されている。
The
液密室24内では、軸基部12のガイド溝16に摺動部材40が径方向に摺動可能に保持されている。摺動部材40は、ガイド溝16の軸方向長さに亘って延びる外側部分41と、該外側部分41の径方向内側に接しているローラ(小片)からなる内側部分42とを備え、軸基部12のガイド溝16により径方向に摺動可能に保持されている。外側部分41は、ガイド溝16の側壁に平行な側壁を有し、ガイド溝16にほぼ密に嵌合している。内側部分42は、前述の貫通孔17に挿入され、摺動位置により該貫通孔17から収容孔14内に突出した位置と該収容孔14から後退した位置とを取り得る。1対の摺動部材40は、内側部分42を軸線方向における相互に異なる箇所に備えている。この例のように、内側部分42をローラとし、その軸線をカム部材50の軸線と平行にすることにより、カム部材50ところがり接触となり摩擦抵抗が小さくなる。この観点から、内側部分42を球体とすることもできる。或いは、摩擦抵抗の小さい部材であれば、内側部分42を貫通孔17に対応した断面形状を有するピンとすることもできる。
In the liquid
図4に示すように、シリンダ20の側壁23は、内周面の断面形状がほぼ円形とされ、なだらかに***した1対の***部31が対向位置に設けられており、これらの***部31は各々軸方向に延びている。これらの部分は、図4に示すように、シリンダ20の回転位置において、1対の***部31と1対の摺動部材40とが同時に対向位置に至るように配置されており、その位置で***部31は摺動部材40に接して径方向に押し込み力を与える。
As shown in FIG. 4, the
また、軸基部12の収容孔14には、図5及び図6に示すカム部材50が収容されている。図5の(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は(a)のc視図、(d)は(b)のd視図、(e)はaのe−e線断面図、(f)は(b)のf−f線断面図であり、図6は斜視図である。
Further, the
カム部材50は、前端部51,中央部52及び後端部53が、収容孔14の内径に近い外径を有した円板状とされ、前端部51と中央部52との間、及び中央部52と後端部53との間に、扁平部54,55が各々設けられている。2つの扁平部54,55は、軸線方向において摺動部材の内側部分42に対応した位置で、相反する径方向に延びている。円板状の前端部51,中央部52及び後端部53には、周縁の一部を平らにした各1つの切欠部51a,52a及び、相互に対向する位置にある1対の切欠部53aが設けられ、収容孔14内での作動油の流通と圧力の均一化が図られている。カム部材50の後端部53における後端面には、径方向に延びる凸部53cが設けられている。一方、シリンダ20の後壁22における内端面には、該凸部53cに対応して凹部22aが設けられており(図3)、これら凸部53c及び凹部22aの嵌合により、カム部材50は、シリンダ20と共に回転するようになっている。
The
図7は、カム部材50と摺動部材40との位置関係を、部材の分解状態で示している。図7(a)はカム部材50の扁平部54,55により摺動部材40が押し出された状態、図7(b)はカム部材50の扁平部54,55の作用から外れて摺動部材40が後退した状態を各々示している。摺動部材40は、カム部材50の内側部分42が扁平部54,55の先端部に接しているときにガイド溝16から突出した位置にあり、カム部材50の回転と共に扁平部54,55の扁平面へと内側部分42の接触部が移行するに従ってガイド溝16内へ没入可能な状態となる。図4は、扁平部54,55が摺動部材40をガイド溝16から突出させた状態を示している。
FIG. 7 shows the positional relationship between the
出力軸10の軸基部12にはさらに、図8に示すように、収容孔14から径方向に対向する位置で外方へ貫通するリリース孔19が1対形成されている。図8(a)は図3のVIII-VIII線に沿う断面図、図8(b)はリリース孔19の内端部付近の拡大図である。リリース孔19は、図3に破線で示すように、カム部材50の後端部53に対応する位置に設けられている。一方、カム部材50の後端部53には、切欠部53aと異なる位置に切欠き状に設けられた連通部53bが、径方向に対向する位置に1対形成されている。切欠部53a及び連通部53bは、後述するように、カム部材50の回転位置により、収容孔14を通じてガイド孔16の貫通孔17とリリース孔19とを連通させたり(図9)、その連通を閉じたり(図8)するように機能する。
Further, as shown in FIG. 8, a pair of release holes 19 are formed in the
次に、図10を参照しつつ実施形態1についてさらに説明する。図10は、油圧式トルクレンチの使用状態において、シリンダ20等が回転する様子を位相別に表示している。右回りに回転するシリンダ20の図中の位相(A)を初期状態(0°)とすると、各位相でのシリンダ20の回転角は、位相(B):55°、位相(C):60°、位相(D):61°、位相(E):90°、位相(F):180°、位相(G):270°、位相(H):315°となっており、360°回転して位相(A)に戻る。
Next, the first embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 10 shows how the
位相(A)では、摺動部材40がカム部材50の扁平部54,55で径方向外方に押出されている。この状態では、図8に示すように、カム部材50の後端部53に形成された連通部53bは、リリース孔19に臨む位置にある。連通部53bは、図5及び図6に示すカム部材50の形状から明らかなとおり、収容孔14内で扁平部54,55周囲の空所及び切欠部51a,52aに連通している。したがって、収容孔14内の作動油は、連通部53b及びリリース孔19を通じて液密室24における囲繞壁15の外側部分に流通状態となっている。
In the phase (A), the sliding
位相(B)では、***部31が摺動部材40に接触し始めたところである。前述の図4は、この状態を示しており、図示のように、連通部53bはリリース孔19(一点鎖線で示す)から外れた位置にある。その結果、収容孔14内の作動油は、リリース孔19を通じた流通が不可能となっている。しかも、***部31の当接力により、図4に示すように、図の上方に位置する摺動部材40は、僅かに傾斜して右側面の外方部P1をガイド溝16の外方縁に接し、左側面の内方端P2をガイド溝16の内方縁に接する。図の下方に位置する摺動部材も同様に傾斜する。したがって、位相(B)では、扁平部54,55は摺動部材40から外れているが、摺動部材40とガイド溝16との接触によりシールが形成され、ガイド溝16内方の作動油は密閉され、摺動部材40の突出状態が保持された作動状態となる。その密閉領域を図10(B’)にハッチングで示す。
In phase (B), the raised
この状態から***部31が位相(C)へと回転するのに伴って、***部31と摺動部材40との接触圧により、軸基部12への回転駆動力が伝達される。摺動部材40は、作動油の圧縮変形と接触部分での僅かな漏出とに従ってガイド溝16内へ若干移動する。この伝達による出力状態は瞬間的に生じ、出力軸10にパルス状トルクが発生する。
As the raised
位相(D)は、位相(C)から僅かにカム部材50が回転した状態であり、その状態を図9に示す。図9(a)は、図8と同じ断面で位相(D)の状態を示しており、図9(b)はリリース孔19の内端部付近の拡大図である。この状態では、カム部材50の連通部53bその縁部をリリース孔19に通じ始めている。したがって、収容孔14内の作動油は、リリース孔19を経て、液密室24における軸基部12とシリンダ20との間へと流出し得る状態となる。その結果、***部31からの押圧力が摺動部材40に作用することにより、摺動部材40は作動油の上記流出を伴ってガイド溝16内の後退位置へと押し込まれる。
The phase (D) is a state where the
位相(E)では、摺動部材40を押し込んだ状態で***部31が摺動部材上を移動する。
In the phase (E), the raised
位相(F)では、前方に位置する扁平部54及び後方に位置する扁平部55が、各々、前方及び後方の摺動部材40の内側部分42、42に対し、180°の位置に至っているので、摺動部材40は後退位置を保持する。
In the phase (F), the
位相(G)では、***部31が再び摺動部材40に対応した位置に到達するが、摺動部材40は後退位置にあるので、***部31が摺動部材40に回転力を及ぼすことはない。
In the phase (G), the protruding
位相(H)では、扁平部54,55が再び摺動部材40を押し出す。この押出し過程では、切欠部53aが図8に示した位置(左上及び右下)から左下及び右上に移動していて、その一部がリリース孔19に臨む位置にある。したがって、液密室24内における囲繞壁15の外側の作動油は、リリース孔19から切欠部53a、収容孔14を経て貫通孔17、さらにガイド溝16へと流入し得る状態となる。そして、扁平部54,55からの押出し力が摺動部材40に作用することにより、摺動部材40は、ガイド溝16内方に負圧を形成しつつ作動油の上記流入を伴ってガイド溝16から外方へ押出される。
In the phase (H), the
このように、この実施形態においては、最初の出力状態から摺動部材40に対してシリンダ20が1回転したときに、カム部材50が1回転して摺動部材40を作動状態とする位置に至り、次の出力状態が得られる。これは、***部がシリンダにおける対向する2箇所に形成されており、1対の摺動部材40は、内側部分42を軸線方向における相互に異なる箇所に備えており、カム部材は、回転軸線から相互に180°をなす方向へ延びる1対の偏平部54,55を備えており、該1対の扁平部は、カム部材が1回転する毎に同時に摺動部材40に作用し、該摺動部材を作動位置に至らしめるように各摺動部材40に対応して配置されていることにより得られるものである。
Thus, in this embodiment, when the
次に、図2に示すように、摺動部材40には、アキュームレータ60が設けられているので、これについて説明する。図11は、アキュームレータ部分のみをとり出して示す縦断面図であり、(a)は作動油の放出状態、(b)は作動油の流入状態を示す。このアキュームレータ60は、摺動部材40の外側部分41において出力軸10の軸線方向に設けられた一端閉塞の穴44に対して設けられている。穴44には圧縮コイルばね61が納められ、その開口側に栓体62が摺動自在に嵌められ、栓体62の外周面にはシールリング63が装着され、外側部分41内面との間にシールが形成されている。このシールにより、穴44内には空気が封入されている。摺動部材40の前端とシリンダ20の前壁21との間には僅かな隙間があり、その隙間は、トルク伝達の際の液密室内圧力の急激な変動にはほとんど影響することなく、且つ周囲温度の変化などによる緩やかな圧力変動を時間を掛けて吸収し得る程度に、ゆっくりと作動油を流通させる。
Next, as shown in FIG. 2, since the
この構造において、液密室24内の圧力が通常である場合は、栓体62がばね61の力を受けた状態で前方(図の左)に位置している。液密室24内の圧力が、トルクレンチの作動による発熱や周囲温度の上昇などにより高まると、栓体62は前端面に受ける圧力の増加により、ばね61の力に抗し且つ穴44内の空気を圧縮しつつゆっくりと後方へ移動する。これにより、作動油収容容積が増加し、その結果、液密室24内の圧力が補償され、正常な作動が確保される。この例では、アキュームレータが摺動部材40の外側部分42に設けられており、該外側部分はアキュームレータのための穴を設けるのに十分な容積を有しているので、伝動装置4の機能を損なうことなく、しかもトルクレンチの外形寸法の増大を生じず或いは極めて僅かにwえて、設置することができるという利点を有する。
In this structure, when the pressure in the liquid
[第2実施形態]
次に、本発明に係る油圧式トルクレンチの第2の実施形態について説明する。図12は、油圧式トルクレンチの一部を切欠いて示す正面図、図13は伝動装置104をケーシングの一部と共に示す縦断面、図14は図13のXIV−XIV線に沿う断面を各々示している。この油圧式トルクレンチは、第1実施形態の場合と同様に、ボディ101、ハンドル102、駆動モータ103、伝動装置104、及びオン・オフ用スイッチ105を備え、前端から出力軸110を突出させている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the hydraulic torque wrench according to the present invention will be described. 12 is a front view showing a part of the hydraulic torque wrench, FIG. 13 is a longitudinal section showing the
この実施形態において、次の構造は、第1実施形態と同様である。すなわち、伝動装置104はシリンダ120を備え、シリンダ120は、前壁121、後部部材122、及び側壁123を備えており、後部部材122は、筒状壁126、フランジ127、接続用軸部128、及び保持リング129を備えている。また、シールリング121a,127aが配置され、シリンダ120内部は、作動油を収容した液密室124を形成している。出力軸110は、軸先部111及び軸基部112を備えており、軸基部112は、後端部を後部部材122の筒状壁126の内側に回転可能に支持され、収容孔114を内部に形成された囲繞壁115を備え、該囲繞壁には相互に平行に延びる側壁を備えた1対のガイド溝116が形成されている。また、ガイド溝116には、外側部分141及び内側部分142を備えた摺動部材140が摺動可能に保持されている。
In this embodiment, the following structure is the same as that of the first embodiment. That is, the
この実施形態においては、第1実施形態と異なり、シリンダ120の側壁相互に平行に延びる側壁を備えた123に、1対の***部131と直交する方向の対向位置に***部131より低く***したシール用凸部132が設けられ、これらの***部131及びシール用凸部132は各々軸方向に延びている。軸基部112には、シール用凸部132に対応してシール用突起118が形成されている。これらの部分は、図14に示すように、シリンダ120の回転位置において、***部131と摺動部材140、シール用凸部132とシール用突起118が、同時に対向位置に至るように配置されており、その位置で***部131は摺動部材140に接して径方向に押し込み力を与え、シール用凸部132はシール用突起118とほぼ接するか僅かに押し付けられる状態に接近する。また、軸基部112の収容孔114には、図15に示すカム部材150が収容されている。図15は、カム部材150と摺動部材140との位置関係を、部材の分解状態で示しており、図15(a)はカム部材150の扁平部154,155により摺動部材140が押し出された状態、図15(b)はカム部材150の扁平部154,155の作用から外れて摺動部材140が後退した状態を各々示している。カム部材150は、第1実施形態のものと同様の構造を有し、収容孔114の内径に近い外径を有した円板状の前端部151,中央部152及び後端部153、並びにこれらの間に配置された扁平部154,155を備えている。後端部153における後端面には、径方向に延びる凸部153cが設けられ、シリンダ120の後壁122における内端面には、該凸部153cに対応して凹部122aが設けられており(図13)、これら凸部153c及び凹部122aの嵌合により、カム部材150は、シリンダ120と共に回転するようになっている。
In this embodiment, unlike the first embodiment, 123 provided with side walls extending in parallel with the side walls of the
摺動部材140は、外側部分141が、ガイド溝116の側壁に平行な側壁を有し、ガイド溝116にほぼ密に嵌合しており、内側部分142が、外側部分141から径方向内側へ延びた突出部(小片)として一体的に形成されている。1対の摺動部材140は、内側部分142を軸線方向における相互に異なる箇所に備えている。摺動部材140は、図15(a)に示すように扁平部154,155の先端部に接しているときにガイド溝(図示せず)から突出した位置にあり、カム部材150の回転に伴って、扁平部154,155の先端部から外れると、図15(b)に示すようにガイド溝内へ没入可能な状態となる。
In the sliding
次に、図16を参照しつつ実施形態2についてさらに説明する。図16は、油圧式トルクレンチの使用状態において、シリンダ120等が回転する様子を位相別に表示している。右回りに回転するシリンダ120の図中の位相(A)を初期状態(0°)とすると、各位相でのシリンダ120の回転角は、位相(B):90°、位相(C):180°、位相(D):270°となっている。
Next, the second embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 16 shows how the
位相(A)では、摺動部材140は、カム部材150の扁平部154から外れた位置にあり、ガイド溝116内に後退している。この状態では、シリンダ120のシール用凸部132は摺動部材140に対応した位置にあるが、液密室内には回転力を伝達すような圧力は生じない。
In the phase (A), the sliding
位相(B)では、扁平部154,155が各々摺動部材の1対の内側部分142に接触し、先端部で摺動部材140を作動位置まで押し出す。これにより、***部131が摺動部材140に接し、同時にシール用凸部132がシール用突起118に接する位置に至る。
In phase (B), the
位相(C)では、シール用凸部132が再び摺動部材140に対応した位置に来るが、摺動部材140は後退位置にあるので、液密室内には回転力を伝達すような圧力は生じない。
In the phase (C), the sealing
位相(D)では、シール用凸部132はシール用突起118に接するが、摺動部材140は後退位置にあるので、液密室内には回転力を伝達すような圧力は生じない。
In the phase (D), the sealing
位相(B)の状態の詳細を図17に示す。シリンダ120は、図において右回りに回転するので、上側の摺動部材140について見ると、***部131からの押圧力により、摺動部材140は右回りに傾斜して外側部分141の右端面をガイド溝116の右側開口縁に接触させて押しつけ、シール作用をする(接触点をP3で示す)。シリンダ120と軸基部112との間には、油収容空間が形成され、位相(B)では、油収容空間が***部131と摺動部材140、シール用凸部132とシール用突起118の各々の対向により分割空間に仕切られる。油収容空間は、シリンダ120の回転により、***部131を境にして回転の上流側の分割空間を高圧、下流側の分割空間を低圧とするように形状が決められている。図16(B)では、高圧部分を斑点を付して示している。なお、摺動部材140の左端面は、内側部分142が点P0でガイド溝116に接する結果、外側部分141はガイド溝116に接触せず、シール作用は生じない。その結果、高圧部分は、摺動部材140の左側を通って収容孔114内にまで及ぶ。したがって、***部131との接触圧は摺動部材140をガイド溝116内へ押し込もうとするが、上記高圧部分の作用により、摺動部材は突出位置を保持した作動状態となる。
Details of the phase (B) state are shown in FIG. Since the
このようにして、***部131と摺動部材140との接触に基づく軸基部112への回転駆動力が、該接触にともなう押圧力、及び、シール下で生じる分割空間の圧力により伝達される。この出力状態は、位相(B)において瞬間的に生じ、出力軸110にパルス状トルクが発生する。そして、シリンダ120がさらに回転し、位相(C)へと移行する。
In this way, the rotational driving force to the
このように、この実施形態においては、最初の出力状態から摺動部材140に対してシリンダ120が1回転したときに、カム部材150が1回転して摺動部材140を作動状態とする位置に至り、次の出力状態が得られる。これは、第1実施形態と同様に、***部がシリンダにおける対向する2箇所に形成されており、1対の摺動部材140は、内側部分142を軸線方向における相互に異なる箇所に備えており、カム部材は、回転軸線から相互に180°をなす方向へ延びる1対の偏平部154,155を備えており、該1対の扁平部は、カム部材が1回転する毎に同時に摺動部材140に作用し、該摺動部材を作動位置に至らしめるように各摺動部材140に対応して配置されていることにより得られるものである。
[他の実施形態]
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形を伴うことができる。図18は、第2実施形態の変形例を示している。第2実施形態における摺動部材140は、内側部分142が、外側部分141から径方向内側へ延びた突出部として一体的に形成されていたが、ここでは、摺動部材140’は、第1実施形態における摺動部材40とほぼ同様の形態とされ、ガイド溝の軸方向長さに亘って延びる外側部分141’と、該外側部分41の径方向内側に接しているローラ(小片)からなる内側部分142とを備えたものとなっている。図18は、第1実施形態と同じ部分を同じ番号で示しており、図18(a)はカム部材150の扁平部154,155により摺動部材140’が押し出された状態、図18(b)はカム部材150の扁平部154,155の作用から外れて摺動部材140’が後退した状態を各々示している。この例では、外側部分141’は、第1実施形態における外側部分141と同じ形状のブロックに対し、径方向内方の角部に切欠き143が形成されたものとなっている。切欠き143は、1対の外側部分141’において、カム部材150の扁平部154及び155中の異なる一方に対応する位置に設けられている。外側部分141’がこの形態を有することにより、図19に示す状態、すなわち、第2実施形態における位相(B)(図17)と同じ位相において、外側部分141’は、右に回るシリンダ120によって右端面をガイド溝116の右側開口縁に接触させてシール作用をする(接触点をP4で示す)。この状態でシリンダ120が右回転することにより、***部131と摺動部材140、シール用凸部132とシール用突起118の対向により仕切られた分割空間が高圧となる。一方、摺動部材140の左端面は、ガイド溝116の側壁に接しても切欠き143を通じた連通が確保される。その結果、高圧部分は、摺動部材140の左側を通って収容孔114内にまで及ぶ。図19は、高圧部分をクロスハッチングで示している。こうして、分割空間形成時において、切欠き143を通じた連通が確保される結果、高圧部分の圧力が均一化され、ムラのない円滑な回転が得られる。なお、切欠き143を1個の外側部分141’の左右両側に設けたのは、シリンダ120の正逆双方向の回転に対して、いずれにも作用するようにしたものである。
As described above, in this embodiment, when the
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be involved. FIG. 18 shows a modification of the second embodiment. In the sliding
また、他の変形例として、摺動部材の数は、上記実施形態のように1対とする他、出力軸の回転軸回りに等間隔で3個又はそれ以上とすることも可能であり、その場合は、摺動部材の配置に対応してシール用凸部、シール用突起、カム部材の扁平部や連通孔等が配置される。 As another modification, the number of sliding members can be three or more at regular intervals around the rotation axis of the output shaft, in addition to a pair as in the above embodiment. In this case, a seal projection, a seal projection, a flat portion of the cam member, a communication hole, and the like are arranged corresponding to the arrangement of the sliding member.
また、第1実施形態に示したアキュームレータ及びトルク設定構造を第2実施形態に適用することも可能である。 Further, the accumulator and torque setting structure shown in the first embodiment can be applied to the second embodiment.
さらに、シリンダ又は後部部材とカム部材との間に変速歯車列を介在させることにより、シリンダが***部を摺動体に接触させ且つカム部材が摺動体を作動状態とする位置にある出力状態から、シリンダが摺動体に対して1回転を越える回転をしたときに、摺動体を作動状態とする位置にカム部材が再到達するように変速動作を行なわせることもできる。これにより、出力の周期は、シリンダが1回転を越える回転をした時に得られることになり、入力軸の回転に対する出力頻度が減少した分、各出力時のエネルギが増大する。その結果、より高いトルクを発生することができ、或いは、同じトルクであれば装置をより小型化することが可能となる。 Furthermore, by interposing a transmission gear train between the cylinder or the rear member and the cam member, the cylinder brings the raised portion into contact with the sliding member and the cam member is in the position where the sliding member is in the operating state. When the cylinder rotates more than one rotation with respect to the sliding body, the speed change operation can be performed so that the cam member reaches the position where the sliding body is activated. As a result, the output cycle is obtained when the cylinder rotates more than one rotation, and the energy at each output increases as the output frequency with respect to the rotation of the input shaft decreases. As a result, a higher torque can be generated, or the apparatus can be further miniaturized with the same torque.
10,110 出力軸
11,111 軸先部
12,112 軸基部
14,114 収容孔
15,115 囲繞壁
16,116 ガイド溝
18,118 シール用突起
19 リリース孔
20,120 シリンダ
21,121 前壁
22,122 後部部材
23,123 側壁
24,124 液密室
31,131 ***部
132 シール用凸部
40,140,140’ 摺動部材
50,150 カム部材
60 アキュームレータ
10, 110
Claims (4)
該出力軸を回転可能に支持し前方へ突出するように貫通させた前壁、駆動入力部を後部に接続される後壁、及びこれらの間に位置する側壁を備えて、内部に作動油収容の液密室を形成し、前記出力軸と同一の回転軸線回りに回転し得るシリンダと、
前記液密室内で前記出力軸により径方向に摺動可能に保持された複数の摺動部材と、
前記シリンダと共に回転するように前記後壁に接続されたカム部材とを備え、
前記出力軸は、前記前壁に支持され前方へ突出した軸先部と、前記液密室内に位置する軸基部とを備えており、
前記シリンダの側壁内面には、前記摺動部材との接触に基づいて前記軸基部に回転駆動力を及ぼすための***部が周方向に複数形成されており、
前記軸基部には、前記回転軸線に沿って延びる収容孔と、前記***部に対応した間隔で配置され各々が軸線方向に延び外周面に開いた複数のガイド溝とが形成されており、
前記摺動部材は、前記軸基部の各ガイド溝に径方向に摺動可能に受け入れられており、該ガイド溝に沿って延びる外側部分と、該外側部分より径方向内方に位置し一部を前記収容孔内へ突出させ得るように設けられた内側部分とを備え、該複数の摺動部材は、前記内側部分を軸線方向における相互に異なる箇所に備えており、
前記軸基部は、前記ガイド溝の径方向内側に底壁を備え、該底壁には前記内側部分を径方向に案内する貫通孔が形成されており、
前記カム部材は、前記収容孔内に位置する扁平部を軸線方向の異なる箇所に複数備えており、該扁平部は、前記回転軸線から相互に異なる半径方向へ延び、前記カム部材が1回転する毎に同時に前記摺動部材に作用し、該摺動部材を前記***部に接触し得る作動位置に至らしめるように各摺動部材に対応して配置されており、
前記カム部材は、前記扁平部に対して軸方向に並んで配置され前記軸基部における収容孔の内周面に沿う周面を有する円盤部を備え、前記軸基部には、前記複数のガイド溝の各間の位置で前記円盤部に臨んで開口し該軸基部を半径方向に貫通するリリース孔が形成され、前記円盤部は、周面の一部が切欠かれて連通部が形成されており、該連通部は、前記扁平部が前記摺動部材を前記作動位置に至らしめる回転位置にあるときに、前記ガイド溝に臨む位置にあって該ガイド溝と前記リリース孔との連通を遮断し、前記扁平部が前記回転位置を通過したときに前記ガイド溝及びリリース孔に跨って両者を連通させる大きさに形成されていることを特徴とする油圧式トルクレンチ。 An output shaft for applying torque to the object;
The output shaft is provided with a front wall that is rotatably supported and penetrated so as to protrude forward, a rear wall that is connected to the rear portion of the drive input portion, and a side wall positioned therebetween, and contains hydraulic oil therein. A cylinder capable of rotating around the same rotation axis as the output shaft,
A plurality of sliding members held slidable in the radial direction by the output shaft in the liquid tight chamber;
A cam member connected to the rear wall to rotate with the cylinder;
The output shaft includes a shaft tip portion that is supported by the front wall and protrudes forward, and a shaft base portion that is located in the liquid-tight chamber,
A plurality of raised portions in the circumferential direction are formed on the inner surface of the side wall of the cylinder to exert a rotational driving force on the shaft base portion based on contact with the sliding member,
The shaft base is formed with a receiving hole extending along the rotational axis, and a plurality of guide grooves that are arranged at intervals corresponding to the raised portions and each extend in the axial direction and open to the outer peripheral surface.
The sliding member is slidably received in each guide groove of the shaft base portion in a radial direction, and has an outer portion extending along the guide groove, and a portion positioned radially inward from the outer portion. An inner portion provided so as to protrude into the receiving hole, and the plurality of sliding members include the inner portions at different locations in the axial direction,
The shaft base includes a bottom wall on the radially inner side of the guide groove, and a through hole is formed on the bottom wall to guide the inner portion in the radial direction.
The cam member includes a plurality of flat portions positioned in the receiving hole at different locations in the axial direction, the flat portions extend in mutually different radial directions from the rotation axis, and the cam member makes one rotation. It is arranged corresponding to each sliding member so as to act on the sliding member at the same time every time and reach the operating position where the sliding member can come into contact with the raised portion ,
The cam member includes a disk portion that is arranged side by side in the axial direction with respect to the flat portion and has a circumferential surface along an inner circumferential surface of the accommodation hole in the shaft base portion, and the shaft base portion includes the plurality of guide grooves. A release hole that opens to the disk portion at a position between each of the holes and penetrates the shaft base portion in the radial direction is formed, and a part of the circumferential surface of the disk portion is cut out to form a communication portion. The communication portion is located at a position facing the guide groove when the flat portion is at a rotational position that brings the sliding member to the operating position, and blocks communication between the guide groove and the release hole. The hydraulic torque wrench is formed in such a size that when the flat portion passes through the rotation position, the flat portion extends over the guide groove and the release hole .
レンチ。 The sliding member includes an outer portion extending along the guide groove, and an inner portion protruding radially inward from the outer portion, and the inner portion is formed by a small piece separate from the outer portion. The shaft base portion includes a bottom wall on the radially inner side of the guide groove, and a through hole that guides the inner portion in the radial direction is formed on the bottom wall. Hydraulic torque wrench.
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