(57)【要約】【課題】  本発明は、損傷または摩耗しにくいインパクトドライバと、小型化が可能な減速装置とを備えたパワー駆動ツールを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、機械的固定具を締め付け、弛めるために用いられるパワー駆動ツールに関する。好適には、パワー駆動ツールは、空気式で、ラチェットヘッドと、ラチェットヘッドに追加的なトルクを与えるインパクトデバイスとを有する。遊星減速ギアは、インパクトデバイスへ入力し、インパクトデバイスに対する摩耗を低減するために、空気式モータの高い出力回転を減速する。【選択図】図１
2006088323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的固定具を締め付け、弛めるためのパワー駆動ツールであって、
ハウジングと、
より大きい第１の速度でモータにより回転するように構成されたモータシャフトを有するモータと、
モータシャフトに作動可能に接続され、ハウジング内に配設された減速ギアであって、モータシャフトのより大きい第１の速度より遅い、より小さい第２の速度で減速ギアにより回転するように構成された減速ギアシャフトを有する減速ギアと、
減速ギアシャフトに作動可能に接続され、ハウジング内に配設されたインパクトドライバであって、回転のために配設された出力シャフトを有し、出力シャフトに増大したトルクを断続的に与えるように構成されたインパクトドライバと、
インパクトドライバの出力シャフトに作動可能に接続されたラチェットヘッドアセンブリであって、ハウジング上に回転可能に実装され、機械的固定具に係合可能な出力部と、出力部の回転を一方向に限定するように作動可能なラチェット機構とを有するラチェットヘッドアセンブリとを備えたことを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項２】
請求項１に記載のパワー駆動ツールであって、
ラチェット機構は、インパクトドライバの出力シャフトの回転運動を揺動運動に変換させるために、インパクトドライバの出力シャフトに作動可能に接続された揺動部を有することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項３】
請求項２に記載のパワー駆動ツールであって、
ラチェット機構は、揺動部により駆動され、出力部を回転させる爪車を有することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項４】
請求項１に記載のパワー駆動ツールであって、
減速ギアは、遊星減速ギアを有することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項５】
請求項４に記載のパワー駆動ツールであって、
遊星減速ギアは、少なくとも３つのギアを有することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項６】
請求項５に記載のパワー駆動ツールであって、
遊星減速ギアの２つのギアは遊星ギアで、遊星減速ギアの１つのギアは太陽ギアであることを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項７】
請求項６に記載のパワー駆動ツールであって、
モータシャフトは、遊星ギアの間に配設され、遊星ギアを回転させるように構成され、
遊星ギアは、太陽ギア内に配設され、モータシャフトにより遊星ギアが回転すると、太陽ギアに沿って運動することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項８】
請求項７に記載のパワー駆動ツールであって、
太陽ギアは中心軸を有し、モータシャフトは回転軸を有し、
太陽ギアの中心軸は、モータシャフトの回転軸と略一致することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項９】
請求項８に記載のパワー駆動ツールであって、
インパクトデバイスの出力シャフトは、モータシャフトの回転軸および太陽ギアの中心軸と略一致する回転軸を有することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項１０】
請求項４に記載のパワー駆動ツールであって、
インパクトデバイスは、クラッチケースと、クラッチケース内に配設されたインパクト機構とを有することを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項１１】
請求項１に記載のパワー駆動ツールであって、
モータシャフト、減速ギアシャフト、および出力シャフトは、軸上にほぼ位置合わせされていることを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項１２】
請求項１に記載のパワー駆動ツールであって、
モータは、空気式モータであることを特徴とするパワー駆動ツール。
【請求項１３】
請求項１に記載のパワー駆動ツールであって、
ハウジングは、細長く、ほぼ円筒状で、片手で携帯できる大きさを有することを特徴とするパワー駆動ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー駆動ツールに関し、とりわけインパクトドライバおよび減速機構を有し、固定具を締め付けたり、弛めたりするためのパワー駆動ツールに関する。
【０００２】
例えば、ボルトとナットのような固定具を締め付けたり、緩めたりするためのパワー駆動ツールが知られており、固定具を締め付けたり、弛めたりするためのトルクの強さを断続的に増大させることができるインパクトドライバを採用したパワー駆動ツールが一般的となっている。通常のツールにおいて、モータおよびモータシャフトが出力シャフトを回転させ、固定具を廻す。インパクトドライバは、一般に、モータシャフトと出力シャフトの間に配設され、必要に応じて増大させたトルクを与える。しかし、これらのツールのインパクトドライバは、通常、モータと同じ速度で作動するため、ツールの他の構成部品よりも早く摩耗し、使用できなくなってしまう。
【０００３】
ラチェットヘッドを用いたインパクトレンチが、同一権利者により所有されている米国特許第４，８２１，６１１号（対応日本特許公開公報：特開昭６２−２４６４８０号，発明者：泉澤修）に開示されている。空気式モータが、インパクトドライバと同軸上に収容されたクラッチケースを回転させる。通常の作動時、クラッチケース内に固定されたカムボールがインパクトクラッチのフィンガに係合し、出力シャフトと共にクラッチを回転させることにより、固定具を締め付け、締め付けを弛める。しかし、固定具の摩擦抵抗がツールの通常の出力トルク値を超えた場合、インパクトクラッチのフィンガの下方でカムボールが摺動し、クラッチを出力シャフトに沿って前方軸方向に押し出す。これにより、一対のハンマが、出力シャフトの対応する一対のアンビルと当接するように前方に移動する。このハンマがアンビルに瞬間的な衝撃（インパクト）を与え、固定具の摩擦抵抗に打ち克つような増大されたトルクを出力シャフトに与える。インパクトを与えた直後、このハンマは軸方向後方に引っ込み、カムボールがクラッチケースとともに１回転すると、衝撃プロセスが繰り返される。
【０００４】
しかし、クラッチケースおよびカムボールは、一般に、モータの出力速度と同じ速度で運動し、空気式モータの場合、この速度は極めて速い。したがって、出力シャフトが固定具を廻すことができないとき、同じ速度で、カムボールは反復的にインパクトクラッチを押し出し、ハンマは前方軸方向に移動する。しばしば、これがあまりにも速く起こり、対応する表面が十分に当接する前に、ハンマがアンビルに衝撃を与えるか、あるいはハンマがアンビルに完全に当接することなく、追加的なトルクを与えないことがある。さらに、ハンマが与える追加的なトルクより固定具の摩擦抵抗が大きい場合、作業者がモータを止めるまで、カムボールおよびインパクトクラッチは、ハンマがアンビルと反復して当接するように、必要もなくハンマを押し出すことがある。これは、インパクトドライバの構成部品（例えば、カムボールおよびインパクトクラッチ）を激しく叩き、損傷を与えるか、やがてはレンチの他の構成部品よりも早く摩耗させることになる。
【０００５】
同一権利者により所有されている米国特許第５，１９９，５０５号（発明者：泉澤修）にもインパクトレンチが開示されている。しかしここでは、直接的なドライブソケットヘッドがレンチに組み込まれている。このレンチのインパクトドライバは、米国特許第４，８２１，６１１号に記載のものと同様のものであって、固定具を締め付け、弛めるために必要な場合、出力シャフトに増大されたトルクを効果的に与えることができる。ただし、米国特許第４，８２１，６１１号のインパクトレンチに関しては、先に説明したとおり、レンチのインパクトドライバがモータと同じ回転速度で作動するため、過剰で不必要な衝撃の影響を受けやすく、そのためドライバの構成部品が時期尚早に摩耗することがある。
【０００６】
ツールのモータの回転速度を減速するために、減速ギアなどの減速機構を用いられてきた。しかし、これらのツールは、直接的なドライバである傾向があり、ラチェットヘッドの利点を有さない。さらに、これらのツールは、外側にある接続ギアを用いてもよいが、比較的に大きくなってしまうことがある。すると、ツールのハウジングをより大きくする必要が生じ、片手で携帯できなくなる。減速機構を採用するインパクトレンチが米国特許第４，５０５，１７０号（対応日本特許公開公報：特開昭５９−１３４６６９号，発明者：ファン・レーレ）に開示されている。このレンチは、直接駆動ヘッドを廻すための（オート・バッテリなどの外部電流源により電源供給された）高速電動モータを有する。減速機構は、モータとインパクトドライバの間に配設され、インパクトドライバを作動させるとき、モータによる高速回転に追随する必要がある。（例えば、減速機構は、インパクトドライバが伝達する高速インパクトに一般に起因するモータに対する破壊力を低減するが、これにより、固定具に対する梃子の力を失うことにもなり得る。）前掲のファン・レーレの米国特許に開示されたインパクトデバイスは、ラグを直接駆動し、追加的な機械的利点または減速が得られない。
【０００７】
ファン・レーレのインパクトデバイスは、一般には、堅くて取れなくなった固定具（ナットや自動車タイヤ）を取り外すためだけに用いられるものである。特にファン・レーレの米国特許によれば、通常の趣味的な作業において、作業者はインパクトドライバを取り外せることが開示されている。したがって、ファン・レーレのインパクトデバイスは、連続的に使用することを意図したものではなく、時期尚早に摩耗することもない。さらに、ファン・レーレの減速機構は、一般に外側接触ギアを有し、外側接触ギアは、回転速度を減速するために、モータシャフトと出力シャフトの共通軸から離れたモータの軸回転を伝達する。モータの高回転速度を許容範囲内に十分に減速させようとすると、これらのギアは大きくなってしまう傾向がある。したがって、ハウジング全体も大きくなってしまう。
【０００８】
したがって、インパクトドライバを有するパワー駆動ツールに有効な減速機構を採用することが望ましい。これにより、モータの回転速度が好都合にも制御され、インパクトドライバのハンマの衝突（衝撃）速度を制御することができる。したがって、必要に応じて出力シャフトに対して増大されたトルクを与えつつ、インパクトドライバの構成部品は、損傷または摩耗しにくくなり、より長い寿命を有することができる。
【特許文献１】米国特許第４，８２１，６１１号公報
【特許文献２】米国特許第５，１９９，５０５号公報
【特許文献３】米国特許第４，５０５，１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、損傷または摩耗しにくいインパクトドライバと、小型化が可能な減速装置とを備えたパワー駆動ツールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、機械的固定具を締め付けたり、弛めたりするためのパワー駆動ツールに関する。このパワー駆動ツールは、概略、ハウジングと、ハウジング内に配設されたモータとを有する。モータは、より大きい第１の速度でモータにより回転するように構成されたモータシャフトを有する。ハウジング内に配設された減速ギアは、モータシャフトに作動可能に接続され、モータシャフトのより大きい第１の速度より遅い、より小さい第２の速度で減速ギアにより回転するように構成された減速ギアシャフトを有する。さらにインパクトドライバがハウジング内に配設され、減速ギアシャフトに作動可能に接続されている。インパクトドライバは、回転のために配設された出力シャフトを有し、出力シャフトに増大したトルクを断続的に与えるように構成されている。ラチェットヘッドアセンブリがインパクトドライバの出力シャフトに作動可能に接続されている。このラチェットヘッドアセンブリは、ハウジング上に回転可能に実装され、機械的固定具に係合可能な出力部を有する。また、このアセンブリは、出力部の回転を一方向に限定するように作動可能なラチェット機構を有する。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、パワー駆動ツールは、第１および第２の長手方向端部と、長手方向軸を有する。ヘッドが、機械的固定具に作動可能に係合するために、ハウジングの第１の長手方向端部付近において固定され、モータとモータシャフトが、ヘッドを駆動するために、ハウジングの第２の長手方向端部付近においてハウジング内に配設されている。さらに、このパワー駆動ツールは、モータとヘッドの間に配設された、ヘッドに伝達されるモータの回転速度を減速するための遊星減速ギアを有する。遊星減速ギア（ギアトレイン）の遊星ギアは、モータのモータシャフトを受容し、太陽ギアの内部で共に回転することにより、モータの回転速度を減速する。インパクトドライバが、機械的固定具を締め付けるか、弛めるときに必要な場合、ヘッドに対する回転力を選択的に増大させるために、遊星減速ギアとヘッドの間に作動可能に配設されている。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、パワー駆動ツールのハウジングが細長く、管状で、片手で保持できるような大きさを有する。ハウジング内に配設された空気式モータが、より大きい第１の速度でモータにより回転するように構成されている。遊星減速ギアは、モータシャフトに作動可能に接続され、モータシャフトの回転より遅い第２の速度で減速ギアにより回転するように構成された減速ギアシャフトを有する。インパクトドライバは、減速ギアシャフトに作動可能に接続され、ハウジング内に配設されている。インパクトドライバは、ハウジングに対して回転するために配設された出力シャフトを有する。インパクトドライバは、出力シャフトに増大したトルクを断続的に与えるように構成されている。モータシャフト、減速ギアシャフト、および出力シャフトは、ほぼ同軸上に配置されている。ラチェットヘッドアセンブリは、インパクトドライバの出力シャフトに作動可能に接続されている。ラチェットヘッドアセンブリは、ハウジング上に回転可能に実装された機械的固定具を係合可能な出力部と、出力部の回転を一方向に限定するように作動可能なラチェット機構とを有する。
【００１３】
本発明の他の目的および特徴は、部分的に明らかであり、部分的に以下に説明する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパワー駆動ツールによれば、インパクトドライバの構成部品が損傷または摩耗しにくく、減速装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ここで図面、特に図１および図２を参照すると、一般に、携帯型パワー駆動ラチェットレンチが参照符号１で図示されている。このレンチ１は、一般に符号３で示す管状ハウジングと、一般に符号５で示すヘッド部を有する。図２に示すように、ハウジング３およびヘッド部５は、ねじ山付き内部連結部７を用いて互いに接続され、一般に符号８で示すモータ（およびそのロータ９）を含むレンチ１の作動部品を確実に収容している。またハウジング３は、遊星減速ギア（遊星減速ギア装置）１１、インパクトドライバ１５、およびラチェット機構１７を有する。これらの構成部品のそれぞれについて、以下より詳細に説明する。これらの構成部品の方向を説明する際に、説明を分かりやすくするために、ヘッド部がレンチ１の前方端部付近に配置され、モータ８が後方端部付近に配置されているものとして説明することに留意されたい。また、ここで説明および図示されるモータ８は、一般に空気式ツールに用いられるタイプの標準的な空気駆動式モータである。
【００１６】
図１を参照すると、ハウジング３は、概略、後方長手端部と前方長手端部とを含むハンドル１９を有する。吸気口実装部２１がハウジング１の長手方向の後方端部付近に配設され、レンチ１を外部の圧縮空気源（図示せず）に接続されている。吸気口実装部２１に隣接して配設されたレバー２３およびコントロールダイヤル２５により、モータへの空気フローを制御することができる。レバー２３は、ハウジング３上にピボット回転可能に取り付けられ、ハウジング１に対して半径方向外側の位置に向かってばね付勢されており、レバー２３を絞って、バルブ（図示せず）を作動させることにより、吸気口実装部２１を介して圧縮空気をモータ８へ選択的に流すことができる。
【００１７】
図１〜図３を参照すると、ラチェットヘッドアセンブリ１７がレンチ１の前方端部付近、すなわち通常、ヘッド部付近に配設され、ヘッド部のヨーク（yoke）２７内に支持されている。図示されたラチェットヘッドアセンブリ１７は、米国特許第４，３４６，６３０号（発明者：ハンソン）に開示されたものと同様のものであって、概略、ハウジング３上に回転可能に取り付けられ、機械的固定具に係合する出力部１１１と、出力部１１１の回転方向を一方向に限定するように作動可能なラチェット機構（一般に符号１１３で示す）とを有する。
【００１８】
クランクシャフト１１５は、インパクトドライバ１５の出力シャフト４７をラチェット機構１１３に（六角孔を用いて）作動可能に接続され、出力シャフト４７の回転運動をラチェット機構１７の揺動運動に変換する。クランクシャフト１１５は、ヘッド部５のボア１１７内に配設される。クランクシャフト１１５のフランジ１１９は、ボア１１７内に配設されたニードル軸受１２１上に載置されており、クランクシャフト１１５が出力シャフト４７と共にヘッド５内で中心軸の周りを回転できるように、クランクシャフト１１５を支持する。クランクステム１２３が、クランクシャフト１１５の軸中心から外れた位置に中心を有するように、フランジ１１９から延びている。駆動ベアリング１２５は、通常、球形形状の側面と、クランクシャフト１１５のクランクステム１２３（図２参照）を回転可能に収容する開口部１２７とを有する。ラチェット機構１１３の揺動部１２９は、ヘッド部５のヨーク２７のアーム１３１，１３３の間に配設されている。一般に、揺動部１２９内に設けられた歯付き開口部１３５を、ヨーク２７のアーム１３１，１３３に設けた開口部と位置合わせした上で、ラチェット機構１１３の下記詳述する各構成部品がアセンブリされる。駆動ベアリング１２５は、揺動部１２９の半円開口部１３７内に摺動可能に嵌め込まれる。クランクステム１２３が回転すると、駆動ベアリング１２５は、揺動部１２９の半円開口部１３７内で円運動し（すなわち、出力部１１１の長手方向軸に沿って（横方向に）摺動するとともに、これと直交する方向（上下方向に）振動し）、その結果、揺動部１２９が出力部１１１の長手方向軸の周りを上下に（図３）揺動する。
【００１９】
ラチェット機構１１３は、ヨーク２７のアーム１３１，１３３および揺動部１２９のそれぞれの位置合わせされた開口部内に適合するような大きさの回転部１３９を有する。回転部１３９は、周辺スロット１４１を有し、その周辺スロットは、回転部１３９の周辺から約半分程度まで延びている。出力部１１１は、回転部１３９から横方向外側に延びている。回転部１３９は、出力部１１１とは反対側に形成された軸方向ボア１４３を有し、図２に最もよく図示されているように、軸方向ボア１４３が周辺スロット１４１の底面と交差する（底面に達する）。ラチェットヘッドアセンブリ１７の回転方向（時計回り方向または反時計回り方向）を設定するための設定部１４５は、軸方向ボア１４３内に収容され（溝１４９内のボールベアリングを用いて固定され）、一方の側面から延びるつまみ１５３を含むディスク１５１を有し、このつまみにより手動で設定部１４５を回転させることができる。設定部１４５は延長シャフト１５５を有し、延長シャフト１５５はプランジャ１５９を付勢するばね１５７を受容する横方向のボアを有する。
【００２０】
ラチェット機構１１３は、ラチェットヘッドアセンブリ１７の回転方向を制御するために、一般に符号１６１で示すラチェット爪車を有する。爪車１６１は、これを貫通する横方向ボア１６３を有し、ピン１６５が爪車の側部および回転部１３９の側部を貫通することにより、爪車１６１が回転部１３９の周辺スロット１４１内に取り付けられる。こうして爪車１６１は、ピン１６５の周りをピボット回転させることができる。さらに爪車１６１は、一般に符号１６７，１６９で示す湾曲した、あるいは略弓状の端部を有する。これらの端部は、揺動部１２９の開口部１３５の内側にある歯と係合するように構成された歯を有する。爪車１６１は、長手方向の側面（図３に示す下側向きの側面）に形成された溝またはチャンネル１７１を有し、設定部１４５をアセンブリしたとき、設定部１４５の横方向ボア内に配設されたばね１５７により付勢されたプランジャ１５９の自由端１７３が爪車１６１の溝１７１を押圧する。すなわち、設定部１４５のつまみ１５３を手動で回転させることにより、設定部１４５のシャフト１５５を角度方向に回転させ、シャフト１５５に設けた横方向ボア内に配設されたプランジャ１５９が爪車１６１の溝１７１と当接する位置を変え、爪車１６１を第１位置および第２位置の間でピン１６５の周りをピボット回転させることができる。爪車１６１が第１位置にあるとき（すなわち、爪車１６１の一方の端部１６７が揺動部１２９の開口部１３５の内側にある歯と係合し、他方の端部がこれと係合しないとき）、揺動部１２９は爪車１６１を第１の角度方向（例えば、時計回り方向）に回転させる。すなわち、揺動部１２９の揺動運動が爪車１６１および出力部１１１の時計回り方向の回転運動に変換される。また、爪車１６１が第２位置に配置されたとき、揺動部１２９は爪車１６１を反対の角度方向（例えば、反時計回り方向）に回転させる。同様に、揺動部１２９の同じ揺動運動が爪車１６１および出力部１１１の反時計回り方向の回転運動に変換される。このように、ラチェット爪車１６１の各端部は、一方向にのみ回転し、この方向とは反対の方向において自由に動く。
【００２１】
回転部１３９は、通常、弾性を有し、ばね材料からなるスラストワッシャ１７５により、ヘッド部５のヨーク２７内に保持されている。スラストワッシャ１７５は、周辺方向に沿って波状部または湾曲部を有し、回転部１３９とヨーク２７の間で押圧され、これらは一体に保持される。ヘッド部５の他方の側面において、回転部１３９は、プレート１７７およびスナップリング１７９により、ヨーク２７の所定位置に保持されている。プレート１７７は、延長円形ボス１８１を有し、スナップリング１７９を保持し、中央ボア１８３に出力部１１が挿通される。プレート１７７は、ヨーク２７の一方のアーム１３３の開口部内に配設され、ヨーク２７のアーム開口部に嵌合されたスナップリング１７９により所定位置に固定される。一般に符号１８７および１８９で示すばね付勢されたボールベアリングが付勢することにより、プレート１７７、スラストワッシャ１７５、および回転部１３５が所定位置に固定される。例えば、直接駆動ソケットヘッドなどの固定具を係合するための異なる機構を有するヘッドを備えたレンチは、本発明の範疇から逸脱するものではないことに留意されたい。
【００２２】
動作において、出力シャフト４７がクランクシャフト１１５および駆動ベアリング１２５を回転させ、揺動部１２９を出力部１１１の長手方向軸の周りにピボット回転（揺動）させる。設定部１４５を用いて、固定具を時計方向に回転させるように設定したとき、爪車１６１がピボット回転し、プランジャ１５９の溝１７１に対する当接位置が変化し、爪車１６１の一方の端部１６９が揺動部１２９の開口部１３５に係合する。この状態で、クランクシャフト１１５および駆動ベアリング１２５が回転すると、揺動部１２９は時計方向に動く（回転する）。揺動部１２９の開口部１３５の歯が爪車の端部１６９の歯と係合すると、回転部１３９が揺動部１２９とともに時計方向に回転する。これにより、固定具も同様に時計方向に回転する。クランクシャフト１１５が半回転（１８０度）だけ回転すると、駆動ベアリング１２５が、揺動部１２９を反転させ、反時計方向に回転させる。振動部材の開口部１３５の歯が爪車の端部１６９の歯から外れ、互いに対して摺動する。このとき、回転部１３９は動かない。クランクシャフト１１５がさらに半回転すると、再度、駆動ベアリング１２５が揺動部１２９を再び反転させ、時計方向に回転させる。これにより、揺動部１２９の開口部１３５の歯が爪車の端部１６９の歯と再係合し、回転部１３９を回転させ、さらに再び固定具を回転させる。このプロセスは、モータ８が停止するまで繰り返される。固定具を反時計方向に回転させる場合、その動作は、（端部１６９ではなく）爪車の端部１６７が揺動部１２９の開口部１３５と係合し、固定具が反対方向（すなわち、反時計方向）に回転する点を除いて同様である。
【００２３】
上述のように、空気式モータ８は、通常、ハウジング３の後方端部付近のハウジング内に配設されている。図２、図４、および図５に示すように、ロータ９は、回転翼２８を有し、ヘッド部５付近のロータ９から前方方向に延びるレンチ（図１）の長手方向軸Ｌと通常同軸上に配置されたモータシャフト２９を有する。モータシャフト２９の前方端部にあるスプライン３１は、遊星減速ギア１１の２つの遊星ギアのスプラインとかみ合っている（各遊星ギアを符号３５で示す）。遊星減速ギア１１の減速ギアシャフト３７（図７参照）は、モータシャフト２９と同軸上に配置され、遊星減速ギア１１から長手方向前方に延びている。減速ギアシャフト３７の前方端部にあるスプライン３９は、インパクトドライバ１５のクラッチケース４０の後方端部に設けた開口部４１の内側スプライン（図示せず）とかみ合っている。モータシャフト２９の軸回転を支持するために、軸受４３および４４がモータ８と遊星減速ギア１１の間に配設され、減速ギアシャフト３７の軸回転を支持するために、軸受４５および４６が減速ギア１１とインパクトギア１５の間に配設されている（図２参照）。
【００２４】
ここで開示し説明するレンチ１のインパクトドライバ１５は、同一権利者により所有されている米国特許第５，１９９，５０５号（発明者：泉澤修）に開示されたものと同様のものであり、この米国特許の開示内容は参考に一体のものとして本願に統合される。図示されたインパクトドライバ１５の構成部品は、一般に、クラッチケース４０内に支持されており（図４参照）、出力シャフト４７と、実質的に同一の２つのハンマと（各ハンマを一般に符号４９で示す）、一般に符号５１で示すインパクトクラッチと、コイルばね５３とを有する。出力シャフト４７は、通常、レンチ１の長手方向軸Ｌに合致するように、ハウジング３の長手方向軸と同軸上にクラッチケース４０内の中央に配設され、クラッチケース４０とは独立して回転できるようになっている。同様に、出力シャフト４７は、モータシャフト２９および減速ギアシャフト３９と同軸上に配設されている。出力シャフト４７は、クラッチケース４０の後方端部に形成された案内溝５５を介して延び、クラッチケースの前方端部にある軸受５７および５８により支持されている。実質的に同一の２つの楔状アンビル（一般に符号５９で示す）が出力シャフトと一体に成形され、出力シャフトから半径方向外側で互いに反対方向に突出している。各アンビル５９は、２つのインパクト表面６１（同様に、図面上では各アンビルの一方の表面しか図示されない）を有し、ハンマ４９が出力シャフト４７に追加的なトルクを与えるように作動したとき、各インパクト表面は、ハンマ４９のストライク表面６３（図面上では各アンビルの一方の表面しか図示されない）と係合する。異なる形状を有するアンビルまたはハンマは、本発明の範疇から逸脱するものではないことに留意されたい。
【００２５】
インパクトドライバ１５のハンマ４９は、通常楔状形状を有し、各ハンマは、通常平坦で横方向の２つのストライク表面６３を有し、若干弓状の内側表面６４および外側表面６５を有する。作動中に係合する特定のインパクト表面６１およびストライク表面６３は、クラッチケース４０の回転方向に（すなわち、レンチ１が固定具を締め付けているか、あるいは弛めているかに）依存する。ハンマ４９は、部分的に、クラッチケース４０の内壁内に形成された軸方向に対向して延びる２つのガイドチャンネル６７内に受容されている（図６参照）。追加的な２つのチャンネル７１がクラッチケース内に形成されているが、ハンマ４９を受容する大きさを有するものではない。ガイドチャンネル６７は、ハンマ４９が密接に摺動できるような寸法を有し、長手方向前方および後方の移動をチャンネル内に実質的に制限する。ガイドチャンネル６７およびハンマ４９はともに、（レンチ１の長手方向軸Ｌと一致する）クラッチケース４０の長手方向中心軸に向かって半径方向内側に傾斜するような通常台形形状の断面を有する。ハンマがガイドチャンネル６７内にあるとき、ストライク表面６３は、クラッチケース４０の長手方向軸と交差する半径平面内に配置される。ガイドチャンネル６７は、追加的に、クラッチケース４０の横方向外壁により接続された通常対向する側壁７３を有する（図６参照）。ガイドチャンネル６７の側壁７３は、クラッチケース４０の外壁と交差するところから、互いに向かって内側に傾斜し、部分的に係合した各ハンマ４９の幅広部分をチャンネル６７内に保持し、ハンマがチャンネルから半径方向および横方向に動くことを防ぐことができる。
【００２６】
同様に、図２、図４、および図５に示すように、インパクトクラッチ５１は、通常、クラッチケース４０の後方端部付近において、クラッチケースの凹部７７内に配設されており（図４および図６参照）、案内溝５５と、カムボール７９と、一般に符号８１で示すカムフォロワとを有する。案内溝５５は、クラッチケース４０の長手方向軸に沿って、出力シャフト４７と同軸上に配置され、案内溝５５の半径方向外側表面は、クラッチケースの凹部７７内の軌道８３の内壁を画定する（図６参照）。案内溝５５の半径方向外側表面は、カムボール７９の形状と適合するように、通常凹んでいる。この状態において、カムボール７９により、クラッチケース４０に対する動きがそれぞれの軌道８３内に制限され、案内溝５５の前方端部にあるリップ８５により、クラッチケース４０を軸方向前方に動かないように保持することができる。
【００２７】
インパクトクラッチ５１のカムフォロワ８１は、通常、管状形状を有し、案内溝５５の前方に配置される。カムフォロワ８１は、クラッチケース４０の長手方向軸に沿って、通常、案内溝５５および出力シャフト４７と同軸上に配置される。カムフォロワ８１は、内側スプライン８７により出力シャフトに接続され、内側スプライン８７は、出力シャフト４７上の外側スプライン８９とかみ合っている（図５参照）。これにより、出力シャフト４７がカムフォロワ８１と共に回転し、ハンマ４９がアンビル５９と当接し、離間するように移動するように、カムフォロワが出力シャフトに沿って長手方向に自由に摺動することができる。カムフォロワ８１は、通常、三角形状で、平面から若干弓状に湾曲した長手方向に延長するフィンガ９１を有し、このフィンガがカムフォロワ８１の周辺と当接する。フィンガ９１は、軌道８３内に後方に突出しており（図４参照）、カムボール７９が存在しなければ、クラッチケース４０内で完全に自由に回転することができる。カムフォロワ８１のリム９３がフィンガ９１の前方に配置され、ハンマ４９の半径方向内側に面した表面６４に形成された弓状ノッチ９５内に配設され、ハンマをカムフォロワ８１に連結し、出力シャフト４７に沿って前方および後方の軸方向に移動させる。
【００２８】
カムフォロワ８１のスプライン８７と出力シャフト４７のスプライン８９が連結することにより、カムフォロワ８１および出力シャフト４７が所定の回転方位に保持され、カムフォロワ８１および出力シャフト４７を一体となって回転させることができる。これらのスプラインの内部連結により、カムフォロワのフィンガ９１は、出力シャフト４７の一方のアンビル５９の実質的な下方に配置される。インパクトドライバ１５のコイルばね５３は、通常、出力シャフト４７の後方端部の周りに配置され、アンビル５９の後方表面とカムフォロワ８１の前方溝付き表面の間で圧縮される。このばね５３は、カムフォロワ８１とハンマ４９をアンビル５９から遠ざける方向に後方に付勢し、予め設定された圧縮抵抗を形成する。ハンマ４９を軸方向前方に移動させて、アンビル５９に当接させるためにはこの圧縮抵抗より大きな力を加える必要がある。
【００２９】
本発明の遊星減速ギア１１が図２、図３〜５、および図７に図示されている。この遊星減速ギアは、通常、レンチ１の長手方向軸Ｌと同軸上であって、モータ８とクラッチケース４０の間に配置されており、概略、２つの遊星ギア３５と、遊星フレーム１０１と、ハウジング３に固定された太陽ギア１０３と、減速ギアシャフト３７とを有する。遊星ギア３５は、ピン１０５を用いてフレーム１０１に接続され、その中心の周りを回転する（図７参照）。減速ギアシャフト３７は、フレーム１０１の前方端部に固定され、フレームと共に回転する。遊星ギア３５のスプライン３３が、太陽ギア１０３の内側スプライン１０９とかみ合う。上述のように、モータシャフト２９の前方端部にある外側スプライン３１が、遊星ギア３５の外側スプライン１０７とかみ合う。モータシャフト２９が回転駆動されると、両方の遊星ギア３５がそれぞれのピン１０５の周りを回転する。スプラインを介して、遊星ギア３５をハウジング３に対して回転方向に固定された太陽リング１０３に連結すると、太陽ギアの内側周辺の周りを移動する。遊星ギア３５は、ピン１０５を用いてフレーム１０１に接続されているので、フレームはレンチ１の長手方向軸Ｌと同軸上の中心軸およびモータシャフト２９の回転軸の周りを廻る。遊星ギアが太陽ギアの内側周辺を１回転する毎に、このフレーム１０１は中心軸の周りを１回転する。すなわち、フレーム１０１およびこれに固定された減速ギアシャフト３９は、モータシャフト２９の回転速度よりも相当に小さい速度で回転する。
【００３０】
したがって、遊星減速ギア１１は、モータ８の入力回転速度を減速し、インパクトドライバ１５のクラッチケース４０に減速した回転を伝達する。モータ８の回転速度より遅い回転速度で作動させることにより、インパクトドライバをより摩耗が少なく、信頼性高く作動させることができる。図示された遊星減速ギアは、２つの遊星ギアを有しているが、２つ以上またはそれ以下の遊星ギアを含む遊星減速ギアを有するレンチが本発明の範疇から逸脱するものではないことに留意されたい。
【００３１】
レンチ１の一般的な動作において、空気が吸気口実装部２１を介して入り、空気式モータ８を駆動し、モータシャフト２９および遊星ギア３５を回転させる。遊星減速ギア１１は、モータシャフト２９の回転速度を減速し、減速した回転をクラッチケース４０に伝達する。カムフォロワフィンガ９７の傾斜側面と係合するまで、クラッチケース４０が軌道８３にあるカムボール７９を移動させ、その結果、クラッチケース４０およびカムボール７９と共に、カムフォロワ８１を回転させる。カムフォロワ８１のスプライン８７と、出力シャフト４７のスプライン８９が連結されているため、カムフォロワ８１および出力シャフト４７が共に回転して、通常の締め付けおよび弛め動作を行うことができる。
【００３２】
固定具を締め付けるとき、出力シャフト４７は、当初、固定具の摩擦抵抗による小さいトルクが加えられる。当初の抵抗は、一般に、コイルばね５３の事前の圧力抵抗を克服するのに十分でなく、カムボール７９は、カムフォロワフィンガ９１の傾斜側面と係合したままで、カムフォロワフィンガおよび出力シャフトを回転させ、固定具を廻す。固定具の摩擦抵抗力が増大すると、出力シャフト４７に加わるトルクが増大する。この時点において、カムボール７９がカムフォロワフィンガ９１上に与える力の軸方向成分が、コイルばね５３の圧縮抵抗を克服し、カムフォロワ８１を長手方向前方に押し上げる。これが同時に、ハンマ４９を前方へアンビル５９と当接するストライク位置に移動させ、瞬間的なインパクトをアンビル５９に与え、追加的なトルクを出力シャフト４７に与え、固定具をさらに回転させる。インパクトをアンビル５９に与えた直後、クラッチケース４０およびカムボール７９が継続して回転している間、カムボール７９はカムフォロワフィンガ９１の下方を通過し、コイルばね５３は延び、カムフォロワ８１を後方へ移動させる。機械的固定具を廻すときの抵抗が十分に大きくなれば、カムボール７９がカムフォロワ８１に追いつき、再び、カムフォロワフィンガ９１と係合すると、ハンマ４９は、再び、長手方向前方へ移動し、アンビル５９に当接してこれにインパクトを与える。
【００３３】
固定具の摩擦抵抗力は、通常、当初においてより大きい（固定具はすでに締め付けられている）ので、出力シャフト４７に加わる当初のトルクがより大きい点を除き、固定具を弛める動作は実質的に同様である。したがって、モータ８を駆動した後、早い段階で、カムボール７９は、カムフォロワ８１およびハンマ４９を長手方向前方に移動させ始める。
【００３４】
本発明のレンチを比較的に高い空気圧で作動させて、モータのモータシャフトの比較的に高回転速度を実現できることが容易に理解される。モータシャフトからクラッチケースおよびインパクトドライバへ伝達されるモータの回転速度を、遊星減速ギアにより有効に減速できることは、このレンチの利点である。固定具を締め付け、頑固な固定具を弛めるときに、ハンマがアンビルにインパクトを与えること（回数）をより少なくしながら、十分な回転力を固定具に与えて、望ましい結果を得ることができる。したがって、インパクトドライバの構成部品は、インパクトの回数を減らすことができるので、摩耗することなく、より長い寿命を有することができる。
【００３５】
このレンチの別の利点は、固定具を締め付けるか、弛めるための通常の動作において、クラッチケースを減速させることにより、出力シャフトに加わるトルクを増大させることである。これにより、レンチは、追加的なトルクを与えるために、ハンマからのインパクトを必要とする前に、通常の動作において、固定具をより強く廻すことができる。したがって、インパクトドライバの構成部品をより少なく用いて、構成部品の寿命をより長くすることができる。
【００３６】
図示されたレンチのさらに別の利点は、固定具を締め付けるか、弛める際に、インパクトドライバにより、十分な強さの追加的なトルクが有効に与えられる点にある。ハンマはガイドチャンネル内に密着して固定され、ハンマに負荷されるインパクトのほとんどがクラッチケースに支持され、クラッチケースは、ハンマより重く、出力シャフトのアンビルにインパクトを与えるためのより大きな力を保持している。さらに、アンビルにインパクトを与えた結果として、ハンマは、横方向または半径方向に動くことなく、ガイドチャンネルの側壁内に密着するように配設されることにより、しっかりと固定され、アンビルおよび出力シャフトに実質的な力を伝達することができる。
【００３７】
本発明のレンチの構成部品は、金属（例えば、冷間鍛造鋼）などの適当な剛性材料からなる。しかし、他の材料からなる構成部品を有するレンチが本発明の範疇から逸脱することはない。
【００３８】
本発明またはその好適な実施形態の構成要素を参照するときに、「１つの」、「その」、または「上記の」などの用語を用いて、１つ以上の構成要素を意味することを意図した。また、「備える」、「有する」、または「含む」なる用語を用いて、列挙した構成部品以外の追加的な構成部品を含み得ることを意図した。さらに、「前方」、「後方」またはその組み合わせた用語を便宜上用いたが、これらの用語は、構成部品の特定の方位を限定するものではない。
【００３９】
本発明の範疇から逸脱することなく、上記実施形態に対して、さまざまな変形例を実現することができるので、上述の開示内容および添付図面に図示されたすべての内容は、例示的であって、限定するものではないと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る携帯型空気式ラチェットレンチの斜視図であって、インパクトドライバ、遊星減速ギア、および空気式モータとを備える。
【図２】図１に示すレンチの正面図であって、内部構造を図示するために、一部が長手方向の断面図である。
【図３】ラチェット機構を採用したレンチのヘッド分解斜視図である。
【図４】空気式ラチェットレンチのドライブトレインの斜視図であって、内部構造を図示するために、遊星減速ギアおよびインパクトドライバの一部が取り除かれている。
【図５】図４のドライブトレインの分解斜視図である。
【図６】インパクトドライブの拡大正面図であって、出力シャフト、ハンマ、およびインパクトクラッチを省略している。
【図７】遊星減速ギアおよび空気式モータのロータの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  携帯型パワー駆動ラチェットレンチ、３  管状ハウジング、５  ヘッド部、７  内部連結部、８  モータ、９  ロータ、１１  遊星減速ギア（遊星減速ギア装置）、１５  インパクトドライバ、１７  ラチェット機構、１９  ハンドル、２１  吸気口実装部、２３  レバー、２５  コントロールダイヤル、２７  ヨーク、４７  出力シャフト、２８  回転翼、２９  モータシャフト、３１  スプライン、３５  遊星ギア、３７  減速ギアシャフト、３９  スプライン、４０  クラッチケース、４３，４４、軸受、４９  ハンマ、５１  インパクトクラッチ、５３  コイルばね、５５  案内溝、５７，５８  軸受、５９  アンビル、６１  インパクト表面、６３  ストライク表面、６７  ガイドチャンネル、７３  側壁、７７  凹部、７９  カムボール、８１  カムフォロワ、８３  軌道、８５  リップ、９１  フィンガ、１０１  遊星フレーム、１０３  太陽ギア、１０５  ピン、１１１  出力部、１１３  ラチェット機構、１１５  クランクシャフト、１１７  ボア、１１９  フランジ、１２１  ニードル軸受、１２３  クランクステム、１２５  駆動ベアリング、１２７  開口部、１２９  揺動部、１３１，１３３  アーム、１３５  歯付き開口部、１３７  半円開口部、１３９  回転部、１４１  周辺スロット、１４３  軸方向ボア、１４５  設定部、１４９  溝、１５３  つまみ、１５５  延長シャフト、１５７  ばね、１５９  プランジャ、１６１  ラチェット爪車、１６３  横方向ボア、１６５  ピン、１６７，１６９  端部、１７１  溝またはチャンネル、１７５  スラストワッシャ、１７７  プレート、１７９  スナップリング、１８１  延長円形ボス、１８３  中央ボア、１８７，１８９  ボールベアリング。
【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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