WO2013168426A1

WO2013168426A1 - 電動工具の自動変速装置

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Publication number: WO2013168426A1
Application number: PCT/JP2013/002972
Authority: WO
Inventors: 将利渥美; 宏司松本; 敏男工藤
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-11-14
Also published as: JP2013237111A; JP5914840B2; US20150133255A1; CN104302449B; US9266229B2; EP2848371B1; EP2848371A4; EP2848371A1; CN104302449A

Abstract

電動工具（１１）の自動変速装置は、モータ（１６）の回転動力を減速して伝達する減速機構（１８）と、スライド移動することで減速比を切り替えるリングギア（２４）と、リングギア（２４）を移動させるカム部材（４５）と、カム部材（４５）と連動して回動する回動体（４４）と、リングギア（２４）の位置を検知する位置検知部（４３）と、位置検知部（４３）によって生成される値に基づいて変速用モータ（２７）の駆動を制御する制御部（４６）とを備える。回動体（４４）を構成する調整歯車（４２）は、回動方向における所定の位置に位置合わせ用目印である切り欠き部（４２ａ）を有する。回動体（４４）は、調整歯車（４２）の切り欠き部（４２ａ）が予め設定された装置側位置合わせ基準に位置合わせされた場合に、リングギア（２４）と相対的な位置関係を有する初期位置に配置される。

Description

電動工具の自動変速装置

　本発明は、減速比を切り替え可能な電動工具の自動変速装置に関するものである。

　従来から、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を有し、減速機構の切替部材をスライド移動させることで減速比を切り替える電動工具がある（例えば、特許文献１）。

　特許文献１の電動工具は、切替部材をスライド移動させる変速用アクチュエータと、モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部と、切替部材のスライド位置を検知するスライド位置検知部と、変速用アクチュエータの駆動を制御する制御部とを備えている。制御部は、駆動状態検知部及びスライド位置検知部の検知結果に応じて変速用アクチュエータの駆動を制御することで、減速比を自動的に切り替えている。

　また、特許文献１の実施形態４には、スライド位置検知部として、回転式の変速用アクチュエータの回転状態を検知する変位センサが例示されている。すなわち、切替部材は、変速用アクチュエータの回転に連動して移動するので、変位センサは、変速用アクチュエータの回転状態を検知することで、切替部材の位置を間接的に検知する。

　なお、減速比を切り替えるための切替部材の移動距離、および切替部材を移動させるための変速用アクチュエータの回転角度は、複数の減速比の各々に対して予め設定されている。変位センサは、回転方向において予め設定された初期位置からの変速用アクチュエータの回転角度が切替部材を移動させるのに必要な角度に達した場合に、切り替え後の減速比に対応する値を生成するように設定される。

　例えば、変速用アクチュエータは、大きな減速比の低速回転モードに対応する回転角度と、小さな減速比の高速回転モードに対応する回転角度との間で回転する。変位センサは、変速用アクチュエータの回転角度が低速回転モードに対応する回転角度に達する場合に大きな減速比に対応する値を生成する。また、変位センサは、変速用アクチュエータの回転角度が高速回転モードに対応する回転角度に達する場合に小さな減速比に対応する値を生成する。そのため、制御部は、変位センサから供給された値に基づいて、現在の減速比、および減速比の切り替えが完了したか否かを判断する。

特開２０１２－１６７６０公報

　ところで、変位センサおよび変速用アクチュエータは、所定位置にある切替部材に対して予め設定された相対的な位置関係を有していることが前提となる。相対的な位置関係が成立していない状態で変位センサが装置に組み込まれた場合、変位センサが所定の減速比に対応する値を生成しても、切替部材が目的の位置まで到達していない可能性がある。このような場合、切替部材が相手部材と噛み合わないままモータが駆動されてしまう虞がある。

　そのため、変位センサなどの構成部材を装置に組み込む場合には、後で構成部材の切替部材に対する相対的な位置関係が適合しているか否かを確認する必要がある。また、相対的な位置関係が適合していない場合には相対的な位置関係を修正する必要もある。このため、構成部材の切替部材に対する相対的な位置関係の確認や修正のための工程に手間がかかっていた。

　本発明の目的は、構成部材の位置合わせを簡易に行うことができる電動工具の自動変速装置を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明に係る電動工具の自動変速装置は、ギア部材を含み、駆動源の回転動力を減速して伝達する減速機構と、該減速機構の前記ギア部材と係合する係合位置にスライド移動して前記減速機構の減速比を切り替える切替部材と、変速用モータと、前記変速用モータの駆動によって回動して前記切替部材を前記係合位置に移動させるカム部材と、前記変速用モータの駆動によって前記カム部材と連動して回動する回動体であって、該回動体は、該回動体の回動方向における所定の位置に設けられた位置合わせ用目印を有し、前記切替部材に対する予め設定された相対的な位置関係を有する初期位置に配置される、前記回動体と、該回動体が前記初期位置から予め設定された回動角度だけ回転した場合に、前記切替部材が前記係合位置に移動したことを検知して、前記切替部材が前記係合位置に移動したことを示す値を生成する位置検知部と、該位置検知部によって生成された値に基づいて前記変速用モータの駆動を制御する制御部と、を備え、前記回動体は、予め設定された装置側位置合わせ基準に前記位置合わせ用目印が位置合わせされた場合に前記初期位置に配置される。

　また、上記実施形態において、前記回動体は、前記変速用モータの駆動によって回動する検出軸と該検出軸と一体回動する調整歯車とを含み、該調整歯車は、前記装置側位置合わせ基準に対応する位置の歯を切り欠くことにより形成され、前記位置合わせ用目印として利用される切り欠き部を含み、前記位置検知部は、前記検出軸の回動角度に応じた値を生成することが好ましい。

　また、上記実施形態において、前記変速用モータ及び前記位置検知部を収容し、且つ前記回動体を回動自在に支承する収容ケースであって、該収容ケースの予め設定された位置には、前記装置側位置合わせ基準が設定される、前記収容ケースを備え、該収容ケースの前記装置側位置合わせ基準に前記回動体の前記位置合わせ用目印が位置合わせされた場合に、前記切替部材は、前記係合位置に配置されるとともに、前記位置検知部は、前記切替部材が前記係合位置に配置されたことを示す値を生成することが好ましい。

　また、上記実施形態において、前記変速用モータの駆動によって回動する回動軸と、該回動軸と一体回動する出力歯車と、前記回動軸及び前記回動体を回動自在に支承する収容ケースと、をさらに備え、前記カム部材は、前記切替部材の移動を案内するカム部を含む本体部と、該本体部から突出して形成され、円弧状の外周面を含む係合部であって、該係合部は、前記円弧状の外周面の先端に設けられ且つ前記出力歯車と噛合可能な歯状係合部を含む、前記係合部と、該係合部の先端の一部に形成され、前記外周面から一定の深さを有する位置合わせ溝部とを含み、前記収容ケースは、前記収容ケースに前記回動軸及び前記回動体を組み付ける際に前記位置合わせ溝部に挿通可能な位置合わせ突部を含むことが好ましい。

　また、上記実施形態において、前記変速用モータの駆動によって回動する回動軸と、該回動軸と一体回動する出力歯車と、前記回動軸及び前記回動体を回動自在に支承する収容ケースと、をさらに備え、前記カム部材は、前記切替部材の移動を案内するカム部を含む本体部と、該本体部から突出して形成され、円弧状の外周面を含む係合部であって、該係合部は、前記円弧状の外周面の先端に設けられ且つ前記出力歯車と噛合可能な歯状係合部を含む、前記係合部と、該本体部から前記係合部よりも突出して形成された位置合わせ板であって、該位置合わせ板は、前記位置合わせ板の先端の一部を切り欠くことにより形成された位置合わせ溝部を含む、前記位置合わせ板と、前記出力歯車は、前記収容ケースに前記回動軸及び前記回動体を組み付ける際に前記位置合わせ溝部に挿通可能な位置合わせ突部を含むことが好ましい。

　また、上記実施形態において、前記位置合わせ溝部は、前記係合部の先端の一端にずれて形成され、前記歯状係合部の前記位置合わせ溝部と対応する位置にある歯部が前記出力歯車と噛合した場合に、前記カム部材は、前記切替部材を前記係合位置に配置させることが好ましい。

　本発明によれば、構成部材の位置合わせを簡易に行うことができる電動工具の自動変速装置を提供することができる。

本発明に係る第１実施形態の電動工具の概略構成を示す断面図。低速回転モードにおける自動変速装置の断面図。高速回転モードにおける自動変速装置の断面図。カム部材におけるカム孔が形成された部分の側面図。検出軸の回動角度と位置検知部が出力する電圧値の関係を示すグラフ。変速用アクチュエータの組み立て時の様子を示す斜視図。第２実施形態の変速用アクチュエータの組み立て時の様子を示す斜視図。第２実施形態の自動変速装置の断面図。第３実施形態の変速カムプレート及び出力歯車を示す斜視図。

　以下、本発明を具体化した実施形態の自動変速装置を図面に従って説明する。

　（第１実施形態）
　図１に示すように、第１実施形態の電動工具１１は、例えば電動式ドライバとして使用される工具であり、側面視略Ｔ字状の本体ケース１２を含む。本体ケース１２は、略円筒状の胴部１３と、この胴部１３の長手方向における中央部から延設された把持部１４とを含む。また、把持部１４における胴部１３側の端部には、把持部１４に向かって引き込み自在な運転指示スイッチ１５が設けられている。

　なお、以下の説明においては、把持部１４の延設方向を下方向という。また、この下方向の反対方向を上方向という。さらに、胴部１３の長手方向において把持部１４の運転指示スイッチ１５が設けられた側を前側という。また、胴部１３の長手方向において、この前側の反対側を後側という。

　本体ケース１２の胴部１３の後側には、駆動源であるモータ１６が収容されている。モータ１６は、運転指示スイッチ１５の操作によって駆動される。また、胴部１３におけるモータ１６よりも前側には、モータ１６の回転動力を減速して伝達する減速機構１８と、減速機構１８を介して伝達された回転動力を伝達する駆動伝達部１９とが収容されている。減速機構１８及び駆動伝達部１９は、前方に向けて延びるモータ１６の出力軸１７の軸方向に沿って配置されている。

　駆動伝達部１９の先端部２０には、先端工具２１が着脱可能に装着される。先端工具２１は、減速機構１８及び駆動伝達部１９を介して伝達されるモータ１６の回転動力によって回転する。

　減速機構１８は、有底円筒状のギアケース２２と、ギアケース２２内に収容される遊星減速機構とを含む。ギアケース２２の側壁において出力軸１７の軸線ＡＸ１を挟んで互いに対向する２つの位置には、出力軸１７の軸方向に沿って長孔状に延びる一対の貫通孔２３がそれぞれ形成されている。また、減速機構１８は、出力軸１７の軸方向に沿ってスライド移動が可能な状態でギアケース２２内に収容されたリングギア２４を含む。なお、リングギア２４は遊星減速機構の一部を構成する。

　リングギア２４は、減速機構１８の遊星減速機構を構成するギア部材と係合する第１および第２の係合位置の間でスライド移動することで、減速機構１８が伝達する回転動力の減速比を２段階に切り替える。第１実施形態において、リングギア２４は、図１に二点鎖線で示す相対的に後側の第１係合位置において、遊星減速機構を構成するギア部材である一段目のキャリア１８ａ及び二段目のプラネットギア１８ｂと係合する。なお、このようにリングギア２４が第１係合位置にあるとき、減速機構１８は、小さな減速比の高速回転モードに移行する。

　また、リングギア２４は、第１係合位置から前方に移動することで、キャリア１８ａとの係合状態が解除される。さらに、リングギア２４は、図１に点線で示す相対的に前側の第２係合位置に移動すると、減速機構１８を構成するギア部材であるプラネットギア１８ｂ及び固定歯部１８ｃと係合する。なお、固定歯部１８ｃは、ギアケース２２の内側壁に設けられている。また、このようにリングギア２４が第２係合位置にあるとき、減速機構１８は、大きな減速比の低速回転モードに移行する。

　第１実施形態では、リングギア２４が第２係合位置から第１係合位置に移動すると、減速機構１８は、低速回転モードから高速回転モードに切り替わる。その一方、リングギア２４が第１係合位置から第２係合位置に移動すると、減速機構１８は、高速回転モードから低速回転モードに切り替わる。ちなみに、第１実施形態においては、低速回転モードに移行する第２係合位置が、リングギア２４の初期位置に設定されている。

　なお、第１実施形態では、初期位置は、リングギア２４など、減速比の切り替えに関わる複数の構成部材が予め設定された相対的な位置関係を有している基準位置に相当する。各構成部材が本体ケース１２に組み込まれる場合には、各構成部材が予め設定された初期位置に配置されるように互いに位置合わせされる。

　本体ケース１２の胴部１３において減速機構１８の下方には、リングギア２４を移動させて減速比の切り替えを行うための変速用アクチュエータ２５が配置されている。変速用アクチュエータ２５は、モータ１６の軸方向に沿った長手方向の長さを有する収容ケース２６を含む。収容ケース２６内には、変速用アクチュエータ２５を構成する複数の構成部材が収容される。内部に構成部材が収容された収容ケース２６は、本体ケース１２内に組み込まれた後、ねじ止めによって固定される。

　収容ケース２６には、正逆両方向に回転可能な変速用モータ２７と、変速用モータ２７の出力軸２８の回転を減速して伝達する動力伝達部２９とが収容されている。変速用モータ２７は、変速用モータ２７の出力軸２８の軸線ＡＸ２がモータ１６の軸線ＡＸ１と平行をなすように、収容ケース２６内の後側の位置に配置されている。

　ここで、収容ケース２６内において変速用モータ２７の前側に配置される動力伝達部２９の構成について説明する。

　変速用モータ２７の出力軸２８には、駆動歯車３０が一体回動可能に固定されている。出力軸２８の下方には、収容ケース２６に回動自在に支承された連結軸３１と、連結軸３１と一体回動可能に設けられて駆動歯車３０と噛合する第１減速歯車３２とが配置されている。また、連結軸３１の第１減速歯車３２が設けられた連結軸３１の後端と反対側の前端には、第１平歯車３３が連結軸３１と一体回動可能に取り付けられている。

　連結軸３１の上方には、連結軸３１と平行をなす回動軸３４が収容ケース２６に回動自在に支承されている。回動軸３４には、第１平歯車３３と噛合する第２減速歯車３５が回動軸３４と一体回動可能に取り付けられている。また、回動軸３４において第２減速歯車３５の前側には、第２平歯車３６が回動軸３４と一体回動可能に取り付けられている。さらに、回動軸３４において第２減速歯車３５の後側には、出力歯車３７が回動軸３４と一体回動可能に取り付けられている。

　連結軸３１の前方には、連結軸３１と軸方向が一致する伝達軸３８が収容ケース２６に回動自在に支承されている。伝達軸３８の後端には、第２平歯車３６と噛合する第３減速歯車３９が伝達軸３８と一体回動可能に取り付けられている。また、伝達軸３８において第３減速歯車３９の前側には、第３平歯車４０が伝達軸３８と一体回動可能に取り付けられている。

　回動軸３４の前方には、出力軸２８及び回動軸３４と軸方向が一致する検出軸４１が収容ケース２６に回動自在に支承されている。検出軸４１の後端には、第３平歯車４０と噛合する調整歯車４２が検出軸４１と一体回動可能に取り付けられている。なお、変速用モータ２７の駆動によって回動する検出軸４１と、検出軸４１と一体回動する調整歯車４２とは、回動体４４を構成する。また、検出軸４１の前端には、収容ケース２６に支持された位置検知部４３が取り付けられている。

　ここで、側方から見た場合に収容ケース２６において軸線ＡＸ２と重なる位置は、装置側位置合わせ基準に設定されている。また、検出軸４１と一体回動する調整歯車４２は、回動方向における所定の位置に、位置合わせ用目印を有している。

　第１実施形態において、調整歯車４２の装置側位置合わせ基準に対応する位置にある歯を切り欠くことにより形成された切り欠き部４２ａが、位置合わせ用目印に設定されている。調整歯車４２の切り欠き部４２ａが装置側位置合わせ基準に位置合わせされた場合、回動体４４は、初期位置に位置するように構成される。

　以上のように構成された動力伝達部２９において、変速用モータ２７の駆動によって回動軸３４及び出力歯車３７が回動する。また、変速用モータ２７の駆動によって回動する回動軸３４に連動して、検出軸４１及び調整歯車４２が回動する。その際には、変速用モータ２７の回転動力が、第１減速歯車３２及び第２減速歯車３５を介することで減速されて回動軸３４に伝達される。また、第３減速歯車３９及び調整歯車４２を介することで回動軸３４よりもさらに減速された回転動力が検出軸４１に伝達される。位置検知部４３は、検出軸４１の回動角度に応じて電気的な出力を行うことで、リングギア２４の位置を検知する。

　さらに、変速用アクチュエータ２５は、収容ケース２６の長手方向における中央付近において、動力伝達部２９を構成する出力歯車３７に上側から係合されるカム部材４５を含む。カム部材４５は、変速用モータ２７の駆動によって回動することで、リングギア２４を第１係合位置及び第２係合位置の間でスライド移動させる。第１実施形態において、減速機構１８及び変速用アクチュエータ２５は、電動工具１１の自動変速装置を構成する。

　モータ１６、変速用モータ２７及び位置検知部４３は、本体ケース１２に収容された制御部４６と電気的に接続されている。また、モータ１６の出力軸１７には、モータ１６の回転速度を検出するための回転検出部４７が設けられている。さらに、モータ１６と制御部４６との間には、モータ１６に供給される駆動電流を検出するための電流検出部４８が設けられている。回転検出部４７及び電流検出部４８は、モータ１６の駆動状態を検知する駆動状態検知部４９を構成している。

　ここで、収容ケース２６は、前側から見た場合に収容ケース２６の右側に設けられたケース部材２６ａを含む。ケース部材２６ａには、左方に向けて開口する収容凹部５０が形成されている。収容凹部５０は、変速用モータ２７及び動力伝達部２９の外形に沿った形状を有している。

　図２に示すように、収容ケース２６は、ケース部材２６ａと、このケース部材２６ａに対して組み合わされるケース部材２６ｂとを含む。ケース部材２６ｂには、収容凹部５０とほぼ対称形状をなして右方に向けて開口する図示しない収容凹部が形成されている。ケース部材２６ａの開口を覆蓋するようにケース部材２６ｂをケース部材２６ａに対してねじ止めにて固定することで、収容ケース２６が形成される。

　なお、ケース部材２６ａの左右方向に沿った辺の長さは、ケース部材２６ｂの左右方向に沿った辺の長さよりも長くなるように設定されている。また、図２においては、簡略化のために、減速機構１８を構成するキャリア１８ａ、プラネットギア１８ｂ及び固定歯部１８ｃなどの構成部材の図示を省略している。

　ケース部材２６ａ及びケース部材２６ｂには、長手方向（図２においては紙面と直交する方向）における中央付近に、上方に向けて開口する開口部２６ｃが設けられている。出力歯車３７の上部は、開口部２６ｃを通じて収容ケース２６から露出されている。また、収容ケース２６から露出された出力歯車３７の歯部が、カム部材４５と係合している。

　カム部材４５は、正面視円弧形状の本体部４５ａと、本体部４５ａから径方向の外側に突設される係合部５１とを含む。本体部４５ａの周方向における両端付近には、一対のカム孔５２（５２Ａ，５２Ｂ）が形成されている。前側から見た場合に左側に位置するカム孔５２Ａは、上端から下方に延びる直線部分に設けられた第１保持部５３Ｈと、カム孔５２Ａの下端から上方に延びる直線部分に設けられた第２保持部５３Ｌとを含む。

　一方、前側から見た場合に右側に位置するカム孔５２Ｂは、上端から下方に延びる直線部分に設けられた第２保持部５３Ｌと、カム孔５２Ｂの下端側から上方に延びる直線部分に設けられた第１保持部５３Ｈとを含む。さらに、係合部５１の円弧状をなす先端には、出力歯車３７と噛合可能な歯状係合部５４が形成されている。

　カム部材４５における本体部４５ａの内周側には、ギアケース２２の円筒状をなす側壁が配置されている。さらに、ギアケース２２内にはリングギア２４が収容されている。また、リングギア２４の外周面には、周方向に沿って延びる凹溝２４ａが形成されている。凹溝２４ａには、リングギア２４に対して摺動可能な状態で支持部材５５が嵌入されている。

　支持部材５５は、リングギア２４の外周面に沿う正面視半円弧状の支持本体部５６と、支持本体部５６の両端から径方向の外側に直線状に延びる一対の挿通部５７（５７Ａ，５７Ｂ）とを含む。支持部材５５の一対の挿通部５７は、ギアケース２２の一対の貫通孔２３に内側からそれぞれ挿通され、さらにカム部材４５の一対のカム孔５２にそれぞれ挿通されている。

　出力歯車３７が歯状係合部５４の一端（図２では右端）の歯部に噛合した場合に、支持部材５５の挿通部５７Ａはカム孔５２Ａの第２保持部５３Ｌに配置され、支持部材５５の挿通部５７Ｂはカム孔５２Ｂの第２保持部５３Ｌに配置される。このとき、リングギア２４は初期位置となる第２係合位置（図１に点線で示す相対的に前側の位置）に配置されて、減速比は低速回転モードとなる。以下の説明において、このときのカム部材４５の位置を低速位置という。カム部材４５の低速位置は、初期位置に設定されている。

　出力歯車３７が図２に示す状態から時計方向に回動すると、カム部材４５は反時計方向に回動する。出力歯車３７の回動角度が回動角度α１に達すると、図３に示すように、歯状係合部５４の他端（図３では左端）の歯部が出力歯車３７に噛合する。このとき、支持部材５５の挿通部５７Ａはカム孔５２Ａの第１保持部５３Ｈに配置され、支持部材５５の挿通部５７Ｂはカム孔５２Ｂの第１保持部５３Ｈに配置される。また、カム部材４５の回動に伴ってリングギア２４は第２係合位置から第１係合位置（図１に二点鎖線で示す相対的に後側の位置）に移動して、減速比は低速回転モードから高速回転モードに切り替わる。以下の説明において、このときのカム部材４５の位置を高速位置という。

　同様に、出力歯車３７が図３に示す状態から反時計方向に回動すると、カム部材４５は時計方向に回動する。出力歯車３７の回動角度が回動角度－α１に達すると、カム部材４５は高速位置から図２に示す低速位置に戻る。このとき、リングギア２４は第１係合位置から第２係合位置に移動して、減速比は高速回転モードから低速回転モードに切り替わる。

　図４に示すように、カム孔５２は、リングギア２４のスライド移動に対応した折れ線形状を有する。すなわち、カム孔５２は、側方から見た場合に軸線ＡＸ１に対して約４５°傾斜した方向に延びて第１保持部５３Ｈの下端と第２保持部５３Ｌの上端を接続するカム部５８を含む。

　ここで、ギアケース２２の貫通孔２３は軸線ＡＸ１と平行な長孔状をなすように延設されている。そのため、カム孔５２に挿通部５７が挿通された支持部材５５は軸方向への移動が許容され、鉛直方向への移動が規制される。そのため、カム部材４５が低速位置から高速位置に向けて回動すると、支持部材５５は、カム孔５２に挿通された挿通部５７がカム部５８に摺接しつつ、貫通孔２３に沿ってリングギア２４と共に後方（図４では左方）に移動する。すなわち、カム部材４５の本体部４５ａに形成されたカム部５８は、カム部材４５の回動に連動するリングギア２４の軸方向に沿う移動を案内する。

　また、カム部材４５が高速位置から低速位置に向けて回動すると、カム孔５２に挿通された挿通部５７がカム部５８に摺接しつつ、支持部材５５は貫通孔２３に沿ってリングギア２４と共に前方（図４では右方）に移動する。このように、リングギア２４はカム部材４５の回動に連動して、第１係合位置と第２係合位置との間でスライド移動する。

　次に、位置検知部４３について説明する。

　検出軸４１の回動角度αと位置検知部４３が生成する電圧値Ｖとは、図５に示す一定の関係を有するように予め設定されている。

　ここで、検出軸４１は、カム部材４５を回動させる出力歯車３７と一体回動する回動軸３４に連動して回動する。そして、減速比を低速回転モードから高速回転モードに切り替えるために回動軸３４が回動角度α１の回動をするとき、検出軸４１は回動角度α２の回動をする。一方、減速比を高速回転モードから低速回転モードに切り替えるために回動軸３４が回動角度－α１の回動をするとき、検出軸４１は回動角度－α２の回動をする。なお、回動角度α１，α２は、第３減速歯車３９及び調整歯車４２による減速比に基づく一定の関係を有する。

　また、リングギア２４が初期位置となる第２係合位置に配置されるとき、カム部材４５は、初期位置となる低速位置に配置され、回動体４４の切り欠き部４２ａは、装置側位置合わせ基準に位置合わせされた初期位置に配置される。このようにリングギア２４、カム部材４５及び回動体４４が予め設定された相対的な位置関係を有する個々の初期位置に配置されたとき、位置検知部４３はリングギア２４が配置された第２係合位置に対応する電圧値Ｖ２を出力する。すなわち、減速比が低速回転モードＬとなるとき、位置検知部４３は初期値である電圧値Ｖ２を生成する。

　そして、検出軸４１が初期位置から回動を開始すると、検出軸４１の回動角度に応じて、位置検知部４３が生成する電圧値Ｖは徐々に低下していく。そして、検出軸４１の初期位置からの回動角度がリングギア２４を第２係合位置から第１係合位置に移動させるのに必要な回動角度α２に達すると、位置検知部４３は、第１係合位置に対応する電圧値Ｖ１を生成する。すなわち、減速比が高速回転モードＨとなるとき、位置検知部４３は電圧値Ｖ１を生成する。

　同様に、位置検知部４３が電圧値Ｖ１を生成しているときに検出軸４１が逆方向への回動を開始すると、検出軸４１の回動角度に応じて、位置検知部４３が生成する電圧値Ｖは徐々に上昇していく。そして、検出軸４１の逆方向への回動角度がリングギア２４を第１係合位置から第２係合位置に移動させるのに必要な回動角度－α２に達すると、位置検知部４３は電圧値Ｖ２を生成する。

　このように、位置検知部４３は、回動体４４の回動角度がリングギア２４を係合位置に移動させるのに必要な回動角度に達した場合に、移動後の係合位置に対応する値を生成することで、間接的にリングギア２４の位置を検知する。そして、制御部４６は、位置検知部４３が生成する電圧値Ｖに基づいて、リングギア２４が係合位置に到達しているか否か、また、リングギア２４がどの係合位置に配置されて減速比がどのモードになっているかを判断する。

　次に、以上のように構成された自動変速装置による減速比の切り替えについて、図１を参照しつつ説明する。

　制御部４６は、位置検知部４３の検知結果から判断される現在の減速比と、駆動状態検知部４９の検知結果に基づいて、変速用モータ２７の駆動を制御する。例えば、低速回転モードのときに、駆動状態検知部４９にてモータ１６にかかる負荷が所定水準に到達したと検知されると、制御部４６が、変速用モータ２７を正方向に回転駆動させてリングギア２４を第２係合位置から後方にスライド移動させる。そして、リングギア２４が第１係合位置に移動すると、高速回転モードに切り替わる。

　具体的には、モータ１６に流れる電流値が所定値以下になったとき、またはモータ１６の回転数が所定値以上になったときなどに、駆動状態検知部４９がモータ１６にかかる負荷が所定水準に到達したと検知する。

　一方、高速回転モードのときに、駆動状態検知部４９にてモータ１６にかかる負荷が所定水準に到達したと検知されると、制御部４６が、変速用モータ２７を逆方向に回転駆動させてリングギア２４を第１係合位置から前方にスライド移動させる。そして、リングギア２４が第２係合位置に移動すると、低速回転モードに切り替わる。

　具体的には、モータ１６に流れる電流値が所定値以上になったとき、又はモータ１６の回転数が所定値以下になったときなどに、駆動状態検知部４９がモータ１６にかかる負荷が所定水準に到達したと検知する。このように、電動工具１１においては、モータ１６の駆動状態に応じて減速比が自動的に切り替えられる。

　なお、位置検知部４３の検知結果からリングギア２４が第１係合位置と第２係合位置との間にあると判断されるときに、制御部４６が変速用モータ２７の駆動を一時的に停止し、且つモータ１６の回転動力を一時的に増大させるようにしてもよい。

　すなわち、リングギアは、一方のギア部材との係合状態が解除されると、慣性によって回転を続けるが、リングギアは、移動して他方のギア部材と係合する際に、他方のギア部材からの反力を受ける。そのため、変速用モータ２７の駆動を一時的に停止してリングギア２４の移動を停止させている間にモータ１６の回転動力を増大させることで、リングギア２４が他方のギア部材に当接する際に受ける反力が増大される。すると、この反力によりリングギア２４の慣性による回転速度が低下し、リングギア２４が他方のギア部材に対して噛合する際の衝撃が低減される。

　次に、自動変速装置を本体ケース１２に組み込む場合の位置合わせについて、図１、図６及び図２を順に参照しつつ説明する。

　自動変速装置を本体ケース１２に組み込む場合には、位置検知部４３、回動体４４、カム部材４５及びリングギア２４を図１に示す各々対応する初期位置に配置する。

　まず、動力伝達部２９をケース部材２６ａに組み込むときには、切り欠き部４２ａが装置側位置合わせ基準に位置合わせされて、調整歯車４２は軸線ＡＸ２に配置される。このとき、切り欠き部４２ａは、ケース部材２６ａの開口側となる手前側に配置される。すなわち、収容ケース２６に設定される装置側位置合わせ基準は、ケース部材２６ａの開口側から見た場合に軸線ＡＸ２と重なる位置に設定されている。

　なお、位置検知部４３は、回動体４４を構成する検出軸４１に対して位置合わせされた状態で収容ケース２６に取り付けられる。その結果、位置検知部４３は、回動体４４を構成する調整歯車４２の切り欠き部４２ａが装置側位置合わせ基準に位置合わせされた場合に、第２係合位置に対応する電圧値Ｖ２を生成するように配置される。

　そして、変速用モータ２７及び動力伝達部２９をケース部材２６ａに組み込んだ後には、図６に示すように、ケース部材２６ｂがケース部材２６ａに対して取り付けられる。なお、ケース部材２６ａ及びケース部材２６ｂには、軸線ＡＸ２と交差（第１実施形態では直交）する２つの区画壁５９，６０が開口部２６ｃを挟んで対向するように設けられている。そのため、２つのケース部材２６ａ，２６ｂが組み合わされた場合、開口部２６ｃを通じて出力歯車３７の上部が収容ケース２６から露出されているが、その他の構成部材は収容ケース２６内に収容されて視認されない。

　また、このように形成された収容ケース２６の開口部２６ｃを通じて露出された出力歯車３７に対して、カム部材４５を図６に矢印で示すように上側から取り付ける。このとき、歯状係合部５４の一端（本実施形態では右端）の歯部が出力歯車３７に噛合するように取り付けることで、カム部材４５は初期位置となる低速位置に配置される。

　さらに、図２に示すように、初期位置となる第２係合位置に配置されたリングギア２４を含む減速機構１８と、初期位置となる低速位置に配置されたカム部材４５とを組み合わせる。このとき、カム孔５２の第２保持部５３Ｌに支持部材５５の挿通部５７が配置されることで、カム部材４５とリングギア２４との位置合わせがなされる。

　これにより、装置側位置合わせ基準に回動体４４の切り欠き部４２ａが位置合わせされた場合に、リングギア２４は第２係合位置に配置されるとともに、位置検知部４３は第２係合位置に対応する電圧値Ｖ２を生成するように、各構成部材が位置合わせされる。したがって、このように位置合わせされた減速機構１８及び変速用アクチュエータ２５を本体ケース１２に対して取り付けることで、減速比の切り替えに関わる位置検知部４３、回動体４４、カム部材４５及びリングギア２４の相対的な位置関係が成立する。

　次に、以上のように構成された自動変速装置の作用について説明する。

　自動変速装置においては、調整歯車４２の切り欠き部４２ａが収容ケース２６に設定された装置側位置合わせ基準に位置合わせされたときに、リングギア２４が第２係合位置に配置される。このとき、位置検知部４３は第２係合位置に対応する電圧値Ｖ２を生成する。

　ここで、調整歯車４２の切り欠き部４２ａが装置側位置合わせ基準からずれた状態で収容ケース２６に組み込まれると、位置検知部４３が電圧値Ｖ２を生成しているにも関わらず、リングギア２４は第２係合位置に配置されていない可能性がある。そのため、自動変速装置の構成部材であるリングギア２４、カム部材４５及び検出軸４１は、収容ケース２６や本体ケース１２に組み込む際に、各々対応する初期位置に正しく配置される必要がある。

　ただし、リングギア２４及びカム部材４５と比較して、位置検知部４３が取り付けられた検出軸４１は初期位置に配置されているか否かを視認するのが困難である。その点、第１実施形態の検出軸４１には、一体回動する調整歯車４２に切り欠き部４２ａが設けられている。そのため、検出軸４１が初期位置に配置されているか否かは、調整歯車４２の切り欠き部４２ａを目印にすることで、容易に判別することが可能となる。

　すなわち、自動変速装置の組み立て時に、切り欠き部４２ａを目視又は接触によって確認することで、検出軸４１及び位置検知部４３を容易に位置合わせすることが可能となる。なお、装置側位置合わせ基準は、ケース部材２６ａの開口側となる側方から見た場合に軸線ＡＸ２と重なる位置に設定される。そのため、装置側位置合わせ基準として目視可能な目印をケース部材２６ａに付しておかなくても、出力軸２８や回動軸３４の軸方向を目印にして位置合わせすることが可能となる。

　第１実施形態の自動変速装置によれば、以下のような効果を得ることができる。

　（１）目視可能な調整歯車４２の切り欠き部４２ａを位置合わせ用目印に設定することで、回動体４４を予め設定された装置側位置合わせ基準に位置合わせすることができる。したがって、自動変速装置の構成部材である位置検知部４３及び回動体４４の装置に対する位置合わせを簡易に行うことができる。

　（２）回動体４４における調整歯車４２の装置側位置合わせ基準と対応する位置の歯を切り欠くことにより形成された切り欠き部４２ａが、位置合わせ用目印に設定されている。そのため、目視に加えて切り欠き部４２ａに接触することでも、装置側位置合わせ基準に対する位置あわせを行うことができる。また、位置合わせ用目印を塗料等で描き入れる場合と比較すると、位置合わせ用目印が摺接等によって消えることがないので、より確実な目印にすることができる。

　（３）収容ケース２６に設定される装置側位置合わせ基準に回動体４４の位置合わせ用目印である切り欠き部４２ａが位置合わせされた場合に、リングギア２４が第２係合位置に配置される。したがって、この第２係合位置を、回動体４４の初期位置に対応したリングギア２４の初期位置に設定することで、回動体４４とリングギア２４とが相対的な位置関係を有するように容易に位置合わせすることができる。

　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態の自動変速装置について、図７及び図８を参照して説明する。

　第２実施形態は、図７に示すようにカム部材４５Ｂの係合部５１に位置合わせ溝部６１が設けられている点と、収容ケース２６Ｄを構成するケース部材２６ａに位置合わせ突部６２が設けられている点が第１実施形態と異なっている。

　すなわち、第２実施形態のカム部材４５Ｂにおいて係合部５１の前面には、先端の外周面の一部（第２実施形態においては右端）に、係合部５１の突設方向に沿って延び、且つ外周面から一定の深さを有する位置合わせ溝部６１が形成されている。また、係合部５１には、本体部４５ａと歯状係合部５４との間に、歯状係合部５４に沿って延び、且つ係合部５１の厚さ方向に対して一定の深さを有するように凹部６３が凹設されている。位置合わせ溝部６１の本体部４５ａ側の端部は凹部６３内に連通している。

　一方、位置合わせ突部６２は、ケース部材２６ａの開口側の端部において区画壁６０の上端付近から、区画壁５９側となる後方に向けて延設されている。なお、位置合わせ突部６２の左右方向における長さは、位置合わせ溝部６１の左右方向における長さよりも短くなるように設定されている。また、位置合わせ突部６２の鉛直方向における長さは、係合部５１の突設方向における凹部６３の長さよりも短くなるように設定されている。そのため、収容ケース２６Ｄの位置合わせ突部６２は、カム部材４５Ｂの位置合わせ溝部６１に挿通可能となっている。

　次に、以上のように構成された第２実施形態の自動変速装置の作用について説明する。

　変速用アクチュエータ２５の構成部材を収容した収容ケース２６Ｄに対して、カム部材４５Ｂを図７に矢印で示すように上側から組み合わせる場合には、カム部材４５Ｂの位置合わせ溝部６１の下端側から、収容ケース２６Ｄの位置合わせ突部６２を挿通させる。

　そして、図８に示すように歯状係合部５４の位置合わせ溝部６１と対応する位置にある歯部が出力歯車３７と噛合した場合に、カム部材４５Ｂは初期位置となる低速位置に配置される。すなわち、位置合わせ溝部６１及び位置合わせ突部６２によってカム部材４５Ｂと収容ケース２６Ｄとを位置合わせすることにより、カム部材４５Ｂが初期位置となる低速位置に配置される。また、このように位置合わせされたカム部材４５Ｂは、リングギア２４を第２係合位置に配置するので、カム部材４５Ｂを介して回動体４４とリングギア２４とが間接的に位置合わせされる。

　なお、カム部材４５Ｂの歯状係合部５４が出力歯車３７と噛合すると、収容ケース２６Ｄの位置合わせ突部６２は、カム部材４５Ｂの係合部５１の位置合わせ溝部６１を挿通して凹部６３中に配置される。そのため、出力歯車３７の回動に伴ってカム部材４５Ｂが回動する場合には、位置合わせ突部６２が凹部６３内に配置されているので、位置合わせ突部６２が係合部５１の位置合わせ溝部６１と干渉することが回避される。

　上述した第２実施形態によれば、上記（１）～（３）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。

　（４）出力歯車３７にカム部材４５Ｂを係合させるときに、係合部５１に形成された位置合わせ溝部６１に収容ケース２６Ｄの位置合わせ突部６２を挿通させることで、カム部材４５Ｂを収容ケース２６Ｄに対して所定の角度で取り付けることができる。したがって、このときの取り付け位置を回動体４４の初期位置に対応したカム部材４５Ｂの初期位置に設定することで、カム部材４５Ｂと回動体４４とが相対的な位置関係を有するようにするための位置合わせを容易に行うことができる。さらに、リングギア２４を第２係合位置に配置する位置をカム部材４５Ｂの初期位置とすることで、カム部材４５Ｂとリングギア２４とが相対的な位置関係を有するようにするための位置合わせを容易に行うことができる。

　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態の自動変速装置について、図９を参照して説明する。

　第３実施形態は、図９に示すようにカム部材４５Ｃの係合部５１に位置合わせ溝部６１Ａが設けられている点と、出力歯車３７Ａに位置合わせ突部６２Ａが設けられている点が第１実施形態と異なっている。

　すなわち、第３実施形態のカム部材４５Ｃには、係合部５１の前面に位置合わせ板６４が設けられている。位置合わせ板６４は、本体部４５ａから係合部５１よりも突出して形成されている。位置合わせ板６４は、位置合わせ板６４の先端の一部を切り欠くことにより形成された位置合わせ溝部（６１Ａ）を含む。具体的には、位置合わせ板６４は、本体部４５aの外周面から係合部５１の周方向における両端部に沿って延びる延設部６４ａと、両延設部６４ａの先端から歯状係合部５４に沿って延びる正面視円弧状の先端部６４ｂとを有している。

　位置合わせ板６４の先端部６４ｂの先端は、歯状係合部５４の先端よりも突出している。また、先端部６４ｂの一部（第３実施形態においては右端側）が切り欠かれることで、係合部５１に位置合わせ溝部６１Ａが形成されている。

　一方、出力歯車３７Ａの回転軸３４と直交する前面には略円盤状の位置合わせ部６５が設けられている。また、位置合わせ部６５の上部が平坦に形成され、その平坦面からは、位置合わせ突部６２Ａが突設され、その位置合わせ突部６２Ａの先端が本体部４５a側に折り曲げられている。なお、位置合わせ突部６２Ａの左右方向における長さは、位置合わせ溝部６１Ａの左右方向における長さよりも短くなるように設定されている。そのため、出力歯車３７Ａの位置合わせ突部６２Ａはカム部材４５Ｃの位置合わせ溝部６１Ａに挿通可能となっている。

　次に、以上のように構成された第３実施形態の自動変速装置の作用について説明する。

　変速用アクチュエータ２５の構成部材を収容した収容ケース２６に対してカム部材４５Ｃを組み合わせる場合には、カム部材４５Ｃの位置合わせ溝部６１Ａの下端側から、出力歯車３７Ａの位置合わせ突部６２Ａを挿通させる。

　すると、歯状係合部５４の位置合わせ溝部６１Ａと対応する位置にある歯部が出力歯車３７Ａと噛合したときに、カム部材４５Ｃは初期位置となる低速位置に配置される。すなわち、位置合わせ溝部６１Ａ及び位置合わせ突部６２Ａによってカム部材４５Ｃと収容ケース２６とを位置合わせすることにより、カム部材４５Ｃが初期位置となる低速位置に配置される。また、このように位置合わせされたカム部材４５Ｃは、リングギア２４を第２係合位置に配置するので、カム部材４５Ｃを介して回動体４４とリングギア２４とが間接的に位置合わせされる。

　なお、カム部材４５Ｃの歯状係合部５４が出力歯車３７Ａと噛合すると、出力歯車３７Ａの位置合わせ突部６２Ａは先端部６４ｂの上方に配置される。そのため、出力歯車３７Ａの回動に伴ってカム部材４５Ｃが回動する場合には、位置合わせ突部６２Ａが本体部４５ａと先端部６４ｂとの間に配置されることで、位置合わせ突部６２Ａが係合部５１の位置合わせ溝部６１Ａと干渉することが回避される。

　上述した第３実施形態によれば、上記（１）～（３）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。

　（５）出力歯車３７Ａにカム部材４５Ｃを係合させるときに、係合部５１に形成された位置合わせ溝部６１Ａに出力歯車３７Ａの位置合わせ突部６２Ａを挿通させることで、カム部材４５Ｃを収容ケース２６に対して所定の角度で取り付けることができる。したがって、このときの取り付け位置を回動体４４の初期位置に対応したカム部材４５Ｃの初期位置に設定することで、カム部材４５Ｃと回動体４４とが相対的な位置関係を有するようにするための位置合わせを容易に行うことができる。さらに、リングギア２４を第２係合位置に配置する位置をカム部材４５Ｂの初期位置に設定することで、カム部材４５Ｃとリングギア２４とが相対的な位置関係を有するようにするための位置合わせを容易に行うことができる。

　なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。

　・位置合わせ用目印は検出軸４１に設けてもよい。

　・塗料の塗布やレーザー印字によって回動体４４に位置合わせ用目印を付すようにしてもよいし、回動体４４に形成した位置決め用凹部や貫通孔を位置合わせ用目印としてもよい。

　・リングギア２４の初期位置を第１係合位置に設定してもよいし、第１係合位置及び第２係合位置から離れた位置を初期位置とすることも可能である。いずれにしても、リングギア２４が初期位置にあるときに、位置検知部４３がリングギア２４の初期位置に対応する値を生成するように、各構成部材を位置合わせすればよい。

　・変速用アクチュエータ２５が収容ケース２６を備えず、変速用アクチュエータ２５の構成部材を直接本体ケース１２に組み付ける場合などには、本体ケース１２に装置側位置合わせ基準を設定してもよい。

　・リングギア２４が３つ以上の係合位置に移動するように構成して、３段以上の複数段に減速比が変更されるようにしてもよい。

　・出力軸２８、回動軸３４及び検出軸４１の軸線が同じ軸線ＡＸ２上に配置されなくてもよい。

　・減速比が低速回転モードとなるときに位置検知部４３が電圧値Ｖ１を生成し、減速比が高速回転モードとなるときに位置検知部４３が電圧値Ｖ２を生成するようにしてもよい。

Claims

　電動工具の自動変速装置であって、
　ギア部材を含み、駆動源の回転動力を減速して伝達する減速機構と、
　該減速機構の前記ギア部材と係合する係合位置にスライド移動して前記減速機構の減速比を切り替える切替部材と、
　変速用モータと、
　前記変速用モータの駆動によって回動して前記切替部材を前記係合位置に移動させるカム部材と、
　前記変速用モータの駆動によって前記カム部材と連動して回動する回動体であって、該回動体は、該回動体の回動方向における所定の位置に設けられた位置合わせ用目印を有し、前記切替部材に対する予め設定された相対的な位置関係を有する初期位置に配置される、前記回動体と、
　該回動体が前記初期位置から予め設定された回動角度だけ回転した場合に、前記切替部材が前記係合位置に移動したことを検知して、前記切替部材が前記係合位置に移動したことを示す値を生成する位置検知部と、
　該位置検知部によって生成された値に基づいて前記変速用モータの駆動を制御する制御部と、
　を備え、
　前記回動体は、予め設定された装置側位置合わせ基準に前記位置合わせ用目印が位置合わせされた場合に前記初期位置に配置される、電動工具の自動変速装置。
　前記回動体は、前記変速用モータの駆動によって回動する検出軸と該検出軸と一体回動する調整歯車とを含み、
　該調整歯車は、前記装置側位置合わせ基準に対応する位置の歯を切り欠くことにより形成され、前記位置合わせ用目印として利用される切り欠き部を含み、
　前記位置検知部は、前記検出軸の回動角度に応じた値を生成する、請求項１に記載の電動工具の自動変速装置。
　前記変速用モータ及び前記位置検知部を収容し、且つ前記回動体を回動自在に支承する収容ケースであって、該収容ケースの予め設定された位置には、前記装置側位置合わせ基準が設定される、前記収容ケースを備え、
　該収容ケースの前記装置側位置合わせ基準に前記回動体の前記位置合わせ用目印が位置合わせされた場合に、前記切替部材は、前記係合位置に配置されるとともに、前記位置検知部は、前記切替部材が前記係合位置に配置されたことを示す値を生成する、請求項１又は請求項２に記載の電動工具の自動変速装置。
　前記変速用モータの駆動によって回動する回動軸と、
　該回動軸と一体回動する出力歯車と、
　前記回動軸及び前記回動体を回動自在に支承する収容ケースと、をさらに備え、
　前記カム部材は、
　前記切替部材の移動を案内するカム部を含む本体部と、
　該本体部から突出して形成され、円弧状の外周面を含む係合部であって、該係合部は、前記円弧状の外周面の先端に設けられ且つ前記出力歯車と噛合可能な歯状係合部を含む、前記係合部と、
　該係合部の先端の一部に形成され、前記外周面から一定の深さを有する位置合わせ溝部とを含み、
　前記収容ケースは、前記収容ケースに前記回動軸及び前記回動体を組み付ける際に前記位置合わせ溝部に挿通可能な位置合わせ突部を含む、請求項１～請求項３のうち何れか一項に記載の電動工具の自動変速装置。
前記変速用モータの駆動によって回動する回動軸と、
　該回動軸と一体回動する出力歯車と、
　前記回動軸及び前記回動体を回動自在に支承する収容ケースと、をさらに備え、
　前記カム部材は、
　前記切替部材の移動を案内するカム部を含む本体部と、
　該本体部から突出して形成され、円弧状の外周面を含む係合部であって、該係合部は、前記円弧状の外周面の先端に設けられ且つ前記出力歯車と噛合可能な歯状係合部を含む、前記係合部と、
　該本体部から前記係合部よりも突出して形成された位置合わせ板であって、該位置合わせ板は、前記位置合わせ板の先端の一部を切り欠くことにより形成された位置合わせ溝部を含む、前記位置合わせ板と、
　前記出力歯車は、前記収容ケースに前記回動軸及び前記回動体を組み付ける際に前記位置合わせ溝部に挿通可能な位置合わせ突部を含む、請求項１～請求項３のうち何れか一項に記載の電動工具の自動変速装置。
　前記位置合わせ溝部は、前記係合部の先端の一端にずれて形成され、
　前記歯状係合部の前記位置合わせ溝部と対応する位置にある歯部が前記出力歯車と噛合した場合に、前記カム部材は、前記切替部材を前記係合位置に配置させる、請求項４又は請求項５に記載の電動工具の自動変速装置。