JP7573874B2 - 高低トルクを有するレンチ - Google Patents

Description

本発明は、ハンドツールの分野に関し、特に、高低トルクを有するレンチに関する。

従来のレンチには、例えば開口スパナ、ラチェットレンチ、メガネレンチ、モンキーレンチ、トルクレンチなど、様々な種類があった。上述したレンチは、ヘッド部材を有する。ヘッド部材は、必要に応じて固定された２つの顎、環体内側に設けられた連続した歯、固定顎に可動顎を組み合わせるか、内側が多角槽の円筒などであり、例えば、ナット、ねじ、ボルトなどのワークを締め付けるか緩めることができる。上述したレンチには、アラーム構造が設けられ、使用者にトルクを知らせるとともに、ワークのねじ山が潰れることを防いでいた。

従来のアラーム構造には、指針式、音発生式、メーター式、デジタル式など様々な種類のものがあった。そのうち指針式のアラーム構造は、固定された一方の針に、旋回可能な他方の針を組み合わせ、旋回する針によりレンチのトルク値を指し示す。音発生式アラーム構造は、１つのローラ台を有する。ローラ台は、一端が圧縮ばねに接触され、他端が１つの音発生ローラに枢着される。この音発生ローラは、１本の円棒に転がり接触される。ヘッド部材は、円棒を含み、これは衝撃音によりワークの反作用力に直接反応し、レンチのトルクが所定値に達することを警告する。この具体的に内容については、特許文献１を参照する。メーター式アラーム構造は、レンチにメーターが設けられている。メーターの１本の指針が目盛の１つを指し示し、レンチのトルク値を読み取ることができる。デジタル式アラーム構造は、近年現れた技術であり、１つのモニターにデジタル式でアラビア数字が表示され、トルク値を直接読み取ることができる。

しかし、これら従来のレンチは、トルクが単一のばね又は弾性部材から提供されていたため、高低が異なるトルクが必要な場合、２本以上のばね又は弾性部材に頼る必要があった。

米国特許第３１４０６２３号明細書

従って、本発明の課題目的は、前記の如き従来技術の問題点を改善することが可能な、単一の弾性部材を利用し、異なるモーメントアームを組み合わせた高低トルクを有するレンチを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、中空のハンドルと、前記ハンドルの一端に枢着された高トルク操作部材と、前記ハンドルの他端に枢着された低トルク操作部材と、前記ハンドルの内部に配設され、前記高トルク操作部材及び前記低トルク操作部材に作用力を付与する弾性部材と、を備え、前記高トルク操作部材から前記弾性部材までのモーメントアームは、前記弾性部材から前記低トルク操作部材までのモーメントアームより大きいことを特徴とする、高低トルクを有するレンチが提供される。

前記高トルク操作部材は、前記ハンドルに枢着されたアームと、前記ハンドル内部で往復運動する音発生台と、を有し、前記アームは、一端が前記ハンドルから延び、他端が前記ハンドルに深く挿入され、前記音発生台は、一端が前記弾性部材の力を受け、他端が並列状に配列された２枚のプレートを介し、前記ハンドルに深く挿入された前記アームの部位に接続されることが好ましい。

前記アームの前記ハンドルに深く挿入された箇所には、扁平部が設けられ、前記扁平部と、前記音発生台の１つの扁平部とには、並列状に配列された２枚の前記プレートが枢着されることが好ましい。

前記扁平部の横には、前記アームに挿通されて調節可能な１本の柱が設けられることが好ましい。

前記柱は、前記ハンドルのホールに対向し、前記ホールは、１つの栓により閉塞されることが好ましい。

前記音発生台は、パッドで離間され、前記弾性部材の一端に間接的に接触されることが好ましい。

前記低トルク操作部材は、前記ハンドルに枢着されたアームと、前記ハンドルの内部で往復運動するローラ台と、を有し、前記アームは、一端が前記ハンドルから延び、他端が前記ハンドルに深く挿入されるとともに１本の円棒を含み、前記ローラ台は、一端が前記弾性部材の力を受け、前記円棒に転がり接触される音発生ローラが他端に取り付けられることが好ましい。

前記ローラ台には、２つの球体が配設され、前記球体は、前記音発生ローラ及び前記ハンドル内部に転がり接触されることが好ましい。

前記円棒の横には、前記アームに挿通されて調節可能な１本の柱が設けられることが好ましい。

前記柱は、前記ハンドルのホールに対向し、前記ホールは１つの栓により閉塞されることが好ましい。

本発明の高低トルクを有するレンチは、単一の弾性部材を利用し、異なるモーメントアームを組み合わせることにより、従来技術の問題点を改善することができる上、速やかに組立てることもできる。

本発明の第１実施形態に係る高低トルクを有するレンチを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る高低トルクを有するレンチを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る高低トルクを有するレンチを示す組立断面図である。 本発明の第１実施形態に係る高低トルクを有するレンチの別の角度からの組立断面図である。 本発明の第１実施形態に係る高低トルクを有するレンチのトルクが所定値に達する動作の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る高低トルクを有するレンチを示す斜視図である。

本発明の技術手段及びそれにより達成可能な効果を、より完全かつ明白に開示するために、開示した添付の図面及び符号と併せて本発明を以下に詳説する。

（第１実施形態）
図１及び図３を参照する。図１及び図３に示すように、本発明の第１実施形態に係る高低トルクを有するレンチ１０は、ハンドル１１を備える。ハンドル１１は、一端が高トルク操作部材２０に枢着され、他端が低トルク操作部材４０に枢着される。

第１実施形態のハンドル１１は、管１４を覆う把持部１２を有し、成形技術により把持部１２が管１４の外側の凹部（又は凸部）の構造に結合されているため、互いに回転することがない。管１４は、把持部１２より長く、その両端が把持部１２から突出され、各端が外方に延びて２つの突片１５が成形される。ハンドル１１は、２つの栓１３を有する。各栓１３は、把持部１２を半径方向で管１４に出入り可能なホールを閉塞する（図４を参照する）。

ここで述べる枢着構造とは、２つの軸部材１６を指す。これらの軸部材１６は、１本のピン１６１と１つの閉止ヘッド１６２とが結合されて構成される。２つの軸部材１６のうちの一方は、突片１５及び高トルク操作部材２０と接続され、他方の軸部材１６は、突片１５及び低トルク操作部材４０と接続される。閉止ヘッド１６２を取り外してピン１６１を突片１５から抜き抜くと、高トルク操作部材２０（又は低トルク操作部材４０）をハンドル１１から取り外すことができる。

図２及び図４を参照する。図２及び図４に示すように、高トルク操作部材２０をハンドル１１から取り外すと、管１４内から１本の柱３５、２本のピン３３、２つのリング３４、２枚のプレート３２、１つの音発生台３０及び１つのパッド３６を取り出すことができる。

上述した高トルク操作部材２０は、１つのアーム２１を有する。アーム２１は、一端に１つの環体２２が設けられ、他端に扁平部２６が設けられる。環体２２の内側には、噛合面２３が設けられる。噛合面２３は、複数の歯が接続されて構成される。扁平部２６の横には、アーム２１を貫通する孔部２５が形成されている。上述した高トルク操作部材２０は、例えば、メガネレンチのヘッド部材である。

（第２実施形態）
図６を参照する。図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る高低トルクを有するレンチ１０は、アーム２１の露出端に１つのラチェットヘッド部材２７が接続され、高トルク操作部材２０にラチェットレンチの機能を付与する。他の実施形態では、高トルク操作部材２０は、開口スパナ、モンキーレンチ又はトルクレンチでもよい。アーム２１の露出端は、対応したヘッド部材の輪郭に接続される。

また、高トルク操作部材２０の側面の空白部分には、トルク値２４が刻印されている。上述したトルク値２４が表す３０ニュートン（Ｎ）とは、高トルク操作部材２０が出力するトルクの最大値のことであるが、他の実施形態では、１つの記号によりトルク値を代替して環体２２に利用してもよく、その記号とは、例えば上向きの矢印、又は「Ｈｉｇｈ」などの外国語が表記されてもよい。

図２～図４を参照する。図２～図４に示すように、アーム２１は２つの突片１５間に位置する。ピン１６１が突片１５及びアーム２１に挿通されて閉止ヘッド１６２と結合されると軸部材１６が成形され、環体２２を支えて管１４から露出され、扁平部２６が管１４中に深く挿入される。柱３５は、扁平部２６の横の孔部２５に螺入されるスタッドでもよい。２つのリング３４は、対応したピン３３に係合され、そのうち一方のピン３３はプレート３２及び扁平部２６に挿通され、他方のピン３３がプレート３２及び音発生台３０の１つの扁平部３１に挿通され、これらのプレート３２が互いに対向した扁平部２６，３１の両側に並列状に配列される。また、音発生台３０は、パッド３６で離間され、管１４内の１つの弾性部材１７に間接的に接触される。

低トルク操作部材４０をハンドル１１から取り外すと、上述した弾性部材１７以外に、管１４内から他方の１本の柱５６、１本の円棒５７、１つの音発生ローラ５３、１本の軸５２、１つのローラ台５０及び２つの球体５５を取り出すことが可能である。

上述した低トルク操作部材４０は、アーム４１を有する。アーム４１は、一端にもう一つの環体４２を有し、他端に１つの切欠き４６が形成される。環体４２の内側には、噛合面４３が設けられる。切欠き４６の横には、アーム４１を貫通するもう一つの孔部４５が形成される。孔部４５の軸心方向は、切欠き４６の延伸方向と交差する。低トルク操作部材４０は、例えば、メガネレンチのヘッド部材である。

図６を参照する。図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る高低トルクを有するレンチ１０は、アーム４１の露出端に接続されたもう１つのラチェットヘッド部材４７は、低トルク操作部材４０にラチェットレンチの機能を付与する。他の実施形態では、高トルク操作部材２０は、開口スパナ、モンキーレンチ又はトルクレンチでもよい。アーム４１の露出端は、対応したヘッド部材の輪郭に接続される。

また、低トルク操作部材４０の側面の空白部分には、トルク値４４が刻印されている。上述したトルク値４４が表す１５ニュートン（Ｎ）とは、低トルク操作部材４０が出力するトルクの最大値のことであるが、他の実施形態では、他の記号によりトルク値を代替して環体２２に利用してもよく、その記号とは、例えば下向きの矢印、又は「Ｌｏｗ」などの外国語が表記されてもよい。

弾性部材１７は圧縮ばねである。圧縮ばねは、一端がローラ台５０に押し付けられ、他端がパッド３６に当接される。ローラ台５０の他端には、１つの組立室５１が形成され、ローラ台５０を取り囲む組立室５１の壁に２つの孔部５４が貫通されて形成される。軸５２は、音発生ローラ５３に挿通され、ローラ台５０は組立室５１の壁により取り囲まれ、音発生ローラ５３の円周面が２つの球体５５及び円棒５７に転がり接触される。各球体５５は、孔部５４を介して管１４の内側に転がり接触される。アーム４１を２つの突片１５間に位置させ、もう一つの軸部材１６を突片１５及びアーム４１に挿通し、切欠き４６は、ともに管１４に深く挿入される円棒５７を含むとともに、環体４２を支えて管１４から露出される。もう一本の柱５６は、アーム４１の孔部４５に螺入されるスタッドでもよい。

レンチ１０は、１つのワークの締め付け（又は緩め）を２つの操作部材のうちの一つにより行う。上述したワークは、１つのナット、ねじ又はボルトである。ナットは、外部に多辺形の輪郭を有し、雌ねじを有する。ねじ又はボルトは、雄ねじ及びヘッド部を有する。ヘッド部は、複数の辺又は角を有する。内外２つのねじ部の案内により、時計回りに回すと締付けられ、逆時計回りに回すと緩めることができる。

仮に、レンチ１０でワーク（図示せず）を締め付ける際、低トルク操作部材４０を選択すると、噛合面４３により対辺距離が合致したナット又はヘッド部を受けるとき、環体４２はワークの外部に位置する。弾性部材１７がローラ台５０を押し動かし、音発生ローラ５３は、円棒５７を介してアーム４１が管１４に対して旋回することを防ぐことができる。ハンドル１１が作用力を受けると、アーム４１が管１４に伴って同じ方向に旋回するため、管１４が環体４２によりナット（又はヘッド部）に対応した角を駆動させ、ワークにトルクを加えると、ワークの反作用力が環体４２を介してアーム４１に伝達される。アーム４１は、円棒５７を支え、音発生ローラ５３から弾性部材１７に伝達される作用力に対抗する。

図５を参照する。図５に示すように、反作用力が弾性部材１７の力より大きい場合、アーム４１が軸部材１６の周りで揺動すると管１４に衝突して衝撃音が発生し、締め付けるワークのトルクが低トルク操作部材４０の所定値に達したことを知らせて警告する。このときアーム４１は、ローラ台５０に対して水平方向の押圧力を発生させ、円棒５７が音発生ローラ５３の外表面の曲面で移動するが、デッドポイント（Ｄｅａｄ Ｐｏｉｎｔ）は超えない。音発生ローラ５３が円棒５７の力を球体５５まで伝達させると、球体５５が管１４の内側で転動し、ローラ台５０が管１４内で変位するととともに、弾性部材１７を押し潰して変形させる。そのため、弾性部材１７は、１５ニュートン（Ｎ）の力に等しく、レンチ１０によりワークを締め付けるトルクとして利用することができる。

図４を再び参照する。ハンドル１１に加える力を緩めると、レンチ１０はワークを締め続けることを止める。アーム４１の均衡が失われると、弾性部材１７の力が開放され、ローラ台５０を押動して元の位置に戻し、音発生ローラ５３が円棒５７を押し戻してアーム４１を元の位置に戻し、柱５６を管１４に衝突させて衝撃音を発生させ、低トルク操作部材４０が初期状態に戻ったことを知らせる。

もし高トルク操作部材２０を選択してワーク（図示せず）を締め付ける場合、対辺距離が合致したナット又はヘッド部を噛合面２３で受けるとき、環体２２は、ワークの外部に位置する。弾性部材１７がパッド３６を介して音発生台３０を押し動かし、プレート３２によりアーム２１が管１４に対して旋回することを防ぐ。ハンドル１１が力を受けると、管１４が同期で旋回し、上述したアーム２１が環体２２によりワークを対応した角にトルクを作用させることができる。

図５を見ると分かるように、ワークの反作用力は、環体２２を介してアーム２１に伝達される。反作用力が弾性部材１７の力より大きいとき、アーム２１は、軸部材１６の周りで揺動し、管１４に衝突して衝撃音が発生し、ワークを締め付けるトルクが高トルク操作部材２０の所定値に達したことを知らせるとともに、アーム２１がプレート３２を介して音発生台３０に対して水平方向の押圧力を付与する。音発生台３０が管１４の軸心方向で変位すると、パッド３６を介して弾性部材１７を間接的に圧縮し、変形させる。そのため、弾性部材１７は３０ニュートン（Ｎ）の力に等しく、レンチ１０がワークを締め付けるトルクとして利用する。

図４を再び参照する。ハンドル１１に加える力を緩めると、レンチ１０はワークを締め続けることを止める。アーム２１の均衡が失われると、弾性部材１７の力が開放され、パッド３６及び音発生台３０を押動して元の位置に戻し、プレート３２がアーム２１を元の位置に押し戻し、柱３５を管１４に衝突させて再び衝撃音が発生し、高トルク操作部材２０が初期状態に戻ったことを知らせる。

梃子の原理から、モーメント＝モーメントアーム×作用力である。軸部材１６を支点とし、噛合面２３，４３から支点までの距離を（抗力の）モーメントアームとして用い、ワークの反作用力を乗算すると（抵抗）モーメントが得られる。支点から弾性部材１７までの距離を（加えられた力の）モーメントアームと見なし、弾性部材１７の力を乗算するともう一つの（加えられた力の）モーメントが得られる。もし（加えられた力の）モーメントが（抵抗）モーメントに等しい場合、（抗力の）モーメントアームは（加えられた力の）モーメントアームより短く、弾性部材１７の力はワークの反作用力より小さい。

高トルク操作部材２０及び低トルク操作部材４０の（抗力の）モーメントアームは略等しい。プレート３２及び／又はパッド３６は、アーム２１から弾性部材１７までの距離を増大させるため、高トルク操作部材２０の（加えられた力の）モーメントアームが低トルク操作部材４０の（加えられた力の）モーメントアームより長く、高トルク操作部材２０のトルクは低トルク操作部材４０のトルクより大きい。

弾性疲労に関しては、栓１３を取り外し、ハンドツール（例えば、ドライバ）を管１４に入り込ませて柱３５，５６を旋回させてアーム２１，４１の管１４に対する回転角度を調節すると、弾性部材１７が出力する力の強弱を変更し、高トルク操作部材２０又は低トルク操作部材４０を元の所定値に回復させることができる。

当該分野の技術を熟知する者が理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１０ レンチ
１１ ハンドル
１２ 把持部
１３ 栓
１４ 管
１５ 突片
１６ 軸部材
１７ 弾性部材
２０ 高トルク操作部材
２１ アーム
２２ 環体
２３ 噛合面
２４ トルク値
２５ 孔部
２６ 扁平部
２７ ラチェットヘッド部材
３０ 音発生台
３１ 扁平部
３２ プレート
３３ ピン
３４ リング
３５ 柱
３６ パッド
４０ 低トルク操作部材
４１ アーム
４２ 環体
４３ 噛合面
４４ トルク値
４５ 孔部
４６ 切欠き
４７ ラチェットヘッド部材
５０ ローラ台
５１ 組立室
５２ 軸
５３ 音発生ローラ
５４ 孔部
５５ 球体
５６ 柱
５７ 円棒
１６１ ピン
１６２ 閉止ヘッド

Claims (10)

1. 中空のハンドルと、
   前記ハンドルの一端に枢着された高トルク操作部材と、
   前記ハンドルの他端に枢着された低トルク操作部材と、
   前記ハンドルの内部に配設され、前記高トルク操作部材及び前記低トルク操作部材の間に挟まれることによって前記高トルク操作部材及び前記低トルク操作部材に弾性力を付与する弾性部材と、を備え、前記高トルク操作部材又は前記低トルク操作部材によりワークを締め付け又は緩めることが可能な高低トルクを有するレンチであって、
   前記弾性力は押圧力であり、前記高トルク操作部材又は前記低トルク操作部材により前記ワークを締め付け又は緩めたときに、前記ワークに働く反作用力が前記高トルク操作部材又は前記低トルク操作部材に伝達され、この伝達された力に対して、前記弾性部材が前記高トルク操作部材又は前記低トルク操作部材に押圧力を付与することができ、前記反作用力が前記弾性部材の前記押圧力よりも大きい場合、前記高トルク操作部材又は前記低トルク操作部材が前記弾性部材を圧縮変形させ、前記ワークを締め付け又は緩めることを止めると前記弾性部材の前記圧縮変形が開放され、
   前記高トルク操作部材側の軸部材から前記弾性部材の前記高トルク操作部材側の端部までの距離であるモーメントアームは、前記弾性部材の前記低トルク操作部材側の端部から前記低トルク操作部材側の軸部材までの距離であるモーメントアームより大きいことを特徴とする、高低トルクを有するレンチ。
2. 前記高トルク操作部材は、前記ハンドルに枢着されたアームと、前記ハンドル内部で往復運動する音発生台と、を有し、
   前記アームは、一端が前記ハンドルから延び、他端が前記ハンドルに深く挿入され、
   前記音発生台は、一端が前記弾性部材の力を受け、他端が並列状に配列された２枚のプレートを介し、前記ハンドルに深く挿入された前記アームの部位に接続されることを特徴とする請求項１に記載の高低トルクを有するレンチ。
3. 前記アームの前記ハンドルに深く挿入された箇所には、扁平部が設けられ、
   前記扁平部と、前記音発生台の１つの扁平部とには、並列状に配列された２枚の前記プレートが枢着されることを特徴とする請求項２に記載の高低トルクを有するレンチ。
4. 前記扁平部の横には、前記アームに挿通されて調節可能な１本の柱が設けられることを特徴とする請求項３に記載の高低トルクを有するレンチ。
5. 前記柱は、前記ハンドルのホールに対向し、
   前記ホールは、１つの栓により閉塞されることを特徴とする請求項４に記載の高低トルクを有するレンチ。
6. 前記音発生台は、パッドで離間され、前記弾性部材の一端に間接的に接触されることを特徴とする請求項２に記載の高低トルクを有するレンチ。
7. 前記低トルク操作部材は、前記ハンドルに枢着されたアームと、前記ハンドルの内部で往復運動するローラ台と、を有し、
   前記アームは、一端が前記ハンドルから延び、他端が前記ハンドルに深く挿入されるとともに１本の円棒を含み、
   前記ローラ台は、一端が前記弾性部材の力を受け、前記円棒に転がり接触される音発生ローラが他端に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の高低トルクを有するレンチ。
8. 前記ローラ台には、２つの球体が配設され、
   前記球体は、前記音発生ローラ及び前記ハンドル内部に転がり接触されることを特徴とする請求項７に記載の高低トルクを有するレンチ。
9. 前記円棒の横には、前記アームに挿通されて調節可能な１本の柱が設けられることを特徴とする請求項７に記載の高低トルクを有するレンチ。
10. 前記柱は、前記ハンドルのホールに対向し、前記ホールは１つの栓により閉塞されることを特徴とする請求項９に記載の高低トルクを有するレンチ。