JP5017187B2 - 動力工具 - Google Patents

Description

本発明は、動力工具に用いられる平行軸式変速機構の改良技術に関する。

平行軸式変速機構を備えた電動工具は、例えば、特公平０１−５８０３１号公報（特許文献１）に開示されている。上記公報に記載の平行軸式変速機構は、駆動軸上に固定した互いに歯数の異なる第１及び第２の駆動ギアと、駆動軸と平行な被動軸上に長軸方向に移動可能に取付けられた互いに歯数の異なる第１及び第２の被動ギアとを備え、第１及び第２の被動ギアを被動軸上に沿ってスライドさせて第１及び第２の駆動ギアに対する噛み合い係合を切替えることによってモータの回転速度を高速と低速の２段に変速して先端工具に伝達する構成である。

上記公報に記載されている従来の平行軸式変速機構によれば、駆動ギアに対する被動ギアの相対位置を変えて変速する際、駆動ギアと被動ギアの噛み合い係合が円滑に行なわれ難いものであり、変速動作の円滑性という点で、なお改良の余地がある。
また、例えば高速と低速間での変速が先端工具に作用する負荷の大きさに応じて行われるように構成した場合であれば、先端工具の質量が大きいと、モータの起動時に変速されてしまうことになり、変速の意味がなくなってしまう。
特公平０１−５８０３１号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、平行軸式の変速機構を備えた動力工具において、変速動作の円滑性の向上を図るとともに、起動直後の変速を規制する上で有効な技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明に係る動力工具の好ましい形態は、動力源と、変速機構を有し、動力源から変速機構を介して駆動される先端工具に所定の加工作業を遂行させる構成とされる。本発明における「動力工具」は、回転運動する鋸刃によって被加工材の切断作業を行なう木工用あるいは金工用の丸鋸や電動カッター、回転運動するサンディングディスクによって被加工材に研磨あるいは研削作業を行なうサンダー、比較的大径の穴明け作業に用いられるダイヤコアドリル、上下２枚のブレードを互いに逆方向に直線状に往復移動させ、生垣の刈り込み作業等を遂行するヘッジトリマ等、各種の電動工具を広く包含する。

本発明に係る動力工具の好ましい形態によれば、変速機構を有する。変速機構は、互いに平行に配置された第１及び第２の回転軸と、互いに噛合い係合されるとともに第１の回転軸のトルクを第２の回転軸に伝達する駆動ギアと被動ギアの組み合わせを１単位とし、かつ互いにギア比の異なる第１及び第２のギア列を有する。そして、第１のギア列を経由するトルクの伝達経路が第１の動力伝達経路として定められ、第２のギア列を経由するトルクの伝達経路が第２の動力伝達経路として定められている。また、第１の動力伝達経路上において動力伝達と動力遮断を行う第１のクラッチ、及び第２の動力伝達経路上において動力伝達と動力遮断を行う第２のクラッチを更に有する。そして、先端工具に加わる負荷に応じた、第１及び第２のクラッチの動力伝達状態と動力遮断状態の間での切替わりによって第１及び第２のギア列の噛合い係合状態のままで第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間で伝達経路の切替えがなされる構成とした。

なお、本発明における「動力源」としては、典型的には、電動モータがこれに該当するが、電動モータ以外のエアーモータ、エンジン等の原動機を好適に包含する。また、本発明における「第１及び第２のギア列の噛み合い係合状態のままで第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間で伝達経路の切替えがなされる」とは、互いに噛み合い係合するギアの位置を固定したままの状態で、第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間での伝達経路の切替わりが行なわれる態様、すなわち一方のクラッチが動力伝達状態に切替わったときに、他方のクラッチが動力遮断状態に切替わり、また一方のクラッチが動力遮断状態に切替わったときに、他方のクラッチが動力伝達状態に切替わる態様がこれに該当する。また、本発明における第１及び第２の動力伝達経路は、典型的には、そのいずれか一方が高速低トルク用の動力伝達経路として設定され、他方が低速高トルク用の動力伝達経路として設定される。

本発明によれば、噛み合い係合するギア列の位置を固定したままで、第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間で伝達経路を切替えることができるため、変速動作を円滑に行なうことが可能となり、変速動作の円滑性を向上することができる。
特に、従来の変速機構のように、ギアを軸に沿ってスライドさせてギアの噛み合いを切替えることで変速する構成の場合であれば、軸とギアの嵌合面のクリアランスによるがたつきがあり、摩耗を生じ易く、ギアの耐久性に問題がある。また、ギアの噛み合いを切替える際、ギアが切り離される間際、及びギアが噛み合う初期に、歯面の微小な領域でトルクを受けることから、歯の欠けあるいは摩耗といった強度上の問題が生ずることになり、更には、噛み合うときには、歯の干渉によって異音が発生するといった問題もある。しかしながら、本発明によれば、ギアを常時噛み合い式とすることで、ギアの噛み合いを切替える従来方式に見受けられる上記の各問題を解決することができる。
また、本発明における第１の動力伝達経路の構成要素である第１のギア列のギア比（減速比）と、第２の動力伝達経路の構成要素である第２のギア列のギア比は、互いに異なるように設定される。このため、例えば先端工具に作用する負荷が小さい状態では、ギア比の小さい、例えば第１の動力伝達経路を用いて高速低トルクで加工作業を行い、負荷が大きい状態では、ギア比の大きい、第２の動力伝達経路を用いて低速高トルクで加工作業を行なうことができる。

本発明に係る動力工具の好ましい形態によれば、特徴的構成として、変速機構は、動力源の起動時に、先端工具の慣性によって第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間で伝達経路が切替わることを規制する切替規制機構を更に有する。なお、本発明における「先端工具の慣性」とは、静止状態に置かれた先端工具の慣性をいう。先端工具に加わる負荷に応じて第１の動力伝達経路から第２の動力伝達経路に自動的に切替わる変速機構の場合、動力源が起動する際、先端工具の慣性が大きいと誤動作する可能性がある。
本発明によれば、先端工具の慣性によって第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間で伝達経路が切替わることを規制する切替規制機構を設けたことにより、動力源の起動時において、先端工具の慣性によって伝達経路が誤って切替わることを当該切替規制機構により防止することができる。このため、動力源を規定の回転速度まで素早く上昇させて加工作業に備えることができるため、加工作業の能率の向上に有効となる。

本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、第１及び第２のクラッチの少なくとも一方は、第１または第２の回転軸上において、互いに対向状に配置された駆動側クラッチ部材と被動側クラッチ部材によって構成されるとともに、駆動側クラッチ部材と被動側クラッチ部材のいずれか一方が、互いに噛み合い係合して動力伝達状態とされる動力伝達位置と、噛み合い係合を解除して動力遮断状態とされる動力遮断位置の間で長軸方向にスライド動作する摺動式噛み合いクラッチによって構成されている。そして切替規制機構は、第１または第２の回転軸の外周に形成された係合部と、スライド動作するスライド側のクラッチ部材に径方向への移動可能に設けられるとともに、動力源が停止状態にあり、かつスライド側のクラッチ部材が動力伝達位置に置かれた状態では、係合部と係合することで当該クラッチ部材の動力伝達位置から動力遮断位置への移動を規制する移動規制部材とを有する構成としている。すなわち、本発明によれば、動力源の停止状態では、移動規制部材が第１または第２の回転軸の係合部と係合することで、スライド側のクラッチ部材の移動を規制し、これにより動力源起動時に先端工具の慣性によって摺動式噛み合いクラッチが誤って切替わることを防止できる。なお、本発明における「係合部」は、典型的には、回転軸の周方向に形成される環状の溝によって構成される。また、「係合」とは、典型的には面接触で当接する態様がこれに該当する。

また、本発明では、移動規制部材は、動力源の起動後、当該移動規制部材に作用する遠心力で外径方向へと移動して係合部に対する係合を解除し、これによりスライド側のクラッチ部材が動力伝達位置から動力遮断位置へと移動することを許容する構成とした。このように、動力源の起動後は、移動規制部材によるスライド側のクラッチ部材の移動規制が解除されるので、その後は摺動式噛み合いクラッチが先端工具に加わる負荷に応じて正規に作動することができる。

本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、第１の回転軸が駆動側回転軸として定められ、第２の回転軸が被動側回転軸として定められており、摺動式噛み合いクラッチ及び切替規制機構は、駆動側回転軸上に設けられている。回転軸に形成される係合部が、例えば環状の溝によって構成される場合であれば、当該溝の設定に伴い溝部の軸径が細くなり、その結果、溝部の強度が低下することになる。このため、大きなトルクが作用する被動軸側回転軸に設けるよりも少しでもトルクの小さい駆動側回転軸に設けた方が耐久性を向上する上で有効となる。

本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、移動規制部材は、スライド側のクラッチ部材に周方向３等分位置に配置された構成としている。移動規制部材が係合部に係合してスライド側のクラッチ部材の移動を規制する状態では、スライド側のクラッチ部材に作用する長軸方向の力を係合部が移動規制部材を介して受ける構造であり、このため、スライド側のクラッチ部材に傾き（第１または第２の中間軸に対する傾き）が生ずる可能性がある。本発明によれば、移動規制部材をスライド側のクラッチ部材における周方向３等分位置に配置する構成としたことで、傾きの発生を防止することができる。なお、本発明における「周方向３等分位置」は、概ね３等分位置を包含する。

本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、変速機構を収容するギアハウジングを有し、切替規制機構は、ギアハウジングに取付けられた電磁ソレノイドと、電磁ソレノイドによって移動動作され、動力源の停止状態では動力伝達位置に置かれたスライド側のクラッチ部材と係合することで当該クラッチ部材が動力伝達位置から動力遮断位置へと移動することを規制する移動規制部材を有する構成とされる。そして、電磁ソレノイドは、動力源の起動後、予め設定された所定時間を経過した時点で移動規制部材をスライド側のクラッチ部材に対する係合を解除する側へと作動させ、これによりスライド側のクラッチ部材が動力伝達位置から動力遮断位置へと移動することを許容する構成とされる。なお、本発明における「予め設定された所定時間を経過した時点」とは、先端工具の回転に伴い当該先端工具の静止状態を維持しようとする慣性が減少し、当該慣性では摺動式クラッチ部材が最早切替わらない状態となった時期がこれに該当する。当該時期については、例えば、マイクロコンピューターを利用し、動力源が起動してから一定時間を経過した時点、あるいは回転センサーにより動力源あるいは先端工具の回転数が所定回転数に達したことを検出した時点等のように適宜に設定することが可能である。

従って、上記のように構成される本発明によれば、電磁ソレノイドと当該電磁ソレノイドによって移動動作される移動規制部材を有する切替規制機構によって、動力源起動時における先端工具の慣性による摺動式噛み合いクラッチの誤動作を防止できる。このため、動力源を規定の回転速度まで素早く上昇させて加工作業に備えることが可能となり、加工作業の能率の向上に有効となる。また、起動後にあっては、スライド側のクラッチ部材の移動規制を解除し、摺動式噛み合いクラッチを先端工具に加わる負荷に応じた正規の作動を可能とする。
また電磁ソレノイドを利用して摺動式クラッチ部材の切替わりを規制する方式によれば、当該電磁ソレノイドを、起動時のみならず、起動後規制状態を継続するように制御することによって自動変速を規制する（無効とする）といった用い方、すなわち第１あるいは第２の伝達経路のみを使用して先端工具を駆動する態様での使用も可能となる。

本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、動力源は、モータによって構成されている。そして切替規制機構は、モータの起動時に、当該モータの回転数が徐々に上昇するように制御するソフトスタート機能を備えたモータ制御装置によって構成されている。このような構成を採用したときは、モータ起動時におけるモータの回転速度、すなわち先端工具の回転速度を緩やかに上昇させることで慣性トルクを低減し、これによりモータ起動時の変速機構の伝達経路が誤って切替わることを防止することができる。

本発明に係る動力工具の更なる形態によれば、動力源及び変速機構を収容する動力工具本体と、動力工具本体の下方に配置されるベースと、を有する。そして先端工具は、動力源により変速機構を介して回転駆動されることで被加工材を切断する鋸刃として構成されている。
本発明によれば、変速動作の円滑性の高い平行軸式の変速機構を備えた切断工具を提供することができる。切断工具が、例えば丸鋸の場合であれば、被加工材を切断する際、ささくれの無いきれいな切断面を得るには、鋸刃を高速で回転駆動することが好ましく、他方、切断作業の進行に伴い鋸刃の被加工材に対する切り込みが深くなる等、鋸刃に作用する負荷が増大したときは高トルクで駆動することが好ましい。本発明によれば、このような作業状況に対応して鋸刃の回転速度を変速できる切断工具が得られる。

以上のように、本発明によれば、平行軸式の変速機構を備えた動力工具において、変速動作の円滑性の向上を図るとともに、起動直後の変速を規制する上で有効な技術が提供されることとなった。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態につき、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、作業工具の一例としてバッテリを搭載した充電式の丸鋸を用いて説明する。図１は本実施の形態に係る丸鋸１０１の全体構成を示す側面図であり、図２は丸鋸１０１の全体構成を示す側断面図であり、図３は丸鋸１０１の全体構成を示す正面から見た断面図である。図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る丸鋸１０１は、概括的に見て、被加工材（便宜上図示を省略する）上に載置されて切断方向に移動されるベース１１１と、当該ベース１１１の上方に配置される丸鋸本体部１０３を主体として構成される。丸鋸本体部１０３は本発明における「動力工具本体」に対応する。

丸鋸本体部１０３は、鉛直面内で回転される円板状のブレード（鋸刃）１１３の概ね上半分を覆蓋するブレードケース１０４、駆動モータ１１５を収容するモータハウジング１０５、変速機構１１７を収容するギアハウジング１０７、及び作業者が把持して丸鋸１０１を操作するハンドグリップ１０９を主体として構成される。ブレード１１３は、本発明における「先端工具」に対応し、駆動モータ１１５は、本発明における「動力源」に対応する。

ブレードケース１０４には、ブレード１１３の下半分を覆うセーフティカバー１０６が回動自在に付設されている。そして当該セーフティカバー１０６を含めたブレード１１３の下縁部が、ベース１１１に形成された開口１１１ａ（図３参照）を通して下面側に突出されている。セーフティカバー１０６は、被加工材を切断するべくベース１１１の前端部（図２において右側）を被加工材上に載置して前方（図１及び図２において右方向）へ移動させたとき、当該被加工材によって前端部を押されることで退避し、ブレードケース１０４内に収容される。ハンドグリップ１０９は、ギアハウジング１０７の上方に連接されるとともに、引き操作することによって駆動モータ１１５を通電駆動するトリガ１０９ａを備えている。ブレード１１３は、駆動モータ１１５が通電駆動されると、変速機構１１７を介して回転駆動される。またハンドグリップ１０９の端部には、バッテリ１０８が着脱自在に装着される。なお、本実施の形態に係る駆動モータ１１５は、ブレーキ付きモータであって、また希土類モータが用いられている。また、バッテリ１０８としては、４２ボルト以下のリチウムイオンバッテリを用いることが好ましい。

次に変速機構１１７につき、図４及び図５を参照して説明する。本実施の形態に係る変速機構１１７は、駆動モータ１１５のモータ軸１１６に同軸で接続された入力軸１２１、ブレード１１３が取付けられる出力軸としてのブレード取付軸１２５、及び入力軸１２１とブレード取付軸１２５の間に配置された中間軸１２３が、互いに平行に配置された平行３軸式であり、ブレード１１３に作用する負荷の大きさに応じて自動的に動力伝達経路が高速低トルクから低速高トルクに切替わる２段切替式として構成される。中間軸１２３は、本発明における「第１の回転軸」及び「駆動側回転軸」に対応し、ブレード取付軸１２５は、本発明における「第２の回転軸」及び「被動側回転軸」に対応する。図４及び図５は平行３軸式の変速機構１１７の展開断面図であり、図４は動力伝達経路が高速低トルク側に切替えられた状態を示し、図５は動力伝達経路が低速高トルク側に切替えられた状態を示す。なお、以下の説明では、ブレード取付軸１２５を出力軸という。

変速機構１１７は、入力軸１２１のトルクがピニオンギア１３１から第１中間ギア１３２、中間軸１２３、第２中間ギア１３３、第１被動ギア１３４を経て出力軸１２５に伝達される第１動力伝達経路Ｐ１と、入力軸１２１のトルクがピニオンギア１３１から第１中間ギア１３２、中間軸１２３、第３中間ギア１３５、第２被動ギア１３６を経て出力軸１２５に伝達される第２動力伝達経路Ｐ２を有する。そして、第２中間ギア１３３と第１被動ギア１３４のギア比（減速比）が第３中間ギア１３５と第２被動ギア１３６のギア比（減速比）よりも小さく設定されている。これにより、第１動力伝達経路Ｐ１が高速低トルクの動力伝達経路として定められ、第２動力伝達経路Ｐ２が低速高トルクの動力伝達経路として定められている。第１動力伝達経路Ｐ１及び第２動力伝達経路Ｐ２が矢印付き太線によって示される。第２中間ギア１３３と第１被動ギア１３４により、本発明における「第１のギア列」が構成され、第３中間ギア１３５と第２被動ギア１３６により、本発明における「第２のギア列」が構成される。

変速機構１１７における、入力軸１２１、中間軸１２３及び出力軸１２５は、それぞれ軸受１２１ａ，１２３ａ，１２５ａを介してギアハウジング１０７に回転自在に支持される。駆動ギアとしてのピニオンギア１３１は、入力軸１２１に一体に形成されている。第１中間ギア１３２と第３中間ギア１３５は、中間軸１２３上の一端側（駆動モータ１１５側であって、図示左側）に並列に配置されるとともに、共通のキー１３７を介して中間軸１２３と一体化されており、第１中間ギア１３２がピニオンギア１３１に常時に噛み合い係合され、第３中間ギア１３５が出力軸１２５上の一端側に設けられた第２被動ギア１３６と常時に噛み合い係合する構成とされる。第２中間ギア１３４は、出力軸１２５上の他端側（ブレード１１３側であって、図示右側）に軸受１３８を介して相対回転可能に取付けられており、出力軸１２５の他端側に配置されるとともにキー１３９を介して当該出力軸１２５と一体化された第１被動ギア１３５と常時に噛み合い係合している。

本実施の形態に係る丸鋸１０１においては、ブレード１１３による被加工材の切断作業時において、ブレード１１３に作用する負荷が小さい切断作業の初期段階では、出力軸１２５、すなわちブレード１１３を、高速低トルクの第１動力伝達経路Ｐ１によって回転駆動し、切断作業の進行に伴いブレード１１３に加わる負荷が一定値以上に達したときには、自動的に低速高トルクの第２動力伝達経路Ｐ２に切替わるように構成される。このような第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２への切替わりは、中間軸１２３上に摺動式噛み合いクラッチ１４１を設け、出力軸１２５上にはワンウェイクラッチ１５１を設けることで実現されている。摺動式噛み合いクラッチ１４１及びワンウェイクラッチ１５１は、本発明における「第１及び第２のクラッチ」に対応する。

摺動式噛み合いクラッチ１４１の構成が図４及び図５の他、図６〜図１０に示される。図６は摺動式噛み合いクラッチ１４１の外観図であり、図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。また図８は駆動側クラッチ部材１４２を示し、図９は被動側クラッチ部材１４３を示し、図１０はトルクリング１５２を示している。摺動式噛み合いクラッチ１４１は、図６に示すように、中間軸１２３の長軸方向において、互いに対向状に配置された駆動側クラッチ部材１４２及び被動側クラッチ部材１４３と、駆動側クラッチ部材１４２を被動側クラッチ部材１４３に向けて押圧付勢するクラッチバネ１４４を主体として構成される。駆動側クラッチ部材１４２と被動側クラッチ部材１４３は、図８及び図９に示すように、互いに対向する側面にそれぞれ周方向に複数（例えば３個）の略台形状の山形カム１４１ａ，１４３ａを有し、それら山形カム１４１ａ，１４３ａが互いに噛み合い係合することによってトルクを伝達し（図４及び図６参照）、噛み合い係合が解除することでトルク伝達が遮断される構成とされる（図５参照）。

駆動側クラッチ部材１４２は、中間軸１２３に遊嵌状に嵌合されている。すなわち、中間軸１２３に対し周方向及び長軸方向に摺動自在に取付けられており、当該中間軸１２３に圧入固定されたトルク伝達部材としてのトルクリング１５２を介して回転駆動される構成とされる。トルクリング１５２は、図１０に示すように、周方向等分位置に外径方向に突出する複数（３個）のトルク伝達部としての突部１５２ａを備えている。駆動側クラッチ部材１４２の山形カム１４２ａが形成されている方の側面には、トルクリング１５２の外形形状に概ね対応する形状の収容空間１５３が形成されており、当該収容空間１５３にトルクリング１５２が周方向への相対移動不能に収容されている。従って、中間軸１２３と共にトルクリング１５２が回転されると、駆動側クラッチ部材１４２は、収容空間１５３における当該トルクリング１５２の突部１５２ａと係合する係合凹部１５３ａ（図８参照）の径方向の壁面、すなわちトルク伝達面１５３ｂを周方向に押圧されることで一体状に回転する。一方、被動側クラッチ部材１４３は、第２中間ギア１３３に一体化されている。

駆動側クラッチ部材１４２は、弾性部材としての圧縮コイルバネからなるクラッチバネ１４４によって、山形カム１４２ａが被動側クラッチ部材１４３の山形カム１４３ａに噛み合い係合して動力伝達状態とされる位置、すなわち動力伝達位置へと付勢されている。なお、クラッチバネ１４４は、駆動側クラッチ部材１４２と第１中間ギア１３２の間に弾発状に配置されている。

第１動力伝達経路Ｐ１によってブレード１１３が回転駆動されている状態において、当該ブレード１１３にクラッチバネ１４４の付勢力を超える一定値以上の負荷が作用すると、山形カム１４２ａ，１４３ａの斜面に作用する長軸方向成分の力で駆動側クラッチ部材１４２が被動側クラッチ部材１４３から離間する方向へと移動（後退動作）される。すなわち、駆動側クラッチ部材１４２は、動力解除位置へと移動され、山形カム１４２ａ，１４３ａの噛み合い係合が解除されて動力遮断状態とされる。図１１（Ａ）には摺動式噛み合いクラッチ１４１が動力伝達状態から動力遮断状態に変化する態様が示される。そして、摺動式噛み合いクラッチ１４１が動力遮断状態に切替わると、ワンウェイクラッチ１４５が作動し、動力伝達経路が高速低トルクの第１動力伝達経路Ｐ１から低速高トルクの第２動力伝達経路Ｐ２へと切り替えられる。

次にワンウェイクラッチ１４５につき説明する。ワンウェイクラッチ１４５の構成が図１５及び図１６に示される。図１５は出力軸１２５に設けられた各部材を示す側面図であり、図１６は図１５におけるＣ−Ｃ線断面図である。ワンウェイクラッチ１４５は、第２被動ギア１３６と共に回転する外輪１４６と、外輪１４６と出力軸１２５の間に介在される複数の針状ころ１４７及びバネ１４８を主体として構成されている。針状ころ１４７は、外輪１４６の周方向に所定間隔で形成されたカム溝１４６ａ内に転動可能に配置され、バネ１４８によってカム面１４６ｂの噛み合い位置に向かって付勢されている。

従って、第１被動ギア１３４と共に外輪１４６が出力軸１２５に対して図１６において右回りに回転されると、バネ１４８の付勢力によって針状ころ１４７がカム面１４６ｂと出力軸１２５との間に噛み込み、楔作用によって出力軸１２５を駆動する。この状態が図１６に示される。一方、出力軸１２５が外輪１４６よりも高速で回転するときには、外輪１４６が出力軸１２５に対し相対的に図示左回りに回転することになる。このため、針状ころ１４７は、カム面１４６ｂから離れ、外輪１４６が出力軸１２５に対し空転する。つまり、摺動式噛み合いクラッチ１４１が動力伝達状態にあるときは、外輪１４６が出力軸１２５に対し相対的に図示左回りに回転されるため、ワンウェイクラッチ１４５は、空転し、動力伝達をしない。

上記のように構成された変速機構１１７によれば、駆動モータ１１５の停止状態では、摺動式噛み合いクラッチ１４１は、クラッチバネ１４４の付勢力で駆動側クラッチ部材１４２が被動側クラッチ部材１４３と接近する側へと移動されている。すなわち、両クラッチ部材１４２，１４３の山形カム１４２ａ，１２３ａが互いに噛み合い係合する動力伝達状態に保持されている。かかる状態で、被加工材の切断作業を行なうべく駆動モータ１１５が通電駆動されると、駆動モータ１１５のトルクは、第１動力伝達経路Ｐ１を経て出力軸１２５に伝達される。すなわち、ピニオンギア１３１、第１中間ギア１３２、中間軸１２３、摺動式噛み合いクラッチ１４１、第２中間ギア１３３、第１被動ギア１３４及び出力軸１２５を経てブレード１１３が高速低トルクで回転駆動される。

このとき、中間軸１２３から第３中間ギア１３５及び第２被動ギア１３６を経てワンウェイクラッチ１４５の外輪１４６も回転されるが、前述したように、外輪１４６の回転速度よりも出力軸１２５の回転速度が高速であるため、外輪１４６は空転する。

上記のように、ブレード１１３による被加工材の切断作業は、第１動力伝達経路Ｐ１を使用しての高速低トルクで開始する。そして、切断作業が進行し、ブレード１１３に作用する負荷が摺動式噛み合いクラッチ１４１のクラッチバネ１４４にて設定される切替設定値を超えると、当該摺動式噛み合いクラッチ１４１が動力遮断状態に切替わる。すなわち、図１１の（Ａ）に示すように、駆動側クラッチ部材１４２に対し山形カム１４２ａ，１４３ａのカム面（斜面）を経て作用する長軸方向成分で駆動側クラッチ１４２がクラッチバネ１４４の付勢力に抗して被動側クラッチ部材１４３から離間され、山形カム１４２ａ，１４３ａの噛み合い係合が解除される。かくして、摺動式噛み合いクラッチ１４１が動力遮断状態に切替わり、出力軸１２５の回転速度がワンウェイクラッチ１４５の外輪１４６の回転速度を下回ると、バネ１４８の付勢力によって針状ころ１４７がカム面１４６ｂと出力軸１２５との間に噛み込み、楔作用によって出力軸１２５を駆動する。これにより駆動モータ１１５のトルクの伝達経路が第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２に切替わり、ブレード１１３は、ピニオンギア１３１と第１中間ギア１３のギア比、及び第３中間ギア１３５と第２被動ギア１３６とのギア比で定められた低速高トルクで回転駆動される。

上記のように、本実施の形態によれば、ブレード１１３に作用する負荷が小さい状態では、減速比の小さい第１動力伝達経路Ｐ１を使用して高速低トルクで被加工材の切断作業を遂行し、一方、ブレード１１３に大きな負荷が加わる状態では、ギア比の大きい第２動力伝達経路Ｐ２を使用して低速高トルクで切断作業を行なうことができる。
このように、ブレード１１３に作用する負荷に応じてトルクの伝達経路が高速低トルクの第１動力伝達経路Ｐ１から低速高トルクの第２動力伝達経路Ｐ２に自動的に切替わる構成としたことにより、変速機構を有しない丸鋸に比べて、駆動モータ１１５の焼損防止が図れるとともに、バッテリ１０８の１充電当たりの切断作業量を向上することができる。

特に、本実施の形態においては、変速機構１１７を構成するギア列における各ギアの噛み合い係合を保持した状態、すなわち各ギアの位置を固定した状態で、第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２に切替えることができるため、変速動作を円滑に行なうことが可能となり、変速動作の円滑性を向上することができる。

また、本実施の形態によれば、中間軸１２３上に摺動式噛み合いクラッチ１４１を設ける一方、出力軸１２５上にワンウェイクラッチ１４５を設けているため、摺動式噛み合いクラッチ１４１の動作をコントロールすることのみで第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２への使用伝達経路の切替えが実現されることになり、合理的な変速機構１１７を構築することができる。

また、本実施の形態では、摺動式噛み合いクラッチ１４１を出力軸１２５よりも高速低トルクで回転する中間軸１２３上に設けたので、摺動式噛み合いクラッチ１４１に作用する負荷を小さくできる。このため、クラッチの保護あるいは耐久性を向上する上で有効となる。また、ギアハウジング１０７に対する各軸の配置から見て、中間軸はギアハウジング１０７の中央寄りに配置される。このため、ワンウェイクラッチ１４５に比べて径方向に大型の摺動式噛み合いクラッチ１４１を中間軸１２３上に配置することで、ギアハウジング１０７の大型化を抑えることが可能になる。
ところで、丸鋸１０１の最大切り込み深さ（ベース１１１下面からのブレード１１１の下縁部の突出量）は、図２において、作業者が、ハンドグリップ１０９を下向きに押し下げて丸鋸本体部１０３を、ベース１１１の前端部に設定された回動軸（便宜上図示を省略する）を回動支点にして回動させたとき、便宜上図示を省略するが、ギアハウジング１０７に設けられた最大切り込み深さの規制部がベース１１１のストッパに当接することで規定される。従って、例えば外径の大きい摺動式噛み合いクラッチ１４１を出力軸１２５に設けたときは、出力軸１２５の中心からギアハウジング１０７の下端面１０７Ｌまでの距離が大きくなってしまい、最大切り込み能力に影響する。つまり最大切り込み能力が低下することになるが、本実施の形態によれば、中間軸１２３に摺動式噛み合いクラッチ１４１を設ける構成としたことにより、出力軸１２５からギアハウジング１０７の下端面１０７Ｌまでの距離を小さく設定することが可能なため、最大切り込み能力に影響しない。

一方、ワンウェイクラッチ１４５は、出力軸１２５上に設けている。減速側である出力軸１２５上の第２被動ギア１３６は、中間軸１２３上の第３中間ギア１３５よりも大径に設定される。このことから、ワンウェイクラッチ１４５を出力軸１２５と第２被動ギア１３６の間に設ける構成とすることで、ワンウェイクラッチ１４５の配置スペースが確保し易く、ワンウェイクラッチ１４５を容易に組み込むことが可能になる。

ところで、ブレード１１３に加わる負荷に応じて自動的に摺動式噛み合いクラッチ１４１の切替えを行なう構成の場合、ブレード１１３に加わる負荷がクラッチバネ１４４にて設定される切替設定値の周辺で変動した場合、摺動式噛み合いクラッチ１４１が頻繁に切替わることになる。そこで、かかる課題を解決するべく、本実施形態に係る変速機構１１７は、摺動式噛み合いクラッチ１４１が一旦動力遮断状態に切替わった後は、当該切替わった状態に保持するラッチ機構、及び切断作業の停止後（駆動モータ１１３の停止時）には、初期状態すなわち動力伝達状態に戻すリセット機構を有している。

以下、ラッチ機構１５１につき、主に図７、図８、及び図１０、図１１を参照して説明する。ラッチ機構１５１は、摺動式噛み合いクラッチ１４１における駆動側クラッチ部材１４２が動力遮断位置へ移動した際に、当該駆動側クラッチ部材１４２を動力遮断位置、詳しくは駆動側クラッチ部材１４２の山形カム１４２ａが被動側クラッチ部材１４３の山形カム１４３ａから引き離された位置（隙間を置いて対向する位置）に保持する機構として備えられる。ラッチ機構１５１は、前述のトルクリング１５２を主体として構成されている。

トルクリング１５２を収容するべく形成された駆動側クラッチ部材１４２の収容空間１５３において、トルクリング１５２の突部１５２ａが係合する係合凹部１５３ａの回転方向前方領域には、前方に向かって上り勾配で傾斜する斜面１５３ｃが形成されている。そして、トルクリング１５２は、駆動側クラッチ部材１４２が動力伝達位置から動力遮断位置側へと移動して動力遮断状態とされる際、収容空間１５３から脱出して突部１５２ａが斜面１５３ｃ上に乗り上げ、これにより駆動側クラッチ部材１４２の山形カム１４２ａを被動側クラッチ部材１４３の山形カム１４３ａから引き離すように構成されている。このときの動作態様が図１１に示される。図１１における（Ａ）がクラッチの動作を示し、（Ｂ）がラッチ部材としてのトルクリング１５２の動作を示している。なお、トルクリング１５２の突部１５２ａの斜面１５３ｃへの乗り上げを円滑化するべく、突部１５２ａの斜面１５３ｃとの対向面は、斜面あるいは円弧状の曲面で形成されている。

図１１の最上段に示すように、駆動側クラッチ部材１４２が動力伝達位置に置かれた山形カム１４２ａ，１４３ａの噛み合い係合状態では、前述のようにトルクリング１５２の突部１５２ａが係合凹部１５３ａのトルク伝達面１５３ｂと係合し、トルク伝達状態に保持されている。かかる状態において、クラッチバネ１４４にて設定された一定値以上の負荷がブレード１１３に作用し、駆動側クラッチ部材１４２が動力遮断位置に向かって後退動作すると、中間軸１２３に固定されているトルクリング１５２が駆動側クラッチ部材１４２に対し長軸方向、すなわち収容空間１５３から抜け出る（浮き上がる）方向に相対移動する。これにより、トルクリング１５２の突部１５２ａが係合凹部１５３ａから抜け出し、トルク伝達面１５３ｂから外れると、トルクを受けなくなった駆動側クラッチ部材１４２とトルクリング１５２との間に回転速度差が生じる。このため、トルクリング１５２が駆動側クラッチ部材１４２に対し周方向に相対移動し、トルクリング１５２の突部１５２ａが斜面１５３ｃの端部に乗り上げる（図１１の上から２段目参照）。この突部１５２ａの乗り上げ動作により、駆動側クラッチ部材１４２が長軸方向に押される。すなわち、駆動側クラッチ部材１４２に対し山形カム１４２ａを被動側クラッチ部材１４３の山形カム１４３ａから切り離す方向（長軸方向）に力が加えられ、これにより、山形カム１４２ａ，１４３ａの切り離しがアシストされる。その結果、山形カム１４２ａ，１４３ａのカム面に作用する負荷が軽減されることになる。このことは、山形カム１４２ａ，１４３ａの摩耗を低減することが可能となり、ひいてはクラッチバネ１４４にて設定される切替設定値の変動を抑制できる。

駆動側クラッチ部材１４２が更に後退動作し、山形カム１４２ａ，１４３ａの噛み合い係合が解除されると、トルクリング１５２が駆動側クラッチ部材１４２に対し周方向に更に相対移動する。このため、突部１５２ａが斜面１５３ｃに更に乗り上げる。すなわち、この乗り上げによる山形カム１４２ａ，１４３ａの切り離しのアシストは、当該山形カム１４２ａ，１４３ａの噛み合い係合の解除後も継続される。これにより駆動側クラッチ部材１４２が被動側クラッチ部材１４３から更に離間され、山形カム１４２ａ，１４３ａ間に長軸方向の隙間が生ずる。斜面１５３ｃに乗り上げた突部１５２ａは、斜面１５３ｃ前方に直立するストッパ面１５３ｄに係止し、その後、トルクリング１５２と駆動側クラッチ部材１４２は一体となって回転する。この状態が図１１（Ｂ）の最下段に示される。
すなわち、トルクリング１５２は、駆動側クラッチ部材１４２が動力伝達状態から動力遮断状態へと切替わる際、当該駆動側クラッチ部材１４２の山形カム１４２ａが被動側クラッチ部材１４３の山形カム１４３ａから離間する動力遮断位置よりも更に後退移動された位置、つまり山形カム１４２ａ，１４３ａ間に長軸方向の所定の隙間が確保される隔離位置へと移動させて当該隔離位置に保持する。このように、摺動式噛み合いクラッチ１４１は、一旦動力遮断側に切替わると、その後ブレード１１３に加わる負荷の如何に拘わらず動力遮断状態を保持するため、ブレード１１３に加わる負荷がクラッチバネ１４４にて設定される切替設定値の周辺で変動した場合であっても、第２動力伝達経路Ｐ２を使用しての低速高トルクでの安定した切断作業を遂行することが可能となる。また、駆動側クラッチ部材１４２が隔離位置へと移動されて当該隔離位置に保持されることで、山形カム１４２ａ，１４３ａ間に長軸方向に一定の隙間が確保されるので、確実な動力遮断状態が得られ、山形カム１４２ａ，１４３ａの当接による異音あるいは振動の発生を防止できる。

一方、切断作業後、駆動モータ１１５の通電駆動を停止すると、当該駆動モータ１１５のブレーキが作動する。これにより回転速度が減速される中間軸１２３と一体に回転するトルクリング１５２と、慣性トルクによって回転速度を維持しようとする駆動側クラッチ部材１４２の間には回転速度差が生じ、両部材が周方向に相対的に回動する。この周方向の相対回動は、トルクリング１５２の突部１５２ａが駆動側クラッチ部材１４２の斜面１５３ｃから下りる方向である。このため、突部１５２ｃが収容空間１５３の係合凹部１５３ａに嵌り込む。すなわち、トルクリング１５２は、初期位置へと復帰（リセット）することになり、これにより摺動式噛み合いクラッチ１４１の動力遮断状態の保持が自動的に解除される。つまり、駆動モータ１１５のブレーキ及び駆動側クラッチ部材１４２の慣性を利用したリセット機構が構成されている。そして、リセット機構の働きによりトルクリング１５２による動力遮断状態保持が解除されると、駆動側クラッチ部材１４２は、クラッチバネ１４４の付勢力によって動力伝達位置へと移動されることになり、次の切断作業に支障なく備えることができる。

さて、本実施の形態に係る変速装置１１７の場合、駆動モータ１１５が起動する際、ブレード１１３の質量が大きく、慣性が大きいと、摺動式噛み合いクラッチ１４１が誤動作、すなわち、動力伝達状態から動力遮断状態に切替わり、変速する可能性がある。このような不具合を解決するべく本実施の形態に係る変速機構１１７は、起動時の変速を規制する変速規制機構１６１を備えている。変速規制機構１６１は、本発明における「切替規制機構」に対応する。

以下、変速規制機構１６１につき、主に図１２〜１４を参照して説明する。図１２は図６におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図１３は駆動側クラッチ部材１４２をクラッチバネ装着側から見た斜視図であり、図１４はストッパ１６２を示す斜視図である。本実施の形態に係る変速規制機構１６１は、駆動側クラッチ部材１４２に放射状に配置された複数（例えば３個）のストッパ１６２及び弾性部材としての圧縮コイルバネ１６３を主体として構成されている。ストッパ１６２は、本発明における「移動規制部材」に対応する。

各ストッパ１６２及び圧縮コイルバネ１６３は、駆動側クラッチ部材１４２のクラッチバネ装着面側（山形カム１４２ａと反対側）の側面周方向等分位置に形成されたストッパ収容凹部１６４に収容され、径方向に移動可能とされている。各ストッパ１６２は、内径側の先端部が中間軸１２３の外周面と対向するとともに、圧縮コイルバネ１６３によって中間軸１２３側に向かって押圧付勢されている。中間軸１２３の外周面には、ストッパ１６２と対向する領域に周方向の環状溝１６５が形成されている。そして、駆動側クラッチ部材１４２が動力伝達位置に置かれたとき、各ストッパ１６２の径方向の先端部が中間軸１２３外周の環状溝１６５に径方向から突入されて弾発状に係合され、これにより駆動側クラッチ部材１４２を動力伝達位置に保持する構成とされる。この状態が図１２及び図４に示される。環状溝１６５は、本発明における「係合部」に対応する。

なお、圧縮コイルバネ１６３は、ストッパ１６２に設けたガイドピン１６６によって動作の安定化が図られている。また、駆動側クラッチ部材１４２の側面には、図４及び図５に示すように、ストッパ収容凹部１６４に収容されたストッパ１６２及び圧縮コイルバネ１６３を覆うカバー部材１６７が取付けられ、このカバー部材１６７は、クラッチバネ１４４の一端を支持するバネ受け部材としても機能している。

本実施の形態に係る変速規制機構１６１は、上記のように構成されている。駆動モータ１１５の停止状態では、摺動式噛み合いクラッチ１４１が動力伝達状態にある。このため、圧縮コイルバネ１６３によって内径方向へと付勢されているストッパ１６２は、中間軸１２３の環状溝１６５に係合されている。従って、駆動モータ１１５の起動時においては、中間軸１２３の環状溝１６５に係合するストッパ１６２によって駆動側クラッチ部材１４２の長軸方向の移動が規制されることになり、当該駆動側クラッチ部材１４２は、山形カム１４２ａが被動側クラッチ部材１４２の山形カム１４３ａと噛み合い係合する動力伝達位置に保持される。これにより、モータ起動時の摺動式噛み合いクラッチ１４１の誤動作を防止することができる。

しかして、駆動モータ１１５が起動し、回転数が上昇すると、それに伴い駆動側クラッチ部材１４２とともに回転するストッパ１６２に作用する遠心力によって当該ストッパ１６２が圧縮コイルバネ１６３の付勢力に抗して外側に移動し、環状溝１６５から脱出する（図５参照）。これにより駆動側クラッチ部材１４２のストッパ１６２による移動規制が解除され、駆動側クラッチ部材１４２のブレード１１３に加わる負荷に応じた動力伝達状態から動力遮断状態への切替わりが許容される。

このように、本実施の形態に係る変速規制機構１６１によれば、ブレード１１３の慣性が大きい電動丸鋸１０１において、駆動モータ１１５の起動時にブレード１１３の慣性で変速機構１１７が変速する、すなわち第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２に切替わるといった誤動作を防止でき、これにより変速機構１１７の利点を十分に活用することが可能になる。また、このような変速規制機構１６１は、丸鋸１０１に限らず、研磨、研削作業に用いられるグラインダや比較的大径の穴明け作業に用いられるダイヤコアドリルのように、先端工具の質量が大きい動力工具において特に有効である。

また、本実施の形態では、変速切替機構１６１を中間軸１２３上に設けている。このことにより、出力軸１２５よりもトルクの小さい中間軸１２３上に環状溝１６５が形成されるので、たとえ溝部の軸径が細くなっても、大きなトルクが作用する出力軸１２５に設ける場合に比べると、耐久性を向上する上で有効となる。

また、本実施の形態では、ストッパ１６２を周方向３等分位置に配置したので、ストッパ１６２が環状溝１６５に係合した状態において、駆動側クラッチ部材１４２に作用する長軸方向の力を周方向の３点で受けることができる。このため、駆動側クラッチ部材１４２が中間軸１２３に対し傾かないように支持し、芯振れを防止できる。

次に、ストッパ１６２による起動時の変速規制について、図１７を参照して更に詳しく説明する。駆動モータ１１５の起動時において、被動側の負荷によって駆動側クラッチ部材１４２がクラッチバネ１４４の付勢力に抗して被動側クラッチ部材１４３から離れる方向に移動しようとすると、中間軸１２３の環状溝１６５に係合しているストッパ１６２は、当該環状溝１６５の側面に押し付けられる。これにより、駆動側クラッチ部材１４２の被動側クラッチ部材１４３から離れる方向への移動が規制され、被動側クラッチ部材１４３との噛み合い係合が維持される。そして、環状溝１６５の側面に押し付けられたストッパ１６２は、図１７の（Ａ）に示すように、駆動側クラッチ部材１４２のストッパ収容凹部１６４の側面との当接面１６２ａ、及び環状溝１６５の側面との当接面１６２ｂに作用する摩擦によって環状溝１６５から抜け出ることが規制され、係合状態が維持される。その後、回転数が上昇することに伴い被動側の負荷が軽減し、クラッチバネ１４４の付勢力によって駆動側クラッチ部材１４２が被動側クラッチ部材１４３側へと移動され（戻され）、上記の摩擦が消滅すると、図１７の（Ｂ）に示すように、ストッパ１６２は遠心力で環状溝１６５から脱出する。これにより駆動側クラッチ部材１４２のストッパ１６２による移動規制、すなわち変速規制が解除され、駆動側クラッチ部材１４２のブレード１１３に加わる負荷に応じた動力伝達状態から動力遮断状態への切替わりが許容される。図１７の（Ｂ）には、駆動側クラッチ部材１４２が動力遮断状態に切替わった状態が示される。

すなわち、本実施の形態に係る変速規制機構１６１によれば、駆動モータ１１５の起動時にストッパ１６２の側面に働く摩擦を利用して環状溝１６５に対するストッパ１６２の係合状態を保持することが可能である。このため、ストッパ１６２を環状溝１６５に付勢する圧縮コイルスプリング１６３として、無負荷状態（モータ停止状態）において、ストッパ１６２が環状溝１６５から抜け出ないように保持する程度の力の弱いスプリングを用いたとしても起動時の変速規制が達成できる。

図１８にはストッパ１６２を用いた起動時の変速規制に関する変形例１が示される。この変形例１では、ストッパ１６２による変速規制をより確実なものとするべく構成したものであり、ストッパ１６２の一方の側面（駆動側クラッチ部材１４２が被動側クラッチ部材１４３から離間する方向へ移動する際に環状溝１６５の側面と当接する側の側面）と、当該一方の側面に対向する環状溝１６５の側面をそれぞれ斜面とすることで、ストッパ１６２に干渉領域としてのアンダカット部１６２ｃを形成している。ただし、このような設定においては、環状溝１６５の溝幅（長軸方向長さ）がストッパ１６２のアンダカット部１６２ｃの抜けを許容し得る大きさに形成される。すなわち、環状溝１６５の溝幅は、環状溝１６５に係合されたストッパ１６２が、駆動側クラッチ部材１４２と被動側クラッチ部材１４３の噛み合い係合が維持される範囲内で長軸方向に相対移動することを許容する大きさに設定されている。

駆動モータ１１５の起動時には、図１８の（Ａ）に示すように、被動側の負荷によってストッパ１６２のアンダカット部１６２ｃが環状溝１６５の斜面に当接する。そして被動側の負荷が軽減し、クラッチバネ１４４によってストッパ１６２のアンダカット部１６２ｃが環状溝１６５の斜面から離れると、ストッパ１６２は遠心力で環状溝１６５から脱出する。これによりストッパ１６２による変速規制が解除され、駆動側クラッチ部材１４２のブレード１１３に加わる負荷に応じた動力伝達状態から動力遮断状態への切替わりが許容される。図１８の（Ｂ）には、駆動側クラッチ部材１４２が動力遮断状態に切替わった状態が示される。
このように、ストッパ１６２にアンダカット部１６２ｃを設定する変形例１によれば、当該アンダカット部１６２ｃに作用する摩擦がより大きくなり、これにより起動時の変速規制をより確実なものとすることができる。

図１９にはストッパ１６２を用いた起動時の変速規制に関する変形例２が示される。この変形例２では、ストッパ１６２による変速規制の更なる確実性を得るべく構成したものである。すなわち、ストッパ１６２の一方の側面（駆動側クラッチ部材１４２が被動側クラッチ部材１４３から離間する方向へ移動する際に環状溝１６５の側面と当接する側の側面）には、中間軸１２３の長軸方向と概ね平行な面を有する略Ｌ形の突部１６２ｄを設定し、当該一方の側面に対向する環状溝１６５の側面には、突部１６２ｄを受容する凹部１６５ｂを形成し、これによりストッパ１６２にアンダカット部を設定している。従って、変形例２の場合も変形例１と同様、環状溝１６５の溝幅（長軸方向長さ）がストッパ１６２の突部１６２ｄの抜けを許容し得る大きさに形成される。

駆動モータ１１５の起動時には、図１９の（Ａ）に示すように、被動側の負荷によってストッパ１６２の突部１６２ｄが環状溝１６５の凹部１６５ｂに入り込む。そして、被動側の負荷が軽減し、クラッチバネ１４４によって駆動側クラッチ部材１４２が被動側クラッチ部材１４３側へ移動されることに伴いストッパ１６２の突部１６２ｄが環状溝１６５の凹部１６５ｂから抜け出ると、ストッパ１６２は遠心力で環状溝１６５から脱出する。これによりストッパ１６２による変速規制が解除され、駆動側クラッチ部材１４２のブレード１１３に加わる負荷に応じた動力伝達状態から動力遮断状態への切替わりが許容される。図１９の（Ｂ）には、駆動側クラッチ部材１４２が動力遮断状態に切替わった状態が示される。
このように、ストッパ１６２に形成された中間軸１２３の長軸方向と概ね平行な面を有する形状の突部１６２ｄによってアンダカット部を構成する変形例２によれば、ストッパ１６２に生ずる遠心力を当該遠心力の作用方向と概ね直交する面で受ける構成のため、起動時の変速規制を更に確実なものとすることができる。

（本発明の第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態につき、図２０及び図２１を参照して説明する。本実施の形態は、出力軸１２５上に摺動式噛み合いクラッチ１４１を設け、出力軸１２５上で変速を行う構成としたものであり、この構成以外については、前述した第１の実施形態と同様に構成される。従って、図２０及び図２１に示された各構成部材については、同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。なお、図２０及び図２１は変速機構１１７の構成を示す展開断面図である。

摺動式噛み合いクラッチ１４１は、出力軸１２５上に取付けられている。このような配置構成としたことにより、中間軸１２３上に配置される第２中間ギア１３３が当該中間軸１２３にキー１３９によって固定され、当該第２中間ギア１３３と常時に噛み合い係合する第１被動ギア１３４は、出力軸１２５に軸受１３８を介して回転自在に支持される。

また、摺動式噛み合いクラッチ１４１は、駆動側クラッチ部材１４２と被動側クラッチ部材１４３とクラッチバネ１４４を主体として構成されることについては、前述した第１の実施形態の場合と同様であるが、中間軸１２３上に配置する構成とした第１の実施形態の場合とは、動力の伝達方向が逆転している。つまり、第１被動ギア１３４と共に回転するクラッチ部材１４３が駆動側とされ、トルクリング１５２を介して出力軸１２５と共に回転するクラッチ部材１４２が被動側となる。そしてクラッチバネ１４４は、被動側クラッチ部材１４２と、ワンウェイクラッチ１４５が組み付けられる第２被動ギア１３６との間に介在され、当該被動側クラッチ部材１４２を駆動側クラッチ部材１４３に接近させる方向に付勢している。

従って、ブレード１１３に加わる負荷が小さい状態では、駆動モータ１１５のトルクは、入力軸１２１のピニオンギア１３１、第１中間ギア１３２、中間軸１２３、第２中間ギア１３３、第１被動ギア１３４、摺動式噛み合いクラッチ１４１及び出力軸１２５によって構成される第１動力伝達経路Ｐ１を経てブレード１１３に伝達され、ブレード１１３は、高速低トルクで回転駆動される。この状態が図２０に示される。

そして、クラッチバネ１４４にて定められる切替設定値を超える負荷がブレード１１３に作用すると、被動側クラッチ部材１４２がクラッチバネ１４４に抗して動力伝達位置から動力遮断位置へ移動される。これにより被動側クラッチ部材１４２の山形カム１４２ａが駆動側クラッチ部材１４３の山形カム１４３ａから離間して噛み合い係合が解除される。すると、駆動モータ１１５のトルクは、入力軸１２１のピニオンギア１３１、第１中間ギア１３２、中間軸１２３、第３中間ギア１３５、第２被動ギア１３６、ワンウェイクラッチ１４５及び出力軸１２５によって構成される第２動力伝達経路Ｐ２を経てブレード１１３に伝達され、ブレード１１３は、低速高トルクで回転駆動される。この状態が図２１に示される。

上記のように、本実施の形態においても、前述した第１の実施形態と同様、変速機構１１７を構成するギア列における各ギアの噛み合い係合を保持した状態、すなわち各ギアの位置を固定した状態で、第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２に切替えることができるため、変速動作を円滑に行なうことが可能となり、変速動作の円滑性を向上することができる。

（本発明の第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態につき、図２２及び図２３を参照して説明する。この実施形態は、駆動モータ１１５の起動時に、ブレード１１３の静止状態の慣性で変速機構１１７のトルク伝達経路が切替わることを規制するための変速規制機構１６１に関する変形例である。この実施形態は、電磁ソレノイド方式であり、例えばマイクロコンピューターを利用し、設定した時間が経過したときに電磁ソレノイドを作動させて変速規制を解除するように構成したものである。図２２及び図２３に示すように、この実施形態に係る変速規制機構１６１は、電磁ソレノイド１７１と、当該電磁ソレノイド１７１によって作動されるストッパ１７２とを主体として構成される。電磁ソレノイド１７１は、例えばギアハウジング１０７に取付けられる。電磁ソレノイド１７１によって直線状に動作されるストッパ１７２は、電磁ソレノイド１７１が無励磁状態（非通電状態）では、便宜上図示を省略するバネの付勢力によって駆動側クラッチ部材１４２の内径方向へと突出され、クラッチバネ１４４の付勢力によって動力伝達位置へと移動された駆動側クラッチ部材１４２のクラッチバネ側の側面、すなわちカバー部材１６７の側面に係合（当接）する。これにより駆動側クラッチ部材１４２は、動力伝達位置から動力遮断位置への移動が規制される。この状態が図２２に示される。

駆動モータ１１５が起動されると、例えば、マイクロコンピューターが予め設定した一定時間を経過したときに、電磁ソレノイド１７１を励磁（駆動）し、ストッパ１７２を駆動側クラッチ部材１４２の外径方向へと移動させ、カバー部材１６７に対する係合を解除する。この状態が図２３に示される。これにより駆動側クラッチ部材１４２のブレード１１３に加わる負荷に応じた動力伝達状態から動力遮断状態への切替わりが許容される。なお、上記は、駆動モータ１１５の起動後、設定された時間の経過後に電磁ソレノイド１７１を励磁する構成としたが、駆動モータ１１５の回転数を検出するセンサーを設置し、駆動モータ１１５の回転数が規定回転数まで上昇したことの検出信号に基づいて電磁ソレノイド１７１を駆動する構成に変更してもよい。

このように、本実施の形態に係る変速規制機構１６１によれば、前述した第1の実施形態と同様に、駆動モータ１１５の起動時にブレード１１３の慣性で変速機構１１７の第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２に切替わるといった誤動作を防止することができる。

（本発明の第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態につき、図２４及び図２５を参照して説明する。本実施の形態は、変速規制機構１６１に関する更なる変形例である。本実施の形態は、駆動モータ１１５を制御するモータ制御回路１７５につき、ソフトスタート機能を有する方式とし、これにより駆動モータ１１５の起動時に出力軸１２５（ブレード１１３）を緩やかに回転させ、起動時の慣性トルクを低減させるように構成したものである。
図２４は駆動モータ１１５のソフトスタートを可能としたモータ制御回路１７５を示している。モータ制御回路１７５は、本発明における「モータ制御装置」に対応する。モータ制御回路１７５は、直流電源（バッテリ１０８）、駆動モータ１１５の起動指示を行なう起動スイッチ１７６、制御部１７７、駆動モータ１１５に供給する電力を制御するスイッチ素子（本実施の形態では、ＦＥＴトランジスターを用いているが、これに限定されない）１７８を主体として構成される。

起動スイッチ１７６は、トリガ１０９ａの引き操作によって投入（オン）される。制御部１７７は、起動スイッチ１７６が投入されると、動作を開始し、スイッチ素子１７８の制御端子（本実施の形態では、ＦＥＴトランジスターのゲート端子）に印加する電圧を徐々に増やすように制御する。例えば、図２５に示すように、スイッチ素子１７８の制御端子に対する電圧印加時間Ｔonを徐々に増加するように制御し、これにより駆動モータ１１５に流れる電流を徐々に増加する。このため、駆動モータ１１５は、起動スイッチ１７６が投入されると、回転数が徐々に増加し、所定の時間を経過した後、規定回転数に達することになる。なお、駆動モータ１１５の回転数が規定回転数に達すると、スイッチ素子１７８の制御端子に対する電圧印加時間Ｔonは、規定回転数に対応した値となる。駆動モータ１１５をソフトスタートさせる方法は、このような方法に限定されない。

このように、本実施の形態によれば、駆動モータ１１５の起動をソフトスタートとすることにより、駆動モータ１１５の起動時に先端工具であるブレード１１３の慣性トルクを減少し、変速機構１１７が第１動力伝達経路Ｐ１から第２動力伝達経路Ｐ２に切替わることを防止できる。

なお、本実施の形態に係る変速機構１１７は、３軸平行式の場合で説明したが、入力軸と出力軸との２本の平行軸から構成される２軸式であっても成立する。また、ワンウェイクラッチ１４５を中間軸１２３側に設けても成立する。また、本実施の形態は、動力工具の例として充電式の丸鋸１０１の場合で説明したが、これに限られるものではない。丸鋸であっても、バッテリの代わりにＡＣ電源を用いる形式の丸鋸、あるいは図示のような手持式のほか、ベースに設置されたテーブル上に被加工材を載せて切断作業を行なう卓上丸鋸や卓上スライド丸鋸に適用できるし、木工用、金工用のいずれにも適用することが可能である。また丸鋸以外の切断工具、例えば、電動カッターに適用することが可能であるし、レシプロソーやジクソー等のように先端工具が直線往復運動を行なう切断工具に適用することが可能である。更には切断工具以外の動力工具、例えば回転運動するサンディングディスクや砥石によって被加工材に研磨あるいは研削作業を行なうサンダーやグラインダ、あるいは締め付け作業に用いられるドライバやレンチ、または穴明け作業を行なう各種ドリル、更には上下２枚のブレードを互いに逆方向に直線状に往復移動させ、生垣の刈り込み作業等を遂行するヘッジトリマ等、各種の電動工具を広く適用可能である。
更にまた、サンダーやダイヤコアドリル等のように、一台の動力工具において、作業に用いる先端工具の寸法の相違や被加工材の相違等により、先端工具に加わる負荷が相違する動力工具に用いると有効である。
また、本実施の形態では、摺動式噛み合いクラッチ１４１が一旦動力遮断状態に切替わった後は、当該切替わった状態に保持するラッチ機構１５１を設けたが、当該ラッチ機構１５１を有しない構成に変更してもよい。

なお、本発明の趣旨に鑑み、以下の如き態様を構成することができる。
（態様１）
「請求項２〜４のいずれか１つに記載の動力工具であって、
前記係合部は、前記第１または第２の回転軸の外周に全周にわたって形成される環状溝によって構成されており、
前記環状溝は、当該環状溝に外径側から挿入された状態の前記移動規制部材が前記回転軸の長軸方向に相対移動することを許容する溝幅を有し、
前記移動規制部材には、前記動力源の起動時において、前記環状溝の側面に対し長軸方向と交差する方向の面を介して係合することで当該環状溝から抜け出る方向への移動が妨害される干渉領域が形成されていることを特徴とする動力工具。
態様１に記載の発明によれば、移動規制部材に干渉領域を設定したことにより、起動時の変速規制をより確実化できる。

（態様２）
「態様１に記載の動力工具であって、
前記移動規制部材は、前記動力源の起動後、前記スライド側のクラッチ部材が動力伝達位置へと移動されるとき、当該クラッチ部材と共に長軸方向へと移動することで前記環状溝の側面に対する前記干渉領域の係合が解除される構成としたことを特徴とする動力工具。」
態様２に記載の発明によれば、動力源の起動後、回転数が上昇して被動側の負荷が軽減したときには、環状溝の側面に対する干渉領域の係合が解除される構成であり、その後は、移動規制部材が遠心力で環状溝から脱出して移動規制部材による変速規制を解除することができる。

本発明の第１の実施形態に係る丸鋸の全体構成を示す側面図である。 丸鋸の全体構成を示す側断面図である。 丸鋸の全体構成を示す正面から見た断面図である。 平行３軸式の変速機構の展開断面図であり、動力伝達経路が高速低トルク側に切替えられた状態を示す。 平行３軸式の変速機構の展開断面図であり、動力伝達経路が低速高トルク側に切替えられた状態を示す。 摺動式噛み合いクラッチの外観図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 摺動式噛み合いクラッチにおける駆動側クラッチ部材を示す斜視図である。 摺動式噛み合いクラッチにおける被動側クラッチ部材１４３を斜視図である。 摺動式噛み合いクラッチにおけるトルクリング１５２を示す斜視図である。 摺動式噛み合いクラッチの動作を説明する図であり、（Ａ）は山形カムの動作態様を示し、（Ｂ）はラッチ部材としてのトルクリングの動作態様を示す。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 駆動側クラッチ部材をクラッチバネ装着側から見た斜視図である。 ストッパを示す斜視図である。 出力軸に設けられた各部材を示す側面図である。 図１５のＣ−Ｃ線断面図である。 ストッパによる変速規制をより詳しく説明する図である。 ストッパによる変速規制の変形例１を示す図である。 ストッパによる変速規制の変形例２を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る平行３軸式の変速機構を示す展開断面図であり、動力伝達経路が高速低トルク側に切替えられた状態を示す。 同じく平行３軸式の変速機構を示す展開断面図であり、動力伝達経路が低速高トルク側に切替えられた状態を示す。 本発明の第３の実施形態に係る変速規制機構を示す展開断面図であり、変速規制状態を示す。 同じく変速規制機構を示す展開断面図であり、変速規制解除状態を示す。 本発明の第４の実施形態に係る変速規制機構の１手段としてのソフトスタート機能付きモータ制御回路を示す図である。 モータ制御回路における制御部の印加時間制御を説明する図である。

符号の説明

１０１ 丸鋸（動力工具）
１０３ 丸鋸本体部（動力工具本体）
１０４ ブレードケース
１０５ モータハウジング
１０６ セーフティカバー
１０７ ギアハウジング
１０７Ｌ 下端面
１０８ バッテリ
１０９ ハンドグリップ
１０９ａ トリガ
１１１ ベース
１１１ａ 開口
１１３ ブレード
１１５ 駆動モータ
１１６ モータ軸
１１７ 変速機構
１２１ 入力軸
１２１ａ 軸受
１２３ 中間軸（第１の回転軸）
１２３ａ 軸受
１２５ 出力軸（第２の回転軸）
１２５ａ 軸受
１３１ ピニオンギア
１３２ 第１中間ギア
１３３ 第２中間ギア
１３４ 第１被動ギア
１３５ 第３中間ギア
１３６ 第２被動ギア
１３７ キー
１３８ 軸受
１３９ キー
１４１ 摺動式噛み合いクラッチ（第１のクラッチ）
１４２ 駆動側クラッチ部材
１４２ａ 山形カム
１４３ 被動側クラッチ部材
１４３ａ 山形カム
１４４ クラッチバネ
１４５ ワンウェイクラッチ（第２のクラッチ）
１４６ 外輪
１４６ａ カム溝
１４６ｂ カム面
１４７ 針状ころ
１４８ バネ
１５１ ラッチ機構
１５２ トルクリング
１５２ａ 突部
１５３ 収容空間
１５３ａ 係合凹部
１５３ｂ トルク伝達面
１５３ｃ 斜面
１５３ｄ ストッパ面
１６１ 変速規制機構（切替規制機構）
１６２ ストッパ（移動規制部材）
１６２ａ 当接面
１６２ｂ 当接面
１６２ｃ アンダカット部（干渉領域）
１６２ｄ 突部
１６３ 圧縮コイルバネ
１６４ ストッパ収容凹部
１６５ 環状溝（係合部）
１６５ｂ 凹部
１６６ ガイドピン
１６７ カバー部材
１７１ 電磁ソレノイド
１７２ ストッパ（移動規制部材）
１７５ モータ制御回路（モータ制御装置）
１７６ 起動スイッチ
１７７ 制御部
１７８ スイッチ素子

Claims (7)

1. 動力源と、変速機構を有し、前記動力源から前記変速機構を介して駆動される先端工具に所定の加工作業を遂行させる動力工具であって、
   前記変速機構は、互いに平行に配置された第１及び第２の回転軸と、互いに噛合い係合されるとともに前記第１の回転軸のトルクを第２の回転軸に伝達する駆動ギアと被動ギアの組み合わせを１単位とし、かつ互いにギア比が異なる第１及び第２のギア列を有し、前記第１のギア列を経由するトルクの伝達経路が第１の動力伝達経路として定められ、前記第２のギア列を経由するトルクの伝達経路が第２の動力伝達経路として定められており、前記第１の動力伝達経路上において動力伝達と動力遮断を行う第１のクラッチ、及び前記第２の動力伝達経路上において動力伝達と動力遮断を行う第２のクラッチを更に有し、
   前記先端工具に加わる負荷に応じた、前記第１及び第２のクラッチの動力伝達状態と動力遮断状態の間での切替わりによって前記第１及び第２のギア列の噛合い係合状態のままで前記第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間で伝達経路の切替えがなされる構成とされており、
   前記変速機構は、前記動力源の起動時に、前記先端工具の慣性によって前記第１の動力伝達経路と第２の動力伝達経路間で伝達経路が切替わることを規制する切替規制機構を更に有することを特徴とする動力工具。
2. 請求項１に記載の動力工具であって、
   前記第１及び第２のクラッチの少なくとも一方は、前記第１または第２の回転軸上において、互いに対向状に配置された駆動側クラッチ部材と被動側クラッチ部材によって構成されるとともに、前記駆動側クラッチ部材と被動側クラッチ部材のいずれか一方が、互いに噛み合い係合して動力伝達状態とされる動力伝達位置と、噛み合い係合を解除して動力遮断状態とされる動力遮断位置の間で長軸方向にスライド動作する摺動式噛み合いクラッチによって構成されており、
   前記切替規制機構は、前記第１または第２の回転軸の外周に形成された係合部と、前記スライド動作するスライド側のクラッチ部材に径方向への移動可能に設けられるとともに、前記動力源が停止状態にあり、かつ前記スライド側のクラッチ部材が動力伝達位置に置かれた状態では、前記係合部と係合することで当該クラッチ部材の動力伝達位置から動力遮断位置への移動を規制する移動規制部材とを有し、
   前記移動規制部材は、前記動力源の起動後、当該移動規制部材に作用する遠心力で外径方向へと移動して前記係合部に対する係合を解除し、これにより前記スライド側のクラッチ部材が動力伝達位置から動力遮断位置へと移動することを許容する構成としたことを特徴とする動力工具。
3. 請求項２に記載の動力工具であって、
   前記第１の回転軸が駆動側回転軸として定められ、前記第２の回転軸が被動側回転軸として定められており、前記摺動式噛み合いクラッチ及び前記切替規制機構は、前記駆動側回転軸上に設けられていることを特徴とする動力工具。
4. 請求項２に記載の動力工具であって、
   前記移動規制部材は、前記スライド側のクラッチ部材に周方向３等分位置に配置されていることを特徴とする動力工具。
5. 請求項１に記載の動力工具であって、
   前記第１及び第２のクラッチの少なくとも一方は、前記第１または第２の回転軸上において、互いに対向状に配置された駆動側クラッチ部材と被動側クラッチ部材によって構成されるとともに、前記駆動側クラッチ部材と被動側クラッチ部材のいずれか一方が、互いに噛み合い係合して動力伝達状態とされる動力伝達位置と、噛み合い係合を解除して動力遮断状態とされる動力遮断位置の間で長軸方向にスライド動作する摺動式噛み合いクラッチによって構成されており、
   前記変速機構を収容するギアハウジングを有し、
   前記切替規制機構は、前記ギアハウジングに取付けられた電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドによって移動動作され、前記動力源の停止状態では動力伝達位置に置かれた前記スライド側のクラッチ部材と係合することで当該クラッチ部材が動力伝達位置から動力遮断位置へと移動することを規制する移動規制部材とを有し、
   前記電磁ソレノイドは、前記動力源の起動後、予め設定された所定時間を経過した時点で前記移動規制部材を前記スライド側のクラッチ部材に対する係合を解除する側へと作動させ、これにより前記スライド側のクラッチ部材が動力伝達位置から動力遮断位置へと移動することを許容する構成としたことを特徴とする動力工具。
6. 請求項１に記載の動力工具であって、
   前記動力源はモータによって構成され、
   前記切替規制機構は、前記モータの起動時に、当該モータの回転数が徐々に上昇するように制御するソフトスタート機能を備えたモータ制御装置によって構成されていることを特徴とする作業装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の動力工具であって、
   前記動力源及び前記変速機構を収容する動力工具本体と、
   前記動力工具本体の下方に配置されるとともに、被加工材上に載置可能なベースと、を有し、
   前記先端工具は、前記動力源により前記変速機構を介して回転駆動されることで被加工材を切断する鋸刃として構成されていることを特徴とする動力工具。

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