电动工具 【技术领域】
本发明涉及电动工具 ； 并且， 更具体地， 涉及包括能多级改变减速比的行星齿轮系 的电动工具。背景技术
通常， 已经公开了一种电动工具， 其包括行星齿轮系和构造为与行星齿轮系相啮 合和脱离的可移动元件。电动工具能通过控制可移动元件的运动来多级变速 ( 例如参见日 本专利申请公开 No.S63-101545)。
作为这种电动工具， 已经提供了例如图 7A 至 7C 中所示的包括减速机构的电动工 具。电动工具包括在圆周方向上布置有多个齿的托架 90 ； 与托架 90 的输出齿轮相啮合的 行星齿轮 91 ； 以及具有多个与托架 90 和行星齿轮 91 相啮合的齿的环形齿轮 92。环形齿轮 92 可轴向地滑动以便与托架 90 的齿相啮合和脱离。
具体地， 环形齿轮 92 可在图 7A 中所示的其齿与托架 90 和行星齿轮 91 相啮合的 位置以及图 7C 中所示其齿与托架 90 脱离并且与行星齿轮 91 和另一个齿轮 93 相啮合的位 置之间移动。在这个示例中， 齿轮 93 具有径向向内延伸的齿， 并且齿轮 93 固定至减速器外 壳。齿轮 93 的齿构造为与形成于环形齿轮 92 的外周边上的外齿相啮合。
在电动工具中， 环形齿轮 92 用作可移动元件。电动工具能通过控制可移动元件的 轴向运动以改变其减速比来多级变速。
同时， 当在电动工具中可移动元件滑动并且与托架 90 脱离并与齿轮 93 相啮合时， 可移动元件和齿轮 93 的齿在可移动元件的每个齿定位于齿轮 93 的相邻齿之间的情况下彼 此可靠地啮合。然而， 当可移动元件和齿轮 93 的齿的面对表面被带入彼此相接触时， 可移 动元件停止滑动并且锁闭于可移动元件和齿轮 93 的齿的面对表面形成彼此接触的位置处 ( 参见图 7B)。在此情况下， 电动工具难以改变减速比。 发明内容
考虑到以上情况， 本发明提供了一种在减速比改变时能通过可靠地控制将与目标 齿轮相啮合的可移动元件来可靠地改变减速比的电动工具。
根据本发明的一个方面， 提供了一种电动工具， 其包括 ： 容纳于壳体中并且用作驱 动动力源的电机 ； 用于将旋转驱动力传递至设置于壳体前侧处的工具零件的减速机构 ； 以 及容纳于壳体中并且在其中容纳减速机构的圆柱形减速器外壳， 其中减速机构包括行星齿 轮系和在行星齿轮系的轴向上可滑动以便与行星齿轮系相啮合或脱离的可移动元件， 并且 其减速比可通过控制可移动元件的运动而多级改变。 电动工具还包括 ： 所述减速器外壳， 其 包括形成为穿过减速器外壳的侧壁并且沿着轴向延伸的滑动孔 ； 转盘， 其可绕着轴线在减 速器外壳的周边旋转， 转盘包括相对于轴向倾斜地延伸并且与滑动孔重合的操作槽 ； 支撑 元件， 其从可移动元件径向向外地突出并且延伸穿过滑动孔和操作槽 ； 驱动单元， 其用于沿 着减速器外壳的周边驱动转盘 ； 以及偏压单元， 其用于在转盘通过驱动单元旋转就位时在支撑元件的移动方向上将加压力施加至支撑元件。
当可移动元件马上到达转换位置之前 (immediately before) 不能移动时， 偏压单 元可产生加压力。
偏压单元可以是设置于操作槽的侧面处但操作槽的纵向相反端部除外的弹性体。
弹力施加槽可沿着操作槽形成以便在操作槽和弹力施加槽之间形成薄部分， 并且 这个薄部分用作偏压单元。
偏压单元可包括一对磁体， 所述磁体分别设置于转盘的一个圆周端部和减速器外 壳的一部分处以使得它们布置为彼此相对。
通过本发明的电动工具， 在减速比改变时能通过可靠地控制将与目标齿轮相啮合 的可移动元件来可靠地改变减速比。 附图说明
本发明的目标和特点将从以下结合附图给出的对实施例的描述中变得明显， 其 图 1A 至 1C 是示出根据本发明第一实施例的减速机构的主要零件的横截图 ； 图 2A 至 2C 是示出第一实施例中的转盘周围的主要零件的侧视图 ； 图 3 是示出根据第一实施例的整体电动工具的侧面横截图 ； 图 4A 至 4C 是示出第一实施例中的转盘、 操作槽、 偏压单元以及支撑元件的放大视中：
图； 图 5A 至 5C 是示出根据本发明第二实施例的转盘、 操作槽、 偏压单元以及支撑元件 的放大视图 ；
图 6A 至 6C 是示出根据本发明第三实施例的转盘、 操作槽、 偏压单元以及支撑元件 的放大视图 ； 并且
图 7A 至 7C 是用来解释常规减速机构的参考图。
具体实施方式
现在将参照构成本发明一部分的附图描述本发明的实施例。 而且， 为了描述方便， 沿着减速机构 2 的轴线的方向定义为轴向。
如图 3 中所示， 根据本发明第一实施例的电动工具包括圆柱形壳体 10 和从壳体 10 横向地延伸的把手 11， 它们一起形成电动工具的外观。 壳体 10 在其中包括用作驱动动力源 的电机 13 ； 以及用来降低电机 13 的旋转驱动力并且将降低的力传输至工具零件比如驱动 钻头等的减速机构 2。电动工具还包括用来将动力供应至电机 13 的电池 12 ； 以及用来控制 供应至电机 13 的动力的触发开关 14。
壳体 10 还包括减速器外壳 4 ； 并且减速机构 2 容纳于减速器外壳 4 中。减速机构 2， 如图 1 中所示， 包括多个行星齿轮系 21。 第一行星齿轮系 21 包括放置于其输入侧并且由 电机 13 驱动的太阳齿轮 22 ； 布置于太阳齿轮 22 周围的多个行星齿轮 23 ； 用于可旋转地保 持行星齿轮 23 的托架 24 ； 以及放置于行星齿轮 23 的周边部分处的环形齿轮 25。
托架 24 具有从其外周边部分径向向外地突出的齿。托架 24 在其中心部分处包括 用作第二行星齿轮系 21 的输入的中心齿轮单元 26。行星齿轮系 21 的行星齿轮 27 布置于第一行星齿轮系 21 的托架 24 的中心齿轮单元 26 周围。
第二行星齿轮系 21 的行星齿轮 27 由第二行星齿轮系 21 的托架 28 可旋转地保持 就位。第二行星齿轮系 21 的托架 28 包括位于其输出侧的中心部分处的中心齿轮单元 29， 以及布置于中心齿轮单元 29 周围的 ( 第三行星齿轮系 21 的 ) 行星齿轮 30。行星齿轮 30 由第三行星齿轮系 21 的托架 36 可旋转地保持就位并且与布置于行星齿轮 30 外侧的第三 行星齿轮系 21 的环形齿轮 33 相啮合。第三行星齿轮系 21 的托架 36 构造为通过第三行星 齿轮系 21 的行星齿轮 30 的回转而旋转。输出轴 ( 未示出 ) 从托架 36 的中心部分突出， 并 且旋转驱动力传输至输出轴。
如上所述， 第一行星齿轮系 21 包括设置于行星齿轮 23 周围的环形齿轮 25。第一 行星齿轮系 21 的环形齿轮 25 固定至减速器外壳 4， 从而其不旋转。第二行星齿轮系 21 包 括在第二行星齿轮系 21 的行星齿轮 27 周围的环形齿轮 31， 环形齿轮 31 可沿着轴向自由地 滑动。
第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 包括从其内周边部分径向向内地突出的齿 320 以及在其输出侧的端部的外周边表面处径向向内地凹陷的齿 321。 第二行星齿轮系 21 的环 形齿轮 31 可在其与第一行星齿轮系 21 的托架 24 的齿和第二行星齿轮系 21 的相应行星齿 轮 27 的齿相啮合的位置以及其与第二行星系齿轮 21 的行星齿轮 27 的齿和从减速器外壳 4 径向向内地突出的固定齿 41 相啮合的位置之间移动。
本实施例的电动工具在第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 与第一行星齿轮系 21 的托架 24 以及第二行星齿轮系 21 的行星齿轮 27 相啮合时处于非减速模式 ( 参见图 1A)。 而且， 电动工具在第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 与第二行星齿轮系 21 的行星齿轮 27 和固定齿 41 相啮合时处于减速模式 ( 参见图 1C)。在本实施例的电动工具中， 第二行星齿 轮系 21 的环形齿轮 31 用作可移动元件。布置于第三行星齿轮系 21 的行星齿轮 30 的外周 边周围的第三行星齿轮系 21 的环形齿轮 33 固定至减速器外壳 4。
第一行星齿轮系 21 的行星齿轮 23 如图 1 所示与第一行星齿轮系 21 的太阳齿轮 22 和环形齿轮 25 相啮合。第二行星齿轮系 21 的行星齿轮 27 与第一行星齿轮系 21 的托架 24 的中心齿轮单元 26 以及第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 相啮合。第三行星齿轮系 21 的行星齿轮 30 与第二行星齿轮系 21 的托架 28 的中心齿轮单元 29 以及第三行星齿轮系 21 的环形齿轮 33 相啮合。
第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 包括由此径向向外地突出的支撑元件 34。环 形齿轮 31 可通过控制支撑元件 34 的轴向运动来滑动。在本实施例中， 第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 具有形成于其外周边表面上的环状槽 35。支撑元件 34 的一端容纳于槽 35 中， 以使得环形齿轮 31 能在通过支撑元件 34 的轴向运动而移动的同时旋转。而且， 支撑元 件 34 延伸穿过减速器外壳 4 的侧壁。
减速器外壳 4 具有圆柱形状并且在其中容纳具有这种构造的减速机构 2。轴向细 长形状的滑动孔 42 形成为穿过减速器外壳 4 的侧壁以对应于支撑元件 34。支撑元件 34 穿 过滑动孔 42 突出至减速器外壳 4 的外侧。
本实施例的电动工具， 如图 2A 至 2C 中所示， 还包括可绕着其轴线在减速器外壳 4 的周边周围旋转的转盘 5。 转盘 5 形成有相对于轴向倾斜地 ( 例如， 在从侧面看时相对于轴 向倾斜大约 45° ) 延伸的操作槽 51。转盘 5 安装至电动工具以使得操作槽 51 与减速器外壳 4 的滑动孔 42 重合。换言之， 支撑元件 34 延伸穿过滑动孔 42 和操作槽 51 两者。
在转盘 5 绕着其轴线在减速器外壳 4 周围旋转时， 支撑元件 34 由操作槽 51 的边 缘在轴向上施压并且因而沿着滑动孔 42 移动。当支撑元件 34 在纵向上定位于操作槽 51 的一端处时 ( 参见图 2A)， 第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 与第一行星齿轮系 21 的托架 24 以及第二行星齿轮系 21 的行星齿轮 27 相啮合 ( 参见图 1A)。当支撑元件 34 在纵向上 定位于操作槽 51 的另一端处时 ( 参见图 2C)， 第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 与第二行 星齿轮系 21 的行星齿轮 27 以及减速器外壳 4 的固定齿 41 相啮合 ( 参见图 1C)。
转盘 5 包括偏压单元 6。在转盘 5 旋转至预定位置时， 偏压单元 6 在移动方向上朝 着支撑元件 34 施加加压力。具体地， 在转盘 5 旋转至预定位置的情况下， 在第二行星齿轮 系 21 的环形齿轮 31 通过将其齿和固定齿 41 的面对表面带入彼此相接触而不能移动时， 加 压力朝着支撑元件 34 连续地施加。而且， 在转盘 5 反向旋转时， 在其齿和第一行星齿轮系 21 的托架 24 的齿的面对表面彼此相接触以使得第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 不能进 一步移动时， 加压力朝着支撑元件 34 连续地施加。
本实施例的偏压单元 6， 如图 4A 至 4C 中所示， 包括一对分别沿着操作槽 51 的相对 的长边提供的弹性体 61。弹性体 61 设置于操作槽 51 的侧面处， 操作槽 51 的纵向相反端部 除外。 弹性体 61 的面对表面分别用作操作槽 51 的相对的长边。每个弹性体 61 具有如 此程度的硬度以使得弹性体 61 在可移动元件 34 移动的状态下不会由于压下支撑元件 34 而显著地弹性变形。另一方面， 当弹性体 61 在可移动元件不能移动的状态下压下支撑元件 34 时， 弹性体 61 由支撑元件 34 压回， 这引起弹性体 61 被弹性地变形。这时， 弹性体 61 在 移动方向上 ( 朝着转换位置 ) 朝着支撑元件 34 连续地施加加压力。
本实施例的电动工具还包括用于绕着轴向驱动转盘 5 的驱动单元。具体地， 驱动 单元 7 驱动转盘 5 沿着减速器外壳 4 的周边在预定的范围内往复运动。本实施例的驱动单 元 7 包括能前后旋转的小马达。
这种构造的电动工具能在具有不同减速比的多级变速。减速比如下变化。
为了从非减速模式转换至减速模式， 转盘 5 由驱动单元 7 从图 2A 中所示的位置旋 转至图 2C 中所示的位置。然后， 由转盘 5 的操作槽 51 施压的支撑元件 34 沿着滑动孔 42 移动。这时， 第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 也通过支撑元件 34 的运动而移动。
在第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 开始与固定齿 41 相接触时， 环形齿轮 31 由 于固定齿 41 的缘故而变得不能移动， 而转盘 5 继续旋转。这引起设置于操作槽 51 的侧面 处的弹性体 61 中的一个弹性地变形， 从而产生回复力， 由此弹性体 61 朝着固定齿 41 连续 地对支撑元件 34 施压。
这时， 如果用作驱动动力源的电机 13 运行， 第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 在 由弹性体 61 压下的同时旋转。然后， 第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 相对于固定齿 41 在它们的面对表面彼此相接触的状态下旋转。环形齿轮 31 旋转至环形齿轮 31 的齿与固定 齿 41 相啮合的位置并且然后由从弹性体 61 施加的压力移动至转换位置。因此， 由于第二 行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 和固定齿 41 彼此相啮合并且环形齿轮 31 的旋转受到限制， 输出轴的旋转减速并且电动工具从非减速模式转换至减速模式。
从减速模式转换至非减速模式以相反的顺序执行， 并且因而其描述将在这里省
略。在此情况下， 与第二行星齿轮系 21 的环形齿轮 31 的齿相啮合的元件是第一行星齿轮 系 21 的托架 24 的齿， 并且状态变得与在可移动元件 32 的压下方向相反时的情况相同。
在这种构造的电动工具中， 当减速比改变时， 支撑元件 34 在其移动方向上连续地 受压， 即使在可移动元件 32 由于和将与其啮合的目标元件 ( 例如， 固定齿 41 或第一行星齿 轮系 21 的托架 24 的齿 ) 的面对表面相接触而暂时不能移动。因此， 即使在可移动元件 32 和目标元件的面对表面没有彼此对准时， 也能形成可移动元件 32 与目标元件的啮合。因 此， 能可靠地允许可移动元件 32 和目标元件彼此相啮合。
本实施例的偏压单元 6 在可移动元件 32 马上在到达转换位置之前不能移动时产 生压力。因此， 能在不产生不必要的力之下可靠地改变减速比。而且， 由于偏压单元 6 包括 弹性体 61， 能提供具有简单结构的电动工具而没有按比例增大电动工具。
接着， 本发明的第二实施例将参照图 5A 至 5C 进行描述。由于第二实施例除了偏 压单元 6 的构造以外具有与第一实施例相同的结构， 因此将在没有冗余描述之下主要描述 它们之间的差异。
在根据第二实施例的电动工具中， 偏压单元 6 包括一对沿着转盘 5 的操作槽 51 形 成的弹力施加槽 63。弹力施加槽 63 设置于操作槽 51 的相反侧处以使得操作槽 51 布置于 其间。弹力施加槽 63 布置为与操作槽 51 基本上平行， 并且薄部分 62 分别形成于操作槽 51 和弹力施加槽 63 之间。 薄部分 62 能朝着弹力施加槽 63 弹性地变形， 并且在它们变形时产生回复力。
因此， 能在其移动方向上连续地对支撑元件 34 施压， 甚至在可移动元件 32 由于和 将与之啮合的目标元件 ( 例如， 固定齿 41 或第一行星齿轮系 21 的托架 24 的齿 ) 的面对表 面相接触而暂时不能移动时。因此， 能可靠地允许可移动元件 32 和目标元件彼此相啮合。
而且， 由于偏压单元 6 包括由弹力施加槽 63 形成的薄部分 62， 无需在本实施例的 电动工具中提供另外的元件， 比如弹性体 61 等。因此， 能减少部件数量。
接着， 本发明的第三实施例将参照图 6A 至 6C 进行描述。由于第三实施例除了偏 压单元 6 的构造以外具有与第一实施例相同的结构， 因此将在没有冗余描述之下主要描述 它们之间的差异。
在根据本发明第三实施例的电动工具中， 偏压单元 6 包括一对磁体 80 和 81， 它们 分别设置于转盘 5 的一个圆周端部和减速器外壳 4 的一部分处以使得它们布置为彼此相 对。磁体 80 和 81 构造为选择性地具有用于相互磁性吸引的相反磁极或用于相互磁性排斥 的相同磁极。在本实施例的电动工具中， 磁体 80 和 81 的至少一个由电磁体形成。
因此， 能通过由磁力引起的压力将旋转力连续地施加至转盘 5， 即使在可移动元件 34 由于和将与之啮合的目标元件 ( 例如， 固定齿 41 或第一行星齿轮系 21 的托架 24 的齿 ) 的面对表面相接触而暂时不能移动时。当力如图 6A 至 6C 中所示向下施加至转盘 5 时， 操 作槽 51 能在其移动方向上将压力连续地施加至支撑元件 34。 因此， 能可靠地允许可移动元 件 32 和目标元件彼此相啮合。
不同于第一和第二实施例， 无需产生足够大的力以使本实施例的电动工具中的弹 性体 61 或薄部分 62 变形。换言之， 在本实施例的电动工具中， 不会在支撑元件 34 和操作 槽 51 之间产生过度的摩擦， 因为转盘 5 仅通过磁力旋转而不是通过从驱动单元 7 施加的更 强力。因此， 能减少产生过度摩擦的零件， 从而抑制部件的劣化。
虽然本发明的电动工具通过上面的实施例进行描述， 但是其不限于上面的实施 例。而且， 即使环形齿轮 31 在上面的实施例中用作可移动元件 32， 但是可移动元件不限于 本发明的电动工具中的环形齿轮。
虽然已经相对于实施例示出和描述本发明， 但是本领域技术人员将理解到， 可在 不脱离本发明如以下权利要求所限定的范围之下做出各种变化和变型。