用于动力工具的自动变速器.pdf

本发明涉及一种由电机驱动的变速器组件，该变速器组件包括具有外部环形齿轮的变速器；相对于所述外部环形齿轮在第一位置和第二位置之间可移动的连接器，在第一位置，所述连接器响应于从所述电机接收到的转矩而能够随所述变速器一起转动，在第二位置，所述连接器和所述外部环形齿轮是不能转动的；和控制机构，该控制机构可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较。所述控制机构可操作以响应于所述电机的运行电流超过阈值电流而将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置。

1.  一种由电机驱动的变速器组件，该变速器组件包括：
具有外部环形齿轮的变速器；
相对于所述外部环形齿轮在第一位置和第二位置之间可移动的连接器，在所述第一位置，所述连接器响应于从所述电机接收到的转矩而能够随所述变速器一起转动，在所述第二位置，所述连接器和所述外部环形齿轮是不能转动的；和
控制机构，该控制机构可操作以便检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较；
其中所述控制机构可操作以响应于所述电机的运行电流超过所述阈值电流而将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置。

2.  根据权利要求1所述的变速器组件，其中，当所述连接器位于所述第二位置时，通过所述变速器产生转矩放大，而当所述连接器位于所述第一位置时，不通过所述变速器产生转矩放大。

3.  根据权利要求1所述的变速器组件，其中，所述控制机构包括：
控制器，该控制器可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与所述阈值电流进行比较；和
电连接到所述控制器的螺线管；
其中，所述连接器响应于激励所述螺线管和将所述螺线管去除激励中的一者而能够从所述第一位置移动到所述第二位置。

4.  根据权利要求3所述的变速器组件，其中，所述控制机构包括：电连接到所述控制器的模式选择器开关，该模式选择器开关能够在第一位置和第二位置之间被操作，在所述第一位置，所述螺线管不考虑所述电机的运行电流而保持激励状态和非激励状态中的一者，在所述第二位置，所述螺线管响应于所述电机的运行电流超过所述阈值电流而被促使改变状态。

5.  根据权利要求3所述的变速器组件，其中，所述控制机构包括连接所述螺线管和所述连接器的杆。

6.  根据权利要求5所述的变速器组件，其中，所述连接器能够沿着第一轴线从所述第一位置移动到所述第二位置，并且其中所述杆能够围绕第二轴线枢转，以将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置，其中所述第二轴线基本上垂直于所述第一轴线。

7.  根据权利要求3所述的变速器组件，其中，所述螺线管包括弹簧，该弹簧可操作，从而当所述螺线管被去除激励时朝向所述第一位置和所述第二位置中的一个位置偏压所述连接器。

8.  根据权利要求1所述的变速器组件，其中，所述变速器为行星变速器，其中所述变速器组件还包括托架，该托架可操作以将转矩从所述电机传递到所述行星变速器，其中，当所述连接器位于所述第一位置时，所述托架、所述连接器和所述外部环形齿轮共同转动，当所述连接器位于所述第二位置时，所述托架能够相对于所述连接器和所述外部环形齿轮转动。

9.  一种由电机驱动的变速器组件，该变速器组件包括：
变速器，该变速器可操作以从所述电机接收转矩；和
连接到所述变速器的控制机构，该控制机构可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较；
其中所述控制机构能够在第一模式、第二模式和第三模式中的一种模式中被操作，在所述第一模式中，不通过所述变速器产生转矩放大，在所述第二模式中，通过所述变速器产生转矩放大，在所述第三模式中，当所述电机的运行电流小于所述阈值电流时，不通过所述变速器产生转矩放大，当所述电机的运行电流超过所述阈值电流时，通过所述变速器产生转矩放大。

10.  根据权利要求9所述的变速器组件，其中，所述变速器包括外部环形齿轮；并且所述变速器组件还包括相对于所述外部环形齿轮在第一位置和第二位置之间可移动的连接器，在所述第一位置，所述连接器响应于从所述电机接收到的转矩而能够与所述变速器一起转动，在所述第二位置，所述连接器与所述外部环形齿轮是不能转动的。

11.  根据权利要求10所述的变速器组件，其中，所述控制机构可操作以响应于电机的运行电流超过阈值电流而将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置。

12.  根据权利要求10所述的变速器组件，其中，当所述连接器位于所述第二位置时，通过所述变速器产生转矩放大，当所述连接器位于所述第一位置时，不通过所述变速器产生转矩放大。

13.  根据权利要求10所述的变速器组件，其中，所述控制机构包括：
控制器，该控制器可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较；和
电连接到所述控制器的螺线管；
其中，所述连接器响应于激励所述螺线管和将所述螺线管去除激励中的一者而能够从所述第一位置移动到所述第二位置。

14.  根据权利要求13所述的变速器组件，其中，所述控制机构包括电连接到所述控制器的模式选择器开关，该模式选择器开关能够在第一位置、第二位置和第三位置之间被操作，在所述第一位置，所述螺线管不考虑所述电机的运行电流而保持激励状态和非激励状态中的一个，在所述第二位置，所述螺线管不考虑所述电机的运行电流而保持所述激励状态和所述非激励状态中的另一个，在所述第三位置，所述螺线管响应于所述电机的运行电流超过阈值电流而被促使改变状态。

15.  一种操作动力工具的方法，该方法包括：
从电机通过变速器传递转矩；
检测所述电机的运行电流；
将所述电机的运行电流与阈值电流进行比较；和
当所述电机的运行电流超过所述阈值电流时，通过所述变速器放大从所述电机接收到的转矩。

用于动力工具的自动变速器
技术领域
本发明涉及一种动力工具，更具体地涉及一种动力工具变速器。
背景技术
动力工具变速器通常是使用者可以配置的，以提供动力工具的不同速度输出。例如，多速钻的操作者可以通过启动钻上的开关将钻设置为高速运行模式或者低速运行模式。
本发明试图在一定程度上避免或者减轻与动力工具变速器相关或者影响动力工具变速器的问题。
发明内容
一方面，本发明提供一种由电机驱动的变速器组件，其包括具有外部环形齿轮的变速器；相对于所述外部环形齿轮在第一位置和第二位置之间可移动的连接器，在第一位置，所述连接器响应于从所述电机接收到的转矩而能够随所述变速器一起转动，在第二位置，所述连接器和所述外部环形齿轮是不能转动的；和控制机构，该控制机构可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较。所述控制机构可操作以响应于所述电机的运行电流超过阈值电流而将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置。因此，变速器在动力工具作业的初始阶段提供高速度、低转矩的输出，并且在动力工具作业的最后阶段提供低速度、高转矩的输出。
优选地，当所述连接器位于所述第二位置时，通过所述变速器产生转矩放大，而当所述连接器位于所述第一位置时，不通过所述变速器产生转矩放大。
优选地，所述控制机构包括：控制器，该控制器可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较；和电连接到所述控制器的螺线管；其中，所述连接器响应于激励所述螺线管和将所述螺线管去除激励中的一个而可以从所述第一位置移动到所述第二位置。
优选地，所述控制机构包括：电连接到所述控制器的模式选择器开关，可以在第一位置和第二位置之间操作该模式选择器开关，在所述第一位置，所述螺线管不考虑所述电机的运行电流而保持激励状态和非激励状态中的一个，在所述第二位置，所述螺线管响应于所述电机的运行电流超过阈值电流而被促使改变状态。优选地，所述控制机构包括连接所述螺线管和所述连接器的杆。
所述连接器可以沿着第一轴线从所述第一位置移动到所述第二位置，并且其中所述杆可以围绕第二轴线枢转，以将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置，其中所述第二轴线基本上垂直于(transverse to)所述第一轴线。
所述螺线管可以包括弹簧，该弹簧可操作，从而当所述螺线管被去除激励时朝向所述第一位置和所述第二位置中的一个位置偏压所述连接器。
优选地，所述变速器为行星变速器，其中所述变速器组件还包括托架，该托架可操作以将转矩从所述电机传递到所述行星变速器，其中，当所述连接器位于所述第一位置时，所述托架、所述连接器和所述外部环形齿轮共同转动，当所述连接器位于所述第二位置时，所述托架可相对于所述连接器和所述外部环形齿轮转动。所述托架可包括凸起和凹槽中的一个，所述连接器包括所述凸起和所述凹槽中的另一个，当所述连接器位于所述第一位置时，所述凸起容纳于所述凹槽中，当所述连接器位于所述第二位置时，所述凸起从所述凹槽中移出。
优选地，所述外部环形齿轮包括凸起和凹槽中的一个，所述连接器包括所述凸起和所述凹槽中的另一个，当所述连接器位于所述第一位置和所述第二位置时，所述凸起容纳于所述凹槽中。
所述变速器组件可以包括单向离合器，当所述连接器位于所述第二位置时，该单向离合器可操作以防止所述外部环形齿轮和所述连接器的转动。
所述控制机构可以包括：控制器，该控制器可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较；和电连接到所述控制器的阈值选择器开关，该阈值选择器开关可操作以改变阈值电流。可以在第一模式、第二模式和第三模式中的一种模式中对所述控制机构进行操作，在所述第一模式中，不通过所述变速器产生转矩放大，在所述第二模式中，通过所述变速器产生转矩放大，在所述第三模式中，当所述电机的运行电流小于所述阈值电流时，不通过所述变速器产生转矩放大，当所述电机的运行电流超过所述阈值电流时，通过所述变速器产生转矩放大。
另一方面，本发明提供一种由电机驱动的变速器组件，该变速器组件包括变速器，该变速器可操作以从所述电机接收转矩；和连接到所述变速器的控制机构，该控制机构可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较。可以在第一模式、第二模式和第三模式中的一种模式中对所述控制机构进行操作，在所述第一模式中，不通过所述变速器产生转矩放大，在所述第二模式中，通过所述变速器产生转矩放大，在所述第三模式中，当所述电机的运行电流小于所述阈值电流时，不通过所述变速器产生转矩放大，当所述电机的运行电流超过所述阈值电流时，通过所述变速器产生转矩放大。
所述变速器可以包括外部环形齿轮；和相对于所述外部环形齿轮在第一位置和第二位置之间可移动的连接器，在第一位置，所述连接器响应于从所述电机接收到的转矩而能够与所述变速器一起转动，在第二位置，所述连接器与所述外部环形齿轮是不能转动的。
优选地，所述控制机构可操作以响应于电机的运行电流超过阈值电流而将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置。
优选地，当所述连接器位于所述第二位置时，通过所述变速器产生转矩放大，当所述连接器位于所述第一位置时，不通过所述变速器产生转矩放大。
所述控制机构可以包括：控制器，该控制器可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较；和电连接到所述控制器的螺线管；其中，所述连接器响应于激励所述螺线管和将所述螺线管去除激励中的一个而可以从所述第一位置移动到所述第二位置。
所述控制机构可以包括电连接到所述控制器的模式选择器开关，可以在第一位置、第二位置和第三位置之间操作该模式选择器开关，在所述第一位置，所述螺线管不考虑所述电机的运行电流而保持激励状态和非激励状态中的一个，在所述第二位置，所述螺线管不考虑所述电机的运行电流而保持所述激励状态和所述非激励状态中的另一个，在所述第三位置，所述螺线管响应于所述电机的运行电流超过阈值电流而被促使改变状态。所述控制机构还可以包括连接所述螺线管和所述连接器的杆。
优选地，所述连接器可以沿着第一轴线从所述第一位置移动到所述第二位置，并且其中所述杆可以围绕第二轴线枢转，以将所述连接器从所述第一位置移动到所述第二位置，其中所述第二轴线基本上垂直于所述第一轴线。
优选地，所述螺线管包括弹簧，该弹簧可操作，从而当所述螺线管被去除激励时朝向所述第一位置和所述第二位置中的一个位置偏压所述连接器。
优选地，所述变速器为行星变速器，其中所述变速器组件还包括托架，该托架可操作以将转矩从所述电机传递到所述行星变速器，其中，当所述连接器位于所述第一位置时，所述托架、所述连接器和所述外部环形齿轮共同转动，当所述连接器位于所述第二位置时，所述托架可相对于所述连接器和所述外部环形齿轮转动。
所述托架可包括凸起和凹槽中的一个，所述连接器包括所述凸起和所述凹槽中的另一个，当所述连接器位于所述第一位置时，所述凸起容纳于所述凹槽中，当所述连接器位于所述第二位置时，所述凸起从所述凹槽中移出。
所述外部环形齿轮包括凸起和凹槽中的一个，所述连接器包括所述凸起和所述凹槽中的另一个，当所述连接器位于所述第一位置和所述第二位置时，所述凸起容纳于所述凹槽中。
优选地，所述变速器组件包括单向离合器，当所述连接器位于所述第二位置时，该单向离合器可操作以防止所述外部环形齿轮和所述连接器的转动。
所述控制机构可以包括：控制器，该控制器可操作以检测所述电机的运行电流并且将所述运行电流与阈值电流进行比较；和电连接到所述控制器的阈值选择器开关，该阈值选择器开关可操作以改变阈值电流。
再一方面，本发明提供一种操作动力工具的方法。该方法包括从电机通过变速器传递转矩，检测所述电机的运行电流，将所述电机的运行电流与阈值电流进行比较，当所述电机的运行电流超过所述阈值电流时，通过所述变速器放大从所述电机接收到的转矩。
优选地，所述方法包括当所述电机的运行电流小于所述阈值电流时，从所述电机通过所述变速器传递没有放大的转矩。
优选地，所述方法包括在第一模式、第二模式和第三模式之间操作模式选择器开关，在所述第一模式中，不通过所述变速器产生转矩放大，在所述第二模式中，通过所述变速器产生转矩放大，在所述第三模式中，当所述电机的运行电流小于所述阈值电流时，不通过所述变速器产生转矩放大，当所述电机的运行电流超过所述阈值电流时，通过所述变速器产生转矩放大。
优选地，所述方法包括操作阈值选择器开关，以改变所述阈值电流。
优选地，所述方法包括压下所述动力工具上的触发开关以启动所述电机，并且在压下所述触发开关之后检测所述电机的运行电流。
通过下面详细的描述和附图，本发明的其它特征和方面将显而易见。
附图说明
图1所示的为包括变速器的典型动力工具。
图2所示的为包括变速器的典型动力工具，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图3所示的为典型传动系，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图4所示的为变速器的齿轮传动，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图5为变速器的分解图。
图6为变速器的分解图。
图7所示的为处于静止状态的变速器。
图8为图7的变速器的更近的视图。
图9所示的为在部分启动扳柄之后的变速器。
图10所示的为在部分启动扳柄之后的变速器，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图11所示的为在完全启动扳柄之后的变速器。
图12所示的为在完全启动扳柄之后的变速器，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图13所示的为响应转矩的增大的变速器，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图14所示的为响应转矩的增大的变速器，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图15所示的为响应于转矩的增大而转动的典型的第一环形齿轮。
图16所示的为响应于转矩的增大而转动的典型的第一环形齿轮。
图17所示的为响应于转矩的增大而转动的典型的第一环形齿轮，其中去除了一部分以更好地说明本发明的特征。
图18为响应于转矩的增大而转动的典型的第一环形齿轮的近的视图。
图19所示的为正在变速的变速器。
图20为正在变速的变速器的近的视图。
图21所示的为位于前进位置的典型的单向离合器装置。
图22为图21的典型的单向离合器装置的近的视图。
图23为包括自动变速器的动力工具的另一结构的侧视图，其中移除动力工具壳体的一部分以更好地说明本发明的特征。
图24为图23的动力工具的自动变速器的分解图。
图25为图23的动力工具的俯视图。
图26为图23的动力工具的放大的侧视图，显示的是处于高速、低转矩模式的自动变速器。
图27为图23的动力工具的放大的侧视图，显示的是处于低速、高转矩模式的自动变速器。
图28为图23的动力工具的一部分的放大的透视图，显示电子控制器和阈值选择器开关。
图29为控制图23的动力工具的自动变速器的程序的流程图。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施方式之前，应该理解本发明不局限于其在下面的描述所阐述的或者后面的附图所显示的结构的细节和部件的配置方面的应用。本发明可以通过其它的实施方式实施和以不同的方式实践或者实施。另外，可以理解的是，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该认为是对本发明的限制。
典型地由钻完成的作业(例如钻孔和螺杆驱动)通常在作业的初始阶段要求较低数值的转矩，在作业的最后阶段要求较高数值的转矩。因此在作业从初始阶段过渡到最后阶段时要求具有能够改变动力工具的速度和转矩输出的变速器。这样的变速器可以提高动力工具的效率并且防止电机的过载和烧毁。
图1所示的为可以组合变速器的动力工具2的一种实施方式。动力工具2可以通过电源线由外部电源供电，也可以由电池供电。动力工具2可以包括可以容纳电源线或者电池组的动力工具壳体4。动力工具壳体4可以具有把手部分6和驱动部分8。如图2所示，驱动部分8可以包括电机10、输出部分12和位于电机10和输出部分12中间的传动系14。传动系14可以包括机械地改变输出部分12的速度的变速器16(图3)。动力工具2还可以包括触发开关18和电机开关20，触发开关18和电机开关20用于选择性地启动电机10而向传动系14提供动力。
图3示出了传动系14的一种实施方式。传动系14包括输出轴22和输入小齿轮24。输出轴22可以连接到动力工具2的输出部分12。输入小齿轮24可以连接到电机10。当启动触发开关18时，电机10可以驱动输入小齿轮24转动。来自电机10的转动能量可以通过传动系14从输入小齿轮24传递到输出轴22。传动系14包括响应预定的输入转矩改变从输入小齿轮24到输出轴22的转动速度的变速器16。
图4示出了变速器16的一种实施方式。变速器16可以包括第一传动部分26、第二传动部分28和第三传动部分30。第一传动部分26具有第一环形齿轮32、第一托架34和第一行星齿轮36。第二传动部分28具有第二环形齿轮38、第二托架40和第二行星齿轮42。第三传动部分30具有第三环形齿轮44、第三托架46和第三行星齿轮48。变速器16还可以包括变速器壳体50和连接器52，连接器52在变速器壳体50中轴向移动，从而改变输出轴22的速度(图3)。
可以在图5和图6中看到变速器壳体50的一种实施方式。虽然变速器壳体50可以具有包括单个壳体的壳体部分的任意组合，但是在该实施方式中，变速器壳体50具有第一壳体部分54、第二壳体部分56和第三壳体部分58。第二壳体部分56连接在第一壳体部分54和第三壳体部分58之间。第一壳体部分54是环状的，并且在一端可以形成第一室60，在相对的一端可以形成第二室62。第一室60可以连接到电机安装架64。电机安装架64可以连接到电机10而将电机10固定到传动系14。
第二室62可以连接到变扭弹簧(torque spring)66并且可以为变扭弹簧66提供轴向止挡。一端连接到电机10的输入小齿轮24可以延伸通过电机安装架64、第一壳体部分54和变扭弹簧66并且可以在其第二端连接到第一传动部分26。第一壳体部分54还可以具有一个或多个夹子68(图5和图6)，其将第一壳体部分54连接到第二壳体部分56，虽然也可以使用其它已知的连接方法如螺钉连接、胶粘剂连接或压装。夹子68允许第一壳体部分54和第二壳体部分56的快速拆卸，从而可以替换或交换变扭弹簧66。
第二壳体部分56是环状的并且在其内周表面内形成有一个或者多个凹口70。凹口70可以具有在内表面内沿周向延伸的弧长。第二壳体部分56还可以具有在外表面内形成的第一缺口72和第二缺口74。缺口72、74可以具有沿着外表面沿圆周反向延伸的弧长。第二壳体部分56还可以具有一个或多个形成在内周表面内的凹槽76，其将与下面描述的单向离合器78结合使用。第二壳体部分56还可以具有位于外表面的一个或多个第一装配件80。第一装配件80可以容纳螺钉或者其它的连接机构，从而将第二壳体部分56连接到第三壳体部分58，虽然也可以使用其它已知的连接方法如夹接、胶粘剂连接或压装。
第二壳体部分56可以具有一个或者多个穿过外表面形成的开口82。开口82可以是具有凹槽的类槽状，并且平行于传动系14的转动轴线延伸。第二壳体部分56还可以具有位于外表面的一个或多个第二装配件84。第二装配件84可以容纳一个或者多个螺钉86或者其它的连接机构，从而将第二壳体部分56连接到弹簧88上。第二壳体部分56还可以具有从外表面延伸出的用于轴向支撑弹簧88的凸起90。
第三壳体部分58是环状的并且可以具有一个或者多个对应于第二壳体部分56上的第一装配件80的装配件92。装配件80，92通过连接机构起到将第二壳体部分56和第三壳体部分58连接在一起的作用。输出轴22可以延伸通过第三壳体部分58。
转回图4，第一环形齿轮32是环形部件，其具有与第一行星齿轮36啮合的位于内周表面上的齿。第一环形齿轮32的外周表面可以形成凸缘94。第一环形齿轮32还可以具有一个或者多个形成在外表面上的凸轮面96(图12)。凸轮面96在一种实施方式中为V形，而在另一种实施方式中为曲面形状。
第一环形齿轮32可以具有从外周表面延伸出的翼片(tab)98。翼片98可以延伸通过第二壳体部分56的第一缺口72。翼片98可以限制第一环形齿轮32向第一缺口72的弧长的转动。翼片98还可以向第一环形齿轮32提供轴向支撑。在动力工具2的运行过程中，翼片98还可以作为变速器16接收到的转矩量的指示器。如下面所要讨论的，第一环形齿轮32可以响应于接收到的输入转矩而转动。因此，翼片98可以指示第一环形齿轮32接收到的转矩量。在这点上，当变速器16响应于接收到的输入转矩而改变速度时，翼片98还可以指示转矩量。
第一环形齿轮32还可以具有从外周表面延伸出的一个或者多个凸起100。凸起100可以啮合第二壳体部分56的凹口70。凸起100可以限制第一环形齿轮32向凹口70的弧长的转动。凸起100还可以防止第一环形齿轮32在变速器壳体50中的轴向移动。第一环形齿轮32还可以具有从外周表面延伸出的一个或者多个导向件102。导向件102可以延伸通过第二壳体部分56的第二缺口74。导向件102还可以限制第一环形齿轮32向第二缺口74的弧长的转动。导向件102还可以为第一环形齿轮32提供轴向支撑。在一种实施方式中，第一缺口72的弧长、凹口70的弧长和第二缺口74的弧长相等，这样翼片98，凸起100和导向件102可以相互协作以限制第一环形齿轮32转动相同的量。
第一托架34包括盘状体104、中心齿轮106和一个或者多个保持部件108。保持部件108和中心齿轮106位于盘状体104的相对侧。中心齿轮106具有与第二行星齿轮42啮合的齿。保持部件108作为第一行星齿轮36的轴。第一托架34还可以具有从盘状体104的外周表面延伸出的一个或者多个凸起110。当连接器52在第一位置时，凸起110可以啮合位于连接器52的内周表面上的一个或者多个凹槽112，从而将第一托架34和连接器52锁定。
第一行星齿轮36具有与第一环形齿轮32的齿相啮合的齿。第一行星齿轮36还与输入小齿轮24的齿啮合。因此，当启动电机10时，转动能量从输入小齿轮24传递到第一行星齿轮36并且之后通过传动系14的剩余部分。垫圈114可以在第一托架34的相对侧连接到第一行星齿轮36，用于限制第一行星齿轮36的轴向移动。垫圈114可以连接在第一壳体部分54的第二室62和第一行星齿轮36之间。垫圈114还可以具有孔116从而允许输入小齿轮24穿过垫圈114。
第二环形齿轮38是环形部件并且在其内周表面上具有与第二行星齿轮42啮合的齿。外周表面是圆形的，使得第二环形齿轮38可以在变速器壳体50内自由转动。然而，第二环形齿轮38可以轴向固定于变速器壳体50内。第二环形齿轮38与连接器52相连接。第二环形齿轮38可以连接到连接器52，这样第二环形齿轮38和连接器52可以共同转动。在如图5和图6所示的实施方式中，第二环形齿轮38可以具有一个或者多个凸起118，凸起118交替间隔，以限定一个或者多个凹槽120。凸起118和凹槽120可以环绕第二环形齿轮38沿周向分布。凸起118和凹槽120可以与连接器52上的相应的凸起122和凹槽124啮合，从而锁定第二环形齿轮38和连接器52。
第二托架40包括盘状体126、中心齿轮128和一个或者多个保持部件130。保持部件130和中心齿轮128位于盘状体126的相对侧。中心齿轮128具有与第三行星齿轮48啮合的齿。保持部件130作为第二行星齿轮42的轴。第二行星齿轮42具有与第二环形齿轮38的齿相啮合的齿。第二行星齿轮42还与第一托架34的中心齿轮128上的齿相啮合。垫圈132可以在第二托架40的相对侧连接到第二行星齿轮42，用于限制第二行星齿轮42的轴向移动。垫圈132可以连接在第一托架34的盘状体126和第二行星齿轮42之间。
第三环形齿轮44是环形部件并且在其内周表面上具有与第三行星齿轮48啮合的齿。外周表面是圆形的，使得第三环形齿轮44可以在变速器壳体50内自由转动。第三环形齿轮44的外表面可以具有一个或者多个轴向延伸的凸轮部件134，该凸轮部件134可以与传统的离合器(未示出)啮合，以提供要求的转矩输出。隔板136可以连接到第三环形齿轮44，以轴向支撑第三环形齿轮44。隔板136可以连接在第二壳体部分56和第三壳体部分58之间。
第三托架46包括盘状体138、中心齿轮(未示出)和一个或者多个保持部件140。保持部件140和中心齿轮位于盘状体138的相对侧。在一种实施方式中，中心齿轮可以连接到输出轴22。在另一种实施方式中，中心齿轮可以与输出轴22形成为一体。保持部件140作为第三行星齿轮48的轴。第三行星齿轮48具有与第三环形齿轮44的齿相啮合的齿。第三行星齿轮48还与第二托架40的中心齿轮128上的齿相啮合。在一种实施方式中，隔板136在第三托架46的相对侧连接到第三行星齿轮48，以限制第三行星齿轮48的轴向移动。在另一实施方式中，垫圈(未示出)在第三托架46的相对侧连接到第三行星齿轮48，以限制第三行星齿轮48的轴向移动。垫圈可以连接在第二托架40的盘状体126和第三行星齿轮48之间。
连接器52是环形部件并且具有圆形的外表面，使得连接器52可以在变速器壳体52中自由转动。连接器52可以具有连接连接器52和弹簧88的周向凹槽142。连接器52可以具有一个或者多个凸起122，凸起122与一个或者多个凹槽124交替间隔。凸起122和凹槽124可以环绕连接器52沿周向分布。凸起122和凹槽124可以与第二环形齿轮38上的相应的凸起118和凹槽120相啮合。当连接器52在壳体内移动时，凸起和凹槽保持啮合。
连接器52在变速器壳体50中是可轴向移动的。连接器52在第一位置和第二位置之间是可移动的。在第一位置，连接器52可与第一托架34锁定。连接器52的内周表面可以具有容纳第一托架34上的凸起110的凹槽112。当连接器52移动到第一位置时，凹槽112和凸起110啮合，因此将连接器52锁定到第一托架34上。在第二位置，连接器52与第一托架34是非锁定的。当连接器52从第一位置移动到第二位置时，凹槽112和凸起110脱离。在第二位置，连接器52和第一托架34可以独立转动。可以限制连接器52的移动范围，以保证连接器52和第二环形齿轮38保持在锁定位置。例如，可以通过第一环形齿轮32在一个方向限制连接器52的轴向移动，而在相反的方向则通过第二壳体部分56的内周表面上的凸起144限制其轴向移动。
弹簧88连接到连接器52上并且可以向连接器52施加偏压力。弹簧88可以将连接器52偏压到第二位置。弹簧88可以是扭力弹簧(torsion spring)、压缩或拉伸弹簧或者其它可以提供偏压力的弹簧。在图5和图6所示的实施方式中，弹簧88是扭力弹簧。扭力弹簧可以具有存储弹簧能量的一个或者多个线圈146。扭力弹簧可以连接到变速器壳体50的外表面。线圈146可以与第二壳体部分56的第二装配件84对齐，这样螺钉86或者其它连接机构可以延伸通过线圈146和第二装配件84，从而将扭力弹簧固定到第二壳体部分56。扭力弹簧可以邻接第二壳体部分56的外表面上的凸起90，以轴向支撑扭力弹簧。扭力弹簧还可以具有延伸通过第二壳体部分56的开口82的一个或多个销148，用于啮合连接器52的周向凹槽142。在动力工具2运行期间，针对作用于传动系14上的转矩力，扭力弹簧是可以回弹的。
枢转杆150可以连接到弹簧88。枢转杆150可以是C形的并且围绕变速器壳体50的外表面部分沿周向方向延伸。枢转杆150可以具有与线圈146和第二装配件84对齐的一个或者多个孔152，孔152用于容纳螺钉86或者其它连接机构，以将枢转杆150固定到第二壳体部分56上。枢转杆150可以围绕连接轴线154枢转。枢转杆150可以具有与第二壳体部分56的开口82对齐的一个或者多个开口156。弹簧88的销148可以延伸通过开口82、156而啮合连接器52的周向凹槽142。因此，当枢转杆150围绕连接轴线154枢转时，枢转杆150引导弹簧88。在一种实施方式中，枢转杆150可以轴向引导弹簧88，以将连接器52移动到第一位置。第二壳体部分56的开口82的凹槽长度可以限制枢转杆150的轴向移动。枢转杆150还可以具有啮合控制机构160的唇部158。在动力工具2运行期间，针对作用于传动系14的转矩力，枢转杆150是可以回复原位的。
控制机构160可以引导弹簧88的压缩。控制机构160可以通过枢转杆150引导弹簧88的压缩。控制机构160可以连接到支架162上。在一种实施方式中，控制机构160具有容纳按钮166的开口164，以将控制机构160连接到支架162上，虽然也可以使用其它的连接方法。因此，控制机构160可以与支架162一起轴向移动。控制机构160还可以具有可以与枢转杆150的唇部158啮合的突出部168。突出部168可以直接与弹簧88啮合。当控制机构160响应支架162的移动而轴向移动时，突出部168可以向唇部158施加轴向力并枢转枢转杆150，从而使得弹簧88移动连接器52到第一位置。控制机构160还可以延伸通过第一环形齿轮32的导向件102。因此，当第一环形齿轮32响应接收到的输入转矩而转动时，导向件102转动引导控制机构160。
支架162在动力工具壳体4中是可轴向移动的。然而，动力工具壳体4可以通过位于动力工具壳体4内的肋170(图2)约束轴向的移动。因此，当支架162在一个方向移动了预定的轴向距离时，支架162啮合肋170从而被阻止在前述方向的进一步的轴向移动。肋170可以设置为使得支架162并且从而控制机构160具有足够的轴向位移，从而将连接器52移动到第一位置。肋170还可以使控制机构160不移动，以防止控制机构160轴向超过枢转杆150(图19)，这样，可以防止控制机构160位于枢转杆150的后面。
支架162可以具有与位于动力工具壳体4内的对齐凹槽174对齐的对齐凸起172。对齐凸起172与对齐凹槽174约束支架162进行轴向移动。支架162还可以具有轴向延伸通过支架162的开口176。开口176可以容纳延伸通过开口176的支架杆178。支架杆178可以在相对端连接到触发开关18，这样支架杆178与触发开关18一起轴向移动。支架弹簧180位于支架162和触发开关18之间，以偏压支架162远离触发开关18。支架弹簧180可以沿周向环绕支架杆178。
触发开关18通过触发弹簧182连接到电机开关20。当使用者松开触发开关18时，触发弹簧182使触发开关18返回到静止位置。触发弹簧182可以沿周向环绕从电机开关20延伸出的触发杆184。可选择地，触发杆184可以从触发开关18延伸出。触发杆184可以引导电机开关20的启动，这样直到启动触发杆184时电机开关20才启动。触发杆184可以以预定的距离远离触发开关18设置，这样触发开关18的初始启动并不啮合触发杆184，也不启动电机开关20。在一种实施方式中，触发杆184可以位于距离触发开关185毫米的位置，这样在启动电机开关20之前，可以启动触发开关185毫米的距离。然而，也可以使用其它的距离。
图7的实施方式示出了具有变速器16的动力工具2，其中变速器处于静止状态，即，没有启动触发开关18。在静止状态，控制机构160可以不向枢转杆150施加轴向力，这样弹簧88自由地将连接器52偏压在第二位置。图8示出了处于静止状态的变速器16的一种实施方式，其中连接器52位于第二位置。在此位置，连接器52的凹槽112不与第一托架34的凸起110连接。
如图9所示，当启动触发开关18时，变速器16脱离静止状态。触发开关18的启动可以压缩触发弹簧182。然而，触发开关18可以不启动电机开关20，直到触发杆184被触发开关18啮合。因此，在电机10启动之前可以将连接器52移动到第一位置。启动的触发开关18可以向支架弹簧180施加轴向力并且支架弹簧180可以依次向支架162施加轴向力。因为允许支架162在动力工具壳体4中轴向移动，所以支架弹簧180可以轴向移动支架162。支架162的移动可以移动控制机构160，从而枢转枢转杆150。枢转杆150可以压缩弹簧88，并且弹簧88可以将连接器52轴向移动到第一位置。在图10中示出的是连接器52位于第一位置。
连接器52上的凹槽112可以具有更大的间隙区域，以增加啮合的可能性，此啮合为当连接器52从第二位置移动到第一位置时(图8)，第一托架34上的凸起110与凹槽112的啮合。然而，当连接器52改变位置时，凹槽112和凸起110可能不在同一直线上。在这种情况下，连接器52不能完全移入第一位置。因此，控制机构160和支架162阻止肋170的一部分并且触发开关18的启动逆着支架162压缩支架弹簧180。当继续启动触发开关18时，触发开关18啮合触发杆184并且启动电机开关20。因此，电机10开始转动输入小齿轮24，输入小齿轮24依次转动第一托架34。当第一托架34转动时，凹槽112可以与凸起110对齐，并且因此存储在压缩的支架弹簧180内的能量释放出来从而将连接器52压向第一位置。一旦连接器52移动到第一位置，支架弹簧180也可以逆着动力工具壳体4的肋170压紧支架162。
因此，在凹槽112和凸起110对齐的情况下，当启动触发开关18时，连接器52移向第一位置。在凹槽112和凸起110没有对齐的情况下，电机10的启动可以转动第一托架34，这样凹槽112和凸起110就可以对齐并且压缩的支架弹簧180可以将连接器52推动到第一位置。另一种情况，当启动动力工具2时，连接器52位于第一位置。
如图11和图12所示，触发开关18完全启动并且触发弹簧182被完全压缩。支架弹簧180也被逆着邻接工具壳体4的肋170的支架162压缩(未示出)。电机10转动输入小齿轮24，输入小齿轮24依次转动第一行星齿轮36。第一行星齿轮36逆着第一环形齿轮32转动并且使得第一托架34转动。输入小齿轮24、第一行星齿轮36和第一托架34可以以不同的速度转动。
在第一位置，连接器52和第一托架34锁定并且因此连接器52和第一托架34一起转动。连接器52还与第二环形齿轮38连接，因此第一托架34和第二环形齿轮38以相同的速度一起转动。第一托架34和第二环形齿轮38的锁定也锁定了第二行星齿轮42，第二行星齿轮42依次锁定第二托架40，使得第二托架40与第一托架34以相同的速度转动。因此，当连接器52位于第一位置时，第一托架34和第二传动部分28一起转动，从而产生第一传动输出。
第二传动部分28(中心齿轮128)的输出使第三行星齿轮48转动，第三行星齿轮48依次带动第三托架46转动。第三托架46使得输出轴22转动。因为第二传动部分28的输出与第一传动部分26的输出相同，所以变速器50产生高速度、低转矩的输出。在动力工具2所进行的作业的初始阶段可以提供高速度、低转矩的输出。
在动力工具2所进行的作业进行到最后阶段时，通常要求增大的转矩，从而完成作业。当转矩增大时，第一环形齿轮32开始在变速器壳体50内转动。转动第一环形齿轮32所需要的转矩可以由变扭弹簧66预先确定。变扭弹簧66逆着第一环形齿轮32施加轴向力。转矩垫圈186连接于变扭弹簧66和第一环形齿轮32之间。转矩垫圈186是环状部件并且具有与第一环形齿轮32的凸轮面96啮合的一个或者多个凸轮部件188。在一种实施方式中，凸轮部件188形成为V形，以与凸轮面96匹配。在另一种实施方式中，凸轮部件188可以弯曲，以匹配弯曲的凸轮面。
转矩垫圈186可以在变速器壳体50内轴向移动。转矩垫圈186可以依靠在第一环形齿轮32的外周表面上的凸缘94上。当转矩垫圈186轴向移动时，凸缘94可以作为转矩垫圈186的轴向引导件。转矩垫圈186还可以具有从外周表面延伸出的一个或多个凸起190。凸起190可以啮合第二壳体部分56的第一缺口72和凹口70，从而限制转矩垫圈186的转动并且保证凸轮部件188与凸轮面96保持啮合。
当需要增大的转矩时，如图13所示，第一环形齿轮32开始转动。凸轮面96的斜面向外推动凸轮部件188并且因此第一环形齿轮32轴向推动转矩垫圈186使其进入变扭弹簧66。如图14和图15所示，当第一环形齿轮32转动时，导向件102引导控制机构160转动。如图16所示，当接收到的转矩与变扭弹簧66的力相等时，凸轮部件188被推动到凸轮面96的外边缘。如图17所示，在此转动程度，控制机构160的突出部168转动经过枢转杆150的唇部158。如图18所示，控制机构160脱离枢转杆150。
如图8所示，当控制机构160脱离枢转杆150时，弹簧88释放储存的能量并且将连接器52推动到第二位置。在第二位置，连接器52的凹槽112脱离第一托架34的凸起110并且连接器52与第一托架34不再锁定。因此，第一托架34与连接器52可以独立转动。因为连接器52与第二环形齿轮38连接，所以第一托架34也可以独立于第二环形齿轮38转动。
一旦连接器52并且从而第二环形齿轮38与第一托架34解锁，第一托架34就通过中心齿轮106转动第二行星齿轮42，第二行星齿轮42依次推动第二环形齿轮38沿着相反方向转动，该相反方向为当第二环形齿轮38与第一托架34锁定时与第二环形齿轮38的转动方向相反的方向。然而，单向离合器78阻止第二环形齿轮38沿相反方向转动(图5和图6)。单向离合器78锁定第二环形齿轮38。第一托架34的中心齿轮106逆着第二环形齿轮38转动第二行星齿轮42，第二行星齿轮42依次转动第二托架40。因此，第二托架40独立于第一托架34转动。因此，当连接器52位于第二位置时，第一传动部分26和第二传动部分28独立转动，以产生第二传动输出。
第二传动部分28(中心齿轮128)的输出使第三行星齿轮48转动，第三行星齿轮48依次带动第三托架46转动。第三托架46使得输出轴22转动。因为第一传动部分26与第二传动部分28独立转动，所以变速器50产生低速度、高转矩的输出。在动力工具2所进行的作业的最后阶段，可以提供低速度、高转矩的输出。
图21和图22示出了单向离合器78的一种实施方式。单向离合器78允许第二环形齿轮38在一个方向转动并且阻止第二环形齿轮38在相反方向转动。单向离合器78具有由第二环形齿轮38的外周表面限定的内圈(innerrace)192和由形成在第二壳体部分56的内周表面上的凹槽76限定的外圈(outer race)194。内圈192和外圈194形成一个或者多个隔室196。单向离合器78具有容纳于隔室196中的一个或多个锁定销198。锁定销198通过锁定销支架202连接到离合器垫圈200(参见图5和6)。
隔室196具有锁定部分204和释放部分206。锁定部分204由外圈194上的倾斜表面208形成。倾斜表面208在内圈192和外圈194之间产生小于锁定销198的直径的距离，从而防止锁定销198转动。释放部分206在内圈192和外圈194之间具有大于锁定销198的直径的距离，从而允许锁定销198自由转动。如图22中所示的实施方式，锁定部分204位于隔室196内的中央并且在两个释放部分206之间。
离合器垫圈200与离合器杆210相连。根据离合器杆210的枢转方向，离合器杆210转动离合器垫圈200。离合器杆210通过前进/后退按钮212引导。前进/后退按钮212连接到电机10，以确定电机10的转动方向。当设置前进/后退按钮212为前进输出(电机10沿顺时针方向转动输入小齿轮24)时，前进/后退按钮212引导离合器杆210逆时针方向转动离合器垫圈200。在此位置，单向离合器78允许第二环形齿轮38沿顺时针方向转动并且阻止第二环形齿轮38沿相反方向转动。可选择地，当设置前进/后退按钮212为后退输出(电机10沿逆时针方向转动输入小齿轮24)时，前进/后退按钮212引导离合器杆210顺时针方向转动离合器垫圈200。在此位置，单向离合器78允许第二环形齿轮38沿逆时针方向转动并且阻止第二环形齿轮38沿相反方向转动。
在图21和图22所示的实施方式中，设置前进/后退按钮212为前进输出并且沿逆时针方向转动离合器垫圈200。如图22所示，离合器垫圈200移动第一锁定销214到隔室196的锁定部分204并且移动第二锁定销216到隔室196的释放部分206。因此，阻止第二环形齿轮38沿逆时针方向的转动，这是因为该转动将推动第一锁定销214进入锁定部分204并且阻止第一锁定销214转动。逆着第一锁定销214和第二环形齿轮38的摩擦阻止第二环形齿轮38沿逆时针方向转动。然而，第二环形齿轮38可以沿顺时针方向转动，这是因为该转动的力将把第一锁定销214推出锁定部分204，从而第一锁定销214可以自由转动。由于离合器杆210的设置而使得第二锁定销216保持在释放部分206并且还能自由转动。因此，当设置前进/后退按钮212为前进输出时，第二环形齿轮38可以沿顺时针方向转动。当设置前进/后退按钮212为后退输出时，单向离合器78以相似的方式工作。
因此，当变速器16以高速度、低转矩输出时，第二环形齿轮38与第一托架34以与输入小齿轮24的转动方向相同的方向转动。单向离合器78允许第二环形齿轮38沿此方向转动。然而，当转矩增大时，第二环形齿轮38通过连接器52与第一托架34解锁并且变速器16以低速度、高转矩输出。当变速器16改变速度时，迫使第二环形齿轮38沿着与输入小齿轮24的转动方向相反的方向转动。单向离合器78阻止第二环形齿轮38沿此方向转动并且锁定第二环形齿轮38。
当输入转矩减小时，例如当触发开关18未启动时或者当动力工具2上的负载去除时，变扭弹簧66克服第一环形齿轮32上接收到的输入转矩。因此，变扭弹簧66推动转矩垫圈186的凸轮部件188进入第一环形齿轮32的凸轮面96，从而将第一环形齿轮32回复到其静止位置。因此，导向件102引导控制机构160啮合枢转杆150的唇部158。因为弹簧88正在向第二位置偏压连接器52，所以枢转杆150防止控制机构160完全到达静止位置并且因此防止第一环形齿轮32完全转动至静止位置。
当松开触发开关18时，触发弹簧182迫使触发开关18到达其静止位置并且触发杆184脱离，因此不启动电机10。触发开关18的松开也释放支架弹簧180并且支架162可以远离动力工具壳体2的肋170沿轴向移动。控制机构160与支架162一起沿着枢转杆150的唇部158轴向移动，直到控制机构160轴向超过枢转杆150，在此点第一环形齿轮32可以完全转动至静止位置。因此导向件102可以完全引导控制机构160至静止位置，在此控制机构160等待触发开关18的启动，以再次枢转枢转杆150并且使得弹簧88轴向移动连接器52到第一位置。
参考图23，其示出了动力工具200的另一种实施方式。动力工具200包括动力工具壳体202，壳体202具有把手部分204和驱动部分206。动力工具200还包括位于壳体202的驱动部分206中的电机208、工具输出部分210(例如卡盘)和可操作地连接电机208和工具输出部分210的自动变速器220。具体地，电机208包括输出轴(未示出)，工具输出部分210可驱动地连接到轴214(见图24)，并且变速器220位于输出轴和轴214之间以改变工具输出部分210的速度(见图23)。动力工具200还包括扳柄215和触发开关213，以选择性地启动电机208。与图1中的动力工具2相似，本实施方式中的动力工具200可以由机载动力源(例如，机体)或者外部动力源(如通过电源线供给的家用线路电源)提供动力。
继续参考图24，变速器220包括第一传动部分250和第二传动部分270，第一传动部分250和第二传动部分270中的每一部分均具有行星齿轮系装置。第一传动部分250包括第一环形齿轮252、第一托架254和第一行星齿轮256。第二传动部分270包括第二环形齿轮272、第二托架276和第二行星齿轮278。变速器220还包括环形的连接器290，连接器290相对于第一传动部分250可以沿着轴线291轴向移动，从而改变轴214的转动速度，并且因此改变卡盘或者工具输出部分210的转动速度。变速器220还包括直接连接到电机输出轴的第三托架228，以与输出轴共同转动。托架228可以以多种不同的方式中的任何一种(例如使用键和键槽装置，过盈配合，花键配合等)连接到电机输出轴上。将在下面对托架228和变速器220的剩余的部件进行详细说明。可选择地，变速器220可以包括多于两级的齿轮减速。例如，变速器220的一种可供选择的构造可以包括与图1-图22所示的动力工具2的变速器16相似的三级齿轮减速。
参考图23，在动力工具200上的前进/后退按钮390是可操作的，以设定电机208的转动方向。当设置前进/后退按钮390为前进输出时，电机208沿顺时针方向驱动托架228，并且当设置前进/后退按钮390为后退输出时，电机208沿逆时针方向驱动托架228。当前进/后退按钮390位于前进输出位置和后退输出位置之间时，扳柄215锁定并且不能被按下，这就防止了触发开关213的启动和电机208的启动。
动力工具200包括变速器壳体300，第一传动部分250和第二传动部分270位于变速器壳体300中。变速器壳体300包括第一壳体部分302、第二壳体部分320和第三壳体部分330(图24)。可选择地，壳体300可以是整体结构。变速器壳体300通过电机安装架371连接到电机208(图23)。具体地，第一壳体部分302通过第一壳体部分302上的多个装配件310和穿过装配件310的各个紧固件(例如，螺钉，未示出)连接到电机安装架371。第二壳体部分320连接在第一壳体部分302和第三壳体部分330之间。第一壳体部分302是环状的并且包括位于一端的第一室304和从另一端延伸出的轴向凸缘306。第一壳体部分302在第一壳体部分302的相对侧面上分别具有凹槽308，位于变速杆370上的枢转销374容纳于其中，这将在下面描述。
参考图24，第二壳体部分320是环状的并且包括多个凹槽322，每一个凹槽322具有周向延伸的弧长并且用来容纳第一壳体部分302上相应的轴向凸缘306，这样将第一壳体部分302和第二壳体部分320相互间旋转地固定。可以使用多个紧固件(例如，螺钉；未示出)来将第一壳体部分302和第二壳体部分320紧固在一起。第二壳体部分320还具有多个形成在内周表面326上的凹槽324，凹槽324将与下面将要详细描述的单向离合器78结合使用。第二壳体部分320还具有位于外表面的多个装配件328，装配件328可以容纳紧固件(例如，螺钉；未示出)，从而将第二壳体部分320连接到第三壳体部分330。
第三壳体部分330是环状的并且具有多个对应于第二壳体部分320上的装配件328的装配件332。装配件332通过多个紧固件(例如，螺钉；未示出)将第二壳体部分320连接到第三壳体部分330。轴214延伸通过第三壳体部分330。电机输出轴和托架228延伸进入第一壳体部分302。
继续参考图24，托架228包括从托架228的前面延伸出的中心齿轮234。中心齿轮234具有与第一行星齿轮256啮合的齿。托架228具有从托架228的外周表面径向向外延伸出的多个凸起238。凸起238选择性地位于连接器290的内周表面内的相应的凹槽292中，从而将托架228和连接器290旋转锁定。
第一环形齿轮252是环形部件并且具有多个与第一行星齿轮256啮合的位于环形齿轮252内周表面上的齿253。环形齿轮252的外周表面是圆柱形的，使得第一环形齿轮252可以在变速器壳体300中转动。特别地，第一环形齿轮252在第二壳体部分320中是可转动的。然而，第一环形齿轮252轴向限制在变速器壳体300中。第一环形齿轮252连接到连接器290，这样第一环形齿轮252和连接器290或者相对于壳体300共同转动或者相对于壳体300保持静止。第一环形齿轮252具有多个间隔分布的凸起258，这些凸起258相应地限定多个凹槽260。凸起258和凹槽260环绕第一环形齿轮252周向间隔并且朝向电机208轴向延伸。凸起258容纳在连接器290上的相应的凹槽296中，并且连接器290上的凸起294容纳在第一环形齿轮252上的相应的凹槽260中，这样可以将第一环形齿轮252转动互锁于连接器290。可选择地，多个不同特征中的任何一个可以用来转动互锁第一环形齿轮32和连接器290，同时允许连接器290相对于第一环形齿轮252轴向移动。
第一托架254包括位于托架254前面的中心齿轮264和从托架254的后面延伸出来的多个轴266。中心齿轮264具有与第二行星齿轮278啮合的齿，并且第一行星齿轮256可转动地支撑在轴266上。第一行星齿轮256具有与第一环形齿轮252的齿253啮合的齿。第一行星齿轮256还与托架228的中心齿轮234上的齿啮合。垫圈268邻近第一行星齿轮256设置，以限制第一行星齿轮256沿轴266的轴向移动。
继续参考图24，第二环形齿轮272是环形部件并且具有多个与第二行星齿轮278啮合的位于环形齿轮272内周表面上的齿273。环形齿轮272的外周表面是圆柱形的，使得第二环形齿轮272可以在变速器壳体300中转动。特别地，第二环形齿轮272在第三壳体部分330中是可转动的。当施加在轴214和第二托架276上的反作用转矩超过动力工具200的预先设定的应用转矩时，第二环形齿轮272相对于第三壳体部分330是可以转动的。特别地，停止第二托架276的转动，使得第二环形齿轮272越过位于第二环形齿轮272和第三壳体部分330之间的传统离合器(未示出)并且开始相对于壳体部分330转动。
第二托架276包括多个位于第二托架276前面的轴锁定啮合部件282和从托架276的后面延伸出的多个轴284。轴锁定啮合部件282与自动轴锁定组件288连接。当转矩是来自第二传动部分270时，自动轴锁定组件288驱动轴214。当驱动转矩是来自工具200的输出部分210时，自动轴锁定组件288可以将轴214锁定而使轴214不转动，当转矩是来自第二传动部分270时，组件288可以松开轴214，这样轴214可以转动。
第二行星齿轮278可转动地支撑在轴284上。第二行星齿轮278具有与第二环形齿轮272的齿273啮合的齿。第二行星齿轮278还与第一托架254的中心齿轮264上的齿啮合。垫圈286邻近第二行星齿轮278设置，以限制第二行星齿轮278沿轴284的轴向移动。
继续参考图24，连接器290是环形的并且包括圆柱形的外表面，使得连接器290可以在变速器壳体300中转动。特别地，连接器290可以在第一壳体部分302中转动。连接器290具有沿着其外周表面分布的周向凹槽298，凹槽298容纳变速杆370的连接器销376。当销376容纳于凹槽298中时，连接器销376允许环形连接器290绕轴线291自由转动。然而，当变速杆370围绕延伸通过枢转销374的枢轴线299枢转时，连接器销376也能使得环形连接器290沿着轴线291移动。这样，变速杆370围绕枢轴线299的枢转运动导致连接器290沿着轴线291的轴向移动。
连接器290相对于第一壳体部分302在第一位置和第二位置之间是可轴向移动的，在第一位置，连接器290与托架228共同转动，在第二位置，连接器290与第一环形齿轮252相对于第一壳体部分302是静止的，并且托架228相对于连接器290和第一环形齿轮252是可以转动的。当连接器290位于第一位置时，凸起238定位在各个凹槽292中，以将连接器290与托架228相互旋转锁定(图26)。当连接器290位于第二位置时，凸起238位于连接器290中的各个凹槽292的外部，这样托架228可以相对于连接器290和第一环形齿轮252转动(参见图27)。可以限制连接器290相对于第一环形齿轮252的轴向移动的范围，以保证当在第一位置和第二位置之间移动时，连接器290和第一环形齿轮252保持相互旋转锁定。
参考图23，动力工具200包括控制机构340，该控制机构340可操作以将连接器290在第一位置和第二位置之间移动。控制机构340包括电子控制器342和通过一根或多根电线(未示出)电连接到控制器342的螺线管350。控制器342可以设置为仅仅使用硬件(例如，印刷电路板上形成的多个电路)或者使用软件(例如与微处理器结合的硬件)来起作用。
螺线管350包括主体352、容纳于主体352中的插棒式铁心(plunger)356和围绕插棒式铁心356并且邻接主体352的复位弹簧364(图24)。插棒式铁心356具有平行于电机208的纵向轴线的纵向轴线。如图23所示，螺线管350位于壳体202的驱动部分206中的电机208的下面。螺线管350设计为拉式(pull-type)螺线管。当激励螺线管350和将螺线管350去除激励时，插棒式铁心356逆着复位弹簧364的偏压在螺线管主体352中轴向移动。可选择地，螺线管350可以设计为推式(push-type)螺线管。参考图24，插棒式铁心356包括横向延伸通过插棒式铁心356的销362。插棒式铁心356的销362容纳于枢转销374下面的变速杆370上设置的凹槽372中，这样当插棒式铁心356轴向移动时，变速杆370相对于第一壳体部分302围绕枢轴线299和枢转销374枢转。
复位弹簧364设置为围绕插棒式铁心356并且位于螺线管主体352和插棒式铁心的销362之间。复位弹簧364起到远离螺线管主体352偏压插棒式铁心356的作用。因此，当螺线管350被去除激励时，移动具有销362的插棒式铁心356的端部远离螺线管主体352。
参考图23，控制器342电连接到螺线管350并且激励螺线管350或者将螺线管350去除激励。控制器342还通过一根或多根电线(未示出)电连接到模式选择器开关380上(图25)，以设定变速器200的运行模式。如图25所示，模式选择器开关380设计为拨动开关，可以在三个位置之间操作该拨动开关：高速低转矩模式，低速高转矩模式和完全自动模式。壳体202包括与工具200的运行模式相关的在开关380附近的标记382。在使用字母“H”表示的高速低转矩模式中，连接器290位于第一位置，这样托架228上的凸起238容纳于连接器290上的凹槽292中。在使用字母“L”表示的低速高转矩模式中，连接器290位于第二位置，这样托架228上的凸起238位于连接器290上的凹槽292之外。在使用字母“A”表示的自动模式中，连接器290在第一位置和第二位置之间是可移动的，该移动基于控制器342对于电机的运行电流和预先设定或者使用者确定的阈值电流之间的比较。虽然模式选择器开关380设计为拨动开关，但是可选择地，模式选择器开关380也可以设计为多种不同方式(例如转盘)中的任一种，从而允许动力工具200的操作者设定变速器220的运行模式。如图25所示，模式选择器开关380位于工具壳体202的顶部。可选择地，模式选择器开关380可以位于工具壳体202的任何位置。作为进一步的选择，可以省略模式选择器开关380。
动力工具200还包括多个指示器384(例如发光二级管等)，当变速器220在高速低转矩模式运行时指示器384可以发出一种颜色并且当变速器220在低速高转矩模式运行时发出另一种不同的颜色。在这点上，当模式选择器开关380处于自动模式时，即当变速器220的运行从高速低转矩模式向低速高转矩模式变化时，指示器384将变化颜色。可选择地，当工具200分别运行在高速低转矩模式和低速高转矩模式时，可以利用分开设置的指示器。
参考图28，工具200包括设计为可变电阻器的阈值选择器开关386，其通过一根或多根电线(未示出)电连接到控制器342，从而向控制器342提供用户选定的阈值电流作为相对于电机208的运行电流的参考。阈值选择器开关386包括标度盘388，其通过动力工具200的操作者可以转动，从而设定向控制器342提供的阈值电流。可选择地，阈值选择器开关386可以设计为多种不同方式(例如具有可以移动到多个离散位置的肘节)中的任一种而向控制器342提供阈值电流。另外，可以省略阈值选择器开关386并且控制器342可以包括预先设定的阈值电流或者编程有预先设定的阈值电流。阈值选择器开关386位于工具200的把手部分204上。阈值选择器开关386可以位于工具壳体202的任意期望的位置上。
参考图23，触发开关213通过一根或者多根电线(未示出)电连接到控制器342，这样当压下触发开关213时，可以启动控制器342和电机208。设置有触发弹簧(未示出)，从而当使用者松开扳柄215时，该触发弹簧可以使触发开关213不再起作用或者使其回复到关闭位置。
图26示出了位于第一位置的变速器220的连接器290，其中托架228的凸起238容纳于连接器290的各个凹槽292中以提供高速度的工具输出。这对应于模式选择器开关380位于高速低转矩模式，或者如下面描述的，在自动模式运行期间当电机的运行电流低于阈值电流时。图27示出了位于第二位置的变速器220的连接器290，其中托架228的凸起238从连接器290的各个凹槽292中移出以提供低速度的输出。这对应于模式选择器开关380位于低速高转矩模式，或者如下面描述的，在自动模式运行期间当电机的运行电流超过阈值电流时。
现在结合图29中的流程图描述自动变速器220的运行。当压下扳柄215时，启动控制器342和电机208。然后控制器342检测模式选择器开关380的位置。如果模式选择器开关380处于高速低转矩模式，则控制器342将保持螺线管350处于非激励状态。因此，复位弹簧364偏压插棒式铁心356远离螺线管主体352，这样插棒式铁心356围绕枢转销374沿顺时针方向偏压变速杆370(图26)，从而将连接器290保持在第一位置。在第一位置，连接器290与托架228旋转锁定并且因此与托架228共同转动。连接器290还与第一环形齿轮252旋转锁定，这样托架228、第一环形齿轮252和连接器290以相同的速度共同转动。托架228和第一环形齿轮252的锁定还锁定了第一行星齿轮256，然后第一行星齿轮256旋转锁定第一托架254使其以相同的速度与托架228一起转动。因此，当连接器290位于第一位置时，托架228和第一传动部分250共同转动以产生高速度低转矩的输出。也就是说，第二传动部分270是断开的，这样动力工具200仅仅利用了减速的单个阶段(即使用第二传动部分270)。
参考图29，如果控制器342检测到模式选择器开关380处于低速高转矩模式，则控制器342激励螺线管350以使插棒式铁心356缩回到螺线管主体352中。当激励螺线管350时，控制器342在初始时向螺线管350短时间(例如0.1秒)施加高电压(例如16V)而使插棒式铁心356缩回，然后将供给螺线管350的电压降低到较低的值(例如6V)而将插棒式铁心356保持在其缩回的位置，这是因为与缩回插棒式铁心所需要的力相比，将插棒式铁心356保持在其缩回位置需要更小的力。
插棒式铁心356缩回到螺线管主体352中使得变速杆370围绕枢转销374沿逆时针方向枢转(图27)。当变速杆370沿此方向枢转时，连接器290轴向移动到第二位置。在此位置，托架228的凸起238位于连接器290上的凹槽292外部或者从连接器290上的凹槽292中移出，这样连接器290从托架228旋转解锁。因此，托架228相对于连接器290和第一环形齿轮252可以独立转动，并且驱动第一行星齿轮256使其绕着第一环形齿轮252的内周表面环行。行星齿轮256沿着与托架228的转动方向相反的方向向第一环形齿轮252施加反作用转矩。然而，单向离合器78阻止第一环形齿轮252沿此方向的转动(图24)。因此，单向离合器78相对于壳体202旋转锁定第一环形齿轮252。单向离合器78允许第一环形齿轮252在一个方向转动并且阻止第一环形齿轮252在相反方向转动。单向离合器78可操作地连接到前进/后退按钮390，从而在工具输出部分或者卡盘210的前进方向和后退方向时都提供此功能。
然后托架228的中心齿轮234相对于第一环形齿轮252转动第一行星齿轮256，第一行星齿轮256依次转动第一托架254。因此，第一托架254独立于托架228转动。第一传动部分250(即中心齿轮264)的输出转动第二行星齿轮278，第二行星齿轮278依次转动第二托架276。第二托架276转动轴214。因为第一传动部分250和托架228是独立转动的，所以变速器200产生低速高转矩输出。
参考图29，如果模式选择器开关380处于自动模式，则控制器342在电机208启动之后的一段时间(例如0.5秒)后开始运行电流的检测从而避免检测到紧随电机208的启动的初始冲击电流。可选择地，控制器342可以结合对电机的运行电流的变化率(即dI/dt)的检测而紧随电机208的启动开始运行电流的检测。然后，只有在电机的运行电流的变化率小于预定的值之后，控制器342才前进到流程图中的下一步骤。
然后，控制器342检测电机的运行电流并且将电机的运行电流与由阈值选择器开关386确定的阈值电流进行比较。如果电机的运行电流小于阈值电流，则控制器342将螺线管350保持在非激励状态，这样连接器290保持在与托架228啮合的第一位置，从而从电机208接收到的转矩不会经由第一传动部分250放大(即不会产生由第一传动部分250引起的“转矩放大”)。只要压下扳柄215，控制器342就重复检测和比较程序。如果松开扳柄215，则向电机208的动力传递停止并且电机208也停止。然而，如果电机的运行电流大于或者超过阈值电流，则激励螺线管350使得连接器290从托架228脱离而提供低速高转矩的工具输出，这样从电机208接收到的转矩经过第一传动部分250而放大，从而增大传递到第二传动部分的转矩(即产生由第一传动部分250引起的“转矩放大”)。如果松开扳柄215，则电机208停止，并且在控制器342关闭之前的一段时间(例如0.5秒)中保持螺线管350处于激励状态。
为了改变动力工具200的“变速点”，工具200的操作者只需要转动阈值选择器开关386的标度盘388。例如，如果要求降低变速点(即减小阈值电流)，则操作者沿着第一方向转动标度盘388。类似地，如果要求升高变速点(即增大阈值电流)，则操作者沿着相反方向转动标度盘388。当操作者在较软的或者低密度的工件上使用动力工具200，然后在较硬的或者更密实的工件上使用动力工具200时，可能需要进行上述改变。这样，当从较软的工件转变为较硬的工件时，动力工具200会很快地从高速低转矩模式转换为低速高转矩模式来增大传递到工具输出部分210的转矩，从而完成切割或钻孔的作业。
控制器342可以将具有数字滤波和平滑的模数转换连接器取样结合到提供给控制器342或由控制器342输出的任何信号。
总体上提供了一种由电机驱动的变速器组件，该变速器组件包括具有外部环形齿轮的变速器；相对于外部环形齿轮在第一位置和第二位置之间可移动的连接器，在第一位置，响应于从电机接收到的转矩，连接器能够与变速器一起转动，在第二位置，连接器和外部环形齿轮是不能转动的；和控制机构，该控制机构可操作以检测电机的运行电流并且将运行电流与阈值电流进行比较。控制机构可操作以响应于电机的运行电流超过阈值电流而将连接器从第一位置移动到第二位置。
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