(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動工具用の変速装置であって、変速機構部と、この変速機構部に変速を行わせる切換部材と、切換部材を駆動する電磁駆動部材と、動力制御用の手動操作されるトリガースイッチとを備え、キープソレノイドで構成された上記電磁駆動部材は作業中の負荷の状態変化に応じて作動して切換部材を介して変速機構部を低減速比状態から高減速比状態へ駆動するものであり、且つ上記電磁駆動部材及び上記変速機構部は、共に手動入力で復帰するものであって作業終了時における上記トリガースイッチの復帰もしくは次の作業開始時における上記トリガースイッチの操作入力にて夫々復帰するものであることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
電磁駆動部材であるキープソレノイドは駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものであることを特徴とする請求項１記載の変速装置。
【請求項３】
電磁駆動部材と切換部材との間にばねを介在させていることを特徴とする請求項１記載の変速装置。
【請求項４】
電磁駆動部材の本体のスライド移動をガイドするリブを電磁駆動部材が収められたハウジングが備えていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項５】
電磁駆動部材の本体のスライド移動をガイドするガイドピンを電磁駆動部材が収められたハウジングが備えていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項６】
電磁駆動部材は成形品である保持台を介して取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項７】
トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材を備えているとともに、該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成されていることを特徴とする請求項１記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変速装置、殊に電動工具用の電磁力によって変速動作を行う変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変速装置には各種構造のものがあるが、一般的には入力軸から出力軸に至るまでのギアの組み合わせの変更によって減速比が異なる出力を取り出すことができるようにしたものが用いられており、特に電動ドリルドライバーのような電動工具においては、入力軸と出力軸とを同心に配置することができるとともに得られる減速比に比してコンパクトにまとめることができる遊星機構を用いた変速装置が多用されている。
【０００３】
このような変速装置においては、上述のようにギアの組み合わせを変更することで変速を行うわけであり、このために組み合わせの変更を行うための切換部材と、この切換部材を駆動するための駆動部材とが必要となっているわけであるが、特開平４−２６２１５１号公報に示されているように、駆動部材として電磁アクチュエーターであるソレノイドを用いた場合、電気的な変速制御が可能となる。
【０００４】
しかし、従来から変速装置に用いられていたソレノイドは、ばね付勢に抗して励磁吸引力で吸引したプランジャーを、励磁吸引力で保持するものであったことから、励磁吸引によって所定減速比に切り換えた後、この減速比を保つには、ソレノイドに通電し続けなければならず、電池を電源とする機器に採用するには電池消耗の点で問題があった。
【０００５】
この点に対処するには、変速機構部に変速を行わせる切換部材を駆動する電磁駆動部材として、キープソレノイド、たとえばプランジャーの吸引状態を内蔵永久磁石で保持するとともにプランジャーの突出状態がばねで保持されるキープソレノイドを用いればよい。一例を図３６に示す。モータ６の出力軸である入力軸６０には、一体物として形成された歯数の異なる二つのサンギア１１，１２が固着されており、軸方向に並ぶこれらサンギア１１，１２には夫々遊星ギア２１，２２が噛み合っている。両遊星ギア２１，２２は互いに歯数が異なるとともに、出力軸５を一体に備えたキャリア４に対し、遊星ギア２１は軸４１で、遊星ギア２２は軸４２で支持されており、両遊星ギア２１，２２は、同軸に並ぶ入力軸６０及び出力軸５の回りに回転方向においてずれた状態で個々に自転を行なうものの、同じ公転を行なうものとなっている。そして上記入力軸６０と同心に配されているとともに軸方向に並ぶ二つのリングギア３１，３２のうち、リングギア３１が遊星ギア２１と噛み合っており、リングギア３２が遊星ギア２２と噛み合っている。
【０００６】
この遊星機構を用いた変速装置では、共に遊転自在となっている二つのリングギア３１，３２のいずれか一方を固定した状態から他方を固定した状態に変更することで変速を行うことができる。図中７０は、リングギア３１，３２を選択的に固定する切換部材であり、遊星機構の軸方向にスライド自在となっている切換部材７０は、そのスライド動作により、リングギア３１外周面の係合突起３５に係合してリングギア３１の回転を止める状態と、リングギア３２外周面の係合突起３６に係合してリングギア３２の回転を止める状態とを切り換える。
【０００７】
リングギア３１の回転を止めた時には、サンギア１１と遊星ギア２１、リングギア３１、そしてキャリア４を介して出力軸５に減速出力を取り出すことができ、この時にはリングギア３２は空転を行う。リングギア３２の回転を止めた時にはサンギア１２と遊星ギア２２とリングギア３２とキャリア４を介して出力軸５に減速出力を取り出すことができて、この時にはリングギア３１は空転を行う。図示例ではサンギア１２の歯数がサンギア１１の歯数より少なく且つ遊星ギア２２の歯数が遊星ギア２１の歯数より多くなっていることから、前者が高速回転低トルク出力を、後者が低速回転高トルク出力を得られる状態となる。
【０００８】
ここにおいて、そのスライド動作により変速を行う切換部材７０は、キープソレノイド７による駆動でスライドするものとする。このキープソレノイド７は、吸引状態にあるプランジャー７４を永久磁石Ｍによって保持することができるとともに、逆極性で励磁した時には永久磁石Ｍの磁力をほぼ打ち消すことができるタイプのもので、プランジャー７４の先端に上記切換部材７０を取り付けてある。また、プランジャー７４には圧縮コイルばね型のばね７５を初期ばね力ａが設定された状態で装着してあり、プランジャー７４が距離ｘだけ吸引されて永久磁石Ｍの磁力で吸着されている時、上記の逆極性で励磁すると、ばね力ａ＋ｋｘ（ｋ：ばね定数）によって引き出されるようになっている。
【０００９】
今、図３７にも示すように、プランジャー７４が吸引されているとともに永久磁石Ｍによるところの無励磁吸着力ｆｍ（ｆｍ＞ばね力ａ＋ｋｘ）によってこの状態が保持されている時、切換部材７０がリングギア３１を固定しているために、高速回転出力の状態となっている。この時、キープソレノイド７に逆極性電流を瞬間的に流せば、逆励磁で永久磁石Ｍの磁力が打ち消されてばね力ａ＋ｋｘによってプランジャー７４が引き出されるために、切換部材７０はリングギア３２の回転を止める位置までスライドして以降の出力を低速回転とする。この位置では永久磁石Ｍのプランジャー７４に対する磁力はほぼ零となるために、ばね力ａによってこの状態が保持される。そして、低速回転出力となっている状態で、キープソレノイド７を瞬間的に励磁すれば、ばね力ａに勝る励磁吸引力ｆｃがプランジャー７４を吸引して、切換部材７０をリングギア３１に係合する状態とし、以降は励磁しておかなくとも永久磁石Ｍによるところの無励磁吸着力ｆｍによってこの状態が保持される。
【００１０】
いずれの切り換えにおいても、切り換えが完了すれば、永久磁石Ｍによるところの無励磁吸着力ｆｍ又はばね力ａによってその状態が保持されることから、切り換えを行う時点でキープソレノイド７に切り換え方向に応じた極性の電流を瞬間的に流すだけでよく、プランジャー７４の吸引状態の保持に電流を流し続けなくてはならない通常のソレノイドを用いる場合に比して、消費電流がきわめて少なくてすむものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高減速比状態から低減速比状態への移行はばね力ａ＋ｋｘの補助があるために、小さい励磁吸引力で可能であるが、低減速比状態から高減速比状態への切り換え、つまりプランジャー７４を引き込む動作は、ばね力ａに勝る励磁吸引力が必要である上に、プランジャー７４に作用する励磁吸引力は、その突出量に応じて２次関数的に減少することから、非常に大型のキープソレノイドを用いなくては復帰させることができず、携帯用電動工具に採用するにはこの点で問題を有していた。
【００１２】
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キープソレノイドを用いて変速を行うために変速に要する消費電力が小さくてすむ上に、キープソレノイドとして小型のものを用いることができる変速装置を提供するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、電動工具用の変速装置であって、変速機構部と、この変速機構部に変速を行わせる切換部材と、切換部材を駆動する電磁駆動部材と、動力制御用の手動操作されるトリガースイッチとを備え、キープソレノイドで構成された上記電磁駆動部材は作業中の負荷の状態変化に応じて作動して切換部材を介して変速機構部を低減速比状態から高減速比状態へ駆動するものであり、且つ上記電磁駆動部材及び上記変速機構部は、共に手動入力で復帰するものであって作業終了時における上記トリガースイッチの復帰もしくは次の作業開始時における上記トリガースイッチの操作入力にて夫々復帰するものであることに特徴を有している。
【００１５】
電磁駆動部材がトリガースイッチの復帰で復帰するものである場合、電磁駆動部材であるキープソレノイドが駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものとするとよい。
【００１６】
電磁駆動部材と切換部材との間にはばねを介在させていることが望ましい。また電磁駆動部材の本体がスライド移動するようにしている場合、このスライド移動をガイドするリブやガイドピンを電磁駆動部材が収められたハウジングが備えていることが好ましい。電磁駆動部材は成形品である保持台を介して取り付けられているようにしておいてもよい。
【００１７】
さらにはトリガースイッチの操作入力で復帰させる場合には、トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材も設けるとともに、この該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成しておくとよい。
本発明によれば、復帰のための電磁駆動力が不要となるために、キープソレノイドとして、小さな電磁駆動力しか持たないものを使用することができる。
【００１８】
しかも、動力源制御用のトリガースイッチの作業終了時の復帰もしくは次の作業開始時のトリガースイッチの操作入力で変速機構部も電磁駆動部材も復帰するものであるために、復帰させることが容易となるとともに、作業を常に低減速比の高速回転状態から開始することができる。
【００１９】
電磁駆動部材がトリガースイッチの復帰で復帰する場合、電磁駆動部材であるキープソレノイドが駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものとすれば、電磁駆動部材の手動入力による復帰動作を簡便に行わせることができる。
【００２０】
電磁駆動部材と切換部材との間にばねを介在させておけば、変速機構部の復帰動作がよりスムーズで且つ確実なものとなる。
また電磁駆動部材の本体がスライド移動するようにしている場合、このスライド移動をガイドするリブやガイドピンをハウジングに設けておけば、電磁駆動部材の傾きを防止できる。電磁駆動部材が成形品である保持台を介して取り付けられているならば、トリガースイッチなどとの連動を容易に行うことができる。
【００２１】
さらにはトリガースイッチの操作入力で復帰させる場合には、トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材も設けるとともに、この該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成しておくと、トリガースイッチの摺動抵抗を大幅に軽減できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図示例に基づいて詳述すると、図４に示す電動工具は電動ドリルドライバーであって、この電動工具におけるモータ６からチャック５０に至るまでの動力伝達機構及び変速機構についてまず説明すると、図５に示すように、ギアケース１の一端開口側に配されるモータ６の出力軸６０には、歯数の異なる二つのサンギア１１，１２が固着されており、軸方向に並ぶこれらサンギア１１，１２には夫々複数個、図示例では３個ずつの遊星ギア２１，２２が噛み合っている。互いに歯数が異なる両遊星ギア２１，２２は共にキャリア４によって支持されたもので、遊星ギア２１はサンギア１１の回りに等間隔で、遊星ギア２２はサンギア１２の回りに等間隔で支持されており、両遊星ギア２１，２２は個々に自転を行なうものの、同じ公転を行なうものとなっている。
【００２３】
そして出力軸６０と同心に配されているリングギア３１に遊星ギア２１がかみ合っており、同じく出力軸６０と同心に配されているリングギア３２が遊星ギア２２とかみ合っている。軸方向に並ぶこれら２つのリングギア３１，３２のうち、リングギア３１は図９及び図１２に示すようにその外周面に複数個の係合突起３５が周方向において等間隔に形成されたもので、ギアケース１に対して遊転自在とされている。またリングギア３２もギアケース１に対して遊転自在とされたものであるとともに、このリングギア３２は、ギアケース１を外レース３３０とするワンウェイクラッチ３３の内レース３３１を兼ねたものとなっている。
【００２４】
ここにおけるワンウェイクラッチ３３は、上述のようにギアケース１を外レース３３０、リングギア３２を内レース３３１とするとともに、両レース３３０，３３１間に形成された楔状空間にボール（もしくはローラ）３３２を配したものとして形成されたフリーホイール型のもので、図８〜図１０に示すように、狭くなる方向が異なる２種の楔状空間を備えるともに、両種楔状空間の間に正逆切換リング７６から突設させた駆動片７７を位置させており、ギアケース１に対して正逆切換リング７６を回転させて、駆動片７７の両側に位置する一対のボール３３２，３３２のうちのいずれを駆動片７７で押圧するかによって、内レース３３１であるリングギア３２の回転可能方向を切り換えることができるものとなっている。
【００２５】
すなわち、駆動片７７が図１３に示すように片側のボール３３２を楔状空間の広い方に押し込んでいる時、他方のボール３３２はばね３３３による付勢で楔状空間の狭い部分に位置しており、この状態では図中の矢印Ａ方向のリングギア３２（内レース３３１）の回転は可能であるが、図中の矢印Ｂ方向のリングギア３２の回転は阻止される。駆動片７７によって図中右側のボール３３２を図中右方に押す時には、逆に図中の矢印Ｂ方向のリングギア３２（内レース３３１）の回転が可能となるとともに矢印Ａ方向のリングギア３２の回転は阻止される。
【００２６】
ギアケース１内には、上記遊星機構及び正逆切換リング７６とワンウェイクラッチ３３の他に、リング状の切換部材７０が配設されている。軸方向にスライド自在とされている切換部材７０は、図１０及び図１２に示すように、一方向に移動した時にリングギア３１外周面の上記係合突起３５と係合する突起７１を具備しているもので、この係合によってリングギア３１の回転を阻止するとともに、そのスライドで係合突起３５と突起７１との係合が解除された時、リングギア３１の回転を許す。上記突起７１を備えた切換部材７０は、図３５に示すように、突起７１の側面が一体につながったフランジ７０ａを備えたものとしておくことが強度の点で好ましく、このような形態としておくことで、衝撃荷重に対する耐久性を大幅に向上させることができる。
【００２７】
上記切換部材７０の上記軸方向スライドは、図１２及び図４に示すキープソレノイドである電磁駆動部材７と、ギアケース１外面に軸６６によって枢支されるとともに一端を電磁駆動部材７に、他端を切換部材７０外周面から突設させた連結軸７２に連結させたレバー６５によってなされる。この点については追って詳述する。
【００２８】
上記両遊星ギア２１，２２を支持しているキャリア４は、サンギア４１を一体に備えており、このサンギア４１の回転はサンギア４１とリングギア４３とに噛み合う遊星ギア４２を支持しているキャリア４４に伝達され、更にキャリア４４の回転はオートロック機構５５を通じて出力軸５に伝達される。ここにおけるオートロック機構５５は、モータの回転を止めた時に出力軸５をギアケース１６に対して自動的にロックしてしまい、モータを回転させればこのロックを自動的に解除する機能をもつものであるが、この点については説明を省略する。また、上記リングギア４３も遊転自在として、このリングギア４３にクラッチばね４７のばね圧力でボール４８を係合させることで、負荷トルクが所定値以上になった時に出力軸５とサンギア４１とを切り離してしまうトルクリミッターを構成しているのであるが、この点についても説明を省略する。
【００２９】
今、図１２(a)に示すように、切換部材７０がリングギア３１の回転を阻止しており、且つリングギア３２が図中矢印で示す方向について回転可能にワンウェイクラッチ３３が設定されている時、モータ６を回転させれば、その回転出力は、回転が阻止されているリングギア３１と噛み合った遊星ギア２１を通じてキャリア４に伝達される。この時、リングギア３２は出力軸５と逆方向に空転するが、この空転は図中矢印で示す回転が許されている方向である。
【００３０】
そして、モータ６の回転数検出手段等によって検出される負荷の増大に応じて電磁駆動部材７が作動し、図１２(b)に示すように切換部材７０が移動して係合突起３５と突起７１との係合を解除すれば、リングギア３１がフリーとなるとともに、負荷につながったキャリア４の停止がサンギア１１，１２に噛み合う遊星ギア２１，２２の自転でリングギア３１，３２を回転させようとするが、この時のリングギア３２の回転方向は、上記空転時とは逆方向に、つまりワンウェイクラッチ３３によって回転が阻止されている方向となるために、この時点からリングギア３２と噛み合った遊星ギア２２を通じてキャリア４、そして出力軸５に動力が伝達される。
【００３１】
サンギア１２の歯数がサンギア１１の歯数より少なく且つ遊星ギア２２の歯数が遊星ギア２１の歯数より多くなっていることから、高速回転低トルク状態から低速回転高トルク状態に切り換えられたことになる。しかもこの変速は、ワンウェイクラッチ３３を利用してリングギア３２の回転を止めるために、リングギア３１の係止突起３５から切換部材７０が離れるだけで、リングギア３２の回転阻止のために衝突が生じる部材が存在しておらず、従って動作中の変速であるにもかかわらず、スムーズで且つ騒音の無い変速がなされるものである。なお、低速回転高トルク状態から高速回転低トルク状態への復帰は、上記電磁駆動部材７の復帰によって行われる。この点については後述する。
【００３２】
正逆切換リング７６を回転させることで、ワンウェイクラッチ３３による回転規制方向を逆にするとともにモータ６の回転方向を逆にした時には、当初、切換部材７０によって回転が止められているリングギア３１に噛み合う遊星ギア２１を通じてキャリア４に動力が伝達され、この時、リングギア３２はワンウェイクラッチ３３における回転可能方向に空転する。負荷の増大の検出で電磁駆動部材７が作動してリングギア３１がフリーとなれば、ワンウェイクラッチ３３によって回転が阻止されているリングギア３２とこれに噛み合う遊星ギア２２を通じてキャリア４に動力が伝達される。ワンウェイクラッチ３３は一つだけであるものの、その回転阻止方向を切り換えられるようにすることで、電動ドリルドライバーに求められる正転と逆転とにおいて、同じ動作を得られるようにしているわけである。
【００３３】
なお、図示例における正逆切換リング７６は、図１４に示す回転方向切換ロッド８と、ギアケース１に軸９１で軸支されて一端を回転方向切換ロッド８に、他端を正逆切換リング７６に係合させた切換レバー９０とによってなされる。ここにおける回転方向切換ロッド８は、図４に示すスイッチユニットＳＷとも連動しており、モータ６の回転方向の切り換えも同時になされる。スイッチユニットＳＷは、トリガースイッチ９を引いた際のモータ６への通電制御や、トリガースイッチ９を引く量に応じたモータ６の回転速度制御も行うものであるが、この点については説明を省略する。
【００３４】
図６から図１１までは、ギアケース１への各部品の組み込み順を示しており、切換レバー９０及び蓋部材１０を装着した後、図７に示すように、正逆切換リング７６とキャリア４を納め、次いで図８に示すように、遊星ギア２２及びリングギア３２とワンウェイクラッチ構成部材、図９に示すように、遊星ギア２１とリングギア３１、さらに図１０に示すように切換部材７０を順に納めた後、図１１に示すようにスラスト板１９を装着して組み立てる。図中の突部１３は、正逆切換リング７６の動作空間を確保しつつ正逆切換リング７６とリングギア３２との間の摺動抵抗を無くして機構ロスの低減を図るために、リングギア３２のスラスト受け面として機能するものであり、ギアケース１の一端に嵌合する蓋部材１０に一体に形成されている。なお、図示例において３個設けられている突部１３は、ギアケース１に対する蓋部材１０の位置決め並びに心出しの機能も有するものとなっている。
【００３５】
また上記スラスト板１９は図１１に示すようにその外径がギアケース１の内径にほぼ一致しているとともに、図５に示すように、ギアケース１内にはめ込まれてギアケース１内面に接する弾性屈曲片１９０を外縁に備えていてギアケース１には軽い圧入で取り付けられており、このためにスラスト板１９自体の抜け止めはもちろんギアケース１内のギアブロックの抜け落ちも防がれている。また弾性屈曲片１９０は、正逆切換リング７６のスラスト方向移動を規制するものともなっており、正逆切換リング７６とリングギア３２との接触干渉が防止されている。リングギア３２が回転する時のスラスト面摺動抵抗が低減されているわけである。
【００３６】
次にキープソレノイドである電磁駆動部材７の動作、殊に復帰動作について図１〜図３に基づき説明する。ここにおける電磁駆動部材７は、前述のようにモータ６の回転数検出手段等によって検出した負荷が増大した時に作動してプランジャー７４を突出させるとともに、前記トリガースイッチ９の操作に連動して復帰するもので、トリガースイッチ９の操作方向と同方向にスライド自在に配設されており、モータ６のオフ時、つまりトリガースイッチ９を引いていない状態においては、図１(a)に示すように、トリガースイッチ９に引かれて前進した位置にあるとともに、プランジャー７４が引き込まれた状態にあり、前記変速機構部は、切換部材７０がリングギア３１と係合しておらず、低速回転高トルク状態Ｌにセットされている。
【００３７】
この状態からトリガースイッチ９を引けば、図１(b)及び図１(c)に示すように、電磁駆動部材７はトリガースイッチ９との間に配されたばね９３に押されて後退する。この後退によりレバー６５を介して切換部材７０を移動させてリングギア３１に係合させ、高速回転低トルク状態Ｈにセットする。トリガースイッチ９を引くことによってスイッチユニットＳＷがモータ６への通電を開始するが、トリガースイッチ９とスイッチユニットＳＷとの間に設けた遊びＺのために、モータ６への通電は高速回転低トルク状態Ｈにセットされた後に開始される。
【００３８】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材７が作動すれば、図２(a)に示すように、プランジャー７４が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Ｌに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ９から指を離せば、復帰ばね９４のばね力ＦT とばね９３のばね力ＦX とによるトリガースイッチ９の復帰に伴い、モータ６が停止し、次いでトリガースイッチ９のフック９５に引かれて電磁駆動部材７が前進し、この前進により、プランジャー７４は電磁駆動部材７におけるコイルを備えた本体側に引き込まれ、図１(a)に示す状態に復帰する。トリガースイッチ９の復帰に伴って電磁駆動部材７が復帰するものであり、また変速機構部における低速回転高トルク状態Ｌから高速回転低トルク状態Ｈへの復帰はトリガースイッチ９を引く際になされるわけである。図３に復帰ばね９４のばね力ＦT とばね９３のばね力ＦX 、電磁駆動部材７のばね７５のばね力ＦP ，ＦS の関係を示す。図中の１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂは図１(a)(b)(c)及び図２(a)(b)に夫々対応している。
【００３９】
図１５〜図１７に他例を示す。ここでは電磁駆動部材７は固定されており、そのプランジャー７４とトリガースイッチ９とには互いに吸着する永久磁石９６，９７が設けられている。図１５(a)に示す初期状態においては、電磁駆動部材７のプランジャー７４が突出した状態にあり、変速機構部は低速回転高トルク状態Ｌにセットされている。この状態からトリガースイッチ９を引けば、図１５(b)に示すように、永久磁石９６，９７が互いに吸着しているためにプランジャー７４も後退して電磁駆動部材７の復帰がなされるとともに変速機構部が高速回転低トルク状態Ｈに切り換えられ、図１６(a)に示すように更にトリガースイッチ９を引けば、モータ６への通電が開始されるとともに、この時、永久磁石９６，９７が切り離される。
【００４０】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材７が作動すれば、図１６(b)に示すように、プランジャー７４が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Ｌに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ９から指を離せば、トリガースイッチ９の復帰に伴い、図１７(a)に示すようにモータ６が停止し、次いで図１７(b)に示すように、トリガースイッチ９とプランジャー７４とが再度永久磁石９６，９７によって接続される。
【００４１】
このものでは、トリガースイッチ９を引く操作によって電磁駆動部材７の復帰がなされるとともに、変速機構部における低速回転高トルク状態Ｌから高速回転低トルク状態Ｈへの復帰もなされるわけである。図１８に永久磁石９６，９７相互間の磁気吸引力ＦM と、復帰ばね９４のばね力ＦT と、電磁駆動部材７のばね７５のばね力ＦP ，ＦS の関係を示す。図中の１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは図１５(a)(b)と図１６(a)(b)と図１７(a)(b)に夫々対応している。
【００４２】
図１９〜図２２に更に他の例を示す。本例における電磁駆動部材７も固定であり、そのプランジャー７４とトリガースイッチ９とを連係させるものとして、ここではトリガースイッチ９に揺動自在であり且つばね９９ａ，９９ｂで付勢されたカム９８を設けてある。図２０(a)に示す初期状態においては、電磁駆動部材７のプランジャー７４が突出した状態にあり、変速機構部は低速回転高トルク状態Ｌにセットされている。この状態からトリガースイッチ９を引けば、図２０(b)に示すように、カム９８によってプランジャー７４が押されて後退し、電磁駆動部材７の復帰がなされるとともに変速機構部が高速回転低トルク状態Ｈに切り換えられ、更にトリガースイッチ９を引けば、図２１(a)及び図２１(b)に示すように、カム９８はばね９９ａに抗して一旦倒れた後、プランジャー７４との係合状態から外れるとともに、モータ６への通電が開始される。
【００４３】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材７が作動すれば、図２２(a)に示すように、プランジャー７４が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Ｌに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ９から指を離せば、トリガースイッチ９の復帰に伴い、図２２(b)(c)に示すように、カム９８とプランジャー７４とが再度係合する状態に戻るとともに、モータ６が停止する。このものにおいても、トリガースイッチ９を引く操作によって電磁駆動部材７の復帰がなされるとともに、変速機構部における低速回転高トルク状態Ｌから高速回転低トルク状態Ｈへの復帰もなされる。
【００４４】
図２３〜図２５に別の例を示す。ここで示した電磁駆動部材７は、図１で示した例における電磁駆動部材７と同様にスライド自在に配設されており、その側面にはラック１００が設けられている。またこのラック１００と対面するラック１０１がスライド自在に配設されている。一方、トリガースイッチ９には上記両ラック１００，１０１に同時に噛み合うピニオン１０２を支持したスライダー１０３を駆動するための一対の突起１０４ａ，１０４ｂと、上記ラック１０１をスライドさせるための突起１０５とが設けられている。
【００４５】
図２４(a)に示す初期状態においては、電磁駆動部材７は前進した位置にあるとともにプランジャー７４を引き込んだ状態にあり、変速機構部は低速回転高トルク状態Ｌにセットされている。この状態からトリガースイッチ９を引けば、図２４(b)に示すように、突起１０４ａ，１０４ｂとスライダー１０３との遊びの分だけトリガースイッチ９が後退した後、突起１０４ａに押されてスライダー１０３も後退し、この時、図２４(c)に示すように、ピニオン１０２に噛合しているラック１００，１０１も当初は共に後退して変速機構部が高速回転低トルク状態Ｈにセットされるとともに、モータ６への通電が開始される。この状態から更にトリガースイッチ９を引けば、ラック１０１が更に後退する。
【００４６】
そして負荷が増大したことによって電磁駆動部材７が作動すれば、図２５(a)に示すように、プランジャー７４が突出して変速機構部は低速回転高トルク状態Ｌに切り変えられる。作業が終了してトリガースイッチ９から指を離せば、トリガースイッチ９の復帰に伴い、まず突起１０５に押されたラック１０１が前進し、ラック１０１がラック１００と並ぶ図２５(b)に示す位置においてモータ６が停止する。この位置からは突起１０４ｂがスライダー１０３を押す上に突起１０５でラック１０１も押されるために、スライダー１０３のピニオン１０２はラック１００を前進させて、図２５(c)に示す状態に戻り、この時、プランジャー７４は電磁駆動部材７に引き込まれる。トリガースイッチ９の復帰に伴って電磁駆動部材７が復帰し、変速機構部における低速回転高トルク状態Ｌから高速回転低トルク状態Ｈへの復帰はトリガースイッチ９を引く際になされる。
【００４７】
ところで、変速機構部を低速回転高トルク状態Ｌから高速回転低トルク状態Ｈに復帰させることは、前述のように切換部材７０をリングギア３１に係合させることであり、この場合、リングギア３１の回転位置によっては切換部材７０の突起７１がリングギア３１の係合突起３５に当たって、切換部材７０の移動が妨げられることが生ずる。このために、電磁駆動部材７のプランジャー７４と、一端を切換部材７０に係合させたレバー６５との係合部は、図２６に示すように、プランジャー７４の軸方向に遊びを持たせた状態で係合させるとともに、ばね１１０を介在させたものとしてある。
【００４８】
図２７(a)に示すように、切換部材７０がリングギア３１と係合していない状態からレバー６５を作動させて切換部材７０をリングギア３１側へと移動させるにあたり、図２７(b)に示すように突起７１と係合突起３５との当接で切換部材７０の移動が妨げられた時には、ばね１１０が圧縮され、モータ６への通電でリングギア３１が回転を始めれば、図２７(c)に示すように、ばね１１０のばね力によってレバー６５を介して切換部材７０がリングギア３１側へと移動してリングギア３１の回転を阻止する状態となるものである。
【００４９】
これに伴って、以上の各例ではいずれもトリガースイッチ９を引いた際に変速機構部を低速回転高トルク状態Ｌから高速回転低トルク状態Ｈへの復帰をモータ６への通電開始より先になされるようにしているが、モータ６への通電が先になされるものであってもよい。もっとも、この場合には突起７１と係合突起３５との衝突による異音が発生するおそれがある。
【００５０】
また、復帰のための操作入力として、以上の各例ではトリガースイッチ９を利用して、作業開始時には常に高速回転低トルク状態Ｈでの作業が可能となるようにしたが、チャック５０に装着されたビットを作業対象に押し付ける動作を利用しても同様にすることができる。作業対象にビットを押し付ける時、出力軸５がばね付勢に抗して後退するようにしておくとともに、出力軸５の後退を利用して電磁駆動部材７を復帰させるのである。
【００５１】
図２８はワンウェイクラッチ３３の組立性を向上させたものを示している。すなわち、正逆切換リング７６の駆動片７７の両側に位置する一対のボール（ローラ）３３２，３３２と付勢用のばね３３３，３３３とをＵ字形であって両端が駆動片７７に係止される保持ばね３３４によって囲むことで、これらの組み立てに際して、一対のボール（ローラ）３３２，３３２及び付勢用のばね３３３，３３３を駆動片７７を備えた正逆切換リング７６と一体のものとして扱うことができるようにしている。また駆動片７７及び保持ばね３３４には、ボール（ローラ）３３２のばね３３３を圧縮する方向における移動量を制限することになる突起７７０，３３５を設けている。ボール（ローラ）３３２によってばね３３３が極度に圧縮される状態を避けることができるために、ばね３３３の寿命を向上させることができると同時にばね３３３の設計の自由度が大きくなる。
【００５２】
図２９〜図３２は前記図１で示した実施の形態の場合の電磁駆動部材７の支持を、保持台２００を介して行ったものを示している。ここにおける保持台２００は、その凹所に電磁駆動部材７をはめ込んだ時に電磁駆動部材７を固定するフック２０１と、両サイドに突出する複数のガイド突起２０２とを備えるとともに、一端がトリガースイッチ９に連結されるフック９５とばね９３とが取り付けられたもので、電磁駆動部材７が装着されて電磁駆動部材７と共にスライドする保持台２００を設けることによって他の部材と電磁駆動部材７との連動を容易に行えるようにしたものであり、また図３２に示すように、電動工具のハウジング内面に突設された２条のリブ２１０，２１０間に上記ガイド突起２０２を位置させることで、電磁駆動部材７そのものがスライド移動する際の傾きをなくしてこの動きをスムーズなものとしている。
【００５３】
電磁駆動部材７及び保持台２００のスライドガイドについては、図３３及び図３４に示すように、電動工具のハウジングの内側にガイドピン２０５を設けて、このガイドピン２０５に上記ガイド突起２０２が摺接するようにしてもよい。図中２０６は上記ハウジング内面に突出してガイドピン２０５を支持しているリブである。
【００５４】
図３３においては、トリガースイッチ９のスライド動作をスムーズなものとするためのガイドピン２０７も設けて、このガイドピン２０７にトリガースイッチ９に配したピン（もしくはボール）２０８を摺接させている。
なお、電磁駆動部材７におけるプランジャー７４の突出部には、図３１に示すように、含油フェルトカラー２２０や樹脂カラー２２１を配することで、電磁駆動部材７内部への異物の侵入を防ぐようにしておくことが、電磁駆動部材７の機能低下の防止の点で好ましい。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、電磁駆動部材の高減速比状態から低減速比状態への復帰を手動入力で行われるものとしているために、復帰のための電磁駆動力が不要となるものであり、このためにキープソレノイドとして小さな電磁駆動力しか持たないものを使用することができるものであり、携帯用電動工具への採用に際して大きな利点を有するものである。また電磁駆動部材及び変速機構部は、作業終了時におけるトリガースイッチの復帰もしくは次の作業開始時におけるトリガースイッチの操作入力にて夫々復帰するために、つまりは電動工具において作業毎に操作されるトリガースイッチの動きを利用して変速機構部及び電磁駆動部材を復帰させるために、復帰専用の操作入力を必要としない上に、復帰させることが容易なものであり、しかも電動工具による作業を常に低減速比の高速回転低トルク状態から開始することができるものにできて、作業に際して都合が良いものとなる。
【００５７】
また、電磁駆動部材そのものの復帰はトリガースイッチの復帰でなされるようにした場合、電磁駆動部材を復帰させるための力が操作力として不要となるものであり、特に電磁駆動部材であるキープソレノイドが駆動コイルを有する本体側の移動でプランジャーを引き込む復帰を行うものとしておくならば、電磁駆動部材を復帰させるための構造が簡単となるともに復帰動作を簡便に行わせることができるものとなる。
【００５８】
さらに電磁駆動部材と切換部材との間にばねを介在させておく時、変速機構部の復帰動作がよりスムーズで且つ確実なものとなって、良好な動作を得ることができる。
また電磁駆動部材の本体がスライド移動するようにしている場合、このスライド移動をガイドするリブやガイドピンをハウジングに設けておけば、電磁駆動部材の傾きを防止できて軽快で確実な動作を得ることができる。電磁駆動部材は成形品である保持台を介して取り付けられているようにしておくならば、トリガースイッチなどとの連動を容易に行うことができる。
【００５９】
さらにはトリガースイッチの操作入力で復帰させる場合には、トリガースイッチのスライド移動をガイドするガイド部材も設けるとともに、この該ガイド部材はピン同士またはピンとボールとの摺接部として形成しておくと、トリガースイッチの摺動抵抗を大幅に軽減できる上に、粉塵などの異物が上記摺接部に侵入した場合にもスムーズな動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)(b)(c)は夫々トリガースイッチと電磁駆動部材との動作説明図である。
【図２】  (a)(b)は夫々トリガースイッチと電磁駆動部材との動作説明図である。
【図３】同上のばね力の関係を示すタイムチャートである。
【図４】同上の部分破断側面図である。
【図５】同上の変速機構部の縦断面図である。
【図６】同上のギアケースと蓋部材の背面図である。
【図７】同上のギアケースに正逆切換リングとキャリアとを組み込んだ状態の背面図である。
【図８】同上のギアケースにさらにワンウェイクラッチ構成部材とリングギア及び遊星ギアを組み込んだ状態の背面図である。
【図９】同上のギアケースに他のリングギア及び遊星ギアを組み込んだ状態の背面図である。
【図１０】同上のギアケースにさらに係止リングを組み込んだ状態の背面図である。
【図１１】同上のギアケースにさらにスラスト板を装着した状態の背面図である。
【図１２】同上の動作を示すもので、(a)は変速前を示す斜視図、(b)は変速後を示す斜視図である。
【図１３】同上のワンウェイクラッチの回転方向切り換え部分の説明図である。
【図１４】同上の回転方向切換操作部を示す断面図である。
【図１５】他の例を示すもので、(a)(b)は夫々動作説明図である。
【図１６】  (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図１７】  (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図１８】同上のばね力と磁気力との関係を示すタイムチャートである。
【図１９】更に他の例の破断斜視図である。
【図２０】  (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図２１】  (a)(b)は同上の動作説明図である。
【図２２】  (a)(b)(c)は同上の動作説明図である。
【図２３】別の例の斜視図である。
【図２４】  (a)(b)(c)は同上の動作説明図である。
【図２５】  (a)(b)(c)は同上の動作説明図である。
【図２６】プランジャーとレバーとの係合部の斜視図である。
【図２７】  (a)(b)(c)はプランジャーとレバーとの係合部に配したばねの動作説明図である。
【図２８】ワンウェイクラッチ部の他例の斜視図である。
【図２９】電磁駆動部材の支持構造の一例を示す側面図である。
【図３０】  (a)は電磁駆動部材と保持台の平面図、(b)は保持台の正面図である。
【図３１】  (a)は電磁駆動部材の平面図、(b)は正面図である。
【図３２】同上の断面図である。
【図３３】電磁駆動部材の支持構造の他例を示す破断側面図である。
【図３４】同上の断面図である。
【図３５】切換部材の他例の斜視図である。
【図３６】従来例の概略図である。
【図３７】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
７  電磁駆動部材
９  トリガースイッチ
【図１】
0003694945.tif 000002
【図２】
0003694945.tif 000003
【図３】
0003694945.tif 000004
【図４】
0003694945.tif 000005
【図５】
0003694945.tif 000006
【図６】
0003694945.tif 000007
【図７】
0003694945.tif 000008
【図８】
0003694945.tif 000009
【図９】
0003694945.tif 000010
【図１０】
0003694945.tif 000011
【図１１】
0003694945.tif 000012
【図１２】
0003694945.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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