JP2022133997A - Joint device - Google Patents

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JP2022133997A
JP2022133997A JP2021032996A JP2021032996A JP2022133997A JP 2022133997 A JP2022133997 A JP 2022133997A JP 2021032996 A JP2021032996 A JP 2021032996A JP 2021032996 A JP2021032996 A JP 2021032996A JP 2022133997 A JP2022133997 A JP 2022133997A
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拓洋 小野
Takuhiro Ono
圭 島田
Kei Shimada
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

To provide a joint device capable of bending or spreading an articulated section, and generating a resistance when the articulated section is bent or spread.SOLUTION: An electrically-driven prosthetic foot 1 includes an under-knee side member 10, an upper-knee side member 20, a knee joint mechanism 30 for connecting so that an angle formed between the under-knee side member 10 and the upper-knee side member 20 can be changed, and an expansion device 40 capable of changing the angle formed between the under-knee side member 10 and the upper-knee side member 20 by being expanded and contracted. The expansion device 40 includes a motor M, and a power transmission path for transmitting power of the motor M. An attenuation part 100 for attenuating motion of the power transmission path is connected to the power transmission path.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、継手装置に関する。 The present invention relates to a coupling device.

従来、2つの部材を連接する連接部に用いられる継手装置として、2つの部材の成す角を変更可能な伸縮装置を備えるものが知られている。このような継手装置として、例えば、膝関節に用いられる義足がある。特許文献1には、切断脚の断端部に装着される義足の大腿ソケット内に切断脚の断端部の筋肉の収縮運動を検知するセンサーを設け、膝継手部の屈曲及び伸展の抵抗を調整する液圧シリンダーの可変バルブの絞り具合を、センサーからの検知情報により制御することが記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a joint device used in a connecting portion that connects two members, there has been known one that includes an expansion device capable of changing the angle formed by the two members. As such a joint device, for example, there is a prosthetic leg used for a knee joint. In Patent Document 1, a sensor is provided in the femoral socket of the prosthetic leg attached to the stump of the amputated leg to detect the contraction movement of the muscle at the stump of the amputated leg, and the resistance to flexion and extension of the knee joint is measured. It is described that the throttling condition of the variable valve of the hydraulic cylinder to be adjusted is controlled based on the detection information from the sensor.

特開平11-19105号公報JP-A-11-19105

しかしながら、特許文献1に記載の義足では、屈曲又は伸展の抵抗を発生させることはできても、膝継手部を屈曲又は伸展させることはできなかった。 However, although the prosthetic leg described in Patent Document 1 can generate resistance to flexion or extension, the knee joint portion cannot be flexed or extended.

本発明は、連接部を屈曲又は伸展させることができるとともに、連接部が伸展又は屈曲する際に抵抗を発生させることが可能な継手装置を提供する。 The present invention provides a joint device capable of bending or extending a joint and generating resistance when the joint is stretched or bent.

本発明は、
第1部材と、
第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との成す角を変更可能に連接する連接部と、
伸縮することにより前記第1部材と前記第2部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置と、を備える継手装置であって、
前記伸縮装置は、
動力源と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達部と、を備え、
前記動力伝達部は、
前記動力を伝達する動力伝達路と接続されるよう設けられ、前記動力伝達路の運動を減衰する減衰部を備える。
The present invention
a first member;
a second member;
a connecting portion that connects the first member and the second member so as to change the angle formed by the first member;
a joint device that can change the angle formed by the first member and the second member by expanding and contracting,
The expansion device is
power source;
a power transmission unit that transmits the power of the power source,
The power transmission unit is
A damping portion is provided so as to be connected to a power transmission path that transmits the power, and damps motion of the power transmission path.

本発明によれば、動力源により連接部を屈曲又は伸展させることができるとともに、減衰部により連接部が伸展又は屈曲する際に抵抗を発生させることが可能となる。 According to the present invention, the connecting portion can be bent or extended by the power source, and resistance can be generated when the connecting portion is extended or bent by the damping portion.

本発明の第1実施形態の電動義足1を斜め前方から見た斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a perspective view of the electric prosthetic leg 1 of the first embodiment of the present invention as seen obliquely from the front; 図1の電動義足1を斜め後方から見た斜視図である。Fig. 2 is a perspective view of the electric prosthetic leg 1 of Fig. 1 as seen obliquely from behind; 図1の電動義足1の内部構造を示す図である。1. It is a figure which shows the internal structure of the electric prosthesis 1 of FIG. 図1の電動義足1の動力伝達部の拡大図である。2 is an enlarged view of the power transmission part of the electric prosthetic leg 1 of FIG. 1. FIG. 図4の動力伝達部が第1変速状態にあるときの動力伝達部の動力伝達を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing power transmission of the power transmission unit of FIG. 4 when the power transmission unit is in the first speed change state; 図4の動力伝達部が第2変速状態にあるときの動力伝達部の動力伝達を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing power transmission of the power transmission unit when the power transmission unit of FIG. 4 is in a second speed change state; 図4の動力伝達部がフリー状態にあるときの動力伝達部の動力伝達を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing power transmission of the power transmission unit when the power transmission unit of FIG. 4 is in a free state; 階段を昇る際に、膝関節機構30を屈曲した状態から伸展する動力を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the power for extending the knee joint mechanism 30 from the bent state when climbing stairs. 階段を昇る際に、膝関節機構30を伸展した状態から屈曲する動力を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the power that bends the knee joint mechanism 30 from the extended state when climbing stairs. 本発明の第2実施形態の電動義足1の動力伝達部の斜視図である。Fig. 10 is a perspective view of the power transmission part of the electric prosthetic leg 1 according to the second embodiment of the present invention; 図8の動力伝達部の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the power transmission portion of FIG. 8; 本発明の各実施形態の電動義足1に共通する減衰部100及び減衰作動部200の分解斜視図である。Fig. 2 is an exploded perspective view of a damping section 100 and a damping action section 200 common to the electric prosthesis 1 of each embodiment of the present invention. (A)~(E)は電動義足1を用いた平地歩行時の動きを示す図である。(A) to (E) are diagrams showing movements of the electric prosthesis 1 when walking on a flat ground. 図11の(A)の状態における電動義足1の側面図である。Fig. 11 is a side view of the electric prosthetic leg 1 in the state of Fig. 11(A);

以下、本発明の継手装置の一例としての電動義足の各実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、電動義足の使用者を基準に前後方向、左右方向、上下方向を定義する。図面には、電動義足の前方をFr、後方をRr、左側をL、右側をR、上方をU、下方をDとして示す。 Hereinafter, each embodiment of an electric prosthetic leg as an example of the joint device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction are defined based on the user of the electric prosthesis. In the drawings, the front of the electric prosthesis is indicated by Fr, the rear by Rr, the left by L, the right by R, the upper by U, and the lower by D.

<第1実施形態>
[電動義足]
本実施形態の電動義足1は、図1~図3に示すように、ひざのない人のための義足であり、ひざの下側に位置する膝下側部材10と、ひざの上側に位置する膝上側部材20と、膝下側部材10と膝上側部材20との成す角を変更可能に連接する膝関節機構30と、伸縮することにより膝下側部材10と膝上側部材20との成す角を変更可能な伸縮装置40と、を備える。
<First embodiment>
[Electric prosthesis]
As shown in FIGS. 1 to 3, the electric prosthesis 1 of this embodiment is a prosthesis for people without knees. A knee joint mechanism 30 that connects the upper member 20 and the below-the-knee member 10 and the above-knee member 20 so that the angle formed by the above-knee member 20 can be changed, and the angle between the below-the-knee member 10 and the above-the-knee member 20 can be changed by extending and contracting. and a telescopic device 40 .

膝上側部材20は、不図示のソケットに連結されるアダプター21が設けられた上壁部22と、上壁部22の左右両端から下方に延びる一対の上側側壁部23と、を備え、前後方向から見て下方が開口する略U字形状を有する。 The upper knee member 20 includes an upper wall portion 22 provided with an adapter 21 connected to a socket (not shown), and a pair of upper side wall portions 23 extending downward from both left and right ends of the upper wall portion 22. It has a substantially U shape with an open bottom when viewed from above.

膝下側部材10は、脚部11が設けられた下壁部12と、下壁部12の左右両端から上方に延びる一対の下側側壁部13と、を備え、前後方向から見て上方が開口する略U字形状を有する。 The below-the-knee side member 10 includes a lower wall portion 12 provided with leg portions 11, and a pair of lower side wall portions 13 extending upward from both left and right ends of the lower wall portion 12. The upper side is open when viewed in the front-rear direction. It has a substantially U-shaped shape.

膝上側部材20の一対の上側側壁部23間には、膝下側部材10の一対の下側側壁部13が回動部35を中心に回転可能に連結される。この機構により、膝下側部材10と膝上側部材20との成す角が変更可能に連接され、膝関節機構30が構成される。 Between the pair of upper side wall portions 23 of the upper knee member 20, the pair of lower side wall portions 13 of the below-the-knee member 10 are rotatably connected about the rotating portion 35. As shown in FIG. This mechanism connects the below-the-knee member 10 and the above-the-knee member 20 so that the angle formed by the member 20 can be changed, and the knee joint mechanism 30 is configured.

膝上側部材20と膝下側部材10との間に形成された空間には、膝下側部材10と膝上側部材20との成す角を変更可能な伸縮装置40が設けられる。 In the space formed between the above-knee member 20 and the below-the-knee member 10, a telescoping device 40 capable of changing the angle formed by the above-the-knee member 10 and the above-the-knee member 20 is provided.

伸縮装置40は、図4も参照して、回転動力を出力するモータMと、モータMの動力を伝達する動力伝達部と、を備える。動力伝達部は、変速機Tと、変速機Tに動力伝達可能に接続され、変速機Tから出力される回転動力を並進運動に変換する第1スピンドルユニットSP1と、モータMと後述する変速機Tの第1変速機構T1及び第2変速機構T2との間に介装される断続機構50と、モータMから出力される回転動力を、断続機構50の作動子55の並進運動に変換する第2スピンドルユニットSP2と、を備える。なお、モータMから見て第1スピンドルユニットSP1の下流側にギア等の動力伝達部材が設けられる場合、動力伝達部にはこれら動力伝達部材も含まれ、全ての動力伝達部材が動力伝達路を構成する。 The expansion/contraction device 40 includes a motor M that outputs rotational power and a power transmission section that transmits the power of the motor M, also referring to FIG. 4 . The power transmission unit includes a transmission T, a first spindle unit SP1 that is connected to the transmission T so as to be capable of transmitting power and converts rotational power output from the transmission T into translational motion, a motor M, and a transmission to be described later. The switching mechanism 50 interposed between the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2 of T, and the rotary power output from the motor M are converted into translational motion of the actuator 55 of the switching mechanism 50. and a 2-spindle unit SP2. If power transmission members such as gears are provided on the downstream side of the first spindle unit SP1 as viewed from the motor M, these power transmission members are also included in the power transmission section, and all the power transmission members form the power transmission path. Configure.

変速機Tは、天板部61と、底板部62と、これら天板部61及び底板部62の左右両端を連結する一対の側板部63と、を備え、前後方向から見て矩形形状を有する変速機ケース60を備える。変速機ケース60は、底板部62から下方に延びる一対の回動翼64が膝下側部材10の下壁部12から上方に延びる回動支持壁14に下揺動部70を中心に揺動可能且つ移動不能に支持される。 The transmission T includes a top plate portion 61, a bottom plate portion 62, and a pair of side plate portions 63 connecting left and right ends of the top plate portion 61 and the bottom plate portion 62, and has a rectangular shape when viewed from the front-rear direction. A transmission case 60 is provided. A pair of rotary wings 64 extending downward from a bottom plate portion 62 of the transmission case 60 can swing around a lower swing portion 70 on a rotation support wall 14 extending upward from the lower wall portion 12 of the below-the-knee side member 10 . and immovably supported.

モータMは、出力軸71が天板部61を貫通して変速機ケース60の内部に突出するように変速機ケース60の天板部61の前方且つ上方に配置される。第1スピンドルユニットSP1は、前後方向において断続機構50を挟んでモータMとは反対側に配置される。言い換えると、モータMは、断続機構50よりも前後方向において前方に配置され、第1スピンドルユニットSP1は、断続機構50よりも前後方向において後方に配置されている。これにより、電動義足1にモータMを搭載しても、前後方向のバランスを保持しながら、電動義足1が幅方向に大きくなるのを抑制できる。 The motor M is arranged in front of and above the top plate portion 61 of the transmission case 60 so that the output shaft 71 penetrates the top plate portion 61 and protrudes inside the transmission case 60 . The first spindle unit SP1 is arranged on the side opposite to the motor M with the intermittent mechanism 50 interposed therebetween in the front-rear direction. In other words, the motor M is arranged forward of the intermittent mechanism 50 in the longitudinal direction, and the first spindle unit SP1 is arranged rearward of the intermittent mechanism 50 in the longitudinal direction. As a result, even if the electric prosthesis 1 is equipped with the motor M, it is possible to prevent the electric prosthesis 1 from becoming large in the width direction while maintaining balance in the front-rear direction.

モータMから出力される回転動力を、断続機構50の作動子55の並進運動に変換する第2スピンドルユニットSP2は、前後方向においてモータMと第1スピンドルユニットSP1との間に配置される。モータMの出力軸71、第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73、第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75は、互いに平行に配置され、膝関節機構30が完全に伸展した状態において、上下方向を向くように配置されている。 The second spindle unit SP2, which converts the rotational power output from the motor M into translational motion of the actuator 55 of the intermittent mechanism 50, is arranged between the motor M and the first spindle unit SP1 in the front-rear direction. The output shaft 71 of the motor M, the first spindle 73 of the first spindle unit SP1, and the second spindle 75 of the second spindle unit SP2 are arranged in parallel with each other, and when the knee joint mechanism 30 is fully extended, it can move vertically. are placed facing the

第1スピンドルユニットSP1は、雄ねじ73aが形成された第1スピンドル73と、雌ねじ74aが形成されたスリーブ74と、を有し、第1スピンドル73の回転によりスリーブ74が第1スピンドル73の軸心に沿って並進運動する。本実施形態では、第1スピンドル73は、変速機Tによって伝達されたモータMの回転動力を受けて回転運動を行う。一方、スリーブ74は、膝上側部材20の上壁部22から下方に延びる一対の内側側壁部24に上揺動部25を中心に揺動可能且つ移動不能に取り付けられる。したがって、変速機Tによって伝達されたモータMの回転動力を受けて第1スピンドル73が一方側(図5Aの矢印D1方向)に回転すると、スリーブ74が変速機Tから離れるように並進移動し、第1スピンドル73が他方側(図5Bの矢印D2方向)に回転すると、スリーブ74が変速機Tに近づくように並進移動する。 The first spindle unit SP1 has a first spindle 73 having a male thread 73a and a sleeve 74 having a female thread 74a. translate along. In this embodiment, the first spindle 73 receives rotational power of the motor M transmitted by the transmission T and performs rotational motion. On the other hand, the sleeve 74 is attached to a pair of inner side wall portions 24 extending downward from the upper wall portion 22 of the upper knee member 20 so as to be able to swing around the upper swing portion 25 and not move. Therefore, when the first spindle 73 rotates to one side (in the direction of arrow D1 in FIG. 5A) by receiving the rotational power of the motor M transmitted by the transmission T, the sleeve 74 is translated away from the transmission T, When the first spindle 73 rotates in the other direction (direction of arrow D2 in FIG. 5B), the sleeve 74 translates closer to the transmission T. As shown in FIG.

即ち、第1スピンドル73の回転方向に応じてスリーブ74と変速機Tとの距離が伸縮する。スリーブ74は、前述したように膝上側部材20に移動不能に取り付けられているため、第1スピンドル73の回転方向に応じてスリーブ74と変速機Tとの距離が伸縮することで、変速機Tが取り付けられた膝下側部材10とスリーブ74が取り付けられた膝上側部材20とが、回動部35を中心に回転する。これにより、膝上側部材20と膝下側部材10との成す角が変わる。 That is, the distance between the sleeve 74 and the transmission T expands and contracts according to the rotation direction of the first spindle 73 . Since the sleeve 74 is immovably attached to the upper-knee member 20 as described above, the distance between the sleeve 74 and the transmission T expands and contracts according to the rotation direction of the first spindle 73, so that the transmission T The below-the-knee member 10 to which the sleeve 74 is attached and the above-the-knee member 20 to which the sleeve 74 is attached rotate around the rotating portion 35 . As a result, the angle formed by the upper-knee member 20 and the lower-knee member 10 changes.

変速機Tは、図4に示すように、モータMの出力軸71に設けられる出力ギヤ72と、第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75の略中央部に設けられ、出力ギヤ72と噛み合う入力ギヤ77と、第1変速機構T1と、第2変速機構T2と、を備える。 As shown in FIG. 4, the transmission T is an output gear 72 provided on the output shaft 71 of the motor M, and an input gear 72 provided substantially in the center of the second spindle 75 of the second spindle unit SP2 and meshing with the output gear 72. A gear 77, a first transmission mechanism T1, and a second transmission mechanism T2 are provided.

第1変速機構T1は、第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75の上側に移動不能に設けられた第1駆動ギヤ78と、第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73に第1スピンドル73と一体回転するように設けられ、第1駆動ギヤ78と噛み合う第1従動ギヤ79とから構成される。 The first transmission mechanism T1 includes a first drive gear 78 immovably provided above the second spindle 75 of the second spindle unit SP2, and a first spindle 73 of the first spindle unit SP1 integrated with the first spindle 73. It comprises a first driven gear 79 which is rotatably provided and meshes with a first driving gear 78 .

第2変速機構T2は、第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75の下側に移動不能に設けられた第2駆動ギヤ80と、第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73に第1スピンドル73と一体回転するように設けられ、第2駆動ギヤ80と噛み合う第2従動ギヤ81とから構成される。 The second transmission mechanism T2 includes a second driving gear 80 immovably provided under the second spindle 75 of the second spindle unit SP2, and a first spindle 73 on the first spindle 73 of the first spindle unit SP1. It comprises a second driven gear 81 which is provided so as to rotate integrally and meshes with the second driving gear 80 .

第1変速機構T1は、モータMの動力を第1変速比で伝達する。第2変速機構T2は、モータMの動力を第1変速比とは異なる第2変速比で伝達する。変速比の異なる2つの動力伝達路を備えることで、膝関節機構30における伸展と屈曲の動作スピード及び発生動力を切り替えることができる。第1変速比及び第2変速比は異なっていればよく、第1変速機構T1と第2変速機構T2とは、いずれか一方が減速機構で他方が増速機構であってもよく、いずれか一方が等速機構で他方が減速機構又は増速機構であってもよく、両方が減速機構であってもよく、両方が増速機構であってもよい。 The first transmission mechanism T1 transmits the power of the motor M at a first gear ratio. The second transmission mechanism T2 transmits power of the motor M at a second gear ratio different from the first gear ratio. By providing two power transmission paths with different gear ratios, it is possible to switch the operation speed and generated power for extension and flexion in the knee joint mechanism 30 . The first gear ratio and the second gear ratio may be different, and one of the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2 may be a reduction mechanism and the other may be a speed increase mechanism. One may be a constant velocity mechanism and the other may be a reduction mechanism or speed increasing mechanism, both may be reduction mechanisms, or both may be speed increasing mechanisms.

第1変速比を、第1変速機構T1におけるモータM側の回転数である変速前回転数に対する、第1変速機構T1における反モータM側(第1スピンドルユニットSP1側)の回転数である変速後回転数の比率とし、第2変速比を、第2変速機構T2におけるモータM側の回転数である変速前回転数に対する、第2変速機構T2における反モータM側(第1スピンドルユニットSP1側)の回転数である変速後回転数の比率としたとき、第1変速比は、第2変速比よりも小さくなるよう構成されることが好ましい。 The first gear ratio is a speed change that is the number of revolutions on the opposite side of the motor M (first spindle unit SP1 side) in the first transmission mechanism T1 with respect to the pre-shift number of revolutions that is the number of revolutions on the motor M side in the first transmission mechanism T1. The ratio of the post-rotational speed is defined as the ratio of the rotational speed before shifting, which is the rotational speed of the motor M side in the second transmission mechanism T2. ), the first gear ratio is preferably smaller than the second gear ratio.

例えば、第1変速機構T1の第1変速比が1より小さい場合、反モータM側(第1スピンドルユニットSP1側)の回転数はモータM側の回転数よりも減少し、トルクが増加する。第2変速機構T2の第2変速比が1より大きい場合、反モータM側(第1スピンドルユニットSP1側)の回転数はモータM側の回転数よりも増加し、トルクが減少する。この場合、第1駆動ギヤ78は、第2駆動ギヤ80よりも小径となり、第1駆動ギヤ78とモータMとを近接配置することができる。本実施形態では、第1変速機構T1が第2変速機構T2よりもモータMの近くに配置されている。より具体的には、モータMが、第1駆動ギヤ78の前方に第1駆動ギヤ78と上下方向でオーバーラップするように配置されている。 For example, when the first transmission gear ratio of the first transmission mechanism T1 is smaller than 1, the rotation speed on the opposite side of the motor M (first spindle unit SP1 side) is lower than the rotation speed on the motor M side, and the torque increases. When the second gear ratio of the second transmission mechanism T2 is greater than 1, the rotation speed on the opposite side of the motor M (first spindle unit SP1 side) increases more than the rotation speed on the motor M side, and the torque decreases. In this case, the first drive gear 78 has a smaller diameter than the second drive gear 80, and the first drive gear 78 and the motor M can be arranged close to each other. In this embodiment, the first transmission mechanism T1 is arranged closer to the motor M than the second transmission mechanism T2. More specifically, the motor M is arranged in front of the first drive gear 78 so as to vertically overlap the first drive gear 78 .

第1変速機構T1と第2変速機構T2とは、断続機構50により切り替えられる。断続機構50は、モータMと第1変速機構T1との間に介装される上側クラッチ50Uと、モータMと第2変速機構T2との間に介装される下側クラッチ50Dと、入力ギヤ77と一体に回転する作動子55と、を備える。 The switching mechanism 50 switches between the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2. The connecting/disconnecting mechanism 50 includes an upper clutch 50U interposed between the motor M and the first transmission mechanism T1, a lower clutch 50D interposed between the motor M and the second transmission mechanism T2, and an input gear. and an actuator 55 that rotates integrally with 77 .

上側クラッチ50Uは、モータM側の係合子である第1係合子51と、第1変速機構T1側の係合子である第2係合子52と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第1係合子51は、入力ギヤ77と一体に回転するように作動子55及び入力ギヤ77の上方に設けられる。第2係合子52は、第1係合子51と係合可能に第1駆動ギヤ78の下方に第1駆動ギヤ78と一体に回転するように設けられる。第2係合子52及び第1駆動ギヤ78は、第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75の上方に、第2スピンドル75に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。 The upper clutch 50U is a dog clutch including a first engaging element 51 that is an engaging element on the motor M side and a second engaging element 52 that is an engaging element on the first transmission mechanism T1 side. More specifically, the first engaging element 51 is provided above the operating element 55 and the input gear 77 so as to rotate integrally with the input gear 77 . The second engaging element 52 is provided below the first driving gear 78 so as to be able to engage with the first engaging element 51 so as to rotate together with the first driving gear 78 . The second engaging piece 52 and the first drive gear 78 are mounted above the second spindle 75 of the second spindle unit SP2 so as to be relatively rotatable and immovable with respect to the second spindle 75 .

下側クラッチ50Dは、モータM側の係合子である第3係合子53と、第2変速機構T2側の係合子である第4係合子54と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第3係合子53は、入力ギヤ77と一体に回転するように作動子55及び入力ギヤ77の下方に設けられる。第4係合子54は、第3係合子53と係合可能に第2駆動ギヤ80の上方に第2駆動ギヤ80と一体に回転するように設けられる。第4係合子54及び第2駆動ギヤ80は、第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75の下方に、第2スピンドル75に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。 The lower clutch 50D is a dog clutch including a third engaging element 53 that is an engaging element on the motor M side and a fourth engaging element 54 that is an engaging element on the second transmission mechanism T2 side. More specifically, the third engaging element 53 is provided below the operating element 55 and the input gear 77 so as to rotate integrally with the input gear 77 . The fourth engaging element 54 is provided above the second driving gear 80 so as to rotate together with the second driving gear 80 so as to be engageable with the third engaging element 53 . The fourth engaging piece 54 and the second drive gear 80 are attached below the second spindle 75 of the second spindle unit SP2 so as to be relatively rotatable and immovable with respect to the second spindle 75 .

作動子55は、上記したように入力ギヤ77と一体回転するように入力ギヤ77に取り付けられるとともに、その上部と下部に第1係合子51及び第3係合子53が一体回転するように取り付けられている。作動子55は、第2スピンドル75の略中央、即ち、上下方向で第1駆動ギヤ78と第2駆動ギヤ80との間に介装されている。ここで、作動子55は、第2スピンドルユニットSP2のスクリューナット76である。第2スピンドルユニットSP2は、雄ねじが形成された第2スピンドル75と、雌ねじが形成されたスクリューナット76(作動子55)と、を有し、入力ギヤ77の回転に伴って、スクリューナット76(作動子55)が第2スピンドル75の軸心に沿って回転しながら並進運動する。 The operating element 55 is attached to the input gear 77 so as to rotate together with the input gear 77 as described above, and the first engaging element 51 and the third engaging element 53 are attached to the upper and lower portions thereof so as to rotate together. ing. The actuator 55 is interposed between the first drive gear 78 and the second drive gear 80 in the approximate center of the second spindle 75, that is, in the vertical direction. Here, the actuator 55 is the screw nut 76 of the second spindle unit SP2. The second spindle unit SP2 has a second spindle 75 with a male thread and a screw nut 76 (actuator 55) with a female thread. The actuator 55) translates while rotating along the axis of the second spindle 75 .

スクリューナット76(作動子55)は、モータMが第1方向(図5Aの矢印D1方向)に回転するときに、並進運動の移動方向である上下方向において上方に移動し、モータMが第1方向とは反対側の第2方向(図5Bの矢印D2方向)に回転するときに、上下方向において下方に移動する。このように、モータMの回転方向を変えることで、作動子55の移動方向を変えることができる。 When the motor M rotates in the first direction (arrow D1 direction in FIG. 5A), the screw nut 76 (actuator 55) moves upward in the vertical direction, which is the translational movement direction, and the motor M rotates in the first direction. When rotating in the second direction opposite to the direction (direction of arrow D2 in FIG. 5B), it moves downward in the vertical direction. By changing the rotation direction of the motor M in this manner, the moving direction of the actuator 55 can be changed.

断続機構50は、作動子55が第2スピンドル75の軸心に沿って並進運動することで第1変速状態、第2変速状態、フリー状態の3つの状態を取りうる。 The disconnecting mechanism 50 can take three states of a first speed change state, a second speed change state, and a free state as the operator 55 translates along the axis of the second spindle 75 .

第1変速状態では、図5Aに示すように、モータMが第1方向(図5Aの矢印D1方向)に回転し、スクリューナット76(作動子55)が上方に移動することで、第1係合子51と第2係合子52とが接続状態となり且つ第3係合子53と第4係合子54とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ50Uが締結され、下側クラッチ50Dが解放される。第1変速状態では、モータMの動力が、出力ギヤ72、入力ギヤ77、作動子55、第1係合子51、第2係合子52、第1駆動ギヤ78、第1従動ギヤ79、第1スピンドルユニットSP1へと伝達される。 In the first shift state, as shown in FIG. 5A, the motor M rotates in the first direction (the direction of arrow D1 in FIG. 5A), and the screw nut 76 (actuator 55) moves upward. The coupling element 51 and the second engaging element 52 are in the connected state, and the third engaging element 53 and the fourth engaging element 54 are in the disconnected state. In other words, the upper clutch 50U is engaged and the lower clutch 50D is released. In the first speed change state, the power of the motor M is the output gear 72, the input gear 77, the operating element 55, the first engaging element 51, the second engaging element 52, the first driving gear 78, the first driven gear 79, the first It is transmitted to the spindle unit SP1.

第2変速状態では、図5Bに示すように、モータMが第2方向(図5Bの矢印D2方向)に回転し、スクリューナット76(作動子55)が下方に移動することで、第1係合子51と第2係合子52とが遮断状態となり且つ第3係合子53と第4係合子54とが接続状態となる。言い換えると、上側クラッチ50Uが解放され、下側クラッチ50Dが締結される。第2変速状態では、モータMの動力が、出力ギヤ72、入力ギヤ77、作動子55、第3係合子53、第4係合子54、第2駆動ギヤ80、第2従動ギヤ81、第1スピンドルユニットSP1へと伝達される。 In the second speed change state, as shown in FIG. 5B, the motor M rotates in the second direction (arrow D2 direction in FIG. 5B), and the screw nut 76 (actuator 55) moves downward to move the first engagement. The connecting piece 51 and the second engaging piece 52 will be in the disconnected state, and the third engaging piece 53 and the fourth engaging piece 54 will be in the connected state. In other words, the upper clutch 50U is released and the lower clutch 50D is engaged. In the second speed change state, the power of the motor M is the output gear 72, the input gear 77, the operating element 55, the third engaging element 53, the fourth engaging element 54, the second driving gear 80, the second driven gear 81, the first It is transmitted to the spindle unit SP1.

フリー状態では、図5Cに示すように、第1係合子51と第2係合子52とが遮断状態となり且つ第3係合子53と第4係合子54とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ50Uが解放され、下側クラッチ50Dが解放される。フリー状態では、モータMが停止し、第1スピンドルユニットSP1の回転によって第1従動ギヤ79及び第2従動ギヤ81が回転するが、第1スピンドルユニットSP1の回転が、第1従動ギヤ79、第1駆動ギヤ78、第2係合子52に伝達されるものの第1係合子51へは伝達されない。同様に、第1スピンドルユニットSP1の回転が、第2従動ギヤ81、第2駆動ギヤ80、第4係合子54に伝達されるものの第3係合子53へは伝達されない。 In the free state, as shown in FIG. 5C, the first engaging element 51 and the second engaging element 52 are in the disconnected state, and the third engaging element 53 and the fourth engaging element 54 are in the disconnected state. In other words, the upper clutch 50U is released and the lower clutch 50D is released. In the free state, the motor M stops, and the rotation of the first spindle unit SP1 causes the first driven gear 79 and the second driven gear 81 to rotate. 1 driving gear 78 and the second engaging element 52 , but not the first engaging element 51 . Similarly, the rotation of the first spindle unit SP1 is transmitted to the second driven gear 81, the second drive gear 80, and the fourth engaging element 54, but not to the third engaging element 53.

なお、図4~図5C中、符号Dは、ロータリーダンパであり、モータMの回転時に、スクリューナット76(作動子55)が確実に並進移動できるように第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75に適度な抵抗を与える。ロータリーダンパDは、ロータリーダンパDの回転軸に設けられる第1ダンパーギヤ86と、第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75に第2スピンドル75と一体回転するように設けられ、第1ダンパーギヤ86と噛み合う第2ダンパーギヤ87とから構成される。ロータリーダンパDは、変速機ケース60の底板部62の前方且つ上方であって、モータMの下方に配置されている。 In FIGS. 4 to 5C, reference symbol D denotes a rotary damper, and when the motor M rotates, the screw nut 76 (actuator 55) can be reliably translated. provide moderate resistance to The rotary damper D is provided on the second spindle 75 of the second spindle unit SP2 so as to rotate integrally with the first damper gear 86 provided on the rotating shaft of the rotary damper D, and the first damper gear 86. It is composed of a second damper gear 87 and a second damper gear 87 . The rotary damper D is arranged in front of and above the bottom plate portion 62 of the transmission case 60 and below the motor M. As shown in FIG.

このように構成された電動義足1では、これまでの受動ダンパーを備える受動義足では、非義足側の足で一段ずつ上がらざるをえなかった階段の昇段動作をスムーズに行うことが可能となる。 With the electric prosthesis 1 configured in this way, it is possible to smoothly perform the step-up operation of the stairs, which has been forced to go up step by step with the non-prosthetic leg side foot in the conventional passive prosthesis equipped with a passive damper.

具体的に説明すると、図6に示すように、電動義足1を前に出して階段を昇る際に電動義足1に荷重がかかった状態で、膝関節機構30を屈曲した状態から伸展するとき大きな動力が必要となる。 Specifically, as shown in FIG. 6, when the electric prosthesis 1 is put forward and the electric prosthesis 1 is put forward and a load is applied to the electric prosthesis 1, when the knee joint mechanism 30 is extended from a bent state, a large Power is required.

このとき、図5Aに示すように、モータMを第1方向(図5Aの矢印D1方向)に回転させることで、モータMの動力が出力ギヤ72から入力ギヤ77に伝達される。入力ギヤ77が第2方向(図5Aの矢印D2方向)に回転することで、作動子55は第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75周りを回転しつつ第2スピンドル75に案内されて上方に移動する。そして、作動子55及び入力ギヤ77の上方に設けられた第1係合子51が第1駆動ギヤ78の下方に設けられた第2係合子52と係合し、断続機構50が第1変速状態となる。 At this time, as shown in FIG. 5A, the power of the motor M is transmitted from the output gear 72 to the input gear 77 by rotating the motor M in the first direction (arrow D1 direction in FIG. 5A). As the input gear 77 rotates in the second direction (direction of arrow D2 in FIG. 5A), the operating element 55 rotates around the second spindle 75 of the second spindle unit SP2 and is guided upward by the second spindle 75. Moving. Then, the operating element 55 and the first engaging element 51 provided above the input gear 77 are engaged with the second engaging element 52 provided below the first drive gear 78, and the intermittent mechanism 50 is in the first shift state. becomes.

断続機構50が第1変速状態のとき、モータMの動力が、出力ギヤ72、入力ギヤ77、作動子55、第1係合子51、第2係合子52、第1駆動ギヤ78、第1従動ギヤ79、第1スピンドルユニットSP1へと伝達される。第1駆動ギヤ78が入力ギヤ77とともに第2方向(図5Aの矢印D2方向)に回転することで、第1従動ギヤ79が第1方向(図5Aの矢印D1方向)に回転し、第1従動ギヤ79が第1方向(図5Aの矢印D1方向)に回転することで、第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73が第1方向(図5Aの矢印D1方向)に回転する。これにより、スリーブ74が変速機Tから離れるように並進移動し、変速機Tが取り付けられた膝下側部材10に対し、スリーブ74が取り付けられた膝上側部材20が回動部35を中心に回転して、膝関節機構30が伸展する。 When the intermittent mechanism 50 is in the first speed change state, the power of the motor M is applied to the output gear 72, the input gear 77, the operating element 55, the first engaging element 51, the second engaging element 52, the first driving gear 78, the first driven gear It is transmitted to the gear 79 and the first spindle unit SP1. When the first drive gear 78 rotates together with the input gear 77 in the second direction (direction of arrow D2 in FIG. 5A), the first driven gear 79 rotates in the first direction (direction of arrow D1 in FIG. 5A). The rotation of the driven gear 79 in the first direction (direction of arrow D1 in FIG. 5A) causes the first spindle 73 of the first spindle unit SP1 to rotate in the first direction (direction of arrow D1 in FIG. 5A). As a result, the sleeve 74 is translated away from the transmission T, and the above-the-knee member 20 to which the sleeve 74 is attached rotates around the rotating portion 35 with respect to the below-the-knee member 10 to which the transmission T is attached. Then, the knee joint mechanism 30 extends.

一方、階段の昇段動作をスムーズに行うためには、図7に示すように、健常足に荷重がかかった状態で、膝関節機構30が伸展した状態から屈曲させる(持ち上げる)必要がある。膝関節機構30が伸展した状態から屈曲させる際には、大きな動力は必要ないが素早い動作が必要となる。 On the other hand, in order to smoothly ascend stairs, it is necessary to bend (lift) the knee joint mechanism 30 from the extended state while a load is applied to the healthy leg, as shown in FIG. When the knee joint mechanism 30 is bent from the extended state, a quick action is required although a large amount of power is not required.

このとき、図5Bに示すように、モータMを第2方向(図5Bの矢印D2方向)に回転させることで、モータMの動力が出力ギヤ72から入力ギヤ77に伝達される。入力ギヤ77が第1方向(図5Bの矢印D1方向)に回転することで、作動子55は第2スピンドルユニットSP2の第2スピンドル75周りを回転しつつ第2スピンドル75に案内されて下方に移動する。そして、作動子55及び入力ギヤ77の下方に設けられた第3係合子53が第2駆動ギヤ80の上方に設けられた第4係合子54と係合し、断続機構50が第2変速状態となる。 At this time, as shown in FIG. 5B, the power of the motor M is transmitted from the output gear 72 to the input gear 77 by rotating the motor M in the second direction (arrow D2 direction in FIG. 5B). By rotating the input gear 77 in the first direction (arrow D1 direction in FIG. 5B), the actuator 55 rotates around the second spindle 75 of the second spindle unit SP2 and is guided downward by the second spindle 75. Moving. Then, the operating element 55 and the third engaging element 53 provided below the input gear 77 are engaged with the fourth engaging element 54 provided above the second drive gear 80, and the intermittent mechanism 50 enters the second shift state. becomes.

断続機構50が第2変速状態のとき、モータMの動力が、出力ギヤ72、入力ギヤ77、作動子55、第3係合子53、第4係合子54、第2駆動ギヤ80、第2従動ギヤ81、第1スピンドルユニットSP1へと伝達される。第2駆動ギヤ80が入力ギヤ77とともに第1方向(図5Bの矢印D1方向)に回転することで、第2従動ギヤ81が第2方向(図5Bの矢印D2方向)に回転し、第2従動ギヤ81が第2方向(図5Bの矢印D2方向)に回転することで、第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73が第2方向(図5Bの矢印D2方向)に回転する。これにより、スリーブ74が変速機Tに近づくように並進移動し、スリーブ74が取り付けられた膝上側部材20に対し、変速機Tが取り付けられた膝下側部材10が回動部35を中心に回転して、膝関節機構30が屈曲する。 When the intermittent mechanism 50 is in the second speed change state, the power of the motor M is applied to the output gear 72, the input gear 77, the operating element 55, the third engaging element 53, the fourth engaging element 54, the second drive gear 80, the second driven gear It is transmitted to the gear 81 and the first spindle unit SP1. When the second drive gear 80 rotates together with the input gear 77 in the first direction (direction of arrow D1 in FIG. 5B), the second driven gear 81 rotates in the second direction (direction of arrow D2 in FIG. 5B). The rotation of the driven gear 81 in the second direction (direction of arrow D2 in FIG. 5B) causes the first spindle 73 of the first spindle unit SP1 to rotate in the second direction (direction of arrow D2 in FIG. 5B). As a result, the sleeve 74 translates closer to the transmission T, and the lower-knee member 10 to which the transmission T is attached rotates around the rotating portion 35 with respect to the upper-knee member 20 to which the sleeve 74 is attached. Then, the knee joint mechanism 30 bends.

階段を降りる際及び平地を歩行する際には、モータMの動力は必要ないのでモータMが停止される。 When descending stairs or walking on flat ground, the power of the motor M is not required, so the motor M is stopped.

しかし、モータMが停止した状態で電動義足1に外部から加重されると、進展した状態の膝関節機構30が加重に耐えかねて屈曲してしまう、いわゆる膝折れが発生する虞がある。そこで、電動義足1には、階段の降段時及び平地歩行時などに膝折れを防止するため、減衰部100及び減衰作動部200が設けられている。減衰部100及び減衰作動部200の詳細は後述する。 However, if an external load is applied to the electric prosthetic leg 1 while the motor M is stopped, there is a risk that the knee joint mechanism 30 in the extended state will bend due to the load, which is a so-called knee breakage. Therefore, the electric prosthetic leg 1 is provided with a damping portion 100 and a damping operation portion 200 in order to prevent the knee from bending when descending stairs or walking on a flat surface. Details of the damping section 100 and the damping operation section 200 will be described later.

このように構成された電動義足1では、モータMの動力を伝達する変速機Tを介して膝関節機構30を伸展及び屈曲させることができる。膝関節機構30の回動範囲は180°以下に制限されており、膝関節機構30が伸展した状態では膝下側部材10と膝上側部材20との成す角は約180°であり、膝関節機構30が屈曲した状態ではこの成す角が180°未満となる。 In the electric prosthetic leg 1 configured in this manner, the knee joint mechanism 30 can be extended and bent via the transmission T that transmits the power of the motor M. The rotation range of the knee joint mechanism 30 is limited to 180° or less, and when the knee joint mechanism 30 is extended, the angle formed by the lower knee member 10 and the upper knee member 20 is approximately 180°. When 30 is bent, this angle is less than 180°.

変速機Tは、変速比の異なる2つの動力伝達路を備えるので、膝関節機構30における伸展と屈曲の動作スピード及び発生動力を切り替えることができる。特に、階段の昇る際に膝関節機構30の屈曲時と伸展時とでは求められる動作スピード及び発生動力が異なるところ、膝関節機構30の屈曲時と伸展時とで動力伝達路を変えることができる。 Since the transmission T has two power transmission paths with different gear ratios, it is possible to switch between the extension and flexion operation speeds and generated power in the knee joint mechanism 30 . In particular, when the knee joint mechanism 30 is flexed and extended when climbing stairs, the required operating speed and generated power are different. .

また、モータMと変速機Tとの間に介装される断続機構50が、モータMと第1変速機構T1との間に介装される上側クラッチ50Uと、モータMと第2変速機構T2との間に介装される下側クラッチ50Dと、を有するので、2つの動力伝達路を適切に切り替えることができる。 Further, the connecting/disconnecting mechanism 50 interposed between the motor M and the transmission T includes an upper clutch 50U interposed between the motor M and the first transmission mechanism T1, and an upper clutch 50U interposed between the motor M and the second transmission mechanism T2. and the lower clutch 50D interposed between the two power transmission paths can be appropriately switched.

特に、伸縮装置40は、モータMから出力される回転動力を、作動子55の並進運動に変換する第2スピンドルユニットSP2を備えるので、1つのモータMで作動子55の制御と膝関節機構30における伸展と屈曲の制御とを実現できる。さらに、1つの作動子55によって、変速機Tを第1変速状態と、第2変速状態と、フリー状態とに切り替え可能に構成されるので、2つの動力伝達路が同時に接続されることを回避できる。 In particular, the extension device 40 includes the second spindle unit SP2 that converts the rotational power output from the motor M into the translational motion of the actuator 55, so that one motor M can control the actuator 55 and the knee joint mechanism 30. control of extension and flexion in the Furthermore, since the transmission T can be switched between the first shift state, the second shift state, and the free state by one actuator 55, it is possible to avoid connecting two power transmission paths at the same time. can.

また、膝関節機構30が伸展した状態において、膝関節機構30の回動部35の回動軸に沿って電動義足1を見たとき、膝下側部材10と膝上側部材20との成す角が180°未満である領域(図3の回動部35と下揺動部70とを結んだ線よりも後方(脹脛)側の領域)を挟角領域と呼び、成す角が180°以上である領域(図3の回動部35と下揺動部70とを結んだ線よりも前方(脛)側の領域)を広角領域と呼ぶと、第1スピンドルユニットSP1は挟角領域に配置される。一方、モータMは広角領域に配置される。このように第1スピンドルユニットSP1を挟角領域に配置し、モータMを広角領域に配置することで、膝関節機構30の回動部35を挟んで第1スピンドルユニットSP1とモータMとをバランスよく配置することができる。さらに、変速機T及び断続機構50は、モータMと第1スピンドルユニットSP1との間に配置される。したがって、これらモータM、変速機T、断続機構50及び第1スピンドルユニットSP1を集約して配置することができる。 In addition, when the knee joint mechanism 30 is in an extended state and the electric prosthesis 1 is viewed along the rotation axis of the rotating portion 35 of the knee joint mechanism 30, the angle formed by the below-the-knee member 10 and the above-the-knee member 20 is A region that is less than 180° (a region on the rear (calf) side of the line connecting the rotating portion 35 and the lower swinging portion 70 in FIG. 3) is called a narrow angle region, and the angle formed is 180° or more. If the region (the region on the front (shin) side of the line connecting the rotating portion 35 and the lower swinging portion 70 in FIG. 3) is called a wide-angle region, the first spindle unit SP1 is arranged in the narrow-angle region. . On the other hand, the motor M is arranged in the wide-angle region. By arranging the first spindle unit SP1 in the narrow angle region and the motor M in the wide angle region in this manner, the first spindle unit SP1 and the motor M are balanced across the rotating portion 35 of the knee joint mechanism 30. can be well placed. Furthermore, the transmission T and the switching mechanism 50 are arranged between the motor M and the first spindle unit SP1. Therefore, the motor M, the transmission T, the switching mechanism 50 and the first spindle unit SP1 can be collectively arranged.

<第2実施形態>
第2実施形態の電動義足1は、伸縮装置40の構成が第1実施形態の電動義足1と異なるものである。より具体的に説明すると、第1実施形態の伸縮装置40では、作動子55の並進運動は、モータMから出力される回転動力が第2スピンドルユニットSP2によって変換されることで実現された。これに対し、第2実施形態の伸縮装置40では、作動子55の並進運動は、モータMとは異なる駆動源であるクラッチアクチュエータACTと、クラッチアクチュエータACTの動力を作動子55に伝達するクラッチフォーク90と、により実現される。以下の説明では、第2実施形態の電動義足1の伸縮装置40について図8及び図9を参照しながら説明するが、第1実施形態の電動義足1の伸縮装置40と同一又は同等の構成について図中に同一の符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
<Second embodiment>
The electric prosthesis 1 of the second embodiment differs from the electric prosthesis 1 of the first embodiment in the configuration of the extension device 40 . More specifically, in the expansion device 40 of the first embodiment, the translational motion of the operator 55 is realized by converting the rotational power output from the motor M by the second spindle unit SP2. On the other hand, in the telescopic device 40 of the second embodiment, the translational motion of the actuator 55 is achieved by the clutch actuator ACT, which is a drive source different from the motor M, and the clutch fork that transmits the power of the clutch actuator ACT to the actuator 55 . 90 and . In the following description, the expansion device 40 of the electric prosthesis 1 of the second embodiment will be explained with reference to FIGS. The same reference numerals are used in the drawings to omit the description, and only the points of difference will be described.

第2実施形態の伸縮装置40は、図8及び図9に示すように、回転動力を出力するモータMと、モータMの動力を伝達する変速機Tと、変速機Tに動力伝達可能に接続され、変速機Tから出力される回転動力を並進運動に変換する第1スピンドルユニットSP1と、モータMと変速機Tの第1変速機構T1及び第2変速機構T2との間に介装される断続機構50と、モータMの出力軸71及び第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73と平行に配置され断続機構50を支持するサポートシャフト95と、並進運動を行うクラッチアクチュエータACTと、クラッチアクチュエータACTの動力を断続機構50の作動子55に伝達するクラッチフォーク90と、を備える。 As shown in FIGS. 8 and 9, the expansion device 40 of the second embodiment is connected to a motor M that outputs rotational power, a transmission T that transmits the power of the motor M, and the transmission T so that the power can be transmitted. and is interposed between the first spindle unit SP1 that converts the rotational power output from the transmission T into translational motion, and the motor M and the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2 of the transmission T. The connecting/disconnecting mechanism 50, the support shaft 95 arranged in parallel with the output shaft 71 of the motor M and the first spindle 73 of the first spindle unit SP1 and supporting the connecting/disconnecting mechanism 50, the clutch actuator ACT that performs translational movement, and the clutch actuator ACT. and a clutch fork 90 that transmits the power of to the actuator 55 of the disconnecting mechanism 50 .

クラッチアクチュエータACTは、モータMとは異なる動力源であり、図8中の矢印Y1で示すように、サポートシャフト95の軸心方向(上下方向)に沿って並進運動を行う。 The clutch actuator ACT is a power source different from the motor M, and performs translational motion along the axial direction (vertical direction) of the support shaft 95, as indicated by arrow Y1 in FIG.

クラッチフォーク90は、クラッチフォーク90の一端部がクラッチアクチュエータACTに連結され、且つ中間部が揺動軸65に支持されることで、図8中の矢印Y2で示すように、揺動軸65を中心に揺動自在に構成される。クラッチフォーク90の他端部には、揺動軸65に対しクラッチアクチュエータACTとは反対側に位置する分岐部91から二又に分岐し、円弧状に互いに反対方向に延びるアーム92が設けられる。各アーム92の先端部には、後述するスライドクラッチ56に嵌合する連結ピン93が設けられる。従って、クラッチアクチュエータACTが並進運動を行うことで、クラッチフォーク90は揺動軸65を中心に揺動し、クラッチフォーク90の連結ピン93が上下に揺動する。 One end of the clutch fork 90 is connected to the clutch actuator ACT, and the middle part is supported by the swing shaft 65, thereby swinging the swing shaft 65 as indicated by an arrow Y2 in FIG. It is configured to be swingable at the center. The other end of the clutch fork 90 is provided with an arm 92 bifurcated from a branch portion 91 located on the opposite side of the swing shaft 65 from the clutch actuator ACT and extending arcuately in opposite directions. A connecting pin 93 is provided at the tip of each arm 92 to fit a slide clutch 56, which will be described later. Therefore, when the clutch actuator ACT performs a translational motion, the clutch fork 90 swings about the swing shaft 65, and the connecting pin 93 of the clutch fork 90 swings up and down.

変速機Tは、モータMの出力軸71に設けられる出力ギヤ72と、サポートシャフト95の略中央部に設けられ、出力ギヤ72と噛み合う第1入力ギヤ77A及び第2入力ギヤ77Bと、第1変速機構T1と、第2変速機構T2と、を備える。第1入力ギヤ77A及び第2入力ギヤ77Bは、入力ギヤ77を構成する。 The transmission T includes an output gear 72 provided on the output shaft 71 of the motor M, a first input gear 77A and a second input gear 77B provided substantially in the center of the support shaft 95 and meshing with the output gear 72, a first A transmission mechanism T1 and a second transmission mechanism T2 are provided. The input gear 77 is composed of the first input gear 77A and the second input gear 77B.

第1変速機構T1は、サポートシャフト95の上側に移動不能に設けられた第1駆動ギヤ78と、第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73に第1スピンドル73と一体回転するように設けられ、第1駆動ギヤ78と噛み合う第1従動ギヤ79とから構成される。 The first transmission mechanism T1 includes a first driving gear 78 immovably provided above the support shaft 95, and a first spindle 73 of the first spindle unit SP1 so as to rotate integrally with the first spindle 73, It is composed of a first driven gear 79 that meshes with a first drive gear 78 .

第2変速機構T2は、サポートシャフト95の下側に移動不能に設けられた第2駆動ギヤ80と、第1スピンドルユニットSP1の第1スピンドル73に第1スピンドル73と一体回転するように設けられ、第2駆動ギヤ80と噛み合う第2従動ギヤ81とから構成される。 The second transmission mechanism T2 includes a second driving gear 80 immovably provided under the support shaft 95, and a first spindle 73 of the first spindle unit SP1 so as to rotate integrally with the first spindle 73. , and a second driven gear 81 that meshes with the second driving gear 80 .

なお、第1変速機構T1及び第2変速機構T2の変速比については第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。第1変速機構T1と第2変速機構T2とは、断続機構50により切り替えられる。断続機構50は、モータMと第1変速機構T1との間に介装される上側クラッチ50Uと、モータMと第2変速機構T2との間に介装される下側クラッチ50Dと、作動子55と、を備える。 Note that the gear ratios of the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2 are the same as those in the first embodiment, so description thereof will be omitted here. The switching mechanism 50 switches between the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2. The connecting/disconnecting mechanism 50 includes an upper clutch 50U interposed between the motor M and the first transmission mechanism T1, a lower clutch 50D interposed between the motor M and the second transmission mechanism T2, and an actuator. 55 and .

上側クラッチ50Uは、モータM側の係合子である第1係合子51と、第1変速機構T1側の係合子である第2係合子52と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第1係合子51は、第1入力ギヤ77Aと一体に回転するように第1入力ギヤ77Aの上方に設けられる。第2係合子52は、第1係合子51と係合可能に第1駆動ギヤ78の下方に第1駆動ギヤ78と一体に回転するように設けられる。第2係合子52及び第1駆動ギヤ78は、サポートシャフト95の上方に、サポートシャフト95に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。 The upper clutch 50U is a dog clutch including a first engaging element 51 that is an engaging element on the motor M side and a second engaging element 52 that is an engaging element on the first transmission mechanism T1 side. More specifically, the first engaging piece 51 is provided above the first input gear 77A so as to rotate together with the first input gear 77A. The second engaging element 52 is provided below the first driving gear 78 so as to be able to engage with the first engaging element 51 so as to rotate together with the first driving gear 78 . The second engaging piece 52 and the first drive gear 78 are mounted above the support shaft 95 so as to be rotatable relative to the support shaft 95 and immovable.

下側クラッチ50Dは、モータM側の係合子である第3係合子53と、第2変速機構T2側の係合子である第4係合子54と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第3係合子53は、第2入力ギヤ77Bと一体に回転するように第2入力ギヤ77Bの下方に設けられる。第4係合子54は、第3係合子53と係合可能に第2駆動ギヤ80の上方に第2駆動ギヤ80と一体に回転するように設けられる。第4係合子54及び第2駆動ギヤ80は、サポートシャフト95の下方に、サポートシャフト95に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。 The lower clutch 50D is a dog clutch including a third engaging element 53 that is an engaging element on the motor M side and a fourth engaging element 54 that is an engaging element on the second transmission mechanism T2 side. More specifically, the third engaging element 53 is provided below the second input gear 77B so as to rotate together with the second input gear 77B. The fourth engaging element 54 is provided above the second driving gear 80 so as to rotate together with the second driving gear 80 so as to be engageable with the third engaging element 53 . The fourth engaging element 54 and the second driving gear 80 are attached below the support shaft 95 so as to be relatively rotatable and immovable with respect to the support shaft 95 .

作動子55は、クラッチフォーク90の連結ピン93と常時係合する円環状のスライドクラッチ56と、スライドクラッチ56とともに並進運動を行う軸受57と、を備え、上下方向において第1入力ギヤ77Aと第2入力ギヤ77Bとの間に配置されている。 The operating element 55 includes an annular slide clutch 56 that is always engaged with the connecting pin 93 of the clutch fork 90, and a bearing 57 that performs translational motion together with the slide clutch 56. It is arranged between the two input gears 77B.

スライドクラッチ56には、クラッチフォーク90の連結ピン93が係合する連結孔が設けられ、連結孔は、クラッチフォーク90の揺動を吸収しスライドクラッチ56の上下方向の並進運動に変換する。 The slide clutch 56 is provided with a connection hole with which the connection pin 93 of the clutch fork 90 is engaged.

軸受57は、スライドクラッチ56に回転不能に支持された外輪57aと、第1係合子51が設けられた第1入力ギヤ77Aと第3係合子53が設けられた第2入力ギヤ77Bと一体回転するように構成された内輪57bと、外輪57aと内輪57bとの間に配置され、外輪57aと内輪57bとの相対回転を許容する転動体57cと、を備える。 The bearing 57 rotates integrally with an outer ring 57a non-rotatably supported by the slide clutch 56, a first input gear 77A provided with a first engaging element 51, and a second input gear 77B provided with a third engaging element 53. and a rolling element 57c disposed between the outer ring 57a and the inner ring 57b to allow relative rotation between the outer ring 57a and the inner ring 57b.

内輪57bは、第1入力ギヤ77A及び第2入力ギヤ77Bとともにサポートシャフト95にキー連結されたサポートフランジ96の外周部に上下方向に並進移動可能に支持されている。 The inner ring 57b, together with the first input gear 77A and the second input gear 77B, is supported on the outer peripheral portion of a support flange 96 key-connected to the support shaft 95 so as to be vertically translatable.

スライドクラッチ56及び軸受57(作動子55)は、クラッチアクチュエータACTによってクラッチフォーク90の一端部が下方に移動するときに、サポートシャフト95に沿って上方に移動し、クラッチアクチュエータACTによってクラッチフォーク90の一端部が上方に移動するときに、サポートシャフト95に沿って下方に移動する。なお、スライドクラッチ56及び外輪57aと、第1入力ギヤ77Aとの間には上下方向に所定の隙間が設けられ、非回転部材であるスライドクラッチ56及び外輪57aに対し、第1入力ギヤ77Aが干渉しないように構成される。同様に、スライドクラッチ56及び外輪57aと、第2入力ギヤ77Bとの間には上下方向に所定の隙間が設けられ、非回転部材であるスライドクラッチ56及び外輪57aに対し、第2入力ギヤ77Bが干渉しないように構成される。 The slide clutch 56 and the bearing 57 (actuator 55) move upward along the support shaft 95 when one end of the clutch fork 90 is moved downward by the clutch actuator ACT. As one end moves upward, it moves downward along the support shaft 95 . A predetermined gap is provided in the vertical direction between the slide clutch 56 and the outer ring 57a and the first input gear 77A. configured not to interfere. Similarly, a predetermined gap is provided in the vertical direction between the slide clutch 56 and the outer ring 57a and the second input gear 77B. are configured so that they do not interfere.

断続機構50は、スライドクラッチ56及び軸受57(作動子55)がサポートシャフト95の軸心に沿って上下方向に並進運動することで第1変速状態、第2変速状態、フリー状態の3つの状態を取りうる。 The connecting/disconnecting mechanism 50 has three states of a first speed change state, a second speed change state, and a free state as a result of the slide clutch 56 and the bearing 57 (actuator 55) vertically translating along the axis of the support shaft 95. can take

第1変速状態では、スライドクラッチ56及び軸受57(作動子55)が上方に移動することで、図5Aと同様に、第1係合子51と第2係合子52とが接続状態となり且つ第3係合子53と第4係合子54とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ50Uが締結され、下側クラッチ50Dが解放される。第1変速状態では、モータMの動力が、出力ギヤ72、第1入力ギヤ77A(内輪57b及び第2入力ギヤ77B)、第1係合子51、第2係合子52、第1駆動ギヤ78、第1従動ギヤ79、第1スピンドルユニットSP1へと伝達される。 In the first shift state, the slide clutch 56 and the bearing 57 (actuator 55) move upward, so that the first engagement element 51 and the second engagement element 52 are connected and the third The engaging element 53 and the fourth engaging element 54 are in the disconnected state. In other words, the upper clutch 50U is engaged and the lower clutch 50D is released. In the first speed change state, the power of the motor M is the output gear 72, the first input gear 77A (the inner ring 57b and the second input gear 77B), the first engaging element 51, the second engaging element 52, the first drive gear 78, It is transmitted to the first driven gear 79 and the first spindle unit SP1.

第2変速状態では、スライドクラッチ56及び軸受57(作動子55)が下方に移動することで、図5Bと同様に、第1係合子51と第2係合子52とが遮断状態となり且つ第3係合子53と第4係合子54とが接続状態となる。言い換えると、上側クラッチ50Uが解放され、下側クラッチ50Dが締結される。第2変速状態では、モータMの動力が、出力ギヤ72、第2入力ギヤ77B(内輪57b及び第1入力ギヤ77A)、第3係合子53、第4係合子54、第2駆動ギヤ80、第2従動ギヤ81、第1スピンドルユニットSP1へと伝達される。 In the second speed change state, the slide clutch 56 and the bearing 57 (actuator 55) move downward, so that the first engagement element 51 and the second engagement element 52 are disengaged and the third The engaging element 53 and the fourth engaging element 54 are in a connected state. In other words, the upper clutch 50U is released and the lower clutch 50D is engaged. In the second speed change state, the power of the motor M is the output gear 72, the second input gear 77B (the inner ring 57b and the first input gear 77A), the third engaging element 53, the fourth engaging element 54, the second driving gear 80, It is transmitted to the second driven gear 81 and the first spindle unit SP1.

フリー状態では、図5Cと同様に、第1係合子51と第2係合子52とが遮断状態となり且つ第3係合子53と第4係合子54とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ50Uが解放され、下側クラッチ50Dが解放される。フリー状態では、モータMが停止し、第1スピンドルユニットSP1の回転によって第1従動ギヤ79及び第2従動ギヤ81が回転するが、第1スピンドルユニットSP1の回転が、第1従動ギヤ79、第1駆動ギヤ78、第2係合子52に伝達されるものの第1係合子51へは伝達されない。同様に、第1スピンドルユニットSP1の回転が、第2従動ギヤ81、第2駆動ギヤ80、第4係合子54に伝達されるものの第3係合子53へは伝達されない。 In the free state, as in FIG. 5C, the first engaging element 51 and the second engaging element 52 are in the disconnected state, and the third engaging element 53 and the fourth engaging element 54 are in the disconnected state. In other words, the upper clutch 50U is released and the lower clutch 50D is released. In the free state, the motor M stops, and the rotation of the first spindle unit SP1 causes the first driven gear 79 and the second driven gear 81 to rotate. 1 driving gear 78 and the second engaging element 52 , but not the first engaging element 51 . Similarly, the rotation of the first spindle unit SP1 is transmitted to the second driven gear 81, the second drive gear 80, and the fourth engaging element 54, but not to the third engaging element 53.

このように構成された電動義足1では、第1実施形態と同様に、モータMの動力を伝達する変速機Tを介して膝関節機構30を伸展及び屈曲させることができるとともに、第1実施形態の電動義足1で説明した作用効果が得られる。また、第2実施形態の電動義足1では、膝関節機構30を伸展及び屈曲させるためのモータMとは異なる動力源であるクラッチアクチュエータACTを利用して作動子55を切り替えるので、より安定的に作動子55を切り替えることができる。 In the electric prosthesis 1 configured in this manner, the knee joint mechanism 30 can be extended and flexed via the transmission T that transmits the power of the motor M, as in the first embodiment. The effects described in the electric prosthesis 1 can be obtained. Further, in the electric prosthesis 1 of the second embodiment, the actuator 55 is switched using the clutch actuator ACT, which is a power source different from the motor M for extending and bending the knee joint mechanism 30, so that the actuator 55 can be switched more stably. The actuator 55 can be switched.

[減衰部及び減衰作動部]
つぎに、各実施形態の電動義足1に設けられる減衰部100及び減衰作動部200について、図1~図4、及び図10~図12を参照して説明する。
[Attenuation part and attenuation operation part]
Next, the damping section 100 and the damping operation section 200 provided in the electric prosthetic leg 1 of each embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and 10 to 12. FIG.

図3及び図4に示すように、電動義足1には、モータMの動力を伝達する動力伝達路に接続されるように設けられ、動力伝達路の運動を減衰可能な減衰部100と、減衰部100を所定のタイミングで作動させる減衰作動部200と、を備える。 As shown in FIGS. 3 and 4, the electric prosthetic leg 1 includes a damping section 100 connected to a power transmission path that transmits the power of the motor M and capable of damping the motion of the power transmission path. and a damping operation unit 200 that operates the unit 100 at a predetermined timing.

図3、図4及び図10に示すように、減衰部100は、変速機Tの天板部61にベアリング101を介して回転可能に支持され、第1スピンドル73と平行に配置される回転軸102と、回転軸102の外周部に一体回転可能に設けられ、第1スピンドル73と一体回転する第1ギヤ103と噛み合う第2ギヤ104と、回転軸102の上端部に一体回転可能に設けられるダンパホルダ105と、ダンパホルダ105に一体的に保持されるダンパ本体106a、及びダンパ本体106aから上方に突出するロータリー軸106bを備えるロータリーダンパ106と、回転軸102、第1ギヤ103、第2ギヤ104、ダンパホルダ105及びロータリーダンパ106を収容し、天板部61に固定される減衰部ケース120(図4にのみ記載)と、減衰部ケース120の上面部に配置され、ロータリー軸106bと一体回転可能に連結される第1クラッチ部材107と、第1クラッチ部材107の上方に対向して設けられる第2クラッチ部材108と、減衰部ケース120から上方に突設し、第2クラッチ部材108のフランジ部108aを貫通することで、第2クラッチ部材108を上下動可能、且つ回転不能に支持する複数のガイドピン109と、各ガイドピン109の上端部に螺着され、第2クラッチ部材108を抜け止めする複数のナット110と、各ガイドピン109の外周部に配置され、第2クラッチ部材108を第1クラッチ部材107から離間する方向に付勢する複数のバネ111と、を備える。 As shown in FIGS. 3, 4 and 10, the damping portion 100 is rotatably supported by the top plate portion 61 of the transmission T via a bearing 101, and is arranged parallel to the first spindle 73. 102, a second gear 104 which is provided rotatably on the outer periphery of the rotating shaft 102 and meshes with the first gear 103 which rotates integrally with the first spindle 73; A rotary damper 106 comprising a damper holder 105, a damper body 106a integrally held by the damper holder 105, and a rotary shaft 106b projecting upward from the damper body 106a, a rotating shaft 102, a first gear 103, a second gear 104, A damper holder 105 and a rotary damper 106 are housed in a damping section case 120 (shown only in FIG. 4) fixed to the top plate section 61, and the damping section case 120 is arranged on the upper surface of the damping section case 120 so as to be rotatable integrally with the rotary shaft 106b. A first clutch member 107 to be connected, a second clutch member 108 provided facing above the first clutch member 107, and a flange portion 108a of the second clutch member 108 projecting upward from the attenuation portion case 120. By penetrating through, a plurality of guide pins 109 that support the second clutch member 108 so as to be vertically movable and non-rotatable, and the upper end of each guide pin 109 are screwed to prevent the second clutch member 108 from coming off. A plurality of nuts 110 and a plurality of springs 111 arranged on the outer periphery of each guide pin 109 and biasing the second clutch member 108 away from the first clutch member 107 are provided.

ロータリーダンパ106は、ダンパ本体106aとロータリー軸106bとの間の相対回転に所定の回転抵抗を与える。ロータリーダンパ106のダンパ本体106aは、ダンパホルダ105、回転軸102、第2ギヤ104及び第1ギヤ103を介して、第1スピンドル73に接続され、ロータリーダンパ106のロータリー軸106bは、第1クラッチ部材107及び第2クラッチ部材108からなるクラッチ機構を介して、固定部である減衰部ケース120に接続されている。 The rotary damper 106 gives a predetermined rotational resistance to the relative rotation between the damper body 106a and the rotary shaft 106b. The damper body 106a of the rotary damper 106 is connected to the first spindle 73 via the damper holder 105, the rotating shaft 102, the second gear 104 and the first gear 103, and the rotary shaft 106b of the rotary damper 106 is connected to the first clutch member. 107 and a second clutch member 108, it is connected to a damping portion case 120, which is a fixed portion.

第1クラッチ部材107と第2クラッチ部材108とが離間したクラッチ遮断状態では、第1クラッチ部材107が空回りするため、ロータリーダンパ106は作動せず、第1スピンドル73の運動は減衰されない。一方、第2クラッチ部材108を下方に押圧し、第1クラッチ部材107と第2クラッチ部材108とが噛み合ったクラッチ接続状態では、第1クラッチ部材107の回転が規制されるため、ダンパ本体106aとロータリー軸106bとの間に発生する回転抵抗が、ダンパホルダ105、回転軸102、第2ギヤ104及び第1ギヤ103を介して、第1スピンドル73に伝達され、第1スピンドル73の運動が減衰される。 In the clutch disengaged state in which the first clutch member 107 and the second clutch member 108 are separated, the first clutch member 107 idles, so the rotary damper 106 does not operate and the motion of the first spindle 73 is not damped. On the other hand, in the clutch connected state in which the second clutch member 108 is pressed downward and the first clutch member 107 and the second clutch member 108 are engaged with each other, the rotation of the first clutch member 107 is restricted. Rotational resistance generated with the rotary shaft 106b is transmitted to the first spindle 73 via the damper holder 105, the rotating shaft 102, the second gear 104 and the first gear 103, and the motion of the first spindle 73 is damped. be.

このような減衰部100によれば、膝関節機構30が伸展又は屈曲する際に機械的に抵抗を発生させることができる。また、減衰部100は、モータMの動力を伝達する動力伝達路と接続されるように設けられるので、膝関節機構30に設けられるよりも減衰機能を高めることができる。即ち、ロータリーダンパ106の減衰機能は、速度に比例するため、膝関節機構30の回転数に比べて高い回転数で回転する動力伝達路にロータリーダンパ106を接続することで、ロータリーダンパ106の減衰機能を有効に活用することができる。 Such a damping section 100 can mechanically generate resistance when the knee joint mechanism 30 extends or bends. Moreover, since the damping portion 100 is provided so as to be connected to the power transmission path that transmits the power of the motor M, the damping function can be enhanced compared to when the damping portion 100 is provided in the knee joint mechanism 30 . That is, since the damping function of the rotary damper 106 is proportional to the speed, by connecting the rotary damper 106 to a power transmission path that rotates at a higher rotational speed than the knee joint mechanism 30, the damping of the rotary damper 106 can be reduced. Functions can be used effectively.

また、ロータリーダンパ106の減衰機能をさらに有効に活用するためには、第1ギヤ103の回転数に対する第2ギヤ104の回転数の比率が、1より大きいことが好ましい。これにより、第1スピンドル73と一体回転する第1ギヤ103に比べて高い回転数で回転する第2ギヤ104にロータリーダンパ106を接続することができる。 Also, in order to effectively utilize the damping function of the rotary damper 106, it is preferable that the ratio of the number of rotations of the second gear 104 to the number of rotations of the first gear 103 is greater than one. As a result, the rotary damper 106 can be connected to the second gear 104 that rotates at a higher rotational speed than the first gear 103 that rotates integrally with the first spindle 73 .

また、本実施形態のように、モータMを上流側として、ロータリーダンパ106が変速機Tよりも下流側に接続されるよう設けられる場合、変速機Tは増速機構であることが好ましい。逆に、モータMを上流側として、ロータリーダンパ106が変速機Tよりも上流側(モータM側)に接続されるよう設けられる場合、変速機Tは減速機構であることが好ましい。 Further, when the motor M is upstream and the rotary damper 106 is connected downstream of the transmission T as in the present embodiment, the transmission T is preferably a speed increasing mechanism. Conversely, when the motor M is on the upstream side and the rotary damper 106 is provided upstream of the transmission T (on the side of the motor M), the transmission T is preferably a speed reduction mechanism.

本実施形態の減衰部100は、モータMと第1スピンドルユニットSP1との間に配置されている。これにより、減衰部100が外部に張り出すことを防止できる。 The attenuation section 100 of this embodiment is arranged between the motor M and the first spindle unit SP1. Accordingly, it is possible to prevent the damping portion 100 from protruding to the outside.

減衰作動部200は、図12に示すように、歩行時に踵Hが着地した際に発生するモーメントNを利用して減衰部100を機械的に作動させる。具体的に説明すると、膝下側部材10の一対の下側側壁部13は、図1、図2及び図12に示すように、下壁部12の左右両端から上方に延びる一対の下側側壁部本体13aと、下側側壁部本体13aの上部且つ前部に左右方向に沿うように設けられた揺動軸13bを介して前後揺動可能に連結され、且つ回動部35を介して膝上側部材20に連結される一対の揺動側壁部13cと、を備える。一対の揺動側壁部13cは、連結壁部13dを介して一体的に連結されるとともに、減衰部100の第2クラッチ部材108の上方に位置する作動レバー13e(図3参照)を一体的に備える。 As shown in FIG. 12, the damping operation part 200 mechanically actuates the damping part 100 by utilizing the moment N generated when the heel H lands on the ground during walking. Specifically, as shown in FIGS. 1, 2 and 12, the pair of lower side wall portions 13 of the below-the-knee side member 10 extend upward from the left and right ends of the lower wall portion 12. The main body 13a is connected to the lower side wall main body 13a via a swing shaft 13b provided along the left-right direction at the upper and front portion of the main body 13a so as to be able to swing back and forth. and a pair of swinging side wall portions 13 c connected to the member 20 . The pair of swinging side wall portions 13c are integrally connected via a connecting wall portion 13d, and integrally operate an operating lever 13e (see FIG. 3) positioned above the second clutch member 108 of the damping portion 100. Prepare.

図11に示すように、電動義足1を装着して平地歩行を行う際、電動義足1には、図11の(A)に示す着地開始時から、図11の(D)に示す着地終了時までの間、外部からの加重として地面から反力(圧縮荷重)を受ける。特に、図11の(A)に示す着地開始時は、地面から受ける反力が急激に増加するため、膝関節機構30が意図せずに屈曲してしまう、いわゆる膝折れが発生する虞がある。本実施形態の電動義足1では、着地開始時に踵Hから着地することに着目し、図12に示すように、踵Hと膝関節機構30の回動部35とを結ぶ仮想直線L1に対し、前方に離間する位置に揺動軸13bを配置している。 As shown in FIG. 11, when walking on a flat ground while wearing the electric prosthesis 1, the electric prosthesis 1 is in a state from the start of landing shown in (A) of FIG. 11 to the end of landing shown in (D) of FIG. Until then, it receives a reaction force (compressive load) from the ground as a load from the outside. In particular, at the start of landing shown in (A) of FIG. 11 , the reaction force received from the ground suddenly increases, so that the knee joint mechanism 30 may bend unintentionally, that is, the so-called knee bending may occur. . In the electric prosthesis 1 of this embodiment, focusing on landing from the heel H at the start of landing, as shown in FIG. The swing shaft 13b is arranged at a position spaced forward.

このようにすると、歩行時に踵Hが着地した際に揺動軸13b回りのモーメントNが発生し、揺動側壁部13cが下側側壁部本体13aに対して相対的に揺動するので、作動レバー13eが減衰部100の第2クラッチ部材108を押下し、減衰部100を機械的に作動させることが可能になる。これにより、膝関節機構30の運動を減衰して着地時の意図しない屈曲を抑制できる。また、仮想直線L1上に位置する回動部35にはモーメントが発生しにくくなるので、着地時の意図しない屈曲をより確実に抑制できる。 With this arrangement, when the heel H lands on the ground during walking, a moment N is generated around the swing shaft 13b, causing the swing side wall portion 13c to swing relative to the lower side wall portion main body 13a. The lever 13e presses down the second clutch member 108 of the damping section 100, and the damping section 100 can be mechanically operated. As a result, the motion of the knee joint mechanism 30 can be attenuated, and unintended bending at the time of landing can be suppressed. In addition, since a moment is less likely to occur in the rotating portion 35 located on the imaginary straight line L1, unintended bending at the time of landing can be suppressed more reliably.

また、揺動軸13bは、図12に示すように、つま先Tが着地した際につま先Tと回動部35とを結ぶ仮想直線L2上又は仮想直線L2の近傍に位置する。このようにすると、つま先Tが着地した際にはモーメントNが発生せず又は小さなモーメントNしか発生せず減衰部100が機能しないので、図11の(D)の状態から(E)の状態への移行するため電動義足1を振り上げる際に膝関節機構30の屈曲動作をスムーズに行うことができる。 Further, as shown in FIG. 12, the swing shaft 13b is positioned on or near the imaginary straight line L2 connecting the toe T and the rotating portion 35 when the toe T lands. In this way, when the toe T lands on the ground, no moment N is generated or only a small moment N is generated, and the damping section 100 does not function. , the bending motion of the knee joint mechanism 30 can be performed smoothly when the electric prosthesis 1 is raised.

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, and these also belong to the technical scope of the present invention. Understood. Moreover, each component in the above embodiments may be combined arbitrarily without departing from the gist of the invention.

例えば、上記実施形態では、本発明の継手装置の一実施形態としての電動義足を例示したが、これに限らず、上肢(腕関節)に適用してもよく、人間以外の他の動物に適用してもよく、ロボットに適用してもよい。 For example, in the above embodiment, an electric prosthetic leg was illustrated as one embodiment of the joint device of the present invention, but the present invention is not limited to this, and may be applied to upper limbs (arm joints), and applied to animals other than humans. may be applied to robots.

また、上記実施形態では、1つのモータMの動力が断続機構50を介して第1変速機構T1及び第2変速機構T2に伝達されるように構成されたが、これに限らず、2つの動力源と第1変速機構T1及び第2変速機構T2との間にそれぞれ断続機構を設けてもよい。 In the above embodiment, the power of one motor M is transmitted to the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2 via the intermittent mechanism 50. Disconnecting mechanisms may be provided between the source and the first transmission mechanism T1 and the second transmission mechanism T2, respectively.

また、断続機構50は、噛み合いクラッチに限らず、摩擦クラッチ、遠心クラッチ等の他のクラッチ機構でもよく、連続変速比切替機構等のクラッチレス機構でもよい。 Further, the connecting/disconnecting mechanism 50 is not limited to a dog clutch, and may be another clutch mechanism such as a friction clutch or a centrifugal clutch, or may be a clutchless mechanism such as a continuous gear ratio switching mechanism.

また、上記実施形態では、減衰部100を第1スピンドル73に接続したが、変速機Tに接続してもよい。 Further, although the damping portion 100 is connected to the first spindle 73 in the above embodiment, it may be connected to the transmission T as well.

また、上記実施形態では、減衰部100及び減衰作動部200により減衰力を発生させる構成を例示したが、これに限らず、減衰部100は電気機械であってもよい。即ち、電気機械を回生駆動することで減衰力を発生させてもよく、電気機械を逆方向、即ち外部からの加重による回転動力を減少する方向に力行駆動することで減衰力を発生させてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the damping force is generated by the damping section 100 and the damping operation section 200 is illustrated, but the damping section 100 may be an electric machine. That is, the damping force may be generated by regeneratively driving the electric machine, or the damping force may be generated by power-running the electric machine in the opposite direction, that is, in the direction in which the rotational power due to the external load is reduced. good.

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。 In addition, at least the following matters are described in this specification. In addition, although the parenthesis shows the components corresponding to the above-described embodiment, the present invention is not limited to this.

(1) 第1部材(膝下側部材10)と、
第2部材(膝上側部材20)と、
前記第1部材と前記第2部材との成す角を変更可能に連接する連接部(膝関節機構30)と、
伸縮することにより前記第1部材と前記第2部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置(伸縮装置40)と、を備える継手装置(電動義足1)であって、
前記伸縮装置は、
動力源(モータM)と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達部と、を備え、
前記動力伝達部は、
前記動力を伝達する動力伝達路と接続されるよう設けられ、前記動力伝達路の運動を減衰する減衰部(減衰部100)を備える、継手装置。
(1) a first member (below-the-knee member 10);
a second member (upper knee member 20);
a connecting portion (knee joint mechanism 30) that connects the first member and the second member so as to change the angle formed;
A joint device (electric prosthesis 1) comprising an expansion device (expansion device 40) that can change the angle formed by the first member and the second member by expanding and contracting,
The expansion device is
a power source (motor M);
a power transmission unit that transmits the power of the power source,
The power transmission unit is
A joint device comprising a damping section (damping section 100) provided to be connected to a power transmission path that transmits the power and damping motion of the power transmission path.

(1)によれば、動力源により連接部を屈曲又は伸展させることができるとともに、動力伝達路の運動を減衰する減衰部により、連接部が伸展又は屈曲する際に抵抗を発生させることができる。 According to (1), the connecting portion can be bent or extended by the power source, and the damping portion that damps the motion of the power transmission path can generate resistance when the connecting portion is extended or bent. .

(2) (1)に記載の継手装置であって、
前記動力源は回転動力を発生するもので、
前記動力伝達部は、前記動力源の回転を変速する変速部(変速機T)をさらに備え、
前記減衰部は、前記変速部に接続されるよう設けられる、継手装置。
(2) The joint device according to (1),
The power source generates rotational power,
The power transmission unit further includes a transmission unit (transmission T) that changes the speed of rotation of the power source,
A coupling device, wherein the damping section is provided to be connected to the transmission section.

(2)によれば、減衰機能は速度に比例するため、連接部に設けるよりも動力源の回転を変速する変速部に設けることで、減衰機能を高めることができる。 According to (2), since the damping function is proportional to the speed, it is possible to enhance the damping function by providing it in the speed change portion that speeds up the rotation of the power source rather than providing it in the connecting portion.

(3) (2)に記載の継手装置であって、
前記変速部は、前記動力源の回転を増速する増速機構を備え、
前記減衰部は、前記動力源を上流側とした場合に、前記動力伝達路における前記変速部よりも下流側に接続されるよう設けられる、継手装置。
(3) The joint device according to (2),
The transmission unit includes a speed increasing mechanism that speeds up the rotation of the power source,
A joint device, wherein the damping portion is connected downstream of the speed change portion in the power transmission path when the power source is on the upstream side.

(3)によれば、減衰機能は速度に比例するため、増速機構の下流側に設けることで、減衰機能をより高めることができる。 According to (3), since the damping function is proportional to the speed, the damping function can be further enhanced by providing it downstream of the speed increasing mechanism.

(4) (1)~(3)のいずれかに記載の継手装置であって、
前記減衰部は、前記動力源と前記動力伝達路を構成する部材(第1スピンドル73)との間に配置される、継手装置。
(4) The joint device according to any one of (1) to (3),
A joint device, wherein the damping portion is arranged between the power source and a member (first spindle 73) that constitutes the power transmission path.

(4)によれば、減衰部が外部に張り出すことを防止できる。 According to (4), it is possible to prevent the damping portion from protruding to the outside.

(5) (1)~(4)のいずれかに記載の継手装置であって、
前記継手装置は、義足であって、
前記第1部材は、踵(踵H)が着地した際に前記踵と前記連接部の回動部(回動部35)とを結ぶ仮想直線(仮想直線L1)に対し、前方に離間して配置された揺動軸(揺動軸13b)を備える、継手装置。
(5) The joint device according to any one of (1) to (4),
The joint device is a prosthetic leg,
The first member is spaced forward from a virtual straight line (virtual straight line L1) connecting the heel and the rotating portion (rotating portion 35) of the connecting portion when the heel (heel H) lands. A joint device comprising an arranged pivot shaft (pivot shaft 13b).

(5)によれば、歩行時に踵が着地した際に揺動軸回りのモーメントを利用して、減衰部を機械的に作動させることができる。これにより、踵が着地して義足に大きな圧縮荷重が作用するときに減衰機能を発生させることができる。 According to (5), when the heel lands on the ground during walking, the damping section can be mechanically operated by utilizing the moment about the swing axis. This allows a damping function to occur when the heel strikes the ground and a large compressive load acts on the prosthesis.

(6) (5)に記載の継手装置であって、
前記揺動軸は、つま先(つま先T)が着地した際に前記つま先と前記連接部とを結ぶ他の仮想直線(仮想直線L2)上又は該他の仮想直線の近傍に位置する、継手装置。
(6) The joint device according to (5),
The swing shaft is positioned on or near another imaginary straight line (imaginary straight line L2) connecting the toe and the connecting portion when the toe (toe T) lands.

(6)によれば、つま先が着地した際にはモーメントが発生せず減衰部が機能しないので、義足を振り上げる際に膝の屈曲をスムーズに行うことができる。 According to (6), when the toe lands on the ground, no moment is generated and the damping section does not function, so the knee can be smoothly flexed when the prosthetic leg is raised.

1 電動義足
10 膝下側部材(第1部材)
13b 揺動軸
20 膝上側部材(第2部材)
30 膝関節機構(連接部)
35 回動部
40 伸縮装置
73 第1スピンドル(動力伝達部)
100 減衰部
M モータ(動力源)
T 変速機(動力伝達部)
L1 仮想直線
L2 仮想直線(他の仮想直線)
1 Electric prosthesis 10 Lower knee side member (first member)
13b Swing shaft 20 Knee upper member (second member)
30 Knee joint mechanism (articulation part)
35 rotating part 40 expansion device 73 first spindle (power transmission part)
100 attenuation unit M motor (power source)
T transmission (power transmission part)
L1 virtual straight line L2 virtual straight line (other virtual straight line)

Claims (6)

第1部材と、
第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との成す角を変更可能に連接する連接部と、
伸縮することにより前記第1部材と前記第2部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置と、を備える継手装置であって、
前記伸縮装置は、
動力源と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達部と、を備え、
前記動力伝達部は、
前記動力を伝達する動力伝達路と接続されるよう設けられ、前記動力伝達路の運動を減衰する減衰部を備える、継手装置。
a first member;
a second member;
a connecting portion that connects the first member and the second member so as to change the angle formed by the first member;
a joint device that can change the angle formed by the first member and the second member by expanding and contracting,
The expansion device is
power source;
a power transmission unit that transmits the power of the power source,
The power transmission unit is
A joint device comprising a damping section provided to be connected to a power transmission path that transmits the power and damping motion of the power transmission path.
請求項1に記載の継手装置であって、
前記動力源は回転動力を発生するもので、
前記動力伝達部は、前記動力源の回転を変速する変速部をさらに備え、
前記減衰部は、前記変速部に接続されるよう設けられる、継手装置。
The coupling device according to claim 1,
The power source generates rotational power,
The power transmission unit further includes a speed change unit that speeds rotation of the power source,
A coupling device, wherein the damping section is provided to be connected to the transmission section.
請求項2に記載の継手装置であって、
前記変速部は、前記動力源の回転を増速する増速機構を備え、
前記減衰部は、前記動力源を上流側とした場合に、前記動力伝達路における前記変速部よりも下流側に接続されるよう設けられる、継手装置。
A coupling device according to claim 2,
The transmission unit includes a speed increasing mechanism that speeds up the rotation of the power source,
A joint device, wherein the damping portion is connected downstream of the speed change portion in the power transmission path when the power source is on the upstream side.
請求項1~3のいずれか一項に記載の継手装置であって、
前記減衰部は、前記動力源と前記動力伝達路を構成する部材との間に配置される、継手装置。
The joint device according to any one of claims 1 to 3,
The joint device, wherein the damping portion is arranged between the power source and a member forming the power transmission path.
請求項1~4のいずれか一項に記載の継手装置であって、
前記継手装置は、義足であって、
前記第1部材は、踵が着地した際に前記踵と前記連接部の回動部とを結ぶ仮想直線に対し、前方に離間して配置された揺動軸を備える、継手装置。
The joint device according to any one of claims 1 to 4,
The joint device is a prosthetic leg,
The joint device, wherein the first member includes a swing shaft that is spaced forward from an imaginary straight line that connects the heel and the rotating portion of the connecting portion when the heel lands on the ground.
請求項5に記載の継手装置であって、
前記揺動軸は、つま先が着地した際に前記つま先と前記連接部とを結ぶ他の仮想直線上又は該他の仮想直線の近傍に位置する、継手装置。
A coupling device according to claim 5,
The joint device, wherein the swing axis is positioned on or in the vicinity of another imaginary straight line connecting the toe and the connecting portion when the toe lands.
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