用于动力工具的自动变速器 【技术领域】
本发明涉及动力工具， 尤其是， 涉及动力工具变速器。背景技术 一些动力工具变速器是用户可配置的以提供不同的速度输出。例如， 多速钻孔机 的操作员可通过激发钻孔机上的模式开关配置钻孔机以用于高速操作或低速操作。然而， 这需要钻孔机停止， 就是说， 变速器停止以便激发模式开关以影响运转速度的变化。 这甚至 需要在停止钻孔机之前使钻孔机的钻头自工件上移除， 以影响运转速度的变化， 从而防止 钻头锁定或阻塞在工件内。
其它的动力工具， 例如圆锯机仅提供单速操作。施加在圆锯机上的负载一定程度 上依赖所锯材料的厚度和类型。这样一来， 运转速度的可变性以及因此传送到锯片的扭矩 是符合需要的。一种方案是使圆锯机具有常在钻孔机上发现的模式开关。然而， 由于此种 模式开关仅可在机器停止时即机器的变速器不运转时被激励， 这就需要圆锯机在锯片同时
接触工件时停止或者工件自圆锯机上移除时停止。在第一种情况下， 危险在于 ： 当停止正 在以锯片处理工件的圆锯机时， 一旦停止与工件接触， 将变得堵塞或缠结在工件内， 从而使 锯切操作的重启变得困难。无论如何， 在锯切割工件期间停止锯所引起的锯切工件的非连 续性通常导致锯线通过工件所产生的间歇性或非连续性， 这是不符合需要的。在后一种情 况下， 当将移除的工件再引入圆锯机上时会产生类似的结果。 在这种情况下， 其它的问题包 括： 在圆锯机上重新校准再引入工件以继续中断的切割操作。
此外， 不管所锯材料的厚度和类型， 加载在圆锯机上的负载同样在一定程度上取 决于操作员的行为。 这对其它类型的动力工具也是真正确的， 包括钻孔机、 刳刨机、 细竖锯、 螺丝起子和往复式锯。在圆锯机操作员以强的力推锯机时， 锯机上的负载大大增加至远大 于操作员轻接触锯机时 ( 就是说， 操作员相对较轻地向前推压锯机时 )。 即便展示上述不同 行为的操作员在锯相同厚度的相同材料时， 操作员行为所引起的负载的不一致性也是存在 的。
影响施加在圆锯机上的负载的另一个问题是被锯材料的硬度差别。此外， 相同的 问题影响其它类型的动力工具。 就石工技术中用来钻孔的钻孔机而言， 例如， 石工可包括多 层不同硬度的相继碰到的材料。 因此， 即便操作员将稳定的恒定压力施加到钻孔机， 钻头上 的负载以及作用在机器马达上的负载将在一定程度上取决于石工当前所钻材料的硬度大 小。就锯切软木板的圆锯机而言， 例如， 木头上的结比木板的剩余部分相对较硬， 并导致更 高的负载施加在锯片上， 并因此施加在圆锯机的马达上。尽管单速圆锯机可成功地用于大 多数场合以切开具有结的木板， 操作员趋于在锯片碰到结时在圆锯机上施加更大的力， 因 而通过操作员施加更大的动力和当前被锯材料硬度变化而大大增加了施加在机器马达上 的负载。
一般地， 提供具有单速操作的动力工具是不利的， 因为它不考虑通过操作员行为 和 / 或通过被加工工件的特性变化而施加在工具马达上的负载差别， 例如改变所用材料的厚度、 性质或种类。 更特殊地， 提供仅具有低速、 高扭矩的操作模式的动力工具， 将使用户在 加工不能使用高速、 低扭矩操作模式成功加工的工件类型时感到挫败。 反之， 当提供仅具有 高速、 低扭矩操作模式的动力工具时也是正确的。 如上文所讨论的那样， 一种方案是提供具 有不止一个运转速度和用于改变运转速度以适合手头任务的模式选择开关的动力工具。 然 而， 操作员倾向于总是选择最高的运转速度已尽可能快速完成任务， 并且即便是模式改变 有益时也坚持手头所选择的速度。 这是因为设定在已知动力工具中的模式选择开关需要动 力工具在影响速度模式改变之前被停止， 并且操作员通常勉强地停止并改变速度。 因此， 即 使使用具有改变运转速度的切换模式装置的动力工具， 操作员倾向于不使用具有这种结果 的切换模式装置， 当以更高的运转速度操作动力工具时， 这种结果很容易使工具的马达过 载， 这就可导致马达的烧坏或者引起动力工具的其它损害， 例如对无线电动工具的电池的 损坏。 发明内容
本发明的目标是消除和 / 或一定程度上减轻已知的动力工具相关的问题。
本发明的进一步的目标是提供一种用于动力工具的变速器， 该变速器能在动力工 具即其变速器仍在运行时改变运转速度。
本发明的再一个目标是在动力工具继续运转的同时提供一种用于动力工具的自 动改变运转速度以响应施加在动力工具上的负载水平的变速器。
本领域技术人员将从下文的描述得到本发明其他的目标。因此， 前述的目标声明 不是穷尽的， 仅用来说明本发明的许多目标中的一部分。此外， 本领域技术人员将理解到， 如后文所要描述的本发明的实施例可阐述所述目标中的一个、 部分或全部， 但是仅在有限 的程度上。 目标声明仅通过示例来限定， 并且不应认为必然要满足每一个和任一个实施例。
本发明提供一种用于动力工具的变速器组件， 包括组成高速传输路径的第一传输 路径和组成低速传输路径的第二传输路径。 各传输路径的从动齿轮在变速器的运转期间被 永久地驱动。 控制器用来分离高速传输路径以响应为变速器的输入提供驱动力矩的电马达 的监测运转电流。 当分离时， 高速传输路径的从动齿轮被持续地驱动， 但是从动齿轮与变速 器的输出分离。因此， 在这些环境下， 低速传输路径是为变速器输出提供低速、 高扭矩驱动 的 “主动” 传输路径。离合器使低速传输路径以低于变速器组件输出的速度运转， 此时高速 传输路径接合并为变速器输出提供高速、 低扭矩驱动。
根据本发明的第一主要方面， 提供一种用于动力工具的变速器组件， 包括 ： 马达 驱动的输入轴 ； 输入轴经由齿轮系驱动的输出轴， 该齿轮系包括输出轴上的限定变速器组 件的高速运转的第一从动齿轮， 以及输出轴上的限定变速器组件的低速运转的第二从动齿 轮； 可操作地用来执行第一从动齿轮与输出轴接合或分离的连接器， 其中， 当第一从动齿轮 与输出轴接合时， 变速器组件以所述的高运转速度操作， 并且其中， 第二从动齿轮通过限定 变速器组件的低速运转的超越轴承联接到输出轴。
超越轴承的离合器机构可限定低速操作。
第二从动齿轮通过超越轴承或超越离合器安装到输出轴， 由此所述超越轴承的离 合器机构建立动力工具变速器组件的低速运转。当第一从动齿轮与输出轴转动时分离， 即 解开， 而不再将驱动传递到输出轴时， 变速器组件从高速、 低扭矩操作模式减慢下来。一旦运转速度足够地减少， 超越轴承的离合器使驱动力能从第二从动齿轮传递到输出轴， 以无 缝隙地建立变速器组件的低速、 高扭矩操作模式。 这是有利的， 因为第二从动齿轮即便在变 速器组件以高运转速度运转时能被恒定地驱动。 这是因为超越轴承允许第二从动齿轮以低 于变速器组件输出轴的运转速度旋转。此外， 在改变到低运转速度时通过解开第一从动齿 轮与输出轴的转动使第一从动齿轮被恒定地驱动， 因为第一从动齿轮能继续以所述高速度 旋转， 但是不再将任何驱动传递给输出轴。 因此， 变速器组件不需要啮合齿轮的轴向运动以 影响运转速度的改变， 这在传统的变速器中是常见的。 此外， 本发明的变速器组件的运转速 度的改变可在变速器组件正运转的同时被影响， 并在其他的方向上受影响， 就是说， 在变速 器组件正运转时从高运转速度变化到低运转速度或者从低运转速度变化到高运转速度。 这 就无需在任一方向上改变运转速度时停止动力工具的变速器。
在一个实施例中， 连接器可手动地操作以执行第一从动齿轮与输出轴的接合或分 离。连接器可具有控制杆或从动力工具的外壳可进入的模式开关。控制杆或模式开关可手 动地操作用来使连接器移动到第一从动齿轮与输出轴锁定或解锁， 从而影响动力工具变速 器的运转速度的改变。控制杆或模式开关可人体工程学地配置， 使得动力工具的操作员可 在操作动力工具加工工件的同时手动地操作所述控制杆或模式开关。 可备选地， 连接器可自动地用来执行第一从动齿轮与输出轴的接合或分离。连接 器可自动地用来执行第一从动齿轮与输出轴的接合或分离， 以响应施加在输出轴上的负 载。变速器组件可包括控制机构， 该控制机构通过监测驱动变速器组件的输入轴的电马达 获得的电流来监测施加在输出轴上的负载。 控制机构可包括 ： 控制器， 其用来检测电马达的 运转电流并将运转电流与阈值电流相比较 ； 以及电连接到控制器的螺线管， 其中， 连接器可 自第一位置移动到第二位置， 以响应螺线管的通电或断电。
这是有利的， 因为动力工具的运转速度的变化自动地发生以响应动力工具马达上 的监测负载。因此， 动力工具的操作员无需手动地影响运转速度的变化。相反， 动力工具的 运转速度可按所考虑的需要进行改变， 例如操作员操作工具的方式 ( 轻触或重触 ) 或者被 加工材料的厚度和 / 或性质。
动力工具组件的初始运转状态是高速运转， 尽管应理解到这不是变速器的本质特 征。初始状态可布置成低速运转。无论如何， 动力工具变速器以最适合当前任务需要的运 转速度运转， 并因此减少用户挫败感并减少用户使工具马达过载和损坏工具马达或者工具 刀头的可能性， 或者过载或破坏无线动力工具的电池的可能性。
控制器可操作地用来将电马达的运转电流与第一和第二阈值电流进行比较， 其 中， 第一阈值电流高于第二阈值电流， 并且其中， 当运转电流等于或超过第一阈值电流时， 连接器用来使第一从动齿轮与输出轴分离， 并且当运转电流等于或低于第二阈值电流时， 连接器用来使第一从动齿轮与输出轴接合。 第一和第二阈值电流之间的差别可选定为足够 的大小以防止连接器在短时间内用来使第一从动齿轮和输出轴接连分离和接合。
具有将触发开关从高运转速度到低运转速度的第一更高的阈值和反向触发的第 二更低的阈值的优势是在防止 “打颤” 的阈值之间建立缓冲区， 就是说， 防止短时间内在运 转模式之间接连切换， 这在仅使用单个阈值的场合出现， 并且动力工具负载在阈值周围徘 徊。
第一和第二从动齿轮可永久地 ( 不变地 ) 被各自的主动齿轮驱动， 但是超越轴承
允许第二从动齿轮在变速器以高运转速度运转时以慢于输出轴的速度旋转， 并且连接器在 用来使第一从动齿轮与输出轴分离时可使第一从动齿轮在变速器组件以低运转速度运转 时以快于输出轴的速度旋转。
根据本发明的第二主要方面， 提供一种用于动力工具的变速器组件， 包括 ： 包括高 速传输路径的第一传输路径 ； 包括低速传输路径的第二传输路径 ； 用来接合或分离高速传 输路径的控制器 ； 以及离合器， 其用来使低速传输路径在高速传输路径被接合时以低于变 速器组件输出的速度运转。
根据本发明的第三主要方面， 提供一种具有根据本发明的变速器组件的动力工 具。 动力工具可包括如下之一 ： 钻孔机、 窄锯条机、 圆锯机、 刳刨机、 螺丝起子以及往复式锯。
根据本发明的第四主要方面， 提供一种操作动力工具的方法， 该方法包括 ： 通过变 速器传递来自电马达的扭矩 ； 检测马达的运转电流 ； 将马达的运转电流与阈值电流比较 ； 当运转电流等于或超过阈值电流时， 在变速器运转的同时自动改变变速器的运转速度。
该方法可包括将电马达的运转电流与第一和第二阈值电流进行比较， 其中， 第一 阈值电流高于第二阈值电流， 并且其中， 当运转电流等于或超过第一阈值电流时， 变速器的 运转速度从高运转速度自动地变化到低运转速度， 并且当运转电流等于或低于第二阈值电 流时， 变速器的运转速度从低运转速度自动地变化到高运转速度。 第一阈值和第二阈值电流之间的差别可选定为足够的大小以防止变速器的运转 速度在短时间内自动地接连变化。
变速器可具有被各自主动齿轮永久驱动的第一和第二从动齿轮， 但是将第二从动 齿轮联接到变速器输出轴的超越轴承允许第二从动齿轮在变速器以高运转速度运转时以 比输出轴慢得多的速度旋转， 并且用于使第一从动齿轮与输出轴接合或分离的连接器在用 来使第一从动齿轮与输出轴分离时， 使第一从动齿轮在变速器组件以低运转速度运转时以 比输出轴快得多的速度运转。
附图说明 本发明的前述和进一步的特征将通过与附图相关的示例所提供的优选实施例的 下述描述变得清楚明白， 其中 ：
图 1a 是根据本发明的示出高速运转模式的手动操作的动力工具变速器组件的示 意图 ；
图 1b 是示出低速运转模式的图 1a 的动力工具变速器的示意图 ；
图 2a 是根据本发明的示出高速运转模式的自动操作的动力工具变速器组件的示 意图 ；
图 2b 是示出低速运转模式的图 2a 的动力工具变速器的示意图 ；
图 3 是容纳可变速度变速器的示例性动力工具的演示图 ；
图 4 是图 3 的动力工具在移除部件后以更好地显示本发明的特征的演示图 ；
图 5 是容纳可变速度变速器的另一个示例性动力工具的演示图 ；
图 6 是图 4 的动力工具在移除部件后以更好地显示本发明的特征的演示图 ；
图 7 是图 4 的动力工具在移除部件后以更好地显示本发明的特征的演示图 ；
图 8 是包括根据本发明的动力工具变速器组件的部件的分解图 ；
图 9 是根据本发明的动力工具马达和变速器组件的透视图 ；
图 10 是图 9 的动力工具变速器组件的另一个视图 ；
图 11 是图 9 的动力工具和变速器组件在移除部件后以更好地显示本发明的特征 的另一个视图 ；
图 12 是图 9 的动力工具和变速器组件在移除部件后以更好地显示本发明的特征 的侧视图 ；
图 13 是图 9 的动力工具和变速器组件在移除部件后以更好地显示本发明的特征 的另一个视图 ；
图 14 是图 9 的动力工具和变速器组件在移除部件后以更好地显示本发明的特征 的另一个视图 ；
图 15 是图 9 的动力工具和变速器组件在移除部件后以更好地显示本发明的特征 的另一个侧视图 ；
图 16 是图 9 的动力工具和变速器组件在移除部件后以更好地显示本发明的特征 的另一个视图 ；
图 17 是图 9 的动力工具和变速器组件在移除部件后以更好地显示本发明的特征 的另一个视图 ；
图 18 是显示根据本发明的动力工具变速器组件的视图 ； 图 19 是图 18 的变速器组件的局部剖视图 ； 图 20 是图 18 的变速器组件的另一个局部剖视图 ； 图 21 是具有连接器处于第一位置时的图 18 的变速器组件的侧视图 ； 图 22 是具有连接器处于第一位置的图 18 的变速器组件的从动齿轮的局部剖视图； 图 23 是具有连接器处于第一位置的图 18 的变速器组件的从动齿轮的另一个局部 剖视图 ；
图 24 是具有连接器处于第一位置的图 18 的变速器组件的从动齿轮的再一个局部 剖视图 ；
图 25 是图示具有连接器处于第一位置的透视图的图 18 的变速器组件的第一从动 齿轮 ；
图 26 是图示具有连接器处于第一位置的图 18 的变速器组件的第一从动齿轮的端 视图 ；
图 27 是具有连接器处于第二位置时的图 18 的变速器组件的侧视图 ；
图 28 是具有连接器处于第二位置的图 18 的变速器组件的从动齿轮的局部剖视 图；
图 29 是具有连接器处于第二位置的图 18 的变速器组件的从动齿轮的另一个局部 剖视图 ；；
图 30 是具有连接器处于第二位置的图 18 的变速器组件的从动齿轮的再一个局部 剖视图 ；
图 31 是图示具有连接器处于第二位置的图 18 的变速器组件的第一从动齿轮的透 视图 ； 以及
图 32 是图示具有连接器处于第一位置的图 18 的变速器组件的第一从动齿轮的端视图。 具体实施方式
如图 1a 和图 1b 所示， 在第一实施例中， 本发明提供一种用于动力工具的手动操作 的变速器组件 100， 其包括组成高速传输路径 ( 图 1a) 的第一传输路径 110 和组成低速传输 路径 ( 图 1b) 的第二传输路径 120。
变速器组件 100 包括马达 ( 未示出 ) 驱动的输入轴 130 和输入轴经由齿轮系 150 驱动的输出轴 140。齿轮系 150 包括安装在输入轴 130 上的第一主动齿轮 152， 第一主动齿 轮 152 与输出轴 140 上的第一从动齿轮 154 啮合。第一主动齿轮 152 和第一从动齿轮 154 所建立的齿轮速比限定变速器组件 100 的高速运转。齿轮系 150 也包括安装在输入轴 130 上的第二主动齿轮 156， 该第二主动齿轮 156 与输出轴 140 上的第二从动齿轮 158 啮合。第 二主动齿轮和第二从动齿轮的齿轮速比限定变速器组件 100 的低速运转。
变速器组件 100 的高速运转可通过图 1a 的箭头线 110 表示， 其包括于输入轴 130 处自动力工具的马达接收的驱动器， 驱动器经由第一主动齿轮 152 传递到第一从动齿轮 154， 并由所述第一从动齿轮 154 传递到所述输出轴 140。 输出轴 140 以相对而言的高速、 低 扭矩将驱动传递到机械联接到输出轴 140 的刀头 ( 未示出 )。
变速器组件 100 的低速运转可通过图 1b 的箭头线 120 表示， 其包括于输入轴 130 处自动力工具的马达接收的驱动器， 驱动器经由第二主动齿轮 156 传递到第二从动齿轮 158， 并将所述第二从动齿轮 158 传递到所述输出轴 140。 输出轴 140 以相对而言的低速、 高 扭矩将驱动传递到机械联接到输出轴 140 的刀头。
输入轴 130 可具有输入轴机械装置 160 或用来将所述轴 130 联接到动力工具的马 达的轴以从所述马达接收输入驱动力矩的机构。然而， 变速器组件 100 的输入轴 130 可与 马达轴一体集成， 从而包括所述马达轴的延伸部。
输出轴 140 将动力工具的输出力矩传递到刀头， 比如钻头、 锯片、 螺丝起子头或刳 刨机刀头。输出轴 140 具有输出轴机械装置或用来将刀头联接到轴 140 的机构 170。输出 轴机械装置 170 的特性取决于动力工具的类型。例如， 对于钻孔机， 输出轴机械装置 170 可 包括用于接收不同尺寸的钻头的钻盘。输出轴 140 的旋转运动通过钻盘传递到紧固在钻盘 中的钻头。 相反地， 就窄条锯而言， 在使用中， 窄条锯锯片相对于窄条锯外壳往复式移动， 输 出轴机械装置 170 可包括用来将输出轴的旋转运动转换为往复式运动的构件， 以驱动紧固 在输出轴机械装置的刀头架中的窄条锯锯片。
变速器组件 100 包括连接器 180， 该连接器 180 可操作地用来执行第一从动齿轮 154 与输出轴 140 的接合或分离。 连接器 180 可包括任何适于锁定或固定第一从动齿轮 154 的构件， 以使其与输出轴 140 一起旋转， 由此， 第一从动齿轮 154 所接收的驱动力矩可传递 到输出轴 140。连接器 180 可包括用来插入 / 撤回第一从动齿轮 154 和输出轴 140 之间的 锁销， 以将所述第一从动齿轮 154 锁定在 / 自所述输出轴 140 解锁。连接器 180 在两个位 置之间是可操作的。第一位置包括连接器 180 固定在或将第一从动齿轮 154 锁定在输出轴 140 的位置， 然而， 第二位置包括连接器 180 松开第一从动齿轮或使第一从动齿轮 154 免于 锁定或固定以与输出轴 140 一起旋转的第二位置。 在连接器 180 的第二位置， 第一从动齿轮154 不依赖输出轴 140 旋转。因此， 当第一从动齿轮 154 自输出轴 140 分离时， 第一从动齿 轮 154 继续被第一主动齿轮 152 驱动， 因而继续以高速运转模式旋转， 但不再为输出轴 140 提供任何驱动力矩。
当第一从动齿轮 154 自输出轴 140 分离时， 变速器组件 100 以所述低运转速度运 转。这是因为第二从动齿轮 158 通过超越轴承 190 安装在输出轴 140 上， 该超越轴承 190 限定变速器组件 100 的低速运转。第二从动齿轮 158 压配合在超越轴承 190 上， 继而优选 压配合在输出轴 140 上， 尽管可使用任何适宜的联接构件。超越轴承的离合器机构可使低 速传输路径 120 以低于变速器组件 100 输出的速度运转而不应用任何驱动到输出， 此时， 高 速传输路径被接合并且以变速器运转的常用或限定方向将高速、 低扭矩驱动提供给变速器 输出。超越轴承 190 的离合器机构允许第二从动齿轮 158 在限定方向上 ( 用于变速器组件 的限定驱动方向 ) 以慢于输出轴 140 的速度旋转。因而， 当变速器组件 100 以高速运转模 式运转并使第一从动齿轮 154 固定以与输出轴 140 一起旋转时， 超越轴承 190 使第二从动 齿轮 158 仍然被第二主动齿轮 156 驱动， 但不给输出轴 140 传递任何驱动力矩， 因为输出轴 140 以高于第二从动齿轮 158 的旋转速度被驱动。
因而能够看到， 两个传输路径 110、 120 的第一和第二从动齿轮 154、 158 在变速器 的运转期间被永久地驱动。当第一从动齿轮 154 被分离时， 即与同旋转的输出轴解锁时， 不 再将驱动传递到输出轴， 变速器组件 100 自高速、 低扭矩运转模式减速下来。一旦运转速度 足够地减少， 超越轴承 190 的离合器使驱动自第二从动齿轮 158 传递到输出轴 140， 以无缝 地建立变速器 100 的低速、 高扭矩运转模式。这是有利的， 因为第二从动齿轮 158 在变速器 组件 100 以高运转速度运转时可被不变地驱动。此外， 在改变到低运转速度时通过使第一 从动齿轮 154 与同旋转的输出轴 140 解锁可使第一从动齿轮 154 被恒定地驱动， 因为第一 从动齿轮 154 可以所述高速持续地旋转， 但不再将任何驱动传递给输出轴 140。因此， 变速 器组件 100 不需要啮合齿轮彼此之间轴向或其他方向的运动， 以影响运转速度的改变， 这 在传统变速器中是经常需要的。此外， 本发明的变速器组件 100 的运转速度的变化可在变 速器组件 100 正运转的同时被实现， 并且在任一方向上实现， 即在变速器组件正运转的同 时从高运转速度改变到低运转速度或从低运转速度改变到高运转速度。 这就在以任一方向 实现运转速度变化时 ( 即在逐步减低运转速度或在逐步增加运转速度时 ) 无需停止动力工 具的变速器。
在此实施例中， 连接器 180 可手动地执行第一从动齿轮 154 与输出轴 140 接合和 分离。连接器 180 具有可与从动力工具的外壳 ( 未示出 ) 进入的控制杆或模式开关 200。 控制杆或模式开关 200 可手动地操作用来使连接器 180 移动到使第一从动齿轮 154 闭锁在 输出轴 140 上或从输出轴 140 解锁， 由此影响动力工具变速器的运转速度的变化。控制杆 或模式开关 200 可人体工程学上地置于动力工具的外部， 使得动力工具的操作员可在连续 地操作动力工具加工工件时手动地操作所述控制杆或模式开关 20。换句话说， 操作员无需 停止使用动力工具通过使用控制杆或模式开关 200 以实现运转速度的变化。这对于具有模 式选择开关以改变运转速度的已知动力工具具有明显的优势， 其中， 已知的动力工具必须 停止以激励模式开关。
如图 2a 和图 2b 所示， 在第二实施例中， 本发明提供用于动力工具的自动操作的变 速器组件 100， 包括 ： 组成高速传输路径 ( 图 2a) 的第一传输路径 110 和组成低速传输路径( 图 2b) 的第二传输路径 120。
该实施例的变速器组件 100 大体上类似于图 1a 和图 1b 的实施例， 因此相同的数 字用来表示相同的部件。然而， 该实施例的区别在于， 它自动地改变变速器组件 100 的运转 速度以响应施加在动力工具马达上的负载量。
控制机构 210 用来使连接器 180 分离高速传输路径 110 以响应提供驱动力矩给变 速器输入的电马达的监测运转电流。当被分离时， 高速传输路径 110 的从动齿轮 154 被连 续驱动， 但是从动齿轮 154 自变速器的输出分离。因此， 在这些环境下， 低速传输路径 120 是将低速、 高扭矩驱动提供给变速器输出的 “主动” 传输路径。
连接器 180 可自动地操作用来执行第一从动齿轮 154 与输出轴 140 的接合和分离 以响应施加在输出轴 140 上的负载。变速器组件 100 包括控制机构 210， 该控制机构 210 布 置成通过监测驱动变速器组件 100 的输入轴 130 的电马达的电流来监测施加在输出轴 140 上的负载。 控制机构 210 包括控制器 212， 该控制器 212 可操作地用来检测电马达的运转电 流并将运转电流与至少一个阈值电流相比较。电连接到控制器 212 的螺线管 214 被提供用 来作用在控制杆或模式开关 200 上， 以使连接器 180 自其第一位置移动到其第二位置以响 应螺线管 214 的通电或断电。控制器 212 可包括处理器和储存处理器可处理的程序指令的 储存器， 该控制器执行马达的运转电流与一个或多个阈值电流进行比较的步骤， 并将控制 信号传递到螺线管和 / 或用来对螺线管进行通电 / 断电的相应的电源切换装置。 这种布置的优势在于， 动力工具的运转速度的变化自动地发生， 以响应动力工具 马达上的监测负载。因此， 动力工具的操作员无需手动地影响运转速度的变化。相反地， 动 力工具的运转速度可按所考虑的需要进行改变， 例如操作员操作动力工具的方式或者被加 工材料的厚度和 / 或特性。此外， 运转速度在变速器正运行的同时被自动地改变， 并因此无 需动力工具的操作员停止动力工具以便于速度变化。
控制器 212 优选地用来将电马达的运转电流与第一和第二阈值电流相比较， 其 中， 第一阈值电流高于第二阈值电流， 并且其中， 当运转电流等于或超过第一阈值电流时， 连接器 180 被操作用来使第一从动齿轮 154 与输出轴 140 分离。当运转电流等于或低于第 二阈值电流， 连接器 180 被操作用来使第一从动齿轮 154 与输出轴 140 接合。第一和第二 阈值电流之间的差别可选定为足够的大小， 以防止连接器 180 被用来在短时间内使第一从 动齿轮 154 与输出轴 140 接连分离和接合。
具有将开关从高运转速度触发到低运转速度的第一更高的阈值比反向触发的第 二更低的阈值更好的优势是在防止 “打颤” 的阈值之间建立缓冲区， 就是说， 防止短时间内 在运转模式之间接连切换， 这在仅使用单个阈值的场合出现， 并且动力工具负载在单阈值 周围徘徊。
动力工具组件的初始运转状态是高速运转， 尽管应理解到这不是变速器的本质特 征。初始状态可布置成低速运转。无论如何， 动力工具变速器以最适合当前任务需要的运 转速度自动运转， 并因此减少用户挫败感并减少用户过载工具马达和损坏工具马达或者工 具刀头的可能性， 或者过载或破坏无线动力工具的电池的可能性。
具有根据第一和第二实施例的变速器组件的动力工具包括如下中的一个 ： 钻机、 窄条锯、 圆锯机、 刳刨机、 螺丝起子以及往复式锯， 尽管变速器组件可应用于任何适宜的动 力工具配置。
一种操作具有根据第二实施例的变速器的动力工具的方法， 包括 ： 通过变速器组 件传递来自电马达的扭矩 ； 检测动力工具马达的运转电流 ； 将马达的运转电流与阈值电流 比较 ； 当运转电流等于或超过阈值电流时， 在变速器组件正运转的同时自动改变变速器的 运转速度。
可包括根据第一或第二实施例的可变速度变速器的动力工具的示例如图 3 和图 4 中所示。动力工具 300 可经由电源线由外部电源供电， 或者可由电池组供电。动力工具可 包括可容纳电源线或电池包的动力工具外壳 302。动力工具外壳 302 可具有手柄部分 304 和驱动部分 306。如图 3 和图 4 所示， 驱动部分 306 可包括马达 308、 输出 310 和位于马达 308 和输出 310 中间的传动系 312。传动系 312 可包括可变速度变速器以机械地改变输出 速度。 动力工具 300 也可包括触发开关 314 和马达开关 316， 以便可选择地激活马达以将电 力供应给传动系。动力工具可包括钻孔机或可包括窄条锯、 刳刨机、 螺丝起子或往复式锯。
可包括根据第一或第二实施例的可变速度变速器的另一个动力工具的示例如图 5 至图 7 中所示。动力工具 400 可经由电源线由外部电源供电， 或者可由电池组供电。动力 工具可包括可容纳电源线或电池包的动力工具外壳 402。动力工具外壳 402 可具有手柄部 分和驱动部分 406。如图 5 至图 7 所示， 驱动部分 406 可包括马达 408、 输出轴 410 和位于 马达和输出中间的传动系 412。传动系可包括可变速度变速器以机械地改变输出速度。动 力工具 400 也可包括触发开关 414 和马达开关 416， 以便可选择地激活马达以将电力供应给 传动系。动力工具可包括圆锯。 图 8 图示了部件的分解图， 该部件包括根据本发明的变速器组件 100。
变速器组件 100 包括安装在动力工具外壳 ( 未示出 ) 内的输出轴即心轴 4 的一个 末端上的轴承 1。轴承 1 优选地为滚柱轴承， 尽管可使用任何适宜的轴承或轴套。坐落在心 轴 4 上的可选择的间隔器 2 设定在轴承 1 和手工心轴锁板 3 之间， 尽管间隔器 2 和手动心 轴锁板不是变速器组件的必要部件。手动心轴锁板 3 使动力工具的操作员能将心轴 4 锁定 以防止转动， 但是心轴锁板 3 对所要求发明是非实质性。
心轴 4 包括变速器组件输出轴。心轴 4 可具有将心轴分为第一和第二端部 4b、 4c 的中心轴环 4a。轴承 1 支撑心轴 4 的第二端部 4c。也安装在心轴 4 的该端部 4c 上的是变 速器组件的低速、 高扭矩传输路径的第二从动齿轮 6。第二从动齿轮 6 不直接安装在心轴 4 上， 但是经由超越轴承或离合器 5 安装在心轴 4 上。超越轴承 5 优选地压配合在心轴 4 上， 并使第二从动齿轮 6 优选地压配合在超越轴承 5 上， 尽管可使用将第二从动齿轮 6 安装到 超越轴承 5 上和将超越轴承 5 安装到心轴 4 上的任何适宜构件。在操作中， 超越轴承使第 二从动齿轮 6 在限定方向上以比心轴 4 慢得多的速度旋转。
超越轴承 5 包括经由离合器机构 ( 未示出 ) 联接的外环和内环元件。当外环在限 定方向上以比内环慢得多的速度旋转时， 在外环和内环之间经由离合器机构没有接合， 即 外环在所述限定方向上以慢于内环的速度自由地旋转。然而， 当内环在限定方向上减速到 趋于小于外环的速度时， 离合器机构使内环和外环接合以传递通过内环应用到外环的任何 驱动力。当外环在与限定方向相反的方向上以比内环更快的速度旋转时， 在内环和外环之 间通过离合器机构再没有接合， 并且外环在所述相反的方向上以比内环更快的速度自由地 旋转。变速器组件被布置， 使得用于第二从动齿轮的正常驱动方向与限定方向相符， 其中， 外环在外环趋于比内环更快时经由离合器机构将驱动提供给内环。在此连接中， 熟练的工
匠将熟悉超越轴承 / 离合器的操作原理。
置于轴环 4a 附近的垫圈 7 可提供在心轴 4 的第一末端部分 4b 上， 并用来限制第 一从动齿轮 8 和锁销 9 的轴向运动。第一从动齿轮 8 安装在心轴 4 的所述第一端部 4b 上。
变速器组件的连接器包括凸轮板 13 和托架 12。托架 12 安装在心轴 4 上以接合第 一从动齿轮 8， 并且凸轮板 13 安装在托架 12 上以接合托架 12。凸轮板 13 沿心轴 4 相对于 托架 12 是轴向可移动的。多个锁销 9 设定在托架 12 上， 当凸轮板处于第一位置时， 锁定或 固定第一从动齿轮 8 以与心轴 4 一起旋转， 并且凸轮板 12 处于第二位置时， 从心轴 4 松开 或释放第一从动齿轮 8， 使得第一从动齿轮 8 可独立于心轴 4 旋转。锁销 9 布置成在托架处 于第一位置时接合第一从动齿轮 8 的内表面， 以便相对于心轴 4 楔形地固定其位置， 使得第 一从动齿轮 8 与心轴 4 一起旋转， 就是说第一从动齿轮 8 将任何其接收到驱动力传递给心 轴 4。托架 12 因此起控制锁销 9 的位置的作用。托架 12 具有多个弹簧板 10， 该弹簧板 10 促使锁销在托架 12 处于其第一位置时在第一从动齿轮 8 的内表面和心轴 4 之间接触。在 多个锁销 9 用来将第一从动齿轮 8 的位置相对于心轴 4 固定的同时， 应当理解到， 仅仅一个 锁销 9 可被需要， 或者一些其他适宜的装置可用来相继将第一从动齿轮 8 从固定位置锁定 和释放以与心轴 4 一起旋转。
三个弹簧 11 的组用来促使托架 12 绕心轴 4 自其第二位置至其第一位置旋转短的 距离， 其中锁销 9 相对于心轴 4 楔形地固定第一从动齿轮 8 的位置。弹簧 11 位于第一从动 齿轮的主体内的各自凹槽内， 并作用在托架 12 的轴向延伸邻接元件 12a 的各个前部邻接表 面上， 邻接元件延伸入所述凹槽以促动所述托架 12 朝向其第一位置。托架 12 包括塑性材 料挤压元件， 并且邻接元件 12a 由托架 12 的挤压部分一体地形成， 尽管托架可由任何适宜 的材料形成， 并不需要包括一体形成的元件。
凸轮板 13 布置成沿托架 12 的轴环 12b 轴向地移动， 使得凸轮板 13 的各个楔形凸 轮元件 13a 接合托架 12 的邻接元件 12a 的各个背部邻接表面， 并促使它朝向对立于弹簧 11 的第二位置。邻接元件 12a 的背部邻接表面形成在那些包括前部邻接表面的所述邻接元件 12a 的对立侧。 有必要将轴向促动力应用到凸轮板 13 上， 该促动力大于由弹簧 11 施加在托 架 12 的邻接元件 12a 上的旋转力， 以使所述托架 12 从其初始的第一位置转动到其第二位 置， 在第二位置， 锁销 9 被释放或松开以与第一从动齿轮 8 不接触， 从而将第一从动齿轮自 其固定位置松开， 以与心轴 4 一起转动。
后垫圈 14 可设定用来限制凸轮板 13 的轴向运动和托架 12 在心轴 4 的第一端部 4b 上。保持环 15 可设定用来保持垫圈 14。衬套 16 可用来支撑动力工具外壳内的心轴 4 的另一个末端。
为了影响凸轮板 13 的轴向运动以使托架 12 从第一位置转动到第二位置， 提供了 速度变化控制杆元件 17。速度变化控制杆 17 在一个末端具有 “C” 形部分， 其包括承载各自 轴承 18 的第一和第二臂。轴承 18 在使用时接触凸轮板 13 的后表面， 并用来引导凸轮板 13 在心轴 4 上的第一和第二轴向位置之间， 所述第一轴向位置相应于托架 12 的第一位置， 所 述第二轴向位置相应于托架 12 的第二位置。当速度变化控制杆 17 处于其第一位置时， 支 撑在托架 12 的轴环 12b 上的凸轮板 13 与托架的后凸缘间隔开， 邻接元件 12a 沿心轴 4 突 出小的轴向距离， 使得托架 12 在弹簧 11 的偏置作用下维持在第一旋转位置。然而， 当速度 变化控制杆 17 用来促使凸轮板 13 沿轴环 12b 向托架凸缘轴向运动时， 凸轮板 13 的凸轮元件 13a 接合托架 12 的邻接元件 12a 的后部邻接表面， 以使托架 12 抵抗弹簧 11 的偏置力旋 转到其第二位置， 在该第二位置， 第一从动齿轮 8 自固定状态松开以与心轴 4 一起旋转。
在本发明的变速器组件的可手动操作实施例中， 速度变化控制杆 17 的另一个末 端布置成延伸到动力工具的外壳的外部， 以便于手动操作进行。操作员因此通过简单地操 作控制杆 17 来改变运转速度， 就是说， 通过移动控制杆 17 以影响凸轮板 13 在托架 12 的轴 环 12b 上的轴向运动。优选地， 控制杆 17 的末端将在适当位置位于动力工具外壳的外部， 该适当位置人体工程学上地适于操作动力工具加工工件或类似物的操作员易于进行。
更优选地， 控制杆 17 的另一个末端经由销元件 19、 20 连接到螺线管 23 的柱塞 21， 这就使控制杆 17 绕销元件 19 枢转， 由此螺线管柱塞 21 的运动被控制杆 17 传递到凸轮板 13， 以使凸轮板 13 的轴向运动以上述的方式接合托架 12。螺母 22 或任何其他适宜的构件 可用来将螺线管安装到齿轮变速箱或动力工具的其它适宜的外壳部分上。螺线管 23 可是 拖挂型螺线管， 尽管可使用任何适宜的螺线管。
小齿轮 25 包括变速器组件的输入轴。小齿轮 25 支撑动力工具变速器的第一和第 二主动齿轮 25a、 25b。第一主动齿轮 25a 永久地与第一从动齿轮 8 啮合， 然而第二主动齿 轮 25b 永久地或不变地与第二从动齿轮 6 啮合。衬套 24 设定用来支撑动力工具外壳内的 小齿轮 25 的一个末端。
在图 8 的变速器组件中， 连接器被操作成与传输路径的从动齿轮接合， 并使心轴 4 固定以便在限定方向上通过锁销 9 的楔作用在从动齿轮的内表面和心轴 4 的外表面之间转 动。换句话说， 当传输路径的从动齿轮以趋于超过心轴 4 的速度被驱动时 ( 尽管它不能实 际超过所述速度 )， 从动齿轮促使托架 12 的锁销进一步楔形地将从动齿轮接合到心轴 4， 因 此提供到从动齿轮的驱动被传递到心轴 4， 并且心轴 4 以所述传输路径的运转速度被驱动。 然而， 在心轴 4 以略微快于所述传输路径的从动齿轮的转速被驱动时， 相对于从动齿轮的 心轴 4 的更快速度释放从动齿轮和心轴 4 之间的锁销 9 的楔形接合到足够的程度， 使得从 动齿轮可相对于心轴 4 “滑动” ， 即以慢于心轴 4 的速度旋转。因此， 尽管所述传输路径的凸 轮板 13、 托架 12 和锁销 9 处于接合位置， 它们以超越轴承的方式作用， 以允许传输路径的从 动齿轮比心轴 4 更慢地旋转。变速器的连接器布置的此特征及其优势将在具有不止两个运 转速度的变速器的实施例的如下描述中变得更加显而易见。因此， 如参考图 8 描述的连接 器布置以相同的方式运转并包括超越轴承或离合器。因此将要了解的是， 低速传输路径的 从动齿轮将通过大体上如上描述的连接器安装到输出轴， 但是它总是以可运转的位置得以 维持或建立， 即促使锁销进入楔形接合位置。这同样不需要包括用于低速传输路径的作为 这种连接器部件的控制杆或模式开关， 因为无需操作所述连接器以使低速传输路径的从动 齿轮与心轴分离。
变速器组件的操作和其他特征以及具有这种变速器组件的动力工具在图 1 至图 6 图示， 并与附图中的图 9 至图 30 呼应。
在使用中， 螺线管 23 在柱塞 21 相对于螺线管外壳 ( 图 21) 处于延伸位置时被断 开。当接通时， 螺线管 23 将柱塞 21 推向非延伸的位置， 如图 27 最佳的显示。这样， 螺线管 在推拉配置中起作用。 然而， 应当理解的是， 推拉配置螺线管可同样很好地用来影响柱塞的 适当运动。
此外， 在螺线管 23 布置成在柱塞 21 处于相对于螺线管外壳的第一延伸位置时( 其对应于影响变速器组件的高速运转的托架 12 的第一位置 ) 被断开的同时， 应理解到这 些仅仅是优选的配置， 并且可应用备选的配置。
图 9 至 17 图示了本发明的组装有动力工具马达 30 的变速器组件 100。相对于图 8 用来表示变速器组件的部件的相同数字将在图 9 至图 17 中使用。
在图 9 和图 10 中， 组装马达和变速器组件以完整的形式显示。相反， 在图 11 至图 17 中， 组装马达和变速器组件在变速器组件的一部分被移除的情况下被显示， 目的是更好 地演示包括图 8 的部件的变速器组件的结构。
图 18 至图 32 图示了变速器组件 100 和 / 或所述变速器组件 100 的部件。相对于 图 8 用来表示变速器组件 100 的部件的相同数字将在图 18 至图 32 中使用。
图 18 至图 20 显示了变速器组件 100 的不同视图， 而图 19 和图 20 显示了所述变 速器组件 100 的局部剖视图， 其示出了内部结构。
图 21 至图 26 示出了变速器组件的不同视图和 / 或所述组件的部件处于表示高速 运转模式的状态。如图 21 所示， 在高速运转模式中， 螺线管 23 在柱塞 21 相对于螺线管外 壳处于其延伸位置时被断开。在此位置， 柱塞保持控制杆 17， 使得凸轮板 13 占据其与托架 12 轴向隔开的第一位置 ( 未示出 )， 由此托架 12 的锁销 ( 未示出 ) 固定第一从动齿轮以与 心轴 4 一起旋转。因此， 被第一主动齿轮 25a 传递到第一从动齿轮 8 的驱动力矩被传递到 心轴， 并且变速器组件以高速、 低扭矩运转模式运转。 图 22 和图 23 为心轴 4 和变速器组件 100 的从动齿轮 6、 8 的视图， 其使第一从动 齿轮 8 局部地剖视以揭示处于所述高速运转模式下的凸轮板 13、 托架 12、 弹簧 11 和第一从 动齿轮 8 的空间关系。能够看到， 凸轮板 13 相对于托架 12 配置， 使得凸轮板的楔形凸轮元 件 13a 在其前向末端上与托架的各自邻接元件 12a 的各个背部邻接表面接触。在使用中用 来将托架 12 偏置到初始第一位置的弹簧 11 位于形成第一从动齿轮 8 的凹槽内， 并被配置 使得所述弹簧作用在所述邻接元件 13a 的前部邻接表面上， 以促使托架 12 朝向其常用的第 一位置， 在该第一位置， 托架的锁销 9( 未示出 ) 接合第一从动齿轮 8 的内表面而成固定， 以 与心轴 4 一起旋转。凸轮板 13 朝向托架 12 的轴向运动使楔形凸轮元件 13a 更完整地与托 架邻接元件 12a 的背部邻接表面接合， 以使所述托架抵抗弹簧 11 的偏压力以图 22 和图 23 所示的顺时针方向向其第二位置旋转。
图 24 是心轴 4 和变速器组件 100 的从动齿轮 6、 8 的另一个视图， 其使第一个从动 齿轮 8 移除以更好地演示变速器组件 100 的内部结构。锁销 9 被托架 12 支撑， 并且在托架 的第一位置， 与第一从动齿轮 8 的内表面和心轴 4 的外表面楔形地接合， 从而相对于心轴 4 固定第一从动齿轮 8 的位置， 使得应用到第一从动齿轮 8 的驱动被传递到心轴 4。
图 25 是第一从动齿轮 8、 托架 12 和凸轮板 13 的部分截面的透视图， 其也示出了凸 轮板 13 和托架 12 在其各自的第一位置相对于变速器组件 100 的其它部件。图 26 为相应 于图 25 的端视图。在此视图中， 能够看到， 锁销 9 楔形地接合在第一从动齿轮 8 的内表面 和心轴 4 的外表面之间， 并且被托架 12 支撑的弹簧板 10 保持在适当位置。
图 27 至图 32 示出了变速器组件 100 的不同视图和 / 或处于表示低速度运转模式 状态下的所述组件的部件。如图 27 所示， 在低速运转模式， 螺线管 23 在其缩回或相对于螺 线管外壳的推拉位置与柱塞 21 接通。在此位置， 柱塞操作控制杆 17 以绕销 19 枢转， 使得 控制杆致使凸轮板 13 向托架 12 轴向地移动， 以占据轴向邻接托架 12 的第一位置 ( 未示
出 )， 由此托架 12 的锁销 9( 未示出 ) 免于固定第一从动齿轮 8， 以与心轴 4 一起旋转。因 此， 被第一主动齿轮 25a 传递到第一从动齿轮 8 的驱动力矩不被传递到心轴， 并且第一从动 齿轮 8 独立于心轴 4 旋转。在此配置中， 被第二主动齿轮 25b 提供到第二从动齿轮 6 的驱 动以前述的变速器的低速、 高扭矩运转模式被传送到心轴 4。
图 28 和图 29 是心轴 4 和变速器组件 100 的从动齿轮 6、 8 部分的视图， 其第一从 动齿轮 8 局部地剖开以揭示凸轮板 13、 托架 12、 弹簧 11 和第一从动齿轮 8 在所述低速运转 模式下的空间关系。能够看到， 凸轮板 13 已被促使向托架的轴环 12b 轴向地移动并向托架 12 移动， 使得所述凸轮板邻接托架 12 的凸缘。在此位置， 凸轮板的楔形凸轮元件 13a 在所 述凸轮元件 13a 的前倾边缘的后部点上与托架的各个邻接元件 12a 的各个背部邻接表面接 触。在凸轮板 13 的此位置， 凸轮板 13 向托架 12 的轴向运动使凸轮元件 13a 与托架邻接元 件 12a 的背部邻接表面完全接合， 以便使托架 12 克服弹簧 11 的偏压力以图 29 和 29 所示 的顺时针方向向其第二位置旋转。
图 30 是心轴 4 和变速器组件 10 的从动齿轮 6、 8 部分的另一个视图， 其使第一从 动齿轮 8 移除， 以在凸轮板 13 和托架 12 处于第二位置时更好地演示变速器组件 100 的内 部结构。在这些位置， 托架 12 支撑的锁销 19 不再楔形地接合第一从动齿轮 8 的内表面和 心轴 4 的外表面， 因此第一从动齿轮 8 自由地独立于心轴 4 旋转。 图 31 是第一从动齿轮 8、 托架 12 和凸轮板 13 的部分截面的透视图， 其也示出了相 对于变速器组件 100 的其它部件处于各自的第二位置的凸轮板 13 和托架 12。图 32 是对 应于图 31 的端视图。在此视图中， 能够看到， 锁销 9 现在位于相对于第一从动齿轮 8 的位 置， 其中限定在第一从动齿轮的内表面和心轴 4 的外表面之间的间隙或凹槽大于所述锁销 的直径， 使得第一从动齿轮 8 不再固定与心轴 4 一起旋转。
应当理解到， 凸轮板 13 的操作使托架 12 绕心轴 4 的转动将所述托架 12 自其第一 位置移动到第二位置， 以在变速器运转的同时， 使速度从高速、 低扭矩模式变化到低速、 高 扭矩模式得以实现。一个理由是因为本发明的布置不需要啮合齿轮的重新布置， 以影响运 转速度的变化。此外， 当凸轮板被操作用来自托架 12 轴向地移回到其初始位置时， 允许弹 簧 11 促使托架返回其初始位置， 这可通过托架 12 的锁销 9 与第一从动齿轮 8 的内表面和 心轴 4 的外表面再接合导致低速运转模式到高速运转模式的改变， 以将第一从动齿轮 8 固 定， 与心轴 4 一起旋转。这种运转模式改变可在变速器运转的同时被执行。因此， 高速和低 速模式之间的运转速度的接连变化可在动力工具的连续运转期间被影响而无需停止动力 工具。 在优选实施例， 速度的接连变化被自动地执行以响应在动力工具马达上的监测负载。
在优选实施例描述了具有第一和第二传输路径所限定的两种运转速度的动力工 具变速器的同时， 应当理解到， 落在附加权利要求范围内的动力工具变速器可具有多于两 种运转速度。 例如， 如上所描述的变速器组件可适合具有高速低扭矩运转模式、 中速中扭矩 运转模式和低速高扭矩运转模式。这可通过改进参考图 1 至 32 所描述的变速器组件而得 到， 以具有限定中间运转模式的第三传输路径并可利用事实 ： 参考图 1 至 32 所描述的凸轮 板、 托架和锁销配置在变速器的输出轴被导致以高于传输路径例如中间传输路径的从动齿 轮的速度旋转时以类似于超越轴承或离合器的方式操作， 并具有前文所述类型的连接器以 接合传输路径的从动齿轮并将从动齿轮固定以与输出轴一起转动。这是因为， 托架作支撑 的锁销的楔形动作将传输路径的从动齿轮固定或锁定以与输出轴在一个限定方向上一起
旋转， 但在限定方向相反的方向上不旋转。这种中间传输路径在配置上类似于前述的具有 安装在变速器组件的输入轴上 ( 布置成啮合和驱动安装在输出轴上的另一个从动齿轮 ) 的 主动齿轮的高速传输路径。 主动齿轮与从动齿轮的比率限定了另一个传输路径的中间运转 速度。中间传输路径的从动齿轮也具有前文提及类型的连接器， 以使从动齿轮与输出轴接 合和分离。连接器用来使从动齿轮与输出轴接合作固定， 以通过从动齿轮的内表面和输出 轴的外表面之间的锁销的楔作用使从动齿轮在限定方向上旋转。换句话说， 当中间传输路 径的从动齿轮以趋于超过输出轴的速度 ( 尽管它实际上不超过所述速度 ) 被驱动时， 从动 齿轮将托架的锁销推入， 以将从动齿轮楔形地接合到输出轴， 从而将提供到从动齿轮的驱 动传递到输出轴， 并且输出轴以中间传输路径的运转速度被驱动。 然而， 在输出轴以快于中 间传输路径的从动齿轮的转速被驱动时， 相对于从动齿轮更快的输出轴速度松开到足够的 程度， 从动齿轮和输出轴之间的锁销的楔形接合使得从动齿轮能相对于输出轴滑动， 即以 慢于输出轴的速度旋转。 因而， 即使中间传输路径的凸轮板、 托架和锁销处于它们的接合位 置， 它们以超越轴承的方式工作， 以允许中间传输路径的从动齿轮比输出轴更慢地旋转。 这 种方式的优势在于 ： 对于变速器的高速运转， 高速和中速传输路径的各个螺线管可被断开。
在运行中， 当高速和中速传输路径的连接器被操作用来使各自的从动齿轮与输出 轴断开时， 变速器以低速传输路径 ( 具有通过超越轴承或离合器安装在输出轴上的从动齿 轮 ) 所限定的低速运转模式操作。在这种运转模式下， 高速和中速传输路径的从动齿轮继 续被驱动， 但是由于所述从动齿轮独立于输出轴转动， 不传递任何驱动给输出轴。 断开高速 和中速传输路径的各个从动齿轮可通过对布置成致动所述传输路径控制杆或模式开关的 各个螺线管接通而得到。 当螺线管通电时， 螺线管布置成致动控制杆或模式开关， 以将各自 的凸轮板向各自的托架轴向地移动， 从而使所述高速和中速传输路径的各个连接器在限定 方向上与输出轴分离， 就是说， 不再与输出轴固定在一起旋转。 本实施例中用于高速和中速 传输路径的凸轮板、 托架和连接器布置可具有参考图 1 至 32 描述的凸轮板、 托架和连接器 布置相同的结构和设置。
中速运转模式可通过布置中速传输路径的连接器使其从动齿轮与输出轴接合而 使高速传输路径的从动齿轮不与输出轴接合而选定。 可通过对高速传输路径的螺线管通电 而对中速传输路径的螺线管断电而得到。在此模式下， 低速传输路径的超越轴承允许输出 轴比低速传输路径的被永久地驱动的从动齿轮快得多的速度旋转。 高速传输路径的从动齿 轮独立于输出轴旋转， 因而中速传输路径的从动齿轮 ( 其通过各自的连接器在限定方向上 与输出轴固定在一起以便旋转 ) 以中速和中力矩将驱动传递给所述输出轴。
高速运转模式可通过布置高速传输路径的连接器使其从动齿轮与输出轴接合并 使中速传输路径的从动齿轮与输出轴接合或者保持接合而选定。 可通过对高速和中速传输 路径的各自螺线管断电而获得。中速传输路径的从动齿轮继续被驱动， 并被允许通过连接 器的离合动作以慢于输出轴的速度旋转， 尽管所述连接器在其操作位置上， 这通常将中速 传输路径的从动齿轮与输出轴固定在一起以便旋转。然而， 高速传输路径的从动齿轮 ( 其 通过各自的连接器在限定方向上与输出轴固定在一起以便旋转 ) 以高速和低力矩将驱动 传递给所述输出轴。
高速、 中速和低速运转模式之间可自动地切换， 以响应动力工具马达的监测负载， 即马达的运转电流。 这种自动速度模式切换可连同各种运转模式的各自的电流阈值一起执行。此外， 应当了解到， 高速、 中速和低速运转模式之间的变化可在变速器器运行时如前文 描述的方式执行。
应当了解的是， 关于各自螺线管的通电和断电可逆转过来， 其中螺线管通电的状 态使传输路径的连接器将传输路径的从动齿轮与输出轴接合起来。
应当了解的是， 另一个中速运转可通过增加具有类似于高速传输路径设置的另一 个传输路径而限定， 但具有限定各个中运转速度的不同齿轮比。在此实施例中， 速度选择 由其中一个传输路径决定， 这有必要为任何一个高运转速度的传输路径的各个螺线管而配 置， 所述任何一个高运转速度高于要通电的所选传输路径的运转速度。这就确保所有的速 度高于所选传输路径的所述高速传输路径的连接器使它们各自的从动齿轮与输出轴分离。 控制器可用来影响这个。 再者， 关于各自螺线管的通电和断电可逆转过来， 其中螺线管通电 的状态使传输路径的连接器的传输路径将从动齿轮与输出轴接合起来。
一般地， 本发明提供一种用于动力工具的变速器组件， 其包括组成高速传输路径 的第一传输路径和组成低速传输路径的第二传输路径。 各传输路径的从动齿轮在变速器的 运转期间被永久地驱动。 控制器用来结合或分离高速传输路径以响应为变速器的输入提供 驱动力矩的电马达的监测运转电流。 当分离时， 高速传输路径的从动齿轮继续被驱动， 但是 从动齿轮与变速器的输出分离。 因此， 在这些环境下， 低速传输路径是为变速器输出提供低 速、 高扭矩驱动的 “主动” 传输路径。离合器使低速传输路径以低于变速器组件输出的速度 运转， 此时高速传输路径接合并为变速器输出提供高速、 低扭矩驱动。
尽管本发明已在附图和前述的描述中进行了详细的说明和描述， 同样应认为是演 示性的、 特征上非限制性的， 应当理解的是， 仅仅示例性实施例得到了显示和描述， 并不以 任何方式限制本发明的范围。能够了解的是， 本文所描述的任何一个特征可用于任何实施 例。演示性的实施例不排除本文未引证的任何其他实施例。因此， 本发明也提供包括上述 一个或多个演示性实施例的组合的实施例。 如本文提出的本发明的改型或变型可在不脱离 本发明精神和范围的情况下做出， 因此， 仅仅这些限制应被附加权利要求所表示。
在本发明的紧随其后的权利要求和前述的描述中， 除了上下文需要因表达语言 作特殊说明或必要的暗示的背景之外， 单词 “comprise”或其变型， 例如 “comprises”或 “comprising” ， 用来表示包含的意思， 即说明所述特征的存在性， 而不排除本发明的不同实 施例中的其它特征的存在或添加。
应当理解的是， 如果任何现有的出版物被引用到本文， 这种引用不构成澳大利亚 或任何国家的准入， 因为出版物形成本领域通用技术常识的一部分。