JP2004257554A - 自動変速装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 自動変速装置の提供。
【解決手段】 中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなり、該トルクフィードバック装置が抵抗トルク具えた装置とされ、負荷トルクがその抵抗トルクより低い時、該伝送装置中の減速機構のシフト位置が開始シフト位置に維持され、負荷トルクが抵抗トルクより高い時、該トルクフィードバック装置中の推力輪を介して嵌め輪を駆動して伝動装置中の切り換え歯車を制圧し、該伝送装置中の減速機構を別のシフト位置に切り換えさせる。ゆえに本発明の自動変速装置は負荷トルクが増加或いは低減する時、動力伝送装置の減速機構を自動的に切り換えて、自動的にシフト位置を変換し、動力伝送装置の機械効率を高める。
【選択図】 図１
【解決手段】 中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなり、該トルクフィードバック装置が抵抗トルク具えた装置とされ、負荷トルクがその抵抗トルクより低い時、該伝送装置中の減速機構のシフト位置が開始シフト位置に維持され、負荷トルクが抵抗トルクより高い時、該トルクフィードバック装置中の推力輪を介して嵌め輪を駆動して伝動装置中の切り換え歯車を制圧し、該伝送装置中の減速機構を別のシフト位置に切り換えさせる。ゆえに本発明の自動変速装置は負荷トルクが増加或いは低減する時、動力伝送装置の減速機構を自動的に切り換えて、自動的にシフト位置を変換し、動力伝送装置の機械効率を高める。
【選択図】 図１
Description
本発明は一種の自動変速装置に係り、特にトルクフィードバック装置により伝送装置中の切り換え歯車位置を制御し、さらにこの切り換え歯車により伝送装置中の変速シフト位置を切り換え、これにより負荷トルクが増加或いは低減する時に、自動的に動力伝送装置を切り換えることができる、自動変速装置に関する。
周知の動力伝送装置、特に電動回転工具（例えば電気ドリル、電動スクリュードライバー）に使用される多段変速動力伝送装置は、通常、減速機構を使用することで多段変速或いは多段トルクを提供している。一般に、このような減速機構は複数組の遊星歯車機構で構成され、それは手動機構により内部のクラッチ或いはそれらに駆動される機構を制御することで、各歯車系中のある部品を固定するかある部品を駆動し、これにより異なる入力及び出力減速比の機能を達成している。
前述の周知の動力伝送装置の減速機構には、使用者がその使用経験を通して、或いは操作過程で加工状況を観察して主観判断を行なった後に、手動で減速機構をシフト位置を変換し、これにより作業に十分なトルク或いは回転速度を提供する。一般に減速機構の駆動モータのトルク、回転層度、損耗効率及び機械効率には一定の関係があり、その損耗効率と機械効率は通常、トルクと回転速度の乗積の増加により高まり、トルクと回転速度の乗積がある特定値に達すると、その損耗効率が続けて増加すると、機械効率が徐々に下降する。しかし、人為操作による制御は、往々にして駆動モータを機械効率の最良の範囲内で操作できない。このため、負荷トルクフィードバックの機構により、自動的に減速機構のシフト位置を切り換えることが必要になる。本発明は周知の動力伝送装置の減速機構の欠点を改善するものである。
本発明は一種の自動変速装置を提供して周知の技術中の制限と欠点を解決することを目的としている。
上述の目的を達成するため、本発明の提供する自動変速装置は、中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなる。本発明の特徴は、該座体がそのケースを貫通し三角状を形成する数個の相互に対応する案内溝と径方向に平行な溝とを具え、且つ座体内底部と外底部にフランジが形成され、該伝送装置は内歯車構造により形成された切り換え歯車が、二組の遊星歯車セットに噛み合って構成され、且つ該切り換え歯車の外環周囲に周囲に内に凹んだ環状溝が形成されている。後述の嵌め輪中に取り付けられた複数のピンが切り換え歯車の環状溝中に挿入されて該切り換え歯車を第１極限位置に拘束して二組の遊星歯車セットに同時に噛み合わせるか、或いは該切り換え歯車を第２極限位置に拘束して第２遊星歯車セットのみと噛み合わせる。該トルクフィードバック装置はねじりバネ、推力輪、嵌め輪及び圧縮バネを具え、該推力輪の外表面に外向きにガイドロッドが延伸形成され、該嵌め輪に複数のピンが取り付けられて該ピンが該座体の各案内溝中を貫通して前述の切り換え歯車の環状溝中に挿入され、且つ該嵌め輪に該座体の溝及び該推力輪のガイドロッドが組み合わされて、貫通し且つ軸方向に平行な溝が形成され、該圧縮バネが該嵌め輪と該座体の外表面のフランジにより該座体の外環周囲に拘束される。これにより、前述の推力輪が受ける負荷トルクがねじりバネと圧縮バネの抵抗を克服できない時、該切り換え歯車は第１極限位置にあり、並びにこの二組の遊星歯車セットに噛み合い且つそれと同期回転する。前述の推力輪の受ける負荷トルクがねじりバネと圧縮バネの抵抗を克服する時、それは自転を発生し並びに嵌め輪を駆動して該切り換え歯車を制圧させて切り換え歯車を移動させ、これにより切り換え歯車が第２極限位置となり且つ該座体内底部のフランジと係合し回転不能とされる。ゆえに、本発明の自動変速装置は負荷トルクの増加或いは減少時に、動力伝送装置の減速機構を自動的に切り換えて、自動でシフト位置変換を達成し、且つ動力伝送装置の機械効率を向上する。
請求項１の発明は、中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなる自動変速装置において、
該座体は、そのケースを貫通し三角状を形成する数個の相互に対応する案内溝と、径方向に平行な溝とを具え、且つ座体内底部と外底部にそれぞれフランジが形成され、
該伝送装置は、内歯車構造の切り換え歯車が、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わされて構成され、該第１遊星歯車セットが外歯車を具え、該切り換え歯車の外環周囲に周囲に内に凹んだ環状溝が形成され、該切り換え歯車の外表面底部に該座体の内底部のフランジと組み合わされる複数の凹溝が形成され、
該トルクフィードバック装置は、推力輪、嵌め輪及び圧縮バネを具え、該推力輪の外表面に外向きにガイドロッドが延伸形成され、該嵌め輪に複数のピンが取り付けられて該ピンが該座体の各案内溝中を貫通して前述の切り換え歯車の環状溝中に挿入され、且つ該嵌め輪に該座体の溝及び該推力輪のガイドロッドに対応し、貫通し且つ軸方向に平行な溝が形成され、該圧縮バネが該嵌め輪と該座体の外表面のフランジにより該座体の外環周囲に拘束され、
前述の推力輪が回転させられる時、そのガイドロッドが該座体の溝に沿って移動し並びに該溝により該嵌め輪を駆動し回転させ、該嵌め輪がその底部のピンにより該座体の案内溝の斜面に沿って下降して該圧縮バネを制圧して軸方向の抵抗力を発生させ、
前述の嵌め輪に取り付けられた複数のピンが座体の各案内溝中に挿入されてその制限を受け、該ピンが前述の切り換え歯車の環状溝中に挿入されて該切り換え歯車を第１極限位置に拘束して第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わせるか、或いは該切り換え歯車を第２極限位置に拘束して第２遊星歯車セットのみに噛み合わせ、
前述の切り換え歯車が第１極限位置にある時、それは第１遊星歯車セット及び第２遊星歯車セットと同期回転し、
前述の切り換え歯車が第２極限位置にある時、その底部の凹溝が座体内底部のフランジと噛み合って回転不能とされることを特徴とする、自動変速装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の自動変速装置において、トルクフィードバック装置がねじりバネを具え、該ねじりバネの一端が推力輪外縁に固定され、もう一端が座体外縁に固定されたことを特徴とする、自動変速装置としている。
該座体は、そのケースを貫通し三角状を形成する数個の相互に対応する案内溝と、径方向に平行な溝とを具え、且つ座体内底部と外底部にそれぞれフランジが形成され、
該伝送装置は、内歯車構造の切り換え歯車が、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わされて構成され、該第１遊星歯車セットが外歯車を具え、該切り換え歯車の外環周囲に周囲に内に凹んだ環状溝が形成され、該切り換え歯車の外表面底部に該座体の内底部のフランジと組み合わされる複数の凹溝が形成され、
該トルクフィードバック装置は、推力輪、嵌め輪及び圧縮バネを具え、該推力輪の外表面に外向きにガイドロッドが延伸形成され、該嵌め輪に複数のピンが取り付けられて該ピンが該座体の各案内溝中を貫通して前述の切り換え歯車の環状溝中に挿入され、且つ該嵌め輪に該座体の溝及び該推力輪のガイドロッドに対応し、貫通し且つ軸方向に平行な溝が形成され、該圧縮バネが該嵌め輪と該座体の外表面のフランジにより該座体の外環周囲に拘束され、
前述の推力輪が回転させられる時、そのガイドロッドが該座体の溝に沿って移動し並びに該溝により該嵌め輪を駆動し回転させ、該嵌め輪がその底部のピンにより該座体の案内溝の斜面に沿って下降して該圧縮バネを制圧して軸方向の抵抗力を発生させ、
前述の嵌め輪に取り付けられた複数のピンが座体の各案内溝中に挿入されてその制限を受け、該ピンが前述の切り換え歯車の環状溝中に挿入されて該切り換え歯車を第１極限位置に拘束して第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わせるか、或いは該切り換え歯車を第２極限位置に拘束して第２遊星歯車セットのみに噛み合わせ、
前述の切り換え歯車が第１極限位置にある時、それは第１遊星歯車セット及び第２遊星歯車セットと同期回転し、
前述の切り換え歯車が第２極限位置にある時、その底部の凹溝が座体内底部のフランジと噛み合って回転不能とされることを特徴とする、自動変速装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の自動変速装置において、トルクフィードバック装置がねじりバネを具え、該ねじりバネの一端が推力輪外縁に固定され、もう一端が座体外縁に固定されたことを特徴とする、自動変速装置としている。
本発明の自動変速装置は以下の作用と効果を達成する。
１．本発明の自動変速装置は、負荷トルクの増加或いは減少時に、自動的に動力伝送装置の減速機構を知り変えて、シフト位置の自動変換を達成する。
２．本発明の動力伝送装置の自動変速機能により、その動力伝送装置のトルクと回転速度を制御でき、比較的低い損耗効率で高い機械効率の範囲に維持できる。
１．本発明の自動変速装置は、負荷トルクの増加或いは減少時に、自動的に動力伝送装置の減速機構を知り変えて、シフト位置の自動変換を達成する。
２．本発明の動力伝送装置の自動変速機能により、その動力伝送装置のトルクと回転速度を制御でき、比較的低い損耗効率で高い機械効率の範囲に維持できる。
本発明の自動変速装置は、図１、２に示されるように、座体１、トルクフィードバック装置２、及び伝送装置３で構成されている。
該座体１は円柱形ケースとされ、その内部に中空の収容室１１が形成され、該収容室１１の底部周囲に表面より突出する複数のフランジが形成され、且つ軸方向の位置に、ケースを貫通する複数の三角状の案内溝１２が形成され、各案内溝１２の頂角が上向きとされ、底辺が径方向に沿って両側に延伸されて凹溝１２ａが形成され、該凹溝１２ａの底縁にケース表面より突出するフランジ１３が形成されている。また、該収容室１１の上端端面に軸方向に凹みケースの厚さ方向に貫通するスリット１４が設けられ、また、該ケースの側面を貫通し径方向に平行な溝１５が設けられている。
該トルクフィードバック装置２は、ねじりバネ２１、推力輪２２、嵌め輪２４及び圧縮バネ２５を具えている。該推力輪２２の外表面に外向きにガイドロッド２２ａが凸設され且つ内表面に内歯車２２ｂが形成され、該推力輪２２の外表面にさらに軸方向に延伸されて両端端面を貫通するスリット２２ｃが形成され、該嵌め輪２４はＣ形ケース構造とされ、その外表面上部に表面より突出する複数のフランジ２４ａが設けられ、且つ該嵌め輪２４の底部にそのケースを貫通し並びに該座体１の各案内溝１２に組み合わされる複数のピンシート２４ｂが形成され、各ピンシート２４ｂにそれぞれピン２４ｃが取り付けられている。該嵌め輪２４に更に該座体１の溝１５及び推力輪２２のガイドロッド２２ａに合わせて貫通し且つ軸方向に平行な溝２４ｄが形成されている。該圧縮バネ２５は該座体１の外周に嵌合され、並びに該座体１のフランジ１３と該嵌め輪２４のフランジ２４ａの間に制限され、それは嵌め輪２４の移動を受けて軸方向の弾力を発生する。該ねじりバネ２１は、抵抗トルクを提供する構造とされ、その一端に上固定端２１ａが形成され、別端に下固定端２１ｂが形成され、該上固定端２１ａが推力輪２２のスリット２２ｃ中に嵌め込まれ、該下固定端２１ｂが該座体１のスリット１４中に嵌め込まれ、これにより該推力輪２２を該座体１の開始相対位置に拘束する。
該伝送装置３は入力歯車３１、前減速輪３２、切り換え歯車３３及び後ろ減速輪３４を具えている。該入力歯車３１は動力伝送装置（図示せず）の動力伝送歯車とされる。該前減速輪３２は外歯車構造とされ、その一端に複数の遊星輪３２ａが枢設され、もう一端に駆動歯車３２ｂが接続されて動力を後ろ減速輪３４に伝送し、各遊星輪３２ａは同時に該入力歯車３１と該推力輪２２の内歯車２２ｂに噛み合い、これにより遊星歯車減速機構を形成している。該切り換え歯車３３は内歯車構造とされ、その外環周囲に内に凹んだ環状溝３３ａが形成され、且つその底端面に端面表面に分散配列された複数の凹溝３３ｂを具え、前述の嵌め輪２４中の各ピン２４ｃが該座体１の案内溝１２を貫通して該環状溝３３ａに挿入され、各凹溝３３ｂが該座体１の収容室１１底端の各フランジに噛み合う。該後ろ減速輪３４は円盤構造とされ、その一端に複数の遊星歯車３４ａが枢設され、もう一端に出力歯車３３ｂが固定され動力を動力出力装置（図示せず）に出力し、且つ各遊星歯車３４ａは該前減速輪３２の駆動歯車３２ｂと該切り換え歯車３３の内歯に噛み合い、これにより遊星歯車減速機構を形成している。
前述の本発明の自動変速装置は、座体１の収容室１１に伝送装置３及びトルクフィードバック装置３が取り付けられ、その開始状態にあって、該嵌め輪２４が該圧縮バネ２５の弾力作用を受けて、ピン２４ｃが該収容室１１の案内溝１２の上角部分に位置し、また、該嵌め輪２４のピン２４ｃにより該切り換え歯車３３の環状溝３３ａを拘束して、該切り換え歯車３３をその上部の極限位置となしている。さらに、開始状態にあって（図４、図５参照）、該推力輪２２中のガイドロッド２２ａが先に座体１の溝１５中に挿入されて回転角度の範囲が制限され、且つガイドロッド２２ａが更に嵌め輪２４の溝２４ｄを貫通し、これにより、この時の推力輪２２の角度位置が ねじりバネ２１と嵌め輪２４の拘束により決定される。
図３、４、５及び図６に示されるように、その動力伝送装置が運転する時、比較的大きな抵抗トルクを受ける状況にあって、該伝送装置３中の入力歯車３１は徐々に該前減速輪３２に入力するトルクを増加し、これにより前減速輪３２中の遊星輪３２ａが対応する反作用力を該推力輪２２の内歯車２２ｂに及ぼし、該推力輪２２を回転させようとする。しかし、該推力輪２２はねじりバネ２１及び該圧縮バネ２５の抵抗力を克服しなければ回転できない。該圧縮バネ２５の反作用弾力の発生は、該推力輪２２が回転してそのガイドロッド２２ａが溝２４ｄを通して該嵌め輪２４を駆動し、該嵌め輪２４が回転すると同時に、その底部のピン２４ｃが座体１の案内溝１２の斜面に沿って移動し、これにより嵌め輪２４が圧縮バネ２５を制圧して反作用の弾力を発生させる。この状況で、ピン２４ｃが該切り換え歯車３３を駆動して下向きに移動させて、前減速輪３２の推力輪２２に及ぼすトルクがある一定量に達すると、該推力輪２２が最大回転角度位置を達成し、且つ切り換え歯車３３が底部極限位置を達成してその底部の凹溝３３ｂを座体１の収容室１１底部のフランジに係合させる。
前述の減速機構切り換えのトルクの大きさは、適当な弾性係数のねじりバネ２１及び圧縮バネ２５を選択することで決定される。
前述の本発明の自動変速装置は電動ドリルの動力伝送装置とされ得て、孔開け時に、小トルク出力を提供するならば、前減速輪３２の該推力輪２２に及ぼすトルクが該ねじりバネ２１と該圧縮バネ２５の抵抗力を克服できないため、推力輪２２が回転せず、これにより切り換え歯車３３が開始状態とされて前減速輪３２と後ろ減速輪３４の遊星歯車３４ａに同時に噛み合い、且つ切り換え歯車３３が前減速輪３２と後ろ減速輪３４と同期に回転し、このとき変速機構の第１段速を提供し、且つそのトルク及び回転速度の関係は効率曲線極大値の付近の区域にある。もし大トルク出力を提供するなら、該入力歯車３１は徐々に入力のトルクを増し、且つ前減速輪３２の推力輪２２に及ぼすトルクがねじりバネ２１と圧縮バネ２５の抵抗力を克服し、これにより推力輪２２がトルク増加に伴い回転し、最後に該切り換え歯車３３が最低極限位置の状態とされて該前減速輪３２より離脱するが、後ろ減速輪３４の遊星歯車３４ａに噛み合い、且つ該切り換え歯車３３は凹溝３３ｂが座体１の収容室１１の底部のフランジの係合を受けて回転不能とされ、この時、変速機構の第１段速を提供し、且つそのトルクと回転速度関係は効率曲線強大値の付近の区域中にある。
以上は本発明を説明するための実施例の説明であり、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
１ 座体
１１ 収容室
１２ 案内溝
１２ａ 凹溝
１３ フランジ
１４ スリット
１５ 溝
２ トルクフィードバック装置
２１ ねじりバネ
２１ａ 上固定端
２１ｂ 下固定端
２２ 推力輪
２２ａ ガイドロッド
２２ｂ 内歯車
２２ｃ スリット
２４ 嵌め輪
２４ａ フランジ
２４ｂ ピンシート
２４ｃ ピン
２４ｄ 溝
２５ 圧縮バネ
３ 伝送装置
３１ 入力歯車
３２ 前減速輪
３２ａ 遊星輪
３２ｂ 駆動歯車
３３ 切り換え歯車
３３ａ 環状溝
３３ｂ 凹溝
３４ 後ろ減速輪
３４ａ 遊星歯車
３４ｂ 出力歯車
１１ 収容室
１２ 案内溝
１２ａ 凹溝
１３ フランジ
１４ スリット
１５ 溝
２ トルクフィードバック装置
２１ ねじりバネ
２１ａ 上固定端
２１ｂ 下固定端
２２ 推力輪
２２ａ ガイドロッド
２２ｂ 内歯車
２２ｃ スリット
２４ 嵌め輪
２４ａ フランジ
２４ｂ ピンシート
２４ｃ ピン
２４ｄ 溝
２５ 圧縮バネ
３ 伝送装置
３１ 入力歯車
３２ 前減速輪
３２ａ 遊星輪
３２ｂ 駆動歯車
３３ 切り換え歯車
３３ａ 環状溝
３３ｂ 凹溝
３４ 後ろ減速輪
３４ａ 遊星歯車
３４ｂ 出力歯車
Claims (2)
- 中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなる自動変速装置において、
該座体は、そのケースを貫通し三角状を形成する数個の相互に対応する案内溝と、径方向に平行な溝とを具え、且つ座体内底部と外底部にそれぞれフランジが形成され、
該伝送装置は、内歯車構造の切り換え歯車が、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わされて構成され、該第１遊星歯車セットが外歯車を具え、該切り換え歯車の外環周囲に周囲に内に凹んだ環状溝が形成され、該切り換え歯車の外表面底部に該座体の内底部のフランジと組み合わされる複数の凹溝が形成され、
該トルクフィードバック装置は、推力輪、嵌め輪及び圧縮バネを具え、該推力輪の外表面に外向きにガイドロッドが延伸形成され、該嵌め輪に複数のピンが取り付けられて該ピンが該座体の各案内溝中を貫通して前述の切り換え歯車の環状溝中に挿入され、且つ該嵌め輪に該座体の溝及び該推力輪のガイドロッドに対応し、貫通し且つ軸方向に平行な溝が形成され、該圧縮バネが該嵌め輪と該座体の外表面のフランジにより該座体の外環周囲に拘束され、
前述の推力輪が回転させられる時、そのガイドロッドが該座体の溝に沿って移動し並びに該溝により該嵌め輪を駆動し回転させ、該嵌め輪がその底部のピンにより該座体の案内溝の斜面に沿って下降して該圧縮バネを制圧して軸方向の抵抗力を発生させ、
前述の嵌め輪に取り付けられた複数のピンが座体の各案内溝中に挿入されてその制限を受け、該ピンが前述の切り換え歯車の環状溝中に挿入されて該切り換え歯車を第１極限位置に拘束して第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わせるか、或いは該切り換え歯車を第２極限位置に拘束して第２遊星歯車セットのみに噛み合わせ、
前述の切り換え歯車が第１極限位置にある時、それは第１遊星歯車セット及び第２遊星歯車セットと同期回転し、
前述の切り換え歯車が第２極限位置にある時、その底部の凹溝が座体内底部のフランジと噛み合って回転不能とされることを特徴とする、自動変速装置。 - 請求項１記載の自動変速装置において、トルクフィードバック装置がねじりバネを具え、該ねじりバネの一端が推力輪外縁に固定され、もう一端が座体外縁に固定されたことを特徴とする、自動変速装置。
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