(57)【要約】動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具により、ユーザーは隙間が小さい場所でも効率的に締め具を締めたり緩めたりすることができる。本工具は、工具ハウジング、締め具係合体、平歯車、駆動シャフト、および、複数の駆動ピンを含む。工具ハウジングは、本願発明の構造要素として作用し、ラチェットヘッドと、管状ハンドルと、ギア収容キャビティとを含む。ラチェットヘッドは、管状ハンドルの末端に接続されている。ギア収容キャビティは、ラチェットヘッドを横断し、平歯車と締め具係合体とを収容する。駆動シャフトは、管状ハンドル内に回転可能に取り付けられている。複数の駆動ピンは、駆動シャフトの回転軸の周りに放射状に分布して配置され、隣接基部に接続されている。トルクを伝達するために、複数の駆動ピンのうちの少なくとも１つの任意のピンが平歯車と機械的に係合する。
2019515809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具ハウジングと、
締め具係合体と、
平歯車と、
駆動シャフトと、
複数の駆動ピンとを含み、
前記工具ハウジングは、ラチェットヘッドと、管状ハンドルと、ギア収容キャビティとを含み、
前記ラチェットヘッドは、前記管状ハンドルの端に接続され、
前記ギア収容キャビティは、前記管状ハンドルの内孔を横切り、前記ラチェットヘッドを横方向に横断して位置し、
前記ギア収容キャビティは、前記管状ハンドルと垂直に配置されており、
前記平歯車は、前記ギア収容キャビティ内で回転可能に取付けられており、
前記締め具係合体は、前記ラチェットヘッドと反対の位置で、前記平歯車と隣接して接続されており、
前記駆動シャフトは、前記管状ハンドル内で、該ハンドルと同心で回転可能に取付けられており、
前記複数の駆動ピンは、前記駆動シャフトの回転軸の周りに放射状に分布して配置されており、
前記複数の駆動ピンのそれぞれは、前記駆動シャフトの隣接基部に垂直に連結されており、
前記複数の駆動ピンうちの少なくとも一つの任意のピンが前記平歯車と機械的に契合している、
動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項２】
反跳機構と、
歯付クラッチ継手とを含み、
前記駆動シャフトは前部シャフトと後部シャフトとを含み、
前記前部シャフトは、前記ラチェットヘッドに隣接して配置されており、
前記前部シャフトは、前記管状ハンドル内で回転可能に取り付けられており、
前記後部シャフトは、前記前部シャフトに隣接して、前記ラチェットヘッドと反対側に配置されており、
前記後部シャフトは、前記管状ハンドル内で回転可能かつ摺動可能に取り付けられており、
前記クラッチ継手は、前記前部シャフトと前記後部シャフトの間で機械的に組み込まれており、
前記反跳機構は、前記後部シャフトと前記管状ハンドルの間に動作可能に接続されており、前記反跳機構は前記後部シャフトを前記前部シャフトに向けて付勢するために使用される、
請求項１に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項３】
前記反跳機構は、圧縮ばねを含み、
前記圧縮ばねは、前記管状ハンドル内で、前記後部シャフトの周りに該シャフトと同心で配置されており、
前記圧縮ばねの第一の端部は、前記前部シャフトに隣接する位置で前記後部シャフトと接続されており、
前記圧縮ばねの第一の端部は、前記ラチェットヘッドの反対側の位置で前記管状ハンドルの端と接続されている、
請求項２に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項４】
第１の軸受と、
第２の軸受とを含み、
前記第１の軸受は、前記管状ハンドル内で前記前部シャフトの周囲に同心で取付けられており、
前記第１の軸受は、前記隣接基部の近隣に配置されており、
前記前部シャフトは、前記第１の軸受によって前記管状ハンドルに回転可能に取付けられており、
前記第２の軸受は、前記管状ハンドル内で前記後部シャフトの周囲に同心で取付けられており、
前記第２の軸受は、前記前部シャフトと反跳機構の間に配置されており、
前記後部シャフトは、前記第２の軸受によって前記管状ハンドルに回転可能に取付けられている、
請求項２に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項５】
取付部材と、
係合ボアとを含み、
前記取付部材は、前記駆動シャフトを横切って、前記複数の駆動ピンの反対側に配置されており、
前記取付部材は、前記駆動シャフトの末端に接続されており、
前記係合ボアは、前記取付部材の前記駆動シャフトの反対側に設けられており、
前記係合ボアは、前記駆動シャフトの回転軸と同一直線上に配置されている、
請求項１に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項６】
前記平歯車は、第一の面を含み、
前記締め具係合体は、前記第一の面に接続されており、
前記第一の面は、前記駆動シャフトの回転軸と同一の面に位置する、
請求項１に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項７】
前記平歯車の回転軸が、前記駆動シャフトの回転軸と垂直に位置している、
請求項１に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項８】
前記締め具係合体は、トルク伝達部と前記締め具収容キャビティとを含み、
前記トルク伝達部は、前記平歯車と同心かつ隣接して、前記ラチェットヘッドの反対側に配置され、
前記トルク伝達部は、前記ラチェットヘッドから側方にずらされて配置され、
前記締め具収容キャビティは、前記トルク伝達部と前記平歯車を貫通し、
前記締め具収容キャビティは、前記平歯車の回転軸と同一直線上に配置されてた、
請求項1に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項９】
複数の駆動ピンの各々は、固定端と歯本体と自由端とを含み、
前記固定端は、前記隣接基部と接続されており、
前記歯本体は、前記固定端から前記自由端に向けて先細り形状である
請求項１に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【請求項１０】
前記複数の駆動ピンの各々が切頭円錐形状を成す、
請求項１に記載の動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチ工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2016年4月27日に出願された米国仮出願62/328,102に優先権を主張する。
【０００２】
本願発明は、一般的には動力工具、より具体的にはラチェット及びレンチに関し、特に、スクリュー、ボルト、ナット、および他の類似の締め具のような外部物体を、スペースやアクセスが制限されている場所で締めたり緩めたりするプロセスを、ユーザーが高速化できるようにするための動力駆動ダイレクト・ドライブ・ラチェット／レンチツールに関する。
【背景技術】
【０００３】
締め具の締め付けと緩めに使用される従来のレンチ型工具により、ユーザーは締め具に大きなトルクを加えることができる。場合によっては、トルクが依然として不十分であるため、ユーザーが動力駆動型のレンチ工具を使用する必要が生じることがある。この種の工具は、空気圧のような外部供給源によって動力供給され、力を締め具に加える。動力工具は、提供されるトルクを増加し、締め付けや緩めに必要な時間を大幅に減少する。動力工具の主な欠点の一つはそのサイズである。この種の工具では、動作に必要な機構がかさばり、特に隙間が小さい領域では操作が難しい。したがって、サイズを大型化せずに動力工具の利点を提供する動力工具の必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の目的は、従来型の工具では前面からの直接アクセスが制限されている環境で、ボルト、ネジ、ナットなどの物体を回転し、締め付け、または、緩めるプロセスを高速化する動力駆動工具を提供することである。本願発明は、トルクを締め具に効果的に伝達し、工具の全体的なサイズを減少できる独自の駆動機構を利用する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本願発明の斜視図である。
【図２】本願発明の分解斜視図である。
【図３】本願発明の断面図である。
【図４】図３の円Ａ部分の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
すべての図面は、本願発明の特定の態様を説明するためのものであり、本願発明の範囲を限定するものではない。
【０００７】
本願発明は、電動工具用のアタッチメントである。より具体的には、本願発明は、外部動力工具によって動力を与えられる直接駆動型のラチェット/レンチ工具であり、クリアランスが小さい場所において、締め具を締め付けたり緩めたりするプロセスを高速化できる。本願発明は、電気駆動装置および空気圧駆動装置を含むが、それらに限定されない多様な外部動力工具と共に、および、それらによって利用されてもよい。
【０００８】
図１および図２に示すように、本願発明に係る工具は、工具ハウジング（1）と、駆動シャフト(12)と、平歯車（9)と、複数の駆動ピン(17)と、締め具係合体(6)とを含む。工具ハウジング(1)は、本願発明の構造要素として作用し、ラチェットヘッド(2)と、管状ハンドル(3)と、ギア収容キャビティ（5）とを含む。ラチェットヘッド（2）は、平歯車（9）と締め具係合体（6）とを包囲し、支持する円筒状の筐体である。従来型のレンチ設計と同様に、ラチェットヘッド（2）は、管状ハンドル（3）の末端に接続されている。ギア収容キャビティ(5)は、ラチェットヘッド(2)を横断し、平歯車(9)と締め具係合体(6)とを収容する。より具体的には、ギア収容キャビティ（5）は、管状ハンドル(3)の内腔(4)と交差し、管状ハンドル(3)と垂直に位置する。平歯車(9)は、駆動シャフト(12)からのトルクを伝達する。締め具係合体(6）はそのトルクをボルト、ねじ、ナット、または、他の同様の締め具などの外部物体に伝える。平歯車(9)は、回転自在にギア収容キャビティ（5）内に取付けられており、さらに、第１の面(10)を備えている。締め具係合体(6)は、本願発明に係る工具が外部物体と係合し、トルクを伝えるためのインターフェース要素として機能する。締め具係合体(6)は、平歯車(9)に隣接して、ラチェットヘッド（2）の反対側に接続されている。より具体的には、締め具係合体(6)は平歯車(9)の第１の面(10)に接続されている。
【０００９】
駆動シャフト(12)と複数の駆動ピン(17)は、外部動力工具からのトルクと回転運動を平歯車(9)に伝達する。駆動シャフト(12)は、鋼のような強い材料から成る細長い円筒である。図２および図３に示すように、駆動シャフト(12)は、管状ハンドル(3)内にそれと同心で回転可能に取り付けられている。駆動シャフト(12)は、複数のベアリングを使用して管状ハンドル(3)内に回転可能に取り付けられることが好ましい。複数の駆動ピン(17)は、平歯車(9)に係合して、従来のオフセットギアを使用した場合とは異なり、スムーズにトルクを伝達する。複数の駆動ピン(17)が使用されているため、工具ハウジング(1)、および、本願発明に係る工具の全体的な外形をはるかに薄くすることができる。トルクの効率的伝達のために、平歯(9)の回転軸(11)は、駆動シャフト(12)の回転軸(15)に対して垂直に配置されている。本願発明の別の実施形態では、平歯車(9)の回転軸(11)は、駆動シャフト(12)の回転軸(15)に対して鈍角または鋭角に向けられてもよい。このような配置に対応するために、平歯車(9)に異なるタイプの歯車設計を使用してよい。複数の駆動ピン(17)は駆動シャフト(12)の回転軸（15）の周りに放射状に分布して配置され、駆動シャフト(12)の隣接基部（16）に垂直に接続されている。ここで、隣接基部（16）はラチェットヘッド（2）に隣接して配置されている。これにより、複数の駆動ピン（17）が平歯車(9)に隣接して配置されることになる。トルクを伝達するために、複数の駆動ピン(17)のうちの少なくとも１つの任意のピンが平歯車(9)と機械的に係合する。ここで、任意のピンは複数の駆動ピン(17)のうちのいずれであってもよい。平歯車(9)は、複数の駆動ピン(17)複数と組み合わせることで、従来型のオフセットギア駆動式のツールよりも多くのトルクを発生する。
【００１０】
複数の駆動ピン(17)は部分的係合を連続させることで平歯車(9)にトルクを伝達できる。 すなわち、一時点では、複数の駆動ピン(17)の特定の数のみが平歯車(9)と係合する。これを達成するために、平歯車(9)は複数の駆動ピン(17)に対して特定の位置関係で配置されなければならない。具体的には、平歯車(9)の第１の面(10)は駆動シャフト(12)の回転軸(15)と一致するように配置されている。その結果、複数の駆動ピン(17)のうちの平歯車(9)に係合している任意のピンは常に同じ方向で移動する。すなわち、当該任意のピンは、駆動シャフト(12)の下半分、駆動シャフト(12)の回転軸(15)の下方に配置されている。これにより、当該任意のピンから平歯車(9)に平行移動される横方向の力が、その強さにかかわらず常に同じ方向になることが保証される。これにより、平歯車(9)のロックアップが防止され、駆動シャフト(12)から平歯車(9)への最大のトルクが伝達されることが保証される。
【００１１】
図４に示すように、複数の駆動ピン(17)の各々は、固定端(18)と、歯本体(19)と、自由端(20)とを備え、固定端(18)は、隣接基部(16)に接続されている。複数の駆動ピン(17)の各々と平歯車(9)の歯との間の滑らかな係合を保証するために、歯本体(19)は、固定端(18)から 自由端(20)に向けて先細り形状になっている。先細り形状は、複数の駆動ピン(17)が駆動シャフト(12)の回転軸(15)（平歯車(9)の回転軸（11）に対して垂直に配置されている）の周りを回転することを考慮している。複数の駆動ピン（17）内には、図２に示すように、駆動シャフト(12)の回転軸（15）の周りに均等に分布している３本のピンがあることが好ましい。さらに、複数の駆動ピン(17)の各々は切頭円錐形状であることが好ましい。切頭円錐形は、平歯車(9)の歯の設計に適切に適合する。
【００１２】
図２に示すように、本願発明の一実施形態では、締め具係合体(6)はレンチソケットと同様に作用し、トルク伝達部(7)と締め具収容キャビティ(8)とを含む。この実施形態は、ボルト、ナット、および締め具に係合するソケットを必要とする他の類似の締め具用に設計されている。トルク伝達部(7)は、平歯車(9)からのトルクを外部物体に伝達する円筒形の押出構造であり、ラチェットヘッド（2）の反対側に位置し、平歯車(9)と同心かつ隣接して接続されている。トルクは、締め具収容キャビティ（8）を介して外部物体に加えられる。締め具収容キャビティ（8）は外部物体と係合するよう相補的な形状を成し、トルク伝達部(7)と平歯車(9)とを横断する。例えば、締め具収容キャビティ（8）は、図２に示すように、従来型の六角形のボルトやナットと係合するように六角形であってよい。一般に、締め具収容キャビティ(8)のサイズ、形状、および深さは、様々な異なる締め具に適合するように様々であってよい。締め具収容キャビティ(8)は、外部物体に平歯車(9)からのトルクを効率的に伝達するために、平歯車(9)の回転軸(11)と同一直線上に配置されている。図３に示すように、トルク伝達部(7)は、複数の駆動ピン(17)に隙間を設けるために隣接基部(16)から側方にずらされている。
【００１３】
本願発明の別の実施形態では、締め具係合体はドリルビットと類似しており、締め具収容キャビティ(8)がドライブビットで置き換えられている。ドライブビットは、その中心軸が平歯車(9)の回転軸(11)と同一直線上に位置するように、トルク伝達部(7)に隣接して接続される。この実施形態は、ねじなどの締め具および溝のついた係合ヘッドを有する他の締め具用に設計されている。ドライブビットの断面と形状は、様々な締め具の設計に適合するように多様であってもよい。
【００１４】
本願発明に係る工具は、従来の工具と同様に、取付部材(23)と係合ボア（24）とを介して外部動力工具に接続されている。取付部材(23)は、駆動シャフト(12)を横切って、複数の駆動ピン(17)の反対側に配置された円筒状の押出形状を成し、駆動シャフト(12)の末端に接続されている。係合ボア（24)は、外部動力工具が駆動シャフト(12)を回転させ、その結果、締め具係合体(6)を回転させるようにするために、外部動力工具と接続する。より具体的には、係合ボア（24)は、取付部材(23)の駆動シャフト(12)と反対側の位置を横切る。さらに、本願発明の駆動機構が確実にバランスするように、係合ボア（24)は、駆動シャフト(12)の回転軸(15)と同一直線上に配置される。係合ボア（24)の形状、幅、高さ、および深さは、様々な外部動力工具に適合するように多様であってよい。本願発明の好ましい実施形態では、係合ボア（24)は、今日の市場において最も一般的なカップリングビットのサイズである幅1/4インチまたは幅3/8インチの長方形を成す。本願発明の別の実施形態では、取付部材(23)の外面を外部動力工具のための係合手段として使用することができる。例えば、外面は六角形であってもよい。
【００１５】
また、本願発明の一実施形態では、外部物体に加えられるトルクの量を制限し、締め付け過ぎや締め具係合体(6）が外部物体の上部をかしめることを防止するために、クラッチ型機構を活用してよい。クラッチ型機構は反跳機構(25）と歯付クラッチ継手（27)とを含む。この実施形態では、駆動シャフト(12)は前部シャフト(13)と後部シャフト(14)とを含む。前部シャフト(13)はラチェットヘッド(2)に隣接して配置され、回転自在に管状ハンドル(3)内に取り付けられている。後部シャフト(14)は、外部動力からのトルクを受け、前部シャフト(13)にトルクを伝達する。従って、後部シャフト(14)は、ラチェットヘッド(2)と反対側に前部シャフト(13)に隣接して配置される。さらに、後部シャフト(14)は、管状ハンドル(3)内に回転可能かつ摺動可能に取り付けられている。後部シャフト(14)が回転自在かつ摺動自在に管状ハンドル(3)内に取り付けられている。後部シャフト(14)は、特定の状況下で前部シャフト(13)と歯付クラッチ継手(27)を介して連結したり解放されたりすることを可能にするために、すなわち、大きなトルクの大きさは駆動シャフト(12)を通過できるよう、管状ハンドル(3)内に摺動可能に取付けられている。すなわち、歯付クラッチ継手(27)は前部シャフト(13)と後部シャフト(14)との間に組み込まれている。歯付クラッチ継手(27)は、２つの状態、すなわち、係合状態と解放状態を取り得る。係合状態では、後部シャフト(14)が前部シャフト(13)に機械的に接続されているので、後部シャフト(14)と前部シャフト(13)との間でトルクが伝達される。解放状態では、後部シャフト(14)は前部シャフト(13)に対して回転可能であるので、後部シャフト(14)から前部シャフト(13)にトルクは伝達されない 。
【００１６】
反跳機構(25)は、前部シャフト(13)に向けて後部シャフト(14)を連続的に押圧し、歯付クラッチ継手(27)を強制的に係合状態にする。具体的には、反跳機構(25)は、後部シャフト(14)と管状ハンドル(3)との間に動作可能に接続され、後部シャフト(14)を前部シャフト(13)に向けて付勢するために使用される。その結果、歯付クラッチ継手(27)は通常は係合状態にあり、後部シャフト(14)と前部シャフト(13)との間のトルク差が特定の閾値に達したときにのみ解放される。具体的には、前部シャフト(13)と後部シャフト(14)のトルク差が所定の限界に達すると、歯付クラッチ継手(27)がスリップし、後部シャフト(14)と前部シャフト(13)との間の相対運動が許容されるようになる。これにより、外部物体の損傷を招く可能性がある過剰なトルクが発生することがなくなる。
【００１７】
反跳機構(25)の１つのタイプは圧縮ばね(26)を含む。圧縮ばね(26)は、管状ハンドル(3)内の後部シャフト(14)の周りにそれらと同心で配置されている。圧縮ばね(26)の第一の端部(28)は、前部シャフト(13)に隣接する場所で、後部シャフト(14)に接続されている。圧縮ばね(26)の第二の端部（29）は、ラチェットヘッド(2)と反対側の位置で、管状ハンドル(3)の末端に接続されている。その結果、圧縮ばね(26)は後部シャフト(14)に軸方向の力を加え、前部シャフト(13)に後部シャフト(14)を押圧し、歯付クラッチ継手(27)を係合させる。
【００１８】
本願発明のこの実施形態では、前部シャフト(13)と後部シャフト(14)とが第１の軸受(21)と第２の軸受(22)を介して管状ハンドル(3)内に回転可能に取り付けられている。より具体的には、第１の軸受(21)は、管状ハンドル(3)内で、前部シャフト(13)の周囲に同心を成すよう取り付けられている。さらに、第１の軸受(21)は隣接基部(16)に隣接して配置されている。その結果、前部シャフト(13)は、第１の軸受(21)によって管状ハンドル(3)に回転可能に取り付けられ、これにより、前部シャフト(13)は、管状ハンドル(3)に対して自由に回転することができる。同様にして、第２の軸受(22)は、管状ハンドル(3)内の後部シャフト(14)の周囲に同心状に取り付けられている。第２の軸受(22)は、前部シャフト(13)と反跳機構(25)との間に位置している。この結果、後部シャフト(14)は、管状ハンドル(3)に対して自由に回転できるように第２の軸受(22)によって取付けられ、したがって、後部シャフト(14)は、管状ハンドル(3)に対して自由に回転可能になる。
【００１９】
本願発明を、その好ましい実施形態に関連して説明したが、以下に請求される本願発明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの他の可能な改変および変形が可能であることを理解されたい。
【図１】
2019515809.tif 000003
【図２】
2019515809.tif 000004
【図３】
2019515809.tif 000005
【図４】
2019515809.tif 000006
【国際調査報告】
2019515809.tif 000007