WO2013027094A1 - 変速装置 - Google Patents

Abstract

本発明の変速装置は、モータ１を駆動源とし、モータ１の回転動力を変速したうえで伝達する変速機構部（減速機構部２）と、変速機構部の変速比を切り替える変速比切替手段と、を具備し、変速比切替手段が、変速用アクチュエータ６と、変速比の切替時に変速用アクチュエータ６を制御する制御部６０と、モータ１の駆動状態の指標値を検知する駆動状態検知部６８とを有し、変速比を切り替える自動変速モードを有するものであって、制御部６０は、自動変速モードで制御部は、二つの状態のうちの一方の状態に変速比を切り替えた時点から一定時間が過ぎているのか否かについての情報及び／また一方の状態に変速比を切り替えた時点から指標値が所定の閾値に至った回数の情報に基づいて、二つの状態のうちの他方の状態に切り替えるために変速用アクチュエータ６を起動させる。

Description

変速装置

　本発明は、変速比を切替自在とした変速装置、殊に電動工具に好適に用いられる変速装置に関する。

　電動工具において、駆動源であるモータの回転動力を減速して伝達する減速機構部を備えたものがある。このような電動工具では、モータの負荷等の駆動状態が所定水準に達したときに、遊星減速機構を構成するリングギア等の切替部材をスライドさせて、自動的に減速機構部の減速比を切り替えるものがある。そして、電動工具においては、この減速比の切り替えに伴い、出力トルクが小さい高速状態と、高速状態に比べて出力トルクが大きい低速状態とに切り替わる。
　ところで、図７に示すホールソー作業Ｓ２のような負荷トルクの変動が大きい作業の場合、高速状態から低速状態への変速ポイント（図中黒丸印参照）と、低速状態から高速状態への変速ポイント（図中中抜き丸印参照）とが繰り返し発生することがある。そして、変速ポイントが繰り返し生じると、上述のような電動工具では、図１２に示すように、変速ポイント毎に自動変速（自動的な減速比の切替動作）が行われる。
　また、特許文献１に記載される電動工具のように、モータからサンプリングした電流が予め決められた時間期間に渡ってしきい値を超えた状態が続いた場合、ソレノイドを用いて自動的に切替部材をスライドさせて、減速比を切り替えるものもある。そして、この電動工具では、上記時間期間に渡ってしきい値を超えた状態が続いた場合に、モータを停止した後、切替部材をスライドさせて、自動変速を行っている。
特開２００９−５６５９０号公報

　しかしながら、変速ポイント毎に減速比を切り替える電動工具では、自動変速を頻繁に繰り返すため、出力が安定し難く、作業効率が低下し易くなると共に、切替部材等の構成部材の摩耗や疲労等の消耗を早めてしまうという問題がある。また、特許文献１に記載される電動工具では、負荷トルクの変動が大きい作業の場合、しきい値を超えた状態を前記時間期間維持することが難しくなる。そのため、自動変速が不規則なタイミングで行われてしまい、構成部材の負担が増して消耗し易くなると共に、工具出力が安定し難く、自動変速時のモータ停止も相まって、作業効率が低下し易いという問題がある。

　本発明では、負荷トルクの変動が大きい作業時において、変速動作の頻繁な繰り返しを抑制して、作業効率の低下を抑制すると共に、構成部材の消耗を抑制することのできる変速装置を提供することを、課題とする。
　前記課題を解決するために本発明の変速装置は、モータを駆動源とし、前記モータの回転動力を変速したうえで伝達する変速機構部と、前記変速機構部の変速比を切り替える変速比切替手段と、を具備し、前記変速機構部が前記変速比切替手段によって前記変速比の異なる二つの状態に切り替わり、前記変速比切替手段が、前記状態を切り替えるための変速用アクチュエータと、前記変速比の切替時に前記変速用アクチュエータを制御する制御部と、前記モータの駆動状態の指標値を検知する駆動状態検知部とを有し、前記二つの状態を交互に切り替える自動変速モードを有する変速装置において、前記自動変速モードで前記制御部は、前記二つの状態のうちの一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から一定時間が過ぎているのか否かについての情報及び／また前記一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記指標値が所定の閾値に至った回数の情報に基づいて、前記二つの状態のうちの他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させる。
　この変速装置として、前記自動変速モードで前記制御部は、前記一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記一定時間の間、この切り替えた前記一方の状態を維持し、前記一定時間経過後、前記指標値が前記閾値に至り前記他方の状態に切り替える条件を満たした場合に、前記他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させることが好ましい。
　この変速装置として、前記自動変速モードで前記制御部は、前記一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記一定時間の間には、前記指標値が前記閾値に至った回数が、２より大きい一定回数に達した場合に、前記他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させ、前記一定時間経過後には、前記指標値が前記閾値に至った場合に、前記他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させても良い。
　この変速装置として、前記自動変速モードで前記制御部は、前記二つの状態のうちの一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記指標値が前記閾値に至った回数が、２より大きい一定回数に達した場合に、前記二つの状態のうちの他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させても良い。
　この変速装置として、前記変速比の異なる二つの状態は高速状態と、前記高速状態に比べて減速された低速状態であり、前記変速機構部を前記高速状態から前記低速状態に切り替えた後この低速状態を維持する動作モードを有することが好ましい。
　本発明は、負荷トルクの変動が大きい場合の変速動作の繰り返しを抑制して、作業効率の低下を抑制し易くすると共に、構成部材の消耗を抑制し易くすることができるという効果を奏する。

　本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面と好ましい実施例の説明により明確になる。
実施形態１の変速装置の説明図である。 同上の変速装置を備えた電動工具の要部の側断面図である。 同上の電動工具の要部の内部側面図である。 同上の電動工具の減速機構部の１速の状態を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は側面図である。 同上の減速機構部の１速と２速の切替途中の状態を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は側面図である。 同上の減速機構部の２速の状態を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は側面図である。 ホールソー作業における時間当たりの負荷トルクの変化の説明図である。 同上のホールソー作業の実施形態１における減速比の切り替わりの説明図である。 図７のホールソー作業の実施形態２における減速比の切り替わりの説明図である。 図７のホールソー作業の実施形態３における減速比の切り替わりの説明図である。 実施形態４における操作部の切替操作位置の説明図である。 図７のホールソー作業において変速ポイント毎に自動変速させた例の減速比の切り替わり説明図である。

　本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図面全体において同一又は類似する部分については同一参照符号を付して説明を省略する。
　＜実施形態１＞
　図１には、本発明の変速装置の実施形態１を示しており、本実施形態の変速装置は、図２，図３に示すように、電動工具に減速用の変速装置（減速装置）として設けてある。この電動工具は、駆動源であるモータ１（メインモータ）と、変速機構部と、駆動伝達部３と、出力軸４とを備える。変速機構部は、モータ１の回転動力を減速（変速）したうえで駆動伝達部３に伝達する減速機構部２となっており、駆動伝達部３は減速機構部２を介して伝達された回転動力を出力軸４に伝達する。そして、モータ１と、減速機構部２と駆動伝達部３は胴体ハウジング１０１内に収容されており、出力軸４は胴体ハウジング１０１から突出して設けられる。以下、モータ１の軸方向を、単に軸方向と記載し、方向の一基準とする。
　胴体ハウジング１０１からは把持部ハウジング１０２が延設され、電動工具の本体ハウジング１００は、胴体ハウジング１０１と把持部ハウジング１０２とで主体が構成される。把持部ハウジング１０２にはトリガスイッチ１０３を引き込み自在に設けてある。さらに、把持部ハウジング１０２の延設先端部には、外部電源に接続される電源コードや把持部ハウジング１０２から着脱自在の電池パック等の電源部７０（図１等参照）を備えている。
　また、胴体ハウジング１０１内には、モータ１や減速機構部２に対して軸方向が平行となるように、変速用アクチュエータ６を収容している。この変速用アクチュエータ６は、専用のモータ５０（サブモータ）を駆動源とした回転式のアクチュエータであり、減速機構部２が有する切替部材７を、変速カムプレート８を介して軸方向にスライド移動させ、減速比の切替を行う。この点について詳しくは後述する。
　図４~図６には、減速機構部２等の構造をより詳細に示している。本実施形態の減速機構部２は、ギアケース９内に三段の遊星減速機構を収容してある。そして、減速機構部２は、一つの遊星減速機構の減速状態と非減速状態を切り替えることによって、減速機構部２全体の減速比を切り替える。以下においては、モータ１に近い側から順に１、２、３段目の遊星減速機構として説明を行う。
　１段目の遊星減速機構は、モータ１からの回転動力によって軸中心に回転駆動される太陽ギア１０と、該太陽ギア１０と噛み合う複数の遊星ギア１１と、各遊星ギア１１に噛み合うリングギア１２とを備える。遊星ギア１１は太陽ギア１０を囲むように位置し、リングギア１２はこれら複数の遊星ギア１１を囲むように位置する。１段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア１１と回動自在に連結されるキャリア１４と、遊星ギア１１とキャリア１４を連結させるキャリアピン１３とをさらに備える。
　２段目の遊星減速機構は、１段目のキャリア１４に結合される２段目の太陽ギア２０と、該太陽ギア２０と噛み合う複数の遊星ギア２１と、各遊星ギア２１に噛み合うリングギア２２とを備える。遊星ギア２１は太陽ギア２０を囲むように位置し、リングギア２２はこれら複数の遊星ギア２１を囲むように位置する。２段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア２１と回動自在に連結されるキャリア２４と、遊星ギア２１とキャリア２４を連結するキャリアピン２３とをさらに備える。
　リングギア２２はギアケース９に対して軸方向にスライド自在に且つ回転自在に配される。リングギア２２は、モータ１側のスライド位置にあるときに、１段目のキャリア１４の外周縁部１４ａに噛み合い、キャリア１４と一体に回転自在となる。そして、リングギア２２は、出力軸４側のスライド位置にあるときに、ギアケース９に形成された係合歯部４０に噛み合い、ギアケース９に回転不能で保持される。更に、リングギア２２はいずれのスライド位置にあっても、遊星ギア２１に噛み合う。以下の本文中において、モータ１側を単に「入力側」といい、出力軸４側を単に「出力側」という。
　３段目の遊星減速機構は、２段目のキャリア２４に結合される３段目の太陽ギア３０と、該太陽ギア３０と噛み合う複数の遊星ギア３１と、これら複数の遊星ギア３１と噛み合うリングギア３２とを備える。遊星ギア３１は太陽ギア３０を囲むように位置し、リングギア３２はこれら複数の遊星ギア３１を囲むように位置する。３段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア３１と回動自在に連結されるキャリア３４と、遊星ギア３１とキャリア３４を連結させるキャリアピン（図示せず）とをさらに備える。
　これら３段の遊星減速機構は、軸方向に連結される。つまり、１~３段目の太陽ギア１０，２０，３０が軸方向の一直線上に並設され、これらを囲むように位置する三つのリングギア１２，２２，３２もまた軸方向の一直線上に並設される。
　リングギア２２は独立して軸方向にスライド自在であり、そのスライド位置に対応して減速比を切り替え、出力軸４の回転出力を１速、２速に変更する。このように、本実施形態では、リングギア２２が、軸方向にスライド自在な切替部材７をなす。
　図４には１速の状態、図５には１速と２速の切替途中の状態、図６には２速の状態を示している。図４の１速にある減速機構部２では、切替部材７をなすリングギア２２が入力側の位置にあり、２段目の遊星減速機構が非減速状態となる。図６の２速にある減速機構部２では、切替部材７をなすリングギア２２が出力側の位置にあり、２段目の遊星減速機構が減速状態となる。そのため、２速の場合は１速の場合よりも減速比が大きく、出力軸４の回転速度は小さくなる。そして、２速の場合は１速の場合に比べて出力トルクが大きい（高い）状態となる。すなわち、ここでの１速は高速低トルク状態となっており、２速は低速高トルク状態となっている。
　切替部材７をなすリングギア２２のスライド位置は、変速カムプレート８の回転位置に応じて決定される。変速カムプレート８は、筒状をなすギアケース９の外周面に沿う断面円弧状のプレートであり、ギアケース９の中心軸まわりに回転自在となるように装着される。変速カムプレート８にはカム溝４１が設けてあり、カム溝４１は、リングギア２２のスライド移動に対応した折れ線形状を有する貫通溝となっており、カム溝４１には変速ピン４５が挿通されている。変速ピン４５は先端部が、ギアケース９に貫通形成したガイド溝（図示せず）を通じてギアケース９内に挿入され、リングギア２２の外周面の凹溝（図示せず）に係合する。ガイド溝は、減速機構部２の軸方向と平行に形成してある。
　この変速カムプレート８は、その周方向端部にギア部４７を有し、ギア部４７は回転式の変速用アクチュエータ６と噛み合う。変速用アクチュエータ６は、専用のモータ５０と、モータ５０の回転動力を減速して伝達する伝達部５１と、伝達部５１を通じて伝達される回転動力により回転駆動される出力部５２とを有する。つまり、変速用アクチュエータ６はモータ５０が駆動することで、変速カムプレート８を介して切替部材７を軸方向にスライドさせる。
　このように、減速機構部２は、軸方向にスライド自在な切替部材７と、これら切替部材７の軸方向のスライド位置に応じて該切替部材７との係合状態と非係合状態が切り替わるギア部材５と、を用いて形成してある。そして、ギア部材５は、１段目のキャリア１４と係合歯部４０となっており、切替部材７とギア部材５の係合状態と非係合状態に応じて、減速機構部２全体の減速比が切り替わる。
　さらに、本実施形態の電動工具は、図１に概略的に示すように、制御部６０と、第１駆動部６５と、第２駆動部６６と、駆動状態検知部６８と、情報検知部６７とを備える。そして、制御部６０と第１駆動部６５と第２駆動部６６とには、電源部７０から電力が供給されている。
　第１駆動部６５は、モータ１を駆動させるとともにモータ１の回転動力を変更させる（調整させる）ものとなっており、モータ１の回転動力を調整するモータ１側の駆動調整部を兼ねている。第２駆動部６６は、変速用アクチュエータ６（モータ５０）を駆動させるとともに変速用アクチュエータ６の駆動を調整するものとなっており、変速用アクチュエータ６側の駆動調整部を兼ねている。
　駆動状態検知部６８はモータ１の駆動状態（負荷）の指標値を検知し、その検知結果（指標値）を制御部６０に入力する。そして、この指標値としては、例えば、モータ１にかかる負荷トルクが用いられ、または現在の減速比とモータ１に流れる電流値や、現在の減速比とモータ１の回転数等が用いられる。情報検知部６７は、第２駆動部６６に印加された供給電圧の値（供給電力の電圧値）を検知することで、切替部材７の移動速度（つまりリングギア２２のスライド速度）を検知し、その検知結果を制御部６０に入力する。
　制御部６０は、第１駆動部６５を介してモータ１を制御するモータ制御部６１と、第２駆動部６６を介して変速用アクチュエータ６を制御するアクチュエータ制御部６２とを備えている。そして、制御部６０は、駆動状態検知部６８により検知されるモータ１の駆動状態に応じて、第２駆動部６６によって変速用アクチュエータ６を起動させ、切替部材７をスライド移動させることにより減速機構部２の減速比を変更する。
　つまり、本実施形態の電動工具では、変速装置は減速機構部２と、減速機構部２の減速比を切り替える減速比切替手段（変速比切替手段）とで主体が構成され、減速比切替手段は変速用アクチュエータ６と、第２駆動部６６と、駆動状態検知部６８と、情報検知部６７と、制御部６０とで主体が構成される。
　更に、制御部６０は、所定条件を満たした場合に、変速用アクチュエータ６のモータ５０を起動させて、自動変速させる制御を行う。
　具体的には、１速から２速への減速比の切り替えの場合、制御部６０は、変速用アクチュエータ６のモータ５０を起動させ、変速カムプレート８を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン４５は、ギアケース９のガイド溝にガイドされながら、カム溝４１内で入力側から出力側へとスライド駆動され、切替部材７であるリングギア２２を出力側へとスライド移動させる。
　スライド移動したリングギア２２は、まず１段目のキャリア１４との係合が解除され、図５に示す切替途中の状態となる。このとき、リングギア２２は、２段目の遊星ギア２１に係合し、且つ、ギアケース９には回転固定されない状態にある。
　図５の切替途中状態にあるリングギア２２は、１速にてキャリア１４に係合していたときの回転慣性で回転を続けるが、これと同時に、モータ１により駆動される２段目の遊星ギア２１からの反力によって、上記回転慣性とは反対方向の回転力を受ける。一方、リングギア２２が次に係合するギア部材５である係合歯部４０は、ギアケース９に対して固定されている。
　制御部６０は、この回転慣性と反対方向の回転力を積極的に利用して、リングギア２２と係合歯部４０との相対回転速度を低減させ（好ましくはゼロとする）、係合歯部４０と係合する際にはリングギア２２の回転速度が極力ゼロに近づくように調整する。これにより、図６のようにリングギア２２が係合歯部４０と係合する際の衝撃を抑制し、スムーズ且つ安定的な自動変速を実現するとともに、衝突によるギアの磨耗や破損も抑制することができる。そして、前述の通りリングギア２２が係合歯部４０と係合することで、減速機構部２は１速の状態から２速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。
　次に、２速から１速へ自動変速させる場合、制御部６０は、変速用アクチュエータ６のモータ５０を起動させ、変速カムプレート８を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン４５は、ギアケース９のガイド溝にガイドされながら、カム溝４１内で出力側から入力側へとスライド駆動され、切替部材７であるリングギア２２を入力側へとスライド移動させる。
　スライド移動したリングギア２２は、まず係合歯部４０との係合が解除され、図５に示す切替途中の状態となる。そして、リングギア２２は、切替途中の状態から更にスライド移動することで、図４に示すように、１段目のキャリア１４と係合して、減速機構部２は２速の状態から１速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。
　加えて、制御部６０は、減速比の切替時（自動変速時）に、情報検知部６７にて入出力情報から検知した切替部材７（リングギア２２）の位置に対応するかたちで、変速用アクチュエータ６の駆動を調整するように制御する。
　具体的には、情報検知部６７は、変速用アクチュエータ６が駆動されるときに、入出力情報として、電源部７０から第２駆動部６６に印加された供給電圧の値を随時検知し、検知結果を制御部６０に出力する。制御部６０は、入力された検知結果に応じて、切替部材７が所定の目標位置に至るまでの時間あたりのスライド量を一定にさせるように第２駆動
部６６を制御する。つまり、制御部６０は、情報検知部６７の検知結果に応じて第２駆動部６６にモータ５０の回転動力を随時変更させて、所定の時間経過時に切替部材７が所定の目標位置に至るように、変速用アクチュエータ６を駆動調整する。
　これにより、電池パック（電源部７０）の消耗による供給電圧の低下等に伴う切替部材７のスライド量または速度の低下に対応して、切替部材７のスライドを調整することができる。そのため、切替部材７の移動速度のばらつきに伴うスライド量不足を抑制し、切替部材７を所定の時間に所定の目標位置に到達させることができ、スムーズかつ安定な自動変速を実現する。なお、上記所定の時間とは、自動変速に要する切替時間であり、変速用アクチュエータ６の駆動時間と略同じ時間となっている。
　また、変速用アクチュエータ６を起動させる所定条件は、駆動状態検知部６８にてモータ１にかかる負荷トルク（指標値）が所定水準（閾値）を越えたと検知された時点から一定時間経過後、指標値が閾値に至った場合となっている。ここで、一定時間は従来技術の電動工具で自動変速モードの動作の際の変速タイミングより長くすることが望ましい。例えば、従来技術の電動工具で自動変速モードの動作の際の変速タイミング、つまり、指標値が所定の閾値に至るタイミングが５００ｍｓだとすると、一定時間を１０００ｍｓのように長くすることが望ましい。そして、制御部６０においては、自動変速させる際に駆動状態検知部６８の検知結果（指標値）が閾値を越えた時点からの時間経過をカウントするカウント部の機能を兼ねる。更に、この制御部６０が自動変速させる制御は、負荷トルクの変動が大きい場合に好適に用いられる。
　以下、負荷トルクの変動が大きい場合として、図７に示すホールソー作業を例に取り、自動変速を具体的に説明する。
　上記ホールソー作業とは、図７に示すように、被加工部材に下穴（センターホール）を開けるためのドリル工程Ｓ１と、ドリル工程Ｓ１後にホールソーの刃を被加工部材に噛み込ませホールソー加工を行うホールソー工程Ｓ２とを有する。
　図７は指標値として負荷トルクが利用された場合、ホールソー作業における時間当たりの負荷トルクの変化を示しており、横軸が時間ｔとなっており、縦軸が負荷トルクＴとなっており、折れ線Ｌ３が指標値となっている。そして、図８は自動変速時における時間当たりの減速比の状態を示しており、横軸が時間ｔで、縦軸が減速比となっている。そして、図８において、横軸上に位置した状態が図４に示す高速状態（１速）となり、横軸に平行の点線Ｌ１上に位置した状態が図６に示す低速状態（２速）となり、高速状態と低速状態の端部間を結ぶ縦線Ｌ２が図５に示す切替途中の状態となる。更に、図７において、二点鎖線Ｌ４が閾値となっており、黒丸印が閾値に満たない値から閾値に到達した位置、中抜き丸印が閾値を超過した値から閾値に到達した位置となっている。以下、黒丸印及び中抜き丸印をまとめて変速ポイントと記載する。
　そして、ドリル工程Ｓ１では負荷トルクが閾値未満となっており、１速（高速状態）でモータ１が回転駆動され、上記下穴の形成後、ホールソー工程Ｓ２に移行する。ホールソー工程Ｓ２では、移行直後にホールソーの刃が被加工部材に噛み込むため、負荷トルクがドリル工程Ｓ１に比べて増加して、負荷トルク（指標値）が閾値を越える。そして、このホールソー工程Ｓ２では、負荷トルクが閾値に満たない値から閾値を超過した値の間で変動するため、指標値が閾値を至る変速ポイントが、頻繁に且つ繰り返し発生する。そのため、変速ポイント毎に自動変速させた場合では、図１２に示すように、減速比の切替動作（変速動作）が繰り返し行われる。
　対して、本実施形態の電動工具では、図８に示すように、指標値が閾値に至る第１変速ポイントＰ１（図中時点ｔ１）で２速へ自動変速され、制御部６０は、この時点ｔ１からの経過時間をカウントする。そして、この経過時間が第１の一定時間Δｔ１に到達した後、指標値が閾値を超過した値から閾値に至った場合（図中時点ｔ２）、制御部６０は、この時点ｔ２で変速用アクチュエータ６を起動させて、１速へ自動変速させる。すなわち、この２速から１速への自動変速において、第１の一定時間Δｔ１経過後に、指標値が閾値を超過した値から閾値に至ることが、切替先である１速の状態へ切り替えるために満たすべき所定条件となっている。
　更に、この１速への自動変速後（時点ｔ２後）、制御部６０は、この時点ｔ２からの経過時間をカウントする。そして、この経過時間が第２の一定時間Δｔ２に到達した後、指標値が閾値に満たない値から閾値に至った場合（図中時点ｔ３）、この時点ｔ３で変速用アクチュエータ６を起動させて、２速へ自動変速させる。すなわち、この１速から２速への自動変速において、第２の一定時間Δｔ２経過後に、指標値が閾値に満たない値から閾値に至ることが、切替先である１速の状態へ切り替えるために満たすべき所定条件となっている。また、第２の一定時間Δｔ２は、第１の一定時間Δｔ１に比べて短い時間となっている。
　以上のように、制御部６０は、自動変速後、一定時間Δｔ１，Δｔ２の間の変速ポイントを無視して、この期間（一定時間Δｔ１，Δｔ２）自動変速を行わない自動変速制御を行っている。そのため、本実施形態の変速装置は、負荷変動が大きく変速ポイントが頻発する場合等において、変速ポイント毎に自動変速させるものに比べて自動変速させる回数を低減し易くなり、自動変速の頻繁な繰り返しを抑制し易くすることができる。そして、この変速装置を備えた電動工具では、負荷変動の大きい作業時等において、自動変速の繰り返しに伴う、切替部材７等の構成部材の摩耗や疲労等の消耗や、作業効率の低下を、抑制し易くすることができる。更に、第１の一定時間Δｔ１を第２の一定時間Δｔ２に比べて長くしたことで、低速状態（２速の状態）を高速状態（１速の状態）に比べて長い時間維持し易くなり、ホールソー工程Ｓ２を行い易くすることができる。
　なお、本実施形態において、一定時間Δｔ１，Δｔ２到達した後なる記載は、一定時間Δｔ１，Δｔ２到達と同時の場合を含む。また、変速装置は、第２の一定時間Δｔ２を有さず、高速状態で変速ポイント毎に自動変速させ低速状態で一定時間Δｔ１変速ポイントを無視する自動変速制御を行ってもよい。
　次に、変速装置の他の実施形態について順に述べる。なお、上述の実施形態１と同様の構成については詳しい説明を省略し、実施形態１とは相違する特徴的な構成について、主に詳述する。
　＜実施形態２＞
　本実施形態の変速装置においても、所定条件を満たすまで変速ポイントを無視して自動変速させない自動変速制御を行っており、電動工具に好適に用いられる。しかし、本実施形態においては、制御部６０のカウント部としての機能の点等が実施形態１の場合と相違する。
　具体的には、図９に示すように、２速への自動変速を行った時点（例えば、時点ｔ１）で、制御部６０は、この時点ｔ１から指標値が閾値に至った回数をカウントすると共に、この時点ｔ１からの経過時間をカウントする。そして、第１の一定時間Δｔ３が経過する前に、カウントした回数が第１の一定回数ｎ（ｎ＞２）（本例ではｎ＝６）に達したとき（図中時点ｔ４）、制御部６０は、この時点ｔ４で変速用アクチュエータ６を起動させて、１速へ自動変速させる。もちろん、第１の一定時間Δｔ３が経過するまでに、第１の一定回数に達しなかった場合、第１の一定時間Δｔ３経過後、実施形態１と同様に、指標値が閾値に至り切替先の状態（１速）へ切り替えるための所定条件を満たした時点で、自動変速させる。
　更に、上記時点ｔ１で１速へ自動変速後、制御部６０は、この時点ｔ４から、指標値が閾値に至った回数を新たにカウントすると共に、この時点ｔ４からの経過時間を新たにカウントする。そして、第２の一定時間Δｔ４が経過する前に、カウントした回数が第２の一定回数Ｎ（Ｎ＞２）（本例ではＮ＝４）に達したとき（図中時点ｔ５）、制御部６０は、この時点ｔ５で変速用アクチュエータ６を起動させて、２速へ自動変速させる。もちろん、第２の一定時間Δｔ４が経過するまでに、第２の一定回数に達しなかった場合、第２の一定時間Δｔ４経過後、実施形態１と同様に、指標値が閾値に至り切替先の状態（２速）へ切り替えるための所定条件を満たした時点で、自動変速させる。更に、この第２の一定回数は、第１の一定回数に比べて、少ない回数（Ｎ＜ｎ）となっている。
　本実施形態において、第１の一定時間Δｔ３は一定時間Δｔ１より長く、第２の一定時間Δｔ４は一定時間Δｔ２より長いが、これとは違い、第１の一定時間Δｔ３は一定時間Δｔ１と同じくし、第２の一定時間Δｔ４は一定時間Δｔ２と同じくしても良い。
　以上のように、制御部６０は、一定時間経過後に指標値が閾値に至って切替先の状態への自動変速の条件を満たした場合と、指標値が閾値に至った回数が一定回数に達した場合とのいずれかを先に満足した時点で、自動変速させる制御を行っている。すなわち、制御部６０は、上記回数が一定回数に達するまでの間、或いは一定時間経過するまでの間、変速ポイントを無視して、一定回数に達する、或いは一定時間経過するまで、自動変速を行わない。そのため、負荷変動が大きく変速ポイントが頻発する場合等に、自動変速させる回数を低減し易くなり、自動変速の頻繁な繰り返しを抑制し易くすることができる。そのため、自動変速の繰り返しに伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗等を抑制し易くすることができる。そして、第２の一定回数を第１の一定回数に比べて少ない回数としたことで、検知結果が閾値に至る間隔が一定の場合、低速状態での動作を高速状態での動作に比べて長く維持し易くなる。
　＜実施形態３＞
　本実施形態の変速装置においても、所定条件を満たすまで変速ポイントを無視して自動変速させない自動変速制御を行っており、電動工具に好適に用いられる。しかし、本実施形態においては、制御部６０のカウント部としての機能の点等が実施形態１、２の場合と相違する。
　具体的には、図１０に示すように、制御部６０は、２速への自動変速を行った時点（例えば、時点ｔ１参照）で、この時点ｔ１から指標値が閾値に至った回数をカウントする。そして、カウントした回数が第１の一定回数ｎ（ｎ＞２）（本例ではｎ＝６）に達したとき（図中時点ｔ４）、制御部６０は、この時点ｔ４で変速用アクチュエータ６を起動させて、１速へ自動変速させる。
　更に、上記時点ｔ４で１速へ自動変速後、制御部６０は、この時点ｔ４から、指標値が閾値に至った回数を新たにカウントする。そして、カウントした回数が第２の一定回数Ｎ（Ｎ＞２）（本例ではＮ＝４）に達したとき（図中時点ｔ５）、制御部６０は、この時点ｔ５で変速用アクチュエータ６を起動させて、２速へ自動変速させる。更に、この第２の一定回数は、第１の一定回数に比べて、少ない回数（Ｎ＜ｎ）となっている。
　以上のように、制御部６０は、指標値が閾値に至った回数が、一定回数に達した場合に、変速用アクチュエータ６を起動させて、自動変速させる制御を行う。そのため、制御部６０は、上記回数が一定回数に達するまでの間、変速ポイントを無視して、一定回数に達するまで自動変速を行わない。すなわち、制御部６０は、駆動状態が所定水準に達した時点から、指標値が閾値に至った回数をカウントするかたちで、一定時間をカウントしている。
　そして、一定回数に達するまで変速ポイントを無視したことで、負荷変動が大きく変速ポイントが頻発する場合等に、自動変速させる回数を低減し易くなり、自動変速の頻繁な繰り返しを抑制し易くすることができる。そのため、自動変速の繰り返しに伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗等を抑制し易くすることができる。更に、第２の一定回数を第１の一定回数に比べて少ない回数としたことで、指標値が閾値に至る間隔が略一定の場合、低速状態での動作を高速状態での動作に比べて長く維持し易くなる。
　つまり、実施形態１ないし実施形態３の変速装置において、自動変速モードで制御部６０は、一定時間が過ぎているのか否かについての情報及び／また所定の閾値に至った回数の情報に基づいて、二つの状態のうちの他方の状態に切り替えるために変速用アクチュエータ６を起動させる。
　なお、実施形態１乃至３において、カウント部は制御部６０がその機能を兼ねたものに限らず、カウント部は制御部６０と別々に構成されても良い。
　＜実施形態４＞
　本実施形態の変速装置においても、所定条件を満たすまで変速ポイントを無視して自動変速させない自動変速制御を行っており、電動工具に好適に用いられる。しかし、本実施形態においては、上記自動変速制御に加えて、１速から２速への自動変速後１速への自動変速を行わない第２の自動変速モード（第２の自動変速制御）を更に有する点が前述の他の実施形態の場合と相違する。
　具体的には、本実施形態の電動工具が、減速比切替用の操作部８０を胴体ハウジング１０１に露出して備え、操作部８０は、図１１に示すように、第１位置Ｅ１、第２位置Ｅ２、第３位置Ｅ３、第４位置Ｅ４の四つの位置から選択自在となっている。変速装置は、操作部８０で選択された位置に対応して、減速機構部２の減速比の切り替えや自動変速制御を行う。
　具体的には、第１位置Ｅ１が２速のまま自動変速を行わない第１の非自動変速モード（低速モード）となっており、第２位置Ｅ２が１速のまま自動変速を行わない第２の非自動変速モード（高速モード）となっている。第３位置Ｅ３が実施形態１又は実施形態２の自動変速制御を行う第１の自動変速モード（自動変速モード）となっている。第４位置Ｅ４が１速から２速への自動変速後２速への自動変速を行わない第２の自動変速制御を行う第２の自動変速モードとなっている。この第２の自動変速モードはホールソー作業Ｓ２用の動作モード（ホールソーモード）となっており、制御部６０は、一度低速状態へ自動変速させると、以後モータ１が停止するまで低速状態を維持する。
　以下、第２の自動変速モードの自動変速（切替動作）を、図７に示すホールソー作業を例に取り、具体的に説明する。
　操作部８０で第４位置Ｅ４を選択した状態で、第１変速ポイントＰ１で指標値が閾値未満から閾値に至ったとき、制御部６０は、この時点で１速（高速状態）から２速（低速状態）へ自動変速させる。そして、制御部６０は、この２速への自動変速後、経過時間のカウントや指標値が閾値に至る回数のカウントを行わないと共に、変速ポイントに至っても変速用アクチュエータ６を起動させず、作業終了まで２速を維持する。
　すなわち、第２の自動変速モードは、減速機構部２を低速状態へ一度自動変速させると、この低速状態を作業終了まで維持して、高速状態へ自動変速させない制御となっており、作業終了までの時間を一定時間としたかたちとなっている。そのため、ホールソー工程Ｓ２等の変速ポイントが頻発する場合等において、第２の自動変速モードを用いることで、自動変速させる回数が２速→１速の一回、或いは１速→２速→１速の二回となる。そのため、上記変速ポイントが頻発する場合に、自動変速の頻繁な繰り返しを抑制し易くすることができ、自動変速の繰り返しに伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗等を抑制し易くすることができる。そして、低速状態への自動変速後、低速状態に維持するため、変速ポイントが頻発する場合に、略低速状態のみで電動工具等を回転駆動させることができ、ホールソー作業等を安定して行い易くすることができる。
　なお、本発明は各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、各実施形態において適宜の設計変更を行うことや、各実施形態の構成を適宜組み合わせて適用することが可能である。例えば、変速装置は、減速機構部２を具備したものに限らず、モータの回転動力を増速したうえで伝達する増速機構部と増速機構部の増速比を切り替える増速比切替手段とを具備したものであってもよい。もちろん、変速装置は、電動工具用に限らない。
　本実施形態に係る電動工具において、第３位置Ｅ３では実施形態１または実施形態２の自動変速制御を行うと説明したが、これとは違い、第３位置Ｅ３では実施形態３の自動変速制御を行っても良い。
　また、本実施形態に係る電動工具は、第１位置Ｅ１のモードないし第４位置Ｅ４のモードを備えると説明したが、これとは違い、第１位置Ｅ１が２速のまま自動変速を行わない第１の非自動変速モード（低速モード）、第２位置Ｅ２が１速のまま自動変速を行わない第２の非自動変速モード（高速モード）、第３位置Ｅ３が実施形態１ないし実施形態３の何れかの自動変速制御を行う第１の自動変速モード（自動変速モード）、第４位置Ｅ４が１速から２速への自動変速後１速への自動変速を行わない第２の自動変速制御（ホールソーモード）を適切に組み合わせて備えても良い。また、第１自動変速モードでは、実施形態１ないし実施形態３の何れかを選択して行っても良い。つまり、上述の実施形態１ないし実施形態４は多様に組み合わせて備えることができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態が説明されているが、本発明はこれらの特定の実施形態に限られるものではなく、請求範囲の範疇から離脱しない多様な変更及び変形が可能であり、それも本発明の範疇内に属する。

Claims (5)

1. 　モータを駆動源とし、前記モータの回転動力を変速したうえで伝達する変速機構部と、前記変速機構部の変速比を切り替える変速比切替手段と、を具備し、
   　前記変速機構部が前記変速比切替手段によって前記変速比の異なる二つの状態に切り替わり、
   　前記変速比切替手段が、前記状態を切り替えるための変速用アクチュエータと、前記変速比の切替時に前記変速用アクチュエータを制御する制御部と、前記モータの駆動状態の指標値を検知する駆動状態検知部とを有し、
   　前記二つの状態を交互に切り替える自動変速モードを有する変速装置において、
   　前記自動変速モードで前記制御部は、前記二つの状態のうちの一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から一定時間が過ぎているのか否かについての情報及び／また前記一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記指標値が所定の閾値に至った回数の情報に基づいて、前記二つの状態のうちの他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させることを特徴とする変速装置。
2. 　前記自動変速モードで前記制御部は、前記一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記一定時間の間、この切り替えた前記一方の状態を維持し、
   　前記一定時間経過後、前記指標値が前記閾値に至り前記他方の状態に切り替える条件を満たした場合に、前記他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
3. 　前記自動変速モードで前記制御部は、前記一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記一定時間の間には、前記指標値が前記閾値に至った回数が、２より大きい一定回数に達した場合に、前記他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させ、
   　前記一定時間経過後には、前記指標値が前記閾値に至った場合に、前記他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
4. 　前記自動変速モードで前記制御部は、前記二つの状態のうちの一方の状態に前記変速比を切り替えた時点から前記指標値が前記閾値に至った回数が、２より大きい一定回数に達した場合に、前記二つの状態のうちの他方の状態に切り替えるために前記変速用アクチュエータを起動させることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
5. 　前記変速比の異なる二つの状態は高速状態と、前記高速状態に比べて減速された低速状態であり、
   　前記変速機構部を前記高速状態から前記低速状態に切り替えた後この低速状態を維持する動作モードを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の変速装置。

Images