特許 5872282 自動変速装置およびモータ駆動工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5872282

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】自動変速装置およびモータ駆動工具

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/54 20060101AFI20160216BHJP

   F16D 43/20 20060101ALI20160216BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20160216BHJP

   B25B 21/00 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   F16H3/54

   F16D43/20

   B25F5/00 G

   B25B21/00 510A

   B25B21/00 520A

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2011-284222(P2011-284222)

(22)【出願日】2011年12月26日

(65)【公開番号】特開2013-133873(P2013-133873A)

(43)【公開日】2013年7月8日

【審査請求日】2014年11月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151690

【氏名又は名称】株式会社東日製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100067541

【弁理士】

【氏名又は名称】岸田 正行

(74)【代理人】

【識別番号】100103506

【弁理士】

【氏名又は名称】高野 弘晋

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 聖司

(72)【発明者】

【氏名】簡 恭

【審査官】 稲垣 彰彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−３４２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−８１５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｂ ２１／００

Ｂ２５Ｆ ５／００

Ｆ１６Ｄ ４３／０２−４３／２４

Ｆ１６Ｈ ３／００− ３／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動モータの回転が太陽ギアに伝達され、前記太陽ギアに噛み合う複数の遊星ギアを自転可能に備えたケージの回転を出力として取り出し、リングギアが非回転状態において、前記リングギアの内歯に噛み合う前記複数の遊星ギアが自転しながら公転し前記ケージを回転させるプラネタリ型駆動を可能とする遊星歯車機構と、
前記駆動モータの回転を前記ケージに対して伝達するオン状態と、前記ケージに対する前記駆動モータの回転の伝達を遮断するオフ状態とを切り換える第１クラッチと、
非回転の変速部材と前記リングギアとを非連結状態とし、前記リングギアを自由回転させるオフ状態と、前記変速部材と前記リングギアとを連結可能なニュートラル状態に待機させ、所定のタイミングで前記変速部材と前記リングギアとを連結して前記リングギアを非回転状態にさせるオン状態とを切り換える第２クラッチと、
前記ケージの回転で駆動される駆動対象の負荷に基づく、前記駆動モータ側と前記駆動対象側の回転軸の相対的捩れにより、クラッチ操作部を低トルク状態である第１位置から高トルク状態である第２位置へ軸方向に沿って移動させ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを切り換え操作するクラッチ切換部と、
を有し、
前記クラッチ操作部が前記第１位置に位置した状態において、前記第１クラッチをオン状態にすると共に前記第２クラッチをオフ状態にすることにより、前記リングギア及び前記遊星歯車機構を一体的に回転させ、
前記クラッチ操作部が前記第２位置に位置した状態において、前記第１クラッチをオフ状態にすると共に前記第２クラッチをオン状態にすることにより、非回転状態の前記リングギアに対して前記遊星歯車機構を回転させ、
前記クラッチ切換部は、
前記駆動モータからの第１の回転軸により回転し、軸方向移動不能とした固定回転体と、
前記固定回転体に対して軸方向で対向配置され、前記遊星歯車機構の太陽ギアに固定される第２の回転軸に対し一体に回転し軸方向に移動可能とする可動回転体と、
前記可動回転体を前記固定回転体に向けて付勢する変速トルク設定用ばねと、
前記変速トルク設定用ばねの付勢力に抗して、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との相対的捩れ動作を軸方向動作に変換し、前記可動回転体を軸方向に移動させて前記クラッチ操作部を前記第１位置から前記第２位置へ移動させる移動変換手段と、
を有することを特徴とする自動変速装置。

【請求項2】

駆動モータの回転が太陽ギアに伝達され、前記太陽ギアに噛み合う複数の遊星ギアを自転可能に備えたケージの回転を出力として取り出し、リングギアが非回転状態において、前記リングギアの内歯に噛み合う前記複数の遊星ギアが自転しながら公転し前記ケージを回転させるプラネタリ型駆動を可能とする遊星歯車機構と、
前記駆動モータの回転を前記ケージに対して伝達するオン状態と、前記ケージに対する前記駆動モータの回転の伝達を遮断するオフ状態とを切り換える第１クラッチと、
非回転の変速部材と前記リングギアとを非連結状態とし、前記リングギアを自由回転させるオフ状態と、前記変速部材と前記リングギアとを連結可能なニュートラル状態に待機させ、所定のタイミングで前記変速部材と前記リングギアとを連結して前記リングギアを非回転状態にさせるオン状態とを切り換える第２クラッチと、
前記ケージの回転で駆動される駆動対象の負荷に基づく、前記駆動モータ側と前記駆動対象側の回転軸の相対的捩れにより、クラッチ操作部を低トルク状態である第１位置から高トルク状態である第２位置へ軸方向に沿って移動させ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを切り換え操作するクラッチ切換部と、
を有し、
前記クラッチ操作部が前記第１位置に位置した状態において、前記第１クラッチをオン状態にすると共に前記第２クラッチをオフ状態にすることにより、前記リングギア及び前記遊星歯車機構を一体的に回転させ、
前記クラッチ操作部が前記第２位置に位置した状態において、前記第１クラッチをオフ状態にすると共に前記第２クラッチをオン状態にすることにより、非回転状態の前記リングギアに対して前記遊星歯車機構を回転させ、
前記第２クラッチは、
前記変速部材の端部に周方向に沿って一定ピッチで形成した複数の嵌合凸部と、
前記リングギアの後端部に軸方向移動自在に常時連結される連結切り換え部材と、
前記複数の嵌合凸部と対向して同ピッチで前記連結切り換え部材に設けられ、前記嵌合凸部が嵌合する嵌合凹部とを有し、
前記第２クラッチがオフ状態にあるとき、前記嵌合凹部は前記嵌合凸部に対して離隔状態に保持され、前記第２クラッチがオン状態にあるとき、前記連結切り換え部材が弾性的に付勢されて、前記嵌合凹部が前記嵌合凸部に嵌合可能であることを特徴とする自動変速装置。

【請求項3】

前記クラッチ切換部は、前記駆動対象の回転が停止する負荷状態で前記クラッチ操作部を前記第１位置から前記第２位置へ移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動変速装置。

【請求項4】

前記クラッチ操作部は、
前記第１クラッチを操作し、前記可動回転体と一体に軸方向へ移動する第１クラッチ操作部材と、
前記可動回転体の軸方向移動により、前記第２クラッチを弾性的に押動操作する第２クラッチ操作ばねとを有することを特徴とする請求項１に記載の自動変速装置。

【請求項5】

前記第１クラッチは、前記第１クラッチ操作部材と軸方向に一体に移動する雄継手部と、前記ケージに固定され、前記雄継手部が装入される雌継手部とを有し、
前記雄継手部が前記第１位置に位置した状態で、前記雄継手部が前記雌継手部に軸回りに回転不能に連結し、前記雄継手部が前記第２位置に位置した状態で、前記雄継手部が前記雌継手部に対し軸回りに空転することを特徴とする請求項４に記載の自動変速装置。

【請求項6】

前記第２クラッチは、
前記変速部材の端部に周方向に沿って一定ピッチで形成した複数の嵌合凸部と、
前記リングギアの後端部に軸方向移動自在に常時連結される連結切り換え部材と、
前記複数の嵌合凸部と対向して同ピッチで前記連結切り換え部材に設けられ、前記嵌合凸部が嵌合する嵌合凹部とを有し、
前記第２クラッチがオフ状態にあるとき、前記嵌合凹部は前記嵌合凸部に対して離隔状態に保持され、前記第２クラッチがオン状態にあるとき、前記連結切り換え部材が弾性的に付勢されて、前記嵌合凹部が前記嵌合凸部に嵌合可能であり、
前記連結切り換え部材は、前記変速トルク設定用ばねのばね力で前記第１位置に向けて付勢される前記第１クラッチ操作部材により、前記第２クラッチの前記オフ状態に戻されることを特徴とする請求項４に記載の自動変速装置。

【請求項7】

前記連結切り換え部材は、前記第２クラッチ操作ばねにより弾性的に付勢されていることを特徴とする請求項６に記載の自動変速装置。

【請求項8】

前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、前記クラッチ切換部は、左右の回転方向に対して対称に形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の自動変速装置。

【請求項9】

前記第２クラッチが前記オン状態で前記変速部材と前記リングギアとを連結させる前記所定のタイミングは、前記リングギアが前記太陽ギアの回転方向と反対方向に回転することで、前記リングギアと一体に回転する前記連結切り換え部材の前記嵌合凹部の位相と前記変速部材の前記嵌合凸部の位相が一致するタイミングであることを特徴とする請求項２又は６に記載の自動変速装置。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１つに記載の自動変速装置を備えた動力伝達部と、
前記動力伝達部により回転駆動され、前記駆動対象としての締結部材を回転させるためのドライブ軸と、
前記変速部材に固定される反力アームと、
を有するモータ駆動工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、負荷（トルク）変動に応じて減速比の切り換え動作を機械的に行う自動変速装置およびこの自動変速装置を備えた電動モータやエアモータ、油圧モータ等のモータを駆動源とするモータ駆動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

電動モータあるいはエアモータ等の回転駆動モータを駆動源とするナットランナー、ドライバ等のモータ駆動工具は、駆動源の回転を遊星歯車機構等の減速機構を介して出力軸に伝達し、該出力軸に装着するソケット等によりナット等の締結部材を締め付ける。モータ駆動工具には、例えば電動モータの電流値等に基づいて負荷変動を検知する負荷変動検知部を設け、所定の負荷に達すると、電気的に駆動されるアクチュエータを作動して減速機構の減速比を変更する自動変速装置が設けられている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−０４７４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータ駆動工具等に装備される自動変速装置は、減速比を変更する切り換え機構として歯車機構とクラッチ機構を有するため、例えばモータ駆動工具の総重量が増し、作業者への負荷軽減の点より軽量化が望まれる。

【0005】

また、自動変速装置には減速比切り換え機構にマイコン等の電気的な構成を有するため、故障の原因にもなる。特に、右ねじおよび左ねじの両方のねじを締め付け可能とする自動変速装置付きのモータ駆動工具にあっては、右回りおよび左回りでの自動変速を考慮する必要があり、簡素な構造で左右両方向の駆動を可能とするモータ電動工具が望まれていた。

【0006】

本発明の第１の目的は、電気的な機構を用いることなく負荷変動に応じて減速比の切り換え動作を行える自動変速装置を提供しようとするものである。

【0007】

本発明の第２の目的は、駆動源の正逆転方向への回転に応じて、正逆転方向へ出力軸を回転させることができる自動変速装置を提供しようとするものである。

【0008】

本発明の第３の目的は、上記した第１、第２の目的を達成する自動変速装置を備えたモータ駆動工具を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の目的を実現する自動変速装置を、図１Ａ〜図１Ｃに示す実施形態に基づいて説明する。自動変速装置Ａは、駆動モータＢの回転を遊星歯車機構ＣのケージＣ３に伝達するオンと、ケージＣ３に対する駆動モータＢの回転の伝達を遮断するオフとを切り換える第１クラッチＦ１と、非回転の変速部材Ｄ２とリングギアＣ４とを非連結状態とし、リングギアＣ４を自由回転させるオフと、変速部材とリングギアとを連結可能なニュートラル状態に待機させ、所定のタイミングで変速部材とリングギアとを連結してリングギアを非回転状態にさせるオンとを切り換える第２クラッチＦ２と、駆動対象Ｇの負荷に基づく、駆動モータ側と駆動対象側の回転軸の相対的捩れにより、クラッチ操作部（Ｅ２，Ｅ５）を低トルクの第１位置から高トルクの第２位置へ軸方向に沿って移動させ、第１、第２クラッチを切り換え操作するクラッチ切換部Ｅを有し、クラッチ操作部が第１位置にある状態で、第１クラッチをオンにし、第２クラッチをオフにすることにより、リングギア及び遊星歯車機構を一体的に回転させ、クラッチ操作部が第２位置にある状態で、第１クラッチをオフにし、第２クラッチをオンとすることにより、非回転状態のリングギアに対して遊星歯車機構を回転させる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、電気的な負荷センサーやアクチュエータを用いることなく左右回転でのトルク（負荷）に応じて減速比を自動的に切り換えることができる。また、正逆転の双方向でのナット等の締め付けを行えるナットランナー等のモータ駆動工具を提供できる。

【0011】

特に第１クラッチおよび第２クラッチにドッグクラッチ構造を適用することで、小型で高トルクの伝達が可能となる。

【0012】

また、変速トルク検出部をカムと鋼球との組み合わせにより構成することで決まったトルクで確実に変速を行える。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1A】自動変速装置の一実施形態を説明する概略構成図で、高速回転状態を示す。

【図1B】自動変速装置の一実施形態を説明する概略構成図で、ニュートラル状態を示す。

【図1C】自動変速装置の一実施形態を説明する概略構成図で、低速回転状態を示す。

【図2A】第２クラッチ部の結合と遊星歯車機構の回転状況の関係を示す図。

【図2B】自動変速のタイミングチャート。

【図3A】ナットランナーの一実施形態を示す縦断面図で、高速回転状態を示す。

【図3B】ナットランナーの一実施形態を示す縦断面図で、ニュートラル状態を示す。

【図3C】ナットランナーの一実施形態を示す縦断面図で、低速回転状態を示す。

【図4】負荷検知部の固定回転体を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ａ）の上面図である。

【図5】負荷検知部の可動回転体および第１クラッチ作動部を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は上面図を示す。

【図6】ケージを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図を示す。

【図7】リングギアを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の縦断面図を示す。

【図8】変速部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は縦断面図を示す。

【図9】第２クラッチ部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ-Ａ線に沿った断面図。

【図10】第１クラッチ部におけるケージ側構成部材を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は（ａ）の正面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。

【0015】

図１Ａ〜図１Ｃは、自動変速装置の一実施形態を説明する概略構成図で、図１Ａは高速回転状態、図１Ｂはニュートラル状態、図１Ｃは低速回転状態を示す。

【0016】

図１において、自動変速装置Ａは、電動モータを駆動源とする駆動部Ｂからの回転動力が伝達される遊星歯車機構Ｃと、反力受け部Ｄと、負荷検知部Ｅと、負荷検知部Ｅの負荷検知に基づく軸方向の操作力によりクラッチの切り換えが行われるクラッチ部Ｆとを有し、遊星歯車機構Ｃの出力により駆動対象Ｇを駆動する。

【0017】

駆動部Ｂは、電動モータ、エアモータあるいは油圧モータ等のモータを駆動源として用いることがで、例えばモータ出力を１段又は複数段の遊星歯車機構からなる減速装置により減速し、回転軸Ｂ１を回転する。本実施形態では電動モータを例にして説明する。駆動部Ｂは、不図示の駆動制御回路により、電動モータの回転方向を制御し、回転軸Ｂ１を正方向及び逆方向に回転させる。

【0018】

遊星歯車機構Ｃは、入力軸ＣＩに連結された太陽ギアＣ１と、太陽ギアＣ１と噛み合い、太陽ギアＣ１の回りに配置した複数の遊星ギアＣ２と、複数の遊星ギアＣ２を回転自在に支持するキャリア（ケージ）Ｃ３と、複数の遊星ギアＣ２と噛み合う内歯を内周面に形成したリングギアＣ４を有し、ケージＣ３に出力軸ＣＯが接続される。回転軸Ｂ１と入力軸ＣＩと出力軸ＣＯは同一軸線（以下、回転中心軸と称す）上に位置し、回転軸Ｂ１と入力軸ＣＩとは非結合状態とし、出力軸ＣＯは、駆動対象Ｇに駆動力を伝達する。

【0019】

反力受け部Ｄは、反力アームＤ１を備えた変速部材Ｄ２を有する。変速部材Ｄ２は、回転中心軸を中心に回転可能としている。

【0020】

負荷検知部Ｅは、駆動部（電動モータ）Ｂの正回転及び逆回転の両回転方向において、駆動対象Ｇを駆動する負荷、例えば設定した締め付けトルク値に達したことを検知すると、クラッチ部Ｆの切り換えのために、回転動力の伝達を維持しつつ軸方向に沿ったクラッチ操作力を生じさせる。この負荷検知部Ｅは、回転中心軸に沿った軸方向（以下、軸方向と略す）に対向する一対の円盤形状の部材Ｅ１、Ｅ２との対向面間に複数の鋼球Ｅ３を配置し、一方の部材（固定回転体）Ｅ１は回転軸Ｂ１に軸方向移動不能に連結されて回転する。また、他方の部材（可動回転体）Ｅ２は入力軸ＣＩに対して軸方向（駆動対象Ｇ側）に沿って移動可能とすると共に、一体に回転する。

【0021】

固定回転体Ｅ１には、鋼球Ｅ３が一部分嵌まり込み、鋼球Ｅ３を転動可能とするカム穴Ｅ４が形成されている。カム穴Ｅ４には軸方向に対して斜めに第１カム面Ｅ４ａと第２カム面Ｅ４ｂが対向して形成されている。なお、カム穴Ｅ４を可動回転体Ｅ２側に設けてもよい。

【0022】

遊星歯車機構Ｃ側の可動回転体Ｅ２は、入力軸ＣＩに対して軸方向移動可能で、且つ一体に回転する。可動回転体Ｅ２には、入力軸ＣＩに外装され、軸方向に沿って移動可能な第１クラッチＦ１の切り換え操作を行う第１クラッチ作動部Ｅ５が遊星歯車機構Ｃに向かって固定（一体形成）されている。可動回転体Ｅ２には、カム穴Ｅ４に対向して鋼球Ｅ３が一部分嵌まり込み、鋼球Ｅ３を回転自在とする遊嵌穴Ｅ６が形成されている。

【0023】

可動回転体Ｅ２には、トルク値を設定するコイルスプリングで構成されるトルク値設定ばねＥ７を自動変速装置の本体部Ａ１との間に配置している。またトルク値設定ばねＥ７よりも内側に、クラッチ部Ｆの第２クラッチＦ２を操作する第２クラッチ操作ばねＥ８を配置している。

【0024】

負荷検知部Ｅは、固定回転体Ｅ１の回転を複数の鋼球Ｅ３を介して可動回転体Ｅ２に伝達する。負荷検知部Ｅは、回転軸Ｂ１が例えば正方向回転すると、鋼球Ｅ３が第１カム面Ｅ４ａに当接し、駆動対象Ｇの負荷に応じて鋼球Ｅ３に分力が発生する。設定トルク値に達すると、鋼球Ｅ３が第１カム面Ｅ４ａを転動しながら分力によりトルク値設定ばねＥ７のばね力に抗して可動回転体Ｅ２が遊星歯車機構Ｃに向け軸方向に移動し、第１クラッチ作動部Ｅ５が軸方向に移動すると共に、第２クラッチ操作ばねＥ８が遊星歯車機構Ｃ側に向けて移動する。また、回転軸Ｂ１を逆方向回転すると、鋼球Ｅ３が第２カム面Ｅ４ｂに当接し、同様の動作を行う。これにより、負荷検知部Ｅは、駆動部（電動モータ）Ｂの正方向および逆方向回転における負荷を検知する。

【0025】

負荷検知の設定値（設定トルク値）は、トルク値設定ばねＥ７のばね力により設定される。設定トルク値に到達後、固定回転体Ｅ１と可動回転体Ｅ２との相対的回転はストッパー等によって停止され、一体的に回転する。

【0026】

ここで、図１Ａは負荷検知部Ｅが設定負荷（設定トルク値）を検知していない第１検知状態であって、クラッチ部Ｆの第１クラッチＦ１がＯＮし、第２クラッチＦ２がＯＦＦの高速回転状態を示す。図１Ｂは負荷検知部Ｅが設定負荷（設定トルク値）を検知した第２検知状態であって、クラッチ部Ｆの第１クラッチＦ１がＯＦＦで、第２クラッチＦ２がＯＮ待機状態のニュートラル状態を示す。図１Ｃは負荷検知部Ｅが設定負荷（設定トルク値）を検知した第２検知状態であって、クラッチ部Ｆの第１クラッチＦ１がＯＦＦで、第２クラッチＦ２がＯＮの低速回転状態を示す。また、図１Ａに示す第１検知状態における可動回転体Ｅ２および第１クラッチ作動部Ｅ５の位置を第１位置とし、図１Ｂに示す第２検知状態における可動回転体Ｅ２および第１クラッチ作動部Ｅ５の位置を第２位置とし、また連結切り換え部材Ｆ３が変速部材Ｄ２と連結可能とするニュートラル状態を第２位置とし、図１Ｃに示す第２クラッチＦ２がＯＮ状態となる連結切り換え部材Ｆ３の位置を第３位置とする。

【0027】

クラッチ部Ｆは、第１クラッチＦ１と第２クラッチＦ２を有し、第１クラッチＦ１は第１クラッチ作動部Ｅ５によりＯＮ，ＯＦＦ操作される。第１クラッチＦ１は、入力軸ＣＩと遊星歯車機構ＣのケージＣ３とを連結させるＯＮ状態と、入力軸ＣＩと遊星歯車機構ＣのケージＣ３との連結を解除するＯＦＦ状態とに切り換える。具体的には、第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置の状態で入力軸ＣＩとケージＣ３とを連結させるＯＮ状態となり、第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置から第２位置に移動すると入力軸ＣＩとケージＣ３との連結が解除されるＯＦＦ状態となる。

【0028】

第２クラッチＦ２は、遊星歯車機構ＣのリングギアＣ４と常時連結していて、第２クラッチ操作ばねＥ８により軸方向前方（図１中左側）に向けて押動される連結切り換え部材Ｆ３を有し、連結切り換え部材Ｆ３は第１クラッチ作動部Ｅ５に対し、軸方向移動自在かつ回転方向移動自在とする。

【0029】

第２クラッチＦ２は、連結切り換え部材Ｆ３と変速部材Ｄ２とを非連結状態に保持するＯＦＦ状態と、連結切り換え部材Ｆ３と変速部材Ｄ２とを連結可能な状態であって、いつでも連結できる待機状態とするニュートラル状態と、連結切り換え部材Ｆ３と変速部材Ｄ２とを連結したＯＮ状態に切り換える。連結切り換え部材Ｆ３は、第２クラッチ操作ばねＥ８の押し力が発生していないと前記ＯＦＦ状態に保持され（第１位置）、可動回転体Ｅ２が第２位置に移動することにより第２クラッチ操作ばねＥ８により押動されニュートラル状態となる。このニュートラル状態において、連結切り換え部材Ｆ３は第２クラッチ操作ばねＥ８により軸方向前方に向けて付勢される。連結切り換え部材Ｆ３と変速部材Ｄ２とは回転方向における所定の嵌合位相位置において、互いに嵌合して連結する嵌合構造を有する。そして、前記所定の嵌合位相位置に達するまでは待機状態に保持され、前記所定の嵌合位相位置に達すると、連結切り換え部材Ｆ３が第２クラッチ操作ばねＥ８の付勢力により軸方向前方に押し込まれ、連結切り換え部材Ｆ３と変速部材Ｄ２が嵌合し、リングギアＣ４と変速部材Ｄ２を一体化する（第３位置）。

【0030】

本実施形態において、連結切り換え部材Ｆ３をＯＮ状態からＯＦＦ状態に戻すために、第１クラッチ作動部Ｅ５に設けた戻し部材Ｆ４を連結切り換え部材Ｆ３に当接させ、第２位置に向けて移動する第１クラッチ作動部Ｅ５の移動力により可動回転体Ｅ２側に向けて連結切り換え部材Ｆ３を移動させている。また、可動回転体Ｅ２および第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置に位置した状態で、連結切り換え部材Ｆ３は戻し部材Ｆ４により軸方向前方への移動が阻止され、ＯＦＦ状態が保持される。

【0031】

上記した構成の自動変速装置Ａの自動変速動作を図２Ａ，図２Ｂを参照して以下に説明する。なお、連結切り換え部材Ｆ３は、例えば円盤形状とし、リングギアＣ４と変速部材Ｄ２の軸方向後端側に配置され、リングギアＣ４に対して常時連結されて軸回り方向に一体化され、軸方向に沿って移動可能としている。また、変速部材Ｄ２の後端には、軸方向後方に向けて複数の嵌合凸部３８が周方向に沿って一定ピッチで形成され、連結切り換え部材Ｆ３には、嵌合凸部３８が嵌合する嵌合凹部４２が複数の嵌合凸部３８に対応して等ピッチで形成されているものとし、図１Ａにおいて、嵌合凸部３８の後端は嵌合凹部４２とは離隔した非嵌合状態とし（第１位置）、図１Ｂのニュートラル状態では嵌合凸部３８の後端に連結切り換え部材Ｆ３の前端面が当接し（第２位置）、図１Ｃにおいて嵌合凸部３８に連結切り換え部材Ｆ３の嵌合凹部４２が嵌合するものとする（第３位置）。

【0032】

図２Ａは、連結切り換え部材Ｆ３と変速部材Ｄ２との嵌合関係と、遊星歯車機構Ｃの出力状態を示し、図２Ｂは図２Ａの動作のタイミングチャートを示す。

【0033】

駆動対象Ｇを例えばナット等の締結部材とすると、駆動開始時は、低負荷であるため、図１Ａに示す第１検知状態で駆動が行われる。負荷検知部Ｅは、図２Ｂの（ａ）（ｄ）に示すように、回転軸Ｂ１のトルクが０Ｎｍから増加し始め、設定トルク値に達すると、カム穴Ｅ４と遊嵌穴Ｅ６との相対ねじれ角が所定値まで達し、固定回転体Ｅ１と可動回転体Ｅ２との軸方向距離が拡がり、第１クラッチ作動部Ｅ５が完全に押し出される。また、連結切り換え部材Ｆ３は変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８の端面に当接して嵌合位置と同期する待ち状態に一旦停止し、嵌合位置と同期して嵌合が終了する位置まで移動する。

【0034】

先ず、回転軸Ｂ１の正方向回転により右ねじの締め付けを行う場合、固定回転体Ｅ１および鋼球Ｅ３を介して可動回転体Ｅ２が第１位置で回転する。この第１位置での締め付けは、第１クラッチＦ１がＯＮ状態で第２クラッチＦ２がＯＦＦ状態にある。第１クラッチＦ１がＯＮ状態で第１クラッチ作動部Ｅ５とケージＣ３と太陽ギアＣ１が連結し、第２クラッチＦ２がＯＦＦ状態でリングギアＣ４と変速部材Ｄ２が非連結状態にある。このため、図２Ａの（１）に示すように、遊星歯車機構Ｃは、太陽ギアＣ１と遊星ギアＣ２とケージＣ３とリングギアＣ４が一つの塊となり、一体となって回転する。

【0035】

すなわち、遊星歯車機構Ｃは減速機能が働かず、入力軸ＣＩの回転数で出力軸ＣＯが回転する高速回転状態となる（図２Ｂの（ｃ）参照）。

【0036】

次に、ナット（ボルト）の締め付けトルクが増し、負荷検知部Ｅが負荷の増加を検知（設定トルク値に達したこと）すると、可動回転体Ｅ２と第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置から第２位置に向けて軸方向前方に移動する。このとき、高速回転・低トルクでのねじの締め付けが限界に達するので、出力軸ＣＯの回転は停止することになる。

【0037】

第１クラッチ作動部Ｅ５が第２位置に移動すると、第１クラッチＦ１がＯＦＦ状態となり、第２クラッチＦ２はＯＦＦ状態から嵌合同期待ちのニュートラル状態（図２Ａの（ｂ）（ｃ）に示す変速遷移状態（第２位置））を経て、ＯＮ状態が始まる嵌合開始状態となり（図２Ａの（ｄ））、嵌合が完了（第３位置）する（図２Ａの（ｅ））。

【0038】

第１クラッチＦ１がＯＦＦ状態となると、第１クラッチ作動部Ｅ５とケージＣ３との連結が解除され、可動回転体Ｅ２と一体に回転する入力軸ＣＩの回転により太陽ギアＣ１が回転し、複数の遊星ギアＣ２が太陽ギアＣ１と逆回転方向に自転する（図２Ａの（ｂ）（ｃ）参照）。また、第２クラッチＦ２の連結切り換え部材Ｆ３の嵌合凹部４２は変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８と非嵌合状態にあり、リングギアＣ４は自由回転可能な状態にある。このため、リングギアＣ４の内歯が太陽ギアＣ１と逆回転方向に自転する複数の遊星ギアＣ２と噛み合い、リングギアＣ４は太陽ギアＣ１の逆回転方向（高速回転状態の時とは逆の方向に（図２Ｂの（ｂ）参照））に回転駆動される。

【0039】

つまり、このとき、ケージＣ３は出力軸ＣＯの非回転により回転が停止しているので、ケージＣ３に取り付けられた複数の遊星ギアＣ２が自転し、リングギアＣ４が遊星ギアＣ２の自転により、太陽ギアＣ１の回転方向とは逆方向に回転することになる。この状態で、リングギアＣ４は自由回転をしている状態にあり、遊星ギアＣ２のトルク反力を受けることができない。このため、出力軸ＣＯにはトルクが発生しない。

【0040】

すなわち、ケージＣ３が高速回転し、駆動対象Ｇであるナット（ボルト）を高速で締め付け、ナットを短時間で着座させる。ナット（ボルト）が着座すると、ナット（ボルト）の締め付けトルクが増し、高負荷状態となる。

【0041】

ここで、第１クラッチＦ１がＯＦＦへ移行すると、第１クラッチ作動部Ｅ５が第２位置に移動し、第１クラッチ作動部Ｅ５とケージＣ３との連結を解除し、遊星歯車機構Ｃは太陽ギアＣ１の回転を入力とする。この場合、リングギアＣ４を固定すれば、ケージＣ３から減速回転した出力を取り出せるプラネタリ型駆動が可能な状態となる。

【0042】

ここで、可動回転体Ｅ２が第１位置から第２位置へ移動することにより、第２クラッチ操作ばねＥ８を介して連結切り換え部材Ｆ３に軸方向前方への押動力が付与され、先ず第２クラッチＦ２がＯＦＦからニュートラル状態へ移行する。

【0043】

可動回転体Ｅ２の第２位置への移動により、リングギアＣ４との連結状態を常時維持している連結切り換え部材Ｆ３は、変速部材Ｄ２の後端面に付勢されて当接する。この状態で、連結切り換え部材Ｆ３は太陽ギアＣ１と逆回転方向に自由回転するリングギアＣ４と一体に回転し、連結切り換え部材Ｆ３の嵌合凹部４２の位相と変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８の位相が一致するまで連結切り換え部材Ｆ３が回転する（図２Ａの（ｂ）（ｃ）参照）。そして、位相が一致すると、連結切り換え部材Ｆ３が第２クラッチ操作ばねＥ８のばね力に押されて嵌合を開始し（図２Ａの（ｄ）参照）、嵌合を終了し（図２Ａの（ｅ）、第３位置）、連結切り換え部材Ｆ３を介してリングギアＣ４と変速部材Ｄ２が回転方向において一体化し、リングギアＣ４と変速部材Ｄ２が一体に回転を開始する。

【0044】

変速部材Ｄ２がリングギアＣ４と一体に回転を開始すると、変速部材Ｄ２に取り付けた反力アームＤ１が駆動対象Ｇである例えばナットにより締め付けられる被締結部材に当接し、反力アームＤ１の回転が阻止される。このため、リングギアＣ４は回転が阻止された固定状態となり、遊星歯車機構Ｃの上記したプラネタリ型駆動に自動的に切り換わり、低速回転・高トルクでナット（ボルト）の締め付けを再開する。

【0045】

遊星歯車機構Ｃがプラネタリ型駆動に切り換わると、正方向回転する太陽ギアＣ１と噛み合う複数の遊星ギアＣ２は、回転不能な固定状態にあるリングギアＣ４の内歯と噛み合いながら正方向に公転するので、複数の遊星ギアＣ２を備えたケージＣ３が正方向に減速し、高トルクで回転し、駆動対象Ｇである着座状態のナットをさらに締め付ける。

【0046】

駆動対象Ｇの駆動が終了すると、負荷が零となるので、負荷検知部Ｅは、可動回転体Ｅ２がトルク値設定ばねＥ７のばね力により元の第１位置に戻され、図１に示す状態となる。その際、第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置に戻るのに伴い、戻り部材Ｆ４により連結切り換え部材Ｆ３が図１Ａに示す位置に戻される。

【0047】

次に自動変速装置の具体的構成を図３〜図１０に示すナットランナーを例にして説明する。なお、角ドライブ軸２側を前側、反対側を後側あるいは背面側として説明する。

【0048】

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは図１Ａ，図１Ｂ、図１Ｃにそれぞれ対応するナットランナーの縦断面図を示す。図４は負荷検知部の固定回転体を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ａ）の上面図である。図５は負荷検知部の可動部を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は上面図を示す。図６はケージを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図を示す。図７はリングギアを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の縦断面図を示す。図８は変速部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は縦断面図を示す。図９は第２クラッチ部の連結切り換え部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ-Ａ線に沿った断面図。図１０は第１クラッチ部におけるケージ側構成部材を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は（ａ）の正面図。なお、図３から図１０において、図１および図２に示す部材と同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

【0049】

図３Ａ〜図３Ｃに示すナットランナー１は、不図示の電動モータを駆動源とする駆動部からの回転が回転軸Ｂ１に伝達され、第１段から第３段の３つの遊星歯車機構ＣＡ〜ＣＣを前記駆動部側から順に直列に接続した動力伝達部３の出力を最終段の角ドライブ軸２に伝達する。ここで、図１Ａ〜図１Ｃおよび図２Ａ、図２Ｂに示す遊星歯車機構Ｃは図３の第１段遊星歯車機構ＣＡに相当する。また、前記駆動部を覆う外装ケースの端部に作業者がナットランナーを保持する握り部が形成されている。

【0050】

動力伝達部３の自動変速のために変速トルク値を設定する負荷検知部Ｅを筒状の外装ケース１０内の後端部に配置している。

【0051】

負荷検知部Ｅは、図４に示す円筒状に形成した支持軸部２１ａの先端部に固定円盤部２１ｂを一体に形成し、支持軸部２１ａ内に回転軸Ｂ１の先端部を回転不能に結合した固定回転体Ｅ１と、図５に示す円筒軸部５０に形成した第１クラッチ作動部Ｅ５の後端部に一体に形成した可動円盤部２３ａを有する可動回転体Ｅ２とを備えている。第１クラッチ作動部Ｅ５の軸部内には、入力軸ＣＩがスプライン結合して可動回転体Ｅ２と第１クラッチ作動部Ｅ５が一体に軸方向に移動自在とする。すなわち、第１クラッチ作動部Ｅ５と可動回転体Ｅ２は、入力軸ＣＩと一体に回転しつつ、軸方向に移動する。支持軸部２１ａはローラベアリング４により外装ケース１０に対して回転自在に支持される。

【0052】

固定円盤部２１ｂの表面には、周方向に沿って等間隔に複数（本実施形態では３）のカム穴Ｅ４が形成され、各カム穴Ｅ４に鋼球Ｅ３が一部分嵌まり込む。カム穴Ｅ４は、周方向に線対称に正方向回転カム面Ｅ４ａと逆方向回転カム面Ｅ４ｂが形成されている。カム穴Ｅ４は周方向の中央部分のカム面が軸方向において最も低く（深く）、周方向に沿って中央部から離れるに従って軸方向に沿ったカム面の高さが高く（浅く）なる。

【0053】

固定円盤部２１ｂの表面には、カム穴Ｅ４の間にストッパー突起２２が軸方向前方に向けて突出し、可動円盤部２３ａに形成した周方向に長いストッパー穴部２３ｂに係合する。可動円盤部２３ａと固定円盤部２１ｂとが正逆方向に相対的に回転した際、ストッパー穴部２３ｂの周方向両内端面にストッパー突起２２が当接し、可動回転体Ｅ２と固定回転体Ｅ１との相対回転が規制される。

【0054】

固定円盤部２１ｂの各カム穴Ｅ４と可動円盤部２３ａの表面に形成した遊嵌穴Ｅ６に鋼球Ｅ３を嵌め込んだ状態で、回転軸Ｂ１の回転により固定回転体Ｅ１が回転すると、回転方向に対応した正方向回転カム面Ｅ４ａ又は逆方向回転カム面Ｅ４ｂに対して当接する鋼球Ｅ３の周方向に沿った駆動力が可動円盤部２３ａの遊嵌穴Ｅ６の内表面に加わり、可動回転体Ｅ２を回転させる。可動回転体Ｅ２の回転により第１クラッチ作動部Ｅ５も一体に回転する。

【0055】

動力伝達部３は、クラッチ部Ｆの前方に配置されている。第１段遊星歯車機構ＣＡと第２段遊星歯車機構ＣＢのリングギアＣ４は共通化して使用している。図７に示すように、リングギアＣ４は、円筒形状に形成したリングギア本体３０の内周面に、第１段遊星歯車機構ＣＡ用の内歯３１と、第２段遊星歯車機構ＣＢ用の内歯３２を形成している。

【0056】

リングギアＣ４と外装ケース１０との間に、円筒形状の変速部材Ｄ２を配置している。図８に示すように、変速部材Ｄ２は、円筒形状に形成した変速部材本体３３の外周面に周方向に突設した平行する２本の突条３４ａ、３４ｂとの間にガイド溝３５を形成し、外装ケース１０にねじ込んだガイドピン３６の先端部をガイド溝３５に差し込み、変速部材Ｄ２の自由回転を許容しつつ軸方向への移動を規制している。

【0057】

変速部材Ｄ２にリングギアＣ４は回転自在に内装され、リングギアＣ４の後端部を変速部材Ｄ２の後端部よりも後方に配置している。

【0058】

図７に示すように、リングギアＣ４の後端部には、後端面から軸方向後方に向けて、複数（本実施形態では３）の嵌合片３７が周方向に沿って等間隔に形成され、第２クラッチＦ２の連結切り換え部材Ｆ３が嵌合片３７に常時嵌合する。

【0059】

図８に示すように、変速部材Ｄ２の後端部には、後端面から軸方向後方に向けて、複数（本実施形態では２４）の嵌合凸部３８が周方向に沿って等間隔に形成され、図９に示す連結切り換え部材Ｆ３の嵌合凹部４２が嵌合凸部３８に嵌合可能としている。

【0060】

連結切り換え部材Ｆ３は、図９に示すように、円盤形状に形成された円盤部４０の外周部に、リングギアＣ４に形成した複数の嵌合片３７の周方向間隔と合致して切り欠かれた切欠嵌合部４１と、切欠嵌合部４１の間に、変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８の周方向間隔と合致して凹設された嵌合凹部４２が形成されている。

【0061】

リングギアＣ４の嵌合片３７は、変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８よりも軸方向後方まで延び、図３Ａに示すように、第２クラッチＦ２がＯＦＦの状態で、円盤部４０の切欠嵌合部４１が嵌合片３７に係合するが、嵌合凹部４２は嵌合凸部３８には係合していない。したがって、変速部材Ｄ２はリングギアＣ４とは一体的に連結されていない非連結状態にある。

【0062】

また、図３Ｂに示すように、第２クラッチＦ２がＯＦＦからニュートラル状態へ移行する際、第２クラッチ操作ばねＥ８を介して連結切り換え部材Ｆ３が前方に移動すると、切欠嵌合部４１と嵌合片３７との嵌合状態を維持して、連結切り換え部材Ｆ３の円盤部４０の前面が変速部材Ｄ２の後端面に当接する。ここで、前述のように、リングギアＣ４と一体に回転する連結切り換え部材Ｆ３の円盤部４０に形成した嵌合凹部４２の位相が変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８の位相に一致すると、図３Ｃに示すように、嵌合凹部４２が嵌合凸部３８に嵌合し、リングギアＣ４と変速部材Ｄ２が連結切り換え部材Ｆ３を介して一体的に連結された連結状態となる。

【0063】

連結切り換え部材Ｆ３は、背面側に円盤状のバネシート部４３を形成し、弾性部材としての第２クラッチ操作ばねＥ８の先端が当接する。

【0064】

固定回転体Ｅ１の固定円盤部２１ｂと可動回転体Ｅ２の可動円盤部２３ａは、外装ケース１０の内周面に回転自在に内装された筒形状のガイドスリーブ４５内に収容されている。ガイドスリーブ４５の先端部と可動円盤部２３ａの間に、トルク値設定ばねＥ７を配置している。なお、ガイドスリーブ４５の先端部の内周にＣ型止め輪４７を装着し、トルク値設定ばねＥ７の先端を当接させている。また、連結切り換え部材Ｆ３の円盤部４０の中心に形成した軸孔４８内に、第１クラッチ作動部Ｅ５が回転自在に装入されている。なお、第１クラッチ作動部Ｅ５の外周に、円盤状の戻し部材Ｆ４を固定し、連結切り換え部材Ｆ３の前方への移動を規制すると共に、第１クラッチ作動部Ｅ５が第２位置から第１位置に戻る際に、戻し部材Ｆ４が連結切り換え部材Ｆ３と当接して第１位置に戻す。

【0065】

ドッグクラッチ構成の第１クラッチＦ１は、図５に示すように第１クラッチ作動部Ｅ５の先端部に形成した雄継手部５１と、ケージＣ３の背面側に取り付けられ、雄継手部５１の軸方向移動により、軸回りに一体的に係合する係合状態と、該係合状態を脱して空転する空転状態を作り出す図１０に示す雌継手部Ｆ５を有する。

【0066】

図５において、第１クラッチ作動部Ｅ５は、円筒軸部５０の先端部に、雄継手部５１が形成されている。円筒軸部５０の内周面に入力軸ＣＩの後端部とスプライン結合するスプライン溝５２が形成されている。雄継手部５１は、くびれ部５３の前方に、径方向に突出する一対のクラッチ爪５４を軸心対称に形成し、クラッチ爪５４の両端面を正逆両回転時における雌継手部Ｆ５の後述するクラッチ爪継脱部５６との係合面としている。ここでクラッチ爪５４の外径端までの長さを半径ｒ１とする。

【0067】

図１０に示すように、雌継手部Ｆ５は、円盤形状の第１クラッチ本体部５５と、第１クラッチ本体部５５の背面側に設けたクラッチ爪継脱部５６とを有し、第１クラッチ本体部５５が第１段遊星歯車機構ＣＡのケージＣ３と回転方向に一体的に連結される。第１クラッチ本体部５５には、入力軸ＣＩが回転自在に貫通する軸孔５７が軸中心部に形成されている。また、図７に示すように、リングギアＣ４の内周面に形成したＣ型輪止め用の周溝５８に係合するＣ型輪止め５９が、第１クラッチ本体部５５の背面側に当接し、第１クラッチ本体部５５の軸方向後方への移動が規制される。

【0068】

第１クラッチ本体部５５の背面側に形成したクラッチ爪継脱部５６は、一対のクラッチ爪５４が回転自在に嵌まり込むクラッチ脱用孔部６０と、クラッチ脱用孔部６０の軸方向後方に、正逆回転方向に対して所定のクラッチギャップを有してクラッチ爪５４が当接する一対のクラッチ爪当接部６１が軸中心を中心に対称に形成されている。

【0069】

一対のクラッチ爪当接部６１は、互いに離隔対向する端面間に、クラッチ爪５４が入り込むクラッチ係合部６２をクラッチ爪５４のサイズよりも大きなサイズに形成し、クラッチ爪５４が回転方向に対して余裕（ギャップ）を有してクラッチ係合部６２とクラッチ脱用孔部６０との間を移動可能としている。また、一対のクラッチ爪当接部６１の内径（ｒ２）を一対のクラッチ爪５４の外径（ｒ１）よりも小さく設定する（ｒ２＜ｒ１）。したがって、クラッチ脱用孔部６０内に嵌まり込んだ一対のクラッチ爪５４は、クラッチ係合部６２との回転方向の位相が合致したときに、戻しばね４６のばね力でクラッチ係合部６２に係合する。

【0070】

第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置に位置する状態では、一対のクラッチ爪５４がクラッチ爪当接部６１と係合状態にあり、第１クラッチ作動部Ｅ５の回転が直接ケージＣ３に伝達される。また、第１クラッチ作動部Ｅ５が第２位置に位置すると、一対のクラッチ爪５４がクラッチ脱用孔部６０内で回転し、クラッチ爪継脱部５６とは非係合の状態にあり、ケージＣ３には第１クラッチ作動部Ｅ５からの回転伝達が断たれる。

【0071】

第１クラッチＦ１は、一対のクラッチ爪５４およびクラッチ係合部６２が正回転方向と逆回転方向の両方向に対して対称に形成しているので、正回転と逆回転の両回転方向に対して、第１クラッチ作動部Ｅ５の回転をケージＣ３に直接伝達させることができる。

【0072】

第１段遊星歯車機構ＣＡのケージＣ３は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図６に示すように、軸方向前後に枠体７１ａ、７１ｂを隔設したケージ本体７０を有し、後枠体７１ｂの中央部に形成した孔部７２を通して装入された太陽ギアＣ１に入力軸ＣＩが固定されている。前枠体７１ａと後枠体７１ｂとの間に３つの遊星ギアＣ２を等間隔に配置するために、前枠体７１ａと後枠体７１ｂには、軸方向に沿って遊星支持ピン７３が配置され、各遊星支持ピン７３に遊星ギアＣ２が回転自在に装着され、太陽ギアＣ１と３つの遊星ギアＣ２とが噛み合っている。

【0073】

本実施形態において、各遊星支持ピン７３は、後枠体７１ｂから後方に延出されている。各遊星支持ピン７３の後方延出部は、図１０に示す第１クラッチ本体部５５に形成した取り付け孔７４に装入される。したがって、第１クラッチ本体部５５は、第１段遊星歯車機構ＣＡの３本の遊星支持ピン７３によりケージＣ３に一体的に固定される。各遊星ギアＣ２は、リングギアＣ４の内歯３１に噛み合っている。

【0074】

前枠体７１ａの前部には、第２段遊星歯車機構ＣＢの太陽ギア７５が一体に形成されている。第２段遊星歯車機構ＣＢは、ケージ７６に３つの遊星ギア７７が太陽ギア７５と噛み合って配置され、各遊星ギア７７はリングギアＣ４の内歯３２に噛み合っている。

【0075】

第２段遊星歯車機構ＣＢのケージ７６の前部には、第２段入力軸７８がスプライン結合し、第３段遊星歯車機構ＣＣの太陽ギア７９に固定されている。
第３段遊星歯車機構ＣＣのケージ８０には、３つの遊星ギア８１が太陽ギア７９と噛み合って配置され、ケージ８０の前部に角ドライブ軸２が一体に形成されている。角ドライブ軸２およびケージ８０の回りには、第２リングギア８２が外装ケース１０に対して回転自在に配置され、各遊星ギア８１が第２リングギア８２の内歯８３と噛み合っている。第２リングギア８２の後端部は、変速部材Ｄ２と回転不能に連結され、回転方向に一体化している。

【0076】

また、第２リングギア８２は、外装ケース１０の先端よりも突出した部分に、反力アームＤ１を固定している。

【0077】

上記した構成の動力伝達部３において、第３段遊星歯車機構ＣＣは、第１段遊星歯車機構ＣＡと第２段遊星歯車機構ＣＢとは異なり、常時プラネタリ型駆動で駆動され、反力アームＤ１が締結部材の近傍に当接するまで第２リングギア８２と共に変速部材Ｄ２が回転する。第２段遊星歯車機構ＣＢは、リングギアＣ４が変速部材Ｄ２と非連結状態では、ケージＣ３の回転をそのまま第１段遊星歯車機構ＣＣに伝達する。

【0078】

したがって、図３Ａに示すように、第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置にある場合、第１段遊星歯車機構ＣＡは、第１クラッチＦ１によりケージＣ３が直接回転され、第２クラッチＦ２はリングギアＣ４と変速部材Ｄ２との連結を断っている。このため、前述のように、太陽ギアＣ１と遊星ギアＣ２とケージＣ３とリングギアＣ４とが一体化されているので、第１クラッチ作動部Ｅ５の回転によりケージＣ３が回転駆動される。

【0079】

また、第１段遊星歯車機構ＣＡのリングギアＣ４は第２段遊星歯車機構ＣＢのリングギアを兼用しているので、第２段遊星歯車機構ＣＢは、太陽ギア７５と遊星ギア７７とケージ７６とリングギアＣ４とが一体化して回転するため、第１クラッチ作動部Ｅ５の回転により第２段遊星歯車機構ＣＢのケージ７６を減速することなく同方向に高速回転させる。ケージ７６の回転は、第２段入力軸７８を介して第３段遊星歯車機構ＣＣの太陽ギア７９に伝達される。第３段遊星歯車機構ＣＣは、太陽ギア７９の回転により、遊星ギア８１が自転しながら公転し、ケージ８０を太陽ギア７９の回転方向と同方向に回転させる。

【0080】

また、第２リングギア８２は、この内歯と噛み合う遊星ギア８１の回転の反力により、太陽ギア７９の回転とは逆方向に回転し、反力アームＤ１が締結部材の近傍に当接すると回転が停止し、プラネタリ型駆動が開始される。この状態で、第２リングギア８２と共に変速部材Ｄ２の回転が停止する。このように、第３段遊星歯車機構ＣＣで減速されるものの、角ドライブ軸２を高速で回転させ、角ドライブ軸２に装着される不図示のソケットに係合する締結部材であるナットを高速で締め付ける（図３Ａ参照）。

【0081】

ナットが着座すると、負荷が大きくなり、入力軸ＣＩに伝わるトルクが大きくなり、負荷検知部Ｅに設定した変速トルク値に達すると、図３Ｂに示すように、可動回転体Ｅ２および第１クラッチ作動部Ｅ５が第１位置から軸方向前方の第２位置に移動し、第１クラッチＦ１をＯＦＦ、第２クラッチＦ２がＯＦＦからニュートラル状態を経て、図３Ｃに示す第２クラッチＦ２がＯＮとなり、リングギアＣ４と変速部材Ｄ２とを連結切り換え部材Ｆ３を介して連結する。

【0082】

可動回転体Ｅ２が第１位置から第２位置に移動する際、変速部材Ｄ２は第２リングギア８２と共に回転が停止した状態にある。このため、リングギアＣ４と一体に回転する連結切り換え部材Ｆ３の円盤部４０の嵌合凹部４２と、変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８との位相が一致すると、第２クラッチ操作ばねＥ８に付勢されている連結切り換え部材Ｆ３が軸方向前方に移動し、円盤部４０の嵌合凹部４２が変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８に嵌合する（第３位置、図３Ｃ参照）。リングギアＣ４が変速部材Ｄ２に連結されると、リングギアＣ４が反力アームＤ１に連結された状態となり、第１段遊星歯車機構ＣＡはプラネタリ型駆動となり、同様に、第２段遊星歯車機構ＣＢもプラネタリ型駆動となる。このため、角ドライブ軸２には、３段で減速された高トルクの出力が伝達されることになる。

【0083】

なお、ナットの締め付けが終了して電動モータの駆動を停止し、モータを逆転させると、反力アームＤ１がフリーの状態となり、負荷が零状態となるので、第１クラッチＦ１における雌継手部Ｆ５のクラッチ爪当接部６１と第１クラッチ作動部Ｅ５のクラッチ爪５４の位相が合った時、変速トルク値であるトルク値設定ばねのばね力で第１クラッチ作動部Ｅ５が第２位置から第１位置に自動的に戻り、第１クラッチＦ１がＯＮ、第２クラッチＦ２がＯＦＦとなる（図３Ａ参照）。

【0084】

本実施形態によれば、ナットの締付け開始時では高速回転でナットを着座状態まで締め付け（図３Ａ参照）、変速トルク値に達すると、回転軸Ｂ１と入力軸ＣＩとの捩れトルクを検知し、トルクに応じて可動回転体Ｅ２と第１クラッチ作動部Ｅ５を軸方向に機械的に自動的に移動させ、可動回転体Ｅ２の移動により第２クラッチ操作ばねＥ８を押動し第２クラッチＦ２の連結切り換え部材Ｆ３を軸方向に移動させ（図３Ｂ、図３Ｃ参照）、第１クラッチＦ１と第２クラッチＦ２のＯＮ、ＯＦＦ操作を機械的に行っているので、電気的なセンサーや電気的なアクチュエータを用いて変速操作を行うことなく機械的に自動変速が行える。

【0085】

また、正回転方向と逆回転方向の両方向に対応することができ、右ねじ、左ねじの締め付けが行える。

【0086】

なお、本実施形態は電動モータを例にして説明したが、エアモータ、油圧モータ等のモータを駆動源としてもよい。

【0087】

また、上記した実施形態の第２クラッチＦ２は、リングギアＣ４と変速部材Ｄ２とを、連結切り換え部材Ｆ３により連結および連結解除の切り換えを行っており、連結切り換え部材Ｆ３の嵌合凹部４２に変速部材Ｄ２の嵌合凸部３８を嵌合させるようにしているが、本発明はこの形式に限定されるものではない。例えば第１クラッチＦ１と同様に第２クラッチをドッグクラッチ構造としてもよい。この場合、例えば連結切り換え部材Ｆ３を第１クラッチ作動部Ｅ５に外装される円筒形状に形成し、リングギアＣ４と連結切り換え部材Ｆ３とスプライン結合を行い、連結切り換え部材Ｆ３とリングギアＣとを一体に回転させながら連結切り換え部材Ｆ３をリングギアＣ４に対して軸方向移動自在とする。また、変速部材Ｄ２には前記雌継手部Ｆ５と同様の雌継手を設け、連結切り換え部材Ｆ３には、前記第１クラッチ作動部Ｅ５のクラッチ爪５４と同様のクラッチ爪を設け、第１位置ではクラッチ爪を空転させ、第２位置では前記雌継手と係合可能な状態にばね付勢され、第３位置でクラッチ爪が雌継手に係合する、といった構成を例示することができる。

【0088】

さらに、前記負荷検知部は、上記した鋼球を用いた構成に限定されることはなく、トルクリミッターとしての機能に加え、トルクリミッターの動作時に、軸方向に沿って移動する部材がクラッチをＯＮ、ＯＦＦ動作させるために機能すればどのような構成であってもよく、この場合モータ軸が時計回り方向および反時計回り方向に回転しても、上述の各機能を実行できればよい。

【符号の説明】

【0089】

Ａ 自動変速装置
Ｂ 駆動部
Ｂ１ 回転軸
Ｃ 遊星歯車機構
ＣＡ 第１段遊星歯車機構 ＣＢ 第２段遊星歯車機構
ＣＣ 第３段遊星歯車機構
ＣＩ 入力軸 Ｃ１ 太陽ギア Ｃ２ 遊星ギア
Ｃ３ キャリア（ケージ） Ｃ４ リングギア
ＣＯ 出力軸
Ｄ 反力受け部
Ｄ１ 反力アーム Ｄ２ 変速部材
Ｅ 負荷検知部
Ｅ１ 固定回転体 Ｅ２ 可動回転体 Ｅ３ 鋼球
Ｅ４ カム穴 Ｅ４ａ 第１カム面 Ｅ４ｂ 第２カム面
Ｅ５ 第１クラッチ作動部
Ｅ６ 遊嵌穴
Ｅ７ トルク値設定ばね（変速トルク設定ばね）
Ｅ８ 第２クラッチ操作ばね
Ｆ クラッチ部 Ｆ１ 第１クラッチ Ｆ２ 第２クラッチ
Ｆ３ 連結切り換え部材 Ｆ４ 戻し部材 Ｆ５ 雌継手部
Ｇ 駆動対象（締結部材）
１ ナットランナー ２ 角ドライブ軸 ３ 動力伝達部
１０ 外装ケース ２１ 支持軸部 ２２ ストッパー突起
２３ ストッパー穴部 ３１、３２ 内歯 ３７ 嵌合片
３８ 嵌合凸部 ４１ 切欠嵌合部 ４２ 嵌合凹部
５４ クラッチ爪 ５６ クラッチ爪継脱部
６１ クラッチ爪当接部 ６２ クラッチ係合部
７３ 遊星支持ピン ７４ 取り付け孔
７５、７９ 太陽ギア ７６、８０ ケージ ７７ 遊星ギア
７８ 第２段入力軸 ８２ 第２リングギア

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】