(57)【要約】【課題】構成要素の磨耗が少なく、効率高く駆動され、長寿命のクラッチ機構を持つロータリーインパクトツールを提供すること。【解決手段】出力軸に打撃を加えるためにアンビルを打つようにハンマーを駆動するためのクラッチ機構を有し、出力軸が無負荷でありハンマーがアンビルを打つように配置されていないとき、及び出力軸に負荷がかけられておりハンマーがアンビルを間欠的に打つように移動しているとき、クラッチ機構は出力軸に接続され、クラッチ機構がカムボールとカムフォロアとを有し、カムフォロアがその表面に沿って移動するカムボールための軌道を持ち、軌道が頂上に延びるランプを含んでいる。【選択図】図７
2006326830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、
固定要素の締め付けと緩めるために取り付けられ、軸方向外側に突出するアンビルを含む出力軸、
前記出力軸を駆動するため前記ハウジングの中に設けられたモータ、
前記モータにより駆動されるよう構成された少なくとも一つのハンマー、および
前記出力軸に打撃を伝えるために前記アンビルを打つように前記ハンマーを駆動するためのクラッチ機構を具備するロータリーインパクトツールであって、
前記クラッチ機構は、出力軸が無負荷のとき前記ハンマーが前記アンビルを打つように配置されておらず、そして出力軸に負荷が加わっているとき、前記ハンマーが前記アンビルを間欠的に打つように移動するように、前記出力軸に接続されており、前記クラッチ機構がカムボールとカムフォロアとを含み、前記カムフォロアが前記カムフォロアの表面に沿って移動する前記カムボールための軌道を有し、前記軌道が頂上に延びるランプを有しており、前記出力軸が無負荷のとき、前記カムボールの頂上を越える移動を阻止するために、前記カムボールが頂上に近づくにつれて、前記カムボールの移動に対する抵抗を増大させるよう、前記ランプが形成されており、前記出力軸に負荷が加わっているとき、前記カムボールが頂上を越えて移動し、前記カムフォロアと前記ハンマーを軸方向前側に押圧して、前記ハンマーがアンビルを打つよう構成されているロータリーインパクトツール。
【請求項２】
前記ランプが、頂上に向かって角度が増大する傾斜面を有する請求項１に記載のロータリーインパクトツール。
【請求項３】
前記ランプが、一定の曲率半径を有する円弧に沿って延びるよう形成された請求項２に記載のロータリーインパクトツール。
【請求項４】
前記ランプの曲率半径が、約８ｍｍである請求項３に記載のロータリーインパクトツール。
【請求項５】
前記軌道が、前記ランプから前記頂上の反対側に前記頂上から延びる下り坂部分をさらに具備する請求項１に記載のロータリーインパクトツール。
【請求項６】
前記軌道の前記下り坂部分が前記軌道の前記ランプと異なる形状を有している請求項５に記載のロータリーインパクトツール。
【請求項７】
前記下り坂部分が実質的に一定の傾斜の面を有している請求項６に記載のロータリーインパクトツール。
【請求項８】
前記ハンマーに接続されたスラストリングをさらに具備し、前記スラストリングは前記ハンマーを軸方向に移動し、そして前記アンビルと接触しないように前記カムフォロアと共に軸方向に移動するよう構成された請求項１に記載のロータリーインパクトツール。
【請求項９】
ロータリーインパクトツールのためのクラッチ機構であって、
カムボールとカムフォロアとを具備し、前記カムフォロアが前記カムフォロアの表面に沿って移動する前記カムボールための軌道を有し、前記軌道が頂上に延びるランプを有しており、前記ロータリーインパクトツールが無負荷のとき、前記カムボールの頂上を越える移動を阻止するために、前記カムボールが頂上に近づくにつれて、前記カムボールの移動に対する抵抗を増大させるよう、前記ランプが形成されており、前記ロータリーインパクトツールに負荷が加わっているとき、前記カムボールが頂上を越えて移動して、前記カムフォロアを軸方向前側に押圧し、前記ハンマーが出力軸を打つよう構成されているクラッチ機構。
【請求項１０】
前記ランプが、頂上に向かって角度が増大する傾斜面を有する請求項９に記載のクラッチ機構。
【請求項１１】
前記ランプが、一定の曲率半径を有する円弧に沿って延びるよう形成された請求項１０に記載のクラッチ機構。
【請求項１２】
前記ランプの曲率半径が、約８ｍｍである請求項１１に記載のクラッチ機構。
【請求項１３】
前記軌道が、前記ランプから前記頂上の反対側に前記頂上から延びる下り坂部分をさらに具備する請求項９に記載のクラッチ機構。
【請求項１４】
前記軌道の前記下り坂部分が前記軌道の前記凹み斜面と異なる斜面を有している請求項１３に記載のクラッチ機構。
【請求項１５】
前記下り坂部分が実質的に一定の傾斜の面を有している請求項１４に記載のクラッチ機構。
【請求項１６】
前記ハンマーに接続されたスラストリングをさらに具備し、前記スラストリングは前記ハンマーを軸方向に移動し、そして前記アンビルと接触しないように前記カムフォロアと共に軸方向に移動するよう構成された請求項９に記載のクラッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的な動力駆動手持ツールにおけるロータリーインパクトツールに関し、特に間欠駆動のクラッチ機構を有するロータリーインパクトツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する形式のロータリーインパクトレンチは、固定要素（締め具）、例えばナットを回転するための出力軸に打撃力を加えるために各種異なった機構を用いている。打撃は、固定要素を締め付ける（又は緩める）ために出力軸において比較的瞬時に高いトルク力を生じさせる。ロータリーインパクト機構の多くは、ハンマーにより周期的に打撃されるアンビルを有する出力軸を具備している。典型的には、ハンマーがアンビルに対して動くよう実装されている。クラッチ機構は、ハンマーがアンビルを打つ位置と、アンビルから離れている位置との間をハンマーが周期的に移動するよう設けられている。アンビルから離れているとき、ハンマーは、アンビルに対する次の打撃のために、速度を得て、はずみが付けられる。
【０００３】
現在、インパクト機構の各種形式が存在している。インパクトレンチの一つの例としては、例えば米国特許第３，６６１，２１７号明細書に示されたものがある。これは、ハンマードッグが出力軸に平行な軸により軸止されており、出力軸の中心軸から離間して設けられている「スイングウエイト（揺動錘）」を用いている。出力軸上の突起は、ハンマードッグにより打たれるよう、アンビルが形成されている。また、出力軸の周りで回転するハンマードッグは、出力軸に打撃を加えるようにアンビルを周期的に打っていている。打撃機構の他の形式において、スプリングは、各ハンマーがアンビルに係合する位置の方向に各ハンマーをバイアスしている。しかし、モータ駆動軸の軌道上のカムボールは、ハンマーがアンビルに係合しないように周期的に強要している。
【０００４】
ロータリーインパクトレンチの３つ目の形式としては、米国特許第２，８８１，８８４号明細書に示されたものがある。これは、本発明に関連する「スキージャンプ」機構を用いている。「スキージャンプ」機構は、出力軸が管状のケージの中で長手方向の軸の周りを自由に回動し、管状のケージが長手方向の軸の周りをモータにより回転するよう設けられている。出力軸は、反対方向で軸方向外側に突出したアンビルを有している。ケージと共に回転するよう設けられたハンマーは、アンビルから軸方向に離れる方向にスプリングによりバイアスされているが、軸方向に動くようカムフォロアに接続されている。比較的瞬時に高いトルクで出力軸を回転させるための打撃力を伝えるようハンマーがアンビルを叩くために、ハンマーがアンビルと当接する方向に投げ出されて、ケージと共に回転するカムボールはカムフォロアに周期的に係合している。
【０００５】
従来の「スキージャンプ」クラッチ機構のいくつか、例えば米国特許第５，１９９，５０５号明細書に開示されたものは、カムボールが表面に沿って移動するカムフォロアを有している。カムフォロアは径方向外側に突出している一般的な三角形のフィンガーを有している。カムボールがフィンガーを超えて移動することができるように、フィンガーの側面がランプとして機能する。
【０００６】
固定要素を締め付けるために用いられるとき、例えば、回転された固定要素の慣性力と、回転部分と固定部分の固定要素相互間の摩擦力とにより生じている、小さなトルクだけで出力軸は最初に負荷が加えられる。その最初の負荷はハンマーピンとカムフォロアを後ろ側に押圧しているスプリングの力に打ち勝つには不十分である。このため、カムボールはフィンガーの一方の側面に係合して止まっており、カムフォロアと出力軸が回転するように、カムボールが長手方向の中心軸の周りを押している。
【０００７】
出力軸によるトルクが増大していくにつれ、出力軸とカムフォロアの回転に対する抵抗が大きくなり、フィンガー上のカムボールによる力の軸方向成分は、カムボールがフィンガーを十分通り過ぎ、反対側の下向きへカムフォロアを駆動できるまで、増大する。それ以後、ケージとカムボールは、それらがフィンガーに追いつくまで高速度で回転する。カムボールはすみやかにフィンガーを通り過ぎ、それによりハンマーピンが出力軸のアンビルに合うようにハンマーピンが前方に投げ出される。カムボールは直ぐにフィンガーを通り過ぎるので、ハンマーピンがアンビルに合わないよう直ぐに移動する。そのため、ハンマーピンは、固定要素を徐々に締め付けるように、素早く鋭い打撃をアンビルに伝え、そして、次の打撃のためのはずみを得るために解放される。
【特許文献１】米国特許第３，６６１，２１７号明細書
【特許文献２】米国特許第２，８８１，８８４号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１９９，５０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の設計において、フィンガーのランプ（傾斜路）は、カムボールがフィンガーを越えて押されないように十分な形状を有しおらず、それにより、出力軸が最小負荷若しくは無負荷のときにおいても、ハンマーピンがアンビルに当接するよう力づけられる。その結果、ハンマー、アンビル、およびこのツールにおけるその他の構成要素においては、ツール要素の摩擦（疲労）というストレスを不必要に受けやすい。さらに、出力軸の回転速度を減じて、ハンマーをアンビルに早く叩くと、ツールの効率が悪くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の観点において、本発明は、ハウジングと、固定要素の締め付けと緩めるための出力軸と、を具備するロータリーインパクトツールを示している。出力軸は、出力軸から径方向外側に突出しているアンビルを含んでいる。モータは、出力軸を駆動するためにハウジングの中に実装されている。少なくとも１つのハンマーは、モータにより駆動されるよう構成されている。クラッチ機構は、出力軸に打撃を伝えるためにアンビルを打つようにハンマーを移動することができる。出力軸が無負荷のときハンマーがアンビルを打つように配置されておらず、そして出力軸に負荷が加わっているときハンマーがアンビルを間欠的に打つために移動するように、クラッチ機構は出力軸に接続されている。クラッチ機構はカムボールとカムフォロアを含んでいる。カムフォロアは、カムボールがカムフォロアの表面に沿って移動する軌道を有している。軌道は頂上に延びるランプ（傾斜面）を含み、そのランプは、出力軸が無負荷のとき、カムボールが頂上を通り過ぎることを阻止するために、カムボールが頂上に近づくにつれて、ランプはカムボールの動きに対する抵抗を増大するよう形成されており、出力軸に負荷が加わっているとき、カムボールが頂上を越えて移動し、それによりカムフォロアとハンマーを軸方向で前側に押圧し、ハンマーがアンビルを打つ。
【００１０】
他の観点において、カムボールとカムフォロアを具備するロータリーインパクトツールのためのクラッチ機構を示している。カムフォロアは、カムボールがカムフォロアの表面に沿って移動する軌道を含んでいる。軌道は頂上に延びるランプ（傾斜面）を含み、そのランプは、ロータリーインパクトツールが無負荷のとき、カムボールが頂上を通り過ぎることを阻止するために、カムボールが頂上に近づくにつれ、ランプはカムボールの動きに対する抵抗を増大するよう形成されており、ロータリーインパクトツールに負荷が加わっているとき、カムボールが頂上を越えて移動し、それによりカムフォロアを軸方向で前側に押圧し、ハンマーが出力軸を打つ。
本発明の他の目的および特徴は後述する実施の形態における説明において明らかにし、指摘する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、構成要素の磨耗が少なく、効率高く駆動され、長寿命のクラッチ機構を持つロータリーインパクトツールを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、図面について言及する。なお、図面の各図を通して、対応する参照符号は対応する部品を示す。
図１は、本発明に係るロータリーインパクトツールの一例であるロータリーインパクトレンチを示しており、ロータリーインパクトレンチにおけるケージと出力軸を示すために一部を破断して示したロータリーインパクトレンチの側面図である。図１において、全体として符号１０で示した、本発明の原理により構成された空気動ロータリーインパクトレンチは、ハウジング１２と、このハウジング１２に対して相対的に回転するようにハウジング１２の中に保持された概ね管状のケージ１４と、固定要素（図示なし）、例えばナット又はボルトを締め付け又は緩めるために固定要素を回転する出力軸１６と、を具備することが示されている。ハウジング１２の中のモータ１９は、軸受け２２により支持された入力軸を回転する空気圧ツールにおいて通常使用されている形式の標準空気動モータである。本発明には他の形式の各種モータが使用され得るものであり、本発明の範囲内に含まれることは言うまでもない。モータ１９はケージ１４をその長手方向の中心軸の周りに回転するように、入力軸１８は、ケージ１４の後方端の開口２６内のスプライン２４（図２）に接続するために、入力軸１８の前方端に対応するスプライン（図示なし）を有している。
【００１３】
出力軸１６は、ケージ１４の後方端で環状部材３０と、ケージ１４の前方端に固定されたブッシング３２により、ケージ１４と相対的に回転するように、ケージ１４に対して実質的に同軸上に支持されている。出力軸１６と一体的に形成された２つのくさび形のアンビル３４は、出力軸１６から径方向反対外側に突出している。各アンビル３４は、２つの実質的な平坦な打撃面３４Ａを有している。打撃面３４Ａは、ケージ１４の長手方向の中心軸を含む実質的な放射状の面内に存在している。冷間圧造鋼鈑で形成された１組のハンマーピン３６は、ケージ１４の内壁面に形成された２つの軸方向に延設されたガイド溝４０内に収まっている。図４−６に示されている他の２つの溝４２は、機械加工が容易となるために単に形成されたものであり、ハンマーピン３６を収納するような寸法には形成されていない。ハンマーピン３６のそれぞれは、アンビル３４の打撃面３４Ａに当接するための、２つの実質的な平坦な打面３６Ａと、半径方向の内側と外側に僅かに弓形の面とを持っている。ガイド溝４０の中に配置されているので、ハンマーピン３６の打面３６Ａは、ケージ１４の長手方向の中心軸を含む放射状の面内に実質的な存在している。打撃面３４Ａと打面３６Ａと当接面の特定は、ケージ１４の回転方向、（すなわち、固定要素を締め付け又は緩めるための動作）により異なる。
【００１４】
符号４６により示したクラッチ機構は、収縮位置（図２）と伸張位置との間のガイド溝４０の中においてハンマーピン３６を軸方向に間欠的に移動する。収縮位置において、ハンマーピン３６の打面３６Ａは後方に配置されており、それにより、出力軸１６とアンビル３４に対してケージ１４とハンマーピン３６が回転できるようアンビル３４の打撃面３４Ａから離れている。伸張位置において、各ハンマーピン３６の打面の１つが、当該打面を打撃できるようアンビル３４の打撃面３４Ａの１つに当接できるよう配置されている。ハンマーピン３６が伸張しているとき、ケージ１４のさらなる回転が、打撃力を出力軸１６に伝えるために、アンビル３４のそれぞれの打撃面３４Ａに対するハンマーピン３６の打面３６Ａによる打撃力を発生させている。アンビル３４に対する打撃力が瞬時に加えられることにより、固定要素の締め付け又は緩めるために出力軸１６により大きなトルクを生じさせている。
【００１５】
ガイド溝４０は、溝の径方向外側、又は溝内の側面方向のハンマーピン３６の移動を禁止するように、ハンマーピン３６と密接して摺動するために形成されている。それにより、ガイド溝４０がハンマーピン３６をケージ１４の実質的に長手方向への動きに規制している。図５および図６に示すように、ガイド溝４０およびハンマーピン３６の両方が実質的に台形の横断面を有しており、各ガイド溝４０の中にある各ハンマーピン３６の部分３８は、ガイド溝４０の先細り断面に密接に対応して軸方向内側に向かって先細り断面を有している。各ガイド溝４０は、ガイド溝４０の底で僅かに弓形のトランスバース壁（横断壁）５０により接続されている実質的に対向している両側面４８を有する。両側面４８は、横断壁５０との交差位置から互いに内側に傾斜しており、それによりガイド溝４０の中にある先細りの各ハンマーピン３６の幅広部分３８を確実に保持する。したがって、ハンマーピン３６がガイド溝４０から外れるような、軸方向内側の動きを防止している。
【００１６】
さらに、ガイド溝４０とこのガイド溝４０に収まっているハンマーピン３６の部分３８は、密接に対応する寸法と形状を有しているので、ハンマーピン３６はガイド溝４０に対して横方向に動くことができない。ハンマーピン３６の径方向及び横方向の動きを規制する有用性は、ロータリーインパクトレンチ１０の動作に関して以下に詳細に説明する。しかし、円筒状を含む他の形状（図示なし）のハンマーピンも本発明の範囲から逸脱することなく用いられことは理解されるであろう。さらに、ハンマーピンの径方向および横方向の動きを規制せずにハンマーピンがガイド溝の中に効果的に保持されるよう構成してもよい。
【００１７】
ケージ１４の後側には凹み５４を有しており、この凹み５４が実質的に円形であり、ケージ１４内の開口２６と連通している。凹み５４は軸方向外側に広げられた伸張した部分を有し、その部分はポケット５６の弓型外側壁を規定する。ポケット５６の内側壁は、ケージ１４の長手方向の中心軸と同軸に配置されている環状部材３０により規定されている。図６に最善な状態が示されているように、クラッチ機構４６はポケット５６の一つの中に収納されているカムボール５８を有している。図２に示されているように、環状部材３０の径方向の外側表面は、凹みを有し、軌道６２を規定している。この軌道６２の中に、カムボール５８がケージ１４の長手方向の中心軸の周りを動くよう構成されている。環状部材３０の前側端部にあるリップ６４は、ケージ１４の相対的な軸方向の移動に対してカムボール５８を保持するよう構成されている。ポケット５６は、ケージ１４に対して軌道６２内のカムボール５８の規制された動きを可能にするのに十分な大きさである。しかしながら、ケージ１４が回転している時、図６に示すように、ポケット５６の外壁とカムボール５８との係合状態は、ケージ１４との合同動作においてカムボール５８を軌道６２を回るよう駆動するものである。
【００１８】
環状部材３０の前方に配置された管状のカムフォロア６８は、出力軸１６の周りに取り付けられ、出力軸１６と合同して回転するように、出力軸１６上のスプライン７２に対して内側スプラインにより接続されている。しかしながら、スプライン結合は、カムフォロア６８を出力軸１６に対して軸方向に自由に動く状態とする。カムフォロア６８は、径方向外側に突出したフランジ７４を含んでおり、このフランジ７４はケージ１４内の凹み５４の中に向かって後方に突出するフィンガー７６とともに形成されている。カムボール５８が存在しなかったら、カムフォロア６８はケージ１４の長手方向の中心軸の周りの凹み５４内を自由に回転する。
【００１９】
図７から図１１に示すように、フィンガー７６は略三角形の形状を有し、フランジ７４の外周をなぞるように平面でなく曲がって形成されている。カムフォロア６８は、そのカムフォロア６８の表面に沿ってカムボール５８を移動させる軌道９２（図２に示す軌道６２に対応する）を有している。軌道９２は、カムボール５８がフィンガー７６を越えて通ることができるランプ（傾斜面）９４を有している。フィンガー７６のランプ９４は、カムボール５８がフィンガー７６を上昇して移動できるよう構成されており、フィンガー７６の下り坂部分９８は、カムボール５８がフィンガー７６を下降して移動できるよう構成されている。ランプ９４の傾斜が頂上９０に向かって軌道９２の平坦部分の近くのランプの端から大きくなるように、ランプ９４は凹み形状を有している。ランプ９４の凹み傾斜は、フィンガー７６を越えて移動するカムボール５８に対して抵抗を増大させている。図に示すように、ランプ９４の凹み傾斜は一定の曲率半径を有する円弧である。図に示す構成において、円弧は約８ｍｍの半径を有する。なお、この円弧は、本発明の範囲を逸脱することなく、他の半径に変更できることは理解されるであろう。例えば、円弧の半径は、インパクトレンチの各種サイズや、カムボール５８に対する望ましい抵抗値に応じて変更されるであろう。また、他の各種形状（例えば、曲率半径が一定でない形状）が本発明において使用され得るであろう。
【００２０】
スラストリング８０はカムフォロア６８と共に軸方向に動くように構成されている。図２に示すように、スラストリング８０はその外周にリム８１を有しており、リム８１はハンマーピン３６の径方向内側の対向面に形成された弓形のノッチ８２の中に収まるよう形成されている。したがって、それぞれのガイド溝４０内をハンマーピン３６が摺動するために、スラストリング８０はカムフォロア６８とハンマーピン３６の軸方向の動きと連動している。圧縮スプリング８６は出力軸１６の周りにコイル状に形成されており、アンビル３４の後側の対向する面とスラストリング８０との間を圧縮している。圧縮スプリング８６は、出力軸１６のアンビル３４から遠ざかるように、スラストリング８０、カムフォロア６８およびハンマーピン３６を後方に押圧（バイアス）している。
【００２１】
図５に示すように、カムフォロア６８と出力軸１６とのスプライン接続７０，７２は、それぞれが予め決めた回転方向を向くようにキーにより規定されている。図１２に示すように、キーの嵌合により、出力軸１６の１つのアンビル３４の実質的に下側にフィンガー７６が配置される。カムボール５８を保持するためのポケット５６は、ガイド溝４０から約９０度離れた位置に配置されている。したがって、アンビル３４の打撃面３４Ａに当接するハンマーピン３６の打面３６Ａを導き、ハンマーピン３６が軸方向に移動する空間を与えるように、アンビル３４がガイド溝４０の位置から離れて配置されたときに、カムボール５８のフィンガー７６との係合が生じる。
【００２２】
上記のように構成されたロータリーインパクトレンチの動作において、モータ１９の入力シャフト１８はケージ１４を回転する。図６に示すように、カムボール５８は、カムボール５８を保持するポケット５６の外側壁により軌道６２の中に係合している。そして、カムボール５８は、ケージ１４の長手方向の中心軸の周りの軌道６２の中でケージ１４に沿って運ばれる。出力軸１６、スラストリング８０、及びカムフォロア６８は、回転するモータ１９に直接接続されていない。しかしながら、カムボール５８は軌道６２において筒状部材３０の周りを移動するので、カムボール５８は、フィンガー７６のランプ９４と係合し、ランプ９４の凹み斜面により捕捉されている。これにより、フィンガー７６が長手方向の中心軸の周りでカムボール５８により押圧され、ケージ１４と一緒にカムフォロア６８を回転させる。カムフォロア６８と出力軸１６の間のスプライン接続７０，７２のため、出力軸１６は回転する。
【００２３】
ロータリーインパクトレンチ１０が２つの固定要素（図示なし）を締め付けるために使用されるとき、例えば、回転される固定要素の慣性力、及び固定要素の回転部と固定部との間における内部係合の摩擦力等が生じる回転に逆らう小さなトルクだけが出力軸１６に最初に加えられる。カムボール５８は、カムフォロア６８、スラストリング８０、およびハンマーピン３６を動かすけれど、フィンガー７６上のカムボール５８により作用する力の軸方向の成分は、アンビル３４を打つようにハンマーピン３６を駆動するには不十分である。カムボール５８がランプ９４を上昇するにつれて、ランプ９４の斜面は急になる（回転軸と直交する面に対する傾斜角度が大きい）。カムフォロア６８上のカムボール５８により作用する力の軸方向の成分は、ランプ９４の急になっていく斜面に従い減少していく。このため、カムボール５８が頂上９０を越える前に、出力軸１６は大きく抵抗されるトルクを受け、それによりアンビル３４を打つようにハンマーピン３６が移動するように、カムフォロア６８を作動する。言い換えれば、カムボール５８が頂上９０に近づくにつれ、カムボール５８は移動に対する徐々に増大する抵抗を受ける。カムボール５８はランプ９４により捕捉状態に維持されており、長手方向の中心軸の周りでフィンガー７６を押圧しており、抵抗しているトルクにおける増加が少ないために、カムフォロア６８と出力軸１６がモータ１９の入力軸１８とともに回転する。
【００２４】
出力軸１６により回転された固定要素は、締め付けられるものの表面（図示なし）に係合しているので、出力軸１６により加えられるトルクは際だって大きなものである。出力軸１６とカムフォロア６８の回転に対する抵抗は増大していくにつれ、フィンガー７６上のカムボール５８により作用される力の軸方向の成分は、カムボール５８がランプ９４を上昇して移動し、そしてカムボール５８がフィンガー７６の頂上９０を越えるのに十分遠くカムフォロア６８を前方に駆動し、そして下り坂部分９８を下降するまで、増大する。カムボール５８がランプ９４と係合している状態は図７に示す。図１２は、カムボール５８がランプ９４の頂上９０に到達したときのカムボール５８、フィンガー７６、アンビル３４、及びハンマーピン３６の位置を概略的に示す。カムボール５８がランプ９４の下り坂部分９８を下降していくにつて、スプリング８６は、スラストリング８０、ハンマーピン３６及びカムフォロア６８を、図２に示した実質的な位置に向かって後側へ移動させる。
【００２５】
その後、ケージ１４とカムボール５８は、それらがフィンガー７６に追いつくまで、長手方向の中心軸の周りを高速度で回転する。カムボール５８が大きな力（大きな運動量）でランプ９４を叩き、それにより、ハンマーピン３６の打面３６Ａが出力軸１６のアンビル３４の打撃面３４Ａに当接するように、ハンマーピン３６がスプリング８６の抵抗力に対する大きな力で前方に投げ出される。さらなる回転は、ハンマーピン３６の平坦な打面３６Ａがアンビル３４の平坦な打撃面３４Ａに対する打撃をもたらす。打撃領域が、比較的大きな領域を越える対向する他の一つと係合するので、ハンマーピン３６とケージ１４からの力がアンビル３４と出力軸１６に効率的に伝えられる。また、カムボール５８はランプ９４の頂上９０を素早く通り過ぎて移動するので、ハンマーピン３６はアンビル３４と当接しないように素早く後方に押圧される。したがって、固定要素を増大していく大きな力で締め付けるように、ハンマーピン３６は、素早く、鋭い打撃をアンビル３４に対して伝え、そして次の打撃のための力を回復するようにリリース（解放）される。
【００２６】
著しく大きな重量を有し、それによりハンマーピン３６より大きな運動量を持つケージ１４の運動量は、またアンビル３４に効果的に伝えられる。なぜなら、ハンマーピン３６は、ガイド溝４０の側面壁４８にぴったり合った関係を有しているためである。このため、アンビル３４を打撃した結果として横方向や軸方向の動きがもたらされるのではなく、ハンマーピン３６がガイド溝４０の側面壁４８とぴったり合ってしっかりと保持され、ハンマーピン３６がアンビル３４と出力軸１６に対してケージ１４の実質的に全ての運動量を伝えている。ハンマーピン３６のアンビル３４との係合状態は、短時間であり、そして比較的に大きなトルク量は出力軸１６に伝える。
【００２７】
実施例に示されたロータリーインパクトレンチ１０は、比較的高い空気圧（例えば、約９０ｐｓｉ以上約１４０まで）において好ましく作動する。高圧において、ケージ１４が早く回転するので、ハンマーピン３６の打面３６Ａの実質的な位置がアンビル３４の打撃面３４Ａに合うよう移動する前に、ハンマーピン３６がアンビル３４を打撃する。打撃力がハンマーピン３６に加えられる領域は、最適な領域から減少されているけれども、その打撃力は以前としてハンマーピン３６の平坦な領域の全体に加えられる。さらに、ハンマーピン３６がガイド溝４０の中にぴったり保持されているので、ハンマーピン３６の打撃時の負荷のほとんどが、ケージ１４により支持されている。ガイド溝４０は、スラストリング８０のリム８１に係合するノッチ８２で生じるストレスが減少するように、ガイド溝４０に対するハンマーピン３６の横方向又は軸方向の動きが防止されている。ハンマーピン３６の一方の側にだけに１つのノッチを設けることは、そのノッチに集中するストレスを減少させる。このため、ハンマーピン３６は、運動量の非効率な伝送をもたらし、そしてハンマーピン３６を砕く傾向のあるアンビル３４の下を単にスキップしないであろう。したがって、ハンマーピン３６は高圧を使用したとしても長寿命を有するものとなる。
【００２８】
本発明のロータリーインパクトレンチ１０は、従来のものより、さらに信頼性が高く、そして調和のとれた出力を提供する。ロータリーインパクトレンチ１０がその回転に抵抗する小さなトルクだけ負荷がかけられたとき、頂上９０近くのランプ９４の急な斜面のため、カムボール５８はカムフォロア６８のランプ９４により捕捉された状態のままとなる。結果として、カムボール５８は、長手方向の中心の周りでカムフォロア６７を常に押圧し、それにより出力軸１６を回転させる。この第１の動作モード（即ち、無負荷状態、若しくは小さなトルクが加えられた状態）において、出力軸１６は出力なしの状態で、速度が速くならない状態で駆動される。出力軸１６は、ケージ１４の回転速度とほとんど同じ速度である一定の回転速度を維持している。出力軸１６が受けたトルクがスレッショルドトルクを越えると、カムボール５８は、フィンガー７６の頂上９０を越えて通り過ぎて十分離れた前方にカムフォロア６８を駆動する、そして下り坂部分９８を下降する。このことは、ハンマーピン３６が出力軸１６のアンビル３４に当接するようにもたらすものである。カムボール５８がさらに回転することにより、ハンマーピン３６によるアンビル３４に対するさらなる打撃を生む。この第２の動作モード（即ち、高トルク）において、出力軸１６はより大きなパワーをより低速度で伝えている。この動作モードにおける出力軸１６の回転速度は、可変であり、ケージ１４の回転速度より遅い速度である。したがって、本発明のロータリーインパクトレンチ１０は固定要素を効率的に締め付け、緩めることができる。
【００２９】
本発明においては、上記に説明した好ましい実施例で示した各物品や各構成要素の数は、限定されるものではなく、その仕様に応じて適宜設定される。また、好ましい実施例において説明した物品や構成要素は、含むものを示したものであり、これにさらに付加されることを妨げるものではない。さらに、実施例の説明において、上昇と下降およびそれらの変形例を示したが、これらは説明の都合上のものであり、本発明の構成要素の特別な向きを限定するものではなく、適宜変更される得るものである。
【００３０】
各種変形は本発明の範囲を超えることなく上記の構成においてなされているので、上記の説明に含まれ、添付の図面に示された全ての事項は、実例として、そして制限するものではないとして解釈されるべきである。
【００３１】
発明をある程度の詳細さをもって好適な実施の形態について説明したが、この好適な実施の形態の現開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、間欠駆動を行うインパクトツールにおいて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るロータリーインパクトツールにおけるケージと出力軸を示すために一部を破断して示した側面図である。
【図２】本発明に係るロータリーインパクトツールにおける収縮したクラッチ機構とハンマーピンを示すケージの長手方向に平行な断面図である。
【図３】本発明に係るロータリーインパクトツールにおける伸張したクラッチ機構とハンマーピンを示すケージの長手方向に平行な断面図である。
【図４】図２の４−４線に含まれる面による断面図である。
【図５】図３の５−５線に含まれる面による断面図である。
【図６】図３の６−６線に含まれる面による断面図である。
【図７】本発明に係るロータリーインパクトツールにおけるクラッチ機構のカムボールとカムフォロアを示す斜視図である。
【図８】本発明に係るロータリーインパクトツールにおけるフィンガーを示すカムフォロアの端面図である。
【図９】本発明に係るロータリーインパクトツールにおけるフィンガーの内側を示すカムフォロアの側面図である。
【図１０】本発明に係るロータリーインパクトツールにおけるフィンガーの傾斜した面を示すカムフォロアの側面図である。
【図１１】図１０と同様のカムフォロアであり、フィンガーが前側に移動して回転した状態のカムフォロアの側面図である。
【図１２】本発明に係るロータリーインパクトツールにおけるカムボールとカムフォロアの位置を描画したケージの概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ロータリーインパクトレンチ
１２  ハウジング
１４  ケージ
１６  出力軸
１８  入力軸
１９  モータ
２２  軸受け
２４  スプライン
２６  開口
３０  環状部材
３２  ブッシング
３４  アンビル
３４Ａ  打撃面
３６  ハンマーピン
３６  打面
４０  ガイド溝
４６  クラッチ機構
５４  凹み
５６  ポケット
５８  カムボール
６２  軌道
６４  リップ
６８  カムフォロア
７２  スプライン
７４  フランジ
７６  フィンガー
８０  スラストリング
８６  スプリング
９０  頂上
９２  軌道
９４  ランプ
９８  下り坂部分
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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