JPWO2016199521A1 - 変速機構 - Google Patents

Abstract

第１の入力部（１０）と、第２の入力部（２０）と遊星ギア機構（３０）と、出力部（４０）と、を有する変速機構を提供する。遊星ギア機構（３０）は、遊星用ウォームホイル（３１）と、太陽ギア（３２）と、複数の遊星ギア（３３）とを有する。遊星用ウォームホイル（３１）は、内周歯及び外周歯を有し、外周歯が第１のウォーム（１５）と噛み合い、第１のウォーム（１５）の自転に応じて自転する。太陽ギア（３２）は、入力用ウォームホイル（２６）と繋がり、入力用ウォームホイル（２６）の自転に応じて自転する。複数の遊星ギア（３３）の各々は、遊星用ウォームホイル（３１）の内周歯、及び、太陽ギア（３２）の外周歯と噛み合う。

Description

本発明は、変速機構に関する。

特許文献１に、遊星ギア機構を備えた歯車システムが開示されている。当該歯車システムは、第１歯車部と、第１歯車部と噛み合う第２歯車部と、第１歯車部及び第２歯車部の少なくとも一方と噛み合う第３歯車部と、駆動源とを有する。第１乃至第３歯車部のうちの２つは、駆動源から駆動力の伝達を受ける入力パーツとなる。そして、残りに１つは、これらの駆動力が合成された合力を出す出力パーツとなる。当該歯車システムによれば、２つの入力特性を組み合わせて、高速−低トルク及び低速−高トルクの出力を生産でき、小型ロボットでも自由自在に出力特性を変化させることができると記載されている。

特表２０１３−５３７２９０

特許文献１に記載の技術の場合、部品数が多くなり、機構の軽量化、小型化、低コスト化の妨げになるという問題がある。

特許文献１の図２に示されている例の場合、第１歯車部１１０及び第２歯車部１２０が入力パーツとなり、第３歯車部１３０が出力パーツとなる。第３歯車部１３０が回転する力は、多数の部品、具体的には、第３連結歯車１３１、出力歯車１３２、及び、出力軸１３３を介して取り出される。

なお、第３歯車部１３０が入力パーツとなる場合、駆動源の駆動力は、多数の部品、具体的には、第３連結歯車１３１、出力歯車１３２、及び、出力軸１３３を介して第３歯車部１３０に伝わることとなる。

いずれにおいても、部品数が多く、機構の軽量化、小型化、低コスト化の妨げになるという問題がある。

本発明は、遊星ギア機構を備えた変速機構であって、従来に比べて、機構の軽量化、小型化、低コスト化を達成できる技術を提供することを課題とする。

本発明によれば、
第１の入力部と、第２の入力部と、遊星ギア機構と、出力部と、を有し、
前記第１の入力部は、
第１のモータ部と、
前記第１のモータ部の駆動に応じて自転する第１のウォームと、を有し、
前記第２の入力部は、
第２のモータ部と、
前記第２のモータ部の駆動に応じて自転する第２のウォームと、
前記第２のウォームが自転する力が外周歯に伝わり、前記第２のウォームの自転に応じて自転する入力用ウォームホイルと、を有し、
前記遊星ギア機構は、
内周歯及び外周歯を有し、前記第１のウォームが自転する力が当該外周歯に伝わり、前記第１のウォームの自転に応じて自転する遊星用ウォームホイルと、
前記入力用ウォームホイルの自転に応じて自転する太陽ギアと、
前記遊星用ウォームホイルの前記内周歯、及び、前記太陽ギアの外周歯と噛み合う複数の遊星ギアと、を有し、
前記出力部は、
前記複数の遊星ギアが公転する力を取り出す出力機構を有する変速機構が提供される。

本発明によれば、遊星ギア機構を備えた変速機構であって、従来に比べて、機構の軽量化、小型化、低コスト化を達成できる技術が実現される。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

本実施形態の変速機構の概念図の一例を示す図である。 本実施形態の変速機構の実現例を示す図である。 本実施形態の変速機構の実現例を示す図である。 本実施形態の変速機構の概念図の他の一例を示す図である。 本実施形態の変速機構の概念図の他の一例を示す図である。

以下、図面を用いて本実施形態の変速機構を説明する。なお、図に示す変速機構はあくまで一例であり、本発明の変速機構はこれに限定されない。

＜第１の実施形態＞
図１に、本実施形態の変速機構の概念図の一例を示す。図示するように、本実施形態の変速機構は、第１の入力部１０と、第２の入力部２０と、遊星ギア機構３０と、出力部４０とを有する。本実施形態の変速機構は、さらに、モータ制御部５０を有することができる。

第１の入力部１０は、第１のモータ部１１と、第１のウォーム１５とを有する。

第１のモータ部１１は、いわゆる電動モータを有する。第１のモータ部１１は、電動モータの回転方向及び回転数（回転速度、rpm）を変更できる。例えば、第１のモータ部１１は、インバータを備える。インバータは、モータ制御部５０から入力される制御信号に従い、電動モータの回転方向及び回転数を変更する。

第１のウォーム１５は、第１のモータ部１１と繋がり、第１のモータ部１１の駆動に応じて自転する。

第１のウォーム１５は、直線的に一方向に延伸する第１の軸部１６を有する。第１の軸部１６には、以下で説明する遊星用ウォームホイル３１の外周歯に力を伝える第１の溝部１３が設けられている。例えば、第１の溝部１３と、遊星用ウォームホイル３１の外周歯とが噛み合っていてもよいし、これらの間に任意の力伝達機構が設けられていてもよい。

当該第１の軸部１６が、第１のモータ部１１の駆動に応じて自転する。具体的には、第１の軸部１６は、第１の軸部１６の内部（中心）に位置し、第１の軸部１６と平行に延伸する軸（中心軸）を回転軸として自転する。すなわち、第１の軸部１６は、図１のＲ１の矢印に示すように自転する。第１の軸部１６の自転に応じて、第１の溝部１３も自転する。

なお、第１の軸部１６が直接第１のモータ部１１と繋がっていてもよいし、第１のモータ部１１と第１の軸部１６の間に任意の伝達機構が存在してもよい。伝達機構は、第１のモータ部１１の駆動力を第１の軸部１６に伝えることができればよく、その詳細な構成は特段制限されない。

第２の入力部２０は、第２のモータ部２１と、第２のウォーム２５と、入力用ウォームホイル２６とを有する。

第２のモータ部２１は、いわゆる電動モータを有する。第２のモータ部２１は、電動モータの回転方向及び回転数（回転速度、rpm）を変更できる。例えば、第２のモータ部２１は、インバータを備える。インバータは、モータ制御部５０から入力される制御信号に従い、電動モータの回転方向及び回転数を変更する。

なお、モータ制御部５０は、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の動作を個別に制御できる。すなわち、モータ制御部５０は、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の動作状態が異なるように各々を制御することもできる。なお、モータ制御部５０は、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の動作状態が同じになるように制御することもできる。動作状態は、電動モータの回転方向及び回転数により特定される。

モータ制御部５０には、任意の指示信号が入力される。モータ制御部５０は、当該指示信号に基づき、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の最適な動作状態を決定し、決定した動作状態となるよう第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１を制御する。

モータ制御部５０は、任意のコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、メモリにロードされるプログラム、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット（あらかじめ装置を出荷する段階から格納されているプログラムのほか、ＣＤ（Compact Disc）等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムをも格納できる）、ネットワーク接続用インタフェイスを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。

第２のウォーム２５は、第２のモータ部２１と繋がり、第２のモータ部２１の駆動に応じて自転する。

第２のウォーム２５は、直線的に一方向に延伸する第２の軸部２７を有する。第２の軸部２７には、入力用ウォームホイル２６の外周歯に力を伝える第２の溝部２３が設けられている。例えば、第２の溝部２３と、入力用ウォームホイル２６の外周歯とが噛み合っていてもよいし、これらの間に任意の力伝達機構が設けられていてもよい。

当該第２の軸部２７が、第２のモータ部２１の駆動に応じて自転する。具体的には、第２の軸部２７は、第２の軸部２７の内部（中心）に位置し、第２の軸部２７と平行に延伸する軸（中心軸）を回転軸として自転する。すなわち、第２の軸部２７は、図１のＲ２の矢印に示すように自転する。第２の軸部２７の自転に応じて、第２の溝部２３も自転する。

なお、第２の軸部２７が直接第２のモータ部２１と繋がっていてもよいし、第２のモータ部２１と第２の軸部２７の間に任意の伝達機構が存在してもよい。伝達機構は、第２のモータ部２１の駆動力を第２の軸部２７に伝えることができればよく、その詳細な構成は特段制限されない。

入力用ウォームホイル２６の外周歯には、第２のウォーム２５が自転する力が伝わる。例えば、入力用ウォームホイル２６の外周歯と、第２のウォーム２５の第２の溝部２３とが噛み合っていてもよい。そして、入力用ウォームホイル２６は、第２のウォーム２５（第２の軸部２７）の自転（Ｒ２参照）に応じて自転する。すなわち、入力用ウォームホイル２６は、図１のＲ３の矢印に示すように自転する。

遊星ギア機構３０は、遊星用ウォームホイル３１と、太陽ギア３２と、複数の遊星ギア３３とを有する。

遊星用ウォームホイル３１は、内周歯及び外周歯を有する。遊星用ウォームホイル３１の外周歯には、第１のウォーム１５が自転する力が伝わる。例えば、遊星用ウォームホイル３１の外周歯と、第１のウォーム１５の第１の溝部１３とが噛み合っていてもよい。そして、遊星用ウォームホイル３１は、第１のウォーム１５（第１の軸部１６）の自転（Ｒ１参照）に応じて自転する。すなわち、遊星用ウォームホイル３１は、図１のＲ４の矢印に示すように自転する。

太陽ギア３２には、入力用ウォームホイル２６が自転する力が伝わる。入力用ウォームホイル２６と太陽ギア３２は、例えば互いの側面同志で接して直接繋がっていてもよいし、軸等の部材を介して繋がっていてもよい。その他、図５に示すように、他の遊星ギア機構を介して繋がっていてもよい。いずれにおいても、太陽ギア３２の回転軸と、入力用ウォームホイル２６の回転軸は同軸上となる。そして、入力用ウォームホイル２６の自転（Ｒ３参照）に応じて、太陽ギア３２は、図１のＲ５の矢印に示すように自転する。

ここで、図５の例を簡単に説明しておく。図５では、遊星ギア機構を２段構成とし、減速比をよりかせげるようにしているが、さらに多段にすることもできる。

図５の例の場合、入力用ウォームホイル２６と追加した遊星ギア機構の太陽ギア３２´とが、例えば互いの側面同志で接して直接、又は、軸等の部材を介して繋がっている。太陽ギア３２´は、入力用ウォームホイル２６の自転（Ｒ３参照）に応じて自転する。太陽ギア３２´は、追加した遊星ギア機構の複数の遊星ギア３３´と噛み合っている。複数の遊星ギア３３´は、太陽ギア３２´の自転に応じて公転する。複数の遊星ギア３３´と、回転部材３４とは、例えば互いの側面同志で接して直接、又は、軸等の部材を介して繋がっている。回転部材３４は、複数の遊星ギア３３´の公転に応じて自転する。回転部材３４と太陽ギア３２とは、例えば互いの側面同志で接して直接、又は、軸等の部材を介して繋がっている。太陽ギア３２は、回転部材３４の自転に応じて自転する。

図１に戻り、複数の遊星ギア３３の各々は、遊星用ウォームホイル３１の内周歯、及び、太陽ギア３２の外周歯と噛み合う。そして、複数の遊星ギア３３は、遊星用ウォームホイル３１の自転（Ｒ４参照）及び太陽ギア３２の自転（Ｒ５参照）に応じて公転する。すなわち、複数の遊星ギア３３は、図１のＲ６に示すように、太陽ギア３２の周りを公転する。遊星用ウォームホイル３１の自転、太陽ギア３２の自転、及び、複数の遊星ギア３３の公転の回転軸は同軸上となる。

なお、遊星用ウォームホイル３１、太陽ギア３２及び遊星ギア３３を含む遊星ギア機構３０は、従来技術に準じたあらゆる構成を採用できる。

例えば、複数の遊星ギア３３の数は、図示する３個に限定されず、その他の数とすることもできる。

その他、図１では、遊星用ウォームホイル３１、太陽ギア３２及び遊星ギア３３の平面的な位置関係を模式的に示している。このため、太陽ギア３２及び遊星ギア３３のいずれもが、遊星用ウォームホイル３１に内包されるようになっている。

しかし、本実施形態の遊星ギア機構３０は、遊星用ウォームホイル３１と太陽ギア３２の位置関係、具体的には、図１の紙面に対して垂直な方向の位置関係は互いにずれていてもよいし、略同じ位置にあってもよい。略同じ位置にある場合、太陽ギア３２及び遊星ギア３３は、遊星用ウォームホイル３１に内包される。

上記位置関係がずれる構成例としては、例えば、遊星ギア３３が図１の紙面に対して垂直な方向に直線的に延伸しており、その一部が遊星用ウォームホイル３１に内包されて遊星用ウォームホイル３１の内周歯と噛み合い、遊星用ウォームホイル３１に内包されない他の一部が太陽ギア３２と噛み合う構成例などが考えらえる。この場合、太陽ギア３２は、遊星用ウォームホイル３１に内包されない。

出力部４０は、複数の遊星ギア３３が公転（Ｒ６参照）する力を取り出す出力機構を有する。例えば、出力部４０は、出力機構として出力部材４１を有する。出力部材４１は、複数の遊星ギア３３各々と繋がり、複数の遊星ギア３３の公転に応じて自転する。なお、出力機構の構成は特段制限されず、あらゆる構成を採用できる。

複数の遊星ギア３３の公転及び出力部材４１の自転の回転軸は同軸上となる。すなわち、本実施形態の場合、入力用ウォームホイル２６の自転、遊星用ウォームホイル３１の自転、太陽ギア３２の自転、複数の遊星ギア３３の公転及び出力部材４１の自転の回転軸は同軸上とすることができる。

次に、本実施形態の変速機構の一例の動作例を説明する。

まず、モータ制御部５０に、任意の指示信号が入力される。モータ制御部５０は、当該指示信号に基づき、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の最適な動作状態を決定し、決定した動作状態となるよう第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１を制御する。

第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１は、モータ制御部５０からの制御信号に従い、所定の動作状態で動作する。すなわち、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１は、各々、モータ制御部５０からの制御信号で特定される回転方向及び回転数で電動モータを動作させる。

例えば、モータ制御部５０は、第１のモータ部１１を停止した状態で、第２のモータ部２１のみを所定の回転方向及び回転数で動作させてもよい。その他、モータ制御部５０は、第２のモータ部２１を停止した状態で、第１のモータ部１１のみを所定の回転方向及び回転数で動作させてもよい。その他、モータ制御部５０は、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の両方を停止させてもよい。その他、モータ制御部５０は、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の両方を、所定の回転方向及び回転数で動作させてもよい。

第１のモータ部１１が自転すると、それに応じて遊星用ウォームホイル３１が所定の方向に所定の回転数で自転する。なお、第１のモータ部１１が停止した状態の場合、遊星用ウォームホイル３１も停止した状態となる。

また、第２のモータ部２１が自転すると、入力用ウォームホイル２６が所定の方向に所定の回転数で自転する。そして、入力用ウォームホイル２６の自転に応じて、太陽ギア３２が所定の方向に所定の回転数で自転する。なお、第２のモータ部２１が停止した状態の場合、遊星用ウォームホイル３１も停止した状態となる。そして、太陽ギア３２も停止した状態となる。

複数の遊星ギア３３は、遊星用ウォームホイル３１の状態及び太陽ギア３２の状態に応じた状態となる。遊星用ウォームホイル３１及び太陽ギア３２の少なくとも一方が自転している場合、複数の遊星ギア３３は太陽ギア３２の周りを公転する。そして、この公転する力が、出力部４０を介して取り出される。なお、遊星用ウォームホイル３１及び太陽ギア３２の両方が停止した状態の場合、複数の遊星ギア３３も停止する。

モータ制御部５０は、指示信号待ち状態となっている。そして、新たな指示信号を受信すると、それに基づき第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の最適な動作状態を決定し、決定した動作状態となるよう第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１を制御する。以降、モータ制御部５０は、当該処理を繰り返す。

次に、本実施形態の変速機構の作用効果を説明する。

本実施形態の遊星ギア機構３０は、遊星用ウォームホイル３１が内周歯及び外周歯を備える。そして、当該外周歯が第１のウォーム１５と噛み合っている。これにより、第１のモータ部１１の駆動に応じた第１のウォーム１５の自転の力が遊星用ウォームホイル３１に伝わる。

このように、内周歯及び外周歯を備える遊星用ウォームホイル３１を用いる本実施形態の場合、特許文献１に記載の技術と比べて、少ない部品数で、第１のモータ部１１の駆動力を遊星用ウォームホイル３１に伝えることが可能となる。結果、部品数の軽減に起因して、遊星ギア機構３０、ひいては変速機構の軽量化、小型化、低コスト化が実現される。

また、本実施形態の変速機構は、モータ制御部５０の制御により、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の動作（回転方向及び回転数）を個別に制御できる。第１のモータ部１１の動作を制御することで、遊星用ウォームホイル３１の自転（回転方向及び回転数）を制御できる。また、第２のモータ部２１の動作を制御することで、太陽ギア３２の自転（回転方向及び回転数）を制御できる。そして、これらを適切に制御することで、複数の遊星ギア３３の公転（回転方向及び回転数）を制御できる。結果、出力部材４１の回転方向、回転数、回転トルク等を適切に制御することができる。

例えば、第１のモータ部１１を停止し、第１のウォーム１５の自転を停止すれば、遊星用ウォームホイル３１を拘束した状態となる。このように制御した状態で第２のモータ部２１のみを動作させることで、最大トルクを出せる減速比とすることができる。

また、第２のモータ部２１を停止し、第２のウォーム２５の自転を停止すれば、太陽ギア３２を拘束した状態となる。このように制御した状態で第１のモータ部１１のみを動作させることで、最高速度を出せる減速比となる。

また、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１を同時に動作させ、遊星用ウォームホイル３１及び太陽ギア３２を同時に自転させると、上記の中間のトルク及び速度を出せる減速比を無段階で構成できる。

また、本実施形態の変速機構は、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１を、いわゆる電動モータで構成する。このため、第１のモータ部１１及び第２のモータ部２１の動作（回転方向、回転数）を、精度よく、良好な反応性能（高速な減速比の切替）で切り替えることができる。

本実施形態の変速機構の用途は特段制限されないが、例えばロボット、より具体的には脚型ロボットの関節駆動機構等に用いることができる。

従来の脚型ロボット用等の関節駆動機構においては、単一の減速比を用いているものが殆どであり、地面への接地・物体への接触までのアプローチのための高速移動、及び接地時の高トルク動作を両立できていなかった。また、異なる減速比を組み合わせた変速機に関しても、クラッチ機構や複数のギアの組み合わせにより関節駆動機構が大型・重量化し、脚歩行時の自重による衝撃や、外部からの衝撃によって破損しやすくなってしまう課題があった。

本実施形態の変速機構を用いることで、小型で単一のギアボックスを用いて高速移動・高トルク動作の減速比を無段階で調整することができる。すなわち、本実施形態の変速機構を脚型ロボットの関節駆動機構に用いることで、地面への接地・物体への接触までのアプローチのための高速移動、及び接地時の高トルク動作を両立可能となる。

また、本実施形態の変速機構を用いることで、部品数の削減・同軸機構によるギアの小型化・軽量化が可能となる。このため、例えば、小型化によって他の脚関節との干渉を防ぎつつ、動作可動範囲を広くもちやすくなる。また、変速機構を小型化することが可能となることにより、同様な構成の大型な変速機構及び小型な変速機構の両方を実現できる。このため、脚の膝・腰部分等の大出力用の大型関節、及び、指先や手首等の小型関節の両方を、本実施形態の変速機構で実現できる。結果、大型関節及び小型関節ごとに異なる設計の変速機構を用いる場合に比べて、設計が容易になる等の効果が期待される。

ここで、図２に、本実施形態の変速機構の実現例を示す。また、図３に、図２の変速機構の分解図を示す。これらの図に示される変速機構は、本実施形態の変速機構が実現可能であることを示すための一例であり、本実施形態の変速機構は図示するものに限定されない。図２及び図３において、図１で説明した各部材に対応する部材に同じ番号を付与している。そして、モータ制御部５０の記載は省略している。

当該例の場合、太陽ギア３２と入力用ウォームホイル２６は入力軸６０を介して繋がっている。そして、出力部材４１が自転する力は、出力軸４２及び出力ギア４３を介して取り出されるようになっている。

＜第２の実施形態＞
図４に、本実施形態の変速機構の概念図の一例を示す。図示するように、本実施形態の変速機構は、第１の入力部１０及び第２の入力部２０の構成が、第１の実施形態と異なる。遊星ギア機構３０、出力部４０及びモータ制御部５０の構成は、第１の実施形態と同様である。なお、図示しないが、第１の入力部１０及び第２の入力部２０の一方のみが、以下で説明する構成となり、他方は第１の実施形態と同様な構成となってもよい。

第１の入力部１０の第１のウォーム１５は、第１−１の緩衝部１２（第１の緩衝部）を備えることができる。第１−１の緩衝部１２は、第１の溝部１３と第１のモータ部１１の間に位置する。すなわち、第１の溝部１３と第１のモータ部１１は、第１−１の緩衝部１２を介して繋がっている。

第１−１の緩衝部１２は、第１の溝部１３をスライドさせる力（例：第１のモータ部１１や第１のウォーム１５の回転軸に対して水平方向の力）が第１のウォーム１５に加わると、当該力を吸収する。第１の溝部１３をスライドさせる力は、例えば、第１のモータ部１１による第１のウォーム１５の自転と異なる力に起因して、遊星用ウォームホイル３１が自転しようとした際に発生する。

第１−１の緩衝部１２は、例えばバネで構成される。第１のモータ部１１と第１の溝部１３の間に位置する第１−１の緩衝部１２により、第１の溝部１３は、図示するＳ１の方向にスライド移動可能となる。

なお、図示するように、第１−１の緩衝部１２（第１の緩衝部）及び第１−２の緩衝部１４（第１の緩衝部）により、第１の溝部１３を挟み込んでもよい。第１−２の緩衝部１４も、例えばバネで構成される。第１−２の緩衝部１４の一端（第１の溝部１３と反対側の端）は、所定の位置に固定された部材と繋がり、固定される。この時、当該端部は、第１のウォーム１５の自転方向（Ｒ１）に回転可能に固定される。その手段は設計的事項である。

そして、第１−１の緩衝部１２の一端（第１の溝部１３と反対側の端）も、所定の位置に固定された第１のモータ部１１と繋がり、固定される。この時、当該端部は、第１のウォーム１５の自転方向（Ｒ１）に回転可能に固定される。その手段は設計的事項である。

このように構成した場合、第１−１の緩衝部１２及び第１−２の緩衝部１４により、スライド方向（図示するＳ１の方向）の第１の溝部１３の位置を所望の位置（遊星用ウォームホイル３１の外周歯と噛み合う位置）に制限することができる。

第２の入力部２０の第２のウォーム２５は、第２−１の緩衝部２２（第２の緩衝部）を備えることができる。第２−１の緩衝部２２は、第２の溝部２３と第２のモータ部２１の間に位置する。すなわち、第２の溝部２３と第２のモータ部２１は、第２−１の緩衝部２２を介して繋がっている。

第２−１の緩衝部２２は、第２の溝部２３をスライドさせる力（例：第２のモータ部２１や第２のウォーム２５の回転軸に対して水平方向の力）が第２のウォーム２５に加わると、当該力を吸収する。第２の溝部２３をスライドさせる力は、例えば、第２のモータ部２１による第２のウォーム２５の自転と異なる力に起因して、入力用ウォームホイル２６が自転しようとした際に発生する。

第２−１の緩衝部２２は、例えばバネで構成される。第２のモータ部２１と第２の溝部２３の間に位置する第２−１の緩衝部２２により、第２の溝部２３は、図示するＳ２の方向にスライド移動可能となる。

なお、図示するように、第２−１の緩衝部２２（第２の緩衝部）及び第２−２の緩衝部２４（第２の緩衝部）により、第２の溝部２３を挟み込んでもよい。第２−２の緩衝部２４も、例えばバネで構成される。第２−２の緩衝部２４の一端（第１の溝部１３と反対側の端）は、所定の位置に固定された部材と繋がり、固定される。この時、当該端部は、第２のウォーム２５の自転方向（Ｒ２）に回転可能に固定される。その手段は設計的事項である。

そして、第２−１の緩衝部２２の一端（第２の溝部２３と反対側の端）も、所定の位置に固定された第２のモータ部２１と繋がり、固定される。この時、当該端部は、第２のウォーム２５の自転方向（Ｒ２）に回転可能に固定される。その手段は設計的事項である。

このように構成した場合、第２−１の緩衝部２２及び第２−２の緩衝部２４により、スライド方向（図示するＳ２の方向）の第２の溝部２３の位置を所望の位置（入力用ウォームホイル２６の外周歯と噛み合う位置）に制限することができる。

以上、説明した本実施形態によれば、外部からの衝撃等の負荷に強い変速機構が実現される。

例えば、外部からの衝撃等の負荷に起因して、意図せず、一部のギアに回転（自転、公転）させる力が加わる場合がある。このような回転に起因して、機構の一部が故障する場合がある。

例えば、図４に示す遊星用ウォームホイル３１を自転させる力が意図せず加わると、当該回転による力が第１のウォーム１５の第１の溝部１３に加わる。結果、遊星用ウォームホイル３１の外周歯や第１の溝部１３の一部が欠けたり、折れ曲がったりし得る。その他、遊星用ウォームホイル３１の自転による力が、第１のウォーム１５を介して、第１のモータ部１１に加わり得る。結果、第１のモータ部１１が故障し得る。

第１−１の緩衝部１２を設けることができる本実施形態の場合、第１−１の緩衝部１２がこのような力を吸収する。結果、上述のような不都合を軽減できる。

同様に、例えば、図４に示す入力用ウォームホイル２６を自転させる力が加わると、当該回転による力が第２のウォーム２５の第２の溝部２３に加わる。結果、入力用ウォームホイル２６の外周歯や第２の溝部２３の一部が欠けたり、折れ曲がったりし得る。その他、入力用ウォームホイル２６の自転による力が、第２のウォーム２５を介して、第２のモータ部２１に加わり得る。結果、第２のモータ部２１が故障し得る。

第２−１の緩衝部２２を設けることができる本実施形態の場合、第２−１の緩衝部２２がこのような力を吸収する。結果、上述のような不都合を軽減できる。

例えば、本実施形態の変速機構をロボット、より具体的には脚型ロボットの関節駆動機構等に用いた場合、歩行時の自重による衝撃や、高い位置から飛び降りた際・ジャンプし着地した際の衝撃等が変速機構にかかる。当該衝撃に起因して、入力用ウォームホイル２６や遊星用ウォームホイル３１に、これらを自転させる意図しない力が加わり得る。結果、変速機構の故障を引き起こし得る。本実施形態の変速機構によれば、このような不都合を軽減できる。

以下、参考形態の例を付記する。
１． 第１の入力部と、第２の入力部と、遊星ギア機構と、出力部と、を有し、
前記第１の入力部は、
第１のモータ部と、
前記第１のモータ部の駆動に応じて自転する第１のウォームと、を有し、
前記第２の入力部は、
第２のモータ部と、
前記第２のモータ部の駆動に応じて自転する第２のウォームと、
前記第２のウォームが自転する力が外周歯に伝わり、前記第２のウォームの自転に応じて自転する入力用ウォームホイルと、を有し、
前記遊星ギア機構は、
内周歯及び外周歯を有し、前記第１のウォームが自転する力が当該外周歯に伝わり、前記第１のウォームの自転に応じて自転する遊星用ウォームホイルと、
前記入力用ウォームホイルの自転に応じて自転する太陽ギアと、
前記遊星用ウォームホイルの前記内周歯、及び、前記太陽ギアの外周歯と噛み合う複数の遊星ギアと、を有し、
前記出力部は、
前記複数の遊星ギアが公転する力を取り出す出力機構を有する変速機構。
２． １に記載の変速機構において、
前記第１のモータ部の動作及び前記第２のモータ部の動作を個別に制御するモータ制御部をさらに有する変速機構。
３． １又は２に記載の変速機構において、
前記第１のウォームは、
前記遊星用ウォームホイルの前記外周歯と噛み合う溝が形成された第１の溝部と、
前記第１の溝部に加わる、前記第１のモータ部の回転軸に対して水平方向の力を吸収する第１の緩衝部と、
を有する変速機構。
４． ３に記載の変速機構において、
前記第１の緩衝部は、第１−１の緩衝部と第１−２の緩衝部とを備え、
前記第１の溝部は、前記第１−１の緩衝部と前記第１−２の緩衝部との間に位置する変速機構。
５． １から４のいずれかに記載の変速機構において、
前記第２のウォームは、
前記入力用ウォームホイルの前記外周歯と噛み合う溝が形成された第２の溝部と、
前記第２の溝部に加わる、前記第２のモータ部の回転軸に対して水平方向の力を吸収する第２の緩衝部と、
を有する変速機構。
６． ５に記載の変速機構において、
前記第２の緩衝部は、第２−１の緩衝部と第２−２の緩衝部とを備え、
前記第２の溝部は、前記第２−１の緩衝部と前記第２−２の緩衝部との間に位置する変速機構。

この出願は、２０１５年６月９日に出願された日本出願特願２０１５−１１６３１１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (6)

1. 第１の入力部と、第２の入力部と、遊星ギア機構と、出力部と、を有し、
   前記第１の入力部は、
   第１のモータ部と、
   前記第１のモータ部の駆動に応じて自転する第１のウォームと、を有し、
   前記第２の入力部は、
   第２のモータ部と、
   前記第２のモータ部の駆動に応じて自転する第２のウォームと、
   前記第２のウォームが自転する力が外周歯に伝わり、前記第２のウォームの自転に応じて自転する入力用ウォームホイルと、を有し、
   前記遊星ギア機構は、
   内周歯及び外周歯を有し、前記第１のウォームが自転する力が当該外周歯に伝わり、前記第１のウォームの自転に応じて自転する遊星用ウォームホイルと、
   前記入力用ウォームホイルの自転に応じて自転する太陽ギアと、
   前記遊星用ウォームホイルの前記内周歯、及び、前記太陽ギアの外周歯と噛み合う複数の遊星ギアと、を有し、
   前記出力部は、
   前記複数の遊星ギアが公転する力を取り出す出力機構を有する変速機構。
2. 請求項１に記載の変速機構において、
   前記第１のモータ部の動作及び前記第２のモータ部の動作を個別に制御するモータ制御部をさらに有する変速機構。
3. 請求項１又は２に記載の変速機構において、
   前記第１のウォームは、
   前記遊星用ウォームホイルの前記外周歯と噛み合う溝が形成された第１の溝部と、
   前記第１の溝部に加わる、前記第１のモータ部の回転軸に対して水平方向の力を吸収する第１の緩衝部と、
   を有する変速機構。
4. 請求項３に記載の変速機構において、
   前記第１の緩衝部は、第１−１の緩衝部と第１−２の緩衝部とを備え、
   前記第１の溝部は、前記第１−１の緩衝部と前記第１−２の緩衝部との間に位置する変速機構。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の変速機構において、
   前記第２のウォームは、
   前記入力用ウォームホイルの前記外周歯と噛み合う溝が形成された第２の溝部と、
   前記第２の溝部に加わる、前記第２のモータ部の回転軸に対して水平方向の力を吸収する第２の緩衝部と、
   を有する変速機構。
6. 請求項５に記載の変速機構において、
   前記第２の緩衝部は、第２−１の緩衝部と第２−２の緩衝部とを備え、
   前記第２の溝部は、前記第２−１の緩衝部と前記第２−２の緩衝部との間に位置する変速機構。

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