(57)【要約】【課題】  自動変速可能な動力伝送装置の提供。【解決手段】  中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなり、該トルクフィードバック装置が抵抗トルクを具えた装置とされ、負荷トルクがその抵抗能力より低い時、該伝送装置中の減速機構のシフト位置が開始シフト位置に維持され、負荷トルクが抵抗能力より高い時、該トルクフィードバック装置中のスライドリングにより伝動装置中の切り換え歯車を制圧し、該伝送装置中の減速機構を別のシフト位置に切り換えさせる。ゆえに本発明の自動変速可能な動力伝送装置は負荷トルクが増加或いは低減する時、動力伝送装置の減速機構を自動的に切り換えて、自動的にシフト位置を変換し、動力伝送装置の機械効率を高める。【選択図】        図１
2004255557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなる自動変速可能な動力伝送装置において、
該座体は、厚さ方向に貫通する複数の案内溝を具え、該座体の内底部と外底部にそれぞれフランジが形成され、且つ該座体の内表面に上端面より軸方向に沿って延伸された複数の溝が設けられ、
該伝送装置は、内歯車構造の切り換え歯車が、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わされて構成され、該第１遊星歯車セットが外歯車を具え、該切り換え歯車の外環周囲に周囲に内に凹んだ環状溝が形成され、該切り換え歯車の外表面底部に該座体の内底部のフランジと組み合わされる複数の凹溝が形成され、
該トルクフィードバック装置は、複数の斜面で構成された二端面が相互に噛み合う推力輪とスライドリングを具え、且つ該座体外表面のフランジに組み合わされた嵌め輪を具え、該嵌め輪により圧縮バネが該座体の外環周囲に交錯され、該スライドリングの外表面に該座体の溝に嵌入する複数のリブが設けられ、該スライドリングが該溝に沿って往復上下移動可能とされ、該嵌め輪に取り付けられた複数のピンが該座体の各案内溝中に挿入されてその制限を受け、該ピンが並びに切り換え歯車の環状溝中に挿入され、該切り換え歯車を第１極限位置に拘束して第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わせるか、或いは切り換え歯車を第２極限位置に拘束して第１遊星歯車セットのみと噛み合わせ、
前述の推力輪が回転させられる時、それが噛み合う斜面によりスライドリングを押動し、該スライドリングが切り換え歯車を制圧し並びに嵌め輪を駆動して該圧縮バネを制圧させて軸方向の抵抗力を発生させ、
該切り換え歯車が第１極限位置にある時、それは第１遊星歯車セット及び第２遊星歯車セットと同期回転し、
前述の切り換え歯車が第２極限位置にある時、その底部の凹溝が座体内底部のフランジと噛み合って回転不能とされることを特徴とする、自動変速可能な動力伝送装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動変速可能な動力伝送装置において、トルクフィードバック装置がねじりバネを具え、該ねじりバネの一端が推力輪外縁に固定され、もう一端が座体外縁に固定されたことを特徴とする、自動変速可能な動力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の自動変速可能な動力伝送装置に係り、特にトルクフィードバック装置により伝送装置中の切り換え歯車位置を制御し、さらにこの切り換え歯車により伝送装置中の変速シフト位置を切り換え、これにより負荷トルクが増加或いは低減する時に、自動的に動力伝送装置の減速機構を切り換えることができる、自動変速可能な動力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の動力伝送装置、特に電動回転工具（例えば電気ドリル、電動スクリュードライバー）に使用される多段変速動力伝送装置は、通常、減速機構を使用することで多段変速或いは多段トルクを提供している。一般に、このような減速機構は複数組の遊星歯車機構で構成され、それは手動機構により内部のクラッチ或いはそれらに駆動される機構を制御することで、各歯車系中のある部品を固定するかある部品を駆動し、これにより異なる入力及び出力減速比の機能を達成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述の周知の動力伝送装置の減速機構には、使用者がその使用経験を通して、或いは操作過程で加工状況を観察して主観判断を行なった後に、手動で減速機構をシフト位置を変換し、これにより作業に十分なトルク或いは回転速度を提供する。一般に減速機構の駆動モータのトルク、回転層度、損耗効率及び機械効率には一定の関係があり、その損耗効率と機械効率は通常、トルクと回転速度の乗積の増加により高まり、トルクと回転速度の乗積がある特定値に達すると、その損耗効率が続けて増加すると、機械効率が徐々に下降する。しかし、人為操作による制御は、往々にして駆動モータを機械効率の最良の範囲内で操作できない。このため、負荷トルクフィードバックの機構により、自動的に減速機構のシフト位置を切り換えることが必要になる。本発明は周知の動力伝送装置の減速機構の欠点を改善するものである。
【０００４】
本発明は一種の自動変速可能な動力伝送装置を提供して周知の技術中の制限と欠点を解決することを目的としている。
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の提供する自動変速可能な動力伝送装置は、中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなる。本発明の特徴は、トルクフィードバック装置が相互に噛み合う推力輪とスライドリングを具え、且つ嵌め輪が座体に組み合わされて圧縮バネを該座体の外環周囲に拘束し、該推力輪は該座体の外縁に固定されたねじりバネの作用を受けてその回転角度が制限され、該スライドリングは該座体の内部に拘束されて往復上下移動のみ可能である。該伝送装置は内歯車構造の切り換え歯車が、二組の遊星歯車セットに噛み合って構成され、且つ該切り換え歯車の外環周囲に周囲に内に凹んだ環状溝が形成されている。前述の嵌め輪中に取り付けられた複数のピンが切り換え歯車の環状溝中に挿入されて該切り換え歯車を第１極限位置に拘束して二組の遊星歯車セットに同時に噛み合わせるか、或いは該切り換え歯車を第２極限位置に拘束して第２遊星歯車セットのみと噛み合わせる。これにより、前述の推力輪が受ける負荷トルクがねじりバネと圧縮バネの抵抗を克服できない時、該切り換え歯車は第１極限位置にあり、並びにこの二組の遊星歯車セットに噛み合い且つそれと同期回転する。前述の推力輪の受ける負荷トルクがねじりバネと圧縮バネの抵抗を克服する時、それは自転を発生し並びにそれと噛み合った斜面により該スライドリングを駆動して、該スライドリングに切り換え歯車を制圧して移動させ、これにより切り換え歯車が第２極限位置となり且つ該座体内底部のフランジと係合し回転不能とされる。ゆえに、本発明の自動変速可能な動力伝送装置は負荷トルクの増加或いは減少時に、動力伝送装置の減速機構を自動的に切り換えて、自動でシフト位置変換を達成し、且つ動力伝送装置の機械効率を向上する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、中空ケースの形成する座体内に伝送装置とトルクフィードバック装置が順に取り付けられてなる自動変速可能な動力伝送装置において、
該座体は、厚さ方向に貫通する複数の案内溝を具え、該座体の内底部と外底部にそれぞれフランジが形成され、且つ該座体の内表面に上端面より軸方向に沿って延伸された複数の溝が設けられ、
該伝送装置は、内歯車構造の切り換え歯車が、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わされて構成され、該第１遊星歯車セットが外歯車を具え、該切り換え歯車の外環周囲に周囲に内に凹んだ環状溝が形成され、該切り換え歯車の外表面底部に該座体の内底部のフランジと組み合わされる複数の凹溝が形成され、
該トルクフィードバック装置は、複数の斜面で構成された二端面が相互に噛み合う推力輪とスライドリングを具え、且つ該座体外表面のフランジに組み合わされた嵌め輪を具え、該嵌め輪により圧縮バネが該座体の外環周囲に交錯され、該スライドリングの外表面に該座体の溝に嵌入する複数のリブが設けられ、該スライドリングが該溝に沿って往復上下移動可能とされ、該嵌め輪に取り付けられた複数のピンが該座体の各案内溝中に挿入されてその制限を受け、該ピンが並びに切り換え歯車の環状溝中に挿入され、該切り換え歯車を第１極限位置に拘束して第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットに噛み合わせるか、或いは切り換え歯車を第２極限位置に拘束して第１遊星歯車セットのみと噛み合わせ、
前述の推力輪が回転させられる時、それが噛み合う斜面によりスライドリングを押動し、該スライドリングが切り換え歯車を制圧し並びに嵌め輪を駆動して該圧縮バネを制圧させて軸方向の抵抗力を発生させ、
該切り換え歯車が第１極限位置にある時、それは第１遊星歯車セット及び第２遊星歯車セットと同期回転し、
前述の切り換え歯車が第２極限位置にある時、その底部の凹溝が座体内底部のフランジと噛み合って回転不能とされることを特徴とする、自動変速可能な動力伝送装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の自動変速可能な動力伝送装置において、トルクフィードバック装置がねじりバネを具え、該ねじりバネの一端が推力輪外縁に固定され、もう一端が座体外縁に固定されたことを特徴とする、自動変速可能な動力伝送装置としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動変速可能な動力伝送装置は以下の作用と効果を達成する。
１．本発明の自動変速可能な動力伝送装置は、負荷トルクの増加或いは減少時に、自動的に動力伝送装置の減速機構を切り換えて、シフト位置の自動変換を達成する。
２．本発明の動力伝送装置の自動変速機能により、その動力伝送装置のトルクと回転速度を制御でき、比較的低い損耗効率で高い機械効率の範囲に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の自動変速可能な動力伝送装置は、図１、２に示されるように、座体１、トルクフィードバック装置２、及び伝送装置３で構成されている。
【０００９】
該座体１は円柱形ケースとされ、その内部に中空の収容室１１が形成され、該収容室１１の底部周囲に表面より突出する複数のフランジが形成され、且つ軸方向の位置に、ケースを貫通する複数の三角状の案内溝１２が形成され、各案内溝１２の底部にケース表面より突出するフランジ１３が形成されている。また、該収容室１１の端面に軸方向に凹みケースの厚さ方向に貫通するスリット１４が設けられ、この端面より軸方向に沿って該収容室１１の内表面に複数の下向きに凹んだ凹溝１５が形成されている。
【００１０】
該トルクフィードバック装置２は、ねじりバネ２１、推力輪２２、スライドリング２３、嵌め輪２４及び圧縮バネ２５を具えている。該推力輪２２の外表面に表面より突出する複数の台形部２２ａが形成され、且つ内表面に内歯車２２ｂが形成され、該推力輪２２の外表面にさらに内に凹み並びに両端端面を貫通するスリット２２ｃが形成されている。該スライドリング２３は上端面に複数の台形の凹凸状の台形部２３ａが形成され、且つ外表面に複数の突出するリブ２３ｂが形成され、各台形部２３ａが推力輪２２中の各台形部２２ａと噛み合い、各リブ２３ｂは座体１の収容室１１中の各溝１５に組み合わされ、これにより該スライドリング２３が該座体１の収容室１１内表面に沿って軸方向に往復移動可能とされる。該嵌め輪２４はＣ形ケース構造とされ、その外表面上部に表面より突出する複数のフランジ２４ａが設けられ、且つ該嵌め輪２４の底部にそのケースを貫通し並びに該座体１の各案内溝１２に組み合わされる複数のピンシート２４ｂが形成され、各ピンシート２４ｂにそれぞれピン２４ｃが取り付けられている。該圧縮バネ２５は該座体１の外周に嵌合され、並びに該座体１のフランジ１３と該嵌め輪２４のフランジ２４ａの間に制限され、それは嵌め輪２４の移動を受けて軸方向の弾力を発生する。該ねじりバネ２１は、抵抗トルクを提供する構造とされ、その一端に上固定端２１ａが形成され、別端に下固定端２１ｂが形成され、該上固定端２１ａが推力輪２２のスリット２２ｃ中に嵌め込まれ、該下固定端２１ｂが該座体１のスリット１４中に嵌め込まれ、これにより該推力輪２２を該座体１の開始相対位置に拘束する。
【００１１】
該伝送装置３は入力歯車３１、前減速輪３２、切り換え歯車３３及び後ろ減速輪３４を具えている。該入力歯車３１は動力伝送装置（図示せず）の動力伝送歯車とされる。該前減速輪３２は外歯車構造とされ、その一端に複数の遊星輪３２ａが枢設され、もう一端に駆動歯車３２ｂが接続されて動力を後ろ減速輪３４に伝送し、各遊星輪３２ａは同時に該入力歯車３１と該推力輪２２の内歯車２２ｂに噛み合い、これにより遊星歯車減速機構を形成している。該切り換え歯車３３は内歯車構造とされ、その外環周囲に内に凹んだ環状溝３３ａが形成され、且つその底端面に端面表面に分散配列された複数の凹溝３３ｂを具え、前述の嵌め輪２４中の各ピン２４ｃが該座体１の案内溝１２を貫通して該環状溝３３ａに挿入され、各凹溝３３ｂが該座体１の収容室１１底端の各フランジに噛み合う。該後ろ減速輪３４は円盤構造とされ、その一端に複数の遊星歯車３４ａが枢設され、もう一端に出力歯車３４ｂが固定され動力を動力出力装置（図示せず）に出力し、且つ各遊星歯車３４ａは該前減速輪３２の駆動歯車３２ｂと該切り換え歯車３３の内歯に噛み合い、これにより遊星歯車減速機構を形成している。
【００１２】
前述の本発明の自動変速可能な動力伝送装置は、座体１の収容室１１に伝送装置３及びトルクフィードバック装置２が取り付けられ、その開始状態にあって、該嵌め輪２４が該圧縮バネ２５の弾力作用を受けて、ピン２４ｃが該収容室１１の案内溝１２の最高位置に位置し、また、該嵌め輪２４のピン２４ｃにより該切り換え歯車３３の環状溝３３ａを拘束して、該切り換え歯車３３をその上部の極限位置となしている。さらに、開始状態にあって、該推力輪２２中の台形部２２ａがスライドリング２３の台形部２３ａに噛み合い、且つ該推力輪２２の角度位置がねじりバネ２１の拘束により決定され、該スライドリング２３の軸方向位置は切り換え歯車３３の拘束を受けて決定される。
【００１３】
図３、４に示されるように、その動力伝送装置が運転する時、比較的大きな抵抗トルクを受ける状況にあって、該伝送装置３中の入力歯車３１は徐々に該前減速輪３２に入力するトルクを増加し、これにより前減速輪３２中の遊星輪３２ａが対応する反作用力を該推力輪２２の内歯車２２ｂに及ぼし、該推力輪２２を回転させようとする。しかし、該推力輪２２はねじりバネ２１及び該圧縮バネ２５の抵抗力を克服しなければ回転できない。該圧縮バネ２５の反作用弾力の発生については以下のようである。即ち、該推力輪２２がその台形部２２ａの斜面により該スライドリング２３の台形部２３ａの斜面を押動し、該スライドリング２３を座体１の溝１５のリブ２３ｂに対する案内により軸方向に移動させ、該スライドリング２３が同時に切り換え歯車３３を押動して移動させ、該切り換え歯車３３がその環状溝３３ａで嵌め輪２４のピン２４ｃを駆動し、これにより嵌め輪２４が圧縮バネ２５を圧縮して反作用の弾力を発生する。このような状況にあって、前減速輪３２の推力輪２２に及ぼすトルクがある一定量に達すると、該推力輪２２の台形部２２ａの底端の平面がスライドリング２３の台形部２３ａの上端の平面に接触し、最大回転角度位置を達成し、且つ切り換え歯車３３が底部極限位置に到達してその底部の凹溝３３ｂが座体１の収容室１１底部のフランジに係合する。
【００１４】
前述の減速機構切り換えのトルクの大きさは、適当な弾性係数のねじりバネ２１及び圧縮バネ２５を選択することで決定される。
【００１５】
前述の本発明の自動変速可能な動力伝送装置は電動ドリルの動力伝送装置とされ得て、孔開け時に、小トルク出力を提供するならば、前減速輪３２の該推力輪２２に及ぼすトルクが該ねじりバネ２１と該圧縮バネ２５の抵抗力を克服できないため、推力輪２２が回転せず、これによりスライドリング２３と切り換え歯車３３が開始状態とされて切り換え歯車３３が前減速輪３２と後ろ減速輪３４の遊星歯車３４ａに同時に噛み合い、且つ切り換え歯車３３が前減速輪３２と後ろ減速輪３４と同期に回転し、このときトルク及び回転速度の関係は効率曲線極大値の付近の区域にある。もし大トルク出力を提供するなら、該入力歯車３１は徐々に入力のトルクを増し、且つ前減速輪３２の推力輪２２に及ぼすトルクがねじりバネ２１と圧縮バネ２５の抵抗力を克服し、これにより推力輪２２がトルク増加に伴い回転し、最後にスライドリング２３と切り換え歯車３３が最低極限位置の状態とされて切り換え歯車３３が前減速輪３２より離脱するが、後ろ減速輪３４の遊星歯車３４ａに噛み合い、且つ該切り換え歯車３３は凹溝３３ｂが座体１の収容室１１の底部のフランジの係合を受けて回転不能とされ、この時に提供されるトルクと回転速度関係は効率曲線強大値の付近の区域中にある。
【００１６】
以上は本発明を説明するための実施例の説明であり、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の自動変速可能な動力伝送装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の自動変速可能な動力伝送装置の座体の断面図である。
【図３】本発明の自動変速可能な動力伝送装置の第２段速下での座体の断面図である。
【図４】本発明の自動変速可能な動力伝送装置の動力伝送装置の推力輪とスライドリングの噛み合い状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  座体
１１  収容室
１２  案内溝
１３  フランジ
１４  スリット
１５  溝
２  トルクフィードバック装置
２１  ねじりバネ
２１ａ  上固定端
２１ｂ  下固定端
２２  推力輪
２２ａ  台形部
２２ｂ  内歯車
２２ｃ  スリット
２３  スライドリング
２３ａ  台形部
２３ｂ  リブ
２４  嵌め輪
２４ａ  フランジ
２４ｂ  ピンシート
２４ｃ  ピン
２４ｄ  溝
２５  圧縮バネ
３  伝送装置
３１  入力歯車
３２  前減速輪
３２ａ  遊星輪
３２ｂ  駆動歯車
３３  切り換え歯車
３３ａ  環状溝
３３ｂ  凹溝
３４  後ろ減速輪
３４ａ  遊星歯車
３４ｂ  出力歯車
【図１】
2004255557.tif 000003
【図２】
2004255557.tif 000004
【図３】
2004255557.tif 000005
【図４】
2004255557.tif 000006