用于動力工具的自動變速器的制作方法

專利名稱：用于動力工具的自動變速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力工具，更具體地涉及一種動力工具變速器。
背景技術：
動力工具變速器通常是使用者可以配置的，以提供動力工具的不同速度輸出。例 如，多速鉆的操作者可以通過啟動鉆上的開關將鉆設置為高速運行模式或者低速運行模 式。 本發明試圖在一定程度上避免或者減輕與動力工具變速器相關或者影響動力工 具變速器的問題。

發明內容
—方面，本發明提供一種由電機驅動的變速器組件，其包括具有外部環形齒輪的 變速器；相對于所述外部環形齒輪在第一位置和第二位置之間可移動的連接器，在第一位 置，所述連接器響應于從所述電機接收到的轉矩而能夠隨所述變速器一起轉動，在第二位 置，所述連接器和所述外部環形齒輪是不能轉動的；和控制機構，該控制機構可操作以檢測 所述電機的運行電流并且將所述運行電流與閾值電流進行比較。所述控制機構可操作以響 應于所述電機的運行電流超過閾值電流而將所述連接器從所述第一位置移動到所述第二 位置。因此，變速器在動力工具作業的初始階段提供高速度、低轉矩的輸出，并且在動力工 具作業的最后階段提供低速度、高轉矩的輸出。 優選地，當所述連接器位于所述第二位置時，通過所述變速器產生轉矩放大，而當 所述連接器位于所述第一位置時，不通過所述變速器產生轉矩放大。 優選地，所述控制機構包括控制器，該控制器可操作以檢測所述電機的運行電流 并且將所述運行電流與閾值電流進行比較；和電連接到所述控制器的螺線管；其中，所述 連接器響應于激勵所述螺線管和將所述螺線管去除激勵中的一個而可以從所述第一位置 移動到所述第二位置。 優選地，所述控制機構包括電連接到所述控制器的模式選擇器開關，可以在第一 位置和第二位置之間操作該模式選擇器開關，在所述第一位置，所述螺線管不考慮所述電 機的運行電流而保持激勵狀態和非激勵狀態中的一個，在所述第二位置，所述螺線管響應 于所述電機的運行電流超過閾值電流而被促使改變狀態。優選地，所述控制機構包括連接 所述螺線管和所述連接器的桿。 所述連接器可以沿著第一軸線從所述第一位置移動到所述第二位置，并且其中所 述桿可以圍繞第二軸線樞轉，以將所述連接器從所述第一位置移動到所述第二位置，其中 所述第二軸線基本上垂直于(transverse to)所述第一軸線。 所述螺線管可以包括彈簧，該彈簧可操作，從而當所述螺線管被去除激勵時朝向 所述第一位置和所述第二位置中的一個位置偏壓所述連接器。 優選地，所述變速器為行星變速器，其中所述變速器組件還包括托架，該托架可操
4作以將轉矩從所述電機傳遞到所述行星變速器，其中，當所述連接器位于所述第一位置時， 所述托架、所述連接器和所述外部環形齒輪共同轉動，當所述連接器位于所述第二位置時， 所述托架可相對于所述連接器和所述外部環形齒輪轉動。所述托架可包括凸起和凹槽中的 一個，所述連接器包括所述凸起和所述凹槽中的另一個，當所述連接器位于所述第一位置 時，所述凸起容納于所述凹槽中，當所述連接器位于所述第二位置時，所述凸起從所述凹槽 中移出。 優選地，所述外部環形齒輪包括凸起和凹槽中的一個，所述連接器包括所述凸起 和所述凹槽中的另一個，當所述連接器位于所述第一位置和所述第二位置時，所述凸起容 納于所述凹槽中。 所述變速器組件可以包括單向離合器，當所述連接器位于所述第二位置時，該單 向離合器可操作以防止所述外部環形齒輪和所述連接器的轉動。 所述控制機構可以包括控制器，該控制器可操作以檢測所述電機的運行電流并 且將所述運行電流與閾值電流進行比較；和電連接到所述控制器的閾值選擇器開關，該閾 值選擇器開關可操作以改變閾值電流。可以在第一模式、第二模式和第三模式中的一種模 式中對所述控制機構進行操作，在所述第一模式中，不通過所述變速器產生轉矩放大，在所 述第二模式中，通過所述變速器產生轉矩放大，在所述第三模式中，當所述電機的運行電流 小于所述閾值電流時，不通過所述變速器產生轉矩放大，當所述電機的運行電流超過所述 閾值電流時，通過所述變速器產生轉矩放大。 另一方面，本發明提供一種由電機驅動的變速器組件，該變速器組件包括變速器，
該變速器可操作以從所述電機接收轉矩；和連接到所述變速器的控制機構，該控制機構可
操作以檢測所述電機的運行電流并且將所述運行電流與閾值電流進行比較。可以在第一模
式、第二模式和第三模式中的一種模式中對所述控制機構進行操作，在所述第一模式中，不
通過所述變速器產生轉矩放大，在所述第二模式中，通過所述變速器產生轉矩放大，在所述
第三模式中，當所述電機的運行電流小于所述閾值電流時，不通過所述變速器產生轉矩放
大，當所述電機的運行電流超過所述閾值電流時，通過所述變速器產生轉矩放大。 所述變速器可以包括外部環形齒輪；和相對于所述外部環形齒輪在第一位置和第
二位置之間可移動的連接器，在第一位置，所述連接器響應于從所述電機接收到的轉矩而
能夠與所述變速器一起轉動，在第二位置，所述連接器與所述外部環形齒輪是不能轉動的。 優選地，所述控制機構可操作以響應于電機的運行電流超過閾值電流而將所述連
接器從所述第一位置移動到所述第二位置。 優選地，當所述連接器位于所述第二位置時，通過所述變速器產生轉矩放大，當所 述連接器位于所述第一位置時，不通過所述變速器產生轉矩放大。 所述控制機構可以包括控制器，該控制器可操作以檢測所述電機的運行電流并 且將所述運行電流與閾值電流進行比較；和電連接到所述控制器的螺線管；其中，所述連 接器響應于激勵所述螺線管和將所述螺線管去除激勵中的一個而可以從所述第一位置移 動到所述第二位置。 所述控制機構可以包括電連接到所述控制器的模式選擇器開關，可以在第一位 置、第二位置和第三位置之間操作該模式選擇器開關，在所述第一位置，所述螺線管不考慮 所述電機的運行電流而保持激勵狀態和非激勵狀態中的一個，在所述第二位置，所述螺線管不考慮所述電機的運行電流而保持所述激勵狀態和所述非激勵狀態中的另一個，在所述 第三位置，所述螺線管響應于所述電機的運行電流超過閾值電流而被促使改變狀態。所述 控制機構還可以包括連接所述螺線管和所述連接器的桿。 優選地，所述連接器可以沿著第一軸線從所述第一位置移動到所述第二位置，并 且其中所述桿可以圍繞第二軸線樞轉，以將所述連接器從所述第一位置移動到所述第二位 置，其中所述第二軸線基本上垂直于所述第一軸線。 優選地，所述螺線管包括彈簧，該彈簧可操作，從而當所述螺線管被去除激勵時朝 向所述第一位置和所述第二位置中的一個位置偏壓所述連接器。 優選地，所述變速器為行星變速器，其中所述變速器組件還包括托架，該托架可操 作以將轉矩從所述電機傳遞到所述行星變速器，其中，當所述連接器位于所述第一位置時， 所述托架、所述連接器和所述外部環形齒輪共同轉動，當所述連接器位于所述第二位置時， 所述托架可相對于所述連接器和所述外部環形齒輪轉動。 所述托架可包括凸起和凹槽中的一個，所述連接器包括所述凸起和所述凹槽中的 另一個，當所述連接器位于所述第一位置時，所述凸起容納于所述凹槽中，當所述連接器位 于所述第二位置時，所述凸起從所述凹槽中移出。 所述外部環形齒輪包括凸起和凹槽中的一個，所述連接器包括所述凸起和所述凹 槽中的另一個，當所述連接器位于所述第一位置和所述第二位置時，所述凸起容納于所述 凹槽中。 優選地，所述變速器組件包括單向離合器，當所述連接器位于所述第二位置時，該 單向離合器可操作以防止所述外部環形齒輪和所述連接器的轉動。 所述控制機構可以包括控制器，該控制器可操作以檢測所述電機的運行電流并 且將所述運行電流與閾值電流進行比較；和電連接到所述控制器的閾值選擇器開關，該閾 值選擇器開關可操作以改變閾值電流。 再一方面，本發明提供一種操作動力工具的方法。該方法包括從電機通過變速器 傳遞轉矩，檢測所述電機的運行電流，將所述電機的運行電流與閾值電流進行比較，當所述 電機的運行電流超過所述閾值電流時，通過所述變速器放大從所述電機接收到的轉矩。
優選地，所述方法包括當所述電機的運行電流小于所述閾值電流時，從所述電機 通過所述變速器傳遞沒有放大的轉矩。 優選地，所述方法包括在第一模式、第二模式和第三模式之間操作模式選擇器開 關，在所述第一模式中，不通過所述變速器產生轉矩放大，在所述第二模式中，通過所述變 速器產生轉矩放大，在所述第三模式中，當所述電機的運行電流小于所述閾值電流時，不通 過所述變速器產生轉矩放大，當所述電機的運行電流超過所述閾值電流時，通過所述變速 器產生轉矩放大。 優選地，所述方法包括操作閾值選擇器開關，以改變所述閾值電流。 優選地，所述方法包括壓下所述動力工具上的觸發開關以啟動所述電機，并且在
壓下所述觸發開關之后檢測所述電機的運行電流。 通過下面詳細的描述和附圖，本發明的其它特征和方面將顯而易見。


圖1所示的為包括變速器的典型動力工具。 圖2所示的為包括變速器的典型動力工具，其中去除了一部分以更好地說明本發 明的特征。 圖3所示的為典型傳動系，其中去除了一部分以更好地說明本發明的特征。 圖4所示的為變速器的齒輪傳動，其中去除了一部分以更好地說明本發明的特征。 圖5為變速器的分解圖。 圖6為變速器的分解圖。 圖7所示的為處于靜止狀態的變速器。 圖8為圖7的變速器的更近的視圖。 圖9所示的為在部分啟動扳柄之后的變速器。 圖IO所示的為在部分啟動扳柄之后的變速器，其中去除了一部分以更好地說明 本發明的特征。 圖11所示的為在完全啟動扳柄之后的變速器。 圖12所示的為在完全啟動扳柄之后的變速器，其中去除了一部分以更好地說明 本發明的特征。 圖13所示的為響應轉矩的增大的變速器，其中去除了一部分以更好地說明本發 明的特征。 圖14所示的為響應轉矩的增大的變速器，其中去除了一部分以更好地說明本發 明的特征。 圖15所示的為響應于轉矩的增大而轉動的典型的第一環形齒輪。 圖16所示的為響應于轉矩的增大而轉動的典型的第一環形齒輪。 圖17所示的為響應于轉矩的增大而轉動的典型的第一環形齒輪，其中去除了一
部分以更好地說明本發明的特征。 圖18為響應于轉矩的增大而轉動的典型的第一環形齒輪的近的視圖。 圖19所示的為正在變速的變速器。 圖20為正在變速的變速器的近的視圖。 圖21所示的為位于前進位置的典型的單向離合器裝置。 圖22為圖21的典型的單向離合器裝置的近的視圖。 圖23為包括自動變速器的動力工具的另一結構的側視圖，其中移除動力工具殼
體的一部分以更好地說明本發明的特征。 圖24為圖23的動力工具的自動變速器的分解圖。 圖25為圖23的動力工具的俯視圖。 圖26為圖23的動力工具的放大的側視圖，顯示的是處于高速、低轉矩模式的自動 變速器。 圖27為圖23的動力工具的放大的側視圖，顯示的是處于低速、高轉矩模式的自動 變速器。 圖28為圖23的動力工具的一部分的放大的透視圖，顯示電子控制器和閾值選擇 器開關。
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圖29為控制圖23的動力工具的自動變速器的程序的流程圖。
具體實施例方式
在詳細說明本發明的任何實施方式之前，應該理解本發明不局限于其在下面的描述所闡述的或者后面的附圖所顯示的結構的細節和部件的配置方面的應用。本發明可以通過其它的實施方式實施和以不同的方式實踐或者實施。另外，可以理解的是，這里使用的措辭和術語是為了描述的目的，而不應該認為是對本發明的限制。 典型地由鉆完成的作業(例如鉆孔和螺桿驅動)通常在作業的初始階段要求較低數值的轉矩，在作業的最后階段要求較高數值的轉矩。因此在作業從初始階段過渡到最后階段時要求具有能夠改變動力工具的速度和轉矩輸出的變速器。這樣的變速器可以提高動力工具的效率并且防止電機的過載和燒毀。 圖1所示的為可以組合變速器的動力工具2的一種實施方式。動力工具2可以通過電源線由外部電源供電，也可以由電池供電。動力工具2可以包括可以容納電源線或者電池組的動力工具殼體4。動力工具殼體4可以具有把手部分6和驅動部分8。如圖2所示，驅動部分8可以包括電機10、輸出部分12和位于電機IO和輸出部分12中間的傳動系14。傳動系14可以包括機械地改變輸出部分12的速度的變速器16(圖3)。動力工具2還可以包括觸發開關18和電機開關20，觸發開關18和電機開關20用于選擇性地啟動電機IO而向傳動系14提供動力。 圖3示出了傳動系14的一種實施方式。傳動系14包括輸出軸22和輸入小齒輪24。輸出軸22可以連接到動力工具2的輸出部分12。輸入小齒輪24可以連接到電機10。當啟動觸發開關18時，電機10可以驅動輸入小齒輪24轉動。來自電機10的轉動能量可以通過傳動系14從輸入小齒輪24傳遞到輸出軸22。傳動系14包括響應預定的輸入轉矩改變從輸入小齒輪24到輸出軸22的轉動速度的變速器16。 圖4示出了變速器16的一種實施方式。變速器16可以包括第一傳動部分26、第二傳動部分28和第三傳動部分30。第一傳動部分26具有第一環形齒輪32、第一托架34和第一行星齒輪36。第二傳動部分28具有第二環形齒輪38、第二托架40和第二行星齒輪42。第三傳動部分30具有第三環形齒輪44、第三托架46和第三行星齒輪48。變速器16還可以包括變速器殼體50和連接器52，連接器52在變速器殼體50中軸向移動，從而改變輸出軸22的速度(圖3)。 可以在圖5和圖6中看到變速器殼體50的一種實施方式。雖然變速器殼體50可以具有包括單個殼體的殼體部分的任意組合，但是在該實施方式中，變速器殼體50具有第一殼體部分54、第二殼體部分56和第三殼體部分58。第二殼體部分56連接在第一殼體部分54和第三殼體部分58之間。第一殼體部分54是環狀的，并且在一端可以形成第一室60，在相對的一端可以形成第二室62。第一室60可以連接到電機安裝架64。電機安裝架64可以連接到電機10而將電機10固定到傳動系14。 第二室62可以連接到變扭彈簧(torque spring) 66并且可以為變扭彈簧66提供軸向止擋。 一端連接到電機10的輸入小齒輪24可以延伸通過電機安裝架64、第一殼體部分54和變扭彈簧66并且可以在其第二端連接到第一傳動部分26。第一殼體部分54還可以具有一個或多個夾子68 (圖5和圖6)，其將第一殼體部分54連接到第二殼體部分56，雖然也可以使用其它已知的連接方法如螺釘連接、膠粘劑連接或壓裝。夾子68允許第一殼體 部分54和第二殼體部分56的快速拆卸，從而可以替換或交換變扭彈簧66。
第二殼體部分56是環狀的并且在其內周表面內形成有一個或者多個凹口 70。凹 口 70可以具有在內表面內沿周向延伸的弧長。第二殼體部分56還可以具有在外表面內形 成的第一缺口 72和第二缺口 74。缺口 72、74可以具有沿著外表面沿圓周反向延伸的弧長。 第二殼體部分56還可以具有一個或多個形成在內周表面內的凹槽76，其將與下面描述的 單向離合器78結合使用。第二殼體部分56還可以具有位于外表面的一個或多個第一裝配 件80。第一裝配件80可以容納螺釘或者其它的連接機構，從而將第二殼體部分56連接到 第三殼體部分58，雖然也可以使用其它已知的連接方法如夾接、膠粘劑連接或壓裝。
第二殼體部分56可以具有一個或者多個穿過外表面形成的開口 82。開口 82可以 是具有凹槽的類槽狀，并且平行于傳動系14的轉動軸線延伸。第二殼體部分56還可以具 有位于外表面的一個或多個第二裝配件84。第二裝配件84可以容納一個或者多個螺釘86 或者其它的連接機構，從而將第二殼體部分56連接到彈簧88上。第二殼體部分56還可以 具有從外表面延伸出的用于軸向支撐彈簧88的凸起90。 第三殼體部分58是環狀的并且可以具有一個或者多個對應于第二殼體部分56上 的第一裝配件80的裝配件92。裝配件80，92通過連接機構起到將第二殼體部分56和第三 殼體部分58連接在一起的作用。輸出軸22可以延伸通過第三殼體部分58。
轉回圖4，第一環形齒輪32是環形部件，其具有與第一行星齒輪36嚙合的位于內 周表面上的齒。第一環形齒輪32的外周表面可以形成凸緣94。第一環形齒輪32還可以 具有一個或者多個形成在外表面上的凸輪面96 (圖12)。凸輪面96在一種實施方式中為V 形，而在另一種實施方式中為曲面形狀。 第一環形齒輪32可以具有從外周表面延伸出的翼片(tab)98。翼片98可以延伸 通過第二殼體部分56的第一缺口 72。翼片98可以限制第一環形齒輪32向第一缺口 72的 弧長的轉動。翼片98還可以向第一環形齒輪32提供軸向支撐。在動力工具2的運行過程 中，翼片98還可以作為變速器16接收到的轉矩量的指示器。如下面所要討論的，第一環形 齒輪32可以響應于接收到的輸入轉矩而轉動。因此，翼片98可以指示第一環形齒輪32接 收到的轉矩量。在這點上，當變速器16響應于接收到的輸入轉矩而改變速度時，翼片98還 可以指示轉矩量。 第一環形齒輪32還可以具有從外周表面延伸出的一個或者多個凸起100。凸起 100可以嚙合第二殼體部分56的凹口 70。凸起100可以限制第一環形齒輪32向凹口 70 的弧長的轉動。凸起100還可以防止第一環形齒輪32在變速器殼體50中的軸向移動。第 一環形齒輪32還可以具有從外周表面延伸出的一個或者多個導向件102。導向件102可以 延伸通過第二殼體部分56的第二缺口 74。導向件102還可以限制第一環形齒輪32向第二 缺口74的弧長的轉動。導向件102還可以為第一環形齒輪32提供軸向支撐。在一種實施 方式中，第一缺口 72的弧長、凹口 70的弧長和第二缺口 74的弧長相等，這樣翼片98，凸起 100和導向件102可以相互協作以限制第一環形齒輪32轉動相同的量。
第一托架34包括盤狀體104、中心齒輪106和一個或者多個保持部件108。保持部 件108和中心齒輪106位于盤狀體104的相對側。中心齒輪106具有與第二行星齒輪42嚙 合的齒。保持部件108作為第一行星齒輪36的軸。第一托架34還可以具有從盤狀體104的外周表面延伸出的一個或者多個凸起110。當連接器52在第一位置時，凸起110可以嚙合位于連接器52的內周表面上的一個或者多個凹槽112，從而將第一托架34和連接器52鎖定。 第一行星齒輪36具有與第一環形齒輪32的齒相嚙合的齒。第一行星齒輪36還與輸入小齒輪24的齒嚙合。因此，當啟動電機10時，轉動能量從輸入小齒輪24傳遞到第一行星齒輪36并且之后通過傳動系14的剩余部分。墊圈114可以在第一托架34的相對側連接到第一行星齒輪36，用于限制第一行星齒輪36的軸向移動。墊圈114可以連接在第一殼體部分54的第二室62和第一行星齒輪36之間。墊圈114還可以具有孔116從而允許輸入小齒輪24穿過墊圈114。 第二環形齒輪38是環形部件并且在其內周表面上具有與第二行星齒輪42嚙合的齒。外周表面是圓形的，使得第二環形齒輪38可以在變速器殼體50內自由轉動。然而，第二環形齒輪38可以軸向固定于變速器殼體50內。第二環形齒輪38與連接器52相連接。第二環形齒輪38可以連接到連接器52，這樣第二環形齒輪38和連接器52可以共同轉動。在如圖5和圖6所示的實施方式中，第二環形齒輪38可以具有一個或者多個凸起118，凸起118交替間隔，以限定一個或者多個凹槽120。凸起118和凹槽120可以環繞第二環形齒輪38沿周向分布。凸起118和凹槽120可以與連接器52上的相應的凸起122和凹槽124嚙合，從而鎖定第二環形齒輪38和連接器52。 第二托架40包括盤狀體126、中心齒輪128和一個或者多個保持部件130。保持部件130和中心齒輪128位于盤狀體126的相對側。中心齒輪128具有與第三行星齒輪48嚙合的齒。保持部件130作為第二行星齒輪42的軸。第二行星齒輪42具有與第二環形齒輪38的齒相嚙合的齒。第二行星齒輪42還與第一托架34的中心齒輪128上的齒相嚙合。墊圈132可以在第二托架40的相對側連接到第二行星齒輪42，用于限制第二行星齒輪42的軸向移動。墊圈132可以連接在第一托架34的盤狀體126和第二行星齒輪42之間。
第三環形齒輪44是環形部件并且在其內周表面上具有與第三行星齒輪48嚙合的齒。外周表面是圓形的，使得第三環形齒輪44可以在變速器殼體50內自由轉動。第三環形齒輪44的外表面可以具有一個或者多個軸向延伸的凸輪部件134，該凸輪部件134可以與傳統的離合器(未示出)嚙合，以提供要求的轉矩輸出。隔板136可以連接到第三環形齒輪44，以軸向支撐第三環形齒輪44。隔板136可以連接在第二殼體部分56和第三殼體部分58之間。 第三托架46包括盤狀體138、中心齒輪(未示出)和一個或者多個保持部件140。保持部件140和中心齒輪位于盤狀體138的相對側。在一種實施方式中，中心齒輪可以連接到輸出軸22。在另一種實施方式中，中心齒輪可以與輸出軸22形成為一體。保持部件140作為第三行星齒輪48的軸。第三行星齒輪48具有與第三環形齒輪44的齒相嚙合的齒。第三行星齒輪48還與第二托架40的中心齒輪128上的齒相嚙合。在一種實施方式中，隔板136在第三托架46的相對側連接到第三行星齒輪48，以限制第三行星齒輪48的軸向移動。在另一實施方式中，墊圈(未示出)在第三托架46的相對側連接到第三行星齒輪48，以限制第三行星齒輪48的軸向移動。墊圈可以連接在第二托架40的盤狀體126和第三行星齒輪48之間。連接器52是環形部件并且具有圓形的外表面，使得連接器52可以在變速器殼體
1052中自由轉動。連接器52可以具有連接連接器52和彈簧88的周向凹槽142。連接器52 可以具有一個或者多個凸起122，凸起122與一個或者多個凹槽124交替間隔。凸起122和 凹槽124可以環繞連接器52沿周向分布。凸起122和凹槽124可以與第二環形齒輪38上 的相應的凸起118和凹槽120相嚙合。當連接器52在殼體內移動時，凸起和凹槽保持嚙合。
連接器52在變速器殼體50中是可軸向移動的。連接器52在第一位置和第二位 置之間是可移動的。在第一位置，連接器52可與第一托架34鎖定。連接器52的內周表面 可以具有容納第一托架34上的凸起110的凹槽112。當連接器52移動到第一位置時，凹 槽112和凸起110嚙合，因此將連接器52鎖定到第一托架34上。在第二位置，連接器52 與第一托架34是非鎖定的。當連接器52從第一位置移動到第二位置時，凹槽112和凸起 110脫離。在第二位置，連接器52和第一托架34可以獨立轉動。可以限制連接器52的移 動范圍，以保證連接器52和第二環形齒輪38保持在鎖定位置。例如，可以通過第一環形齒 輪32在一個方向限制連接器52的軸向移動，而在相反的方向則通過第二殼體部分56的內 周表面上的凸起144限制其軸向移動。 彈簧88連接到連接器52上并且可以向連接器52施加偏壓力。彈簧88可以將連 接器52偏壓到第二位置。彈簧88可以是扭力彈簧(torsion spring)、壓縮或拉伸彈簧或 者其它可以提供偏壓力的彈簧。在圖5和圖6所示的實施方式中，彈簧88是扭力彈簧。扭 力彈簧可以具有存儲彈簧能量的一個或者多個線圈146。扭力彈簧可以連接到變速器殼體 50的外表面。線圈146可以與第二殼體部分56的第二裝配件84對齊，這樣螺釘86或者其 它連接機構可以延伸通過線圈146和第二裝配件84，從而將扭力彈簧固定到第二殼體部分 56。扭力彈簧可以鄰接第二殼體部分56的外表面上的凸起90，以軸向支撐扭力彈簧。扭力 彈簧還可以具有延伸通過第二殼體部分56的開口 82的一個或多個銷148，用于嚙合連接器 52的周向凹槽142。在動力工具2運行期間，針對作用于傳動系14上的轉矩力，扭力彈簧 是可以回彈的。 樞轉桿150可以連接到彈簧88。樞轉桿150可以是C形的并且圍繞變速器殼體 50的外表面部分沿周向方向延伸。樞轉桿150可以具有與線圈146和第二裝配件84對齊 的一個或者多個孔152，孔152用于容納螺釘86或者其它連接機構，以將樞轉桿150固定到 第二殼體部分56上。樞轉桿150可以圍繞連接軸線154樞轉。樞轉桿150可以具有與第 二殼體部分56的開口 82對齊的一個或者多個開口 156。彈簧88的銷148可以延伸通過開 口 82、156而嚙合連接器52的周向凹槽142。因此，當樞轉桿150圍繞連接軸線154樞轉 時，樞轉桿150引導彈簧88。在一種實施方式中，樞轉桿150可以軸向引導彈簧88，以將連 接器52移動到第一位置。第二殼體部分56的開口 82的凹槽長度可以限制樞轉桿150的 軸向移動。樞轉桿150還可以具有嚙合控制機構160的唇部158。在動力工具2運行期間， 針對作用于傳動系14的轉矩力，樞轉桿150是可以回復原位的。 控制機構160可以引導彈簧88的壓縮。控制機構160可以通過樞轉桿150引導 彈簧88的壓縮。控制機構160可以連接到支架162上。在一種實施方式中，控制機構160 具有容納按鈕166的開口 164，以將控制機構160連接到支架162上，雖然也可以使用其它 的連接方法。因此，控制機構160可以與支架162—起軸向移動。控制機構160還可以具 有可以與樞轉桿150的唇部158嚙合的突出部168。突出部168可以直接與彈簧88嚙合。 當控制機構160響應支架162的移動而軸向移動時，突出部168可以向唇部158施加軸向
11力并樞轉樞轉桿150，從而使得彈簧88移動連接器52到第一位置。控制機構160還可以延伸通過第一環形齒輪32的導向件102。因此，當第一環形齒輪32響應接收到的輸入轉矩而轉動時，導向件102轉動引導控制機構160。 支架162在動力工具殼體4中是可軸向移動的。然而，動力工具殼體4可以通過位于動力工具殼體4內的肋170 (圖2)約束軸向的移動。因此，當支架162在一個方向移動了預定的軸向距離時，支架162嚙合肋170從而被阻止在前述方向的進一步的軸向移動。肋170可以設置為使得支架162并且從而控制機構160具有足夠的軸向位移，從而將連接器52移動到第一位置。肋170還可以使控制機構160不移動，以防止控制機構160軸向超過樞轉桿150(圖19)，這樣，可以防止控制機構160位于樞轉桿150的后面。
支架162可以具有與位于動力工具殼體4內的對齊凹槽174對齊的對齊凸起172。對齊凸起172與對齊凹槽174約束支架162進行軸向移動。支架162還可以具有軸向延伸通過支架162的開口 176。開口 176可以容納延伸通過開口 176的支架桿178。支架桿178可以在相對端連接到觸發開關18，這樣支架桿178與觸發開關18 —起軸向移動。支架彈簧180位于支架162和觸發開關18之間，以偏壓支架162遠離觸發開關18。支架彈簧180可以沿周向環繞支架桿178。 觸發開關18通過觸發彈簧182連接到電機開關20。當使用者松開觸發開關18時，觸發彈簧182使觸發開關18返回到靜止位置。觸發彈簧182可以沿周向環繞從電機開關20延伸出的觸發桿184。可選擇地，觸發桿184可以從觸發開關18延伸出。觸發桿184可以引導電機開關20的啟動，這樣直到啟動觸發桿184時電機開關20才啟動。觸發桿184可以以預定的距離遠離觸發開關18設置，這樣觸發開關18的初始啟動并不嚙合觸發桿184，也不啟動電機開關20。在一種實施方式中，觸發桿184可以位于距離觸發開關185毫米的位置，這樣在啟動電機開關20之前，可以啟動觸發開關185毫米的距離。然而，也可以使用其它的距離。 圖7的實施方式示出了具有變速器16的動力工具2，其中變速器處于靜止狀態，即，沒有啟動觸發開關18。在靜止狀態，控制機構160可以不向樞轉桿150施加軸向力，這樣彈簧88自由地將連接器52偏壓在第二位置。圖8示出了處于靜止狀態的變速器16的一種實施方式，其中連接器52位于第二位置。在此位置，連接器52的凹槽112不與第一托架34的凸起110連接。 如圖9所示，當啟動觸發開關18時，變速器16脫離靜止狀態。觸發開關18的啟動可以壓縮觸發彈簧182。然而，觸發開關18可以不啟動電機開關20，直到觸發桿184被觸發開關18嚙合。因此，在電機10啟動之前可以將連接器52移動到第一位置。啟動的觸發開關18可以向支架彈簧180施加軸向力并且支架彈簧180可以依次向支架162施加軸向力。因為允許支架162在動力工具殼體4中軸向移動，所以支架彈簧180可以軸向移動支架162。支架162的移動可以移動控制機構160，從而樞轉樞轉桿150。樞轉桿150可以壓縮彈簧88，并且彈簧88可以將連接器52軸向移動到第一位置。在圖10中示出的是連接器52位于第一位置。 連接器52上的凹槽112可以具有更大的間隙區域，以增加嚙合的可能性，此嚙合為當連接器52從第二位置移動到第一位置時(圖8)，第一托架34上的凸起110與凹槽112的嚙合。然而，當連接器52改變位置時，凹槽112和凸起110可能不在同一直線上。在這
12種情況下，連接器52不能完全移入第一位置。因此，控制機構160和支架162阻止肋170 的一部分并且觸發開關18的啟動逆著支架162壓縮支架彈簧180。當繼續啟動觸發開關 18時，觸發開關18嚙合觸發桿184并且啟動電機開關20。因此，電機10開始轉動輸入小 齒輪24，輸入小齒輪24依次轉動第一托架34。當第一托架34轉動時，凹槽112可以與凸 起110對齊，并且因此存儲在壓縮的支架彈簧180內的能量釋放出來從而將連接器52壓向 第一位置。 一旦連接器52移動到第一位置，支架彈簧180也可以逆著動力工具殼體4的肋 170壓緊支架162。 因此，在凹槽112和凸起110對齊的情況下，當啟動觸發開關18時，連接器52移 向第一位置。在凹槽112和凸起110沒有對齊的情況下，電機10的啟動可以轉動第一托架 34，這樣凹槽112和凸起110就可以對齊并且壓縮的支架彈簧180可以將連接器52推動到 第一位置。另一種情況，當啟動動力工具2時，連接器52位于第一位置。
如圖11和圖12所示，觸發開關18完全啟動并且觸發彈簧182被完全壓縮。支架 彈簧180也被逆著鄰接工具殼體4的肋170的支架162壓縮(未示出)。電機10轉動輸入 小齒輪24，輸入小齒輪24依次轉動第一行星齒輪36。第一行星齒輪36逆著第一環形齒輪 32轉動并且使得第一托架34轉動。輸入小齒輪24、第一行星齒輪36和第一托架34可以 以不同的速度轉動。 在第一位置，連接器52和第一托架34鎖定并且因此連接器52和第一托架34 — 起轉動。連接器52還與第二環形齒輪38連接，因此第一托架34和第二環形齒輪38以相 同的速度一起轉動。第一托架34和第二環形齒輪38的鎖定也鎖定了第二行星齒輪42，第 二行星齒輪42依次鎖定第二托架40，使得第二托架40與第一托架34以相同的速度轉動。 因此，當連接器52位于第一位置時，第一托架34和第二傳動部分28 —起轉動，從而產生第 一傳動輸出。 第二傳動部分28(中心齒輪128)的輸出使第三行星齒輪48轉動，第三行星齒輪 48依次帶動第三托架46轉動。第三托架46使得輸出軸22轉動。因為第二傳動部分28的 輸出與第一傳動部分26的輸出相同，所以變速器50產生高速度、低轉矩的輸出。在動力工 具2所進行的作業的初始階段可以提供高速度、低轉矩的輸出。 在動力工具2所進行的作業進行到最后階段時，通常要求增大的轉矩，從而完成 作業。當轉矩增大時，第一環形齒輪32開始在變速器殼體50內轉動。轉動第一環形齒輪 32所需要的轉矩可以由變扭彈簧66預先確定。變扭彈簧66逆著第一環形齒輪32施加軸 向力。轉矩墊圈186連接于變扭彈簧66和第一環形齒輪32之間。轉矩墊圈186是環狀部 件并且具有與第一環形齒輪32的凸輪面96嚙合的一個或者多個凸輪部件188。在一種實 施方式中，凸輪部件188形成為V形，以與凸輪面96匹配。在另一種實施方式中，凸輪部件 188可以彎曲，以匹配彎曲的凸輪面。 轉矩墊圈186可以在變速器殼體50內軸向移動。轉矩墊圈186可以依靠在第一 環形齒輪32的外周表面上的凸緣94上。當轉矩墊圈186軸向移動時，凸緣94可以作為轉 矩墊圈186的軸向引導件。轉矩墊圈186還可以具有從外周表面延伸出的一個或多個凸起 190。凸起190可以嚙合第二殼體部分56的第一缺口 72和凹口 70，從而限制轉矩墊圈186 的轉動并且保證凸輪部件188與凸輪面96保持嚙合。 當需要增大的轉矩時，如圖13所示，第一環形齒輪32開始轉動。凸輪面96的斜面向外推動凸輪部件188并且因此第一環形齒輪32軸向推動轉矩墊圈186使其進入變扭 彈簧66。如圖14和圖15所示，當第一環形齒輪32轉動時，導向件102引導控制機構160 轉動。如圖16所示，當接收到的轉矩與變扭彈簧66的力相等時，凸輪部件188被推動到凸 輪面96的外邊緣。如圖17所示，在此轉動程度，控制機構160的突出部168轉動經過樞轉 桿150的唇部158。如圖18所示，控制機構160脫離樞轉桿150。 如圖8所示，當控制機構160脫離樞轉桿150時，彈簧88釋放儲存的能量并且將連 接器52推動到第二位置。在第二位置，連接器52的凹槽112脫離第一托架34的凸起110 并且連接器52與第一托架34不再鎖定。因此，第一托架34與連接器52可以獨立轉動。因 為連接器52與第二環形齒輪38連接，所以第一托架34也可以獨立于第二環形齒輪38轉 動。 —旦連接器52并且從而第二環形齒輪38與第一托架34解鎖，第一托架34就通 過中心齒輪106轉動第二行星齒輪42，第二行星齒輪42依次推動第二環形齒輪38沿著相 反方向轉動，該相反方向為當第二環形齒輪38與第一托架34鎖定時與第二環形齒輪38的 轉動方向相反的方向。然而，單向離合器78阻止第二環形齒輪38沿相反方向轉動(圖5 和圖6)。單向離合器78鎖定第二環形齒輪38。第一托架34的中心齒輪106逆著第二環 形齒輪38轉動第二行星齒輪42，第二行星齒輪42依次轉動第二托架40。因此，第二托架 40獨立于第一托架34轉動。因此，當連接器52位于第二位置時，第一傳動部分26和第二 傳動部分28獨立轉動，以產生第二傳動輸出。 第二傳動部分28(中心齒輪128)的輸出使第三行星齒輪48轉動，第三行星齒輪 48依次帶動第三托架46轉動。第三托架46使得輸出軸22轉動。因為第一傳動部分26與 第二傳動部分28獨立轉動，所以變速器50產生低速度、高轉矩的輸出。在動力工具2所進 行的作業的最后階段，可以提供低速度、高轉矩的輸出。 圖21和圖22示出了單向離合器78的一種實施方式。單向離合器78允許第二環 形齒輪38在一個方向轉動并且阻止第二環形齒輪38在相反方向轉動。單向離合器78具 有由第二環形齒輪38的外周表面限定的內圈(i皿errace) 192和由形成在第二殼體部分56 的內周表面上的凹槽76限定的外圈(outer race) 194。內圈192和外圈194形成一個或 者多個隔室196。單向離合器78具有容納于隔室196中的一個或多個鎖定銷198。鎖定銷 198通過鎖定銷支架202連接到離合器墊圈200 (參見圖5和6)。 隔室196具有鎖定部分204和釋放部分206。鎖定部分204由外圈194上的傾斜 表面208形成。傾斜表面208在內圈192和外圈194之間產生小于鎖定銷198的直徑的距 離，從而防止鎖定銷198轉動。釋放部分206在內圈192和外圈194之間具有大于鎖定銷 198的直徑的距離，從而允許鎖定銷198自由轉動。如圖22中所示的實施方式，鎖定部分 204位于隔室196內的中央并且在兩個釋放部分206之間。 離合器墊圈200與離合器桿210相連。根據離合器桿210的樞轉方向，離合器桿 210轉動離合器墊圈200。離合器桿210通過前進/后退按鈕212引導。前進/后退按鈕 212連接到電機10，以確定電機10的轉動方向。當設置前進/后退按鈕212為前進輸出 (電機10沿順時針方向轉動輸入小齒輪24)時，前進/后退按鈕212引導離合器桿210逆 時針方向轉動離合器墊圈200。在此位置，單向離合器78允許第二環形齒輪38沿順時針方 向轉動并且阻止第二環形齒輪38沿相反方向轉動。可選擇地，當設置前進/后退按鈕212
14為后退輸出(電機10沿逆時針方向轉動輸入小齒輪24)時，前進/后退按鈕212引導離合器桿210順時針方向轉動離合器墊圈200。在此位置，單向離合器78允許第二環形齒輪38沿逆時針方向轉動并且阻止第二環形齒輪38沿相反方向轉動。 在圖21和圖22所示的實施方式中，設置前進/后退按鈕212為前進輸出并且沿逆時針方向轉動離合器墊圈200。如圖22所示，離合器墊圈200移動第一鎖定銷214到隔室196的鎖定部分204并且移動第二鎖定銷216到隔室196的釋放部分206。因此，阻止第二環形齒輪38沿逆時針方向的轉動，這是因為該轉動將推動第一鎖定銷214進入鎖定部分204并且阻止第一鎖定銷214轉動。逆著第一鎖定銷214和第二環形齒輪38的摩擦阻止第二環形齒輪38沿逆時針方向轉動。然而，第二環形齒輪38可以沿順時針方向轉動，這是因為該轉動的力將把第一鎖定銷214推出鎖定部分204，從而第一鎖定銷214可以自由轉動。由于離合器桿210的設置而使得第二鎖定銷216保持在釋放部分206并且還能自由轉動。因此，當設置前進/后退按鈕212為前進輸出時，第二環形齒輪38可以沿順時針方向轉動。當設置前進/后退按鈕212為后退輸出時，單向離合器78以相似的方式工作。
因此，當變速器16以高速度、低轉矩輸出時，第二環形齒輪38與第一托架34以與輸入小齒輪24的轉動方向相同的方向轉動。單向離合器78允許第二環形齒輪38沿此方向轉動。然而，當轉矩增大時，第二環形齒輪38通過連接器52與第一托架34解鎖并且變速器16以低速度、高轉矩輸出。當變速器16改變速度時，迫使第二環形齒輪38沿著與輸入小齒輪24的轉動方向相反的方向轉動。單向離合器78阻止第二環形齒輪38沿此方向轉動并且鎖定第二環形齒輪38。 當輸入轉矩減小時，例如當觸發開關18未啟動時或者當動力工具2上的負載去除時，變扭彈簧66克服第一環形齒輪32上接收到的輸入轉矩。因此，變扭彈簧66推動轉矩墊圈186的凸輪部件188進入第一環形齒輪32的凸輪面96，從而將第一環形齒輪32回復到其靜止位置。因此，導向件102引導控制機構160嚙合樞轉桿150的唇部158。因為彈簧88正在向第二位置偏壓連接器52，所以樞轉桿150防止控制機構160完全到達靜止位置并且因此防止第一環形齒輪32完全轉動至靜止位置。 當松開觸發開關18時，觸發彈簧182迫使觸發開關18到達其靜止位置并且觸發桿184脫離，因此不啟動電機10。觸發開關18的松開也釋放支架彈簧180并且支架162可以遠離動力工具殼體2的肋170沿軸向移動。控制機構160與支架162 —起沿著樞轉桿150的唇部158軸向移動，直到控制機構160軸向超過樞轉桿150，在此點第一環形齒輪32可以完全轉動至靜止位置。因此導向件102可以完全引導控制機構160至靜止位置，在此控制機構160等待觸發開關18的啟動，以再次樞轉樞轉桿150并且使得彈簧88軸向移動連接器52到第一位置。 參考圖23，其示出了動力工具200的另一種實施方式。動力工具200包括動力工具殼體202，殼體202具有把手部分204和驅動部分206。動力工具200還包括位于殼體202的驅動部分206中的電機208、工具輸出部分210 (例如卡盤)和可操作地連接電機208和工具輸出部分210的自動變速器220。具體地，電機208包括輸出軸(未示出)，工具輸出部分210可驅動地連接到軸214 (見圖24)，并且變速器220位于輸出軸和軸214之間以改變工具輸出部分210的速度(見圖23)。動力工具200還包括扳柄215和觸發開關213，以選擇性地啟動電機208。與圖1中的動力工具2相似，本實施方式中的動力工具200可以由
15機載動力源(例如，機體)或者外部動力源(如通過電源線供給的家用線路電源)提供動力。 繼續參考圖24，變速器220包括第一傳動部分250和第二傳動部分270，第一傳動部分250和第二傳動部分270中的每一部分均具有行星齒輪系裝置。第一傳動部分250包括第一環形齒輪252、第一托架254和第一行星齒輪256。第二傳動部分270包括第二環形齒輪272、第二托架276和第二行星齒輪278。變速器220還包括環形的連接器290，連接器290相對于第一傳動部分250可以沿著軸線291軸向移動，從而改變軸214的轉動速度，并且因此改變卡盤或者工具輸出部分210的轉動速度。變速器220還包括直接連接到電機輸出軸的第三托架228，以與輸出軸共同轉動。托架228可以以多種不同的方式中的任何一種(例如使用鍵和鍵槽裝置，過盈配合，花鍵配合等)連接到電機輸出軸上。將在下面對托架228和變速器220的剩余的部件進行詳細說明。可選擇地，變速器220可以包括多于兩級的齒輪減速。例如，變速器220的一種可供選擇的構造可以包括與圖1-圖22所示的動力工具2的變速器16相似的三級齒輪減速。 參考圖23，在動力工具200上的前進/后退按鈕390是可操作的，以設定電機208的轉動方向。當設置前進/后退按鈕390為前進輸出時，電機208沿順時針方向驅動托架228，并且當設置前進/后退按鈕390為后退輸出時，電機208沿逆時針方向驅動托架228。當前進/后退按鈕390位于前進輸出位置和后退輸出位置之間時，扳柄215鎖定并且不能被按下，這就防止了觸發開關213的啟動和電機208的啟動。 動力工具200包括變速器殼體300，第一傳動部分250和第二傳動部分270位于變速器殼體300中。變速器殼體300包括第一殼體部分302、第二殼體部分320和第三殼體部分330 (圖24)。可選擇地，殼體300可以是整體結構。變速器殼體300通過電機安裝架371連接到電機208 (圖23)。具體地，第一殼體部分302通過第一殼體部分302上的多個裝配件310和穿過裝配件310的各個緊固件(例如，螺釘，未示出)連接到電機安裝架371。第二殼體部分320連接在第一殼體部分302和第三殼體部分330之間。第一殼體部分302是環狀的并且包括位于一端的第一室304和從另一端延伸出的軸向凸緣306。第一殼體部分302在第一殼體部分302的相對側面上分別具有凹槽308，位于變速桿370上的樞轉銷374容納于其中，這將在下面描述。 參考圖24，第二殼體部分320是環狀的并且包括多個凹槽322，每一個凹槽322具有周向延伸的弧長并且用來容納第一殼體部分302上相應的軸向凸緣306，這樣將第一殼體部分302和第二殼體部分320相互間旋轉地固定。可以使用多個緊固件(例如，螺釘；未示出)來將第一殼體部分302和第二殼體部分320緊固在一起。第二殼體部分320還具有多個形成在內周表面326上的凹槽324，凹槽324將與下面將要詳細描述的單向離合器78結合使用。第二殼體部分320還具有位于外表面的多個裝配件328，裝配件328可以容納緊固件(例如，螺釘；未示出)，從而將第二殼體部分320連接到第三殼體部分330。
第三殼體部分330是環狀的并且具有多個對應于第二殼體部分320上的裝配件328的裝配件332。裝配件332通過多個緊固件(例如，螺釘；未示出)將第二殼體部分320連接到第三殼體部分330。軸214延伸通過第三殼體部分330。電機輸出軸和托架228延伸進入第一殼體部分302。 繼續參考圖24，托架228包括從托架228的前面延伸出的中心齒輪234。中心齒輪
16234具有與第一行星齒輪256嚙合的齒。托架228具有從托架228的外周表面徑向向外延伸出的多個凸起238。凸起238選擇性地位于連接器290的內周表面內的相應的凹槽292中，從而將托架228和連接器290旋轉鎖定。 第一環形齒輪252是環形部件并且具有多個與第一行星齒輪256嚙合的位于環形齒輪252內周表面上的齒253。環形齒輪252的外周表面是圓柱形的，使得第一環形齒輪252可以在變速器殼體300中轉動。特別地，第一環形齒輪252在第二殼體部分320中是可轉動的。然而，第一環形齒輪252軸向限制在變速器殼體300中。第一環形齒輪252連接到連接器290，這樣第一環形齒輪252和連接器290或者相對于殼體300共同轉動或者相對于殼體300保持靜止。第一環形齒輪252具有多個間隔分布的凸起258，這些凸起258相應地限定多個凹槽260。凸起258和凹槽260環繞第一環形齒輪252周向間隔并且朝向電機208軸向延伸。凸起258容納在連接器290上的相應的凹槽296中，并且連接器290上的凸起294容納在第一環形齒輪252上的相應的凹槽260中，這樣可以將第一環形齒輪252轉動互鎖于連接器290。可選擇地，多個不同特征中的任何一個可以用來轉動互鎖第一環形齒輪32和連接器290，同時允許連接器290相對于第一環形齒輪252軸向移動。
第一托架254包括位于托架254前面的中心齒輪264和從托架254的后面延伸出來的多個軸266。中心齒輪264具有與第二行星齒輪278嚙合的齒，并且第一行星齒輪256可轉動地支撐在軸266上。第一行星齒輪256具有與第一環形齒輪252的齒253嚙合的齒。第一行星齒輪256還與托架228的中心齒輪234上的齒嚙合。墊圈268鄰近第一行星齒輪256設置，以限制第一行星齒輪256沿軸266的軸向移動。 繼續參考圖24，第二環形齒輪272是環形部件并且具有多個與第二行星齒輪278嚙合的位于環形齒輪272內周表面上的齒273。環形齒輪272的外周表面是圓柱形的，使得第二環形齒輪272可以在變速器殼體300中轉動。特別地，第二環形齒輪272在第三殼體部分330中是可轉動的。當施加在軸214和第二托架276上的反作用轉矩超過動力工具200的預先設定的應用轉矩時，第二環形齒輪272相對于第三殼體部分330是可以轉動的。特別地，停止第二托架276的轉動，使得第二環形齒輪272越過位于第二環形齒輪272和第三殼體部分330之間的傳統離合器(未示出)并且開始相對于殼體部分330轉動。
第二托架276包括多個位于第二托架276前面的軸鎖定嚙合部件282和從托架276的后面延伸出的多個軸284。軸鎖定嚙合部件282與自動軸鎖定組件288連接。當轉矩是來自第二傳動部分270時，自動軸鎖定組件288驅動軸214。當驅動轉矩是來自工具200的輸出部分210時，自動軸鎖定組件288可以將軸214鎖定而使軸214不轉動，當轉矩是來自第二傳動部分270時，組件288可以松開軸214，這樣軸214可以轉動。
第二行星齒輪278可轉動地支撐在軸284上。第二行星齒輪278具有與第二環形齒輪272的齒273嚙合的齒。第二行星齒輪278還與第一托架254的中心齒輪264上的齒嚙合。墊圈286鄰近第二行星齒輪278設置，以限制第二行星齒輪278沿軸284的軸向移動。 繼續參考圖24，連接器290是環形的并且包括圓柱形的外表面，使得連接器290可以在變速器殼體300中轉動。特別地，連接器290可以在第一殼體部分302中轉動。連接器290具有沿著其外周表面分布的周向凹槽298，凹槽298容納變速桿370的連接器銷376。當銷376容納于凹槽298中時，連接器銷376允許環形連接器290繞軸線291自由轉動。然而，當變速桿370圍繞延伸通過樞轉銷374的樞軸線299樞轉時，連接器銷376也能使得環形連接器290沿著軸線291移動。這樣，變速桿370圍繞樞軸線299的樞轉運動導致連接器290沿著軸線291的軸向移動。 連接器290相對于第一殼體部分302在第一位置和第二位置之間是可軸向移動的，在第一位置，連接器290與托架228共同轉動，在第二位置，連接器290與第一環形齒輪252相對于第一殼體部分302是靜止的，并且托架228相對于連接器290和第一環形齒輪252是可以轉動的。當連接器290位于第一位置時，凸起238定位在各個凹槽292中，以將連接器290與托架228相互旋轉鎖定(圖26)。當連接器290位于第二位置時，凸起238位于連接器290中的各個凹槽292的外部，這樣托架228可以相對于連接器290和第一環形齒輪252轉動(參見圖27)。可以限制連接器290相對于第一環形齒輪252的軸向移動的范圍，以保證當在第一位置和第二位置之間移動時，連接器290和第一環形齒輪252保持相互旋轉鎖定。 參考圖23，動力工具200包括控制機構340，該控制機構340可操作以將連接器290在第一位置和第二位置之間移動。控制機構340包括電子控制器342和通過一根或多根電線(未示出)電連接到控制器342的螺線管350。控制器342可以設置為僅僅使用硬件(例如，印刷電路板上形成的多個電路)或者使用軟件(例如與微處理器結合的硬件)來起作用。 螺線管350包括主體352、容納于主體352中的插棒式鐵心(plunger) 356和圍繞插棒式鐵心356并且鄰接主體352的復位彈簧364 (圖24)。插棒式鐵心356具有平行于電機208的縱向軸線的縱向軸線。如圖23所示，螺線管350位于殼體202的驅動部分206中的電機208的下面。螺線管350設計為拉式(pull-type)螺線管。當激勵螺線管350和將螺線管350去除激勵時，插棒式鐵心356逆著復位彈簧364的偏壓在螺線管主體352中軸向移動。可選擇地，螺線管350可以設計為推式(push-type)螺線管。參考圖24，插棒式鐵心356包括橫向延伸通過插棒式鐵心356的銷362。插棒式鐵心356的銷362容納于樞轉銷374下面的變速桿370上設置的凹槽372中，這樣當插棒式鐵心356軸向移動時，變速桿370相對于第一殼體部分302圍繞樞軸線299和樞轉銷374樞轉。 復位彈簧364設置為圍繞插棒式鐵心356并且位于螺線管主體352和插棒式鐵心的銷362之間。復位彈簧364起到遠離螺線管主體352偏壓插棒式鐵心356的作用。因此，當螺線管350被去除激勵時，移動具有銷362的插棒式鐵心356的端部遠離螺線管主體352。 參考圖23，控制器342電連接到螺線管350并且激勵螺線管350或者將螺線管350去除激勵。控制器342還通過一根或多根電線(未示出)電連接到模式選擇器開關380上(圖25)，以設定變速器200的運行模式。如圖25所示，模式選擇器開關380設計為撥動開關，可以在三個位置之間操作該撥動開關高速低轉矩模式，低速高轉矩模式和完全自動模式。殼體202包括與工具200的運行模式相關的在開關380附近的標記382。在使用字母"H"表示的高速低轉矩模式中，連接器290位于第一位置，這樣托架228上的凸起238容納于連接器290上的凹槽292中。在使用字母"L"表示的低速高轉矩模式中，連接器290位于第二位置，這樣托架228上的凸起238位于連接器290上的凹槽292之外。在使用字母"A"表示的自動模式中，連接器290在第一位置和第二位置之間是可移動的，該移動基于控制器342對于電機的運行電流和預先設定或者使用者確定的閾值電流之間的比較。雖然模 式選擇器開關380設計為撥動開關，但是可選擇地，模式選擇器開關380也可以設計為多種 不同方式(例如轉盤)中的任一種，從而允許動力工具200的操作者設定變速器220的運 行模式。如圖25所示，模式選擇器開關380位于工具殼體202的頂部。可選擇地，模式選 擇器開關380可以位于工具殼體202的任何位置。作為進一步的選擇，可以省略模式選擇 器開關380。 動力工具200還包括多個指示器384(例如發光二級管等)，當變速器220在高速 低轉矩模式運行時指示器384可以發出一種顏色并且當變速器220在低速高轉矩模式運行 時發出另一種不同的顏色。在這點上，當模式選擇器開關380處于自動模式時，即當變速器 220的運行從高速低轉矩模式向低速高轉矩模式變化時，指示器384將變化顏色。可選擇 地，當工具200分別運行在高速低轉矩模式和低速高轉矩模式時，可以利用分開設置的指 不器。 參考圖28，工具200包括設計為可變電阻器的閾值選擇器開關386，其通過一根或 多根電線(未示出)電連接到控制器342，從而向控制器342提供用戶選定的閾值電流作為 相對于電機208的運行電流的參考。閾值選擇器開關386包括標度盤388，其通過動力工具 200的操作者可以轉動，從而設定向控制器342提供的閾值電流。可選擇地，閾值選擇器開 關386可以設計為多種不同方式(例如具有可以移動到多個離散位置的肘節)中的任一種 而向控制器342提供閾值電流。另外，可以省略閾值選擇器開關386并且控制器342可以 包括預先設定的閾值電流或者編程有預先設定的閾值電流。閾值選擇器開關386位于工具 200的把手部分204上。閾值選擇器開關386可以位于工具殼體202的任意期望的位置上。
參考圖23，觸發開關213通過一根或者多根電線(未示出)電連接到控制器342， 這樣當壓下觸發開關213時，可以啟動控制器342和電機208。設置有觸發彈簧(未示出)， 從而當使用者松開扳柄215時，該觸發彈簧可以使觸發開關213不再起作用或者使其回復 到關閉位置。 圖26示出了位于第一位置的變速器220的連接器290，其中托架228的凸起238 容納于連接器290的各個凹槽292中以提供高速度的工具輸出。這對應于模式選擇器開關 380位于高速低轉矩模式，或者如下面描述的，在自動模式運行期間當電機的運行電流低于 閾值電流時。圖27示出了位于第二位置的變速器220的連接器290，其中托架228的凸起 238從連接器290的各個凹槽292中移出以提供低速度的輸出。這對應于模式選擇器開關 380位于低速高轉矩模式，或者如下面描述的，在自動模式運行期間當電機的運行電流超過 閾值電流時。 現在結合圖29中的流程圖描述自動變速器220的運行。當壓下扳柄215時，啟動 控制器342和電機208。然后控制器342檢測模式選擇器開關380的位置。如果模式選擇 器開關380處于高速低轉矩模式，則控制器342將保持螺線管350處于非激勵狀態。因此， 復位彈簧364偏壓插棒式鐵心356遠離螺線管主體352，這樣插棒式鐵心356圍繞樞轉銷 374沿順時針方向偏壓變速桿370(圖26)，從而將連接器290保持在第一位置。在第一位 置，連接器290與托架228旋轉鎖定并且因此與托架228共同轉動。連接器290還與第一 環形齒輪252旋轉鎖定，這樣托架228、第一環形齒輪252和連接器290以相同的速度共同 轉動。托架228和第一環形齒輪252的鎖定還鎖定了第一行星齒輪256，然后第一行星齒輪
19256旋轉鎖定第一托架254使其以相同的速度與托架228 —起轉動。因此，當連接器290位 于第一位置時，托架228和第一傳動部分250共同轉動以產生高速度低轉矩的輸出。也就 是說，第二傳動部分270是斷開的，這樣動力工具200僅僅利用了減速的單個階段(即使用 第二傳動部分270)。 參考圖29，如果控制器342檢測到模式選擇器開關380處于低速高轉矩模式，則 控制器342激勵螺線管350以使插棒式鐵心356縮回到螺線管主體352中。當激勵螺線管 350時，控制器342在初始時向螺線管350短時間(例如0. 1秒)施加高電壓(例如16V) 而使插棒式鐵心356縮回，然后將供給螺線管350的電壓降低到較低的值(例如6V)而將 插棒式鐵心356保持在其縮回的位置，這是因為與縮回插棒式鐵心所需要的力相比，將插 棒式鐵心356保持在其縮回位置需要更小的力。 插棒式鐵心356縮回到螺線管主體352中使得變速桿370圍繞樞轉銷374沿逆時 針方向樞轉(圖27)。當變速桿370沿此方向樞轉時，連接器290軸向移動到第二位置。在 此位置，托架228的凸起238位于連接器290上的凹槽292外部或者從連接器290上的凹槽 292中移出，這樣連接器290從托架228旋轉解鎖。因此，托架228相對于連接器290和第 一環形齒輪252可以獨立轉動，并且驅動第一行星齒輪256使其繞著第一環形齒輪252的 內周表面環行。行星齒輪256沿著與托架228的轉動方向相反的方向向第一環形齒輪252 施加反作用轉矩。然而，單向離合器78阻止第一環形齒輪252沿此方向的轉動(圖24)。 因此，單向離合器78相對于殼體202旋轉鎖定第一環形齒輪252。單向離合器78允許第 一環形齒輪252在一個方向轉動并且阻止第一環形齒輪252在相反方向轉動。單向離合器 78可操作地連接到前進/后退按鈕390，從而在工具輸出部分或者卡盤210的前進方向和 后退方向時都提供此功能。 然后托架228的中心齒輪234相對于第一環形齒輪252轉動第一行星齒輪256，第 一行星齒輪256依次轉動第一托架254。因此，第一托架254獨立于托架228轉動。第一傳 動部分250 (即中心齒輪264)的輸出轉動第二行星齒輪278，第二行星齒輪278依次轉動第 二托架276。第二托架276轉動軸214。因為第一傳動部分250和托架228是獨立轉動的， 所以變速器200產生低速高轉矩輸出。 參考圖29，如果模式選擇器開關380處于自動模式，則控制器342在電機208啟動 之后的一段時間(例如0. 5秒)后開始運行電流的檢測從而避免檢測到緊隨電機208的啟 動的初始沖擊電流。可選擇地，控制器342可以結合對電機的運行電流的變化率(即dl/ dt)的檢測而緊隨電機208的啟動開始運行電流的檢測。然后，只有在電機的運行電流的變 化率小于預定的值之后，控制器342才前進到流程圖中的下一步驟。 然后，控制器342檢測電機的運行電流并且將電機的運行電流與由閾值選擇器開 關386確定的閾值電流進行比較。如果電機的運行電流小于閾值電流，則控制器342將螺 線管350保持在非激勵狀態，這樣連接器290保持在與托架228嚙合的第一位置，從而從電 機208接收到的轉矩不會經由第一傳動部分250放大(即不會產生由第一傳動部分250引 起的"轉矩放大")。只要壓下扳柄215，控制器342就重復檢測和比較程序。如果松開扳 柄215，則向電機208的動力傳遞停止并且電機208也停止。然而，如果電機的運行電流大 于或者超過閾值電流，則激勵螺線管350使得連接器290從托架228脫離而提供低速高轉 矩的工具輸出，這樣從電機208接收到的轉矩經過第一傳動部分250而放大，從而增大傳遞
20到第二傳動部分的轉矩(即產生由第一傳動部分250引起的"轉矩放大")。如果松開扳柄 215，則電機208停止，并且在控制器342關閉之前的一段時間(例如0. 5秒)中保持螺線 管350處于激勵狀態。 為了改變動力工具200的"變速點"，工具200的操作者只需要轉動閾值選擇器開 關386的標度盤388。例如，如果要求降低變速點(即減小閾值電流)，則操作者沿著第一 方向轉動標度盤388。類似地，如果要求升高變速點(即增大閾值電流)，則操作者沿著相 反方向轉動標度盤388。當操作者在較軟的或者低密度的工件上使用動力工具200，然后在 較硬的或者更密實的工件上使用動力工具200時，可能需要進行上述改變。這樣，當從較軟 的工件轉變為較硬的工件時，動力工具200會很快地從高速低轉矩模式轉換為低速高轉矩 模式來增大傳遞到工具輸出部分210的轉矩，從而完成切割或鉆孔的作業。
控制器342可以將具有數字濾波和平滑的模數轉換連接器取樣結合到提供給控 制器342或由控制器342輸出的任何信號。 總體上提供了一種由電機驅動的變速器組件，該變速器組件包括具有外部環形齒 輪的變速器；相對于外部環形齒輪在第一位置和第二位置之間可移動的連接器，在第一位 置，響應于從電機接收到的轉矩，連接器能夠與變速器一起轉動，在第二位置，連接器和外 部環形齒輪是不能轉動的；和控制機構，該控制機構可操作以檢測電機的運行電流并且將 運行電流與閾值電流進行比較。控制機構可操作以響應于電機的運行電流超過閾值電流而 將連接器從第一位置移動到第二位置。 本發明的各種特征將在所附權利要求中進行描述。 在所附的本發明的權利要求書和前面的描述中，除了由于表達的語句或者必需的 含義而使上下文需要不同的方式之外，詞語"包括(comprise)"或者其變型例如"包括"的 單數形式或者"包括"的現在分詞形式使用的是包含的意義，即載明陳述的特征但是并不排 除本發明的各種實施方式中出現或附加的其它特征。 可以理解的是，如果本文引用任何公開的現有技術，則這樣的引用在澳大利亞或 者任何其它國家并不構成對該公開的現有技術形成本領域公知常識的一部分的承認。
2權利要求
一種由電機驅動的變速器組件，該變速器組件包括具有外部環形齒輪的變速器；相對于所述外部環形齒輪在第一位置和第二位置之間可移動的連接器，在所述第一位置，所述連接器響應于從所述電機接收到的轉矩而能夠隨所述變速器一起轉動，在所述第二位置，所述連接器和所述外部環形齒輪是不能轉動的；和控制機構，該控制機構可操作以便檢測所述電機的運行電流并且將所述運行電流與閾值電流進行比較；其中所述控制機構可操作以響應于所述電機的運行電流超過所述閾值電流而將所述連接器從所述第一位置移動到所述第二位置。
2. 根據權利要求1所述的變速器組件，其中，當所述連接器位于所述第二位置時，通過 所述變速器產生轉矩放大，而當所述連接器位于所述第一位置時，不通過所述變速器產生 轉矩放大。
3. 根據權利要求1所述的變速器組件，其中，所述控制機構包括控制器，該控制器可操作以檢測所述電機的運行電流并且將所述運行電流與所述閾值 電流進行比較；禾口電連接到所述控制器的螺線管；其中，所述連接器響應于激勵所述螺線管和將所述螺線管去除激勵中的一者而能夠從 所述第一位置移動到所述第二位置。
4. 根據權利要求3所述的變速器組件，其中，所述控制機構包括電連接到所述控制器 的模式選擇器開關，該模式選擇器開關能夠在第一位置和第二位置之間被操作，在所述第 一位置，所述螺線管不考慮所述電機的運行電流而保持激勵狀態和非激勵狀態中的一者， 在所述第二位置，所述螺線管響應于所述電機的運行電流超過所述閾值電流而被促使改變 狀態。
5. 根據權利要求3所述的變速器組件，其中，所述控制機構包括連接所述螺線管和所 述連接器的桿。
6. 根據權利要求5所述的變速器組件，其中，所述連接器能夠沿著第一軸線從所述第 一位置移動到所述第二位置，并且其中所述桿能夠圍繞第二軸線樞轉，以將所述連接器從 所述第一位置移動到所述第二位置，其中所述第二軸線基本上垂直于所述第一軸線。
7. 根據權利要求3所述的變速器組件，其中，所述螺線管包括彈簧，該彈簧可操作，從 而當所述螺線管被去除激勵時朝向所述第一位置和所述第二位置中的一個位置偏壓所述 連接器。
8. 根據權利要求1所述的變速器組件，其中，所述變速器為行星變速器，其中所述變 速器組件還包括托架，該托架可操作以將轉矩從所述電機傳遞到所述行星變速器，其中，當 所述連接器位于所述第一位置時，所述托架、所述連接器和所述外部環形齒輪共同轉動，當 所述連接器位于所述第二位置時，所述托架能夠相對于所述連接器和所述外部環形齒輪轉 動。
9. 一種由電機驅動的變速器組件，該變速器組件包括 變速器，該變速器可操作以從所述電機接收轉矩；禾口連接到所述變速器的控制機構，該控制機構可操作以檢測所述電機的運行電流并且將所述運行電流與閾值電流進行比較；其中所述控制機構能夠在第一模式、第二模式和第三模式中的一種模式中被操作，在 所述第一模式中，不通過所述變速器產生轉矩放大，在所述第二模式中，通過所述變速器產 生轉矩放大，在所述第三模式中，當所述電機的運行電流小于所述閾值電流時，不通過所述 變速器產生轉矩放大，當所述電機的運行電流超過所述閾值電流時，通過所述變速器產生 轉矩放大。
10. 根據權利要求9所述的變速器組件，其中，所述變速器包括外部環形齒輪；并且所 述變速器組件還包括相對于所述外部環形齒輪在第一位置和第二位置之間可移動的連接 器，在所述第一位置，所述連接器響應于從所述電機接收到的轉矩而能夠與所述變速器一 起轉動，在所述第二位置，所述連接器與所述外部環形齒輪是不能轉動的。
11. 根據權利要求io所述的變速器組件，其中，所述控制機構可操作以響應于電機的運行電流超過閾值電流而將所述連接器從所述第一位置移動到所述第二位置。
12. 根據權利要求IO所述的變速器組件，其中，當所述連接器位于所述第二位置時，通 過所述變速器產生轉矩放大，當所述連接器位于所述第一位置時，不通過所述變速器產生 轉矩放大。
13. 根據權利要求10所述的變速器組件，其中，所述控制機構包括 控制器，該控制器可操作以檢測所述電機的運行電流并且將所述運行電流與閾值電流進行比較；禾口電連接到所述控制器的螺線管；其中，所述連接器響應于激勵所述螺線管和將所述螺線管去除激勵中的一者而能夠從 所述第一位置移動到所述第二位置。
14. 根據權利要求13所述的變速器組件，其中，所述控制機構包括電連接到所述控制 器的模式選擇器開關，該模式選擇器開關能夠在第一位置、第二位置和第三位置之間被操 作，在所述第一位置，所述螺線管不考慮所述電機的運行電流而保持激勵狀態和非激勵狀 態中的一個，在所述第二位置，所述螺線管不考慮所述電機的運行電流而保持所述激勵狀 態和所述非激勵狀態中的另一個，在所述第三位置，所述螺線管響應于所述電機的運行電 流超過閾值電流而被促使改變狀態。
15. —種操作動力工具的方法，該方法包括 從電機通過變速器傳遞轉矩； 檢測所述電機的運行電流；將所述電機的運行電流與閾值電流進行比較；禾口當所述電機的運行電流超過所述閾值電流時，通過所述變速器放大從所述電機接收到 的轉矩。
全文摘要
本發明涉及一種由電機驅動的變速器組件，該變速器組件包括具有外部環形齒輪的變速器；相對于所述外部環形齒輪在第一位置和第二位置之間可移動的連接器，在第一位置，所述連接器響應于從所述電機接收到的轉矩而能夠隨所述變速器一起轉動，在第二位置，所述連接器和所述外部環形齒輪是不能轉動的；和控制機構，該控制機構可操作以檢測所述電機的運行電流并且將所述運行電流與閾值電流進行比較。所述控制機構可操作以響應于所述電機的運行電流超過閾值電流而將所述連接器從所述第一位置移動到所述第二位置。
文檔編號F16H1/00GK101749370SQ20091020851
公開日2010年6月23日 申請日期2009年10月28日 優先權日2008年12月16日
發明者何志康, 葉永豐, 陳嘉麒 申請人:創科電動工具科技有限公司