CN102310397B

CN102310397B - 电动工具

Info

Publication number: CN102310397B
Application number: CN201110189266.1A
Authority: CN
Inventors: 渥美将利; 稻垣贤一郎; 有村直; 海藏博之; 山田穣
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: EP2404710A3; EP2404710A2; CN102310397A; JP2012016760A; US20120006574A1; EP2404710B1; US8746364B2; JP5357840B2

Abstract

一种电动工具，包括：电机、用于以减小的速度传递电机的旋转动力的减速器、以及用于改变减速器的减速比的减速比改变单元。该减速机构包括轴向可滑动的转换元件和齿轮元件，所述转换元件根据其轴向的滑动位置与齿轮元件接合或脱离。减速比改变单元包括用于轴向滑动转换元件的变速致动器、用于检测电机的驱动状态的驱动状态检测器单元、用于检测转换元件的滑动位置的滑动位置检测器单元、以及分别根据滑动位置检测器单元和驱动状态检测器单元的检测结果驱动变速致动器和改变变速致动器的驱动控制的控制器。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及能够改变减速比的电动工具。

背景技术

在包括减速机构的电动工具类型中，使用改变减速机构的减速比的结构。在该结构中，转换元件如包括在行星齿轮传动机构中的环形齿轮被轴向滑动从而改变行星齿轮传动机构的接合状态。

例如，日本专利申请第2009-56590和2009-78349号公开了电动工具，其中包括环形齿轮的转换元件的滑动移动由螺线管自动地完成。

但是在上述能够自动改变减速比的电动工具中，当试图让转换元件与配对齿轮元件滑动接合时，有时转换元件不能流畅地与该配对齿轮元件接合。在这种情况下，不能成功地改变减速比，从而妨碍了工作。此外，对引起转换元件的滑动移动的致动器如螺线管施加重负载。这也带来了麻烦。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了能够迅速克服转换元件与配对齿轮元件的任何不成功接合并且流畅地改变减速比的电动工具。

为完成上述目的，本实施例的电动工具具有下面的结构。

根据本发明的电动工具包括作为驱动动力源的电机、用于以减小的速度传递电机的旋转动力的减速机构以及用于改变减速机构的减速比的减速比改变单元。

减速机构包括轴向可滑动的转换元件和齿轮元件，该转换元件根据其轴向滑动位置与齿轮元件接合或脱离。

减速比改变单元包括用于轴向滑动转换元件的变速致动器、用于检测电机的驱动状态的驱动状态检测器单元、用于检测转换元件的滑动位置的滑动位置检测器单元以及根据驱动状态检测器单元的检测结果启动变速致动器并且根据滑动位置检测器单元的检测结果改变变速致动器的驱动控制的控制单元。

控制单元可被设计为如果滑动位置检测器单元的检测结果显示当变速致动器被驱动时转换元件未能滑动至期望目标位置则暂时颠倒由变速致动器所致的转换元件的滑动移动方向。

控制单元可被设计为如果滑动位置检测器单元的检测结果显示当变速致动器被驱动时转换元件未能滑动至期望目标位置则改变由变速致动器所施加的转换元件的滑动驱动动力。

本发明提供的有益效果在于：能够迅速克服转换元件与配对齿轮元件的任何不成功接合并且流畅地改变减速比。

附图说明

本发明的目的和特征将根据下面参照附图对实施例的描述更为清楚，其中：

图1为根据本发明第一实施例的电动工具的侧剖视图；

图2为电动工具的内部侧视图；

图3为电动工具的后剖视图；

图4示出用于电动工具中的减速机构的分解透视图；

图5示出电动工具的主要部件的说明图；

图6A为保持在第一速度状态下的减速机构的侧剖视图，以及图6B为其侧视图；

图7为减速机构的侧剖视图，其中正在进行第一速度与第二速度之间的变速操作；

图8A为保持在第二速度状态下的减速机构的侧剖视图，以及图8B为其侧视图；

图9为减速机构的侧剖视图，其中正在进行第二速度与第三速度之间的变速操作；

图10A为保持在第三速度状态下的减速机构的侧剖视图，以及图10B为其侧视图；

图11A-11C示出根据本发明第三实施例的电动工具的主要部件的说明图，图11A示出第二速度状态，图11B示出正进行从第二速度至第三速度的变速操作并且图11C示出第三速度状态；

图12示出根据本发明第四实施例的电动工具的主要部件的说明图；

图13A-13C示出根据本发明第五实施例的电动工具的主要部件的说明图，图13A示出第二速度状态，图13B示出正进行从第二速度至第三速度的变速操作并且图13C示出第三速度状态。

具体实施方式

现在参照作为本发明一部分的附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图1-3示出根据本发明第一实施例的电动工具。本实施例的电动工具包括作为驱动动力源的电机1(主电机)，用于以减小的速度传输电机1的旋转动力的减速机构2，用于将从减速机构2传输来的旋转动力传至输出轴4的驱动力传送单元3，以及用于容纳电机1、减速机构2和驱动力传送单元3的主体外壳101。手柄外壳102从主体外壳101延伸出。触发开关103可伸缩地连接于手柄外壳102。主体外壳101和手柄外壳102构成了电动工具的机壳100。

变速致动器6以平行于电机1和减速机构2的方式被设置在主体外壳101内。变速致动器6为旋转式并且被设计为通过滑动地移动减速机构2的转换元件7穿过变速凸轮盘8来改变减速比。下面对这点进行详述。

在图4-10中，详细示出减速机构2和其它组件的结构。本实施例的减速机构2包括齿轮箱9和设置在齿轮箱内的三个行星齿轮传动机构。通过转换各个行星齿轮传动机构的减速和非减速状态来改变减速机构2的总体减速比。下面，行星齿轮传动机构将按照距离电机1的远近顺序被称为第一至第三行星齿轮传动机构。

第一行星齿轮传动机构包括通过电机1的旋转动力绕其轴被旋转驱动的中心齿轮10(图4中未示出)，被设置为围绕中心齿轮10并与中心齿轮10啮合的多个行星齿轮11，被设置为围绕行星齿轮11并与行星齿轮11啮合的环形齿轮12，以及行星齿轮11通过承载销13可旋转地连接于其的托架14。

第二行星齿轮传动机构包括与第一行星齿轮传动机构的中心齿轮10相结合的中心齿轮20(图4中未示出)，被设置为围绕中心齿轮20并与中心齿轮20啮合的多个行星齿轮21，能够与行星齿轮21啮合的环形齿轮12，以及行星齿轮21通过承载销23可旋转地连接于其的托架24。

环形齿轮12被设置为作为第一行星齿轮传动机构的元件或作为第二行星齿轮传动机构的元件，这取决于环形齿轮12的滑动位置。换句话说，当处于接近电机1的滑动位置时环形齿轮12与第一行星齿轮传动机构的行星齿轮11啮合，但当处于接近输出轴4的滑动位置时与第二行星齿轮传动机构的行星齿轮21啮合。

在下面的描述中，接近电机1的一侧被称为“输入侧”并且接近输出轴4的一侧被称为“输出侧”。

在齿轮箱9的内周表面上，设置有环形齿轮12以轴向可滑动和不可旋转的方式与其接合的引导部15。环形齿轮12在引导部15的引导下进行轴向滑动移动。

第三行星齿轮传动机构包括与第二行星齿轮传动机构的托架24相结合的中心齿轮30，被设置为围绕中心齿轮30并与中心齿轮30啮合的多个行星齿轮31，与行星齿轮31啮合的环形齿轮32，以及行星齿轮31通过承载销33可旋转地连接于其的托架34。

环形齿轮32相对于齿轮箱9轴向可滑动地和可旋转地设置。当处于输入侧滑动位置时，环形齿轮32与第二行星齿轮传动机构的托架24的外周缘啮合。当处于输出侧滑动位置时，环形齿轮32和与齿轮箱9一体形成的啮合齿部40相啮合。环形齿轮32在任何滑动位置下都与行星齿轮31保持啮合。

第一至第三行星齿轮传动机构彼此轴向连接。特别地，第一至第三行星齿轮传动机构的中心齿轮10、20和30沿轴向直线排列。类似地，围绕中心齿轮10、20和30的环形齿轮12和32沿轴向直线排列。

环形齿轮12和32沿轴向独立地可滑动。根据环形齿轮12和32的滑动位置来改变减速比，最终将输出轴4的旋转输出改变为第一速度、第二速度或第三速度。在本实施例中，环形齿轮12和32的每个都作为轴向可移动的转换元件7。因此，当减速比最小时可得到第一速度，当减速比大于第一速度的减速比时得到第二速度，并且当减速比大于第一和第二速度的减速比时(当减速比最大时)得到第三速度。

图6A和6B示出保持在第一速度状态下的减速机构2。图7示出减速机构2，其中正在进行第一速度与第二速度之间的变速操作。图8A和8B示出保持在第二速度状态下的减速机构2。图9示出减速机构2，其中正在进行第二速度与第三速度之间的变速操作。图10A和10B示出保持在第三速度状态下的减速机构2。

在减速机构2处于图6A和6B所示的第一速度状态下时，作为转换元件7的环形齿轮12被保持在输入侧滑动位置并且作为转换元件7的环形齿轮32也被保持在输入侧滑动位置。因此，仅有第一行星齿轮传动机构进入减速状态。

特别地，与环形齿轮12啮合的行星齿轮11绕其自身的轴线旋转并且通过中心齿轮10的旋转围绕中心齿轮10转动。因此，中心齿轮10的扭矩以减小的速度被传至托架14。托架14与第二行星齿轮传动机构的托架24一同旋转。类似地，第三行星齿轮传动机构与托架24一起旋转。

在减速机构2处于图8A和8B所示的第二速度状态下时，作为转换元件7的环形齿轮12被保持在输出侧滑动位置但作为转换元件7的环形齿轮32被保持在输入侧滑动位置。因此，仅第二行星齿轮传动机构进入减速状态。

特别地，与环形齿轮12啮合的第二行星齿轮传动机构的行星齿轮21绕其自身的轴线旋转并且通过结合于中心齿轮10的中心齿轮20的旋转围绕中心齿轮10转动。因此，中心齿轮20的扭矩以减小的速度被传至托架24。第一和第三行星齿轮传动机构与托架24一同旋转。

为此，第一和第二行星齿轮传动机构的各个元件的尺寸被设定为各异，这样第二行星齿轮传动机构的减速比可大于第一行星齿轮传动机构的减速比。因此，第二速度下的减速比大于第一速度下的减速比，并且第二速度下输出轴4的转速变得小于第一速度下输出轴的转速。

在减速机构2处于图10A和10B所示的第三速度状态下时，作为转换元件7的环形齿轮12被保持在输出侧滑动位置并且作为转换元件7的环形齿轮32也被保持在输出侧滑动位置。因此，第二和第三行星齿轮传动机构进入减速状态。

具体而言，与环形齿轮12啮合的第二行星齿轮传动机构的行星齿轮21绕其自身的轴线旋转并通过与中心齿轮10相结合的中心齿轮20的旋转而绕中心齿轮20转动。这样中心齿轮20的扭矩就以减小的速度被传至托架24。第一行星齿轮传动机构与第二行星齿轮传动机构的托架24一起旋转，托架24的扭矩被传递到与托架24相结合的第三行星齿轮传动机构的中心齿轮30。与环形齿轮32啮合的第三行星齿轮传动机构的行星齿轮31绕其自身的轴线旋转并且通过中心齿轮30的旋转围绕中心齿轮30转动。因此，中心齿轮30的扭矩以进一步减小的速度被传至托架34。

构成转换元件7的两个环形齿轮12和32的滑动位置由变速凸轮盘8的旋转位置所决定。变速凸轮盘8是具有符合圆柱齿轮箱9的外周表面的弧形截面形状的板。变速凸轮盘8绕齿轮箱9的中心轴可旋转地设置。

变速凸轮盘8具有沿轴向并排排列的输入侧和输出侧凸轮槽41和42。输入侧凸轮槽41是符合环形齿轮12的滑动移动而弯曲的通槽。穿过凸轮槽41的变速销45的尖端部穿过贯穿齿轮箱9厚度形成的导向孔48(参见图4)被***齿轮箱9。变速销45的尖端部与形成于环形齿轮12外周表面上的凹陷接合。导向孔48被形成为与减速机构2的轴线平行地延伸。

输出侧凸轮槽42是符合环形齿轮32的滑动移动而弯曲的通孔。穿过凸轮槽42的变速销46的尖端部穿过贯穿齿轮箱9厚度形成的导向孔49(参见图4)被***齿轮箱9。变速销46的尖端部与形成于环形齿轮32外周表面上的凹陷接合。导向孔49被形成为与减速机构2的轴线平行地延伸且与导向孔48排列成直线。

变速凸轮盘8包括形成在其一个圆周端部并与旋转变速致动器6相啮合的齿轮部47。变速致动器6包括专用电机(副电机)50、用于以减小的速度传递电机50的旋转动力的减速机构51以及被通过减速机构51传递的旋转动力所旋转驱动的输出单元52。

在本实施例的电动工具中，减速机构2包括轴向可滑动的转换元件7和齿轮元件5，所述转换元件7根据其轴向的滑动位置与齿轮元件5接合或脱离。

如上所述，转换元件7包括环形齿轮12和32。此外，就环形齿轮12来说，第一行星齿轮传动机构的行星齿轮11和第二行星齿轮传动机构的行星齿轮21作为齿轮元件5。对于环形齿轮32来说，第二行星齿轮传动机构的托架24和齿轮箱9的啮合齿部40作为齿轮元件5。减速机构2的减速比总体上根据转换元件7和齿轮元件5的接合和脱离状态而改变。

如图5所示，本实施例的电动工具包括用于检测电机1的驱动状态的驱动状态检测器单元60，用于检测转换元件7的滑动位置的滑动位置检测器单元61，以及用于控制电机1和50的运转的控制单元62。

通过检测流过电机1的电流和电机1的转速中至少之一，驱动状态检测器单元60检测电机1的驱动状态。驱动状态检测器单元60的检测结果被输入至控制单元62。通过检测变速凸轮盘8(与转换元件7互锁)相对齿轮箱9的旋转位置，滑动位置检测器单元61间接地检测转换元件7的位置(即环形齿轮12和32的滑动位置)。滑动位置检测器单元61的检测结果被输入至控制单元62。滑动位置检测器单元61可为非接触式位移检测传感器或与变速凸轮盘8直接接触的接触式传感器。

根据由驱动状态检测器单元60检测到的电机1的驱动状态，控制单元62开启变速致动器6并且滑动地移动转换元件7，从而改变减速机构2的减速比。

在本实施例的电动工具中，减速比改变单元由用于轴向滑动转换元件7的变速致动器6、用于检测电机1的驱动状态的驱动状态检测器单元60、用于检测转换元件7的滑动位置的滑动位置检测器单元61以及根据驱动状态检测器单元60的检测结果操作变速致动器6的控制单元62构成。

当操作变速致动器6(即电机50)时，控制单元62控制电机1从而根据滑动位置检测器单元61的检测结果可暂时减少或增加其旋转动力。在这一点上，减少或增加电机1的旋转动力的理由是当转换元件7与齿轮元件5接合时将转换元件7与滑动齿轮元件5之间的相对转速尽可能减少至最小值(优选为零)。

接下来，将依次描述从第一速度至第二速度、从第二速度至第三速度、从第三速度至第二速度和从第二速度至第一速度的自动变速。

从第一速度至第二速度的自动变速根据以下方式被控制。如果驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载达到特定水平同时电机1以图6A和6B所示的第一速度状态被驱动，则第一速度自动变为第二速度。

具体而言，如果流经电机1的电流等于或大于特定值，如果电机1的转数等于或小于特定值，或如果电流和转数满足特定关系，那么驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载已达到特定水平。

一旦接收了该检测结果，控制单元62开启变速致动器6的电机50从而旋转变速凸轮盘8。穿过变速凸轮盘8的输入侧凸轮槽41的变速销45在齿轮箱9中所设的导向孔48的引导下朝输出侧滑动。该变速销45朝输出侧滑动地移动作为转换元件7的相应环形齿轮12。

被滑动地移动的环形齿轮12与第一行星齿轮传动机构的行星齿轮11脱离并且进入图7所示的转换进行状态。此时，环形齿轮12被保持为不相对于齿轮箱9旋转。同时，第二行星齿轮传动机构的行星齿轮21，即接下来将被接合的齿轮元件5，相对于齿轮箱9绕减速机构2的轴线通过电机1的旋转动力被可旋转地驱动。

如果从滑动位置检测器单元61输入表示环形齿轮12已经达到图7所示转换进行状态的检测结果，那时控制单元62将暂时减少电机1的旋转动力(至包括0的值)。因此，当环形齿轮12如图8A和8B所示与行星齿轮21接合时，能通过减少环形齿轮12与行星齿轮21之间的相对转速(优选至0)来抑制接合冲击。这就可以实现平滑稳定的自动变速操作并且限制由碰撞导致的齿轮磨损或损坏。

可选地，控制单元62可如此控制电机1以使从变速致动器6的启动时间起电机1的旋转动力被减少至一定水平。在这种情况下，控制单元62可与变速致动器6的启动同步地逐渐减少电机1的旋转动力并且可在输入表示环形齿轮12已经达到图7所示转换进行状态的检测结果时进一步减少电机1的旋转动力。

从第二速度至第三速度的自动变速根据以下方式被控制。如果驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载已经达到特定水平同时电机1以图8A和8B所示的第二速度状态被驱动，则第二速度自动变为第三速度。特别地，如果流经电机1的电流等于或大于特定值，如果电机1的转数等于或小于特定值，或如果电流和转数满足特定关系，那么驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载已经达到特定水平。

一旦接收了该检测结果，控制单元62开启变速致动器6的电机50从而旋转变速凸轮盘8。穿过变速凸轮盘8的输出侧凸轮槽42的变速销46在齿轮箱9中所设的导向孔49的引导下朝输出侧滑动。该变速销46朝输出侧滑动地移动作为转换元件7的相应环形齿轮32。

被滑动地移动的环形齿轮32与第二行星齿轮传动机构的托架24脱离并且进入图9所示的转换进行状态。此时，环形齿轮32与第三行星齿轮传动机构的行星齿轮31接合并且保持没有固定至齿轮箱9以防止旋转。

进入图9所示的转换进行状态的环形齿轮32在当环形齿轮32与第二速度状态下的托架24接合时产生的旋转惯性作用下连续旋转，但同时由于被电机1驱动的第三行星齿轮传动机构的行星齿轮31的反作用力而被施加与旋转惯性作用方向相反的扭矩。同时，下一个将与环形齿轮32接合的齿轮元件5，即啮合齿部40，相对于齿轮箱9被固定。

通过确定地使用与旋转惯性反向作用的扭矩，控制单元62减小环形齿轮32与啮合齿部40之间的相对转速(优选至0)。因此，如果滑动位置检测器单元61检测到环形齿轮32已经达到图9所示的转换进行状态，那么此时控制单元62首先停止环形齿轮32的滑动移动。然后，控制单元62暂时增加电机1的旋转动力从而迅速减少环形齿轮32相对齿轮箱9的转速。随后，控制单元62允许环形齿轮32再次进行滑动移动并且进行控制，以便当环形齿轮32与啮合齿部40接合时环形齿轮32的转速可变得接近0。

当环形齿轮32与啮合齿部40接合时这就有助于抑制接合冲击，这就可能实现平滑稳定的自动变速操作并且限制由碰撞导致的齿轮磨损或损坏。

环形齿轮32与啮合齿部40之间的相对转速可仅通过暂时增加电机1的旋转动力而不首先停止环形齿轮32的滑动移动来控制。该相对转速可仅通过首先停止环形齿轮32来控制。通过与变速致动器6的启动同步地逐渐减少电机1的旋转动力并且因此减小当环形齿轮32与第二速度状态下的托架24接合时转动惯性导致的环形齿轮32的旋转动力，可控制相对转速。

从第三速度至第二速度的自动变速根据以下方式被控制。如果驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载已达到特定水平同时电机1以图10A和10B所示的第三速度状态被驱动，则第三速度自动变为第二速度。

特别地，如果流经电机1的电流等于或小于特定值，如果电机1的转数等于或大于特定值，或如果电流和转数满足特定关系，那么驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载已经达到特定水平。

一旦接收了该检测结果，控制单元62开启变速致动器6的电机50从而旋转变速凸轮盘8。穿过变速凸轮盘8的输出侧凸轮槽42的变速销46使作为转换元件7的相应环形齿轮32朝输入侧滑动。

被滑动地移动的环形齿轮32首先与啮合齿部40脱离并且进入图9所示的转换进行状态。此时，环形齿轮32与第三行星齿轮传动机构的行星齿轮31接合并且保持没有固定至齿轮箱9以防止旋转。

进入图9所示的转换进行状态的环形齿轮32由于被电机1驱动的第三行星齿轮传动机构的行星齿轮31的反作用力而被施加与电机1的旋转方向作用相反的扭矩。同时，接下来将与环形齿轮32接合的齿轮元件5即第二行星齿轮传动机构的托架24以与电机1的旋转方向相同的方向旋转。

如果从滑动位置检测器单元61输入表示环形齿轮32已经达到图9所示转换进行状态的检测结果，那时控制单元62将暂时减少电机1的旋转动力(至包括0的值)。因此，当环形齿轮32如图8A和8B所示与托架24接合时，能通过减少环形齿轮32与托架24之间的相对转速(优选至0)来抑制接合冲击。这就可以实现平滑稳定的自动变速操作并且限制由碰撞导致的齿轮磨损或损坏。

可选地，控制单元62可如此控制电机1以使从变速致动器6的启动时间起电机1的旋转动力被减少至一定水平。在这种情况下，控制单元62可与变速致动器6的启动同步地逐渐减少电机1的旋转动力并且可在输入表示环形齿轮32已经达到图9所示转换进行状态的检测结果时进一步减少电机1的旋转动力。

从第二速度至第一速度的自动变速根据以下方式被控制。如果驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载已经达到特定水平同时电机1以图8A和8B所示的第二速度状态被驱动，则第二速度自动变为第一速度。特别地，如果流经电机1的电流等于或小于特定值，如果电机1的转数等于或大于特定值，或如果电流和转数满足特定关系，那么驱动状态检测器单元60检测到电机1的负载已经达到特定水平。

一旦接收了该检测结果，控制单元62开启变速致动器6的电机50从而旋转变速凸轮盘8。穿过变速凸轮盘8的输入侧凸轮槽41的变速销45使作为转换元件7的相应环形齿轮12朝输入侧滑动。

被滑动地移动的环形齿轮12首先与第二行星齿轮传动机构的行星齿轮21脱离并且进入图7所示的转换进行状态。此时，环形齿轮12保持固定于齿轮箱9以防止旋转。此时，第一行星齿轮传动机构的行星齿轮11，即，将被接下来接合的齿轮元件5，相对于齿轮箱9绕减速机构2的轴线被电机1的旋转动力可旋转地驱动。

如果从滑动位置检测器单元61输入表示环形齿轮12已经达到图7所示转换进行状态的检测结果，那时控制单元62将暂时减少电机1的旋转动力。因此，当环形齿轮12如图6A和6B所示与行星齿轮11接合时，能通过减少环形齿轮12与行星齿轮11之间的相对转速(优选至0)来抑制接合冲击。这就可以实现平滑稳定的自动变速操作并且限制由碰撞导致的齿轮磨损或损坏。

如上所述，根据本实施例的电动工具的控制单元62根据电机1的驱动状态开启变速致动器6并且根据传感器检测到的转换元件7(环形齿轮12和32)的当前位置来暂时减少或增加电机1的旋转动力。旋转动力的减少包括电机1的停止。这就可以实现平滑稳定的自动变速操作并且限制由碰撞导致的齿轮磨损或损坏。控制单元62可被设计为与变速致动器6的开启同步地逐渐减少或增加电机1的旋转动力。

本实施例的控制单元62根据滑动位置检测器单元61检测到的转换元件7(环形齿轮12和32)的位置来改变变速致动器6的驱动控制。这就可以实现平滑稳定的自动变速操作并且限制由碰撞导致的齿轮磨损或损坏。

下面，详细描述如何控制变速致动器6。

通过驱动变速致动器6，控制单元62促使转换元件7(环形齿轮12或环形齿轮32)与目标齿轮元件5(行星齿轮11，行星齿轮21，托架24或啮合齿部40)接合。此时，有时候转换元件7与齿轮元件5的齿可能不成功地彼此接合并且转换元件7可能不能滑动至期望目标位置。在这种情况下，变速操作不能成功地进行，因此妨碍了工作。此外，重负载被施加于变速致动器6，可能带来麻烦。

相对而言，本实施例的控制单元62被设计成，如果从滑动位置检测器单元61输入的检测结果显示转换元件7未能滑动至期望目标位置，控制单元暂时颠倒变速致动器6的电机50的旋转方向。换句话说，其中变速凸轮盘8使转换元件7滑动的方向被颠倒一段特定时间段，从而导致转换元件7移离目标齿轮元件5。

转换元件7和齿轮元件5的相对旋转位置被电机1所改变，同时转换元件7和齿轮元件5被保持为彼此隔开。因此，如果通过以向前方向旋转变速致动器6的电机50使得转换元件7朝齿轮元件5滑动，转换元件7和齿轮元件5很容易彼此成功地啮合。当再次发生转换元件7不能滑动至期望目标位置的情形时，控制单元62重复上述相同控制。控制单元62可被设计为当前述情形发生了特定次数时停止电机1。

接下来，将挨个描述本发明的电动工具的其它实施例。与第一实施例相同的结构不再赘述并且主要描述与第一实施例的结构不同的那些特殊结构。

(第二实施例)

在本实施例的电动工具中，如果齿轮不能成功地彼此接合并且变速操作失败，那么变速致动器6的驱动控制被改变。这就可以实现平滑稳定的自动变速操作并且限制由碰撞导致的齿轮磨损或损坏。本实施例与第一实施例的区别在于改变变速致动器6的驱动控制的方法。

特别地，如果滑动位置检测器单元61的检测结果显示转换元件7未能滑动至期望目标位置，控制单元62改变变速致动器6的驱动控制从而增加变速致动器6的电机50的旋转动力。换句话说，通过改变变速凸轮盘8促使转换元件7滑动的滑动驱动力，转换元件7和齿轮元件5更容易彼此啮合。

不但通过增加电机50的旋转动力，还通过首先减少旋转动力随后再增加旋转动力或在特定周期内重复减少和增加旋转动力来适当地改变滑动驱动力。控制单元62可被设计为在即使改变滑动驱动力转换元件7也不能滑动至期望目标位置时停止电机1。

(第三实施例)

本实施例的电动工具与第一实施例的区别在于滑动位置检测器单元61。用于本实施例的滑动位置检测器单元61不像第一实施例中一样检测与转换元件7互锁的其它元件的位置(例如变速凸轮盘8)而是直接检测转换元件7的位置。

图11A、11B和11C示意性地示出用于本实施例的滑动位置检测器单元61。在本实施例中，变速致动器6是由螺线管形成的线性致动器。变速致动器6包括其轴向突出量可变的活塞70。包括在转换元件7中的环形齿轮32通过连接元件71连接于活塞70。环形齿轮32绕减速机构2的轴线相对连接元件71可旋转并且与连接元件71一同轴向可滑动。

滑动位置检测器单元61是安装在齿轮箱9中的位移检测传感器，这样它可被设置为从环形齿轮32径向向外。虽然这种传感器是与环形齿轮32直接接触的接触型，但在其适当位置也可使用非接触式传感器。

(第四实施例)

本实施例的电动工具与第一实施例的区别在于滑动位置检测器单元61。用于本实施例的滑动位置检测器单元61不检测与转换元件7互锁的其它元件的位置(例如变速凸轮盘8)而是检测变速致动器6的驱动状态从而基于检测结果间接检测转换元件7的位置。

图12示意性地示出用于本实施例的滑动位置检测器单元61。本实施例的滑动位置检测器单元61是用于检测旋转变速致动器6的输出单元52的旋转位置的位移传感器。此位移传感器可为与输出单元52直接接触的接触型传感器或非接触式传感器。

(第五实施例)

本实施例的电动工具与第一实施例的区别在于滑动位置检测器单元61。用于本实施例的滑动位置检测器单元61通过检测变速致动器6的驱动状态来间接检测转换元件7的位置。在这方面，本实施例的滑动位置检测器单元61与第四实施例的相同。但是，本实施例的滑动位置检测器单元61与第四实施例的区别在于以下方面。

图13A、13B和13C示出用于本实施例的滑动位置检测器单元61。在本实施例中，变速致动器6是由螺线管形成的线性致动器。变速致动器6包括其轴向突出量可变的活塞70。包括在转换元件7中的环形齿轮32通过连接元件71连接于活塞70。环形齿轮32绕减速机构2的轴线相对连接元件71可旋转并且与连接元件71一同轴向可滑动。

滑动位置检测器单元61是用于检测线性变速致动器6的活塞70的突出位置的位移传感器。虽然此位移传感器是与活塞70直接接触的接触类型，但也可在其适当位置使用非接触式传感器。

根据第一至第五实施例的电动工具的详细结构如上所述。

如上所述，第一至第五实施例的每个电动工具都包括作为驱动动力源的电机1、用于以减小的速度传递电机1的旋转动力的减速机构2以及用于改变减速机构2的减速比的减速比改变单元。减速机构2被设计为通过使用轴向可滑动的转换元件7和根据转换元件7的轴向滑动位置与转换元件7接合和脱离的齿轮元件5来改变减速比。

减速比改变单元包括用于轴向滑动转换元件7的变速致动器6、用于检测电机1的驱动状态的驱动状态检测器单元60、用于检测转换元件7的滑动位置的滑动位置检测器单元61以及根据驱动状态检测器单元60的检测结果启动变速致动器6并且根据滑动位置检测器单元61的检测结果改变变速致动器6的驱动控制的控制单元62。

在具有上述结构的电动工具中，可根据实际检测到的转换元件7的滑动位置来适当地改变变速致动器6的驱动控制。因此，即使发生转换元件7不能成功地与齿轮元件5接合的情形，也可通过迅速检测该情形并改变变速致动器6的驱动控制来克服该情形。

特别地，在第一、第三和第五实施例的电动工具中，控制单元62被设计为如果滑动位置检测器单元61的检测结果显示当变速致动器6被驱动时转换元件7不能滑动至期望目标位置则暂时颠倒变速致动器6所致的转换元件7的滑动移动方向。因此，如果转换元件7不能成功地与齿轮元件5接合，转换元件7暂时与齿轮元件5隔开。在改变转换元件7与齿轮元件5的相对旋转位置后，可试图让转换元件7和齿轮元件5彼此啮合。

此外，在第二实施例的电动工具中，控制单元62被设计为如果滑动位置检测器单元61的检测结果显示当变速致动器6被驱动时转换元件7不能滑动至期望目标位置则改变由变速致动器6施加的转换元件7的滑动驱动力。因此，如果转换元件7不能成功地与齿轮元件5接合，由例如通过增加变速致动器6的驱动动力能够使得转换元件7和齿轮元件5更容易彼此啮合。

虽然已经基于附图所示的实施例描述了本发明，但本发明不仅限于这些实施例。各个实施例可被恰当地改变设计并且可被适当地组合而不脱离本发明的范围。

Claims

1.一种电动工具，包括：

作为驱动动力源的电机：

用于以减小的速度传递电机的旋转动力的减速机构；以及

用于改变减速机构的减速比的减速比改变单元，

其中减速机构包括齿轮元件以及轴向可滑动的转换元件，该转换元件根据其轴向滑动位置与齿轮元件接合或脱离，并且

减速比改变单元包括用于使转换元件轴向滑动的变速致动器、用于检测电机的驱动状态的驱动状态检测器单元、用于检测转换元件的滑动位置的滑动位置检测器单元、以及根据驱动状态检测器单元的检测结果启动变速致动器并且根据滑动位置检测器单元的检测结果改变变速致动器的驱动控制的控制单元，

其中控制单元被设计为如果滑动位置检测器单元的检测结果显示当变速致动器被驱动时转换元件未能滑动至期望目标位置，则控制单元暂时颠倒变速致动器所致的转换元件的滑动移动方向。

2.一种电动工具，包括：

作为驱动动力源的电机：

用于以减小的速度传递电机的旋转动力的减速机构；以及

用于改变减速机构的减速比的减速比改变单元，

其中控制单元被设计为如果滑动位置检测器单元的检测结果显示当变速致动器被驱动时转换元件未能滑动至期望目标位置，则控制单元改变变速致动器所施加的转换元件的滑动驱动动力。