(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源と、
前記動力源によって駆動される工具軸と、
前記動力源と前記工具軸との間に介挿されており、太陽ギヤ、遊星ギヤ、内歯ギヤ、及びキャリアを有する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構を収容しているギヤケースと、
少なくとも第１位置と第２位置の間を移動可能であり、前記第１位置にあるときには前記内歯ギヤと前記太陽ギヤを一体回転させ、前記第２位置にあるときには前記内歯ギヤと前記ギヤケースを相対回転不能にする可動部材と、
前記工具軸への負荷トルクが所定値未満の間は前記可動部材を前記第１位置に維持するとともに、前記工具軸への負荷トルクが前記所定値以上となったときに前記可動部材を前記第２位置まで移動させるトルク連動機構と、
前記ギヤケースによって支持されており、前記可動部材が前記第２位置に移動したときに前記可動部材に係合する係止部材と、
を備える動力工具。
【請求項２】
前記可動部材は、前記遊星歯車機構の軸方向に沿って少なくとも前記第１位置と前記第２位置の間を移動可能であるとともに、前記係止部材が係合可能な係合部が形成されており、
前記係合部は、前記遊星歯車機構の軸に対して垂直な面上に形成することを特徴とする請求項１に記載の動力工具。
【請求項３】
前記可動部材は、前記遊星歯車機構と同軸に配置されたリング状の部材であることを特徴とする請求項２に記載の動力工具。
【請求項４】
前記可動部材には、前記内歯ギヤが一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の動力工具。
【請求項５】
前記可動部材に形成された係合部は、前記可動体の周方向に沿って或る長さで伸びていることを特徴とする請求項４に記載の動力工具。
【請求項６】
前記可動部材に形成された係合部の周方向における両端部のうち、前記太陽ギヤの回転方向に関して前方に位置する前方端部では、前記第２位置側の側面が前記第１位置に向かって変位していることを特徴とする請求項５に記載の動力工具。
【請求項７】
前記係止部材は、球形状を有しており、
前記可動部材の係合部の前方端部では、前記第２位置側の側面が前記係止部材よりも大径で円弧状に湾曲していることを特徴とする請求項６に記載の動力工具。
【請求項８】
前記可動部材に形成された係合部の周方向における両端のうち、前記太陽ギヤの回転方向に関して後方に位置する後方端部では、前記第２位置側の側面が前記第１位置側に変位していることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の動力工具。
【請求項９】
前記係止部材が前記可動部材に係合したときに、前記係止部材と前記可動部材との係合を保持する保持部材が付加されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の動力工具。
【請求項１０】
前記保持部材は、前記ギヤケースによって前記係止部材の移動方向と直交する方向に移動可能に支持されており、前記係止部材が前記可動部材に係合したときに前記係止部材に当接する直交当接面を有しており、
前記保持部材の直交当接面は、前記係止部材の移動方向に垂直であることを特徴とする請求項９に記載の動力工具。
【請求項１１】
前記保持部材は、前記係止部材が前記可動部材と係合しない位置にあるときに前記係止部材に当接する傾斜当接面をさらに有し、
前記保持部材の傾斜当接面は、前記係止部材を前記可動部材に向けて付勢する向きに傾斜していることを特徴とする請求項１０に記載の動力工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力工具に関する。特に、負荷トルクに応じて減速比を切り換える自動変速式の動力工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、自動変速式の動力工具が開示されている。この動力工具は、動力源と、動力源によって駆動される工具軸と、動力源と工具軸との間に介挿されている減速機を備えている。減速機には、太陽ギヤ、遊星ギヤ、内歯ギヤ、及びキャリアからなる遊星歯車機構が設けられている。
【０００３】
この減速機では、遊星歯車機構の内歯ギヤが、軸方向に沿って第１位置から第２位置までの間を移動可能に設けられている。また、内歯ギヤが第１位置にあるときには内歯ギヤと太陽ギヤが一体回転するように連結され、内歯ギヤが第２位置にあるときには内歯ギヤがハウジングに回転不能に固定されるように構成されている。また、工具軸への負荷トルクが所定値未満の間は内歯ギヤが第１位置に維持され、工具軸への負荷トルクが所定値以上となると内歯ギヤが第２位置まで移動するように構成されている。そして、内歯ギヤが第１位置にあるときには内歯ギヤを第１位置に向けて付勢し、内歯ギヤが第２位置にあるときには内歯ギヤを第２位置に向けて付勢する反転ばねが設けられている。
【０００４】
これらの構成によると、工具軸への負荷トルクが所定値未満の間は、遊星歯車機構が機能しない状態となることから、高速（低トルク）運転が行なわれる。一方、工具軸への負荷トルクが所定値以上となった後は、遊星歯車機構が機能する状態となることから、低速（高トルク）運転が行なわれる。即ち、工具軸への負荷トルクが所定値以上となった時点で、減速機による減速比が切り換えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−８１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の動力工具では、内歯ギヤが第２位置へ一旦移動すると、内歯ギヤは反転ばねによって第２位置に維持される。そのことから、負荷トルクが所定値を挟んで変動したときでも、減速比の切り換えが繰り返されるといった問題が防止される。
しかしながら、ばねの付勢力によって内歯ギヤを第２位置に保持する構造では、内歯ギヤを第２位置に確実に維持するために、大きな付勢力を発揮するばねが必要となる。この場合、比較的に大型なばねが必要となるとともに、その大型なばねとその大きな付勢力を支えるための構造も大きなものとなってしまう。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、大きな付勢力を発揮するばねを必要とすることなく、減速比の切り換えがスムーズに行われる自動変速機構を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
動力工具は、動力源と、動力源によって駆動される工具軸と、動力源と工具軸との間に介挿されている遊星歯車機構と、遊星歯車機構を収容しているギヤケースを備えている。遊星歯車機構は、太陽ギヤ、遊星ギヤ、内歯ギヤ、及びキャリアを有している。
この構造により、動力源からの動力が遊星歯車機構を介して工具軸へ伝達されるようになっている。
【０００８】
動力工具はさらに、可動部材とトルク連動機構を備えている。可動部材は、少なくとも第１位置と第２位置の間を移動可能であり、第１位置あるときには内歯ギヤと太陽ギヤを一体回転するように連結し、第２位置にあるときには内歯ギヤとギヤケースを相対回転不能に連結する。トルク連動機構は、工具軸への負荷トルクが所定値未満の間は可動部材を第１位置に維持し、工具軸への負荷トルクが前記所定値以上となったときに可動部材を第２位置まで移動させる。
この構造により、工具軸への負荷トルクが所定値未満の間、太陽ギヤと内歯ギヤは一体となって回転することから、遊星歯車機構が減速機として機能を発揮しない。即ち、工具軸は高速（低トルク）で回転する。一方、工具軸への負荷トルクが所定値以上となると、内歯ギヤとギヤケースが相対回転不能に連結され、遊星歯車機構が減速機として機能を発揮する。それにより、工具軸は低速（高トルク）で回転する。このように、工具軸の回転速度は、工具軸への負荷トルクの上昇により、高速から低速へと自動的に切り換えられる。
【０００９】
動力工具はさらに、係止部材を備えている。係止部材は、ギヤケースによって支持されている。係止部材は、可動部材が第２位置に移動したときに可動部材に係合する。
この構造により、可動部材が第２位置まで一旦移動した後は、工具軸への負荷トルクが低下した場合でも、可動部材が第１位置に戻ることが禁止される。負荷トルクが所定値を挟んで変動したときでも、減速比の切り換えが繰り返されるといったことがない。係止部材は、可動部材の可動方向に垂直な力よりも可動方向と同じ方向の力で係合部に係合していることが好ましい。
以上のように、この動力工具の構造によると、大きな付勢力を発揮するばねを必要とすることなく、減速比の切り換えをスムーズに行うことができる。
【００１０】
前記した可動部材は、遊星歯車機構の軸方向に沿って少なくとも第１位置と第２位置の間を移動可能であるとともに、係止部材が係合可能な係合部が形成されていることが好ましい。この場合、可動部材に形成された係合部は、遊星歯車機構の軸に対して垂直な面上に位置することが好ましい。
この構造によると、上記した動力工具の構成を比較的に簡素に実現することができる。
【００１１】
前記した可動部材は、遊星歯車機構と同軸に配置されたリング状の部材であることが好ましい。
可動部材がリング状の部材であって、遊星歯車機構と同軸に配置されていると、可動部材は遊星歯車機構の軸方向に沿ってスムーズに動作することができる。
【００１２】
前記可動部材には、前記内歯ギヤが一体に形成されていることが好ましい。
この構造によると、部品点数を減少させることができる。
【００１３】
可動部材と内歯ギヤが一体に形成されている場合、可動部材に形成された係合部は、可動体の周方向に沿って或る長さで伸びていることが好ましい。
この構造によると、係止部材が可動部材の係合部に係合することによって、可動部材が第２位置に維持されるだけでなく、内歯ギヤがギヤケースに対して相対回転不能に連結される。内歯ギヤとギヤケースを相対回転不能に連結するための構造を、別途設ける必要がない。
【００１４】
上記した構造の係合部では、その周方向における両端部のうち、太陽ギヤの回転方向に関して前方に位置する前方端部において、第２位置側の側面が第１位置に向かって変位していることが好ましい。
内歯ギヤと太陽ギヤとの連結が解除された直後、内歯ギヤには遊星ギヤからの反力が加わることから、内歯ギヤは可動部材と共に太陽ギヤとは反対方向に回転し始める。ただし、可動部材の係合部は周方向に有限の長さで形成されており、その係合部には係止部材が係合しているので、係止部材が係合部の前方端に当接した時点で内歯ギヤと可動部材の回転は停止する。このとき、係合部の第２位置側の側面が第１位置に向かって変位していると、可動部材は第１位置に対してさらに離反するように移動する。それにより、内歯ギヤと太陽ギヤの再連結が防止される。
【００１５】
上記した構成において、係止部材は、球形状を有していることが好ましい。この場合、前記可動部材の係合部の前方端部では、第２位置側の側面が係止部材よりも大径で円弧状に湾曲していることが好ましい。
係止部材が球形状を有していると、係止部材は可動部材の係合部へスムーズに係合することができる。さらに、係合部の第２位置側の側面が係止部材よりも大径で円弧状に湾曲していると、可動部材を第１位置に対してさらに離反させる動作もスムーズに行われる。これらの構造により、減速比の切り換えをよりスムーズに行うことが可能となる。
【００１６】
さらに、上記した有限の長さを有する係合部では、その周方向における両端部のうち、太陽ギヤの回転方向に関して後方に位置する後方端部においても、第２位置側の側面が第１位置側に変位していることが好ましい。
係止部材の形状については、上記した球形状に限られず、様々に定めることができる。ただし、係止部材の形状によっては、可動部材が第２位置に到達する以前から、係止部材が可動部材の係合部に係合し始めることがある。この場合、可動部材は内歯ギヤ及び太陽ギヤとともに一体回転しているので、係止部材が係合部の後方端に当接することがある。このとき、先に説明した前方端部と同様に、係合部の後方端部においても第２位置側の側面が第１位置に向かって変位していると、内歯ギヤと太陽ギヤの連結がスムーズに解除され、減速比の切り換えがスムーズに行われるようになる。
【００１７】
動力工具は、係止部材が可動部材に係合したときに、係止部材と可動部材との係合を保持する保持部材が付加されていることが好ましい。
この構成によると、可動部材と係止部材との係合が、予期せず解除されることを防止することができる。即ち、減速比の無用な切り換えが防止される。
【００１８】
保持部材は、ギヤケースによって係止部材の移動方向と直交する方向に移動可能に支持されていることが好ましい。また、保持部材は、係止部材が可動部材に係合したときに係止部材に当接する直交当接面を有することが好ましい。そして、その直交当接面は、係止部材の移動方向に垂直であることが好ましい。
この構成によると、保持部材が係止部材から受ける力の向きが、保持部材の移動可能な方向と直交するので、保持部材は係止部材の位置を確実に保持し続けることができる。
【００１９】
保持部材は、係止部材が可動部材と係合しない位置にあるときに係止部材に当接する傾斜当接面をさらに有することが好ましい。この場合、その傾斜当接面は、係止部材を可動部材に向けて付勢する向きに傾斜していることが好ましい。
この構成によると、保持部材が係止部材に向けて付勢されれば、係止部材についても可動部材に向けて同時に付勢されることになり、それらの付勢に必要とされる構造を簡素なものとすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、大きな付勢力を発揮するばねを必要とすることなく、減速比の切り換えがスムーズに行われる自動変速機構を実現することができる。それにより、構造が比較的に簡素な自動変速式の動力工具を具現化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１）  減速機は、複数の遊星歯車機構を備える。複数の遊星歯車機構は、直列に接続されている。即ち、モータ側に設けられた遊星歯車機構のキャリアと、工具軸に設けられた遊星歯車機構の太陽ギヤが、一体に固定されている。
（特徴２）  係止部材は、ボールベアリング等に使用されるスチールボールである。スチールボールは、ギヤケースの周壁に形成された貫通孔内に収容されている。
（特徴３）  保持部材は、リング形状の部材であり、ギヤケースの外周面に摺動可能に取り付けられている。
（特徴４）  可動部材は、リング状の部材である。可動部材の内周面には、遊星ギヤに噛み合っている内歯ギヤが形成されている。可動部材の外周面には、係止部材が係合する溝状の係合部が形成されている。その溝状の係合部は、可動部材の周方向に沿って或る（有限の）長さで伸びている。
【実施例】
【００２２】
本発明を実施した電動工具について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の電動工具１０の構成を示す一部断面図である。電動工具１０は、電動モータを動力源とするドリルドライバであり、穴あけ作業やねじ締め作業に用いられる。
図１に示すように、電動工具１０は、概して、略円柱形状の本体部１４と、本体部１４から側方に伸びるグリップ部１２を備えている。グリップ部１２の先端部には、電池パック２６が着脱可能に取付けられている。電動工具１０の利用者は、グリップ部１２を把持して電動工具１０を使用する。
【００２３】
本体部１４には、モータ１６と、モータ１６によって回転駆動される工具軸２０と、モータ１６と工具軸２０との間に介挿されている減速機１８が収容されている。減速機１８は、モータ１６からの回転動力を入力し、その回転速度を減速して（その回転トルクを増幅して）、工具軸２０へと出力する。工具軸２０には工具チャック２２が固定されている。工具チャック２２には、ドライバビットやドリルビットといった各種の工具ビットが着脱可能となっている。
グリップ部１２には、トリガスイッチ２４が設けられている。トリガスイッチ２４は、モータ１６を起動／停止させるための操作スイッチである。利用者がトリガスイッチ２４を引くとモータ１６が回転を開始し、利用者がトリガスイッチ２４を戻すとモータ１６が停止する。即ち、利用者がトリガスイッチ２４を引くと工具チャック２２が回転し、利用者がトリガスイッチ２４を戻すと工具チャック２２が停止する。
【００２４】
減速機１８は、自動変速機能を有している。即ち、減速機１８は、工具軸２０への負荷トルクが所定値以上となったときに減速比を増大させ、運転モードを高速運転モード（低トルク運転）から低速運転モード（高トルク運転モード）へと切り替わる。
図２、図３、図４を参照して、減速機１８の構成について詳しく説明する。図２は、高速運転モード時の減速機１８を示している。図３は、低速運転モード時の減速機１８を示している。図４は、減速機１８を分解して示す斜視図である。
減速機１８は、本体部１４に固定された円筒状のギヤケース６０と、直列に接続された３組の遊星歯車機構３０、４０、５０を備えている。以下では、それら３組の遊星歯車機構３０、４０、５０を、モータ１６側に位置するものから順に、第１遊星歯車機構３０、第２遊星歯車機構４０、第３遊星歯車機構５０と称する。
【００２５】
第１遊星歯車機構３０は、第１太陽ギヤ３２と３つの第１遊星ギヤ３４と第１内歯ギヤ３６と第１キャリア３８を備えている、第１太陽ギヤ３２は、モータ１６のモータ軸１６ａに固定されている。３つの第１遊星ギヤ３４は、第１太陽ギヤ３２に噛み合っている。第１内歯ギヤ３６は、第１太陽ギヤ３２と同軸上に配置されており、第１遊星ギヤ３４と噛み合っている。第１内歯ギヤ３６は、ギヤケース６０に回転不能に固定されている。第１キャリア３８は、３つの第１遊星ギヤ３４を回転可能に支持しているとともに、ギヤケース６０によって第１太陽ギヤ３２と同軸で回転可能に支持されている。第１キャリア３８は、第２遊星歯車機構４０に接続されている。第１遊星歯車機構３０では、モータ１６からの回転動力が第１太陽ギヤ３２に入力され、入力された回転動力が第１キャリア３８から第２遊星歯車機構４０へ出力される。
【００２６】
第２遊星歯車機構４０は、第２太陽ギヤ４２と３つの第２遊星ギヤ４４と第２内歯ギヤ４６と第２キャリア４８を備えている、第２太陽ギヤ４２は、第１遊星歯車機構３０の第１キャリア３８に同軸で固定されている。３つの第２遊星ギヤ４４は、第２太陽ギヤ４２に噛み合っている。第２内歯ギヤ４６は、第２太陽ギヤ４２と同軸上に配置されており、第２遊星ギヤ４４と噛み合っている。第２キャリア４８は、３つの第２遊星ギヤ４４を回転可能に支持しているとともに、ギヤケース６０によって第２太陽ギヤ４２と同軸で回転可能に支持されている。第２キャリア４８は、第３遊星歯車機構５０に接続されている。第２遊星歯車機構４０では、第１遊星歯車機構３０からの回転動力が第２太陽ギヤ４２に入力され、入力された回転動力が第２キャリア４８から第３遊星歯車機構５０へ出力される。
【００２７】
第２遊星歯車機構４０の第２内歯ギヤ４６は、ギヤケース６０内で軸方向に沿って移動可能に支持されている。それにより、第２内歯ギヤ４６は、第１キャリア３８に接近した第１位置（図２参照）と、第１キャリア３８から離反した第２位置（図３参照）との間を移動可能となっている。また、第２内歯ギヤ４６は、コイルばね７２によって第１キャリア３８に向けて付勢されている。即ち、第２内歯ギヤ４６は、第１位置に向けて付勢されている。このように、第２内歯ギヤ４６は、第１位置と第２位置を移動可能なリング状の部材であり、その内周面に第１キャリア３８と噛合するギヤ部が形成されたものである。
詳しくは後述するが、電動工具１０では、第２内歯ギヤ４６が第１位置と第２位置の間を移動することによって、運転モードが高速運転と低速運転との間で換えられるようになっている。
【００２８】
第３遊星歯車機構５０は、第３太陽ギヤ５２と６つの第３遊星ギヤ５４と第３内歯ギヤ５６と第３キャリア５８を備えている。第３太陽ギヤ５２は、第２遊星歯車機構４０の第２キャリア４８に同軸で固定されている。６つの第３遊星ギヤ５４は、第３太陽ギヤ５２に噛み合っている。第３内歯ギヤ５６は、第３太陽ギヤ５２と同軸上に配置されており、第３遊星ギヤ５４と噛み合っている。第３内歯ギヤ５６は、ギヤケース６０に回転不能に固定されている。第３キャリア５８は、６つの第３遊星ギヤ５４を回転可能に支持しているとともに、ギヤケース６０によって第３太陽ギヤ５２と同軸で回転可能に支持されている。第３キャリア５８は、工具軸２０に接続されている。第３遊星歯車機構５０では、第２遊星歯車機構４０からの回転動力が第３太陽ギヤ５２に入力され、入力された回転動力が第３キャリア５８から工具軸２０へ出力される。
【００２９】
次に、第１キャリア３８、第２太陽ギヤ４２、及び第２内歯ギヤ４６に係る構造について説明する。
図５に示すように、第１キャリア３８の第２内歯ギヤ４６側の端面３８ａには、第２内歯ギヤ４６に向けて突出する３箇所のクラッチ突起３９が形成されている。また、図５、図６に示すように、第２内歯ギヤ４６の第１キャリア３８側の端面４６ｂにも、第１キャリア３８に向けて突出する３箇所のクラッチ突起４７が形成されている。
【００３０】
第２内歯ギヤ４６が第１キャリア３８に近接する第１位置にある場合（図２参照）、第１キャリア３８のクラッチ突起３９と第２内歯ギヤ４６のクラッチ突起４７は互いに係合し、第１キャリア３８（及び第２太陽ギヤ４２）と第２内歯ギヤ４６が回転方向Ｒに関して互い連結される。第１キャリア３８と第２内歯ギヤ４６（及び第２太陽ギヤ４２）が連結されると、第１キャリア３８、第２太陽ギヤ４２、第２遊星ギヤ４４、第２内歯ギヤ４６、第２キャリア４８、及び第３太陽ギヤ５２が一体回転する。この場合、第２遊星歯車機構４０が減速機機構として機能しないことから、減速機１８の減速比（減速する度合）は小さくなる。その結果、電動工具１０は、高速運転（低トルク運転）を行うことになる。
一方、第２内歯ギヤ４６が第２位置に移動すると（図３参照）、第１キャリア３８のクラッチ突起３９と第２内歯ギヤ４６のクラッチ突起４７との係合が解除され、第１キャリア３８と第２内歯ギヤ４６との連結も解除される。この場合、第２遊星歯車機構４０が減速機構として機能することから、減速機１８の減速比（減速する度合）は大きくなる。その結果、電動工具１０は、低速運転（高トルク運転）を行うことになる。
【００３１】
図５、図６に示すように、第１キャリア３８のクラッチ突起３９と第２内歯ギヤ４６のクラッチ突起４７の互いに当接する当接面３９ａ、４７ａは、回転方向Ｒに沿って傾斜する傾斜面となっている。それにより、互いに係合したクラッチ突起３９、４７の間では、工具軸２０への負荷トルクに応じて、軸方向に反発する反発力が生じる。工具軸２０への負荷トルクが小さければ、クラッチ突起３９、４７の間で生じる反発力も小さいことから、コイルばね７２によって第２内歯ギヤ４６は第１位置に維持される。即ち、高速運転が維持される。一方、工具軸２０への負荷トルクが増大して所定値以上となると、クラッチ突起３９、４７の間でコイルばね７２による付勢力を上回る反発力が生じ、第２内歯ギヤ４６が第２位置へ移動する。即ち、高速運転から低速運転への切り換えが行なわれる。
このように、電動工具１０は、工具軸２０への負荷トルクが所定値未満の間は高速運転を維持し、工具軸２０への負荷トルクが所定値以上となると低速運転を自動的に開始する。
【００３２】
図２、図３、図４に示すように、減速機１８のギヤケース６０には、スチールボール６４と、保持リング６６と、コイルばね６８が設けられている。また、図５、図６に示すように、第２内歯ギヤ４６の外周面４６ｃには、周方向に沿って或る長さで伸びる外溝８０が形成されている。即ち、外溝８０は、第１キャリア３８（及び第２太陽ギヤ４２）の回転方向Ｒに関して前方に位置する前方端８２から、回転方向Ｒの後方に位置する後方端８４まで、周方向に沿って有限の長さで伸びている。第２内歯ギヤ４６の外周面４６ｃには、３本の外溝８０が設けられている。ここで、外溝８０を設ける本数は３本に限定されず、例えば１、２本でもよいし４本以上であってもよい。
【００３３】
スチールボール６４は、ギヤケース６０に形成された貫通孔６２に収容されており、第２内歯ギヤ４６に対して進退可能に支持されている。スチールボール６４とそれを収容する貫通孔６２は、ギヤケース６０の周方向に沿って３箇所に設けられている。ギヤケース６０に形成された貫通孔６２は、ギヤケース６０の外周面に対して垂直に形成されている。それにより、スチールボール６４の移動方向は、ギヤケース６０の径方向のみに制限されている。ギヤケース６０には、スチールボール６４とそれを収容する貫通孔６２が、周方向に沿って等間隔で三箇所に設けられている。
保持リング６６は、概してリング形状を有しており、ギヤケース６０の外周面で保持されている。保持リング６６は、ギヤケース６０の軸方向に沿って摺動可能となっている。また、保持リング６６は、コイルばね６８によってスチールボール６４に向けて付勢されている。保持リング６６は、スチールボール６４にギヤケース６０の径方向外側から当接している。保持リング６６の内周面には、スチールボール６４が当接する傾斜当接面６７ａと直交当接面６７ｂが形成されている。傾斜当接面６７ａは、スチールボール６４の移動方向に対して斜めに傾いた面であり、直交当接面６７ｂは、スチールボール６４の移動方向に対して直交する面となっている。
【００３４】
図２に示すように、第２内歯ギヤ４６が第１位置にある場合、スチールボール６４は第２内歯ギヤ４６の外周面に当接しており、第２内歯ギヤ４６の外溝８０の外に位置している。この場合、第２内歯ギヤ４６は、ギヤケース６０に対して回転可能であるとともに、ギヤケース６０に対して軸方向にも移動可能となっている。スチールボール６４は、保持リング６６の傾斜当接面６７ａに当接しており、コイルばね６８からの力によって第２内歯ギヤ４６に向けて付勢されている。
【００３５】
一方、図３に示すように、工具軸２０への負荷トルクが所定値以上となり、第２内歯ギヤ４６が第２位置に移動すると、スチールボール６４が第２内歯ギヤ４６の外溝８０に係合する。スチールボール６４が第２内歯ギヤ４６の外溝８０に係合すると、第２内歯ギヤ４６は第１位置へ戻ることができなくなる。それにより、工具軸２０への負荷トルクに所定値に一旦到達した後は、工具軸２０への負荷トルクが低下した場合でも、第１キャリア３８と第２内歯ギヤ４６との再連結が防止される。
また、スチールボール６４が第２内歯ギヤ４６の外溝８０に係合すると、保持リング６６がコイルばね６８の付勢力によって移動し、スチールボール６４は保持リング６６の直交当接面６７ｂに当接する。保持リング６６の直交当接面６７ｂは、スチールボール６４の移動方向に対して直交している。また、保持リング６６の移動方向についても、スチールボール６４の移動方向に対して直交している。そのことから、保持リング６６は、スチールボール６４から受ける力によって移動することがなく、スチールボール６４を第２内歯ギヤ４６の外溝８０内に確実に保持することができる。
【００３６】
図７に示すように、第２内歯ギヤ４６の外溝８０は、スチールボール６４に沿って湾曲する断面形状を有している。それにより、第２内歯ギヤ４６が第１位置から第２位置へ移動したときに、スチールボール６４は第２内歯ギヤ４６の外溝８０にスムーズに係合する。また、外溝８０に係合しているスチールボール６４は、第２内歯ギヤ４６を第１位置に向けて付勢するコイルばね７２の付勢力Ｆよって、外溝８０から離脱する方向Ｇに付勢される。ただし、スチールボール６４には、保持リング６６の直交当接面６７ｂが当接しているので、スチールボール６４が外溝８０から意図せず離脱することはない。
【００３７】
第２内歯ギヤ４６と第１キャリア３８（及び第２太陽ギヤ４２）との連結が解除された直後、第２内歯ギヤ４６は、第２遊星ギヤ４４からの反力によって第１キャリア３８（及び第２太陽ギヤ４２）と反対方向に回転し始める。第１キャリア３８が回転すると、第２内歯ギヤ４６の外溝８０に係合したスチールボール６４は、外溝８０の前方端８２に当接する。それにより、第２内歯ギヤ４６は、回転方向に関してギヤケース６０に固定される。
図８を参照し、外溝８０の前方端８２の近傍における構造について説明する。図８に示すように、外溝８０の前方端８２の近傍では、外溝８０の第２位置側（第１キャリア３８の反対側）の側面８１が、第１位置に向かって（第１キャリア３８に向かって）変位している。側面８１の変位部分８１ａは、円弧状に湾曲しており、その曲率半径はスチールボール６４の半径よりも大きくなっている。
上記の構造により、外溝８０の前方端８２がスチールボール６４に当接するときに、第２内歯ギヤ４６は第１位置に対してさらに離間するように移動する。それにより、第２内歯ギヤ４６と第１キャリア３８（及び第２太陽ギヤ４２）の接触が防止され、高速運転から低速運転への運転モードの切り換えがスムーズに行われる。この第２内歯ギヤ４６の移動は、第２内歯ギヤ４６が第２遊星ギヤ４４から受ける大きな反力によって確実に行われる。
【００３８】
図８に示すように、外溝８０の後方端８４の近傍においても、前方端８２の近傍と同様に、第２位置側の側面８１が、第１位置に向かって変位している。側面８１の変位部分８１ｂは、円弧状に湾曲しており、その曲率半径はスチールボール６４の半径よりも大きくなっている。
本実施例では、スチールボール６４が球形状であることから、第２内歯ギヤ４６が第２位置に到達する以前から、スチールボール６４は第２内歯ギヤ４６の外溝８０内へ入り始める。この時点では第２内歯ギヤ４６が第１キャリア３８（及び第２太陽ギヤ４２）とともに一体回転しているので、スチールボール６４に外溝８０の後方端８４が当接することがある。そのことから、外溝８０の後方端８４の近傍においても、第２位置側の側面８１を第１位置に向かって変位させておくとよい。
ここで、外溝８０の前方端８２や後方端８４の近傍に設ける側面８１の変位部分８１ｂは、上記のように円弧状に湾曲させることなく、自由曲線や直線に沿って変位するように形成することもできる。
【００３９】
次いで、低速運転モードから高速運転モードへの復帰に係る構造について説明する。図２、図３、図４に示すように、減速機１８のギヤケース６０には、解除リング７０が設けられている。
解除リング７０は、概してリング形状を有しており、ギヤケース６０の外周面で保持されている。解除リング７０は、ギヤケース６０の軸方向に沿って摺動可能となっている。解除リング７０は、図示しないリンクによってトリガスイッチ２４に連結されている。
図３に示すように、低速運転モードでは、工具軸２０側に位置する保持リング６６が解除リング７０に当接している。このとき、トリガスイッチ２４はオン操作されている。作業終了後、利用者はトリガスイッチ２４をオフ操作する。図９に示すように、トリガスイッチ２４のオフ操作に連動して、解除リング７０は保持リング６６と共にモータ１６側へ移動する。スチールボール６４は、第２内歯ギヤ４６の外溝８０から離脱する方向Ｇに付勢されているので（図７参照）、保持リング６６の移動に伴って第２内歯ギヤ４６の外溝８０から離脱する。スチールボール６４が第２内歯ギヤ４６の外溝８０から離脱すると、第２内歯ギヤ４６はコイルばね７２の付勢力によって第１位置へ移動する。その結果、第２内歯ギヤ４６と第１キャリア３８（及び第２太陽ギヤ４２）は再連結され、減速機１８は高速運転モードに復帰する。
【００４０】
以上のように、本実施例の電動工具では、工具軸への負荷トルクの上昇に伴って、その運転モードが高速運転から低速運転へとスムーズに切り換えられる。そして、運転モードが高速運転から低速運転へ切り換えられた後は、工具軸２０への負荷トルクが低下した場合でも、運転モードが高速運転へ再度切り換えられることはない。さらに、ねじ締め等の作業終了後、トリガスイッチ２４をオフ操作することによって、減速機１８の状態が高速運転を行う状態へと自動的に復帰させられる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記した電動工具１０において、その動力源を空圧モータや小型エンジンに変更することも可能であり、同様の機能を実現する空圧式やエンジン式の動力工具を具現化することもできる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】電動ドリルを側方から見た図（部分断面図）。
【図２】減速機の構成を示す断面図（高速運転モード）。
【図３】減速機の構成を示す断面図（低速運転モード）。
【図４】減速機を分解して示す斜視図。
【図５】第１キャリア、第２太陽ギヤ、及び第２内歯ギヤを示す斜視図。
【図６】第２内歯ギヤを示す斜視図。
【図７】第２内歯ギヤの外溝の断面形状を説明する図。
【図８】第２内歯ギヤの外溝の両端の開口形状を説明する図。
【図９】解除リングによる高速運転モードへの復帰動作を説明する図。
【符号の説明】
【００４３】
１０：電動工具
１２：グリップ部
１４：本体部
１６：モータ
１６ａ：モータ軸
１８：減速機
２０：工具軸
２２：工具チャック
２４：トリガスイッチ
２６：電池パック
３０：第１遊星歯車機構
３８：第１キャリア
３９：クラッチ突起
４０：第２遊星歯車機構
４２：第２太陽ギヤ
４４：第２遊星ギヤ
４６：第２内歯ギヤ
４７：クラッチ突起
４８：第２キャリア
５０：第３遊星歯車機構
６０：ギヤケース
６４：スチールボール
６６：保持リング
７０：解除リング
８０：外溝
８１：外溝の第２位置側の側面
８１ａ、８１ｂ：変位部分
８２：外溝の前方端
８４：外溝の後方端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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