(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクレンチであって、
近位端及び遠位端を有する円筒形の外壁と、近位端及び遠位端を有する円筒形の内壁とを備える中空ハウジングであって、円筒形の内壁と円筒形の外壁との間に円筒形の間隙を形成するように円筒形の内壁が円筒形の外壁と離間されており、円筒形の外壁の近位端が円筒形の内壁の近位端に接続され、円筒形の外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、
中空ハウジングの円筒形の内壁内に配置された機械的な倍率器と、を備え、
機械的な倍率器は、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有し、機械的な倍率器は、緩くて非締結な接続によって中空ハウジングの円筒形の内壁に接続され、
緩くて非締結な接続は、緩くて非締結なキー溝接続であり、
緩くて非締結なキー溝接続は、中空ハウジングの円筒形の内壁に配置された第１のキー溝組と、機械的な倍率器に固定される中空マウントに配置された第２のキー溝組とを備え、
第１のキー溝組及び第２のキー溝組は、トルクがかけられたときに、第１のキー溝組と第２のキー溝組との間に小さいが目に見える遊びの度合いがあるように形成され、それによって、緩くて非締結なキー溝接続を形成し、デッドバンド効果を排除する、トルクレンチ。
【請求項２】
請求項１記載のトルクレンチにおいて、
トルクレンチは、さらに、中空ハウジングに取り付けられたトルク監視システムを備える、トルクレンチ。
【請求項３】
請求項２記載のトルクレンチにおいて、
トルク監視システムは、少なくとも一つの歪みゲージを備える、トルクレンチ。
【請求項４】
請求項３記載のトルクレンチにおいて、
少なくとも一つの歪みゲージは、中空ハウジングの円筒形の内壁に取り付けられる、トルクレンチ。
【請求項５】
請求項４記載のトルクレンチにおいて、
中空ハウジングの円筒形の外壁は、中空ハウジングの円筒形の内壁に取り付けられた少なくとも一つの歪みゲージと整合する少なくとも一つの開口を有する、トルクレンチ。
【請求項６】
請求項３記載のトルクレンチにおいて、
少なくとも一つの歪みゲージは、円筒形の内壁の中間点の近位側に取り付けられる、トルクレンチ。
【請求項７】
請求項３記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の外壁は、円筒形の内壁の厚さの５乃至７倍の厚さを有する、トルクレンチ。
【請求項８】
請求項３記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の内壁の近位端は、近位端壁によって円筒形の外壁の近位端に取り付けられ、円筒形の外壁が近位端壁と接合する部分で実質的な半径が提供され、円筒形の内壁が近位端壁と接合する部分で実質的な半径が提供される、トルクレンチ。
【請求項９】
請求項３記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の内壁は、滑らかな表面仕上げで形成される、トルクレンチ。
【請求項１０】
請求項９記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の内壁は、３２μの表面仕上げ、又は、スムーザーで形成される、トルクレンチ。
【請求項１１】
トルクレンチであって、
近位端及び遠位端を有する円筒形の外壁と、近位端及び遠位端を有する円筒形の内壁とを備える中空ハウジングであって、円筒形の内壁と円筒形の外壁との間に円筒形の間隙を形成するように円筒形の内壁が円筒形の外壁と離間されており、円筒形の外壁の近位端が円筒形の内壁の近位端に接続され、円筒形の外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、
中空ハウジングの円筒形の内壁内に配置された機械的な倍率器と、を備え、
機械的な倍率器は、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有し、機械的な倍率器は、中空ハウジングの円筒形の内壁に接続され、
トルクレンチは、更に、
円筒形の内壁の中間点の近位側にある中空ハウジングの円筒形の内壁に取り付けられた少なくとも一つの歪みゲージを有するトルク監視システムを備える、トルクレンチ。
【請求項１２】
請求項１１記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の外壁は、円筒形の内壁の厚さの５乃至７倍の厚さを有する、トルクレンチ。
【請求項１３】
請求項１１記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の内壁の近位端は、近位端壁によって円筒形の外壁の近位端に取り付けられ、円筒形の外壁が近位端壁と接合する部分で実質的な半径が提供され、円筒形の内壁が近位端壁と接合する部分で実質的な半径が提供される、トルクレンチ。
【請求項１４】
請求項１１記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の内壁は、滑らかな表面仕上げで形成される、トルクレンチ。
【請求項１５】
請求項１４記載のトルクレンチにおいて、
円筒形の内壁は、３２μの表面仕上げ、又は、スムーザーで形成される、トルクレンチ。
【請求項１６】
請求項１１記載のトルクレンチにおいて、
中空ハウジングの円筒形の外壁は、中空ハウジングの円筒形の内壁に取り付けられた少なくとも一つの歪みゲージと整合する少なくとも一つの開口を有する、トルクレンチ。
【請求項１７】
ワークピースのハウジングに隣接して配置されたワークピースファスナーにトルクをかけるための方法であって、
近位端及び遠位端を有する円筒形の外壁と、近位端及び遠位端を有する円筒形の内壁とを備える中空ハウジングであって、円筒形の内壁と円筒形の外壁との間に円筒形の間隙を形成するように円筒形の内壁が円筒形の外壁と離間されており、円筒形の外壁の近位端が円筒形の内壁の近位端に接続され、円筒形の外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、中空ハウジングの円筒形の内壁内に配置された、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有する機械的な倍率器であって、緩くて非締結な接続によって中空ハウジングの円筒形の内壁に接続される機械的な倍率器と、を備えるトルクレンチを提供することを備え、
緩くて非締結な接続は、緩くて非締結なキー溝接続であり、
緩くて非締結なキー溝接続は、中空ハウジングの円筒形の内壁に配置された第１のキー溝組と、機械的な倍率器に固定される中空マウントに配置された第２のキー溝組とを備え、
第１のキー溝組及び第２のキー溝組は、トルクがかけられたときに、第１のキー溝組と第２のキー溝組との間に小さいが目に見える遊びの度合いがあるように形成され、それによって、緩くて非締結なキー溝接続を形成し、デッドバンド効果を排除し、
方法は、更に、
中空ハウジングの円筒形の外壁の遠位端がワークピースハウジングと係合し、機械的な倍率器のトルク出力シャフトがワークピースファスナーと係合するように、トルクレンチをワークピースに取り付けることと、
トルクを機械的な倍率器のトルク入力シャフトにかけることと、を備える方法。
【請求項１８】
ワークピースのハウジングに隣接して配置されたワークピースファスナーにトルクをかけるための方法であって、
近位端及び遠位端を有する円筒形の外壁と、近位端及び遠位端を有する円筒形の内壁とを備える中空ハウジングであって、円筒形の内壁と円筒形の外壁との間に円筒形の間隙を形成するように円筒形の内壁が円筒形の外壁と離間されており、円筒形の外壁の近位端が円筒形の内壁の近位端に接続され、円筒形の外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、中空ハウジングの円筒形の内壁内に配置された、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有する機械的な倍率器であって、中空ハウジングの内壁に接続される機械的な倍率器と、内壁の中間点の近位側にある中空ハウジングの円筒形の内壁に取り付けられた少なくとも一つの歪みゲージを有するトルク監視システムと、を備える、トルクレンチを提供することと、
中空ハウジングの円筒形の外壁の遠位端がワークピースハウジングと係合し、機械的な倍率器のトルク出力シャフトがワークピースファスナーと係合するように、トルクレンチをワークピースに取り付けることと、
トルクを機械的な倍率器のトルク入力シャフトにかけることと、
トルクレンチによってワークピースファスナーにかけられたトルクを測定するために少なくとも一つの歪みゲージを使用することと、を備える方法。
【請求項１９】
請求項４記載のトルクレンチにおいて、
少なくとも一つの歪みゲージは、中空ハウジングの円筒形の内壁に沿って円周方向に延びる、トルクレンチ。
【請求項２０】
請求項１１記載のトルクレンチにおいて、
少なくとも一つの歪みゲージは、中空ハウジングの円筒形の内壁に沿って円周方向に延びる、トルクレンチ。
【請求項２１】
請求項１７記載の方法において、
トルクは、第１方向に機械的な倍率器のトルク入力シャフトにかけられ、その後、ゼロシフトを実行しないで、トルクは、第２方向に機械的な倍率器のトルク入力シャフトにかけられる、方法。
【請求項２２】
請求項１８記載の方法において、
トルクは、第１方向に機械的な倍率器のトルク入力シャフトにかけられ、その後、ゼロシフトを実行しないで、トルクは、第２方向に機械的な倍率器のトルク入力シャフトにかけられる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明者）
ジョージ・Ｌ・キャッスル
（出願中の特許出願の参照）
この特許出願は、ジョージ・Ｌ・キャッスルによって２００９年２月１３日に出願された、“デッドバンド”排除をもつトルクレンチ及び改善されたトルク監視システムの出願中の米国仮特許出願第６１／２０７６７３号（代理人の整理番号ＣＡＳＴＬＥ−１  ＰＲＯＶ）の優先権を主張し、その特許出願は参照によって本明細書中に組み込まれる。
（発明の分野）
本発明は、概ね、機械的なツールに関し、より詳細には、トルクレンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
トルクレンチは、ナットやボルトなどのファスナーに正確なトルク量を適用するために使用されるツールである。正確なトルク量をファスナーに適用することは、多くの状況、例えば、ヘリコプターのメインローターシャフトの取り付け及び取り外しを行うときなどで重要になる。
【０００３】
一般的に、トルクレンチは、レンチハンドルとレンチヘッドとの間に延びる長いレバーアームを備える。トルク監視システムは、どのくらいのトルクがファスナーに適用されるかを正確にオペレーターに示すためにトルクレンチに組み込まれる。トルク監視システムは、典型的に、長いレバーアーム又はレンチヘッドに組み込まれる。
【０００４】
これに限定しないが一例として、ビーム型のトルクレンチでは、長いレバーアームは、概ね、かけられる負荷に応じて弾性的に曲がる材質で作られる。長いレバーアームがそれる程度を比較することによって（例えば、レンチヘッドに接続されたより小さくて曲がらないバーとの比較によって）、ファスナーにかけられるトルク量は決定される。
【０００５】
多くの他のタイプのトルクレンチは、周知であり、いくつかはレバーアームの撓みやレンチヘッドの変形を測定するために圧力トランスデューサまたはひずみゲージを利用し、いくつかは、ファスナーに適用されるトルク量を増大するためにレンチヘッドに機械的な倍率器を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
様々なトルクレベルの広い範囲にわたって高精度であるトルク監視システムを有するトルクレンチを提供することは技術的に挑戦することができる。これに限定しないが一例として、多くの従来の設計では、トルクレンチに提供されるトルク監視システムは、低トルクレベル（例えば、約１３．８キログラムメートル（約１００フートポンド））で＋又は−３％まで信頼できるが、高トルクレベル（例えば、約１３８キログラムメートル（約１０００フートポンド））で＋又は−１０％まで信頼できる。この点で、より高いトルクレベルでの高い誤差範囲は、破壊的な結果（例えば、ファスナーの破損やワークピースの損傷など）になる、より高いトルク範囲で誤ってファスナーをオーバートルクする可能性を増加することが理解されるであろう。換言すれば、トルク監視システムが、１３．８キログラムメートル（１００フートポンド）で＋又は−３％まで信頼できる場合、トルクの１３．８キログラムメートル（１００フートポンド）での最大の偶発的なオーバートルクは、０．４１４キログラムメートル（３フートポンド）だけであり、一方、トルク監視システムが、１３８キログラムメートル（１０００フートポンド）で＋又は−１０％まで信頼できる場合、トルクの１３８キログラムメートル（１０００フートポンド）での最大の偶発的なオーバートルクは、１３．８キログラムメートル（１００フートポンド）である。このような理由から、トルク監視システムは、トルクレンチによって遭遇されるトルクレベルの全範囲で可能な限り正確であることが一般に望ましい。
【０００７】
また、歪ゲージなどをトルクレベルを監視するために使用する場合は、トルクレンチでの歪ゲージの位置は、特に高いトルクのレベルで、トルク監視システムの精度に大きな違いを生むことが見出されている。これは、トルクレンチのさまざまな部分が異なるトルクの負荷の下で異なった率で変形する可能性があるためである。従って、例えば、トルク監視システムが適用されたトルクを測定するためにレンチヘッドの円筒形外壁に適用された歪ゲージを使用する場合、精度の１レベルが達成され、トルク監視システムが適用されたトルクを測定するためにレンチヘッドの円筒形外壁に取り付けられたフランジに適用された歪ゲージを使用する場合、精度の他のレベルが達成される。そしていずれの場合も、このレベルの精度は、適用されるトルクの範囲にわたって大きく異なる傾向がある。
【０００８】
上述の加えて、従来技術のトルクレンチで、特に、ファスナーに適用されるトルク量を増幅するために機械的な倍率器を含む従来技術のトルクレンチで、トルクがトルクレンチに適用されなくなった後に残余力がトルクレンチに通常残存することが見出されている。その結果、トルク監視システムは、トルクがトルクレンチに適用されていない場合でもトルクレンチのトルクを報告する。これらの残存力は、トルクレンチ内の内部摩擦及び部品の結合の結果であると考えられる。
【０００９】
さらに、一方向におけるトルク（例えば、時計周りのトルク）の適用が、反対方向におけるトルク（例えば、反時計周りのトルク）の適用に置きかえられる場合、新しく適用されたトルクは、トルクレンチにすでに蓄積された残存する反対トルクを無にするために最初に作用する。その結果、実際にトルクがトルクレンチに適用されているときに、トルクがトルクレンチに適用されていないことを報告する。従って、トルクレンチがトルクレンチにトルクを蓄積する場合、一方向へのトルクの適用が他の方向へのトルクの適用に置きかえられるたびに“デッドバンド（deadband）”効果がある。この“デッドバンド（deadband）”効果は、トルクレンチにかけられるトルクのレベルと、トルク監視システムによって報告されるトルクレベルとの間で差があるのでトルク監視システムの精度を実質的に損なう。重要的には、この差は、より高いトルクのレベルで大きな差につながる、一般的に非線形である。
【００１０】
実際問題として、適用されるトルクの方向を変えるたびに、トルクレンチに適用される新しいトルクを正確に登録するためのトルク監視システムのために、反対方向のトルクを適用する前に、トルクレンチに対して“ゼロシフト（zero shift）”を実行することが一般的に必要である。これは、“ゼロシフト（zero shift）”の動作は時間がかかり、上述の非直線性の問題が原因で広い全体で正確に適用することは難しいために、トルクの方向の変更が重大な関心事になる前に“ゼロシフト（zero shift）”を提供する必要がある。さらに、実際には、当業者が上述の“ゼロシフト（zero shift）”操作を頻繁に実行しそこない、それによって、トルク監視システムがトルクレンチによって適用されるトルクのレベルを不正確に報告することを生じることが見出されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、“デッドバンド（deadband）”排除を改良されたトルクの監視と組合わせる新規なトルクレンチを提供する。この新しくて改善された構成は、特に、入力トルクをより大きな出力トルクに変換するための機械的な倍率器と、機械的な倍率器を収容するための中空ハウジングとを備える。機械的な倍率器は、上述した“デッドバンド（deadband）”効果が排除されるように、緩くて非締結な接続（例えば、緩くて非締結なキー溝接続）を介して中空ハウジングに接続される。さらに、中空ハウジングは、円筒形の内壁及び円筒形の外壁で形成され、内壁が外壁と離間され、一つ以上の歪みゲージが高精度なトルク監視システムを提供するようにこの円筒形内壁に取り付けられる。従って、本発明は、“デッドバンド（deadband）”排除を改善されたトルクの監視と組合わせる新規なトルクレンチを提供する。
【００１２】
その独特な構造により、本発明のトルクレンチは、トルクレンチの完全な範囲にわたって実質的に直線的に正確なトルクの測定値を提供し、これらの測定値は、トルクの範囲にわたって精度が向上する。これに制限されないが一例として、本発明によって形成されたトルクレンチは、典型的に、低トルクレベル（例えば、１３．８キログラムメートル（１００フートポンド））で＋又は−１％まで正確であり、高トルクレベル（例えば、１３８キログラムメートル（１０００フートポンド））で＋又は−１％まで正確である。これは、先行技術を超える劇的な改善である。
【００１３】
本発明の一好適実施形態では、近位端及び遠位端を有する外壁と、近位端及び遠位端を有する内壁とを備える中空ハウジングであって、内壁と外壁との間に間隙を形成するように内壁が外壁と離間されており、外壁の近位端が内壁の近位端に接続され、外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、中空ハウジングの内壁内への配置のための、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有する機械的な倍率器であって、緩くて非締結な接続によって中空ハウジングの内壁に接続される機械的な倍率器と、を備える、トルクレンチが提供される。
【００１４】
本発明の他の実施形態では、近位端及び遠位端を有する外壁と、近位端及び遠位端を有する内壁とを備える中空ハウジングであって、外壁の近位端が内壁の近位端に接続され、外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、中空ハウジングの内壁内への配置のための、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有する機械的な倍率器であって、中空ハウジングの内壁に接続される機械的な倍率器と、内壁の中間点の近位側にある中空ハウジングの内壁に取り付けられた少なくとも一つの歪みゲージを有するトルク監視システムと、を備える、トルクレンチが提供される。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、ワークピースハウジングに隣接して配置されたワークピースファスナーにトルクを適用するための方法であって、近位端及び遠位端を有する外壁と、近位端及び遠位端を有する内壁とを備える中空ハウジングであって、内壁と外壁との間に間隙を形成するように内壁が外壁と離間されており、外壁の近位端が内壁の近位端に接続され、外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、中空ハウジングの内壁内への配置のための、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有する機械的な倍率器であって、緩くて非締結な接続によって中空ハウジングの内壁に接続される機械的な倍率器と、を備えるトルクレンチを提供することと、中空ハウジングの外壁の遠位端がワークピースハウジングと係合し、トルク出力シャフトがワークピースファスナーと係合するように、トルクレンチをワークピースに取り付けることと、トルクをトルク入力シャフトにかけることと、を備える方法が提供される。
本発明の他の実施形態では、ワークピースハウジングに隣接して配置されたワークピースファスナーにトルクを適用するための方法であって、近位端及び遠位端を有する外壁と、近位端及び遠位端を有する内壁とを備える中空ハウジングであって、外壁の近位端が内壁の近位端に接続され、外壁の遠位端がワークピースのハウジングと係合するように形状づけられている、中空ハウジングと、中空ハウジングの内壁内への配置のための、トルク入力シャフト及びワークピースファスナーと係合するように形状づけられているトルク出力シャフトを有する機械的な倍率器であって、中空ハウジングの内壁に接続される機械的な倍率器と、内壁の中間点の近位側にある中空ハウジングの内壁に取り付けられた少なくとも一つの歪みゲージを有するトルク監視システムと、を備える、トルクレンチを提供することと、中空ハウジングの外壁の遠位端がワークピースハウジングと係合し、トルク出力シャフトがワークピースファスナーと係合するように、トルクレンチをワークピースに取り付けることと、トルクをトルク入力シャフトにかけることと、を備える方法が提供される。
本発明のこれらの及び他の目的及び特徴は、同じ符号が同じ部品を参照する添付の図面と共に考慮される、本発明の好適実施形態の以下の詳細な説明によってより完全に開示又は明らかにされよう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に従って形成されたトルクを示す概略図である。
【図２】図２は、本発明に従って形成されたトルクを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明に従って形成されたトルクを示す概略図である。
【図４】図４は、本発明に従って形成されたトルクを示す概略図である。
【図５】図５は、図１乃至図４に示されたトルクレンチの概略分解図である。
【図６】図６は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図７】図７は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図８】図８は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図９】図９は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１０】図１０は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１１】図１１は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１２】図１２は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１３】図１３は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１４】図１４は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１５】図１５は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１６】図１６は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１７】図１７は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【図１８】図１８は、図１乃至図５に示されたトルクレンチのさらなる詳細を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、図１乃至図４を参照すると、本発明に従って形成された新規なトルクレンチ５が示される。次に、図５乃至図１１及び図１１Ａを参照すると、トルクレンチ５は、概ね、円筒形外壁１５及び円筒形内壁２０を有する中空ハウジング１０を備える。円筒形外壁１５及び円筒形内壁２０は、互いに同軸であるが、間隙２５によって分離されるように互いに離間される。円筒形外壁１５及び円筒形内壁２０の近位端は、互いに接合され、近位端壁３０で終端する。円筒形外壁１５は、遠位端表面４０で終端する外方に延びる遠位フランジ３５を含む。円筒形内壁２０は、遠位端表面５０で終端する内方に延びる遠位フランジ４５を含む。外方に延びる遠位フランジ３５の遠位端表面４０は、内方に延びる遠位フランジ４５の遠位端表面５０と同一平面上にあり（図８、１０及び１１）、又は、外方に延びる遠位フランジ３５の遠位端表面４０は、内方に延びる遠位フランジ４５の遠位端表面５０に対して遠位側に配置される（図１１Ａ）。円筒形内壁２０の内方に延びる遠位フランジ４５は、遠位穴５５を画定する。遠位穴５５は、詳細に後述されるように、キー溝付きマウントの半分を構成する複数のキー溝６０を備える。一組のハンドル６５は、円筒形外壁１５の両側に取り付けられる。
【００１８】
好ましくは、図５、図１２及び図１３を参照すると、一般的なアダプタ７０が、ねじ７５によって中空ハウジング１０の遠位端表面４０に取り付けられる。一般的なアダプタ７０は、詳細に後述されるように、トルクをワークピースファスナーにかけながらワークピースのハウジングに対してトルクレンチ５を安定させる複数のスタビライザーピン８０を含む。
【００１９】
次に、図５及び図１４乃至１７を参照すると、また、トルクレンチ５は、ワークピースのファスナーにかけられるトルクの量を増幅するための機械的な倍率器８５を備える。そのような機械的な倍率器は、当技術分野で周知であり、従って、本明細書中で詳細に述べない。しかしながら、機械的な倍率器８５は、概ね、ハウジング９０、トルク入力シャフト９５、複数の内部ギア１００及びトルク出力シャフト１０５を備えるということを気づかれるであろう。機械的な倍率器８５は、トルク入力シャフト９５にかけられるトルクの量がトルク出力シャフト１０５で増幅されるように当該分野で周知の方法で構成される。これに制限されないが一例として、機械的な倍率器８５は、トルク入力シャフト９５の２５回転がトルク出力シャフト１０５の一回転を生じるように２５：１のギア比で構成される。
【００２０】
中空マウント１１０は、機械的な倍率器８５と中空ハウジング１０との間に“緩くて非締結”な接続を形成する機械的な倍率器８５の遠位端に固定される。より詳細には、中空マウント１１０は、その上に形成されたキー溝１２０を有するシャフト１１５を備える。また、中空マウント１１０は、中空マウント１１０がボルト１３０によって機械的な倍率器８５に取り付けられるフランジ１２５を備える（図６）。シャフト１１５上のキー溝１２０は、前述の中空ハウジング１０のキー溝６０と関係してキー溝付きマウントの第２の半分を形成し、それによって、機械的な倍率器８５は、中空ハウジング１０に取り付けられる。重要的に、シャフト１１５のキー溝１２０及び中空ハウジング１０のキー溝６０は、“緩くて非締結”なマウントを形成するように構成されており、すなわち、小さいが目に見えるキー溝間の遊びの度合いがある。この構成の結果、中空ハウジング１０がワークピースのファスナーに固定されるときに機械的な倍率器８５と中空ハウジング１０との間に実質的に結合がなく、機械的な倍率器８５はワークピースのファスナーに固定され、トルクは、機械的な倍率器にかけられる。従って、トルクがトルクレンチに適用されなくなった後のトルクレンチ５の残存力は、実質的に残存せず、その結果、新しいトルクレンチに関して“デッドバンド（deadband）”効果がなく、適用されるトルクの方向を変更する前にトルクレンチに対して“ゼロシフト（zero shift）”を提供する必要がない。これは、従来技術を超える非常に重要な改善である。
【００２１】
好ましくは、中空ハウジング１０と機械的な倍率器８５との間のあらゆる摩擦をさらになくすように、テフロン（登録商標）スリップリング１３５（図６）が中空マウント１１０のフランジ１２５と、円筒形内壁２０の外方に延びる遠位フランジ４５との間に配置される。
【００２２】
また、トルクレンチ５は、トルクがファスナーに適用される程度をオペレータに正確に示すトルク監視システムを含む。重要なのは、従来のトルクレンチよりも著しく正確なトルク監視システムをつくるように本発明のトルクレンチが改善された構成を利用することである。より具体的には、中空ハウジング１０は、前述の円筒形内壁２０が形成され、円筒形内壁２０は、円筒形外壁１５と同軸であるが、間隙２５が円筒形外壁１５と円筒形内壁２０との間に形成されると共に円筒形内壁２０の近位端が近端壁３０で円筒形外壁１５の近位端に接合された状態で、円筒形外壁１５から離間される。一つ以上のひずみゲージ１４０（図９及び図１１Ａ）が、円筒形内壁２０にかけられたトルクで誘発されたゆがみを測定するように円筒形内壁２０に配置される。好ましくは、二つの正反対に配置されたゆがみゲージ１４０が、円筒形内壁２０のねじり変形を測定するようにゆがみゲージ１４０の各々が円筒形内壁２０上で円周方向に延びる状態で提供される。窓１４５は、ひずみゲージ１４０へのアクセスを提供するように円筒形外壁１５に形成され、電子制御１５０（図５及び図１８）がひずみゲージの変形を読み取るため及びトルクレンチによってかけられたトルクの視覚的な表示にその変形を変換するために、トルクレンチに取り付けられる。
【００２３】
重要なのは、改善されたトルク監視の精度が、（ｉ）特定の構成を有する中空ハウジング１０を形成すること、及び、（ｉｉ）特定の方法で中空ハウジング１０にひずみゲージ１４０を配置することによって、達成できることが発見されている。
【００２４】
より擬態的には、改善されたトルク監視の精度をもつトルクレンチ５を提供するために、円筒形内壁２０が円筒形外壁１５の厚さよりも著しく薄い厚さで形成され、それによって、トルクレンチにかけられるトルク荷重に厳密に相関関係にある率で変形する膜として機能する。これに限定しないが一例として、ハウジング１０が６０６１−Ｔ６５１アルミニウムから形成された、１６５．６キログラムメートル（１２００フートポンド）のトルクレンチに対し、円筒形内壁２０は約０．１５２４ｃｍ（約０．０６０インチ）の厚さを有し、円筒形外壁１５は、約０．９５２５ｃｍ（約０．３７５インチ）の厚さを有する。一般的には、円筒形外壁１５は、円筒形内壁２０の厚さの約５乃至７倍の厚さを有するのが好ましい。図１１Ａを参照。
【００２５】
さらに、改善されたトルク監視の精度を有するトルクレンチ５を提供するために、実質的な半径（例えば、０．１５８７５ｃｍ（１／１６インチ）以上）が、（ｉ）円筒形内壁２０と近位端壁３０との交差点（図１１Ａの１５５を参照）、及び、（ｉｉ）円筒形外壁１５と近位端壁３０との交差点（図１１Ａの１６０を参照）で提供される。これらの接合位置で実質的な半径を提供することによって、円筒形内壁２０の変形がトルクレンチにかけられるトルク負荷により厳密に相関することが判明している。
【００２６】
さらに、改善されたトルク監視の精度を有するトルクレンチ５を提供するために、円筒形内壁２０は、非常に滑らかな表面仕上げ、例えば、３２μの仕上げ、又は、スムーザーで形成される。非常に滑らかな表面仕上げを有する円筒形内壁２０を提供することによって、円筒形内壁２０の変形がトルクレンチにかけられるトルク負荷により厳密に相関することが判明している。
【００２７】
上述に加えて、改善されたトルク監視の精度を有するトルクレンチ５を提供するために、特定の方法で中空ハウジング１０上にひずみゲージ１４０を配置することが重要であることが判明している。特に、円筒形内壁２０の中間点上にひずみゲージ１４０を配置することが重要であることが判明している。より具体的には、図１１Ａを参照すると、ひずみゲージ１４０は、中間点の平面１６５が近位端壁３０の遠位表面と円筒形内壁２０の内方に延びる遠位フランジ４５の遠位端表面５０との中間に横たわる平面として画定される中間点の平面１６５の近位側に存在するように円筒形内壁２０上に配置される。
【００２８】
重要なのは、前述の特定の構成を有する中空ハウジグ１０を形成することによって、及び、前述の方法で円筒形内壁２０上にひずみゲージ１４０を配置することによって、トルク監視システムが、特に高いトルクレベルで大きく改善された。これは、円筒形内壁２０の部分が、トルクレンチにかけられるトルク負荷に非常に厳密に相関する率で変形する傾向があるひずみゲージ１４０によって監視されるためである。これは、従来技術を超える非常に著しい改善である。
【００２９】
使用において、スタビライザーピン８０がワークピースハウジングに対してトルクレンチ５を安定させるようにトルクレンチ５はワークピースに取り付けられ、トルク出力シャフト１０５はワークピースのファスナーに取り付けられる。次に、トルクがトルク入力シャフト１０５にかけられ、増幅されたトルクがトルク出力シャフト１０５にかけられ、それは、次にワークピースのファスナーにかけられる。これが生じると、ひずみゲージ１４０は、円筒形内壁２０にかけられる歪み量を記録し、電子制御１５０は、この歪みレベルをワークピースのファスナーにかけられる対応するトルクレベルに変換する。
【００３０】
重要なのは、上述の特定の構造で中空のハウジング１０を形成することによって、及び、上述の方法で円筒形内壁２０で歪みゲージ１４０を配置することによって、本発明は、トルクレンチの実質的に完全な範囲にわたって実質的に線形な方法で高精度なトルクの測定値を提供し、これらの測定値がその範囲全体にわたって大幅に増加した精度及び反復である。これは、従来技術を超える非常に著しい改善である。
【００３１】
さらに、機械的な倍率器８５は、“緩くて非締結”なマウント（すなわち、シャフト１１５のキー溝１２０及び中空ハウジング１０のキー溝６０が小さいが目に見えるキー溝間の遊びの度合いがある）を介して中空ハウジング１０に取り付けられるため、機械的な倍率器８５と中空ハウジング１０との間に実質的に結合がない。従って、トルクがトルクレンチに適用されなくなった後に新しいトルクレンチに残存力は、実質的に残存せず、その結果、新しいトルクレンチに関して“デッドバンド（deadband）”効果がなく、適用されるトルクの方向を変更する前にトルクレンチに対して“ゼロシフト（zero shift）”を提供する必要がない。これは、従来技術を超える非常に重要な改善である。
【００３２】
従って、本発明は、“デッドバンド（deadband）”排除を改良されたトルクの監視と組合わせる新規なトルクレンチを提供する。本発明は、トルクレンチの実質的に完全な範囲にわたって実質的に線形な方法で高精度なトルクの測定値を提供し、これらの測定値がその範囲全体にわたって大幅に増加した精度及び反復である。これに制限されないが一例として、本発明によって形成されたトルクレンチは、典型的に、低トルクレベル（例えば、１３．８キログラムメートル（１００フートポンド））で＋又は−１％まで正確であり、高トルクレベル（例えば、１３８キログラムメートル（１０００フートポンド））で＋又は−１％まで正確である。これは、先行技術を超える劇的な改善である。
【００３３】
変更
本発明は、特定の例示的な好ましい実施形態に関して説明してきたが、それはそのように限定されないが、多くの追加、削除および修正が、本発明の範囲から逸脱しないで本明細書中に記載された好ましい実施形態に加えることができることを当業者によって容易に理解され認識されるであろう。
【００３４】
従って、例えば、本発明の好適実施形態は、機械的な倍率器と中空ハウジングの内壁との間に緩くて非締結接続を提供するために、上述の緩くて非締結なキー溝を使用するが、この構成は、概ね同等の構造に置き換えられることができる。これに制限されないが一例として、好適実施形態の緩くて非締結なキー溝接続は、緩いボルト接続によって置き換えられることができる（例えば、ボルトが機械的な倍率器又は中空ハウジングの内壁のどちらかの特大な穴あるいは両方の特大な穴を通過し、ボルトが例えば緩く締結されたナットで機械的な倍率器又は中空ハウジングの内壁あるいは両方に緩く接続されて、機械的な倍率器を中空ハウジングに接続するために使用される場合）。本発明は、本発明の精神内でこれ及び他の構造を包含することを意図している。
【図１】
0005699338.tif 000002
【図２】
0005699338.tif 000003
【図３】
0005699338.tif 000004
【図４】
0005699338.tif 000005
【図５】
0005699338.tif 000006
【図６】
0005699338.tif 000007
【図７】
0005699338.tif 000008
【図８】
0005699338.tif 000009
【図９】
0005699338.tif 000010
【図１０】
0005699338.tif 000011
【図１１】
0005699338.tif 000012
【図１１Ａ】
0005699338.tif 000013
【図１２】
0005699338.tif 000014
【図１３】
0005699338.tif 000015
【図１４】
0005699338.tif 000016
【図１５】
0005699338.tif 000017
【図１６】
0005699338.tif 000018
【図１７】
0005699338.tif 000019
【図１８】
0005699338.tif 000020