JP2004089373A - 歩行補助装置の減速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】下肢の筋力の衰えた使用者の歩行等の運動を補助する歩行補助装置の減速機を薄型化する。
【解決手段】歩行補助装置の減速機４９はモータ４８に接続された入力軸Ｓｉと出力軸Ｓｏとの間に、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ を備えており、入力軸Ｓｉに接続された第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の半径方向外側に第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ を配置し、第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の軸線Ｌ方向外側に第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ を配置するので、入力軸Ｓｉの回転を第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ で３段に減速して出力軸Ｓｏに伝達しながら、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ の全てを軸線Ｌ方向に重なるように配置する場合に比べて減速機４９の厚さを減少させることができ、使用者が歩行補助装置を装着したときの体裁を良くすることができる。
【選択図】 図４
【解決手段】歩行補助装置の減速機４９はモータ４８に接続された入力軸Ｓｉと出力軸Ｓｏとの間に、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ を備えており、入力軸Ｓｉに接続された第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の半径方向外側に第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ を配置し、第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の軸線Ｌ方向外側に第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ を配置するので、入力軸Ｓｉの回転を第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ で３段に減速して出力軸Ｓｏに伝達しながら、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ の全てを軸線Ｌ方向に重なるように配置する場合に比べて減速機４９の厚さを減少させることができ、使用者が歩行補助装置を装着したときの体裁を良くすることができる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筋力の衰えた老人や傷病者の歩行、階段の昇降、着座姿勢からの起立、起立姿勢からの着座等をアシストすることで、その運動を促進して筋力低下の抑制や歩容形態の矯正を図るための歩行補助装置に関し、特にその歩行補助装置の減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる歩行補助装置は、本出願人の出願に係る特願２００１−１０９０４６号により既に提案されている。この歩行補助装置は、使用者の脚関節（つまり股関節および膝関節）に電気アクチュエータを装着したもので、使用者が背中に背負ったバックパック内の電源から給電することでアクチュエータを作動させ、各関節を伸展・屈曲させる関節トルクを発生させて使用者の歩行等の運動を補助するようになっている。
【０００３】
また複数のプラネタリギヤ機構を軸方向に多段に積み重ねることで、小型で大きな減速比を得られるようにした減速機が、特開平８−２４７２２５号公報、特開平１１−３７２２６号公報により公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来の歩行補助装置はモータおよび減速機を一体に組み込んだアクチュエータを備えているが、その減速機は大きな減速比を必要とするためにアクチュエータ全体が大型化してしまう問題があった。その結果、アクチュエータを使用者の衣服の内側に装着することが難しくなり、アクチュエータが衣服の外側に露出するために体裁が良くなかった。
【０００５】
複数のプラネタリギヤ機構を軸方向に多段に積み重ねた上記従来の減速機は、大きな減速比を有する点では優れているが、軸方向の寸法が大型化するために歩行補助装置のアクチュエータに使用するには適していない。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、歩行補助装置の減速機の減速比を充分に確保しながら、その薄型化を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、使用者の脚関節を伸展・屈曲させて歩行運動を補助すべく、モータにより駆動される入力軸の回転を減速して脚関節に接続された出力軸に伝達する歩行補助装置の減速機であって、軸線上に入力軸、出力軸、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構を同軸に配置するとともに、第１プラネタリギヤ機構の径方向外側に第２プラネタリギヤ機構を概ね重なるように配置し、入力軸の回転を第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構で減速して出力軸に伝達するようにし、第１プラネタリギヤ機構は、入力軸に設けられた第１サンギヤと、第１サンギヤの外周を囲むように回転自在に配置された第１リングギヤと、第１サンギヤおよび第１リングギヤに同時に噛合する複数個の第１プラネタリギヤと、第１プラネタリギヤを回転自在に支持する第１キャリヤとを備え、第２プラネタリギヤ機構は、第１リングギヤの外周に設けられた第２サンギヤと、第２サンギヤの外周を囲むように配置された第２リングギヤと、第２サンギヤおよび第２リングギヤに同時に噛合する複数個の第２プラネタリギヤと、第２プラネタリギヤを回転自在に支持する第２キャリヤとを備えたことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、歩行補助装置の減速機の軸線上に入力軸、出力軸、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構を同軸に配置し、かつ第１プラネタリギヤ機構の径方向外側に第２プラネタリギヤ機構を概ね重なるように配置したので、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達しながら、第１、第２プラネタリギヤ機構を軸線方向に重なるように配置する場合に比べて減速機の軸線方向の厚さを減少させることができ、使用者が歩行補助装置を装着したときの体裁を良くすることができる。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、第１プラネタリギヤ機構の第１キャリヤをケーシングに固定し、第２プラネタリギヤ機構の第２リングギヤをケーシングに固定し、第２プラネタリギヤ機構の第２キャリヤを出力軸に接続したことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、第１プラネタリギヤ機構の第１キャリヤをケーシングに固定することで、第１サンギヤから入力された回転を第１リングギヤから出力し、また第２リングギヤをケーシングに固定することで、第１リングギヤと一体の第２サンギヤに入力された回転を第２キャリヤから出力することができ、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【００１１】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構に対して同軸に、かつ軸線方向に重なるように第３プラネタリギヤ機構を配置し、第３プラネタリギヤ機構は、第２プラネタリギヤ機構の第２キャリヤの中央部外周に設けられた第３サンギヤと、第３サンギヤの外周を囲むように配置されてケーシングに固定された第３リングギヤと、第３サンギヤおよび第３リングギヤに同時に噛合する複数個の第３プラネタリギヤと、第３ラネタリギヤを回転自在に支持して出力軸に接続された第３キャリヤとを備えたことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、第１、第２プラネタリギヤ機構に対して同軸に、かつ軸線方向に重なるように配置した第３プラネタリギヤ機構の第３リングギヤをケーシングに固定することで、第２キャリヤと一体の第３サンギヤに入力された回転を第３キャリヤに出力することができ、入力軸の回転を第１〜第３プラネタリギヤ機構で３段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は歩行補助装置の使用状態を示す図、図２は歩行補助装置の分解斜視図の第１分図、図３は歩行補助装置の分解斜視図の第２分図、図４は歩行補助装置の電気アクチュエータの縦断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の６−６線断面図、図７は歩行補助装置の電気アクチュエータのスケルトン図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、本実施例の歩行補助装置は、使用者が背中に背負うバックパック１１と、左右の股関節にトルクを付与する左右一対の第１電気アクチュエータ１２，１２と、左右の膝関節にトルクを付与する左右一対の第２電気アクチュエータ１３，１３と、使用者の腹部に着脱自在に装着される軟質樹脂製の腹帯１４と、使用者の左右の大腿部に着脱自在に装着される前後に２分割された軟質樹脂製の上部脚当て１５ｆ，１５ｒと、使用者の左右の脛部に着脱自在に装着される前後に２分割された軟質樹脂製の下部脚当て１６ｆ，１６ｒと、腹帯１４の前部から使用者の肩を経由して腹帯１４の後部に連結される２本の吊りベルト１７，１７とを備える。尚、図３には左脚用の上部脚当て１５ｆ，１５ｒおよび下部脚当て１６ｆ，１６ｒが示されいるが、図示せぬ右脚用のものも左右対称な同一構造である。
【００１６】
第１リンク１８および補強部材１９が、腹帯１４の左右両側部のそれぞれの外面および内面を挟むようにボルト締めされる。第１リンク１８の下端に第１電気アクチュエータ１２を介して屈曲自在に連結された第２リンク２０が、後側の上部脚当て１５ｒの外側にボルト締めされる。このとき、第１リンク１８および第２リンク２０の枢支部、つまり第１電気アクチュエータ１２は使用者の股関節の外側に位置している。
【００１７】
後側の上部脚当て１５ｒの外側および内側にそれぞれ外側第３リンク２１および内側第３リンク２２がボルト締めされるとともに、後側の下部脚当て１６ｒの外側および内側にそれぞれ外側第４リンク２３および内側第４リンク２４がボルト締めされる。外側第３リンク２１の下端および外側第４リンク２３の上端が第２電気アクチュエータ１３を介して屈曲自在に連結され、内側第３リンク２２の下端および内側第４リンク２４の上端がヒンジ２５を介して屈曲自在に連結される。このとき、両第３リンク２１，２２および両第４リンク２３，２４の枢支部、つまり第２電気アクチュエータ１３およびヒンジ２５は使用者の膝関節の外側および内側に位置している。
【００１８】
吊りベルト１７，１７に着脱自在に装着されるバックパック１１の内部には、第１電気アクチュエータ１２，１２および第２電気アクチュエータ１３，１３の作動を制御する電子制御ユニット２６と、前記各アクチュエータ１２，１２；１３，１３が発生しているトルクの状態を示すインジケータ２７と、前記各アクチュエータ１２，１２；１３，１３のモータを駆動するモータドライバー２８と、そのモータや電子制御ユニット２６に電力を供給する電源２９（例えばＮｉ−Ｚｎバッテリ）とが収納される。
【００１９】
第１電気アクチュエータ１２，１２および第２電気アクチュエータ１３，１３は共通の構造を有するもので、直流モータと減速機とから構成されており、そのケーシングが第１リンク１８の下端にボルト締めされるとともに、その出力軸がボルト３０で第２リンク２０の上端に結合される。従って、第１電気アクチュエータ１２を駆動することで、第１リンク１８および第２リンク２０を相対回転させるトルクを発生し、使用者の股関節を伸展・屈曲させることができる。また第２電気アクチュエータ１３は、そのケーシングが外側第３リンク２１の下端にボルト締めされるとともに、その出力軸がボルト３０で外側第４リンク２３の上端に結合される。従って、第２電気アクチュエータ１３を駆動することで、外側第３リンク２１および外側第４リンク２３を相対回転させるトルクを発生し、使用者の膝関節を伸展・屈曲させることができる。
【００２０】
次に、図４〜図７に基づいて第１電気アクチュエータ１２の構造を説明する。尚、第２電気アクチュエータ１３の構造は第１電気アクチュエータ１２の構造と同一である。
【００２１】
第１電気アクチュエータ１２のケーシング４１は、軸線Ｌを中心とする有底円筒状に形成される。ケーシング４１は、第１支持リング４２、第２支持リング４３、支持プレート４４、モータハウジング４５およびモータカバー４６を積層して複数本のボルト４７…で一体に締結してなり、モータハウジング４５およびモータカバー４６の内部にモータ４８が収納され、また第１支持リング４２および第２支持リング４３の内部に減速機４９が収納される。支持プレート４４およびモータハウジング４５にボールベアリング５０，５１を介して減速機４９の入力軸Ｓｉが支持されており、モータ４８のロータ５２が入力軸Ｓｉに固定され、ロータ５２の外周を取り囲むステータ５３がモータハウジング４５に固定される。ロータ５２およびステータ５３にはそれぞれ永久磁石５２ａおよびコイル５３ａが設けられており、コイル５３ａに通電すると、ロータ５２と共に入力軸Ｓｉが回転する。
【００２２】
減速機４９は、第２支持リング４３の内側に収納された第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ および第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ と、第１支持リング４２の内側に収納された第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ とを備える。第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ は第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の半径方向内側に配置され、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ は第１、第２プラネタリギヤ機構Ｐ１ ，Ｐ２ の軸線Ｌ方向外側に配置される。
【００２３】
第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ は、第１サンギヤＺＳ１ と、第１リングギヤＺＲ１ と、複数の第１プラネタリギヤＺＰ１ …と、第１キャリヤＣ１ とを備える。第１サンギヤＺＳ１ は入力軸Ｓｉの軸端に電磁クラッチ５４を介して接続される。第１リングギヤＺＲ１ は軸線Ｌ回りに回転自在に配置されたリング部材５５の内周に一体に形成される。第１サンギヤＺＳ１ および第１リングギヤＺＲ１ に同時に噛合する第１プラネタリギヤＺＰ１ …を回転自在に支持する第１キャリヤＣ１ は、支持プレート４４の一部として構成される。従って、第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ は、第１キャリヤＣ１ が固定されて第１リングギヤＺＲ１ が回転可能なスター型であり、入力軸Ｓｉに電磁クラッチ５４を介して結合された第１サンギヤＺＳ１ が回転すると、その回転は減速され、かつ逆回転となって第１リングギヤＺＲ１ （つまりリング部材５５）に出力される。
【００２４】
第１サンギヤＺＳ１ の入力回転数をｎｓ１ とし、第１リングギヤＺＲ１ の出力回転数ｎｒ１ とすると、スター型の第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の減速比はｎｒ１ ／ｎｓ１ で定義される。第１サンギヤＺＳ１ 、第１リングギヤＺＲ１ および第１プラネタリギヤＺＰ１ の歯数を、それぞれｚｓ１ ，ｚｒ１ ，ｚｐ１ で表すと、減速比ｎｒ１ ／ｎｓ１ は、
ｎｒ１ ／ｎｓ１ ＝−ｚｓ１ ／ｚｒ１ …（１）
で与えられる。尚、（１）式の右辺の負号は、第１サンギヤＺＳ１ の回転方向に対して第１リングギヤＺＲ１ の回転方向が逆であることを示している。
【００２５】
第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ は、第２サンギヤＺＳ２ と、第２リングギヤＺＲ２ と、複数の第２プラネタリギヤＺＰ２ …と、第２キャリヤＣ２ とを備える。第２サンギヤＺＳ２ は内周に第１リングギヤＺＲ１ が形成されたリング部材５５の外周に形成される。第２リングギヤＺＲ２ はケーシング４１に固定された第２支持リング４３の内周に一体に形成される。第２サンギヤＺＳ２ および第２リングギヤＺＲ２ に同時に噛合する第２プラネタリギヤＺＰ２ …を回転自在に支持する第２キャリヤＣ２ は、第２支持リング４３の内周にボールベアリング５６を介して回転自在に支持される。従って、第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ は、第２リングギヤＺＲ２ が固定されて第２キャリヤＣ２ が回転可能なプラネタリ型であり、入力部材となる第２サンギヤＺＳ２ が回転すると、その回転は減速され、かつ同回転のまま第２キャリヤＣ２ に出力される。
【００２６】
第２サンギヤＺＳ２ の入力回転数をｎｓ２ とし、第２キャリヤＣ２ の出力回転数ｎｃ２ とすると、プラネタリ型の第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の減速比はｎｃ２ ／ｎｓ２ で定義される。第２サンギヤＺＳ２ 、第２リングギヤＺＲ２ および第２プラネタリギヤＺＰ２ の歯数を、それぞれｚｓ２ ，ｚｒ２ ，ｚｐ２ で表すと、減速比ｎｃ２ ／ｎｓ２ は、
ｎｃ２ ／ｎｓ２ ＝ｚｓ２ ／（ｚｓ２ ＋ｚｒ２ ） …（２）
で与えられる。
【００２７】
第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ は、第３サンギヤＺＳ３ と、第３リングギヤＺＲ３ と、複数の第３プラネタリギヤＺＰ３ …と、第３キャリヤＣ３ とを備える。第３サンギヤＺＳ３ は、第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の第２キャリヤＣ２ の中央部外周に一体に形成される。第３リングギヤＺＲ３ はケーシング４１に固定された第１支持リング４２の内周に一体に形成される。第３サンギヤＺＳ３ および第３リングギヤＺＲ３ に同時に噛合する第３プラネタリギヤＺＰ３ …を回転自在に支持する第３キャリヤＣ３ は、第１支持リング４２の内周にボールベアリング５７を介して回転自在に支持される。従って、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ は、第３リングギヤＺＲ３ が固定されて第３キャリヤＣ３ が回転可能なプラネタリ型であり、入力部材となる第３サンギヤＺＳ３ が回転すると、その回転は減速され、かつ同回転のまま第３キャリヤＣ３ と一体の出力軸Ｓｏに出力される。
【００２８】
第３サンギヤＺＳ３ の入力回転数をｎｓ３ とし、第３キャリヤＣ３ の出力回転数ｎｃ３ とすると、プラネタリ型の第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の減速比はｎｃ３ ／ｎｓ３ で定義される。第３サンギヤＺＳ３ 、第３リングギヤＺＲ３ および第３プラネタリギヤＺＰ３ の歯数を、それぞれｚｓ３ ，ｚｒ３ ，ｚｐ３ で表すと、減速比ｎｃ３ ／ｎｓ３ は、
ｎｃ３ ／ｎｓ３ ＝ｚｓ３ ／（ｚｓ３ ＋ｚｒ３ ） …（３）
で与えられる。
【００２９】
しかして、第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の出力部材である第１リングギヤＺＲ１ の出力回転数ｎｒ１ は、第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の入力部材である第２サンギヤＺＳ２ の入力回転数ｎｓ２ に等しく、また第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の出力部材である第２キャリヤＣ２ の出力回転数ｎｃ２ は、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の入力部材である第３サンギヤＺＳ３ の入力回転数ｎｓ３ に等しいため、（１）式に示す第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の減速比ｎｒ１ ／ｎｓ１ と、（２）式に示す第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の減速比ｎｃ２ ／ｎｓ２ と、（３）式に示す第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の減速比ｎｃ３ ／ｎｓ３ の積は、減速機４９の入力部材である第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の第１サンギヤＺＳ１ の回転数ｎｓ１ に対する、減速機４９の出力部材である第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の第３キャリヤＣ３ の回転数ｎｃ３ の比ｎｃ３ ／ｎｓ１ で与えられる。
【００３０】
（ｎｒ１ ／ｎｓ１ ）×（ｎｃ２ ／ｎｓ２ ）×（ｎｃ３ ／ｎｓ３ ）＝ｎｃ３ ／ｎｓ１ …（４）
（１）式〜（３）式から、減速機４９の減速比ｎｃ３ ／ｎｓ１ は、
ｎｃ３ ／ｎｓ１ ＝（−ｚｓ１ ／ｚｒ１ ）×｛ｚｓ２ ／（ｚｓ２ ＋ｚｒ２ ）｝×｛ｚｓ３ ／（ｚｓ３ ＋ｚｒ３ ）｝ …（５）
で与えられ、実施例では、各ギヤの歯数が、
ｚｓ１ ＝１８ ｚｐ１ ＝２７ ｚｒ１ ＝７２
ｚｓ２ ＝９６ ｚｐ２ ＝２４ ｚｒ２ ＝１４４
ｚｓ３ ＝３６ ｚｐ３ ＝５４ ｚｒ３ ＝１４４
に設定されているため、上記歯数を（５）式に代入することで得られる減速機４９の減速比ｎｃ３ ／ｎｓ１ は、１／５０となる。つまり、減速機４９の入力軸Ｓｉが５０回転すると出力軸Ｓｏが逆方向に１回転することになる。
【００３１】
以上のように、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ を連結して減速機４９を構成したので、充分な減速比を確保してモータ４８のトルクを増加させることができる。また第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の半径方向外側に第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ を重ねて配置したので、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ の全てを軸線Ｌ方向に重ねて配置する場合に比べて、減速機４９の軸線Ｌ方向の厚さを減少させることができる。つまり、プラネタリギヤ機構３個分の減速比を確保しながら、減速機４９の厚さをプラネタリギヤ機構２個分の厚さに抑え、第１電気アクチュエータ１２，１２および第２電気アクチュエータ１３，１３を小型化して使用者の衣服の内側に体裁良く収めることが可能になる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例の減速機４９は第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ を備えているが、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ を廃止して第１、第２プラネタリギヤ機構Ｐ１ ，Ｐ２ だけを備えるものでも良い。
【００３４】
また実施例では電磁クラッチ５４を入力軸Ｓｉと第１サンギヤＺＳ１ との間に配置しているが、入力軸Ｓｉおよび出力軸Ｓｏ間の任意の位置に電磁クラッチ５４を設けることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、歩行補助装置の減速機の軸線上に入力軸、出力軸、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構を同軸に配置し、かつ第１プラネタリギヤ機構の径方向外側に第２プラネタリギヤ機構を概ね重なるように配置したので、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達しながら、第１、第２プラネタリギヤ機構を軸線方向に重なるように配置する場合に比べて減速機の軸線方向の厚さを減少させることができ、使用者が歩行補助装置を装着したときの体裁を良くすることができる。
【００３６】
また請求項２に記載された発明によれば、第１プラネタリギヤ機構の第１キャリヤをケーシングに固定することで、第１サンギヤから入力された回転を第１リングギヤから出力し、また第２リングギヤをケーシングに固定することで、第１リングギヤと一体の第２サンギヤに入力された回転を第２キャリヤから出力することができ、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【００３７】
また請求項３に記載された発明によれば、第１、第２プラネタリギヤ機構に対して同軸に、かつ軸線方向に重なるように配置した第３プラネタリギヤ機構の第３リングギヤをケーシングに固定することで、第２キャリヤと一体の第３サンギヤに入力された回転を第３キャリヤに出力することができ、入力軸の回転を第１〜第３プラネタリギヤ機構で３段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】歩行補助装置の使用状態を示す図
【図２】歩行補助装置の分解斜視図の第１分図
【図３】歩行補助装置の分解斜視図の第２分図
【図４】歩行補助装置の電気アクチュエータの縦断面図
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】図４の６−６線断面図
【図７】歩行補助装置の電気アクチュエータのスケルトン図
【符号の説明】
４１ ケーシング
４８ モータ
Ｃ１ 第１キャリヤ
Ｃ２ 第２キャリヤ
Ｃ３ 第３キャリヤ
Ｌ 軸線
Ｐ１ 第１プラネタリギヤ機構
Ｐ２ 第２プラネタリギヤ機構
Ｐ３ 第３プラネタリギヤ機構
Ｓｉ 入力軸
Ｓｏ 出力軸
ＺＰ１ 第１プラネタリギヤ
ＺＰ２ 第２プラネタリギヤ
ＺＰ３ 第３プラネタリギヤ
ＺＲ１ 第１リングギヤ
ＺＲ２ 第２リングギヤ
ＺＲ３ 第３リングギヤ
ＺＳ１ 第１サンギヤ
ＺＳ２ 第２サンギヤ
ＺＳ３ 第３サンギヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、筋力の衰えた老人や傷病者の歩行、階段の昇降、着座姿勢からの起立、起立姿勢からの着座等をアシストすることで、その運動を促進して筋力低下の抑制や歩容形態の矯正を図るための歩行補助装置に関し、特にその歩行補助装置の減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる歩行補助装置は、本出願人の出願に係る特願２００１−１０９０４６号により既に提案されている。この歩行補助装置は、使用者の脚関節（つまり股関節および膝関節）に電気アクチュエータを装着したもので、使用者が背中に背負ったバックパック内の電源から給電することでアクチュエータを作動させ、各関節を伸展・屈曲させる関節トルクを発生させて使用者の歩行等の運動を補助するようになっている。
【０００３】
また複数のプラネタリギヤ機構を軸方向に多段に積み重ねることで、小型で大きな減速比を得られるようにした減速機が、特開平８−２４７２２５号公報、特開平１１−３７２２６号公報により公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来の歩行補助装置はモータおよび減速機を一体に組み込んだアクチュエータを備えているが、その減速機は大きな減速比を必要とするためにアクチュエータ全体が大型化してしまう問題があった。その結果、アクチュエータを使用者の衣服の内側に装着することが難しくなり、アクチュエータが衣服の外側に露出するために体裁が良くなかった。
【０００５】
複数のプラネタリギヤ機構を軸方向に多段に積み重ねた上記従来の減速機は、大きな減速比を有する点では優れているが、軸方向の寸法が大型化するために歩行補助装置のアクチュエータに使用するには適していない。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、歩行補助装置の減速機の減速比を充分に確保しながら、その薄型化を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、使用者の脚関節を伸展・屈曲させて歩行運動を補助すべく、モータにより駆動される入力軸の回転を減速して脚関節に接続された出力軸に伝達する歩行補助装置の減速機であって、軸線上に入力軸、出力軸、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構を同軸に配置するとともに、第１プラネタリギヤ機構の径方向外側に第２プラネタリギヤ機構を概ね重なるように配置し、入力軸の回転を第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構で減速して出力軸に伝達するようにし、第１プラネタリギヤ機構は、入力軸に設けられた第１サンギヤと、第１サンギヤの外周を囲むように回転自在に配置された第１リングギヤと、第１サンギヤおよび第１リングギヤに同時に噛合する複数個の第１プラネタリギヤと、第１プラネタリギヤを回転自在に支持する第１キャリヤとを備え、第２プラネタリギヤ機構は、第１リングギヤの外周に設けられた第２サンギヤと、第２サンギヤの外周を囲むように配置された第２リングギヤと、第２サンギヤおよび第２リングギヤに同時に噛合する複数個の第２プラネタリギヤと、第２プラネタリギヤを回転自在に支持する第２キャリヤとを備えたことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、歩行補助装置の減速機の軸線上に入力軸、出力軸、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構を同軸に配置し、かつ第１プラネタリギヤ機構の径方向外側に第２プラネタリギヤ機構を概ね重なるように配置したので、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達しながら、第１、第２プラネタリギヤ機構を軸線方向に重なるように配置する場合に比べて減速機の軸線方向の厚さを減少させることができ、使用者が歩行補助装置を装着したときの体裁を良くすることができる。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、第１プラネタリギヤ機構の第１キャリヤをケーシングに固定し、第２プラネタリギヤ機構の第２リングギヤをケーシングに固定し、第２プラネタリギヤ機構の第２キャリヤを出力軸に接続したことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、第１プラネタリギヤ機構の第１キャリヤをケーシングに固定することで、第１サンギヤから入力された回転を第１リングギヤから出力し、また第２リングギヤをケーシングに固定することで、第１リングギヤと一体の第２サンギヤに入力された回転を第２キャリヤから出力することができ、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【００１１】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構に対して同軸に、かつ軸線方向に重なるように第３プラネタリギヤ機構を配置し、第３プラネタリギヤ機構は、第２プラネタリギヤ機構の第２キャリヤの中央部外周に設けられた第３サンギヤと、第３サンギヤの外周を囲むように配置されてケーシングに固定された第３リングギヤと、第３サンギヤおよび第３リングギヤに同時に噛合する複数個の第３プラネタリギヤと、第３ラネタリギヤを回転自在に支持して出力軸に接続された第３キャリヤとを備えたことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、第１、第２プラネタリギヤ機構に対して同軸に、かつ軸線方向に重なるように配置した第３プラネタリギヤ機構の第３リングギヤをケーシングに固定することで、第２キャリヤと一体の第３サンギヤに入力された回転を第３キャリヤに出力することができ、入力軸の回転を第１〜第３プラネタリギヤ機構で３段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は歩行補助装置の使用状態を示す図、図２は歩行補助装置の分解斜視図の第１分図、図３は歩行補助装置の分解斜視図の第２分図、図４は歩行補助装置の電気アクチュエータの縦断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の６−６線断面図、図７は歩行補助装置の電気アクチュエータのスケルトン図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、本実施例の歩行補助装置は、使用者が背中に背負うバックパック１１と、左右の股関節にトルクを付与する左右一対の第１電気アクチュエータ１２，１２と、左右の膝関節にトルクを付与する左右一対の第２電気アクチュエータ１３，１３と、使用者の腹部に着脱自在に装着される軟質樹脂製の腹帯１４と、使用者の左右の大腿部に着脱自在に装着される前後に２分割された軟質樹脂製の上部脚当て１５ｆ，１５ｒと、使用者の左右の脛部に着脱自在に装着される前後に２分割された軟質樹脂製の下部脚当て１６ｆ，１６ｒと、腹帯１４の前部から使用者の肩を経由して腹帯１４の後部に連結される２本の吊りベルト１７，１７とを備える。尚、図３には左脚用の上部脚当て１５ｆ，１５ｒおよび下部脚当て１６ｆ，１６ｒが示されいるが、図示せぬ右脚用のものも左右対称な同一構造である。
【００１６】
第１リンク１８および補強部材１９が、腹帯１４の左右両側部のそれぞれの外面および内面を挟むようにボルト締めされる。第１リンク１８の下端に第１電気アクチュエータ１２を介して屈曲自在に連結された第２リンク２０が、後側の上部脚当て１５ｒの外側にボルト締めされる。このとき、第１リンク１８および第２リンク２０の枢支部、つまり第１電気アクチュエータ１２は使用者の股関節の外側に位置している。
【００１７】
後側の上部脚当て１５ｒの外側および内側にそれぞれ外側第３リンク２１および内側第３リンク２２がボルト締めされるとともに、後側の下部脚当て１６ｒの外側および内側にそれぞれ外側第４リンク２３および内側第４リンク２４がボルト締めされる。外側第３リンク２１の下端および外側第４リンク２３の上端が第２電気アクチュエータ１３を介して屈曲自在に連結され、内側第３リンク２２の下端および内側第４リンク２４の上端がヒンジ２５を介して屈曲自在に連結される。このとき、両第３リンク２１，２２および両第４リンク２３，２４の枢支部、つまり第２電気アクチュエータ１３およびヒンジ２５は使用者の膝関節の外側および内側に位置している。
【００１８】
吊りベルト１７，１７に着脱自在に装着されるバックパック１１の内部には、第１電気アクチュエータ１２，１２および第２電気アクチュエータ１３，１３の作動を制御する電子制御ユニット２６と、前記各アクチュエータ１２，１２；１３，１３が発生しているトルクの状態を示すインジケータ２７と、前記各アクチュエータ１２，１２；１３，１３のモータを駆動するモータドライバー２８と、そのモータや電子制御ユニット２６に電力を供給する電源２９（例えばＮｉ−Ｚｎバッテリ）とが収納される。
【００１９】
第１電気アクチュエータ１２，１２および第２電気アクチュエータ１３，１３は共通の構造を有するもので、直流モータと減速機とから構成されており、そのケーシングが第１リンク１８の下端にボルト締めされるとともに、その出力軸がボルト３０で第２リンク２０の上端に結合される。従って、第１電気アクチュエータ１２を駆動することで、第１リンク１８および第２リンク２０を相対回転させるトルクを発生し、使用者の股関節を伸展・屈曲させることができる。また第２電気アクチュエータ１３は、そのケーシングが外側第３リンク２１の下端にボルト締めされるとともに、その出力軸がボルト３０で外側第４リンク２３の上端に結合される。従って、第２電気アクチュエータ１３を駆動することで、外側第３リンク２１および外側第４リンク２３を相対回転させるトルクを発生し、使用者の膝関節を伸展・屈曲させることができる。
【００２０】
次に、図４〜図７に基づいて第１電気アクチュエータ１２の構造を説明する。尚、第２電気アクチュエータ１３の構造は第１電気アクチュエータ１２の構造と同一である。
【００２１】
第１電気アクチュエータ１２のケーシング４１は、軸線Ｌを中心とする有底円筒状に形成される。ケーシング４１は、第１支持リング４２、第２支持リング４３、支持プレート４４、モータハウジング４５およびモータカバー４６を積層して複数本のボルト４７…で一体に締結してなり、モータハウジング４５およびモータカバー４６の内部にモータ４８が収納され、また第１支持リング４２および第２支持リング４３の内部に減速機４９が収納される。支持プレート４４およびモータハウジング４５にボールベアリング５０，５１を介して減速機４９の入力軸Ｓｉが支持されており、モータ４８のロータ５２が入力軸Ｓｉに固定され、ロータ５２の外周を取り囲むステータ５３がモータハウジング４５に固定される。ロータ５２およびステータ５３にはそれぞれ永久磁石５２ａおよびコイル５３ａが設けられており、コイル５３ａに通電すると、ロータ５２と共に入力軸Ｓｉが回転する。
【００２２】
減速機４９は、第２支持リング４３の内側に収納された第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ および第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ と、第１支持リング４２の内側に収納された第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ とを備える。第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ は第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の半径方向内側に配置され、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ は第１、第２プラネタリギヤ機構Ｐ１ ，Ｐ２ の軸線Ｌ方向外側に配置される。
【００２３】
第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ は、第１サンギヤＺＳ１ と、第１リングギヤＺＲ１ と、複数の第１プラネタリギヤＺＰ１ …と、第１キャリヤＣ１ とを備える。第１サンギヤＺＳ１ は入力軸Ｓｉの軸端に電磁クラッチ５４を介して接続される。第１リングギヤＺＲ１ は軸線Ｌ回りに回転自在に配置されたリング部材５５の内周に一体に形成される。第１サンギヤＺＳ１ および第１リングギヤＺＲ１ に同時に噛合する第１プラネタリギヤＺＰ１ …を回転自在に支持する第１キャリヤＣ１ は、支持プレート４４の一部として構成される。従って、第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ は、第１キャリヤＣ１ が固定されて第１リングギヤＺＲ１ が回転可能なスター型であり、入力軸Ｓｉに電磁クラッチ５４を介して結合された第１サンギヤＺＳ１ が回転すると、その回転は減速され、かつ逆回転となって第１リングギヤＺＲ１ （つまりリング部材５５）に出力される。
【００２４】
第１サンギヤＺＳ１ の入力回転数をｎｓ１ とし、第１リングギヤＺＲ１ の出力回転数ｎｒ１ とすると、スター型の第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の減速比はｎｒ１ ／ｎｓ１ で定義される。第１サンギヤＺＳ１ 、第１リングギヤＺＲ１ および第１プラネタリギヤＺＰ１ の歯数を、それぞれｚｓ１ ，ｚｒ１ ，ｚｐ１ で表すと、減速比ｎｒ１ ／ｎｓ１ は、
ｎｒ１ ／ｎｓ１ ＝−ｚｓ１ ／ｚｒ１ …（１）
で与えられる。尚、（１）式の右辺の負号は、第１サンギヤＺＳ１ の回転方向に対して第１リングギヤＺＲ１ の回転方向が逆であることを示している。
【００２５】
第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ は、第２サンギヤＺＳ２ と、第２リングギヤＺＲ２ と、複数の第２プラネタリギヤＺＰ２ …と、第２キャリヤＣ２ とを備える。第２サンギヤＺＳ２ は内周に第１リングギヤＺＲ１ が形成されたリング部材５５の外周に形成される。第２リングギヤＺＲ２ はケーシング４１に固定された第２支持リング４３の内周に一体に形成される。第２サンギヤＺＳ２ および第２リングギヤＺＲ２ に同時に噛合する第２プラネタリギヤＺＰ２ …を回転自在に支持する第２キャリヤＣ２ は、第２支持リング４３の内周にボールベアリング５６を介して回転自在に支持される。従って、第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ は、第２リングギヤＺＲ２ が固定されて第２キャリヤＣ２ が回転可能なプラネタリ型であり、入力部材となる第２サンギヤＺＳ２ が回転すると、その回転は減速され、かつ同回転のまま第２キャリヤＣ２ に出力される。
【００２６】
第２サンギヤＺＳ２ の入力回転数をｎｓ２ とし、第２キャリヤＣ２ の出力回転数ｎｃ２ とすると、プラネタリ型の第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の減速比はｎｃ２ ／ｎｓ２ で定義される。第２サンギヤＺＳ２ 、第２リングギヤＺＲ２ および第２プラネタリギヤＺＰ２ の歯数を、それぞれｚｓ２ ，ｚｒ２ ，ｚｐ２ で表すと、減速比ｎｃ２ ／ｎｓ２ は、
ｎｃ２ ／ｎｓ２ ＝ｚｓ２ ／（ｚｓ２ ＋ｚｒ２ ） …（２）
で与えられる。
【００２７】
第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ は、第３サンギヤＺＳ３ と、第３リングギヤＺＲ３ と、複数の第３プラネタリギヤＺＰ３ …と、第３キャリヤＣ３ とを備える。第３サンギヤＺＳ３ は、第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の第２キャリヤＣ２ の中央部外周に一体に形成される。第３リングギヤＺＲ３ はケーシング４１に固定された第１支持リング４２の内周に一体に形成される。第３サンギヤＺＳ３ および第３リングギヤＺＲ３ に同時に噛合する第３プラネタリギヤＺＰ３ …を回転自在に支持する第３キャリヤＣ３ は、第１支持リング４２の内周にボールベアリング５７を介して回転自在に支持される。従って、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ は、第３リングギヤＺＲ３ が固定されて第３キャリヤＣ３ が回転可能なプラネタリ型であり、入力部材となる第３サンギヤＺＳ３ が回転すると、その回転は減速され、かつ同回転のまま第３キャリヤＣ３ と一体の出力軸Ｓｏに出力される。
【００２８】
第３サンギヤＺＳ３ の入力回転数をｎｓ３ とし、第３キャリヤＣ３ の出力回転数ｎｃ３ とすると、プラネタリ型の第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の減速比はｎｃ３ ／ｎｓ３ で定義される。第３サンギヤＺＳ３ 、第３リングギヤＺＲ３ および第３プラネタリギヤＺＰ３ の歯数を、それぞれｚｓ３ ，ｚｒ３ ，ｚｐ３ で表すと、減速比ｎｃ３ ／ｎｓ３ は、
ｎｃ３ ／ｎｓ３ ＝ｚｓ３ ／（ｚｓ３ ＋ｚｒ３ ） …（３）
で与えられる。
【００２９】
しかして、第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の出力部材である第１リングギヤＺＲ１ の出力回転数ｎｒ１ は、第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の入力部材である第２サンギヤＺＳ２ の入力回転数ｎｓ２ に等しく、また第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の出力部材である第２キャリヤＣ２ の出力回転数ｎｃ２ は、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の入力部材である第３サンギヤＺＳ３ の入力回転数ｎｓ３ に等しいため、（１）式に示す第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の減速比ｎｒ１ ／ｎｓ１ と、（２）式に示す第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ の減速比ｎｃ２ ／ｎｓ２ と、（３）式に示す第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の減速比ｎｃ３ ／ｎｓ３ の積は、減速機４９の入力部材である第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の第１サンギヤＺＳ１ の回転数ｎｓ１ に対する、減速機４９の出力部材である第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ の第３キャリヤＣ３ の回転数ｎｃ３ の比ｎｃ３ ／ｎｓ１ で与えられる。
【００３０】
（ｎｒ１ ／ｎｓ１ ）×（ｎｃ２ ／ｎｓ２ ）×（ｎｃ３ ／ｎｓ３ ）＝ｎｃ３ ／ｎｓ１ …（４）
（１）式〜（３）式から、減速機４９の減速比ｎｃ３ ／ｎｓ１ は、
ｎｃ３ ／ｎｓ１ ＝（−ｚｓ１ ／ｚｒ１ ）×｛ｚｓ２ ／（ｚｓ２ ＋ｚｒ２ ）｝×｛ｚｓ３ ／（ｚｓ３ ＋ｚｒ３ ）｝ …（５）
で与えられ、実施例では、各ギヤの歯数が、
ｚｓ１ ＝１８ ｚｐ１ ＝２７ ｚｒ１ ＝７２
ｚｓ２ ＝９６ ｚｐ２ ＝２４ ｚｒ２ ＝１４４
ｚｓ３ ＝３６ ｚｐ３ ＝５４ ｚｒ３ ＝１４４
に設定されているため、上記歯数を（５）式に代入することで得られる減速機４９の減速比ｎｃ３ ／ｎｓ１ は、１／５０となる。つまり、減速機４９の入力軸Ｓｉが５０回転すると出力軸Ｓｏが逆方向に１回転することになる。
【００３１】
以上のように、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ を連結して減速機４９を構成したので、充分な減速比を確保してモータ４８のトルクを増加させることができる。また第１プラネタリギヤ機構Ｐ１ の半径方向外側に第２プラネタリギヤ機構Ｐ２ を重ねて配置したので、第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ の全てを軸線Ｌ方向に重ねて配置する場合に比べて、減速機４９の軸線Ｌ方向の厚さを減少させることができる。つまり、プラネタリギヤ機構３個分の減速比を確保しながら、減速機４９の厚さをプラネタリギヤ機構２個分の厚さに抑え、第１電気アクチュエータ１２，１２および第２電気アクチュエータ１３，１３を小型化して使用者の衣服の内側に体裁良く収めることが可能になる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例の減速機４９は第１〜第３プラネタリギヤ機構Ｐ１ 〜Ｐ３ を備えているが、第３プラネタリギヤ機構Ｐ３ を廃止して第１、第２プラネタリギヤ機構Ｐ１ ，Ｐ２ だけを備えるものでも良い。
【００３４】
また実施例では電磁クラッチ５４を入力軸Ｓｉと第１サンギヤＺＳ１ との間に配置しているが、入力軸Ｓｉおよび出力軸Ｓｏ間の任意の位置に電磁クラッチ５４を設けることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、歩行補助装置の減速機の軸線上に入力軸、出力軸、第１プラネタリギヤ機構および第２プラネタリギヤ機構を同軸に配置し、かつ第１プラネタリギヤ機構の径方向外側に第２プラネタリギヤ機構を概ね重なるように配置したので、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達しながら、第１、第２プラネタリギヤ機構を軸線方向に重なるように配置する場合に比べて減速機の軸線方向の厚さを減少させることができ、使用者が歩行補助装置を装着したときの体裁を良くすることができる。
【００３６】
また請求項２に記載された発明によれば、第１プラネタリギヤ機構の第１キャリヤをケーシングに固定することで、第１サンギヤから入力された回転を第１リングギヤから出力し、また第２リングギヤをケーシングに固定することで、第１リングギヤと一体の第２サンギヤに入力された回転を第２キャリヤから出力することができ、入力軸の回転を第１、第２プラネタリギヤ機構で２段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【００３７】
また請求項３に記載された発明によれば、第１、第２プラネタリギヤ機構に対して同軸に、かつ軸線方向に重なるように配置した第３プラネタリギヤ機構の第３リングギヤをケーシングに固定することで、第２キャリヤと一体の第３サンギヤに入力された回転を第３キャリヤに出力することができ、入力軸の回転を第１〜第３プラネタリギヤ機構で３段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】歩行補助装置の使用状態を示す図
【図２】歩行補助装置の分解斜視図の第１分図
【図３】歩行補助装置の分解斜視図の第２分図
【図４】歩行補助装置の電気アクチュエータの縦断面図
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】図４の６−６線断面図
【図７】歩行補助装置の電気アクチュエータのスケルトン図
【符号の説明】
４１ ケーシング
４８ モータ
Ｃ１ 第１キャリヤ
Ｃ２ 第２キャリヤ
Ｃ３ 第３キャリヤ
Ｌ 軸線
Ｐ１ 第１プラネタリギヤ機構
Ｐ２ 第２プラネタリギヤ機構
Ｐ３ 第３プラネタリギヤ機構
Ｓｉ 入力軸
Ｓｏ 出力軸
ＺＰ１ 第１プラネタリギヤ
ＺＰ２ 第２プラネタリギヤ
ＺＰ３ 第３プラネタリギヤ
ＺＲ１ 第１リングギヤ
ＺＲ２ 第２リングギヤ
ＺＲ３ 第３リングギヤ
ＺＳ１ 第１サンギヤ
ＺＳ２ 第２サンギヤ
ＺＳ３ 第３サンギヤ
Claims (3)
- 使用者の脚関節を伸展・屈曲させて歩行運動を補助すべく、モータ（４８）により駆動される入力軸（Ｓｉ）の回転を減速して脚関節に接続された出力軸（Ｓｏ）に伝達する歩行補助装置の減速機であって、
軸線（Ｌ）上に入力軸（Ｓｉ）、出力軸（Ｓｏ）、第１プラネタリギヤ機構（Ｐ１ ）および第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）を同軸に配置するとともに、第１プラネタリギヤ機構（Ｐ１ ）の径方向外側に第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）を概ね重なるように配置し、入力軸（Ｓｉ）の回転を第１プラネタリギヤ機構（Ｐ１ ）および第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）で減速して出力軸（Ｓｏ）に伝達するようにし、
第１プラネタリギヤ機構（Ｐ１ ）は、入力軸（Ｓｉ）に設けられた第１サンギヤ（ＺＳ１ ）と、第１サンギヤ（ＺＳ１ ）の外周を囲むように回転自在に配置された第１リングギヤ（ＺＲ１ ）と、第１サンギヤ（ＺＳ１ ）および第１リングギヤ（ＺＲ１ ）に同時に噛合する複数個の第１プラネタリギヤ（ＺＰ１ ）と、第１プラネタリギヤ（ＺＰ１ ）を回転自在に支持する第１キャリヤ（Ｃ１ ）とを備え、
第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）は、第１リングギヤ（ＺＲ１ ）の外周に設けられた第２サンギヤ（ＺＳ２ ）と、第２サンギヤ（ＺＳ２ ）の外周を囲むように配置された第２リングギヤ（ＺＲ２ ）と、第２サンギヤ（ＺＳ２ ）および第２リングギヤ（ＺＲ２ ）に同時に噛合する複数個の第２プラネタリギヤ（ＺＰ２ ）と、第２プラネタリギヤ（ＺＰ２ ）を回転自在に支持する第２キャリヤ（Ｃ２ ）とを備えたことを特徴とする歩行補助装置の減速機。 - 第１プラネタリギヤ機構（Ｐ１ ）の第１キャリヤ（Ｃ１ ）をケーシング（４１）に固定し、第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）の第２リングギヤ（ＺＲ２ ）をケーシング（４１）に固定し、第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）の第２キャリヤ（Ｃ２ ）を出力軸（Ｓｏ）に接続したことを特徴とする、請求項１に記載の歩行補助装置の減速機。
- 第１プラネタリギヤ機構（Ｐ１ ）および第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）に対して同軸に、かつ軸線（Ｌ）方向に重なるように第３プラネタリギヤ機構（Ｐ３ ）を配置し、第３プラネタリギヤ機構（Ｐ３ ）は、第２プラネタリギヤ機構（Ｐ２ ）の第２キャリヤ（Ｃ２ ）の中央部外周に設けられた第３サンギヤ（ＺＳ３ ）と、第３サンギヤ（ＺＳ３ ）の外周を囲むように配置されてケーシングに固定された第３リングギヤ（ＺＲ３ ）と、第３サンギヤ（ＺＳ３ ）および第３リングギヤ（ＺＲ３ ）に同時に噛合する複数個の第３プラネタリギヤ（ＺＰ３ ）と、第３ラネタリギヤ（ＺＰ３ ）を回転自在に支持して出力軸（Ｓｏ）に接続された第３キャリヤ（Ｃ３ ）とを備えたことを特徴とする、請求項２に記載の歩行補助装置の減速機。
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