JP3438486B2 - 自動変速装置 - Google Patents
自動変速装置Info
- Publication number
- JP3438486B2 JP3438486B2 JP25266296A JP25266296A JP3438486B2 JP 3438486 B2 JP3438486 B2 JP 3438486B2 JP 25266296 A JP25266296 A JP 25266296A JP 25266296 A JP25266296 A JP 25266296A JP 3438486 B2 JP3438486 B2 JP 3438486B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- speed
- section
- gear
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Transmission Device (AREA)
Description
て変速を行う自動変速装置、殊に電動工具用の自動変速
装置に関するものである。
動工具では、通常、初期が軽負荷、終期が重負荷となる
内容の作業を行う。従って、電動工具のモータと出力部
との間に減速比(増速比)を切り換えることができる変
速機構部を設けるとともに、負荷変動に応じた動作出力
状態の変化により自動的に変速がなされるようにしてお
くと、上記作業をスムーズに且つ迅速に行うことができ
る。
が提供されているが、この場合、どのような動作出力状
態になれば変速させるかの変速タイミングの設定が極め
て重要なポイントとなる。殊に電池を電源とするものに
おいては、満充電の電池で処理できる作業量が作業スピ
ードと相反する関係にあるために尚更である。ここにお
いて、従来の電池電源型の電動工具、たとえば電動ドラ
イバーでは、実際にねじ締め作業を行って、満充電の電
池でねじ締めを行うことができたねじの本数(作業量)
と、1本のねじ締めにかかる時間(作業時間)とを変速
タイミングを任意に変えて実測し、該実測データから作
業量と作業時間(作業スピード)とのバランスを取りつ
つ適当な変速タイミングに設定していた。
イミングの設定では、使用者が望むタイミングと実際に
変速がなされるタイミングとがずれていることが多い。
またねじの太さや種類、ねじ締めの対象物の種類等によ
って、適切なタイミングで変速されることにならないこ
とがある。
であり、その目的とするところは変速タイミングに関し
てより好ましいものとなっている自動変速装置を提供す
るにある。
機構部と、動作出力状態を検出する検出部と、該検出部
の出力を受けて上記変速機構部を作動させて変速させる
制御部とからなる自動変速装置において、上記検出部と
して、変速前のモータ出力と変速機構部を経た後の出力
トルクとの相関曲線と、変速後のモータ出力と変速機構
部を経た後の出力トルクとの相関曲線との交点に至った
ことを検出するものを用いたことに第1の特徴を有し、
変速前のモータ効率と変速機構部を経た後の出力トルク
との相関曲線と、変速後のモータ効率と変速機構部を経
た後の出力トルクとの相関曲線との交点に至ったことを
検出するものを用いたことに第2の特徴を有し、更に上
記2種の各検出部を備えるとともに、これら検出部を切
り換える選択手段を備えていることに第3の特徴を有す
るものである。
ータの最大出力を優先的に利用することができるタイミ
ングで変速がなされることになるために作業量と作業ス
ピードとを高い点でバランスさせることができ、上記第
2の特徴とするところによれば、モータの最大効率を優
先的に利用することができるタイミングで変速がなされ
ることになるために消費電力を抑えることができ、上記
第3の特徴とするところによれば、作業内容や使用者の
好み等に応じて、変速タイミングを変えることができ
る。
は、変速機構部の機構的な点は全く問わないが、電動工
具用として好ましい変速機構部の一例を図5以下に示
す。図示の電動工具は電動ドリルドライバーであって、
モータ6からチャック50に至るまでの動力伝達及び変
速の機構は、図6及び図7に示すように構成されてい
る。
されるモータ6の出力軸60には歯数の異なる二つのサ
ンギア11,12が固着されており、軸方向に並ぶこれ
らサンギア11,12には夫々複数個、図示例では3個
ずつの遊星ギア21,22が噛み合っている。互いに歯
数が異なる両遊星ギア21,22は共にキャリア4によ
って支持されたもので、遊星ギア21はサンギア11の
回りに等間隔で、遊星ギア22はサンギア12の回りに
等間隔で支持されており、両遊星ギア21,22は個々
に自転を行なうものの、同じ公転を行なうものとなって
いる。
ングギア31に遊星ギア21がかみ合っており、同じく
出力軸60と同心に配されているリングギア32が遊星
ギア22とかみ合っている。軸方向に並ぶこれら2つの
リングギア31,32のうち、リングギア31はその外
周面に複数個の係合突起35が周方向において等間隔に
形成されたもので、ギアケース1に対して遊転自在とさ
れている。またリングギア32もギアケース1に対して
遊転自在とされたものであるとともに、このリングギア
32は、ギアケース1を外レース330とするワンウェ
イクラッチ33の内レース331を兼ねたものとなって
いる。
上述のようにギアケース1を外レース330、リングギ
ア32を内レース331とするとともに、両レース33
0,331間に形成された楔状空間にボール(もしくは
ローラ)332を配したものとして形成されたフリーホ
イール型のもので、狭くなる方向が異なる2種の楔状空
間を備えるともに、両種楔状空間の間に正逆切換リング
76から突設させた駆動片77を位置させており、ギア
ケース1に対して正逆切換リング76を回転させて、駆
動片77の両側に位置する一対のボール332,332
のうちのいずれを駆動片77で押圧するかによって、内
レース331であるリングギア32の回転可能方向を切
り換えることができるものとなっている。
を楔状空間の広い方に押し込んでいる時、他方のボール
332はばね333による付勢で楔状空間の狭い部分に
位置しており、この状態ではリングギア32(内レース
331)の一方向回転は可能であるが、他方向回転は阻
止される。駆動片77によって他側のボール332を楔
状空間の広い方に押し込んでいる時には、一方のボール
332がばね333による付勢で楔状空間の狭い部分に
位置しており、この状態ではリングギア32(内レース
331)の他方向回転は可能であるが、一方向回転が阻
止される。
逆切換リング76とワンウェイクラッチ33の他に、リ
ング状の切換部材70が配設されている。軸方向にスラ
イド自在とされている切換部材70は、一方向に移動し
た時にリングギア31外周面の上記係合突起35と係合
する突起71を具備しているもので、この係合によって
リングギア31の回転を阻止するとともに、そのスライ
ドで係合突起35と突起71との係合が解除された時、
リングギア31の回転を許す。
は、図5に示す電磁駆動部材7と、ギアケース1外面に
軸66によって枢支されるとともに一端を電磁駆動部材
7に、他端を切換部材70外周面から突設させた連結軸
72に連結させたレバー65によってなされる。上記両
遊星ギア21,22を支持しているキャリア4は、サン
ギア41を一体に備えており、このサンギア41の回転
はサンギア41とリングギア43とに噛み合う遊星ギア
42を支持しているキャリア44に伝達され、更にキャ
リア44の回転はオートロック機構55を通じて出力軸
5に伝達される。ここにおけるオートロック機構55
は、モータの回転を止めた時に出力軸5をギアケース1
6に対して自動的にロックしてしまい、モータを回転さ
せればこのロックを自動的に解除する機能をもつもので
あるが、この点については説明を省略する。また、上記
リングギア43も遊転自在として、このリングギア43
にクラッチばね47のばね圧力でボール48を係合させ
ることで、負荷トルクが所定値以上になった時に出力軸
5とサンギア41とを切り離してしまうトルクリミッタ
ーを構成しているのであるが、この点についても説明を
省略する。
がリングギア31の回転を阻止しており、且つリングギ
ア32が図中矢印で示す方向について回転可能にワンウ
ェイクラッチ33が設定されている時、モータ6を回転
させれば、その回転出力は、回転が阻止されているリン
グギア31と噛み合った遊星ギア21を通じてキャリア
4に伝達される。この時、リングギア32は出力軸5と
同方向に空転するが、この空転は図中矢印で示す回転が
許されている方向である。
で図7(b)に示すように切換部材70が移動して係合突
起35と突起71との係合を解除すれば、リングギア3
1がフリーとなるとともに、負荷につながったキャリア
4の停止がサンギア11,12に噛み合う遊星ギア2
1,22の自転でリングギア31,32を回転させよう
とするが、この時のリングギア32の回転方向は、上記
空転時とは逆方向に、つまりワンウェイクラッチ33に
よって回転が阻止されている方向となるために、この時
点からリングギア32と噛み合った遊星ギア22を通じ
てキャリア4、そして出力軸5に動力が伝達される。
より少なく且つ遊星ギア22の歯数が遊星ギア21の歯
数より多くなっていることから、高速回転低トルク状態
から低速回転高トルク状態に切り換えられたことにな
る。低速回転高トルク状態から高速回転低トルク状態へ
の復帰は、上記電磁駆動部材7の復帰によって行われ
る。
ワンウェイクラッチ33による回転規制方向を逆にする
とともにモータ6の回転方向を逆にした時には、当初、
切換部材70によって回転が止められているリングギア
31に噛み合う遊星ギア21を通じてキャリア4に動力
が伝達され、この時、リングギア32はワンウェイクラ
ッチ33における回転可能方向に空転する。
ギア31をフリーとすれば、ワンウェイクラッチ33に
よって回転が阻止されているリングギア32とこれに噛
み合う遊星ギア22を通じてキャリア4に動力が伝達さ
れる。ワンウェイクラッチ33は一つだけであるもの
の、その回転阻止方向を切り換えられるようにすること
で、電動ドリルドライバーに求められる正転と逆転とに
おいて、同じ変速動作を得られるようにしているわけで
ある。なお、図示例における正逆切換リング76は、図
5に示す回転方向切換ロッド8と、図6に示すようにギ
アケース1に軸91で軸支されて一端を回転方向切換ロ
ッド8に、他端を正逆切換リング76に係合させた切換
レバー90とによってなされる。図5中のSWは、回転
方向切換ロッド8の操作に応じた回転方向の切り換え
と、トリガースイッチ9によるオンオフとを行うスイッ
チユニットである。
ように電磁駆動部材7の作動で変速動作を行うものであ
るが、電磁駆動部材7を作動させる変速タイミングは、
ここでは実際の作業とは無関係にモータ6自体の特性
(と変速機構の変速前後の減速比)に基づいて設定して
いる。すなわち、変速前(高速回転低トルク状態)の状
態でのモータ出力(出力トルク×出力回転数)PH 、モ
ータ効率(出力/入力)ηH 、変速機構部を経た後の出
力回転数(工具出力回転数)NH 、モータ電流値IH 等
を、変速機構部を経た後の出力トルク(工具出力トル
ク)を変化させつつ測定する。また変速後(低速回転高
トルク状態)の状態でのモータ出力PL 、モータ効率η
L 、工具出力回転数NL 、モータ電流値IL 等を工具出
力トルクを変化させつつ測定する。変速機構部と組み合
わせた状態で測定しても、モータ単体で測定を行っても
よい。後者の場合、変速機構部がからむ特性に関しては
測定値と変速機構部の変速前後の減速比とを基に演算に
より特性値を導く。
スを考慮した変速タイミングに設定するにあたっては、
図1に示すように、変速前のモータ出力PH と工具出力
トルクとの相関曲線と、変速後のモータ出力PL と工具
出力トルクとの相関曲線とから両曲線の交点を求めてこ
の交点を高速回転低トルク状態から低速回転高トルク状
態への変速ポイントCPとする。次に変速前の工具出力
回転数NH と工具出力トルクとの相関曲線またはモータ
電流値IH と工具出力トルクとの相関曲線から、上記変
速ポイントCPでの工具出力回転数Nxまたはモータ電
流値Ixを求め,周波数ジェネレータ等の回転数検出手
段で測定する工具出力回転数Nが上記値Nxになった時
点、またはモータ電流検出手段で測定するモータ電流値
Iが上記値Ixになった時点で上記電磁駆動部材7を作
動させて変速を行わせるのである。このように変速タイ
ミングを設定したものでは、モ−タの最大出力を優先的
に利用する設定となっているために、作業量と作業スピ
ードとを高次元でバランスさせたものとなる。
H と工具出力トルクとの相関曲線と、変速後のモータ効
率ηL と工具出力トルクとの相関曲線との交点を変速ポ
イントCPとし、上述の場合と同様に該変速ポイントC
Pにおける工具出力回転数Nxまたはモータ電流値Ix
を求めて、回転数検出手段で測定する工具出力回転数N
が上記値Nxになった時点、またはモータ電流検出手段
で測定するモータ電流値Iが上記値Ixになった時点で
変速を行わせる時には、モータの最大効率を優先的に利
用する設定となり、このために消費電力を抑えることが
できて、電池電源のものにおいては電池の消費を少なく
することができ、作業量の向上を図ったものとなる。
回転数NH と工具出力トルクとの相関曲線と、変速後の
工具出力回転数NL と工具出力トルクとの相関曲線との
交点を変速ポイントCPとし、上述の場合と同様に該変
速ポイントCPにおける工具出力回転数Nxまたはモー
タ電流値Ixを求めて、回転数検出手段で測定する工具
出力回転数Nが上記値Nxになった時点、またはモータ
電流検出手段で測定するモータ電流値Iが上記値Ixに
なった時点で変速を行わせる時には、モータの最大回転
数を優先的に利用する設定となる。従って作業スピード
を最も速くすることができるものとなる。
通常作業モード用、図2に示した変速タイミング設定の
ものを経済作業モード用、図3に示した変速タイミング
設定のものをスピード作業モード用と区別するならば、
これら3つのモードを全て備えるとともに、使用者の意
志によってどのモードとするかを選択することができる
ようにしておくのが最も好ましい。図4はこのモード選
択を可能とした自動変速装置のブロック回路図を示して
おり、図中MSがモード選択スイッチである。マイクロ
コンピュータで構成された制御部CPUは、各モードで
の変速ポイントCPにおける工具出力回転数Nxまたは
モータ電流値Ixをメモリに保持しており、回転数検出
手段またはモータ電流検出手段からなる検出部での検出
値と、選択されたモードにおける上記記憶値との比較で
電磁駆動手段7を作動させて変速を行わせる。
高トルク状態への変速タイミングに関して説明したが、
逆方向の変速タイミングも同様にして設定することがで
きる。また、2段変速の場合について述べたが、3段変
速以上の多段変速の場合も同様にして設定することがで
きる。
構部と、動作出力状態を検出する検出部と、該検出部の
出力を受けて上記変速機構部を作動させて変速させる制
御部とからなる自動変速装置において、上記検出部とし
て、変速前のモータ出力と変速機構部を経た後の出力ト
ルクとの相関曲線と、変速後のモータ出力と変速機構部
を経た後の出力トルクとの相関曲線との交点に至ったこ
とを検出するものを用いているために、モータの最大出
力を優先的に利用することができるタイミングで変速が
なされることになり、従って作業量と作業スピードとを
高い点でバランスさせたものを得ることができる。
変速機構部を経た後の出力トルクとの相関曲線と、変速
後のモータ効率と変速機構部を経た後の出力トルクとの
相関曲線との交点に至ったことを検出するものを用いた
ものでは、モータの最大効率を優先的に利用することが
できるタイミングで変速がなされることになるために、
消費電力を抑えることができるものであり、特に電池電
源のものでは作業量を増やすことができる。
に、これら検出部を切り換える選択手段を備えたものに
おいては、作業内容や使用者の好み等に応じて、上記2
種の間で変速タイミングを変えることができるために、
使い勝手が向上する。
る。
る。
る。
のブロック図である。
具の部分縦断面図である。
斜視図、(b)は変速後を示す斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 変速機構部と、動作出力状態を検出する
検出部と、該検出部の出力を受けて上記変速機構部を作
動させて変速させる制御部とからなる自動変速装置であ
って、上記検出部は変速前のモータ出力と変速機構部を
経た後の出力トルクとの相関曲線と、変速後のモータ出
力と変速機構部を経た後の出力トルクとの相関曲線との
交点に至ったことを検出するものであることを特徴とす
る自動変速装置。 - 【請求項2】 変速機構部と、動作出力状態を検出する
検出部と、該検出部の出力を受けて上記変速機構部を作
動させて変速させる制御部とからなる自動変速装置であ
って、上記検出部は変速前のモータ効率と変速機構部を
経た後の出力トルクとの相関曲線と、変速後のモータ効
率と変速機構部を経た後の出力トルクとの相関曲線との
交点に至ったことを検出するものであることを特徴とす
る自動変速装置。 - 【請求項3】 変速機構部と、動作出力状態を検出する
検出部と、該検出部の出力で上記変速機構部を作動させ
て変速させる制御部とからなる自動変速装置であって、
請求項1及び請求項2に記載の各検出部を備えるととも
に、これら検出部を切り換える選択手段を備えているこ
とを特徴とする自動変速装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25266296A JP3438486B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 自動変速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25266296A JP3438486B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 自動変速装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10103462A JPH10103462A (ja) | 1998-04-21 |
JP3438486B2 true JP3438486B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=17240489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25266296A Expired - Fee Related JP3438486B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 自動変速装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3438486B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2030710B1 (en) | 2007-08-29 | 2014-04-23 | Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd. | Power tool and control system for a power tool |
JP2012125898A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Makita Corp | 動力工具 |
JP5810312B2 (ja) * | 2011-09-20 | 2015-11-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電動工具 |
JP5849221B2 (ja) * | 2011-09-20 | 2016-01-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電動工具 |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP25266296A patent/JP3438486B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10103462A (ja) | 1998-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230356380A1 (en) | Power tool with planetary transmission | |
US5967934A (en) | Planetary transmission with releaseable one way clutch | |
US4869131A (en) | Variable speed gearing in rotary electric tool | |
EP2503184B1 (en) | Multispeed power tool transmission | |
US8303449B2 (en) | Automatic transmission for a power tool | |
WO2010134431A1 (ja) | 電動工具 | |
JP3084138B2 (ja) | 回転電動工具の自動変速装置 | |
CA2469118A1 (en) | Three speed rotary power tool | |
US5513546A (en) | Device for fastening and loosening threaded members | |
EP2674262B1 (en) | Power tool | |
JP3438486B2 (ja) | 自動変速装置 | |
JP3744146B2 (ja) | 電池式電動工具 | |
JP2002066960A (ja) | 電動工具 | |
JP3391951B2 (ja) | 変速装置付き電動工具 | |
JP3289958B2 (ja) | 回転電動工具の変速装置 | |
JP3391950B2 (ja) | 変速装置付き電動工具 | |
JPH0972393A (ja) | 遊星変速装置 | |
JPH03221384A (ja) | 回転工具 | |
JPH08296706A (ja) | 遊星変速装置 | |
JP3391942B2 (ja) | 遊星変速装置 | |
JPH0255197B2 (ja) | ||
US20240157536A1 (en) | Multi-speed gear train for power tool | |
JPH0374633A (ja) | クラッチ | |
JP2003206960A (ja) | 遊星変速装置 | |
JPH03221381A (ja) | 回転工具のトルク調整装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030513 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613 Year of fee payment: 6 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613 Year of fee payment: 6 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |