JP3694945B2 - 変速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は変速装置、殊に電動工具用の電磁力によって変速動作を行う変速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
変速装置には各種構造のものがあるが、一般的には入力軸から出力軸に至るまでのギアの組み合わせの変更によって減速比が異なる出力を取り出すことができるようにしたものが用いられており、特に電動ドリルドライバーのような電動工具においては、入力軸と出力軸とを同心に配置することができるとともに得られる減速比に比してコンパクトにまとめることができる遊星機構を用いた変速装置が多用されている。
【0003】
このような変速装置においては、上述のようにギアの組み合わせを変更することで変速を行うわけであり、このために組み合わせの変更を行うための切換部材と、この切換部材を駆動するための駆動部材とが必要となっているわけであるが、特開平4−262151号公報に示されているように、駆動部材として電磁アクチュエーターであるソレノイドを用いた場合、電気的な変速制御が可能となる。
【0004】
しかし、従来から変速装置に用いられていたソレノイドは、ばね付勢に抗して励磁吸引力で吸引したプランジャーを、励磁吸引力で保持するものであったことから、励磁吸引によって所定減速比に切り換えた後、この減速比を保つには、ソレノイドに通電し続けなければならず、電池を電源とする機器に採用するには電池消耗の点で問題があった。
【0005】
この点に対処するには、変速機構部に変速を行わせる切換部材を駆動する電磁駆動部材として、キープソレノイド、たとえばプランジャーの吸引状態を内蔵永久磁石で保持するとともにプランジャーの突出状態がばねで保持されるキープソレノイドを用いればよい。一例を図36に示す。モータ6の出力軸である入力軸60には、一体物として形成された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には夫々遊星ギア21,22が噛み合っている。両遊星ギア21,22は互いに歯数が異なるとともに、出力軸5を一体に備えたキャリア4に対し、遊星ギア21は軸41で、遊星ギア22は軸42で支持されており、両遊星ギア21,22は、同軸に並ぶ入力軸60及び出力軸5の回りに回転方向においてずれた状態で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。そして上記入力軸60と同心に配されているとともに軸方向に並ぶ二つのリングギア31,32のうち、リングギア31が遊星ギア21と噛み合っており、リングギア32が遊星ギア22と噛み合っている。
【0006】
この遊星機構を用いた変速装置では、共に遊転自在となっている二つのリングギア31,32のいずれか一方を固定した状態から他方を固定した状態に変更することで変速を行うことができる。図中70は、リングギア31,32を選択的に固定する切換部材であり、遊星機構の軸方向にスライド自在となっている切換部材70は、そのスライド動作により、リングギア31外周面の係合突起35に係合してリングギア31の回転を止める状態と、リングギア32外周面の係合突起36に係合してリングギア32の回転を止める状態とを切り換える。
【0007】
リングギア31の回転を止めた時には、サンギア11と遊星ギア21、リングギア31、そしてキャリア4を介して出力軸5に減速出力を取り出すことができ、この時にはリングギア32は空転を行う。リングギア32の回転を止めた時にはサンギア12と遊星ギア22とリングギア32とキャリア4を介して出力軸5に減速出力を取り出すことができて、この時にはリングギア31は空転を行う。図示例ではサンギア12の歯数がサンギア11の歯数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、前者が高速回転低トルク出力を、後者が低速回転高トルク出力を得られる状態となる。
【0008】
ここにおいて、そのスライド動作により変速を行う切換部材70は、キープソレノイド7による駆動でスライドするものとする。このキープソレノイド7は、吸引状態にあるプランジャー74を永久磁石Mによって保持することができるとともに、逆極性で励磁した時には永久磁石Mの磁力をほぼ打ち消すことができるタイプのもので、プランジャー74の先端に上記切換部材70を取り付けてある。また、プランジャー74には圧縮コイルばね型のばね75を初期ばね力aが設定された状態で装着してあり、プランジャー74が距離xだけ吸引されて永久磁石Mの磁力で吸着されている時、上記の逆極性で励磁すると、ばね力a+kx(k:ばね定数)によって引き出されるようになっている。
【0009】
今、図37にも示すように、プランジャー74が吸引されているとともに永久磁石Mによるところの無励磁吸着力fm(fm>ばね力a+kx)によってこの状態が保持されている時、切換部材70がリングギア31を固定しているために、高速回転出力の状態となっている。この時、キープソレノイド7に逆極性電流を瞬間的に流せば、逆励磁で永久磁石Mの磁力が打ち消されてばね力a+kxによってプランジャー74が引き出されるために、切換部材70はリングギア32の回転を止める位置までスライドして以降の出力を低速回転とする。この位置では永久磁石Mのプランジャー74に対する磁力はほぼ零となるために、ばね力aによってこの状態が保持される。そして、低速回転出力となっている状態で、キープソレノイド7を瞬間的に励磁すれば、ばね力aに勝る励磁吸引力fcがプランジャー74を吸引して、切換部材70をリングギア31に係合する状態とし、以降は励磁しておかなくとも永久磁石Mによるところの無励磁吸着力fmによってこの状態が保持される。
【0010】
いずれの切り換えにおいても、切り換えが完了すれば、永久磁石Mによるところの無励磁吸着力fm又はばね力aによってその状態が保持されることから、切り換えを行う時点でキープソレノイド7に切り換え方向に応じた極性の電流を瞬間的に流すだけでよく、プランジャー74の吸引状態の保持に電流を流し続けなくてはならない通常のソレノイドを用いる場合に比して、消費電流がきわめて少なくてすむものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高減速比状態から低減速比状態への移行はばね力a+kxの補助があるために、小さい励磁吸引力で可能であるが、低減速比状態から高減速比状態への切り換え、つまりプランジャー74を引き込む動作は、ばね力aに勝る励磁吸引力が必要である上に、プランジャー74に作用する励磁吸引力は、その突出量に応じて2次関数的に減少することから、非常に大型のキープソレノイドを用いなくては復帰させることができず、携帯用電動工具に採用するにはこの点で問題を有していた。
【0012】
本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その目的とするところはキープソレノイドを用いて変速を行うために変速に要する消費電力が小さくてすむ上に、キープソレノイドとして小型のものを用いることができる変速装置を提供するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、電動工具用の変速装置であって、変速機構部と、この変速機構部に変速を行わせる切換部材と、切換部材を駆動する電磁駆動部材と、動力制御用の手動操作されるトリガースイッチとを備え、キープソレノイドで構成された上記電磁駆動部材は作業中の負荷の状態変化に応じて作動して切換部材を介して変速機構部を低減速比状態から高減速比状態へ駆動するものであり、且つ上記電磁駆動部材及び上記変速機構部は、共に手動入力で復帰するものであって作業終了時における上記トリガースイッチの復帰もしくは次の作業開始時における上記トリガースイッチの操作入力にて夫々復帰するものであることに特徴を有している。
【0015】
電磁駆動部材がトリガースイッチの復帰で復帰するものである場合、電磁駆動部材であるキープソレノイドが駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものとするとよい。
【0016】
電磁駆動部材と切換部材との間にはばねを介在させていることが望ましい。また電磁駆動部材の本体がスライド移動するようにしている場合、このスライド移動をガイドするリブやガイドピンを電磁駆動部材が収められたハウジングが備えていることが好ましい。電磁駆動部材は成形品である保持台を介して取り付けられているようにしておいてもよい。
【0017】
さらにはトリガースイッチの操作入力で復帰させる場合には、トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材も設けるとともに、この該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成しておくとよい。
本発明によれば、復帰のための電磁駆動力が不要となるために、キープソレノイドとして、小さな電磁駆動力しか持たないものを使用することができる。
【0018】
しかも、動力源制御用のトリガースイッチの作業終了時の復帰もしくは次の作業開始時のトリガースイッチの操作入力で変速機構部も電磁駆動部材も復帰するものであるために、復帰させることが容易となるとともに、作業を常に低減速比の高速回転状態から開始することができる。
【0019】
電磁駆動部材がトリガースイッチの復帰で復帰する場合、電磁駆動部材であるキープソレノイドが駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものとすれば、電磁駆動部材の手動入力による復帰動作を簡便に行わせることができる。
【0020】
電磁駆動部材と切換部材との間にばねを介在させておけば、変速機構部の復帰動作がよりスムーズで且つ確実なものとなる。
また電磁駆動部材の本体がスライド移動するようにしている場合、このスライド移動をガイドするリブやガイドピンをハウジングに設けておけば、電磁駆動部材の傾きを防止できる。電磁駆動部材が成形品である保持台を介して取り付けられているならば、トリガースイッチなどとの連動を容易に行うことができる。
【0021】
さらにはトリガースイッチの操作入力で復帰させる場合には、トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材も設けるとともに、この該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成しておくと、トリガースイッチの摺動抵抗を大幅に軽減できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図示例に基づいて詳述すると、図4に示す電動工具は電動ドリルドライバーであって、この電動工具におけるモータ6からチャック50に至るまでの動力伝達機構及び変速機構についてまず説明すると、図5に示すように、ギアケース1の一端開口側に配されるモータ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。
【0023】
そして出力軸60と同心に配されているリングギア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は図9及び図12に示すように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。
【0024】
ここにおけるワンウェイクラッチ33は、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330,331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、図8〜図10に示すように、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。
【0025】
すなわち、駆動片77が図13に示すように片側のボール332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、この状態では図中の矢印A方向のリングギア32(内レース331)の回転は可能であるが、図中の矢印B方向のリングギア32の回転は阻止される。駆動片77によって図中右側のボール332を図中右方に押す時には、逆に図中の矢印B方向のリングギア32(内レース331)の回転が可能となるとともに矢印A方向のリングギア32の回転は阻止される。
【0026】
ギアケース1内には、上記遊星機構及び正逆切換リング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、図10及び図12に示すように、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。上記突起71を備えた切換部材70は、図35に示すように、突起71の側面が一体につながったフランジ70aを備えたものとしておくことが強度の点で好ましく、このような形態としておくことで、衝撃荷重に対する耐久性を大幅に向上させることができる。
【0027】
上記切換部材70の上記軸方向スライドは、図12及び図4に示すキープソレノイドである電磁駆動部材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。この点については追って詳述する。
【0028】
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16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。
【0029】
今、図12(a)に示すように、切換部材70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と逆方向に空転するが、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。
【0030】
そして、モータ6の回転数検出手段等によって検出される負荷の増大に応じて電磁駆動部材7が作動し、図12(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31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21,22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。
【0031】
サンギア12の歯数がサンギア11の歯数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。しかもこの変速は、ワンウェイクラッチ33を利用してリングギア32の回転を止めるために、リングギア31の係止突起35から切換部材70が離れるだけで、リングギア32の回転阻止のために衝突が生じる部材が存在しておらず、従って動作中の変速であるにもかかわらず、スムーズで且つ騒音の無い変速がなされるものである。なお、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。この点については後述する。
【0032】
正逆切換リング76を回転させることで、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。負荷の増大の検出で電磁駆動部材7が作動してリングギア31がフリーとなれば、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、同じ動作を得られるようにしているわけである。
【0033】
なお、図示例における正逆切換リング76は、図14に示す回転方向切換ロッド8と、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。ここにおける回転方向切換ロッド8は、図4に示すスイッチユニットSWとも連動しており、モータ6の回転方向の切り換えも同時になされる。スイッチユニットSWは、トリガースイッチ9を引いた際のモータ6への通電制御や、トリガースイッチ9を引く量に応じたモータ6の回転速度制御も行うものであるが、この点については説明を省略する。
【0034】
図6から図11までは、ギアケース1への各部品の組み込み順を示しており、切換レバー90及び蓋部材10を装着した後、図7に示すように、正逆切換リング76とキャリア4を納め、次いで図8に示すように、遊星ギア22及びリングギア32とワンウェイクラッチ構成部材、図9に示すように、遊星ギア21とリングギア31、さらに図10に示すように切換部材70を順に納めた後、図11に示すようにスラスト板19を装着して組み立てる。図中の突部13は、正逆切換リング76の動作空間を確保しつつ正逆切換リング76とリングギア32との間の摺動抵抗を無くして機構ロスの低減を図るために、リングギア32のスラスト受け面として機能するものであり、ギアケース1の一端に嵌合する蓋部材10に一体に形成されている。なお、図示例において3個設けられている突部13は、ギアケース1に対する蓋部材10の位置決め並びに心出しの機能も有するものとなっている。
【0035】
また上記スラスト板19は図11に示すようにその外径がギアケース1の内径にほぼ一致しているとともに、図5に示すように、ギアケース1内にはめ込まれてギアケース1内面に接する弾性屈曲片190を外縁に備えていてギアケース1には軽い圧入で取り付けられており、このためにスラスト板19自体の抜け止めはもちろんギアケース1内のギアブロックの抜け落ちも防がれている。また弾性屈曲片190は、正逆切換リング76のスラスト方向移動を規制するものともなっており、正逆切換リング76とリングギア32との接触干渉が防止されている。リングギア32が回転する時のスラスト面摺動抵抗が低減されているわけである。
【0036】
次にキープソレノイドである電磁駆動部材7の動作、殊に復帰動作について図1〜図3に基づき説明する。ここにおける電磁駆動部材7は、前述のようにモータ6の回転数検出手段等によって検出した負荷が増大した時に作動してプランジャー74を突出させるとともに、前記トリガースイッチ9の操作に連動して復帰するもので、トリガースイッチ9の操作方向と同方向にスライド自在に配設されており、モータ6のオフ時、つまりトリガースイッチ9を引いていない状態においては、図1(a)に示すように、トリガースイッチ9に引かれて前進した位置にあるとともに、プランジャー74が引き込まれた状態にあり、前記変速機構部は、切換部材70がリングギア31と係合しておらず、低速回転高トルク状態Lにセットされている。
【0037】
この状態からトリガースイッチ9を引けば、図1(b)及び図1(c)に示すように、電磁駆動部材7はトリガースイッチ9との間に配されたばね93に押されて後退する。この後退によりレバー65を介して切換部材70を移動させてリングギア31に係合させ、高速回転低トルク状態Hにセットする。トリガースイッチ9を引くことによってスイッチユニットSWがモータ6への通電を開始するが、トリガースイッチ9とスイッチユニットSWとの間に設けた遊びZのために、モータ6への通電は高速回転低トルク状態Hにセットされた後に開始される。
【0038】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材7が作動すれば、図2(a)に示すように、プランジャー74が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Lに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ9から指を離せば、復帰ばね94のばね力FT とばね93のばね力FX とによるトリガースイッチ9の復帰に伴い、モータ6が停止し、次いでトリガースイッチ9のフック95に引かれて電磁駆動部材7が前進し、この前進により、プランジャー74は電磁駆動部材7におけるコイルを備えた本体側に引き込まれ、図1(a)に示す状態に復帰する。トリガースイッチ9の復帰に伴って電磁駆動部材7が復帰するものであり、また変速機構部における低速回転高トルク状態Lから高速回転低トルク状態Hへの復帰はトリガースイッチ9を引く際になされるわけである。図3に復帰ばね94のばね力FT とばね93のばね力FX 、電磁駆動部材7のばね75のばね力FP ,FS の関係を示す。図中の1a,1b,1c,2a,2bは図1(a)(b)(c)及び図2(a)(b)に夫々対応している。
【0039】
図15〜図17に他例を示す。ここでは電磁駆動部材7は固定されており、そのプランジャー74とトリガースイッチ9とには互いに吸着する永久磁石96,97が設けられている。図15(a)に示す初期状態においては、電磁駆動部材7のプランジャー74が突出した状態にあり、変速機構部は低速回転高トルク状態Lにセットされている。この状態からトリガースイッチ9を引けば、図15(b)に示すように、永久磁石96,97が互いに吸着しているためにプランジャー74も後退して電磁駆動部材7の復帰がなされるとともに変速機構部が高速回転低トルク状態Hに切り換えられ、図16(a)に示すように更にトリガースイッチ9を引けば、モータ6への通電が開始されるとともに、この時、永久磁石96,97が切り離される。
【0040】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材7が作動すれば、図16(b)に示すように、プランジャー74が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Lに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ9から指を離せば、トリガースイッチ9の復帰に伴い、図17(a)に示すようにモータ6が停止し、次いで図17(b)に示すように、トリガースイッチ9とプランジャー74とが再度永久磁石96,97によって接続される。
【0041】
このものでは、トリガースイッチ9を引く操作によって電磁駆動部材7の復帰がなされるとともに、変速機構部における低速回転高トルク状態Lから高速回転低トルク状態Hへの復帰もなされるわけである。図18に永久磁石96,97相互間の磁気吸引力FM と、復帰ばね94のばね力FT と、電磁駆動部材7のばね75のばね力FP ,FS の関係を示す。図中の15a,15b,16a,16b,17a,17bは図15(a)(b)と図16(a)(b)と図17(a)(b)に夫々対応している。
【0042】
図19〜図22に更に他の例を示す。本例における電磁駆動部材7も固定であり、そのプランジャー74とトリガースイッチ9とを連係させるものとして、ここではトリガースイッチ9に揺動自在であり且つばね99a,99bで付勢されたカム98を設けてある。図20(a)に示す初期状態においては、電磁駆動部材7のプランジャー74が突出した状態にあり、変速機構部は低速回転高トルク状態Lにセットされている。この状態からトリガースイッチ9を引けば、図20(b)に示すように、カム98によってプランジャー74が押されて後退し、電磁駆動部材7の復帰がなされるとともに変速機構部が高速回転低トルク状態Hに切り換えられ、更にトリガースイッチ9を引けば、図21(a)及び図21(b)に示すように、カム98はばね99aに抗して一旦倒れた後、プランジャー74との係合状態から外れるとともに、モータ6への通電が開始される。
【0043】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材7が作動すれば、図22(a)に示すように、プランジャー74が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Lに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ9から指を離せば、トリガースイッチ9の復帰に伴い、図22(b)(c)に示すように、カム98とプランジャー74とが再度係合する状態に戻るとともに、モータ6が停止する。このものにおいても、トリガースイッチ9を引く操作によって電磁駆動部材7の復帰がなされるとともに、変速機構部における低速回転高トルク状態Lから高速回転低トルク状態Hへの復帰もなされる。
【0044】
図23〜図25に別の例を示す。ここで示した電磁駆動部材7は、図1で示した例における電磁駆動部材7と同様にスライド自在に配設されており、その側面にはラック100が設けられている。またこのラック100と対面するラック101がスライド自在に配設されている。一方、トリガースイッチ9には上記両ラック100,101に同時に噛み合うピニオン102を支持したスライダー103を駆動するための一対の突起104a,104bと、上記ラック101をスライドさせるための突起105とが設けられている。
【0045】
図24(a)に示す初期状態においては、電磁駆動部材7は前進した位置にあるとともにプランジャー74を引き込んだ状態にあり、変速機構部は低速回転高トルク状態Lにセットされている。この状態からトリガースイッチ9を引けば、図24(b)に示すように、突起104a,104bとスライダー103との遊びの分だけトリガースイッチ9が後退した後、突起104aに押されてスライダー103も後退し、この時、図24(c)に示すように、ピニオン102に噛合しているラック100,101も当初は共に後退して変速機構部が高速回転低トルク状態Hにセットされるとともに、モータ6への通電が開始される。この状態から更にトリガースイッチ9を引けば、ラック101が更に後退する。
【0046】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材7が作動すれば、図25(a)に示すように、プランジャー74が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Lに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ9から指を離せば、トリガースイッチ9の復帰に伴い、まず突起105に押されたラック101が前進し、ラック101がラック100と並ぶ図25(b)に示す位置においてモータ6が停止する。この位置からは突起104bがスライダー103を押す上に突起105でラック101も押されるために、スライダー103のピニオン102はラック100を前進させて、図25(c)に示す状態に戻り、この時、プランジャー74は電磁駆動部材7に引き込まれる。トリガースイッチ9の復帰に伴って電磁駆動部材7が復帰し、変速機構部における低速回転高トルク状態Lから高速回転低トルク状態Hへの復帰はトリガースイッチ9を引く際になされる。
【0047】
ところで、変速機構部を低速回転高トルク状態Lから高速回転低トルク状態Hに復帰させることは、前述のように切換部材70をリングギア31に係合させることであり、この場合、リングギア31の回転位置によっては切換部材70の突起71がリングギア31の係合突起35に当たって、切換部材70の移動が妨げられることが生ずる。このために、電磁駆動部材7のプランジャー74と、一端を切換部材70に係合させたレバー65との係合部は、図26に示すように、プランジャー74の軸方向に遊びを持たせた状態で係合させるとともに、ばね110を介在させたものとしてある。
【0048】
図27(a)に示すように、切換部材70がリングギア31と係合していない状態からレバー65を作動させて切換部材70をリングギア31側へと移動させるにあたり、図27(b)に示すように突起71と係合突起35との当接で切換部材70の移動が妨げられた時には、ばね110が圧縮され、モータ6への通電でリングギア31が回転を始めれば、図27(c)に示すように、ばね110のばね力によってレバー65を介して切換部材70がリングギア31側へと移動してリングギア31の回転を阻止する状態となるものである。
【0049】
これに伴って、以上の各例ではいずれもトリガースイッチ9を引いた際に変速機構部を低速回転高トルク状態Lから高速回転低トルク状態Hへの復帰をモータ6への通電開始より先になされるようにしているが、モータ6への通電が先になされるものであってもよい。もっとも、この場合には突起71と係合突起35との衝突による異音が発生するおそれがある。
【0050】
また、復帰のための操作入力として、以上の各例ではトリガースイッチ9を利用して、作業開始時には常に高速回転低トルク状態Hでの作業が可能となるようにしたが、チャック50に装着されたビットを作業対象に押し付ける動作を利用しても同様にすることができる。作業対象にビットを押し付ける時、出力軸5がばね付勢に抗して後退するようにしておくとともに、出力軸5の後退を利用して電磁駆動部材7を復帰させるのである。
【0051】
図28はワンウェイクラッチ33の組立性を向上させたものを示している。すなわち、正逆切換リング76の駆動片77の両側に位置する一対のボール(ローラ)332,332と付勢用のばね333,333とをU字形であって両端が駆動片77に係止される保持ばね334によって囲むことで、これらの組み立てに際して、一対のボール(ローラ)332,332及び付勢用のばね333,333を駆動片77を備えた正逆切換リング76と一体のものとして扱うことができるようにしている。また駆動片77及び保持ばね334には、ボール(ローラ)332のばね333を圧縮する方向における移動量を制限することになる突起770,335を設けている。ボール(ローラ)332によってばね333が極度に圧縮される状態を避けることができるために、ばね333の寿命を向上させることができると同時にばね333の設計の自由度が大きくなる。
【0052】
図29〜図32は前記図1で示した実施の形態の場合の電磁駆動部材7の支持を、保持台200を介して行ったものを示している。ここにおける保持台200は、その凹所に電磁駆動部材7をはめ込んだ時に電磁駆動部材7を固定するフック201と、両サイドに突出する複数のガイド突起202とを備えるとともに、一端がトリガースイッチ9に連結されるフック95とばね93とが取り付けられたもので、電磁駆動部材7が装着されて電磁駆動部材7と共にスライドする保持台200を設けることによって他の部材と電磁駆動部材7との連動を容易に行えるようにしたものであり、また図32に示すように、電動工具のハウジング内面に突設された2条のリブ210,210間に上記ガイド突起202を位置させることで、電磁駆動部材7そのものがスライド移動する際の傾きをなくしてこの動きをスムーズなものとしている。
【0053】
電磁駆動部材7及び保持台200のスライドガイドについては、図33及び図34に示すように、電動工具のハウジングの内側にガイドピン205を設けて、このガイドピン205に上記ガイド突起202が摺接するようにしてもよい。図中206は上記ハウジング内面に突出してガイドピン205を支持しているリブである。
【0054】
図33においては、トリガースイッチ9のスライド動作をスムーズなものとするためのガイドピン207も設けて、このガイドピン207にトリガースイッチ9に配したピン(もしくはボール)208を摺接させている。
なお、電磁駆動部材7におけるプランジャー74の突出部には、図31に示すように、含油フェルトカラー220や樹脂カラー221を配することで、電磁駆動部材7内部への異物の侵入を防ぐようにしておくことが、電磁駆動部材7の機能低下の防止の点で好ましい。
【0055】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、電磁駆動部材の高減速比状態から低減速比状態への復帰を手動入力で行われるものとしているために、復帰のための電磁駆動力が不要となるものであり、このためにキープソレノイドとして小さな電磁駆動力しか持たないものを使用することができるものであり、携帯用電動工具への採用に際して大きな利点を有するものである。また電磁駆動部材及び変速機構部は、作業終了時におけるトリガースイッチの復帰もしくは次の作業開始時におけるトリガースイッチの操作入力にて夫々復帰するために、つまりは電動工具において作業毎に操作されるトリガースイッチの動きを利用して変速機構部及び電磁駆動部材を復帰させるために、復帰専用の操作入力を必要としない上に、復帰させることが容易なものであり、しかも電動工具による作業を常に低減速比の高速回転低トルク状態から開始することができるものにできて、作業に際して都合が良いものとなる。
【0057】
また、電磁駆動部材そのものの復帰はトリガースイッチの復帰でなされるようにした場合、電磁駆動部材を復帰させるための力が操作力として不要となるものであり、特に電磁駆動部材であるキープソレノイドが駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものとしておくならば、電磁駆動部材を復帰させるための構造が簡単となるともに復帰動作を簡便に行わせることができるものとなる。
【0058】
さらに電磁駆動部材と切換部材との間にばねを介在させておく時、変速機構部の復帰動作がよりスムーズで且つ確実なものとなって、良好な動作を得ることができる。
また電磁駆動部材の本体がスライド移動するようにしている場合、このスライド移動をガイドするリブやガイドピンをハウジングに設けておけば、電磁駆動部材の傾きを防止できて軽快で確実な動作を得ることができる。電磁駆動部材は成形品である保持台を介して取り付けられているようにしておくならば、トリガースイッチなどとの連動を容易に行うことができる。
【0059】
さらにはトリガースイッチの操作入力で復帰させる場合には、トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材も設けるとともに、この該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成しておくと、トリガースイッチの摺動抵抗を大幅に軽減できる上に、粉塵などの異物が上記摺接部に侵入した場合にもスムーズな動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)(b)(c)は夫々トリガースイッチと電磁駆動部材との動作説明図である。
【図2】 (a)(b)は夫々トリガースイッチと電磁駆動部材との動作説明図である。
【図3】同上のばね力の関係を示すタイムチャートである。
【図4】同上の部分破断側面図である。
【図5】同上の変速機構部の縦断面図である。
【図6】同上のギアケースと蓋部材の背面図である。
【図7】同上のギアケースに正逆切換リングとキャリアとを組み込んだ状態の背面図である。
【図8】同上のギアケースにさらにワンウェイクラッチ構成部材とリングギア及び遊星ギアを組み込んだ状態の背面図である。
【図9】同上のギアケースに他のリングギア及び遊星ギアを組み込んだ状態の背面図である。
【図10】同上のギアケースにさらに係止リングを組み込んだ状態の背面図である。
【図11】同上のギアケースにさらにスラスト板を装着した状態の背面図である。
【図12】同上の動作を示すもので、(a)は変速前を示す斜視図、(b)は変速後を示す斜視図である。
【図13】同上のワンウェイクラッチの回転方向切り換え部分の説明図である。
【図14】同上の回転方向切換操作部を示す断面図である。
【図15】他の例を示すもので、(a)(b)は夫々動作説明図である。
【図16】 (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図17】 (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図18】同上のばね力と磁気力との関係を示すタイムチャートである。
【図19】更に他の例の破断斜視図である。
【図20】 (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図21】 (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図22】 (a)(b)(c)は同上の動作説明図である。
【図23】別の例の斜視図である。
【図24】 (a)(b)(c)は同上の動作説明図である。
【図25】 (a)(b)(c)は同上の動作説明図である。
【図26】プランジャーとレバーとの係合部の斜視図である。
【図27】 (a)(b)(c)はプランジャーとレバーとの係合部に配したばねの動作説明図である。
【図28】ワンウェイクラッチ部の他例の斜視図である。
【図29】電磁駆動部材の支持構造の一例を示す側面図である。
【図30】 (a)は電磁駆動部材と保持台の平面図、(b)は保持台の正面図である。
【図31】 (a)は電磁駆動部材の平面図、(b)は正面図である。
【図32】同上の断面図である。
【図33】電磁駆動部材の支持構造の他例を示す破断側面図である。
【図34】同上の断面図である。
【図35】切換部材の他例の斜視図である。
【図36】従来例の概略図である。
【図37】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
7 電磁駆動部材
9 トリガースイッチ
Claims (7)
- 電動工具用の変速装置であって、変速機構部と、この変速機構部に変速を行わせる切換部材と、切換部材を駆動する電磁駆動部材と、動力制御用の手動操作されるトリガースイッチとを備え、キープソレノイドで構成された上記電磁駆動部材は作業中の負荷の状態変化に応じて作動して切換部材を介して変速機構部を低減速比状態から高減速比状態へ駆動するものであり、且つ上記電磁駆動部材及び上記変速機構部は、共に手動入力で復帰するものであって作業終了時における上記トリガースイッチの復帰もしくは次の作業開始時における上記トリガースイッチの操作入力にて夫々復帰するものであることを特徴とする変速装置。
- 電磁駆動部材であるキープソレノイドは駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものであることを特徴とする請求項1記載の変速装置。
- 電磁駆動部材と切換部材との間にばねを介在させていることを特徴とする請求項1記載の変速装置。
- 電磁駆動部材の本体のスライド移動をガイドするリブを電磁駆動部材が収められたハウジングが備えていることを特徴とする請求項2記載の変速装置。
- 電磁駆動部材の本体のスライド移動をガイドするガイドピンを電磁駆動部材が収められたハウジングが備えていることを特徴とする請求項2記載の変速装置。
- 電磁駆動部材は成形品である保持台を介して取り付けられていることを特徴とする請求項2記載の変速装置。
- トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材を備えているとともに、該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成されていることを特徴とする請求項1記載の変速装置。
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