(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部と出力部との間に連結され、前記入力部と前記出力部との相対的回転により発生した駆動力が所定のトルク値を超えると動力伝達を遮断するトルクリミッターとして作用するカム機構であって、
前記出力部に連結され、外周にカム部が形成されたカム部材と、
前記入力部に保持され、該入力部の回転に伴って前記カム部のカム面と当接しながら移動するローラ部材と、
前記カム面に対して前記ローラ部材を加圧接触させてトルク制限値を設定する弾性部材と、
を有するカム機構において、
前記カム面は、前記弾性部材の弾性力に抗して前記ローラ部材に反力を作用させるトルク伝達用カム面と、前記弾性部材の弾性力により前記ローラ部材により加圧力が作用するトルク非伝達用カム面とを有し、
前記カム面に、該カム面に塗布した潤滑剤が貯まる油だまり部を形成したことを特徴とするカム機構。
【請求項２】
入力部と出力部との間に連結され、前記入力部と前記出力部との相対的回転により発生した駆動力が所定のトルク値を超えると動力伝達を遮断するトルクリミッターとして作用するカム機構であって、前記出力部に連結され、外周にカム部が形成されたカム部材と、前記入力部に保持され、該入力部の回転に伴って前記カム部のカム面と当接しながら移動するローラ部材と、前記カム面に対して前記ローラ部材を加圧接触させてトルク制限値を設定する弾性部材と、を有するカム機構において、前記カム面に、該カム面に塗布した潤滑剤が貯まる油だまり部を形成したカム機構、または請求項１に記載のカム機構、を有するトルク工具であって、
前記カム部材に一方向回転機構を介して連結された締結体を締め付ける前記出力部をなすトルク伝達軸と、
前記入力部に締め付け力を付与する締め付け力付与部と、
を有し、
前記締め付け力付与部により前記入力部を回転させることにより、前記カム機構が動力を遮断するまで締結体を締め付けることを特徴とするトルク工具。
【請求項３】
前記入力部として、前記カム部材を回転可能に配置すると共に、前記カム部材内に前記一方向回転機構を介して前記トルク伝達軸を同軸に配置したヘッド部と、
前記締め付け力付与部として、前記弾性部材であるトルク値設定用ばねにより付勢されるばね力伝達ロッドを内部に収容した前記ヘッド部の後端部に固定される筒状のレバーと、
前記ヘッド部に支軸を介して回転可能に取り付けられ、前記ローラ部材を回転可能に支持すると共に、前記ばね力伝達ロッドを介したばね力が作用して前記ローラ部材に締付反力を発生させるローラ支持レバー体と、
を有したことを特徴とする請求項２に記載のトルク工具。
【請求項４】
前記入力部として、前記カム部材を回転可能に配置すると共に、前記カム部材内に前記一方向回転機構を介して前記トルク伝達軸を同軸に配置したヘッド部と、
前記締め付け力付与部として、前記弾性部材であるトルク値設定用ばねにより付勢される支持部材を内部に収容した前記ヘッド部の後端部に固定される筒状のレバーと、を有し、前記支持部材の先端部に前記ローラ部材を支持したことを特徴とする請求項２に記載のトルク工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクリミッターとして作用するカム機構と、このカム機構を利用し、ボルトあるいはナット等の締付部材を締め付ける際、設定トルク値に達するとトルクリミッターの作動により設定トルク値での締め付けを可能とするトルクレンチ等のトルク工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カム機構を利用したトルクリミッター付きのトルクレンチとし、円筒状に形成したレバー部材の先端に、円筒状のヘッド部を取り付けた構成が知られている。前記ヘッド部には、ボルトやナットなどの締付部材に係合する六角ソケット等の係合部が取り外し可能に装着される角軸部を備えた伝達軸がラチェット機構を介して一方向回転可能に取り付けられている。そして、前記レバー部材に手力にて締め付け力を作用し、締め付けトルクが設定トルクに達すると、前記ヘッド部と前記レバー部材の先端部との間に配置したトルクリミッターが作動し、前記締付部材に伝達される締付力が解除される（特許文献１）。
【０００３】
このトルクリミッターの構成としては、円筒状に形成したヘッドボディ内に、外周面に複数のカム部を周方向に複数連設したカム部材である円筒状のカム軸を回転可能に配置し、円筒状のレバー部材内に配置したトルク値調整スプリングの先端部に装着したスラストパッドを介して、カムフォロワーである円柱状のローラ部材を前記カム軸のカム面に押し当てている。前記ローラ部材は、前記レバー部材の軸方向に移動可能で、レバー部材の内周面側と当接する。カム軸の軸孔の内周面には周方向に複数のラチェット歯が形成され、前記軸孔に前記伝達軸の本体軸部が回転可能に配置されていて、前記本体軸部の外周部に取り付けたラチェット爪が前記ラチェット歯に係合している。前記カム軸に締付方向の回転が加わると、前記ラチェット爪が前記ラチェット歯に係合して前記伝達軸が回転し、ボルトなど締付部材を締め付ける。
【０００４】
前記トルクリミッターを構成するカム軸のカム部は、急峻な斜面からなるトルク伝達カム面と緩やかな緩斜面からなるトルク非伝達カム面とがカムトップの両側に形成された構成としている。前記ローラ部材は前記カム部のトルク伝達カム面に押し当てられた状態で待機し、前記レバー部材を介して締付力がローラ部材に伝達されると、トルク伝達カム面を介して前記カム軸を締付方向に回転させる。ボルト等の締付部材に対する締付力が強くなるに従って、トルク伝達カム面から前記ローラ部材に対する反力が大きくなり、前記ローラ部材は前記トルク値調整スプリングのばね力に抗してカムトップ側に移動する。そして、前記ローラ部材がカムトップを乗り越えると、前記ローラ部材により前記カム軸を締付方向に回転させる力が作用しなくなり、設定トルク値に達したことを使用者に知らせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許出願公開第２１４８７６７Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のカム機構を利用したトルクリミッターは、設定トルク値を決定するトルク値調整スプリングのばね力が直接ローラ部材に作用する。トルク値調整スプリングのばね力は、設定トルク値の大きさに比例して大きくなるため、締め付け操作の際に、前記ローラ部材がトルク伝達カム面から反力を受けてトルク値調整スプリングのばね力に抗して前記レバー部材の内周壁面に案内されながら移動する。
【０００７】
トルク値調整スプリングのばね力は、設定トルク値を決定するため、数十N〜数千Nの非常に大きな加圧力が前記ローラ部材と前記カム部のローラ当接面であるカム面に加わる。
【０００８】
工場出荷時において、カム部の表面にはグリース等の潤滑剤が塗布されているが、大きな加圧力によってローラ部材がカム面に当接しながら転動するため、前記カム面の表面に塗布されている潤滑剤が徐々に押し出されてカム面およびローラ部材の厚み方向両側にはみ出る。そして、カム部材およびローラ部材は共に鉄系金属で形成され、表面を研磨しているため、表面に潤滑剤を保持する能力は低く、表面に塗布された潤滑剤の塗布層が無くなり、油切れの状態が早期に発生する。
【０００９】
トルクリミッターの油切れは、どの程度の使用回数で発生するかは不明確であるが、予め定められている潤滑剤の補給時期よりは早い使用回数で発生すると、これに気付かずにユーザーが締め付け作業を行っていた場合には、カム面とローラ部材とが直接金属接触し、柔らかい材料の部材の表面が粗くなり、スムーズな締付作業ができなくなり、また確実に設定トルク値での締め付けができなくなるおそれがある。
【００１０】
本発明の第１の目的は、早期の油切れを防止できるトルクリミッターとして作用するカム機構を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、カム機構をトルクリミッターとして使用したトルクレンチ等のトルク工具において、カム部材とローラ部材との接触面に長期にわたって潤滑剤の塗布層を維持でき、スムーズな締付作業と設定トルク値での確実な締め付けができるトルク工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の目的を実現するカム機構は、入力部と出力部との間に連結され、前記入力部と前記出力部との相対的回転により発生した駆動力が所定のトルク値を超えると動力伝達を遮断するトルクリミッターとして作用するカム機構であって、前記出力部に連結され、外周にカム部が形成されたカム部材と、前記入力部に保持され、該入力部の回転に伴って前記カム部のカム面と当接しながら移動するローラ部材と、前記カム面に対して前記ローラ部材を加圧接触させてトルク制限値を設定する弾性部材と、を有するカム機構において、前記カム面は、前記弾性部材の弾性力に抗して前記ローラ部材に反力を作用させるトルク伝達用カム面と、前記弾性部材の弾性力により前記ローラ部材により加圧力が作用するトルク非伝達用カム面とを有し、前記カム面に、該カム面に塗布した潤滑剤が貯まる油だまり部を形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の目的を実現するトルク工具は、入力部と出力部との間に連結され、前記入力部と前記出力部との相対的回転により発生した駆動力が所定のトルク値を超えると動力伝達を遮断するトルクリミッターとして作用するカム機構であって、前記出力部に連結され、外周にカム部が形成されたカム部材と、前記入力部に保持され、該入力部の回転に伴って前記カム部のカム面と当接しながら移動するローラ部材と、前記カム面に対して前記ローラ部材を加圧接触させてトルク制限値を設定する弾性部材と、を有するカム機構において、前記カム面に、該カム面に塗布した潤滑剤が貯まる油だまり部を形成したカム機構、または請求項１に記載のカム機構、を有するトルク工具であって、前記カム部材に一方向回転機構を介して連結された締結体を締め付ける前記出力部をなすトルク伝達軸と、
前記入力部に締め付け力を付与する締め付け力付与部と、を有し、前記締め付け力付与部により前記入力部を回転させることにより、前記カム機構が動力を遮断するまで締結体を締め付けることを特徴とする。
【００１５】
上記した構成のトルク工具において、前記入力部として、前記カム部材を回転可能に配置すると共に、前記カム部材内に前記一方向回転機構を介して前記トルク伝達軸を同軸に配置したヘッド部と、前記締め付け力付与部として、前記弾性部材であるトルク値設定用ばねにより付勢されるばね力伝達ロッドを内部に収容した前記ヘッド部の後端部に固定される筒状のレバーと、前記ヘッド部に支軸を介して回転可能に取り付けられ、前記ローラ部材を回転可能に支持すると共に、前記ばね力伝達ロッドを介したばね力が作用して前記ローラ部材に締付反力を発生させるローラ支持レバー体と、を有したことを特徴とする。
【００１６】
上記した構成のトルク工具において、前記入力部として、前記カム部材を回転可能に配置すると共に、前記カム部材内に前記一方向回転機構を介して前記トルク伝達軸を同軸に配置したヘッド部と、前記締め付け力付与部として、前記弾性部材であるトルク値設定用ばねにより付勢される支持部材を内部に収容した前記ヘッド部の後端部に固定される筒状のレバーと、を有し、前記支持部材の先端部に前記ローラ部材を支持したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のカム機構によれば、トルクリミッターとして大きな力がローラ部材によりカム面に加わって、潤滑剤層が薄くなっても、油だまり部に貯まったグリース等の潤滑剤がローラ部材を介して再塗布されるため、早期の油切れを防止することができる。
【００１８】
本発明のトルク工具によれば、トルクリミッターとしてカム機構を使用した構成において、カム面の早期の油切れが防止できるので、スムーズな締め付け動作を長期間にわたって維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係るトルクレンチの全体構成示す断面図。
【図２】図１におけるヘッド部の拡大図。
【図３】図２のＡ―Ａ矢視断面図。
【図４】図１〜図３のヘッド部の外観斜視図。
【図５】図４のトルクリミッターに作用する締付力のベクトル図。
【図６】油だめ部の他の例を示す正面図。
【図７】油だめ部の他の例を示す正面図。
【図８】油だめ部の他の例を示す正面図。
【図９】油だめ部の他の例を示す正面図。
【図１０】実施形態２のトルクレンチの上面外観図。
【図１１】図１０のトルクレンチの正面外観図。
【図１２】図１０の横断面図。
【図１３】図１１の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２１】
実施形態１
図１は本発明の実施形態１に係るトルクレンチの全体構成を示す断面図、図２は図１におけるヘッド部を示す図、図３は図２のＡ―Ａ矢視断面図、図４は図１〜図３に示すカム機構を利用したトルクリミッターの外観斜視図である。
【００２２】
本実施形態のトルクレンチ１は、例えばボルトやナットなどの締付部材を設定したトルクで締め付けが可能なカム機構を利用した機械式のトルクリミッターを備えたトルク工具である。
【００２３】
トルクレンチ１は、締付部材（以下、ボルトを例にして説明する）と係合する入力部であるヘッド部２と、前記入力部に締め付け力を付与する締め付け力付与部である円筒状のレバー部材（レバー）４とから構成されており、レバー４の後端側には、使用者が締め付けの際に握るグリップ６が取り付けられている。ヘッド部２は、先端部が曲面をなした略直方体状のケース部３ａの後端部に内周面にねじ部を有するねじ筒部３ｂが一体に形成されており、レバー４の先端外周部に形成したねじ部を前記ねじ筒部３ｂにねじ込むことでヘッド部２のケース部３ａとレバー４とが結合され、レバー４とケース部３ａとが連通している。
【００２４】
レバー４の軸方向をｘ軸、ケース部３ａの上下方向をｚ軸、ｘ軸とｚ軸と互いに直交する方向をｙ軸とすると、ヘッド部２のケース部３ａは、ｚ軸方向の一端が開放されていて、蓋体３ｃにより閉じられている。ケース部３ａ内には、先端部側に中心部に軸孔８aが形成されたカム部材であるカム軸８が配置されている。
【００２５】
軸孔８ａが形成されたカム軸８は、ｚ軸方向に延びる軸部の両端部に曲面状の凹部からなる上周溝８ｂと下周溝８ｃが外周部に形成されていて、上周溝８ｂと下周溝８ｃとの間に複数（本実施形態では６）のカム部７が周方向に沿って等間隔に形成されている。ケース部３ａの上壁部３ｄには、カム軸８と同一軸心を有する円形の窪み部３ｅが形成され、窪み部３ｅの内周壁面とカム軸８の上端部に形成した上周溝８ｂとの間に略隙間なく複数個の鋼球９ａが配置され、ラジアルベアリングを構成している。鋼球９ａは窪み部３ｅの上内壁面とも当接してスラストベアリングとしても機能している。また、窪み部３ｅには、カム軸８の上端との間に隙間を形成する深さの浅い窪み部３ｆが形成されている。
【００２６】
蓋体３ｃには、カム軸８と同一軸心を有する円形の窪み部３ｇが形成され、窪み部３ｇの内周壁面とカム軸８の下端部に形成した下周溝８ｃとの間に略隙間なく複数個の鋼球９ｂが配置され、ラジアルベアリングを構成している。鋼球９ｂは窪み部３ｇの下内壁面とも当接してスラストベアリングとしても機能している。また、窪み部３ｇには、カム軸８の下端との間に隙間を形成する深さの浅い窪み部３ｈが形成されている。図３に示すように、鋼球９ａと鋼球９ｂの直径を可能な限り窪み部３ｅと窪み部３ｇの深さに近づけることができるので、上周溝８ｂと下周溝８ｃが鋼球９ａと鋼球９ｂに対する受圧面積を大きくすることができ、その分鋼球９ａと鋼球９ｂから受ける応力であるヘルツ応力を減少させることができ、ラジアルベアリングの摩耗の低減化を図ることができる。
【００２７】
カム軸８の軸孔８ａの内周面には、図４に示すように、ラチェット歯８ｄが形成されていて、出力部である伝達軸１１の本体軸部１１ａが軸孔８ａ内に挿入されている。伝達軸１１の本体軸部１１ａには、中心軸対称に配置された一方向回転機構（ワンウェイクラッチ）をなす一対のラチェット爪１０が不図示のラチェットばねにより付勢されてラチェット歯８ｄに係合し、カム軸８が時計回り方向に回転すると、伝達軸１１が一体的に回転する。伝達軸１１の先端部には、蓋体３ｃを貫通する角軸部１１ｂが形成され、不図示のソケット等が取り外し可能に装着される。また、本体軸部１１ａの端面と窪み部３ｆとの間にスラストベアリングをなす鋼球９ｃを配置している。
【００２８】
カム軸８の外周部に形成した複数のカム部７は、急峻な斜面からなるトルク伝達カム面７ａと緩やかな緩斜面からなるトルク非伝達カム面７ｂとがカムトップの両側に形成された構成としている。
【００２９】
一方、ケース部３ａの後部には、リンク機構を構成する略直方体状に形成したローラ支持レバー体１２がＺ軸方向を軸方向とする支軸１６に揺動自在に取り付けられている。ローラ支持レバー体１２は、長手方向の一端部側に支軸１６が取り付けられ、カム部７のＺ軸方向の厚みと略同じ厚さに形成されている。ローラ支持レバー体１２には、カム部７との対向面側に、カムフォロワーをなす円柱状に形成した中実のローラ部材１４が凹形状に形成した軸受凹部１２ａに回転自在に保持されている。この軸受凹部１２ａの内径部はローラ部材１４の外径と略同径の内径面に形成され、ローラ部材１４が回転しながらカム部７のカム面と当接する。
【００３０】
また、ローラ支持レバー体１２には、ねじ筒部３ｂの軸孔に臨むようにピボット凹部１２ｂを形成している。このピボット凹部１２ｂは、ローラ支持レバー体１２の長手方向において、支軸１６を起点とすると、ローラ部材１４の中心位置までの長さよりも長い位置に形成している。
【００３１】
レバー４内には、後端部側にトルク値設定用スプリング２２がロッドシート２０と調整ナット２１との間に配置されている。調整ナット２１に螺合するトルク値調整ねじロッド２４をレバー４の後端からの操作で回動すると、調整ナット２１が軸方向に沿って前後に螺進し、ロッドシート２０に加わるばね圧を調整する。
【００３２】
ロッドシート２０には、ローラ支持レバー体１２のピボット凹部１２ｂに対向してピボット凹部２０ａが形成され、ロッドシート２０のピボット凹部２０ａとローラ支持レバー体１２のピボット凹部１２ｂとの間にばね力伝達ロッド１８が配置されている。ばね力伝達ロッド１８は、両端部１８ａ,１８ｂが球面（以下球端部）に形成され、ｘ軸方向におけるピボット凹部１２ｂとピボット凹部２０ａとの位置がｙ軸方向およびｚ軸方向にずれても、このずれに応じてピボット凹部１２ｂとピボット凹部２０ａに当接する。
【００３３】
トルクレンチ１がボルトを締め付けていない非締付状態において、ローラ部材１４は、カム部７のトルク伝達カム面７ａの基部に、トルク値設定用スプリング２２のばね力によってばね力伝達ロッド１８からローラ支持レバー体１２を介して押し付けられており、この位置でローラ部材１４はカム部７に静止して安定に保持され、この静止状態でばね力伝達ロッド１８はｘ軸と平行姿勢となっている。また、ローラ支持レバー体１２の上下両面には、鋼球２５が嵌り込む軸受凹部２６がそれぞれ形成され、これら上下の鋼球２５がケース部３ａと蓋体３ｃの内面と当接することによりローラ支持レバー体１２のｚ軸方向における位置決めを行い、また支軸１６を支点としたローラ支持レバー体１２のスムーズな回動を行えるようにしている。
【００３４】
ローラ支持レバー体１２が静止状態に保持されている非締付状態からボルト締めを開始すると、レバー４に加わる締付力は支軸１６からローラ支持レバー体１２に伝達され、ローラ部材１４によりカム部７のトルク伝達カム面７ａに加えられる。ボルトの締め付けが進むと、ローラ部材１４は、トルク伝達カム面７ａからの反力を受けるため、ローラ支持レバー体１２は支軸１６を中心として反時計回り方向の回動力を受ける。その際、ローラ支持レバー体１２は、梃子の原理により、トルク値設定用スプリング２２の付勢力に抗してばね力伝達ロッド１８をレバー４の後端側に向けて移動させる。すなわち、トルクリミッターの動作が開始される。
【００３５】
ボルトに対する締付力が強くなるに従って、トルク伝達カム面７ａからローラ部材１４に対する反力が大きくなり、ローラ部材１４はトルク値調整スプリング２２のばね力に抗してカムトップ側に移動する。そして、ローラ部材１４がカム部７のカムトップを乗り越えると、ローラ部材１４によりカム軸８を締付方向に回転させる力が作用しなくなるトルクリミッターの作動状態となり、設定トルク値に達したことを使用者に知らせる。
【００３６】
なお、ローラ部材１４がカムトップ位置に達した状態であるトルクリミッターの作動状態になると、ローラ部材１４がトルク非伝達カム面７ｂとの当接に移行するので、ローラ支持レバー体１２には、ばね力伝達ロッド１８を介してトルク値調整スプリング２２のばね力が加えられて時計回り方向への回動力が作用し、レバー４に加えていた締付方向の力が急激に軽くなり、ローラ支持レバー体１２が上述した静止状態となるまで、レバー４がボルトに対して空転する。
【００３７】
ここで、図５を参照しながら、本実施形態のトルクレンチのトルクリミッターを構成する各部材に作用する力の関係について説明する。
【００３８】
トルクレンチ１の非締付状態において、ローラ支持レバー体１２は上述の静止状態にあり、トルク伝達カム面７ａからローラ部材１４に作用する反力をＰ１とする。この反力Ｐ１は、トルク伝達カム面７ａとローラ部材１４の当接位置における法線方向の力である。本実施形態では、この反力Ｐ１のベクトル方向が、支軸１６の中心とローラ部材１４の軸中心を結ぶ軸線である基線軸方向から、ボルトを締め付ける方向に対して角度θだけずれている。
【００３９】
したがって、ボルトの締付時にローラ部材１４からカム部７のトルク伝達カム面７ａに対して締付力が加わると、ローラ部材１４とトルク伝達カム面７ａとの接線方向に沿って、カムトップ側に向かう反力Ｐ２がローラ部材１４に作用し、ローラ部材１４をカムトップ側に向けて押し出す力が作用する。ここで反力Ｐ２とＰ１とは、
Ｐ２＝Ｐ１×ｔａｎθ    （１）
の関係にある。上記（１）式からわかるように、トルク伝達カム面７ａとローラ部材１４との当接位置における法線方向と基線軸方向との間の角度θが小さければ、力Ｐ２は、力Ｐ１に比べて小さい力となる。このローラ部材１４を押し出す力Ｐ２によって、ローラ支持レバー体１２は、トルクレンチ１の後方側に押され、その力が、ピボット凹部１２ｂを介してばね力伝達ロッド１８に作用する。
【００４０】
一方、ばね力伝達ロッド１８に、ローラ支持レバー体１２により作用する力Ｆは、トルク伝達カム面７ａがローラ部材１４を押し出す力Ｐ２よりも、さらに小さくすることができる。
【００４１】
これは、支軸１６の軸心とばね力伝達ロッド１８の一方の球端部１８ａの中心との軸間距離ｒ２が、支軸１６の軸心とローラ部材１４の軸心との軸間距離ｒ１よりも大きいためである。つまり、支軸１６まわりのモーメント（トルク）は、支軸１６から力の作用点までの距離と作用する力の積で定義され、ローラ部材１４における支軸１６回りのモーメント（トルク）と、ばね力伝達ロッド１８の一方の球端部１８ａにおける支軸１６回りのモーメント（トルク）は等しくなる。そのため、支軸１６からの距離ｒ１よりも大きいｒ２の位置に作用する力Ｆは、Ｐ２よりも小さくなる。
【００４２】
ばね力伝達ロッド１８に作用する力Ｆが力Ｐ１に比べて小さいということは、スプリング２２を押し戻す力がＰ１に比べて小さいということである。そうすると、ローラ１４をカム８に押さえるために、トルク値設定スプリング２２がリンク部１２を押さえる力もＰ１に比べて小さい力となる。
【００４３】
このため、本実施形態のトルクレンチ１においては、トルク値設定スプリング２２として、従来に比べてバネ定数が小さく、小型、軽量のスプリングを用いることができる。また、ローラ支持レバー体１２からばね力伝達ロッド１８に作用する力、およびばね力伝達ロッド１８からロッドシート２０に作用する力も、Ｐ１に比べて小さい力になるため、ばね力伝達ロッド１８やロッドシート２０などについても、小型、軽量の部材を用いることができる。よって、本実施形態のトルクレンチ１によれば、トルクレンチ１全体についても小型化・軽量化が可能になるという効果が得られる。
【００４４】
なお、上述したように、カム部７のトルク伝達カム面７ａとローラ部材１４の当接位置における力Ｐ１の方向（法線方向）と基線軸方向との角度θを変えることで、力Ｐ２及びＦの大きさを変えることができるが、θは、０度よりも大きく、４５度よりも小さいことが好ましい。
【００４５】
角度θが０度であると、法線方向の力Ｐ１とリンク方向が一致してしまうため、ローラ１４が単にリンクピン１６の方向に押されるだけとなり、ローラ１４に対して、ローラ１４をスプリング２２の力に逆らって押し戻す方向の分力が全く作用しなくなってしまう。従って、０度の場合、トルクレンチとしての機能を果たさなくなってしまい、好ましくない。
【００４６】
また、０度よりも小さい角度、つまり図５において、力Ｐ１の方向が、支軸１６とローラ部材１４とを結ぶ基線軸位置よりも反時計回り方向側となる場合には、ローラ部材１４に作用する力が、トルク値設定スプリング２２のばね力に抗してローラ部材１４を押し戻す方向とは逆の方向に作用することとなる。従って、この場合も、同様にトルクレンチ１としての機能を果たさなくなってしまい、好ましくない。
【００４７】
また、θが４５度以上の場合、法線方向の力Ｐ１と、Ｐ２と、が同じ大きさの力になってしまい、ローラ支持レバー体１２の機能によってトルク値調整スプリング２２に作用させる力を小さくするという効果が低くなってしまうため、好ましくない。
【００４８】
なお、基線軸方向と力Ｐ１の方向（法線方向）との角度θの調節は、支軸１６とローラ部材１４との位置関係を変えて基線軸方向を変更することで行ってもよいし、カム部７のトルク伝達カム面７ａの曲面形状を変更して調節してもよい。例えば、支軸１６を、図５に示す位置よりもヘッド部２の先端側に配置すれば、θが大きくなり、これに伴ってＰ２も大きくなる。また、非締付状態においてローラ部材１４と当接するトルク伝達カム面７ａの傾斜面の傾斜を大きくすることで、法線方向が基線軸方向に寄るため、θを小さくすることが可能であり、上記傾斜を小さくすれば、θを大きくすることができる。
【００４９】
また、本実施形態のトルクレンチ１では、支軸１６とピボット凹部１２ｂ（つまり、ロッド１８の一方の球端部１８ａが係合する位置）との距離ｒ２を変えることでも、同様に、トルク値設定スプリング２２に作用する力を変化させることができる。例えば、軸間距離ｒ２を図５に示した状態よりも長くなるように、ピボット凹部１２ｂを支軸１６から遠い位置に設定した場合には、前述のように、支軸１６まわりのモーメントは同じであるため、Ｆを小さくすることができる。ただし、軸間距離ｒ２を大きくすると、当然ローラ支持レバー体１２が大型化し、ヘッド部２が大型化してしまう。
【００５０】
さらに、軸間距離ｒ２を大きくすると、非締付状態において、ピボット凹部１２ｂの位置とロッドシート２０のピボット凹部２０ａの位置との（ｙ軸方向における）ずれが大きくなる。そうすると、非締付状態におけるばね力伝達ロッド１８のトルクレンチ１のｘ軸方向に対する傾斜が大きくなってしまう。この状態でロッド１８に力が作用すると、ロッドシート２０に作用する力のｙ軸方向成分が大きくなる。これにより、ｙ軸方向成分の力によってロッドシート２０がレバー４の内面に押し付けられて摩擦が大きくなってしまうため、トルクの測定精度が低下する要因となり好ましくない。
【００５１】
以上のように、本実施形態のトルクレンチ１によれば、トルクリミッターの構成として、カム軸８のカム部７に当接する中実円柱状のローラ部材１４をローラ支持レバー体１２の軸受凹部１２ａに回転自在に配置し、トルク値調整スプリング２２の力に抗して作用する力を、トルク伝達カム面７ａからローラ部材１４に対して作用する法線方向の力に対して小さくすることが可能になる。これにより、トルク値調整スプリング２２やローラ支持レバー体１２とトルク値調整スプリング２２とを連結するばね力伝達ロッド１８などの部材を小型化及び軽量化することができる。よって、小型・軽量のトルクレンチを提供することができる。
【００５２】
また、カムを追従するローラなどを直接スプリングによりカムに対して押し付ける英国特許出願公開第２１４８７６７Ａ号明細書に開示の従来のカム機構を用いて構成されるトルクリミッター方式のトルクレンチの場合、ローラがカムのトルク伝達カム面に沿って自転しながらスライドする際に、ヘッドやレバーの内面と摩擦が生じる。しかし、本実施形態のトルクレンチ１によれば、ローラ部材１４はリローラ支持レバー体１２によって支軸１６を中心として揺動可能に支持されるため、ヘッド部２やレバー４の内面との間に摩擦が生じることはない。従って、上記従来のトルクレンチに比べて、動作の際の摩擦が低減されたトルクレンチを提供することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、ばね力伝達ロッド１８と、ローラ支持レバー体１２及びロッドシート２０とをピボット動作を可能とする球面及び凹面形状による係合構造として説明したが、これに限られるものではない。上述したように、本実施形態のトルクレンチ１では、ローラ部材１４がカム部７のカム面をトレースする動作は、図５に示すｘ−ｙ平面上における動作である。従って、ばね力伝達ロッド１８の両端部に軸を通してローラ支持レバー体１２及びロッドシート２０に軸支して係合するようにしてもよいし、ｘ−ｙ平面における円周方向でのみ摺動するような、円板状の係合部としてもよい。
【００５４】
本実施形態において、カム軸８のカム面には全周に渡って潤滑剤として、例えばグリースが塗布されている。また、カム軸８のカム面には、油を貯める油貯め部としての油溝３０をカム軸８の厚み方向に形成している。この油溝３０の配置位置は、トルク非伝達カム面７ｂ上とし、本実施形態では、６箇所全てのトルク非伝達カム面７ｂ上に形成している。
【００５５】
ローラ部材１４は、トルク伝達カム面７ａとの当接面に対して設定トルク値に対応した大きな加圧力を加えるため、トルク伝達カム面７ａ上に塗布されているグリースが削り出されるようにしてローラ部材１４の移動方向に沿って押し出される。ローラ部材１４がカムトップを通過してトルク非伝達カム面７ｂ上を移動する際の加圧力は徐々に減少する。そのため、締付作業の回数がまだ少ない場合には、トルク非伝達カム面７ｂ上にもトルク伝達カム面７ａから対する押し出されたグリースが残っているが、トルク非伝達カム面７ｂ上のグリースは締付作業の回数が増すにつれて、グリースの自重等によってカム軸８のカム面からはみでてしまい、カム軸８のカム面からグリースが無くなってしまう。
【００５６】
しかし、本実施形態では、トルク非伝達カム面７ｂ上に油溝３０を形成し、トルク伝達カム面７ａからトルク非伝達カム面７ｂに押し出されてきたグリースを油溝３０に一旦貯留するようにしている。
【００５７】
油溝３０は、締付作業の回数増加に伴って、トルク非伝達カム面７ｂからグリースがはみ出てしまうことを防止する作用と、油溝３０に貯留しているグリースをローラ部材１４に塗布し、トルク伝達カム面７ａに潤滑剤層を形成する作用を有している。したがって、カム軸８のカム面に塗布したグリース等の潤滑剤を無駄なく使用することができ、グリース等の潤滑剤の補給時期（締付作業回数）を長く設定することができる。
【００５８】
単に、油切れを解消するためだけであれば、油溝３０をトルク伝達カム面７ａ上に形成することもできる。しかし、油溝３０は、トルク伝達カム面７ａ上に凹部を形成することとなり、ローラ部材１４がこの油溝３０に達すると、一瞬加圧力の減少を招き、設定トルク値に到達したかの誤解を与える。このため、ハンドル部材に加える力が一瞬緩むが、締付作業の続行のために、再びハンドル部材に加える力が大きくなり、締め付け操作に乱れが生じ、トルクレンチによる締め付け精度の低下を招くおそれがある。
【００５９】
このため、本実施形態では、油溝３０を非トルク伝達面７ｂ上に形成している。また、油溝３０の位置として、ローラ部材１４がトルク伝達カム面７ａの基部に安定保持されている静止状態において、トルク伝達カム面７ａの基部に連なる位置に設けている。油溝３０をトルク伝達カム面７ａの基部に連なる位置に設けることにより、油溝３０内のグリース等の潤滑剤をローラ部材１４がロスなくトルク伝達カム面７ａに押し出し、ローラ部材１４によりトルク伝達カム面７ａにグリース等の潤滑剤層を形成することができる。
【００６０】
本実施形態における油溝３０は、カム軸８の軸方向と直交する横断面の断面形状を例えばＵ形状とし、カム面の表面とを曲面で連設し、油溝３０の開口端から鋭角部分を無くしてローラ部材１４の表面に傷が付かないようにしている。
【００６１】
また、油だめ部としては、カム軸８の軸方向に沿って形成した１本の油溝３０を例にしているが、図６に示すように断面凹状で平面矩形状の矩形溝部３１をＺ軸方向に複数個形成した構成、図７に示すように断面凹状の油溝３２をＺ軸に対して斜めに形成した構成、図８に示すように平面円形状の円形溝部３３をＺ軸方向に対して複数個形成した構成、図９に示すようにＺ軸回りに延びる平面矩形状の矩形溝部３４をＺ軸方向に隔設して複数形成した構成等が例示できる。
【００６２】
実施形態２
図１０は実施形態２のトルクレンチの上面外観図、図１１は図１０のトルクレンチの正面外観図、図１２は図１０の横断面図、図１３は図１１の縦断面図である。
【００６３】
図１０において、本実施形態のトルクレンチ５０は、円筒状のレバー部材（レバー）５１の前部に円筒状のヘッド部５２を固定した外観構造を有し、ヘッド部５２から後方に延びる筒状のねじ結合部５３がレバー５１の前部内周に形成したねじ部に螺着してヘッド部５２とレバー５１とが固定される。
【００６４】
レバー５１内にはトルク値設定用スプリング５４を内装している。レバー５１の後端部には、トルク値調整ねじ５５と調整ナット５６とからなり、トルク値調整ねじ５５を回転することにより調整ナット５６が軸方向に移動するトルク調整機構が取り付けられ、調整ナット５６の先端にトルク値設定用スプリング５４の後端が当接している。トルク値設定用スプリング５４の先端にスラスト部材５７装着され、スラスト部材５７の先端部がねじ結合部５３内に装入されている。スラスト部材５７の先端部には、ヘッド部５２内に臨むローラ部材５８を支軸５９により回転自在に支持する支持部材６０が取り付けられ、支持部材６０とスラスト部材５７とが一体にレバー５１の長手方向（軸方向）に沿って移動可能となっている。
【００６５】
ヘッド部５２内には、レバー５１の軸方向と直交方向に回転中心軸を有する伝達軸６１が回転可能に取り付けられ、伝達軸６１の外周にカム部材である筒状に形成されたカム軸６２が隙間を有して回転可能に取り付けられている。なお、カム軸６２の上下にそれぞれ円環状のローラベアリング６３を取り付け、この上下のローラベアリング６３を介してカム軸６２をヘッド部５２内に回転可能に取り付けている。
【００６６】
カム軸６２の内周面には複数のラチェット歯６４が周方向に沿って形成され、ラチェット歯６４と、駆動軸６１の外周部にばね６５によりラチェット歯６４に向けて付勢されるラチェット爪６６によりラチェット機構を構成し、カム軸６２の時計回り方向と一体に駆動軸６１が回動する。
【００６７】
カム軸６２の外周部には、実施形態１と同様に、周方向に沿って複数（本実施形態では６）のカム部６７が等間隔に形成され、押圧ばね５４により付勢されたローラ部材５８がカム部６７に押圧される。カム部６７は、実施形態１と同様に、トルク伝達カム面６７ａとトルク非伝達カム面６７ｂが形成され、トルク非伝達カム面６７ｂに、油だめ部として、例えば実施形態１に示す油溝３０を形成している。なお、カム軸６２のカム面には実施形態１と同様にグリース等の潤滑剤が塗布されている。勿論、図６から図９に示す構成の油だめ部を用いることもできる。
【００６８】
操作者は、駆動軸６１に係合したソケット（不図示）をボルト、ナット等の被締結部材（不図示）に嵌合し、ハンドル５１のグリップ６８を手で把持して時計回り方向に回動すると、ローラ部材５８がカム部６７と当接してカム軸６２を時計回り方向に回動させ、カム軸６２と一体に駆動軸６１を回動させて被締結部材を締付ける。締め付けトルクが上昇し始めると、カム部６７とローラ部材５８とのカム動作によりローラ部材５８が押圧ばね５４のばね力に抗してレバー５１の軸方向後方に移動し、レバー５１の回動操作力の減少を感知することで設定トルク値に達したトルク検出が検出されることになる。
【００６９】
本実施形態２においては、実施形態１と同様に、トルク非伝達カム面６７ｂのカム溝３０に貯まっているグリース等の潤滑剤がローラ部材５８によりトルク伝達カム面６７ａ上に押し出されるようにして塗布され、予めカム面に塗布されているグリース等の潤滑剤を有効に使用することができ、早期の油切れによるローラ部材５８の表面損傷を防止することができる。
【００７０】
なお、上記した実施形態１、２においては、トルク工具として手動操作用のトルクレンチを例にしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローラ部材とカム部材とトルク値調整用スプリングを有するカム機構をトルクリミッターとして利用する構成であれば、どのような構成のトルク工具にも適用することができ、また電動やエアー駆動等の自動式にも適用することができる。
【００７１】
また、トルクリミッターとして作用するカム機構をトルクレンチに適用した場合を例にして説明したが、トルクレンチに限定されるものではなく、他の機器に適用できることは言うまでもないことである。
【００７２】
本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更及び改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。
【符号の説明】
【００７３】
１、５０  トルクレンチ
２、５２  ヘッド部
３ａ  ケース部        ３ｂ  ねじ筒部        ３ｃ  蓋体
３ｄ  上壁部          ３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ  窪み部
４、５１  レバー部材（レバー）
５  軸孔
６、６８  グリップ
７、６７  カム部
７ａ、６７ａ  トルク伝達カム面          ７ｂ、６７ｂ  トルク非伝達カム面
８  カム軸
８ａ  軸孔      ８ｂ  上周溝      ８ｃ  下周溝      ８ｄ  ラチェット歯
９ａ、９ｂ、９ｃ  鋼球
１０、６６  ラチェット爪
１１、６１  伝達軸
１１ａ  本体軸部      １１ｂ角軸部
１２  ローラ支持レバー体
１２ａ  軸受凹部      １２ｂ  ピボット凹部
１４、５８  ローラ部材
１６  支軸
１８  ばね力伝達ロッド
２０  ロッドシート
２０ａ  ピボット凹部
２１、５６  調整ナット
２２、５４  トルク値設定用スプリング
２４、５５  トルク値調整ねじ
２５  鋼球
２６  軸受凹部
５３  ねじ結合部
５７  スラスト部材
５９  支軸
６０  支持部材
６２  カム軸
６３  ローラベアリング
６４  ラチェット歯
【図１】
0005612404.tif 000002
【図２】
0005612404.tif 000003
【図３】
0005612404.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005612404.tif 000006
【図６】
0005612404.tif 000007
【図７】
0005612404.tif 000008
【図８】
0005612404.tif 000009
【図９】
0005612404.tif 000010
【図１０】
0005612404.tif 000011
【図１１】
0005612404.tif 000012
【図１２】
0005612404.tif 000013
【図１３】
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