(57)【要約】【課題】複数の異なる歯数比の間の切替え、又は回転方向の切替えを容易にする改良された歯車システムを有する工具を提供する。【解決手段】本発明は、２つの環状歯車と、外方歯を有する少なくとも１つの太陽歯車と、各々が環状歯車の１つと噛合う２つの歯を持つリングを有する遊星ホイールとを有する、周転円状歯車又はいわゆる遊星歯車システムを有する電動工具を提供する。さらに、本システムは、遊星ホイールを保持する遊星キャリアを含む。歯車は、少なくとも第１構成と第２構成の間を切替えることが可能であり、遊星キャリアは、フレームに対して回転可能にロック又は部分的にロックされた状態と、フレームから回転可能にロック解除された状態の間を切替えることが可能である。【選択図】図１Ａ
2013525128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、モータと、当該フレームに対して当該モータにより回転しそして工具を操作できるロータと、当該モータと当該ロータとの間で動力を伝達するための変速装置とを含む電動工具であって、
当該変速装置は、
少なくとも内方駆動される１次環状歯車及び内方駆動される２次環状歯車と、
外方駆動される太陽歯車と、
遊星キャリアと、
遊星キャリアにより搬送され、太陽歯車と、環状歯車の１つとの間でトルクを伝達するように構成された少なくとも１つの遊星ホイールと
を含み、
各当該環状歯車、当該太陽歯車及び当該遊星キャリアは、中心軸心の回りを周転円的に回転することができ、各当該遊星ホイールは、中心軸心の回りを周転円的に回転することができ、各当該遊星ホイールは、少なくとも２つの同心円状に連結された歯車ホイールを含むものにおいて、
当該電動工具は、少なくとも第１構成と第２構成との間の切替えを可能とする歯車切替構造を含み、当該遊星キャリアは、第１構成においてフレームに対して回転可能にロック又は回転可能に部分的にロックされ、当該遊星キャリアは、第２構成においてフレームの回転制限から解放される、
ことを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記遊星キャリアが前記第２構成において前記ロータに結合されている、請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記遊星キャリアが前記第２構成において前記モータに結合されている、請求項１又は２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記太陽歯車が前記第１構成又は前記第２構成において前記モータに結合されている、請求項１乃至３のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項５】
前記太陽歯車が前記第２構成において前記ロータに結合されている、請求項１乃至４のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項６】
少なくとも１つの前記環状歯車が前記第２構成において前記ロータに結合されている、請求項１乃至５のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項７】
少なくとも１つの前記環状歯車が前記第１構成において自在に運行している、請求項１乃至６のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項８】
少なくとも１つの前記環状歯車が前記第２構成において前記フレームに結合されている、請求項１乃至７のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項９】
少なくとも１つの前記環状歯車が前記第１構成において前記遊星ホイールと噛合っていない、請求項１乃至８のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記環状歯車が前記第２構成において前記遊星ホイールと噛合っていない、請求項１乃至９のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項１１】
前記遊星ホイールと噛合っていない前記環状歯車の１つを用いて、前記フレーム又は前記遊星キャリアへの前記環状歯車の結合と、前記遊星キャリア又は前記ロータへの前記環状歯車の結合との間を切替えることにより、キャリアの構成を切替える、請求項１乃至１０のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項１２】
使用者が、手動操作により前記第１構成と前記第２構成との間を切替えることを可能とするハンドルを含む、請求項１乃至１１のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項１３】
動作状態に応じて、前記第１構成と前記第２構成との間の切替えを行うために自動的に動作する構造を含む、請求項１乃至１２のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項１４】
特定の負荷が続いている間、例えば、前記遊星キャリア又は前記環状歯車に作用するトルクが特定の値に達した際に、前記フレームに対して前記遊星キャリア又は前記環状歯車を部分的に回転可能とする機構を介して、少なくとも１つの前記環状歯車又は前記遊星キャリアが前記フレームに結合されている、請求項１乃至１３のいずれか１に記載の電動工具。
【請求項１５】
フレームと、モータと、当該フレームに対して当該モータにより回転し工具を操作できるロータと、当該モータと当該ロータとの間で動力を伝達するための変速装置とを含む電動工具において、
少なくとも第１構成と第２構成の間の切替えを提供する方法であって、
少なくとも部分的に遊星キャリアを当該フレームにロックし、当該遊星キャリアの回転を抑制又は制限し、それにより当該第１構成を形成することを可能にするステップと、
当該フレームの回転制限から当該遊星キャリアを解放し、当該第２構成を形成することを可能にするステップと
を含む、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御可能であり、制御することにより入力軸と出力軸との間の機械的効果に変化をもたらす歯車を有する電動工具に関する。以下においてこの歯車は歯車システム又は歯車列と称される。
【０００２】
特に、本発明は、フレームと、モータと、フレームに対してモータにより回転し工具を操作できるロータと、モータとロータとの間で動力を伝達するための変速装置とを含む電動工具に関する。変速装置は、
−少なくとも内方駆動される１次環状歯車及び内方駆動される２次環状歯車と、
−外方駆動される太陽歯車と、
−遊星キャリアと、
−遊星キャリアにより搬送され、太陽歯車と、環状歯車の１つとの間でトルクを伝達するように構成された少なくとも１つの遊星ホイールと
を含み、ここで各環状歯車、太陽歯車及び遊星キャリアは、中心軸心の回りを周転円的に回転することができ、
−各遊星ホイールは、中心軸心の回りを周転円的に回転することができ、
−各遊星ホイールは、少なくとも２つの同心円状に連結された歯車ホイールを含む。
【背景技術】
【０００３】
ドリル、グラインダー、カッター、ハンマー、サンダー、圧力洗浄機、フォームガン、ルーター、穿孔機、及びウインチなどの動力工具は、通常、変速装置を介して工具にトルクを伝達するモータを含む。この変速装置は多くの場合歯車を含む。
【０００４】
遊星歯車装置は、時に「周転円歯車装置」と呼ばれ、中心に位置する太陽歯車の回りを回転する１個以上の遊星ホイールを備えるハウジングを有する歯車装置を指す。遊星ホイールは、時に移動自在のキャリアに装着される。キャリアは、ハウジングに対して固定されるか、あるいはハウジング及び／又は太陽歯車に対して回転される。
【０００５】
歯車装置は、更に、環状歯車と一般に呼ばれる半径方向内方に突出した歯を有する外方リングギヤを組込んでいる。環状歯車は遊星ホイールと噛合い、少なくとも１つの遊星ホイールは再び太陽歯車と噛合っている。
【０００６】
入力回転を出力回転に変換するのには、いくつかのやり方がある。一般に、上記の基本構成部品のいずれか、すなわち、太陽歯車、キャリア又は環状歯車が静止保持され、２個の残りの構成部品の一方が、入力として歯車装置に動力を供給し、更に、最後の構成部品が出力として歯車装置から動力を受ける。
【０００７】
出力回転に対する入力回転の比は、歯車装置に含まれる各歯車の歯数に依存すると共に、更に、どの部品が静止保持されているかに依存する。例えば、キャリアが静止保持され、太陽歯車が入力として使用される場合には、遊星歯車は、単に各歯車の歯数によって決定される速度で自身の軸心の回りを回転する。もし太陽歯車がＳ個の歯を有し、各遊星歯車がＰ個の歯を有すると、比はＳ／Ｐに等しい。もし環状歯車がＡ個の歯を有すると、遊星歯車は、遊星歯車の各回転に対してＰ／Ａ回転の比で環状歯車を駆動する。
【０００８】
遊星歯車装置の一実施様態において、環状歯車は静止保持され、太陽歯車は入力として使用される。これは、遊星歯車列で達成し得る最小の歯数比、すなわち、１／（１＋Ａ／Ｓ）を供給する。
【０００９】
前述の歯車システムにおいて、２重リング遊星歯車、すなわち少なくとも２つの同心円状に連結された歯車ホイールを有する遊星ホイールは、第２歯車リングと一体となった第１歯車リングを含み、１次環状歯車及び２次環状歯車は、通常、歯車システムのハウジングを形成する円盤形状の歯車部品の内部に形成されている。この歯車システムは、歯車システムの比較的小さな外形寸法において特に小さい歯数比を提供し、そのため、例えば、車両のバックミラーの電動操作のための、狭い空間を有する機械システムに適用されている。
【００１０】
電動工具には、しばしば、複数の異なる歯数比の間を切替えることができるか、あるいは特定の逆トルクで、トルクを解放してトルクの伝達を阻止できるような、すなわち、トルクレンチ等の機能として知られている歯車機構が備えられる。
【００１１】
伝統的な変速装置システムでは、ロータを停止しようとする際には、ギアボックスからロータへの出力を直接ロックするキーによってロータの回転が制限又は停止される。これは、通常、工具が停止した際のロータの不要な回転を阻止する安全機能であると見なされている。ロータへの直接出力をロックする伝統的な方法は、多くの手持ちグラインダー等では普通の機能である。従って、キーは、ロータに対して印可又はロータにより印可される全トルクに耐え得ることが必要である。このため、変速及びブレーキ装置の機械的強度に対する要求が高まり、手持ち電動工具に関して特に基本的な特徴である工具のコスト、重量及び寸法が増えてしまう結果となる。
【００１２】
サーボシステム及び他の非電動工具関連のアプリケーションでの、ブレーキによってロータの回転を制限又は停止するための伝統的な解決策は、ギアボックスの入力軸をフレームに結合することであり、それにより、最大の歯数比の利点により、ロータ回転を停止又は制限し、すなわち、トルク変換によりロータにブレーキをかけ、その結果、ブレーキシステムは、伝統的な電動工具では必要とされていたほどには強力なものである必要がなくなる。
【００１３】
しかし、変速装置は、通常、モータから独立した１つのユニットとして備えられることが望ましく、また、モータがブレーキ手段を有しない低価格の標準モータとなっているような電動工具としては、通常は、この解決策は複雑なものとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、複数の異なる歯数比の間の切替え、又は回転方向の切替えを容易にする改良された歯車システムを有する工具を提供することである。特に、変速装置の寸法と複雑さを増加させずに、切替機能を提供することが目的である。さらに、本発明の目的は、極めて簡単で確実な方法で、また基本的に変速装置の寸法を増加させずに、トルク解放機構を提供する変速装置を有する工具を提供することである。さらに、本発明の目的は、電動工具の寸法、複雑度、及びコストを潜在的に減少することができる、強化されたロータの制限又は安全ブレーキの機能を有する電動工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
従って、本発明は、第１態様において、例えば、電動工具の動作に応じて、すなわち、例えば、電動工具に作用するトルクに応じて、少なくとも２つの構成の間を切替えることにより、入力軸と出力軸の間で動力が伝達される第１構成の間で切替可能となっている歯車システム、すなわち噛合った歯車列を有する電動工具を提供する。
【００１６】
第１構成においては、遊星キャリアがフレームに固定又は部分的に固定され、第２構成においては、遊星キャリアがフレームへの結合による制限を受けることなく自在に回転できる。
【００１７】
この構成は、回転自在となっている又はフレームとの接触により制限されている遊星キャリアにより切替えられるため、既知の変速装置と比べて変速装置は極めて単純なものとなり、変速装置の外形寸法を小さくすることができる。
【００１８】
ロータが変速装置の出力にキーによって直接ロックされている伝統的な工具に比べ、本発明は、フレームに対してキャリアを結合又は解放することにより、変速装置の構成部品に作用するトルクを減少させ、以て、変速装置に必要となる強度、さらに変速装置及びブレーキシステムの寸法、及び電動工具のコスト及び重量を減少させる。
【００１９】
このように、遊星キャリアを介して効率的にロータにブレーキをかける安全機能を提供することに加え、キャリアの回転を制限する、又は単にフレームにキャリアをロックする機能は、極めて有利なものとなり、歯数比切替システムの一部としても作用することができる。その結果、特に電動工具に関して、本発明は、全く同一の歯車切替構造にいくつかの機能を提供し、キャリア上で動作するように選択することにより、機械システムを最適化する。
【００２０】
さらに、ブレーキ機構が入力軸に作用するような非電動工具システムでは普通に用いられる解決策に比べ、このようなキャリアを制限又はロックする装置を導入する方法は、極めて簡単にキャリアに実装できるものとなっており、本発明による解決策は、特別な種類のブレーキモータを選択する必要もなくキャリアに簡単にアクセスできるため、電動工具にとっては都合がよい。
【００２１】
電動工具は、一般的に、すでに本発明の背景で列挙したものに含まれるもの、あるいは、一般的に、当業者が「電動工具」と称する工具の種類に属するものであり得る。
【００２２】
特に、本発明の目的は、使用中に電動工具の構成を切替えることを可能とすることであり、すなわち、電動工具の製造中だけでなく、電動工具が使用中される状況に応じて電動工具の特性を動的に切替えることを可能とすることである。
【００２３】
歯数比とは、入力軸の回転速度（一分当たりの回転数、以下ＲＰＭと称する）と、出力軸のＲＰＭとの間の比である。入力軸とは、以下、歯車システムが例えば電気モータ等から入力トルクを受け取る軸であると定義されるものであり、また、出力軸とは、歯車システムが例えば工具等に出力トルクを伝達する軸であると定義されるものである。
【００２４】
歯車は、例えば、プラスチック等の合成材料、金属、又は、例えば焼結により、歯車ホイールを作るためのものとしてそれ自体が知られた任意の他の材料から全て作ることができる。歯は、かさ歯又は直歯のいずれでもよく、歯の特性を決定する歯の数、ピッチ円、及び他のパラメータは、伝達されるトルク、雑音抑圧、様々な歯車の回転速度、及び歯車システムの各歯車間の望ましい歯数比は、それらに関する伝統的な考察に基づいて選択され得る。
【００２５】
遊星ホイールの各セットは、例えば、１つ、２つ、３つ、４つ又はそれ以上の数の個別の遊星ホイールを含むものであってよい。遊星ホイールの１つのセットの中の遊星ホイールの回転は、遊星ホイールの他のセットの中の遊星ホイールの回転と同期しているが、これは、遊星ホイールの第１セットの中の歯車のＲＰＭと、遊星ホイールの他のセットの中の歯車のＲＰＭとの間には、例えば、１：１の固定比があることを意味している。遊星ホイールは、例えば、遊星ホイールの第１セットの中の遊星ホイールと、遊星ホイールの他のセットの中の遊星ホイールとの間の歯車の噛合いにより同期しているか、遊星ホイールの第１セットは１つの環状歯車と噛合い、遊星ホイールの第２セット内の遊星ホイールは他の環状歯車と噛合うことにより、同期したＲＰＭを確立するか、あるいは、遊星ホイールの第１セットは、遊星ホイールの第２セットの中の遊星ホイールと固定した結合を有し、歯車は同一の速度で回転することができる。一例として、歯車は、１つ又は複数の歯車ホイールを含み、２つの歯車のセット中の歯車が、単一の要素により形成される。各歯車ホイールは、遊星ホイールの第１セットの歯車と、遊星ホイールの第２セットの歯車とを形成することができる。
【００２６】
遊星ホイールの一方のセットに含まれる遊星ホイールは、第１遊星キャリアにより結合されており、遊星ホイールの他方のセットに含まれる遊星ホイールは、同一の遊星キャリアにより結合されている。
【００２７】
遊星キャリアの状態を切替えることにより、入力軸を通して受け取る動力、すなわちトルクは、出力軸に変化させて伝達することができ、同様の方法で、可変の歯数比を得ることができる。
【００２８】
歯車システムは、さらに、第３の内方に歯をもつ環状歯車と、遊星ホイールの第１セット及び第２セット中の遊星ホイールと同期して中心軸心の回りを周転円状に回転可能な第３セットの外方に歯を持つ遊星ホイールとを含んでいてもよい。第３環状歯車は、遊星ホイールの第３セット中の遊星ホイールと噛合うことができ、遊星ホイールの第１セット及び第２セットについて上述した事項に基づき、遊星ホイールの第３セット中の歯車の回転は、歯車の噛合わせにより、あるいは、遊星ホイールの第２セットの歯車と、オプションとして遊星ホイールの第１のセットの歯車との結合により、例えば、遊星ホイールの第１、第２及び第３セットの歯車を形成する歯車ホイールを一体で形成する。
【００２９】
電動工具は、特に、電動工具の使用者が、ハンドルの手動操作により第１構成と第２構成の間を切替えることを可能とするハンドルを含んでいてもよい。それに替えて又はそれと組み合わせて、電動工具は、電動工具の動作状態に応じて、例えば、トルク、ＲＰＭ、回転方向、ロータに取り付けられた工具の特性等に応じて、第１構成と第２構成の間を切替えるために自動的に動作する構造を含んでいてもよい。
【００３０】
歯車システムは３つの環状歯車を含む場合は、それらの歯車の１つ又は２つは、ブレーキ手段の影響を受けるおそれがあるが、一方で、影響を受けない歯車は、入力又は出力としての役目を担ってもよい。
【００３１】
太陽歯車は、例えば、遊星ホイールの第１セットの歯車と太陽歯車とが噛合う位置と、歯車から太陽歯車への入力を切断するために太陽歯車が遊星ホイールとの噛合いから解放される位置との間で、遊星ホイールに対して移動可能であってもよい。これは、遊星キャリアが入力に結合されている時に、特に興味深いものであるが、太陽歯車と遊星キャリアの両方に入力する時には、歯車をロックしてしまうため望ましくない。一態様において、太陽歯車はスライド可能であるため、一方の位置においては、入力軸から遊星ホイールにトルクを伝達することができ、他方の位置においては、遊星キャリアに直接トルクを伝達することができる。
【００３２】
入力軸は中心軸心の回りを回転することが好ましく、上述したように入力軸は太陽歯車と一体となっていてもよい。
【００３３】
遊星ホイールの第１セットのホイールは、１次環状歯車と噛合うことが好ましく、遊星ホイールの第２セットのホイールは、２次環状歯車と噛合うことが好ましい。
【００３４】
第１の態様において、歯車は２つの構成を有していてもよい。
【００３５】
遊星キャリアは、第１構成として、フレームに対してロックされているか、あるいは部分的にロックされているかのいずれかである。この構成においては、環状歯車の１つは、出力と見なし、出力軸に結合しなければならない。他の環状歯車は、自在に回転してもよいし、あるいは、遊星ホイールを有する他の環状歯車との噛合いを中断できる解放歯車と称されるものであってもよい。一態様において、第１構成の遊星キャリアを固定するためのロック機構として用いられるものが解放環状歯車である。これは、環状歯車を前後にスライドさせ、遊星ホイールと遊星キャリアと噛合わせることにより行うことができるが、その理由は、環状歯車は回転可能にロックされるが、フレームに対しては移動可能であるためである。この構成では、歯数比は小さいものとなる。
【００３６】
第２態様において、遊星キャリアは、フレームによる回転制限を受けることはなく、任意の他の部分に結合されることなく自由であるか、又は入力又は出力に結合されている。この構成において、遊星キャリアは自在に回転しており、第１環状歯車は、フレームに対してロックされているか、又は部分的にロックされている。第２環状歯車は出力軸に結合され、遊星ギアは遊星ホイールと噛合っている。太陽歯車は、さらに、入力軸に結合されている。この構成において、歯数比は極めて高いものとすることができる。
【００３７】
第２態様において、遊星キャリアは、自在に回転する第１構成にあり、第１環状歯車はフレームに結合されているか、又はフレームに部分的に固定されている。第２環状歯車は出力軸に結合され、太陽歯車は、入力軸にも結合又は統合されている遊星ホイールの１つのセットと噛合っている。第２構成では、太陽歯車は遊星ホイールとは噛合っておらず、遊星キャリアは入力軸に結合されている。
【００３８】
第３態様において、遊星キャリアは、自在に回転する第１構成にあり、第１環状歯車はフレームに結合されている。第２環状歯車は出力軸に結合され、太陽歯車は、遊星ホイールの１つのセットと噛合っている。また、太陽歯車は入力軸にも結合されている。第２構成では、第２環状歯車は出力軸から切断され、遊星キャリアは出力軸に結合されている。
【００３９】
歯車システムは、他の歯車システムに結合され、例えば、他の歯車システム例えば他の遊星歯車からの出力により入力が駆動されるようにしてもよい。ギアボックスの出力は、さらに、他のギアボックスの入力に結合されていてもよい。
【００４０】
第２態様において、本発明は、フレームと、モータと、モータによりフレームに対して回転することができ、ツールを操作することができるロータと、遊星歯車を含む変速装置とを含む電動工具における、少なくとも第１構成と第２構成の間の切替えを提供する方法を提供するものであり、その方法は、フレームに対して少なくとも部分的に遊星キャリアをロックし、遊星キャリアの回転を阻止又は制限し、それにより第１構成を形成することを可能にするステップと、フレームの回転制限から遊星キャリアを解放し、第２構成を形成することを可能にするステップとを含んでいる。
【００４１】
本方法は、一般的に、本発明の第１態様に関して述べた任意の機能を有する電動工具に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】本発明による動力工具の歯車の一実施例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明による動力工具の歯車の一実施例を示す図である。
【図２Ａ】別の実施例を示す図である。
【図２Ｂ】別の実施例を示す図である。
【図３Ａ】他の実施例を示す図である。
【図３Ｂ】他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
詳細な説明と特定の例は、本発明の実施様態を示すものではあるが、例証として与えられたものと理解されるべきである。本発明の要旨と技術的範囲を超えなければ、様々な変更と修正を加えることは、詳細な説明から当業者にとって自明なものとなろう。
【００４４】
電動工具は、フレーム１、モータ２、及び、フレーム１に対してモータにより回転可能な、工具を操作することができるロータ３を含んでいる。さらに、電動工具は、モータ２とロータ３との間で動力を伝達する変速装置を含んでいる。変速装置は、少なくとも２つの内方駆動される一次環状歯車４と二次環状歯車５、外方駆動される太陽歯車６、遊星キャリア７、及び遊星キャリアにより搬送され、太陽歯車と環状歯車の１つとの間でトルクを伝達するように構成された少なくとも１つの遊星ホイールを含んでいる。
【００４５】
各環状歯車、太陽歯車及び遊星キャリアは、中心軸心の回りを同心円状に回転することができる。さらに、各遊星ホイールは、中心軸心の回りを周転円状に回転することができ、また、各遊星ホイールは、少なくとも２つの同心円状に連結された歯車ホイールを含んでいる。
【００４６】
電動工具は、電動工具の操作に応じて、少なくとも第１構成（図１Ａに図示）と第２構成（図１Ｂに図示）の間の切替えを可能とする構成変更構造９を含んでいる。第１構成において、遊星キャリアはフレームに対して回転可能なようにロックされる、あるいは部分的に回転可能なようにロックされ、一方、第２構成において、遊星キャリアはフレームの回転制限から解放される。
【００４７】
図１Ａにおいて、遊星キャリア７はロック解除され、その結果、電動工具が、太陽歯車６の入力動力をロータ３に結合された環状歯車の１つに変換する際、システムは自在に回転することができる。従って、ギアボックスは、異なる複数の歯車ホイールのピッチ円直径に応じた変換比を有するものとなっている。
【００４８】
図１Ｂにおいて、遊星キャリアは、構成変更構造（ロック機構又はカップリング）９によってシステムのフレーム１にロックされている。キャリアは、実際のアプリケーションに応じて、部分的又は全体的にロックされてもよい。一例として、遊星キャリアがフレームにロックされている場合、ロックの強さは、入力、出力、又は環状歯車４に対して予め設定されたトルクに応じたものであってよい。従って、ギアボックスは、ロックされるか、あるいは部分的にロックされるが、少なくとも所定の使用状態にあっては回転することはできない。
【００４９】
一実施例において、キャリア７は、例えば、キャリアが一方向に回転することを阻止するラチェットによりフレーム１に結合されている。従って、ラチェットは、１つの構成において少なくとも回転の好適な方向にキャリアが自在に回転できるように適合し、キャリアが他の方向に回転することを阻止してもよい。このように、ラチェットは構成変更構造９の一部を形成している。
【００５０】
ラチェット９は、電動工具、特に電動ドリルの利用に関する少なくとも１つの状況において、極めて有用である。大きな径のネジのねじ止めの際に、大きな径のネジの締め付けに必要とされるトルクを電動ドリルが提供できないことがしばしば見受けられる。この場合、作業者は、モータ２を停止させた状態、すなわち「ロータをロックした」状態にして、電動ドリルを手で回し、ネジにさらにトルクを加えることでねじ止め作業を終えることがよくある。
【００５１】
このようなことが可能となるのは、ある程度のトルクの限界までであり、それを上回るトルクでは、モータを停止させるためにモータ２の反転を制止するトルクのほうが小さくなるため、電動ドリルを回すことは、単に、モータを反転させることになるだけである。一般的に、より多くのトルクを加えるこのような方法は、極めて好ましくないものといえる。第１に、モータを回転させずにモータに大きな電流を流すことは、極端に電力消費が増えるだけであり、実際の作業は作業者によるものであり、決してモータによるものとはいえない。
【００５２】
第２に、このような動作をさせると、冷却ファンは回転しないため、モータ２は過熱し、ある場合には、モータに損傷を引き起こし、モータの寿命を短くすることになる。第三に、電動工具にこのような動作をさせると、バッテリーは過負荷となり、バッテリーのエネルギー損失は顕著なものとなる。
【００５３】
ラチェット９又は他の種類のロック装置あるいは構成変更構造を導入することにより、キャリア７が特定の動作をしている最中に反転することを制止することができる。その例としては、変速装置により伝達されるトルクにより動作し、特定の値を上回るトルクになると構成の変更を行うという構造がある。さらに、例えば、特定の作業の際には、作業ドリルを手動のねじ回しとして使えるようにし、電動ドリルの使用を延ばすことができる。
【００５４】
ラチェット９又は構成変更構造は、電動ドリルの回転方向を変更する設定を行う度に、ロックの方向を変更できる能力を有したものであってよい。多くの電動ドリルは、回転方向を変更するチェンジャ機能をあらかじめ備えているから、これは容易に行うことができる。
【００５５】
別の実施例において、キャリアのロックは、例えば、環状歯車に結合した機構により、電気機械的又は機械的に行われる。これは、環状歯車が特定の制限値を上回るトルクを伝達する場合に、環状歯車４が回転可能となるようにして行われる。また、特定の作業の際に、利用者が手作業でロックを行ってもよい。
【００５６】
別の実施例において、ロック又は変更機構、あるいは構成変更構造９には、他の機構（不図示）を追加し、それにより第３構成の環状歯車４のロック解除を行ってもよい。これにより、構成変更構造９は、ギアボックスの歯数比を変更する際に用いてもよく、あるいは、その変更を補助するものであってもよい。
【００５７】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の別の実施例を示すものである。本実施例は、特に、第２構成においてキャリア７がロータ３に結合している状況を示すものである。これは、環状歯車５又はキャリア７が、歯車切替要素１０を介してロータ３にロックされている状況に応じて、ギアボックスに２つの歯車比を与えるものである。
【００５８】
図１に示した実施例と同様に、歯車は構成変更構造９を有し、第１構成のキャリア７のロックを可能としている。第２構成での歯数比はかなり小さいため、第２構成においては、キャリア７はフレーム１にはロックされず、キャリアのロックは、かなり大きな出力トルクに対してのみ適切なものとなると思われる。この場合、例えば、ラチェット９が作用する前に、電動ドリルのより大きな出力トルクを与えるより高い歯数比に、歯数比を切替えることは明白である。さらに、第１構成でのギアボックスにより与えられる歯数比は、ロータ３に突然作用するトルクに対し、キャリアをロックするために必要なトルクを減少させるものとなる。ロータがキャリアに直接結合されている場合には、このようにはならない。従って、第２構成でのキャリアをロックすることは適切なものとはいえない。
【００５９】
さらに、構成変更構造９は、環状歯車４が歯車システムの第３歯数比を提供するために第１構成にロック又はロック解除する、他の歯数比変更システムの一部であってもよい。
【００６０】
一般に、上述したギアボックスの別の組み合わせと応用があり得る。従って、上述した内容は、それが全てではなく、本発明の実施例として単に動作するものの一例である。従って、太陽歯車がモータ軸と一体となった他の実施例も存在する。
【００６１】
別の実施例には、ギアボックスの他の歯数比を提供するために、太陽歯車が第２構成のキャリアにロックされる構成を含んでいる。
【００６２】
環状歯車４、５は、使用の際に別の歯数比を生み出すために、ギアボックスの異なる複数の部分に結合されていてもよい。このような環状歯車４、５は、フレーム１にロックされる代わりに第２構成のロータ３に結合されていてもよく、その結果、別の歯車比が得られるものとなる。
【００６３】
環状歯車４、５が、第１又は第２構成にあるとき、自在に運行する実施例においては、摩擦と雑音を抑圧するために、環状歯車は、遊星ホイール８との噛合いを解除してもよい。特定の実施例において、環状歯車４は、フレーム１へキャリアをロック又は部分的にロックするために用いてもよい。
【００６４】
図３Ａは、ギアボックスを、第２構成で示したものであり、本構成においては、遊星キャリア１５は、その回転に制約や制限を受けることなく、自在に運行している。一方の環状歯車１１は、不図示のロータに結合されたギアボックスからの出力を表している。さらに、この環状歯車は、遊星ホイール１４の１つの区画と噛合っている。他方の環状歯車１２は、フレーム１に結合し、フレームに対して回転するようロックされ、さらに遊星ホイール１４の他の区画と噛合っている。遊星ホイール１４は、ベアリングとして動作するピン１３に回転可能に固定され、さらにピン１３は、遊星キャリア１５に固定されている。システムは、モータに結合し、例えば、その出力等の他のギアボックスに結合した太陽歯車１６により駆動される。
【００６５】
図３Ｂは、第１構成でのギアボックスを示すものであり、遊星キャリアはフレームにロックされている。一例として、好ましくは出力１２として動作していない、遊星歯車の１つを動かすことにより、これを行うことができる。この環状歯車は、脇側にスライドするため、実質的に遊星ホイール１４との噛合いから解放されている。同時に、すなわち噛合いから解放されている間は、環状歯車は遊星キャリア１５との作用を開始する。環状歯車１２は回転するようにロックされているため、遊星キャリアは、結果としてフレームに対して回転するようにロックされるものとなる。第１構成において、遊星ホイール１４は、遊星キャリアの回転を制限するようにここで用いられる環状歯車１２とは噛合うことはない。従って、ギアボックスは、別の歯数比で回転することになる。
【００６６】
他の実施例において、何らかの種類の電子ソレノイド又は単純な機械式スライダを用いるだけで、フレーム１及び遊星キャリア１５に対して、環状歯車１２をロックすること及びロック解除することができる。
【００６７】
図３Ｂにおいて、環状歯車１２は、フレームに固定されたものとして図示してある。環状歯車１２の１つ又は両方の位置において、環状歯車１２はシステムに結合され、回転できるようになっており、所定の制限が与えられた場合、例えば、環状歯車１２に作用するトルクが制限を超えた際には、常に環状歯車１２が回転できるようになっている。
【図１Ａ】
2013525128.tif 000003
【図１Ｂ】
2013525128.tif 000004
【図２Ａ】
2013525128.tif 000005
【図２Ｂ】
2013525128.tif 000006
【図３Ａ】
2013525128.tif 000007
【図３Ｂ】
2013525128.tif 000008
【国際調査報告】
2013525128.tif 000009
2013525128.tif 000010
2013525128.tif 000011