(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心流体室（12）及び径方向に作用するカム手段（25、26、28）が設けられた回転駆動される駆動部材（10）と、
中央高圧室（23）を通過して伸び、上記中央高圧室（23）に連続して連通するように、径方向に伸びる二つのシリンダ孔（18、19）を有した出力軸（16）と、カム手段（25、  26、28）によって、前記シリンダ孔（18、19）内を往復動可能なように、対向して配置された二つのピストン要素（20、21）とから成る流体トルク衝撃機構において、
前記出力軸（16）が、上記中央高圧室（23）に加圧流体を加えるため、前記中央高圧室（23）と連続して連通する少なくとも一つの衝撃緩衝室（45、46）を有し、前記少なくとも一つの衝撃緩衝室（45、46）が、中央高圧室（23）と同心流体室（12）との間の差圧が所定のレベルより低下した時のみ、弾性的に制限された間隔を屈曲するように配置された、圧力に応じて動ける可動壁部分を有し、それによって上記中央高圧室（23）における加圧流体容積の弾性を増大させ、急なトルク衝撃の発生を少なくすることを特徴とする流体トルク衝撃機構。
【請求項２】
前記可動壁部分が、前記少なくとも一つの衝撃緩衝室(45,46)の一部を形成する一つ又はそれ以上の膜(50)を有し、
一つ又は複数の膜(50)の各一つが、前記膜(50)の弾性変形を制限する接触手段(51)を有する装着部材で支持されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体トルク衝撃装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの衝撃緩衝室(45,46)が、前記シリンダ孔(18,19)に直径する前記出力軸(16)を通過して伸び、前記高圧室(23)を横切る横断孔によって形成された直径方向に対向する隔室(45,46)から成り、
前記装着部材が、前記横断孔によって形成された前記隔室(45,46)を制限する二つの端部閉鎖部材(47)から成る
ことを特徴とする請求項２に記載の流体トルク衝撃装置。
【請求項４】
前記端部閉鎖部材(47)が前記一つ又は複数の膜(50)を制限することを特徴とする請求項３に記載の流体トルク衝撃装置。
【請求項５】
前記複数の膜(50)の各々が、僅かに平坦な形状を成し、
前記複数の端部閉鎖部材(47)の各々が、接触面(51)を形成する部分的に球形な面を備えている
ことを特徴とする請求項４に記載の流体トルク衝撃装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク伝達工具用の流体トルク衝撃装置に関する。この装置は、同心の流体室と径方向に作用するカム手段とが設けられた回転駆動される駆動手段、径方向に伸び、中央高圧室を介して相互に連続的に連結する二つのシリンダ孔を有し、駆動手段の流体室内に伸びている出力軸、及び対向して配置され、カム手段によってシリンダ孔の中を往復運動する二つのピストンを備えている。
【０００２】
【従来の技術】
例えば米国特許明細書第５，０９２，４１０号に開示された上記形式の衝撃装置は、非常に能率的に衝撃を発生させることを特徴としており、高圧室が非常に小さく、衝撃を発生した時にその中にトラップされた流体を同時に二つの対向する方向に圧縮する。これにより、圧縮流体の容積は非常に密になり、その結果高密度になるので、各衝撃発生時に、急激に圧力が増大し、駆動手段の遅れが生ずる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、その結果生じるトルク衝撃は非常に勾配のある特徴を持つ。これは、工具にトルク変換器を設けて伝達された衝撃のトルクの大きさを表す電気信号を発生させる時に不都合になる。衝撃特性に大きな勾配があると、トルク変換器から信頼性のある信号を得ることが困難になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の主たる目的は、圧力応答屈曲手段でトラップされた圧縮流体容積の弾性を増大させることにより適度な容積を持ち、それによって、高圧室内の圧力の勾配を少なくする上記した形式の衝撃装置を提供することを目的としている。この屈曲手段は、高圧室と駆動手段の流体室との間の差圧が所定のレベルより低下した時のみ作動する。
本発明のさらに別の特徴及び利点は以下の説明で明らかになる。
【０００５】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【０００６】
図面に示された衝撃装置は、特にねじ連結部材締め付け工具用のものであり、後部スタブ回転軸１１を介してモータ（図示せず）によって回転駆動される駆動部材１０を備えている。
駆動部材１０には同心流体室１２が形成されており、この同心流体室１２の前端部は、ネジ山が形成された環状端壁１３によって閉鎖されている。前記環状端壁１３には流体充填プラグ１４が設けられている。
また、端壁１３には、中央開口１５が形成されており、この中央開口１５は出力軸１６用の一般的なベアリングを形成している。出力軸１６は、その後端部が流体室１２の中まで伸び、また、その前端部には、標準的なナットソケットに連結するための矩形部分１７が形成されている。出力軸１６の内側端部には、径方向に向いた二つのシリンダ孔１８，１９が設けられており、これらの孔１８，１９は相互に同軸に伸びている。これらシリンダ孔１８，１９の内部には、ピストン部材２０，２１が移動可能にガイドされており、これらピストン部材２０，２１はそれらの間に中央高圧室２３を画定している。
【０００７】
駆動部材１０にはカム手段が設けられており、このカム手段は、駆動部材１０と出力軸１６との間の相対回転時に、ピストン部材２０，２１の径方向の往復運動を制御する。カム手段は、流体室１２の円筒壁上に１８０度間隔を開けて設けられた二つのカムローブ２５，２６を有するカム面２４、及び中央カムスピンドル２８から成る。カムスピンドル２８は、鉤爪状クラッチ２９によって駆動部材１０に連結されており、出力軸１６の同心孔３０の中まで伸びている。駆動部材１０と出力軸１６との間の相対回転時に、流体室上のカムローブ２５，２６は、両方のピストン２０，２１を同時に、内方に、他方に向けて押しやるように作用する。カムローブ２５，２６に対して９０度の位相遅れで、カムスピンドル２８はピストン部材２０，２１上に作用し、ピストン部材２０，２１を、再度カムローブ２５，２６の作用を受けうる位置まで動かす。
図１、図２、及び図３に示すように、各ピストン部材２０，２１は、円筒形のカップ形状の本体とローラ３１，３２を各々備えている。ローラ３１，３２はピストン部材とカムローブ２５，２６との間の摩擦抵抗を減少させることを目的としている。
シリンダ孔１８，１９には長手方向溝３３，３４が形成されており、これらの溝３３，３４はシリンダ孔１８，１９の外端から伸びるが、孔１８，１９の内端には達していない。環状円筒状シール部分３５は、ピストン部材２０，２１上の環状シール部分３６と協働してシールを行うために、そのままの状態に残される。シール部分３６は外側平坦部分３７と内側平坦部分３８との間に配置され、それにより、ピストン部材２０，２１上のシール部分３６がシール部分３５から外れている時に、シール部分３５を通過するバイパス通路が形成される（図２参照）。
回転に対してピストン部材２０，２１をロックし、平坦部分３７，３８を常に溝３３，３４と整列させるために、各ローラ３２には軸方向拡張部分４０が形成されており、この軸方向拡張部分４０は一方の溝３４に部分的に受け入れられ、かつガイドされている。
駆動部材１０と出力軸１６との間の各相対回転の間に、二つのトルク衝撃が発生することを避けるために、カムスピンドル２８には平坦部分４２が形成されており、この平坦部分４２は、相対回転毎に一度、出力軸１６内の径方向開口４３と協働して、高圧室２３と流体室１２との間を連通するように配置されている（図１参照）。
さらに、出力軸１６には相互に対向する二つの衝撃緩衝室４５，４６が設けられている。これら衝撃緩衝室４５，４６は、直径方向に伸びる孔によって形成されており、この孔はシリンダ孔１８，１９及び軸方向に伸びる孔３０を横切っている。各衝撃緩衝室４５，４６は、端部閉鎖部材４７で画定されており、この閉鎖部材４７は、ねじ結合部４８で出力軸１６に締め付けられている。端部閉鎖部材４７は、環状鋼製の膜５０の形をした可動壁部分の装着及び支持部材として使用でき、また、この端部閉鎖部材４７には、部分的に球形の浅い接触面５１が形成されている。端部閉鎖部材４７の内側には保持リング５２が配置されており、この保持リング５２は、膜５０の外縁を接触面５１に密閉的に固定している。中央通過開口５４は、流体室１２と膜５０の側部に面する端部閉鎖部材４７との間の流体連通を提供する。
膜５０は、僅かに平坦な環状形状であり、高圧室２３と周囲の流体室１２との間の差圧で弾性的に変形可能である。差圧が所定のレベルを越えると、膜５０は接触面５１に接触するように押しやられ、それにより膜５０の屈曲作用は制限される。
【０００８】
作動中、駆動部材１０は、スタブ回転軸１１を介してモータからの駆動トルクを受け、出力軸１６は、矩形部分１７に装着されたナットソケットによって締め付けられるべきねじ結合部材に連結する。
締付行程中の低トルク減速状態の間、カムローブ２５，２６は図４ａに示す位置から、それらがローラ３１，３２に係合し始める位置まで移動される。ピストン２０，２１のシール部分３６はシリンダ孔１８，１９内のシール部分３５と協働し始める。まず第一に、伝達トルクは、高圧室２３内に実際に何の圧力増加も生じさせない程、十分に低くされる。従って、高圧室２３と流体室１２との間の差圧は、まだ膜５０を変形させる程高くない。
ねじ継手が減速し、所定のテンションを与える行程が始まると、カムローブ２５，２６はピストンを内側に押しやり始め、それにより、高圧室２３及び緩衝室４５，４６内にトラップされた流体容積が圧縮される。高圧室２３及び緩衝室４５，４６内の圧力が増加することにより、膜５０は外方に屈曲し、トラップされた流体容積の弾性を増大させる。しかし、高圧室２３内の圧力が所定のレベルに達すると、膜５０は表面５１に接触し、膜５０をそれ以上変形させないようにする。膜５０の裏側の流体は、開口５４を介して流体室１２に放出される。
ピストン２０，２１がカムローブ２５，２６によってさらに内側に移動されると、シール部分３６は、シリンダ孔１８，１９内のシール部分３５とのシールを解放し、高圧室２３からの流体がシール部分３５，３６を通って流出できるようにし、高圧室２３内の圧力を急速に落とす。その結果、駆動部材１０から出力軸１６へのトルク伝達は遮断される。
【０００９】
図５には、トルク衝撃の間の時間ｔに対する伝達Ｍを示している。
点線の曲線は、特許請求の範囲第１項の前段で説明した形式の従来の衝撃装置で得られるトルク衝撃特性を示している。この従来の衝撃特性の特徴は、衝撃の始めの部分の間に非常に急激な勾配でトルクが増大すること、及び、ねじ結合部材が回転し始める前にピークトルクになることにある。これらの特性は両方とも、出力軸に取り付けたトルク変換器から信頼性のある信号を得ることを非常に困難にする。この変化は、どんな電子加工制御及びモニター装置で正確に記録ためにも速すぎ、急激すぎることは明らかである。
【００１０】
これと比較して、実線のカーブは本発明の特徴を利用した装置の衝撃特性を示している。グラフに示すように、始めの２．５ｍｓ（ｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄｓ）の間のトルク成長は、膜５０の屈曲作用により、ある程度ゆっくり行われる。この初期段階の終わりに、膜５０は、変形限界位置に達し、端部閉鎖部材４７の接触面５１に接触する。これにより、高圧室２３内にトラップされた流体容積の弾性は突然減少し、高圧室２３内の圧力及び伝達トルクはより急速に増加する。
しかし、付加的緩衝室４５，４６によって与えられた高圧室の増加した容積によって、トルク増加は従来の衝撃装置のように急激には全くならない。図５に、実線カーブと点線カーブとの間の勾配の差が見られる。図５に示した実施例では、従来の装置の同じ衝撃位相の約倍の時間でピークトルクに達している。
また、増加した高圧室の容積は、ピークトルクレベルを減少させるが、衝撃持続時間を伸ばしており、これにより同量のエネルギが伝達される。
本発明によるトルク衝撃装置によって発生される衝撃の遅いトルク成長と低いピークトルクによって、トルク変換器、及び加工制御及び／又はモニター装置の使用が実質的に可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による衝撃装置の長手方向断面図である。
【図２】図１の衝撃装置の部分拡大図である。
【図３】ピストンの端面図である。
【図４】ａ及びｂは衝撃装置の要素の二つの異なる相対位置を説明する図１におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図５】本発明を使用したトルク衝撃特性及び使用していないトルク衝撃特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０      駆動部材
１１      後部スタブ回転軸
１２      同心流体室
１３      環状端壁
１４      流体充填プラグ
１５      中央開口
１６      出力軸
１７      矩形部分
１８      シリンダ孔
１９      シリンダ孔
２０      ピストン部材
２１      ピストン部材
２３      中央高圧室
２４      カム面
２５      カムローブ
２６      カムローブ
２８      中央カムスピンドル
２９      鉤爪状クラッチ
３０      同心孔
３１      ローラ
３２      ローラ
３３      長手方向溝
３４      長手方向溝
３５      環状円筒状シール部分
３６      環状シール部分
３７      外側平坦部分
３８      内側平坦部分
４０      軸方向拡張部分
４２      平坦部分
４３      径方向開口
４５      衝撃緩衝室
４６      衝撃緩衝室
４７      端部閉鎖部材
４８      ねじ結合部
５０      膜
５１      接触面
５２      保持リング
５４      中央通過開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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