JPH068151A

JPH068151A - 回転電動工具の自動変速装置

Info

Publication number: JPH068151A
Application number: JP4166561A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ishibashi; 昭宏石橋; Masami Kitamura; 昌巳北村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-18
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JP3084138B2

Abstract

(57)【要約】【目的】負荷変動に応じた変速をスムーズ且つ確実な
ものとする。【構成】複数段の遊星機構における少なくとも一つの
インターナルギア２２の軸方向移動で減速比の切り換え
がなされる変速部と、ギアケース７に対して回転自在と
された他のインターナルギア１２とギアケース７との間
に設けられて所定のトルク以上のトルクでこのインター
ナルギアの回転を許す弾性体７１と、後者のインターナ
ルギア１２の回転を前者の変速用インターナルギア２２
の軸方向移動に変換するカム部材と、変速用インターナ
ルギア２２を軸方向に付勢するとともにこの付勢方向を
途中で反転させる反転ばね６５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動ドライバーのような
回転電動工具における変速動作を負荷変動に応じて自動
的に行う自動変速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回転電動工具において、負荷に応じて減
速比を切り換えることができるようにしたものは種々提
供されているが、従来の変速装置は、使用者の切り換え
操作によってのみ変速を行うものであり、またこの切り
換え操作によってどの減速比（出力特性）を選ぶかは使
用者の判断によるものなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビスの締め
付けや孔明け作業を考えると、まず低減速比、つまり低
トルク高速回転で作業を開始し、その後、減速比を大き
くして高トルク低速回転とすることが作業効率の向上と
なるわけであるが、従来のものでは、作業開始にあたり
低減速比に設定し、作業途中で高減速比に切り換える操
作を加えなくてはならず、使用者にかかる負担が大きく
なってしまう。

【０００４】特開昭６３−２２１９８０号公報で示され
ているように、負荷変動に応じて自動的に切り換えられ
るものも提供されてはいるが、従来のこの種のものは、
切り換えがスムーズでなかったり、確実に行われなかっ
たりする上に、切り換え点近くでの負荷変動で高低の切
り換えが頻繁に起こってギア損傷を招いたり、騒音が大
となったりするものであった。

【０００５】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは負荷変動に応じてスム
ーズに且つ確実に変速がなされる回転電動工具の自動変
速装置を提供するにあり、また切り換え点近くでの負荷
変動による切り換え動作の頻発がない自動変速装置を提
供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、複数
段の遊星機構における少なくとも一つのインターナルギ
アの軸方向移動で減速比の切り換えがなされる変速部
と、ギアケースに対して回転自在とされた他のインター
ナルギアとギアケースとの間に設けられて所定のトルク
以上のトルクでこのインターナルギアの回転を許す弾性
体と、後者のインターナルギアの回転を前者の変速用イ
ンターナルギアの軸方向移動に変換するカム部材と、変
速用インターナルギアを軸方向に付勢するとともにこの
付勢方向を途中で反転させる反転ばねとを備えているこ
とに特徴を有している。

【０００７】

【作用】本発明によれば、負荷変動によってカム部材が
変速用インターナルギアを動かして変速を行うととも
に、この時、反転ばねがその付勢方向を途中で反転させ
るために、変速用インターナルギアの軸方向移動に伴う
減速比の切り換え動作をスムーズに且つ確実なものとす
る。

【０００８】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、この回転電動工具は、図８に示すように、着脱自
在な電池パックから供給される電源で回転するモータ８
の出力をギアケース７内の減速機構によって減速してチ
ャック９０が設けられた駆動軸９を駆動するもので、ギ
アケース７内には減速機構として、図２に示すように、
３段の遊星機構が納められている。

【０００９】初段の遊星機構は、上記モータ８の出力軸
に取り付けられるギアを太陽ギアとするもので、インタ
ーナルギア１２、遊星ギア１３、そして遊星ギア１３を
保持しているキャリア１４で構成され、２段目の遊星機
構はキャリア１４に一体に設けられた太陽ギア２１とイ
ンターナルギア２２、遊星ギア２３、キャリア２４で構
成され、更に３段目の遊星機構はキャリア２４に一体に
設けられた太陽ギア３１、インターナルギア３２、遊星
ギア３３、そしてキャリア３４で構成されている。な
お、キャリア３４の出力は、このキャリア３４から突設
された連動ピン３５と、駆動軸９の外周に配されたロッ
ク板９２、そしてロック板９２と連動ピン３２との間に
位置するロック部材（図示せず）を通じて駆動軸９に伝
達される。これらの部材は、ロックリング９３と共に、
モータ９を停止させた時、駆動軸９をギアケース７に対
して自動的に固定する機能を持つのであるが、ここでは
説明を省略する。また３段目の遊星機構におけるインタ
ーナルギア３２は、常時は回転不能の状態にあり、締め
付けトルクが設定トルクを越えると回転を始めて駆動軸
９への動力伝達をカットして、締め付けトルクを制限す
るトルクリミッターの一部材ともなるのであるが、この
点についても説明を省略する。

【００１０】さて、上記の２段目の遊星機構におけるイ
ンターナルギア２２であるが、これは軸回りの回転が自
在に且つ軸方向に可動のものとして設けられているとと
もに、その軸方向後端には１段目の遊星機構におけるキ
ャリア１４との係合部が、軸方向前端にはギアケース７
との係合部を備えており、図２に示すように、インター
ナルギア２２がキャリア１４と係合している状態にある
時は、１段目の遊星機構におけるキャリア１４と２段目
の遊星機構におけるキャリア２４とを直結することにな
るために、駆動軸９の駆動は低トルク高速回転でなさ
れ、インターナルギア２２が前進して図３に示すように
ギアケース７と係合する時には、２段目の遊星機構にお
ける減速もなされることから、駆動軸９の駆動は高トル
ク低速回転でなされる。なお、減速比の切り換えはこの
例に限るものではない。また、インターナルギア２２の
外周面には、図１に示すように、環状の溝２５が形成さ
れていて、ここにギアケース７外面で保持された切り換
えばね５１の端部が係合している。この切り換えばね５
１は高低切り換えハンドル５のスライド動作をインター
ナルギア２２に伝達する。

【００１１】一方、１段目の遊星機構におけるインター
ナルギア１２は、そのインターナルギア２２側の面に複
数個のカム突起１５を備えており、また外周面には複数
個の突起１６を備えている。これら突起１６は、図５に
示すように、ギアケース７内面に形成された溝７０内に
位置して、インターナルギア１２の軸回りの回転可能範
囲を制限している。この溝７０内には切り換えトルク設
定用のばね７１，７１が突起１６の両側に位置するよう
に配置されている。一方のばね７１は正転時用、他方の
ばね７１は逆転時用である。

【００１２】そして、インターナルギア１２とインター
ナルギア２２との間には、連動リング６が配設されてい
る。この連動リング６は、インターナルギア１２のカム
突起１５に対応する複数個のカム凹所６０を備えたもの
で、外周面から突出させた突起６１を図５に示すギアケ
ース７内面の軸方向の溝７２に係合させることで、回転
不能に且つ軸方向に可動となっている。また、連動リン
グ６の外周面には、反転ばね６５とリセットレバー６７
とが連結されている。

【００１３】反転ばね６５はねじりコイルばねで形成さ
れたもので、その一端をギアケース７に、他端を連動リ
ング６に係合させたものであり、連動リング６が軸方向
に移動する時、その途中で連動リング６の付勢方向を反
転するものとなっている。なお、この点については後ほ
ど詳述する。リセットレバー６７は図８に示す軸６８を
回転軸とするもので、その他端はモータ８を作動させる
ことになるトリガーレバー９５の前端に設けられた前方
に開放されている溝９６に係合自在となっている。

【００１４】次ぎに動作について説明する。まず前記高
低切り替えハンドル５を前進させて高速側に設定する
と、この動きを伝える切り換えばね５１がインターナル
ギア２２を後退させるために、図２に示すように、イン
ターナルギア２２はキャリア１４と係合する低トルク高
速回転状態になる。また、この時点でインターナルギア
１２は一対のばね７１，７１の付勢により、図５(a) に
示すように、その突起１６を溝７０の中央に位置させて
いる状態にあり、この時、インターナルギア１２のカム
突起１５は、連動リング６のカム凹所６０にはまりこん
でいる。さらに、反転ばね６５はその連動リング６との
係合点がギアケース７への係合点よりも後方にあるため
に、連動リング６を後方に向けて、つまりインターナル
ギア１２側に向けて付勢している。

【００１５】この状態でトリガーレバー９５を引いてモ
ータ８を作動させれば、上述のように、駆動軸９の駆動
は低トルク高速回転モードでなされるわけであるが、こ
の状態で作業している間に負荷トルクが大きくなってく
ると、インターナルギア１２は図５(b) に示すように、
ばね７１に抗して回転を始めるものであり、この回転に
より、カム突起１５が図６(a)(b)に示すように、連動リ
ング６を押して前進させる。そして図６(b)に示す反転
ばね６５の反転位置を過ぎると、反転ばね６５の付勢が
加わった状態で連動リング６は図６(c) に示すように更
に急速に前進し、インターナルギア２２を前進させる。
つまり、インターナルギア２２をキャリア１４との係合
状態からギアケース７との係合状態に切り換えるもので
あり、従って駆動軸７の駆動は高トルク低速回転状態に
変わる。反転ばね６５による付勢が加わるために、上記
切り換えは負荷変動が緩やかであってもスムーズに且つ
確実になされるものである。

【００１６】なお、上記反転ばね６５は、図７(b) に示
すように、その両端部間の幅Ｌがもっとも短くなる位置
が反転位置であり、図７(a)(c)に示す位置では、ギアケ
ース７に対する連動リング６の付勢方向が逆になってい
る。また、インターナルギア２２が前進した時も、高低
切り換えハンドル５は、インターナルギア２２との間を
つないでいる切り換えばね５１のたわみによって、高速
状態にセットされたままの状態を保つ。更に、連動リン
グ６とトリガーレバー９５とを連動させるリセットレバ
ー６７は、この時点では図９に示すように、トリガーレ
バー９５の溝９６から抜け出した状態にある。そして、
上記高トルク低速回転状態に切り換わった後に負荷トル
クが小さくなり、インターナルギア１２が図５(a) に示
す状態に復帰しようとしても、反転ばね６５に抗して連
動リング６とインターナルギア２２を復帰させる力がな
いために、高トルク低速回転状態がそのまま維持される
ものである。

【００１７】低トルク高速回転状態への復帰は、モータ
８オフのためにトリガーレバー９５を戻すことによって
なされる。この時、トリガーレバー９５はリセットレバ
ー６７を押して、反転ばね６５に抗して連動リング６を
押し戻すものであり、同時にインターナルギア１２はば
ね７１，７１が平衡する図５(a) に示す状態に戻り、更
にインターナルギア２２は切り換えばね５１に蓄積され
ていたばね力によって後退して、キャリア１４と係合す
る状態に戻る。

【００１８】トリガーレバー９５を戻さないことには、
低トルク高速回転状態には戻らないわけであり、従って
切り換えがなされる負荷トルク近傍で使用されていて
も、切り換えの繰り返しがなされることがないものであ
る。図１１は低トルク高速回転時の回転数−トルク特性
イと、高トルク低速回転時の回転数−トルク特性ロとを
示しているが、トリガーレバー９５を引いて作業を開始
してから図中ｐ点で切り換えがなされた後、トリガーレ
バー９５を戻すことで初期状態に復帰するまでは、図中
のａ，ｂ，ｃ，ｄの各矢印で示す動きとなる。

【００１９】ところで、通常作業は、上述のように低ト
ルク高速回転状態から高トルク低速回転状態に自動的に
切り換えられる状態、つまり高低切り換えハンドル５が
高速側にセットされた状態にしておくことで大半はカバ
ーすることができるのであるが、ホールソーの使用やね
じのタップ立てが作業内容である場合には、初期から高
トルク低速回転状態にあることが望ましい。この場合
は、図１０に示すように、高低切り換えハンドル５を後
退させてインターナルギア２２を前進させればよい。イ
ンターナルギア１２の動きにかかわらず、高トルク低速
回転状態にセットされる。

【００２０】トリガーレバー９５とリセットレバー６７
とによる復帰動作に代えて、図１２及び図１３に示すよ
うに、インターナルギア１２に電磁コイル１９を装着す
るとともに、連動リング６及びインターナルギア２２を
磁性体で形成して、トリガーレバー９５が復帰状態にあ
る時には連動スイッチ９７が閉じて電磁コイル１９に電
流が流れ、連動リング６及びインターナルギア２２を磁
気吸引力で初期状態である低トルク高速回転状態に戻す
ようにしてもよい。なお、連動スイッチ９７はトリガー
レバー９５を引いてメインスイッチＳＷをオンとし、モ
ータ８に通電した時にはオフとなる。

【００２１】図１４以下に更に他の実施例を示す。これ
はインターナルギア１２が上記連動リング６の機能も果
たすようにしたもので、インターナルギア１２のカム突
起１５と対をなすカム凹所６０は、ここではスラスト板
７７に設けている。図中６９はスラスト板７７の回り止
め突起である。また、反転ばね６５及びリセットレバー
６７もインターナルギア１２に係合させているわけであ
るが、インターナルギア１２が軸方向に可動となってい
るだけでなく、軸まわりにも所定の範囲だけ回転するこ
とから、インターナルギア１２の外周面に環状の溝１８
を設けて、ここに反転ばね６５及びリセットレバー６７
を係合させている。図１５(a) 及び図１６は低トルク高
速回転状態を、図１５(b) 及び図１７は高トルク低速回
転状態を示している。動作的には最初に述べた実施例と
同じものとなっている。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明においては、負荷変
動によってカム部材が変速用インターナルギアを動かし
て変速を行うものであって、使用者が切り換え操作を行
わなくとも自動的に変速されるために、作業効率が大幅
の向上にするものであり、しかもこの切り換え時、反転
ばねがその付勢方向を途中で反転させるために、変速用
インターナルギアの軸方向移動に伴う減速比の切り換え
動作がスムーズで確実なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例における重要部材の分解斜視図であ
る。

【図２】同上の低トルク高速回転状態の縦断面図であ
る。

【図３】同上の高トルク低速回転状態の縦断面図であ
る。

【図４】(a) は低トルク高速回転状態の側面図、(b) は
高トルク低速回転状態の側面図である。

【図５】(a) は低トルク高速回転状態の横断面図、(b)
は高トルク低速回転状態の横断面図である。

【図６】(a)(b)(c) は連動リングと反転ばねの動きを示
す側面図である。

【図７】(a)(b)(c) は反転ばねの動きを示す側面図であ
る。

【図８】同上の低トルク高速回転状態の破断側面図であ
る。

【図９】同上の高トルク低速回転状態の破断側面図であ
る。

【図１０】同上の高トルク低速回転状態にセットした時
の破断側面図である。

【図１１】同上の回転数−トルク特性図である。

【図１２】他の実施例の分解斜視図である。

【図１３】同上の回路図である。

【図１４】別の実施例の分解斜視図である。

【図１５】(a) は低トルク高速回転状態の側面図、(b)
は高トルク低速回転状態の側面図である。

【図１６】同上の低トルク高速回転状態の縦断面図であ
る。

【図１７】同上の高トルク低速回転状態の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

６連動リング１２インターナルギア２２変速用インターナルギア６５反転ばね７１ばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数段の遊星機構における少なくとも一
つのインターナルギアの軸方向移動で減速比の切り換え
がなされる変速部と、ギアケースに対して回転自在とさ
れた他のインターナルギアとギアケースとの間に設けら
れて所定のトルク以上のトルクでこのインターナルギア
の回転を許す弾性体と、後者のインターナルギアの回転
を前者の変速用インターナルギアの軸方向移動に変換す
るカム部材と、変速用インターナルギアを軸方向に付勢
するとともにこの付勢方向を途中で反転させる反転ばね
とを備えていることを特徴とする回転電動工具の自動変
速装置。
【請求項２】カム装置は小減速比から大減速比への切
り換えのみを行うものであることを特徴とする請求項１
記載の回転電動工具の自動変速装置。
【請求項３】カム装置は両インターナルギアの間に介
在する連動リングと、後者のインターナルギアとで構成
され、反転ばねはギアケースと連動リングとの間を連結
していることを特徴とする請求項１記載の回転電動工具
の自動変速装置。
【請求項４】外部操作可能であり且つ変速部を大減速
比に強制設定する切り換えハンドルを備えていることを
特徴とする請求項１記載の回転電動工具の自動変速装
置。
【請求項５】原動機の停止に連動して変速部の変速用
インターナルギアを初期位置に戻すリセット手段を備え
ていることを特徴とする請求項１記載の回転電動工具の
自動変速装置。