JP3893790B2 - 回転動力工具の自動変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動ドライバや電動ドリルのような回転動力工具において、先端工具の負荷によって自動的に出力軸の変速をする自動変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
負荷に応じて自動変速する回転動力工具は種々提案されている。負荷トルクによって内歯車を移動させて変速させる代表的なものとして、例えば特開昭６３−２２１９８０号や特開平０６−００８１５１号がある。
【０００３】
前者は、遊星歯車減速部の最終段の内歯車を所定の負荷トルクで移動させ、その動きにより初段の内歯車の固定を切換えて、自動的に変速している。
【０００４】
後者は、初段の内歯車を所定トルクで回動させてカム部材を移動させ、その動きによって次段の内歯車を移動させて、自動的に変速している。さらに、切換え点付近での負荷トルク変動により、カム部材及び移動内歯車が行ったり来たりしないように、付勢方向が反転する反転ばねにより移動内歯車を軸方向に付勢している。
【０００５】
以下、後者の回転動力工具を図３、図５、図６、図７を参照して説明する。
【０００６】
図３に歯車配列を示す。基本的には、遊星３段減速の構成となっている。１段目は、第1太陽歯車１１、第１遊星歯車１２、第1内歯車１３が噛合い、第１遊星歯車１２は第１キャリア１４上に軸支されている。２段目は、第１キャリア１４と一体となった第２太陽歯車２１、第２遊星歯車２２、第２内歯車２３が噛合い、第２遊星歯車２２は第２キャリア２４上に軸支されている。３段目は、第２キャリア２４と一体となった第３太陽歯車３１、第３遊星歯車３２、第３内歯車３３が噛合い、第３遊星歯車３２は第３キャリア３４上に軸支されている。第３キャリア３４を出力軸８に係止し、先端のチャック９に回転伝達する。第２内歯車２３は前後に移動可能であり、後進時には第1キャリア１４の最外周に設けられた歯車１５と噛合い可能となっている。また、前進時にはギヤケース４内周の歯４２と噛合い可能な歯２５が、第2内歯車２３の外周前方端に設けられている。図５の如く、第2内歯車２３は外周の溝２６で外部の切換えノブ（図示せず）と連節した切換えばね６４で把持されている。第3内歯車３３は、ギヤケース４に対し回転しないように係止されている。さらに、図６に示すように、１段目の第１内歯車１３の外周には複数（図６は２個）の係止突起１８があり、ギヤケース４内周の凹溝４３内でばね６６が係止突起１８の両側に配置されており、ばね６６の荷重により設定された所定の負荷トルク以上で、第１内歯車１３が回動可能となっている。また、この第1内歯車１３の外周前方側端には、図７に示すように、傾斜面のあるカム１７が形成されている。このカム１７に噛合ったカム溝５２をなす連動リング５１を介して第2内歯車２３が面している。図５の如く、前記連動リング５１は、一端がギヤケース４に回転自在に固定された反転ばね６１支持されている。反転ばね６１の連動リング５１への支持部も回転自在となっている。連動リング５１の外周には突起部５２があり、ギヤケース４内周の溝４４にかん挿しており、回転はせず軸方向のみ移動可能となっている。
【０００７】
前記切換えノブ（図示せず）を高速側に設定すると、歯車配列は図３（ａ）、図７（ａ）のようになる。即ち、第2内歯車２３は後進して、第１キャリア１４外周の歯車１５と第２遊星歯車２２と噛合っている。この状態で図示しない工具本体のＳＷをＯＮすると、第１キャリア１４と第２内歯車２３と第２遊星歯車２２と第２キャリア２４が一体的に回転するので、１段目と３段めの遊星減速のみ働く２段減速となり、出力軸８は低トルク高速回転状態となる。この状態でチャック部９の先端工具（図示せず）に負荷をかけていき、所定の負荷トルクとなると、第１内歯車１３外周のばね６６の一方向回転側が圧縮されて、第１太陽歯車１１と反対方向に回転する。すると、第１内歯車１３外周のカム面１７に噛合っている連動リング５１が、カムの傾斜面によって反転ばね６１に抗して軸方向前方に押し出されて移動して行き、図７（ｂ）及び図３（ｂ）の状態を経て、図７（ｃ）及び図３（ｃ）の状態へと移動してゆく。図７（ｂ）及び図３（ｂ）は、第２内歯車２３が移動ストロークの中立点到達の状態である。図７（ｃ）及び図３（ｃ）は、第２内歯車２３が移動ストロークの中立点を過ぎた終期噛合い状態である。この時、第２内歯車２３の外周の歯２５がギヤケース４内周の歯４２と噛合い、回転が停止される。第２遊星歯車２２とは噛合っているので、１段目、２段目、３段目の遊星機構部とも減速として働き、従い、出力軸８は３段減速による高トルク低速回転状態となる。第２内歯車２３の軸方向移動力として、カム面１７による押し出し力ばかりでなく、図７に示すように、反転ばね６１が図７（ｂ）の位置で反転して軸方向前方に付勢して働くので、切換え点付近での負荷トルク変動による第２内歯車２３の行き来がなくなる。
【０００８】
逆に、低速回転状態から高速回転状態への第２内歯車２３の戻しは、図示しないセットレバーが図示しない工具本体のＳＷのＯＦＦ（戻し）と連動して、反転ばね６１の前方への付勢力に抗して後方に働き、第２内歯車２３を後進させて戻す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
後者の反転ばね６１による移動する第２内歯車２３の軸方向付勢のため、切換え点付近での負荷トルク変動による第２内歯車２３の行き来はなくなった。しかし、実際は、第２内歯車２３は「初期噛合い状態→中立点→終期噛合い状態」と移動する。中立点では、第１キャリア１４外周の歯車１５ともギヤケース４内周の歯４２ともどちらにも噛合わず無拘束の自由回転状態となる。初期と終期の噛合い状態が同時に起こると、回転ロック状態となるので、中立点は必要となる。この中立点では第２内歯車２３の拘束がないため、出力軸８に負荷トルクがかかると、第２内歯車２３及び第２内歯車２３と噛合う第２遊星歯車２２が無負荷自由回転状態（第２遊星歯車２２は自転のみ）となり、出力軸８から第２キャリア２４までが回転停止状態となる。すると、第２遊星歯車２２と噛合う第２太陽歯車２１も無負荷自由回転状態となる。即ち第２太陽歯車２１と一体をなす第１キャリア１４から第１太陽歯車１１までは無負荷自由回転状態となる。従い、その間の第１内歯車１３も無負荷となっているので、この第１内歯車１３の回動がなくなり、カム面１７による軸方向押し出し力がなくなる。さらに、反転ばねも６１中立位置に来ているので、連動リング５１を軸直角方向に付勢するように働き、軸方向付勢力がなくなる。
【００１０】
以上のように、後者の公報に示す例では、実際には、中立点ではカム部材をなす連動リング５１及び反転ばね６１による軸方向付勢力がなくなるので、切換えがスムーズにいかないという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、変速切換えをスムーズにし、操作性の向上を図るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、移動する第２内歯車が中立点到達以前に反転ばねが反転して、軸方向付勢力が発生するようにばね位置を設定することにより達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１、図２、図３を参照して説明する。基本構成、動作は上記とほぼ同じであり、説明を省略する。
【００１４】
図1に示すように、移動する第2内歯車２３が移動ストロークＯＡ間の初期噛合い状態（高速回転）のうちに、即ち、中立点到達以前に、反転ばね６１が反転して付勢方向を変えるように設ける。第２内歯車２３と反転ばね６１（連動リング５１支持部）のストロークの関係がＯＡ＞ＯＮとする。図２に中立点到達（移動ストロークｓ₁）時の反転ばね６１と第２内歯車２３、連動リング５１の位置関係を表す外観図を示す。ストロークｓ₁時には、反転ばね６１が前方へ付勢している。図３（ｂ）に示すように、第２内歯車２３が中立点到達時では、第１キャリア１４外周の歯車１５と第２内歯車２３との噛合いが外れ、また、ギヤケース４内周の歯４２とも噛合わず、第２遊星歯車２２のみと噛合っている。
【００１５】
そこで、第２内歯車２３の拘束がないので、無負荷自由回転状態となり、出力軸８から第２キャリア２４までは先端側の負荷トルクにより回転停止となる。第２遊星歯車２２は自転のみ行う。第２太陽歯車２１から第１太陽歯車１１までは無負荷状態となる。第１内歯車１３も無負荷状態となり、負荷トルクによる回動がなくなり、カム面１７からの軸方向押し出し力がなくなるが、反転ばね６１は既に反転しているので、連動リング５１、第２内歯車２３を軸方向前方に付勢することにより移動する。中立点を越え、図３（ｃ）のように、第２内歯車２３の外周の歯２５がギヤケース４内周の歯４２と噛合えば、第１内歯車１３の負荷トルクによるカム面１７の軸方向押し出し力も加わり、ストローク終点まで移動する。
【００１６】
また、変形例を図４に示す。ギヤケース４に一端を回転自在に固定した引張りばね７１と揺動アーム７２で連動リング５１を付勢しても良い。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、反転ばねの反転位置を第２内歯車が移動ストロークの中立点に到達するより前としたので、中立点での第２内歯車の移動がスムーズになり、切換えがスムーズになり、操作性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による第２内歯車と反転ばねの移動の状態説明図。
【図２】図１における第２内歯車が中立点到達時の反転ばねとの位置関係を表す外観図。
【図３】本発明及び従来技術による一実施例を示す歯車配列部の縦断面図。
【図４】本発明の変形例による主要部の側面図。
【図５】従来技術による主要部の側面図。
【図６】図５の１段目減速部の横断面図。
【図７】従来技術の連動リングと反転ばねの動きを示す側面図。
【符号の説明】
１３は第１内歯車、１７はカム面、２３は第２内歯車、５１は連動リング、５２はカム溝、６１は反転ばね、６６はばねである。

Claims (1)

1. 少なくとも一つの内歯車を軸方向に移動して減速比を変える複数段の遊星歯車装置と、前記内歯車を軸方向に移動させるカム部材と、該カム部材と噛合うカムを外周面に有し、ギヤケース内で所定の負荷トルク以上で所定量回動できる他の内歯車と、該内歯車の所定の回動を許す弾性体と、前記カム部材と前記移動内歯車を軸方向に付勢するとともに、この付勢方向を反転させる反転ばねとを備えたものにおいて、前記の移動する内歯車が初期噛合い状態のうちに、反転ばねの付勢方向が反転するようにしたことを特徴とする回転動力工具の自動変速装置。

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