WO2004026215A1 - 歩行補助装置の減速機 - Google Patents

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WO2004026215A1
WO2004026215A1 PCT/JP2003/011103 JP0311103W WO2004026215A1 WO 2004026215 A1 WO2004026215 A1 WO 2004026215A1 JP 0311103 W JP0311103 W JP 0311103W WO 2004026215 A1 WO2004026215 A1 WO 2004026215A1
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gear mechanism
planetary
gear
sun gear
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Hiroshi Kudoh
Hisashi Katoh
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Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
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    • Y10S475/00Planetary gear transmission systems or components
    • Y10S475/903Stacked planetary gearing

Definitions

  • the present invention assists walking of an elderly or injured person with weakened muscles, climbing up and down stairs, standing up from a sitting position, sitting down from a standing position, and the like, thereby facilitating the torsion and suppressing a decrease in muscle strength.
  • the present invention relates to a walking assist device for correcting a form, and more particularly to a speed reducer of the walking assist device.
  • Such a walking assist device has already been proposed in Japanese Patent Application No. 201-1090946 filed by the present applicant.
  • This walking assist device has an electric actuator attached to the user's leg joints (ie, the hip joint and knee joint), and is powered by a power supply in a backpack carried on the user's back. One night is activated to generate joint torque to extend and bend each joint to assist the user in walking and other exercises.
  • the above-mentioned conventional walking assist device is equipped with an actuator that integrates a motor and a speed reducer, but the speed reducer requires a large reduction ratio, so that the entire actuator is enlarged.
  • the speed reducer requires a large reduction ratio, so that the entire actuator is enlarged.
  • the above-mentioned conventional reducer in which a plurality of planetary gear mechanisms are stacked in multiple stages in the axial direction, is excellent in that it has a large reduction ratio, but because the axial size is increased, the size of the walking assist device is reduced. Not suitable for use in the evening.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce the thickness of a walking assist device while ensuring a sufficient reduction ratio.
  • a rotation of an input shaft driven by a motor is reduced in order to assist a walking motion by extending and bending a leg joint of a user.
  • a speed reducer of a walking assist device for transmitting to an output shaft connected to a leg joint, wherein an input shaft, an output shaft, a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism are arranged on the same axis, and (1) A second planetary gear mechanism is arranged radially outside of the planetary gear mechanism so as to substantially overlap, and the rotation of the input shaft is reduced by the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism and transmitted to the output shaft.
  • the first planetary gear mechanism includes a first sun gear provided on the input shaft, a first ring gear rotatably disposed so as to surround an outer periphery of the first sun gear, and a first sun gear and a first ring gear.
  • the second planetary gear mechanism includes a second sun gear provided on an outer periphery of the first ring gear.
  • a second ring gear disposed so as to surround the outer periphery of the second sun gear, a plurality of second planetary gears simultaneously engaging with the second sun gear and the second ring gear, and a second planetary gear rotatably supporting the second planetary gear.
  • a reduction gear for a walking assist device, which is provided with a carrier, is proposed.
  • the input shaft, the output shaft, the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism are coaxially arranged on the axis of the reduction gear of the walking assist device, and the first shaft and the second planetary gear mechanism are coaxially arranged radially outward of the first planetary gear mechanism.
  • the first carrier of the first planetary gear mechanism is fixed to the casing, and the second ring gear of the second planetary gear mechanism is connected to the housing.
  • a speed reducer for a walking assist device is proposed, wherein the speed reducer is fixed to a sing and connected to an output shaft of a second carrier of a second planetary gear mechanism.
  • the rotation input from the first sun gear is output from the first ring gear
  • the second ring gear is fixed to the casing.
  • the second sun integrated with the first ring gear The rotation input to the gear can be output from the second carrier, and the rotation of the input shaft can be reduced to two stages by the first and second planetary gear mechanisms and transmitted to the output shaft.
  • the third planetary gear mechanism is coaxial with the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism and overlaps in the axial direction.
  • the third planetary gear mechanism includes a third sun gear provided on the outer periphery of a central portion of the second carrier of the second planetary gear mechanism, and a third sun gear disposed around the outer periphery of the third sun gear and fixed to the casing.
  • a reduction gear for a walking assist device characterized by the following is proposed.
  • the third ring gear of the third planetary gear mechanism which is arranged coaxially with the first and second planetary gear mechanisms and overlaps in the axial direction, is fixed to the casing, so that it is integrated with the second carrier.
  • the rotation input to the third sun gear can be output to the third carrier, and the rotation of the input shaft can be reduced to three stages by the first to third planetary gear mechanisms and transmitted to the output shaft It becomes.
  • the rotation of the input shaft driven by the motor is reduced and connected to the leg joint to assist the walking motion by extending and bending the leg joint of the user.
  • a reduction gear of a walking assist device transmitting to an output shaft, wherein an input shaft, an output shaft, a first planetary gear mechanism, a second planetary gear mechanism, and a third planetary gear mechanism are coaxially arranged on an axis, and a first planetary gear.
  • the second planetary gear mechanism is arranged so as to substantially overlap the radial outside of the mechanism, and the third planetary gear mechanism is arranged so as to almost overlap the radial outside of the second planetary gear mechanism.
  • the first planetary gear mechanism, the second planetary gear mechanism, and the third planetary gear mechanism reduce the speed and transmit it to the output shaft
  • the first planetary gear mechanism includes a first planetary gear mechanism provided on the input shaft.
  • a first ring gear formed on the inner periphery of an inner ring member rotatably disposed so as to surround the first sun gear; a plurality of first planetary gears simultaneously engaged with the first sun gear and the first ring gear;
  • the second planetary gear mechanism includes a second sun gear formed on the outer periphery of the inner ring member; and a second sun gear formed on the outer periphery of the second sun gear.
  • a walking assist device comprising: a plurality of third planetary gears simultaneously engaged with the third sun gear and the third ring gear; and a third carrier rotatably supporting the third planetary gears and connected to the output shaft.
  • the input shaft, the output shaft, the first planetary gear mechanism, the second planetary gear mechanism, and the third planetary gear mechanism are coaxially arranged on the axis of the reduction gear of the walking assist device, and the first planetary gear mechanism
  • the first carrier By fixing the first carrier to the casing, the rotation input from the input shaft to the first sun gear is output from the first ring gear, and by fixing the second carrier to the casing, the rotation is integrated with the first ring gear.
  • the rotation input to the second sun gear is output from the second ring gear, and the third ring gear is fixed to the casing, so that the rotation input to the third sun gear integrated with the second ring gear is output from the third carrier,
  • the rotation of the input shaft can be reduced to three stages by the first to third planetary gear mechanisms and transmitted to the output shaft.
  • the second planetary gear mechanism was arranged so as to substantially overlap the radial outside of the first planetary gear mechanism
  • the third planetary gear mechanism was arranged so as to almost overlap the radial outside of the second planetary gear mechanism.
  • the reduction gear is compared to a case where all of the first to third planetary gear mechanisms are arranged to overlap in the axial direction.
  • the thickness in the axial direction can be reduced, and the appearance when the user wears the walking assist device can be improved.
  • the rotation of the input shaft driven by the motor is reduced and connected to the leg joint.
  • the reduction gear of the walking assist device that transmits to the output shaft, the input shaft, the output shaft, the first planetary gear mechanism, the second planetary gear mechanism, and the third planetary gear mechanism are coaxially arranged on the axis.
  • a second planetary gear mechanism is arranged radially outside of the first planetary gear mechanism so as to substantially overlap, and further radially outside of the second planetary gear mechanism.
  • the third planetary gear mechanism is arranged so as to substantially overlap, and the rotation of the input shaft is reduced by the first planetary gear mechanism, the second planetary gear mechanism and the third planetary gear mechanism and transmitted to the output shaft, and the first planetary gear mechanism is provided.
  • the second planetary gear mechanism includes a second sun gear formed on the outer periphery of the first carrier and a casing surrounding the outer periphery of the second sun gear.
  • a third planetary gear mechanism comprising a third sun gear formed on the outer periphery of the second carrier, and a third sun gear fixed to the casing so as to surround the outer periphery of the third sun gear.
  • a reduction gear for the walking assist device is proposed.
  • the input shaft, the output shaft, the first planetary gear mechanism, the second planetary gear mechanism, and the third planetary gear mechanism are coaxially arranged on the axis of the reduction gear of the walking assist device, and the first planetary gear mechanism
  • the rotation input from the first sun gear is output from the first carrier
  • the second ring gear to the casing the rotation is input to the second sun gear integrated with the first carrier.
  • the input rotation is output from the second carrier, and the third ring gear is fixed to the casing, so that the rotation input to the third sun gear integrated with the second carrier is output from the third carrier, and the input shaft
  • the rotation can be reduced to three stages by the first to third planetary gear mechanisms and transmitted to the output shaft.
  • the second planetary gear mechanism was arranged so as to almost overlap with the first planetary gear mechanism in the radial direction
  • the third planetary gear mechanism was arranged so as to almost overlap with the second planetary gear mechanism in the radial direction. While the rotation of the shaft is reduced to three stages by the first to third planetary gear mechanisms and transmitted to the output shaft, the speed is reduced compared to the case where all of the first to third planetary gear mechanisms are arranged to overlap in the axial direction. The thickness of the machine in the axial direction can be reduced, improving the appearance when the user wears a walking assist device. Can be done.
  • the rotation of the input shaft driven by the motor is reduced and the output connected to the leg joint in order to extend and bend the leg joint of the user to assist the walking motion.
  • a reduction gear of a walking assist device that transmits to a shaft, wherein an input shaft, an output shaft, a first planetary gear mechanism, a second planetary gear mechanism, and a third planetary gear mechanism are coaxially arranged on an axis, and a first planetary gear mechanism.
  • the second planetary gear mechanism is arranged so as to substantially overlap the radial outside of the, and the third planetary gear mechanism is arranged so as to overlap the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism in the axial direction.
  • first planetary gear mechanism Is reduced by the first planetary gear mechanism, the second planetary gear mechanism and the third planetary gear mechanism and transmitted to the output shaft, and the first planetary gear mechanism
  • a first sun gear provided on the input shaft, a first ring gear fixed to a casing so as to surround an outer periphery of the first sun gear, a plurality of first planetary gears simultaneously engaged with the first sun gear and the first ring gear;
  • a first carrier rotatably supporting the planetary gear; a second planetary gear mechanism, a second sun gear provided on an outer periphery of the first carrier, and a second sun gear fixed to a casing so as to surround an outer periphery of the second sun gear.
  • the third planetary gear mechanism includes a second planetary gear mechanism.
  • a speed reducer for a walking assist device is proposed.
  • the input shaft, the output shaft, the first planetary gear mechanism, the second planetary gear mechanism, and the third planetary gear mechanism are coaxially arranged on the axis of the reduction gear of the walking assist device, and the first planetary gear is provided.
  • the first ring gear of the mechanism By fixing the first ring gear of the mechanism to the casing, the rotation input from the input shaft to the first sun gear is output from the first carrier, and by fixing the second ring gear to the casing, the rotation is integrated with the first carrier.
  • the rotation input to the second sun gear is output from the second carrier and the third ring gear is fixed to the casing, so that the rotation input to the third sun gear integrated with the second carrier is output from the third carrier.
  • the rotation of the input shaft can be reduced to three stages by the first to third planetary gear mechanisms and transmitted to the output shaft.
  • the second planetary gear mechanism is arranged radially outside of the first planetary gear mechanism so as to substantially overlap
  • the third planetary gear mechanism is arranged so as to overlap the first and second planetary gear mechanisms in the axial direction. While the rotation of the input shaft is reduced to three stages by the first to third planetary gear mechanisms and transmitted to the output shaft, compared to the case where all of the first to third planetary gear mechanisms are arranged to overlap in the axial direction As a result, the thickness of the speed reducer in the axial direction can be reduced, and the appearance when the user wears the walking assist device can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a use state of a walking assist device
  • FIG. 2 is a first exploded perspective view of the walking assist device
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the electric actuator of the walking assist device
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 4
  • Fig. 7 is a skeleton diagram of the electrical equipment of the walking assist device.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an electric actuator of a walking assist device.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line 9-9 in FIG. 10 is a skeleton diagram of the electric actuator of the walking assist device.
  • FIGS. 11 to 13 show a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a vertical sectional view of an electric device of a walking assist device
  • FIG. Fig. 13 is a skeleton diagram of the electric actuator of the pedestrian assist device.
  • FIGS. 14 to 17 show a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view of an electric device of a walking assist device
  • FIG. Fig. 16 is a sectional view taken along the line 16--16 in Fig. 14,
  • Fig. 17 is a skeleton diagram of the electric actuator of the walking assist device.
  • the walking assistance device of the present embodiment includes a backpack 11 carried by the user on the back, and a pair of left and right first electric actuators 12 for applying torque to the left and right hip joints. , 1 2 and a pair of left and right second electric actuators for applying torque to the left and right knee joints Yue 1/3, 13 and 13, a soft resin abdominal band 14 detachably attached to the user's abdomen, and two parts before and after detachably attached to the left and right thighs of the user Upper and lower leg supports made of soft resin, and the lower leg supports made of soft resin divided into two parts before and after being detachably attached to the left and right shins of the user 16 f, 16 r, and two suspension belts 17, 17 connected from the front of the abdominal band 14 to the rear of the abdominal band 14 via the user's shoulder.
  • Fig. 3 shows the upper leg rests 15f, 15r and the lower leg rests 16f, 16r for the left leg. Structure.
  • the first link 18 and the reinforcing member 19 are port-fastened so as to sandwich the outer and inner surfaces of the left and right sides of the abdominal band 14 respectively.
  • a second link 20 that is flexibly connected to the lower end of the first link 18 via a first electric actuator 12 is port-fastened to the outside of the rear upper leg 15r. You. At this time, the pivots of the first link 18 and the second link 20, that is, the first electric actuator 12 are located outside the hip joint of the user.
  • the outer third link 2 1 and the inner third link 22 are respectively ported to the outside and inside of the rear upper leg rest 15 r, and the outer third link 21 and the inside third link 22 are attached to the outside and inside of the rear lower leg rest 16 r, respectively.
  • the outer fourth link 23 and the inner fourth link 24 are bolted.
  • the lower end of the outer third link 21 and the upper end of the outer fourth link 23 are flexibly connected via the second electric actuator 13 and the lower end of the inner third link 22 and the inner fourth link 2
  • the upper end of 4 is flexibly connected via a hinge 25.
  • the pivots of both the third links 21 and 22 and the fourth links 23 and 24, that is, the second electric actuator 13 and the hinge 25 are located outside and inside the knee joint of the user. positioned.
  • the first and second electric factories 12, 13 and 13 and 13 have a common structure and are composed of a DC motor and a speed reducer.
  • the output shaft is connected to the upper end of the second link 20 by the port 30 while being ported to the lower end of the one link 18.
  • the casing is ported to the lower end of the outer third link 21, and the output shaft is connected to the upper end of the outer fourth link 23 by the port 30. Accordingly, by driving the second electric actuator 13, a torque is generated to relatively rotate the outer third link 21 and the outer fourth link 23, thereby extending and bending the user's knee joint. be able to.
  • the structure of the first electric actuator 12 will be described with reference to FIGS.
  • the structure of the second electrical equipment 13 is the same as that of the first electrical equipment 12.
  • the casing 41 of the first electric actuator 12 is formed in a bottomed cylindrical shape centered on the axis L.
  • the casing 41 is formed by stacking the first support ring 42, the second support ring 43, the support plate 44, the motor housing 45, and the motor cover 46, and fastening them together with a plurality of bolts 47.
  • the motor 48 is housed inside the motor housing 45 and the motor cover 46, and the speed reducer 49 is housed inside the first support ring 42 and the second support ring 43.
  • the input shaft S i of the reduction gear 49 is supported on the support plate 44 and the motor housing 45 via pole bearings 50 and 51, and the rotor 52 of the motor 48 is connected to the input shaft.
  • a stator 53 fixed to Si and surrounding the outer periphery of the rotor 52 is fixed to the motor housing 45.
  • Each of the rotor 52 and the stay 53 has a permanent magnet 52a and a coil 53a.When the coil 53a is energized, the input shaft S i rotates together with the rotor 52. I do.
  • the reduction gear 49 has a first planetary gear mechanism P 1 and a second planetary gear mechanism P 2 housed inside the second support ring 43, and a third planetary gear mechanism housed inside the first support ring 42. and a P 3.
  • the first planetary gear mechanism P i is disposed radially inside the second planetary gear mechanism P 2
  • the third planetary gear mechanism P i P 3 is first, second planetary gear mechanism Pi, Ru is disposed in the axis L direction outside of P 2.
  • the first planetary gear mechanism P is composed of the first sun gear Z Si and the first ring gear ZR! , A plurality of first planetary gears ZPi, and a first carrier.
  • the first sun gear is connected to a shaft end of the input shaft Si via an electromagnetic clutch 54.
  • the first ring gear ZRi is formed integrally with the inner periphery of a ring member 55 arranged rotatably about the axis L.
  • the first carrier C that rotatably supports the first planetary gears ZP i, which are simultaneously engaged with the first sun gear and the first ring gear ZR, is configured as a part of the support plate 44.
  • the first planetary gear mechanism P x is a type of first type in which the first carrier is fixed and the first ring gear ZI ⁇ is rotatable, and the first sun gear coupled to the input shaft S i via the electromagnetic clutch 54.
  • the ZS x rotates, the rotation is reduced, and the rotation is reversed to be output to the first ring gear Z x (that is, the ring member 55).
  • the reduction ratio of the star type first planetary gear mechanism Pi is nr 1 / ns! Is defined by The number of teeth of the first sun gear ZSi, the first ring gear ⁇ ⁇ , and the first planetary gear Z Pi is zr! , Zp x , the reduction ratio nr, / ns 1 is
  • the second planetary gear mechanism P 2 is provided with a second sun gear ZS 2, a second ring gear ZR 2, a plurality of second planetary gears ZP 2 ..., a second Kiyarya C 2.
  • the second sun gear ZS 2 is formed on the outer periphery of the ring member 55 in which the first ring gear is formed on the inner periphery.
  • the second ring gear ZR 2 is integrally formed on the inner periphery of the second support ring 43 fixed to the casing 41.
  • Second Kiyarya C 2 you supporting rotatably the second Purane evening Rigiya ZP 2 ...
  • the second planetary gear mechanism P 2 Gugiya ZR 2 is a second Kiyarya C 2 is a planetary-type rotatable been fixed, when the second sun gear ZS 2 as an input member rotates, the rotation is decelerated, and the rotation of the left second Kiyarya C 2 Is output to
  • nc 2 / ns 2 zs 2 /, zs 2 + zr 2)...
  • the third planetary gear mechanism P 3 is provided with a third sun gear ZS 3, a third ring gear ZR 3, a plurality of third planetary gears ZP 3 ..., and a third Kiyarya C 3.
  • Third sun gear ZS 3 is formed integrally with the central portion outer periphery in the second Kiyarya C 2 of the second planetary gear mechanism P 2.
  • the third ring gear ZR 3 is formed integrally with the inner periphery of the first support ring 42 fixed to the casing 41.
  • Third Kiyarya C 3 which rotatably supports the third planetary gears ZP 3 ...
  • the third planetary gear mechanism P 3 is a planetary type in which the third ring gear ZR 3 is fixed and the third carrier C 3 can rotate.
  • the rotation is reduced. It is, and is output to the output shaft S o integrated with third Kiyarya C 3 remains the same rotation.
  • nc 3 / ns 3 zs 3 Z zs 3 + zr 3 j (3)
  • the first ring gear which is the output member of the first planetary gear mechanism Pi
  • the output speed n ri of second Burane evening equal to the input rotational speed ns 2 of the second sub Ngiya ZS 2 is an input member of Rigiya mechanism P 2
  • the third Burane evening third order was equal to the input rotational speed ns 3 of the sun gear ZS 3 which is the input member of Rigiya mechanism P 3
  • the product of the reduction ratio nc 3 ns of the third planetary gear mechanism P 3 shown in equation (3) is the first sun gear ZS! Of the first planetary gear mechanism P i, which is the input member of the reducer 49.
  • ncns (— zs x / zr x ) X ⁇ zs / (ZS 2 zr
  • the number of teeth of each gear is the number of teeth of each gear.
  • the reduction ratio n c n s, of the reduction gear 49 obtained by substituting the number of teeth into equation (5) is 1/50. That is, when the input shaft S of the reduction gear 49 rotates 50 times, the output shaft So makes one rotation in the opposite direction.
  • the first to third planetary gear mechanism Pi to P 3 constitutes a speed reducer 4 9 linked, it is possible to increase the torque of the motor 48 to secure a sufficient reduction ratio. Since the second Puranetarigi overlapping a catcher mechanism P 2 is located radially outward of the first planetary gear mechanism, as compared with the case of arranging overlapping all of the first to third planetary gear mechanism to P 3 in the direction of the axis L, The thickness of the reducer 49 in the direction of the axis L can be reduced.
  • the thickness of the reducer 49 is reduced to the thickness of two planetary gear mechanisms while securing the reduction ratio for three planetary gear mechanisms,
  • the first and second electric appliances 13 and 13 and the second electric appliances 13 and 13 can be miniaturized and fit inside the user's clothes.
  • the structure of the first electric factory 12 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the structure of the second electrical equipment 13 is the same as the structure of the first electrical equipment 12.
  • the casing 41 of the first electric actuator 12 is formed in a bottomed cylindrical shape centered on the axis L.
  • the casing 41 is formed by laminating a support ring 42, a support plate 44, a motor housing 45, and a motor cover 46, and integrally fastening them with a plurality of ports 47 so that the motor housing 45
  • the motor 48 is housed inside the motor cover 46
  • the speed reducer 49 is housed inside the support ring 42.
  • the input shaft S i of the speed reducer 49 is supported on the support plate 44 and the motor cover 46 via pole bearings 50 and 51, and the rotor 52 of the motor 48 is fixed to the input shaft S i.
  • a stay 53 surrounding the outer periphery of the rotor 52 is fixed to the motor housing 45.
  • the mouth 52 and the stay 53 are provided with a permanent magnet 52a and a coil 53a, respectively.
  • the input shaft S i rotates together with the mouth 52. I do.
  • the reducer 49 housed inside the support ring 42 is the first planetary gear mechanism P i
  • a second planetary gear mechanism P 2 and the third planetary gear mechanism P 3 second Purane evening Rigiya mechanism P 2 is located radially outward of the first Buranetarigiya mechanism P i, further second radial planetary gear mechanism P 2 the third planetary gear Organization P 3 is located outside.
  • the first planetary gear mechanism P i consists of a first sun gear ZS i and a first ring gear ZR! And a plurality of first planetary gears and a first carrier.
  • the first sun gear ZS x is connected via an electromagnetic clutch 5 4 at the shaft end of the input shaft S i. 1st ring gear ZR! Is integrally formed on the inner periphery of the inner ring member 55 i arranged to surround the axis L.
  • the first carrier C i that rotatably supports the first planetary gears ZP, which are simultaneously engaged with the first sun gear ZS i and the first ring gear ZR i, is provided as a part of the support plate 44 near the center.
  • the first planetary gear mechanism P i is configured such that the first ring gear is rotatable and the first carrier Is a fixed star type, and when the first sun gear Z St connected to the input shaft S i via the electromagnetic clutch 54 rotates, the rotation is reduced, and the rotation in the opposite direction is output to the first ring gear. Is done.
  • Reduction ratio is nr! / ns Defined as 1 .
  • the reduction ratio nr 1 / ns 1 is
  • the second planetary gear mechanism P 2 is provided with a second sun gear ZS 2, a second ring gear ZR 2, a plurality of second planetary gears ZP 2 ..., a second Kiyarya C 2.
  • the second sun gear ZS 2 is formed integrally with the outer periphery of the inner ring member 55 i. Is formed integrally with the inner periphery of the second re ring gear ZR 2 outer ring member disposed so as to surround the axis L is 55 o.
  • Second Kiyarya C 2 for rotatably supporting the second planetary gears ZP 2 ... to ⁇ case simultaneously to the second sun gear ZS 2 and the second ring gear ZR 2 is provided as part of the outer peripheral side of the support plate 44.
  • the second planetary gear mechanism P 2 is a star type in which the second ring gear ZR 2 is rotatable and the second carrier C 2 is fixed, and when the second sun gear ZS 2 integrated with the first ring gear rotates, the rotation is decelerated, and is output to the second ring gear ZR 2 reversed direction.
  • nr / ns 2 — zs 2 / zr 2 ⁇ (7) (7) the negative sign of the right side of the equation with respect to a second direction of rotation of the sun gear ZS 2
  • the second direction of rotation of the ring gear ZR 2 indicates that it is a reverse Te.
  • the third planetary gear mechanism P 3 is provided with a third sun gear ZS 3, a third ring gear ZR 3, a plurality of third planetary gears ZP 3 ..., and a third Kiyarya C 3.
  • Third sun gear ZS 3 is formed integrally with the outer periphery of the outer ring member 55 o.
  • the third ring gear ZR 3 is formed integrally with the inner periphery of a support ring 42 fixed to the casing 41.
  • the third planetary gear mechanism P 3 is fixed third Kiyari catcher (: 3 is a planetary type that can rotate, when the third sun gear ZS 3 as an input member rotates, its rotation is output to the output shaft S o integrated with third Kiyarya C 3 is decelerated in the same direction.
  • the reduction ratio of the planetary type third planetary gear mechanism P 3 is defined by nca Zn s 3 .
  • nca / ns 3 zs 3 / (zs 3 + zr 3 ) ⁇ (8)
  • the output rotational speed eta iota ⁇ is the first ring gear ZRi an output member of the first planetary gear mechanism Pi
  • the input rotational speed ns 2 of the second sub Ngiya ZS 2 is an input member of the second planetary gear mechanism P 2
  • the output rotational speed nr 2 of the second ring gear ZR 2 which is the output member of the second planetary gear mechanism P 2 is input rotational speed ns 3 of the third sun gear ZS 3 which is the input member of the third planetary gear mechanism P 3
  • the reduction ratio nr 2 / ns 2 of the second planetary gear mechanism P 2 shown in equation (7)
  • the equation (8) The product of the third planetary gear mechanism P 3 and the reduction ratio nc 3 / ns 3 shown in FIG.
  • the reduction ratio n cn s of 9 is 13.7. That is, when the input shaft S i of the reduction gear 49 rotates 13.7 times, the output shaft S o makes one rotation in the same direction.
  • the first to third planetary gear mechanism to P 3 constitutes a speed reducer 4 9 linked, it is possible to increase the torque of the motor Isseki 48 to secure a sufficient reduction ratio.
  • the second Purane evening overlapping the Rigi catcher mechanism P 2 is located radially outward of the first planetary gear mechanism Pi, and since the third superposed planetary gear mechanism P 3 is disposed radially outward of the second planetary gear mechanism P 2 , as compared with the case of arranging overlapping all of the first to third planetary gear mechanism ⁇ Ro 3 in the direction of the axis L, it is possible to reduce the axial thickness of the L direction of the reduction gear 49.
  • the thickness of the reducer 49 is reduced to the thickness of one planetary gear mechanism while securing the reduction ratio of three planetary gear mechanisms, and the first electric actuators 12 and 12 and the second electric actuator 13 , 13 can be downsized and fit nicely inside the user's clothing.
  • the structure of the first electric actuator 12 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the structure of the second electric equipment 13 is the same as the structure of the first electric equipment 12.
  • the casing 41 of the first electric actuator 12 is formed in a bottomed cylindrical shape centered on the axis L.
  • the casing 41 includes a support ring 42, a support plate 44, a motor housing 45, and a motor cover 46, which are laminated, and integrally formed by a plurality of ports 47.
  • the motor 48 is housed inside the motor housing 45 and the motor cover 46
  • the speed reducer 49 is housed inside the support ring 42 and the support plate 44.
  • the input shaft S i of the reduction gear 49 is supported on the support plate 44 and the motor power par 46 via pole bearings 50 and 51, and the rotor 52 of the motor 48 is fixed to the input shaft S i, and A stay 53 surrounding the outer circumference of 52 is fixed to a housing 45.
  • the rotor 52 and the stay 53 are provided with a permanent magnet 52a and a coil 53a, respectively, and when the coil 53a is energized, the input shaft Si rotates together with the rotor 52.
  • the first planetary gear mechanism Pi is composed of the first sun gear Z Si and the first ring gear ZR! , A plurality of first planetary gears Z Pi, and a first carrier.
  • the first sun gear ZS 1 is connected via an electromagnetic clutch 54 to the shaft end of the input shaft S i.
  • the first ring gear is integrally formed at a position near the center of the support plate 44 so as to surround the axis L.
  • the first carrier C which rotatably supports the first planetary gears ZP i, which are simultaneously engaged with the first sun gear Z Si and the first ring gear ZRi, is arranged rotatably around the axis L.
  • the first planetary gear mechanism Pi is a planetary type in which the first ring gear ZR i is fixed and the first carrier C is rotatable, and the first sun gear ZS is coupled to the input shaft S i via the electromagnetic clutch 54.
  • the rotation is reduced in the same direction and output to the first carrier.
  • the reduction ratio of the planetary-type first planetary gear mechanism is defined as nc 1 / nsj. 1st sun gear ZS, 1st ring gear
  • the second planetary gear mechanism P 2 is provided with a second sun gear ZS 2, a second ring gear ZR 2, a plurality of second planetary gears ZP 2 ..., a second Kiyarya C 2.
  • the second sun gear ZS 2 is formed on the outer periphery of the first Kiyarya the first planetary gear mechanism.
  • the second ring gear ZR 2 is integrally formed at a position near the outer periphery of the support plate 44 so as to surround the axis L.
  • Second Kiyarya C 2 for rotatably supporting the second planetary gears ZP 2 ... simultaneously ⁇ to the second sun gear ZS 2 and the second ring gear ZR 2 is rotatably arranged around the axis L.
  • the second Buraneta Rigiya mechanism P 2 is a second Kiyarya C 2 is rotating can planetary-type second ring gear ZR 2 is fixed, the second sun gear ZS 2 is rotated, the rotation is in the same direction is output to the second Kiyarya C 2 is decelerated.
  • nc 2 / ns 2 zs 2 / ⁇ s 2 + zr 2 ) (1 2)
  • the third planetary gear mechanism P 3 is provided with a third sun gear ZS 3, a third ring gear ZR 3, a plurality of third planetary gears ZP 3 ..., and a third Kiyarya C 3.
  • the third sun gear ZS 2 is formed on the second outer periphery of Kiyarya C 2 of the second planetary gear mechanism P 2.
  • the third ring gear ZR 3 is Ru is formed integrally with the inner circumference of the support ring 42.
  • Third Kiyarya C 3 which rotatably supports the third bra Netarigiya ZP 3 ... simultaneously ⁇ the third sun gear ZS 3 and the third ring gear ZR 3 is rotated via the pawl bearing 5 7 on the inner periphery of the support ring 42 Freely supported.
  • the third planetary gear mechanism P 3 is a planetary type in which the third ring gear ZR 3 is fixed and the third carrier C 3 is rotatable.
  • the rotation is in the same direction. is output to the output shaft S o of the third Kiyarya C 3 integral is decelerated.
  • Third and ns 3 an input rotation speed of the sun gear ZS 3, third Kiyarya C 3 output times
  • the reduction ratio of the third planetary gear mechanism P 3 of planetary type is defined by nc 3 / ns 3.
  • Third sun gear ZS 3, the number of teeth of the third ring gear ZR 3 and the third planetary gear ZP 3, respectively zs 3, zr 3, is represented by zeta [rho 3, the reduction ratio nc 3 / ns 3 is
  • nc 3 / n sg zs 3 / (zs 3 + zr 3 ) (1 3)
  • the output rotational speed n C l of the first Kiyarya Ji E outputs a member of the first planetary gear mechanism Pi is input rotation speed of the second Sang catcher ZS 2 is an input member of the second planetary gear mechanism P 2 ns 2 equally, and the output rotational speed nc 2 of the second Kiyarya C 2 is a mosquito member out of the second planetary gear mechanism P 2, the third input speed ns of the sun gear ZS 3 which is the input member of the third planetary gear mechanism P 3 Because it is equal to 3 ,
  • the product of the third planetary gear mechanism P 3 and the reduction ratio nc 3 / ns 3 shown in equation (13) is the first sun gear Z of the first planetary gear mechanism, which is the input member of the reducer 49.
  • the ratio of the rotation speed nc 3 of the third carrier C 3 of the third planetary gear mechanism P 3 , which is the output member of the reduction gear 49, to the rotation speed n S i of S x is given by nc 3 / ns ⁇ .
  • the first to third planetary gear mechanism to P 3 constitutes a speed reducer 4 9 linked, it is possible to secure a sufficient reduction ratio to increase the torque of the motor 4 8.
  • the second Puranetarigi overlapping a catcher mechanism P 2 is located radially outward of the first planetary gear mechanism P i, because further third overlapping the planetary gear mechanism P 3 is disposed radially outward of the second planetary gear mechanism P 2,
  • the thickness of the speed reducer 49 in the direction of the axis L can be reduced as compared with the case where all of the first to third planetary gear mechanisms P i to P 3 are arranged in the direction of the axis L.
  • the thickness of the speed reducer 49 is reduced to the thickness of one planetary gear mechanism while securing the reduction ratio of three planetary gear mechanisms, and the first and second electric factories 1 2 and 1 2 It is possible to reduce the size of the evening 13 and 13 and fit it inside the user's clothes in a good style.
  • the structure of the first electric actuator 12 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the structure of the second electric equipment 13 is the same as the structure of the first electric equipment 13.
  • the casing 41 of the first electric appliance 12 is formed in a bottomed cylindrical shape centered on the axis L.
  • the casing 41 is formed by stacking the first support ring 42, the second support ring 43, the support plate 44, the motor housing 45, and the motor cover 46, and fastening them together with a plurality of ports 47.
  • the motor 48 is housed inside the motor housing 45 and the motor cover 46
  • the speed reducer 49 is housed inside the first support ring 42 and the second support ring 43.
  • the input shaft S i of the speed reducer 49 is supported on the support plate 44 and the motor housing 45 via pole bearings 50 and 51, and the rotor 52 of the motor 48 is connected to the input shaft S i.
  • the stay 53 surrounding the outer periphery of the rotor 52 is fixed to the motor housing 45.
  • the rotor 52 and the stator 53 are provided with a permanent magnet 52a and a coil 53a, respectively.
  • the coil 53a When the coil 53a is energized, the input shaft Si rotates together with the rotor 52.
  • Reducer 4-9 third planetary gear mechanism and the first planetary gear mechanism P x and the second planetary gear mechanism P 2 housed inside the second support ring 4 3, housed inside the first supporting ring 4 2 and a P 3.
  • the first planetary gear mechanism P i It is arranged in two radially inner planetary gear mechanism P 2, the third planetary gear mechanism P 3 the first, second planetary gear mechanism Pi, Ru is disposed in the axis L direction outside of P 2.
  • the first planetary gear mechanism Pi is composed of the first sun gear Z Si and the first ring gear ZR! , A plurality of first planetary gears Z Pi, and a first carrier. 1st sun gear ZS! Is connected to the shaft end of the input shaft Si via an electromagnetic clutch 54.
  • the first ring gear ZRi is formed integrally with the support plate 44 so as to surround the axis L.
  • the first planetary gear mechanism Pi is a planetary type in which the first ring gear ZRi is fixed and the first carrier is rotatable, and the first sun gear ZS is connected to the input shaft Si via the electromagnetic clutch 54.
  • the rotation is reduced in the same direction and output to the first carrier C i.
  • the reduction ratio of the first planetary gear mechanism of planetary type is defined by nc 1 / ns x.
  • the first sun gear Z Si, the number of teeth of the first ring gear Z Ri and the first planetary gears ZP ⁇ L, respectively, expressed in zr x, ⁇ ⁇ ⁇ , reduction ratio nc ⁇ / ns x is
  • nc 1 / ns 1 zs J / (zs 1 + zr L ) ⁇ (16)
  • the second planetary gear mechanism P 2 is provided with a second sun gear ZS 2, a second ring gear ZR 2, a plurality of second planetary gears ZP 2 ..., a second Kiyarya C 2.
  • the second sun gear ZS 2 is formed on the outer circumference 'of the first Kiyarya the first planetary gear mechanism Pi.
  • the second ring gear ZR 2 is integrally formed on the inner periphery of the second support-ring 43 fixed to the casing 4 1.
  • the second carrier C 2 which rotatably supports the second planetary gears ZP 2 ... which are simultaneously engaged with the second sun gear ZS 2 and the second ring gear ZR 2 , is provided on the inner periphery of the second support ring 43 via a pole bearing 56.
  • the second planetary gear mechanism P 2 is a planetary type in which the second ring gear ZR 2 is fixed and the second carrier C 2 can rotate, and the input unit When the second sun gear ZS 2 as the wood is rotated, the rotation is output to the second Kiyarya C 2 is decelerated in the same direction.
  • nc 2 / ns 2 zs 2 Z (zs 2 + zr 2 ) (17)
  • the third planetary gear mechanism P 3 is provided with a third sun gear ZS 3, a third ring gear ZR 3, a plurality of third planetary gears ZP 3 ..., and a third Kiyarya C 3.
  • Third sun gear ZS 3 is formed integrally with the central portion outer periphery in the second Kiyarya C 2 of the second planetary gear mechanism P 2.
  • the third ring gear ZR 3 is integrally formed on the inner periphery of the first support ring 42 fixed to the casing 41.
  • Third Kiyarya C 3 which rotatably supports the third planetary gears ZP 3 ...
  • the third planetary gear mechanism P 3 is a planetary type in which the third ring gear ZR 3 is fixed and the third carrier C 3 is rotatable.
  • the rotation is the same. is output to the output shaft S o of the third Kiyarya C 3 integral is decelerated in the direction.
  • nc 3 / ns 3 zs 3 Z, zs 3 + zr 3 ) (18)
  • the output rotation speed n C1 of the first carrier which is the output member of the first planetary gear mechanism Pi
  • the second rotation of the second planetary gear mechanism P 2 which is the input member.
  • the output rotational speed nc 2 of the second Kiyarya ZC 2 is a mosquito member out of the second planetary gear mechanism P 2
  • Input speed ns 3 of the third sun gear ZS 3 which is
  • the reduction ratio nc 3 / n si of the reduction gear 49 obtained by substituting the number of teeth into the expression (20) is 1 / 62.5. That is, when the input shaft S i of the reduction gear 49 rotates 62.5 times, the output shaft S 0 makes one rotation in the same direction.
  • the first to third planetary gear mechanism Pi to P 3 constitutes a speed reducer 4 9 linked, it is possible to increase the torque of the motor 48 to secure a sufficient reduction ratio.
  • the first planetary gear mechanism P! Of since the second Buranetarigi overlapping a catcher mechanism P 2 is disposed radially outwardly, as compared with the case of arranging overlapping all of the first to third planetary gear mechanism Pi to P 3 in the direction of the axis L, of the reduction gear 49 The thickness in the direction of the axis L can be reduced. In other words, a reduction ratio of three planetary gear mechanisms is secured.
  • the 1st and 1st electric factories 1 and 2 and the 2nd and 1st electric factories 13 and 13 were used in smaller sizes. It becomes possible to fit it inside the clothes of the person.
  • the speed reducer 4 9 of the first embodiment includes the first to third planetary gear mechanism E to P 3, but first abolished the third planetary gear mechanism P 3, the second planetary gear mechanism P i, it may be one that comprises only P 2.
  • the electromagnetic clutch 54 is disposed between the input shaft S i and the first sun gear ZS i, but the electromagnetic clutch 54 is disposed at an arbitrary position between the input shaft S i and the output shaft S o.
  • a clutch 54 can be provided.
  • the present invention can be suitably applied to a reduction gear of a walking assist device that assists the exercise of an elderly or injured person with weakened leg strength.

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Abstract

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。

Description

明 細 書 歩行補助装置の減速機
発明の分野
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、 その蓮動を促進して筋力低下の抑制 ゃ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。
背景技術
かかる歩行補助装置は、 本出願人の出願に係る日本特願 2 0 0 1— 1 0 9 0 4 6 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) に電気ァクチユエ一夕を装着したもので、 使用者が背中に背負つ たバックパック内の電源から給電することでァクチユエ一夕を作動させ、 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。
また複数のブ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、 日本特開平 8— 2 4 7 2 2 5号公報、 日 本特開平 1 1— 3 7 2 2 6号公報により公知である。
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ァク チユエ一夕を備えているが、 その減速機は大きな減速比を必要とするためにァクチ ユエ一夕全体が大型化してしまう問題があった。 その結果、 ァクチユエ一夕を使用 者の衣服の内側に装着することが難しくなり、 ァクチユエ一夕が衣服の外側に露出 するために体裁が良くなかつた。
複数のブ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 助装置のァクチユエ一夕に使用するには適していない。
発明の開示
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。 上記目的を達成するために、 本発明の第 1の特徴によれば、 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プラネ夕リギヤ機構の径方向外側に第 2プラネ夕リギ ャ機構を概ね重なるように配置し、 入力軸の回転を第 1ブラネタリギヤ機構および 第 2プラネ夕リギヤ機構で減速して出力軸に伝達するようにし、 第 1ブラネタリギ ャ機構は、 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 時に嚙合する複数個の第 1プラネタリギヤと、 第 1ブラネ夕リギヤを回転自在に支 持する第 1キヤリャとを備え、 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嚙合する複数個の第 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キヤリャとを備え 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。
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ブラ ネタリギヤ機構および第 2ブラネタリギヤ機構を同軸に配置し、 かつ第 1ブラネタ リギヤ機構の径方向外側に第 2ブ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。
また本発明の第 2の特徵によれば、 上記第 1の特徴に加えて、 第 1プラネタリギ ャ機構の第 1キヤリャをケーシングに固定し、 第 2プラネ夕リギヤ機構の第 2リン グギヤをケ一シングに固定し、 第 2プラネタリギヤ機構の第 2キヤリャを出力軸に 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。
上記構成によれば、 第 1プラネ夕リギヤ機構の第 1キヤリャをケ一シングに固定 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キヤリャから出力することができ、 入力軸の回転を第 1、 第 2プラネ夕リギヤ機構で 2段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。 また本発明の第 3の特徴によれば、 上記第 2の特徴に加えて、 第 1プラネ夕リギ ャ機構および第 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キヤリャ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嚙合する複数個の第 3ブラネ夕リギヤと、 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キヤリャとを備えた ことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
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キヤリャと一体の第 3サンギヤに入力された回転を第 3キ ャリャに出力することができ、 入力軸の回転を第 1〜第 3プラネ夕リギヤ機構で 3 段に減速して出力軸に伝達することが可能となる。
また本発明の第 4の特徴によれば、 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、 モー夕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、 第 2プラネタリギヤ機構および第 3プラネタリギヤ機構を 同軸に配置するとともに、 第 1プラネ夕リギヤ機構の径方向外側に第 2プラネ夕リ ギヤ機構を概ね重なるように配置し、 更に第 2プラネタリギヤ機構の径方向外側に 第 3プラネ夕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ブラネタ リギヤ機構、 第 2プラネタリギヤ機構および第 3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ブラネ夕リギヤ機構は、 入力軸に設けられた第 1サ ンギヤと、 第 1サンギヤを囲むように回転自在に配置された内側リング部材の内周 に形成された第 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嚙合 する複数個の第 1ブラネタリギヤと、 ケ一シングに固定されて第 1プラネ夕リギヤ を回転自在に支持する第 1キヤリャとを備え、 第 2プラネタリギヤ機構は、 内側リ ング部材の外周に形成された第 2サンギヤと、 第 2サンギヤの外周を囲むように配 置された外側リング部材の内周に形成された第 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嚙合する複数個の第 2プラネタリギヤと、 ケーシングに 固定されて第 2ブラネタリギヤを回転自在に支持する第 2キヤリャとを備え、 第 3 プラネタリギヤ機構は、 外側リング部材の外周に形成された第 3サンギヤと、 第 3 サンギヤの外周を囲むように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嚙合する複数個の第 3ブラネタリギヤと、 第 3 プ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キヤリャとを備えた ことを特徴とする歩行補助装置の減速機が提案される。
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ブラ ネタリギヤ機構、 第 2プラネ夕リギヤ機構および第 3ブラネタリギヤ機構を同軸に 配置し、 第 1ブラネタリギヤ機構の第 1キヤリャをケーシングに固定することで、 入力軸から第 1サンギヤに入力された回転を第 1リングギヤから出力し、 第 2キヤ リャをケ—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リングギヤから出力し、 第 3リングギヤをケーシングに固定する ことで、 第 2リングギヤと一体の第 3サンギヤに入力された回転を第 3キヤリャか ら出力し、 入力軸の回転を第 1〜第 3ブ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。 また第 1プラネ夕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、 更に第 2ブラネタリギヤ機構の径方 向外側に第 3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 3プラネタリギヤ機構で 3段に減速して出力軸に伝達しながら、 第 1〜 第 3ブラネタリギヤ機構の全て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。
また本発明の第 5の特徴によれば、 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、 モ一夕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プラネ夕リギヤ機構、 第 2プラネ夕リギヤ機構および第 3プラネ夕リギヤ機構を 同軸に配置するとともに、 第 1ブラネタリギヤ機構の径方向外側に第 2プラネ夕リ ギヤ機構を概ね重なるように配置し、 更に第 2プラネ夕リギヤ機構の径方向外側に 第 3ブ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プラネ夕 リギヤ機構、 第 2ブラネタリギヤ機構および第 3ブ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サンギヤを囲むようにケーシングに固定された第 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嚙合する複数個の第 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キヤリャとを備え、 第 2プラネ タリギヤ機構は、 第 1キヤリャの外周に形成された第 2サンギヤと、 第 2サンギヤ の外周を囲むようにケ一シングに固定された第 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嚙合する複数個の第 2プラネタリギヤと、 第 2プラネ夕 リギヤを回転自在に支持する第 2キヤリャとを備え、 第 3プラネタリギヤ機構は、 第 2キヤリャの外周に形成された第 3サンギヤと、 第 3サンギヤの外周を囲むよう に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 に同時に嚙合する複数個の第 3プラネタリギヤと、 第 3プ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キヤリャ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。
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ブラ ネタリギヤ機構、 第 2プラネタリギヤ機構および第 3プラネタリギヤ機構を同軸に 配置し、 第 1プラネ夕リギヤ機構の第 1リングギ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キヤリャから出力し、 第 2リングギヤをケ 一シングに固定することで、 第 1キヤリャと一体の第 2サンギヤに入力された回転 を第 2キヤリャから出力し、 第 3リングギヤをケ一シングに固定することで、 第 2 キヤリャと一体の第 3サンギヤに入力された回転を第 3キヤリャから出力し、 入力 軸の回転を第 1〜第 3プラネ夕リギヤ機構で 3段に減速して出力軸に伝達すること が可能となる。 また第 1ブラネタリギヤ機構の径方向外側に第 2プラネ夕リギヤ機 構を概ね重なるように配置し、 更に第 2ブラネタリギヤ機構の径方向外側に第 3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 3プ ラネタリギヤ機構で 3段に減速して出力軸に伝達しながら、 第 1〜第 3ブラネタリ ギヤ機構の全て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。
また本発明の第 6の特徴によれば、 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、 第 2プラネタリギヤ機構および第 3プラネタリギヤ機構を 同軸に配置するとともに、 第 1プラネ夕リギヤ機構の径方向外側に第 2ブラネタリ ギヤ機構を概ね重なるように配置し、 第 1プラネタリギヤ機構および第 2ブラネタ リギヤ機構に対して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、 入 力軸の回転を第 1プラネタリギヤ機構、 第 2プラネタリギヤ機構および第 3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ケーシング に固定された第 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嚙合 する複数個の第 1ブラネタリギヤと、 第 1ブラネタリギヤを回転自在に支持する第 1キヤリャとを備え、 第 2プラネタリギヤ機構は、 第 1キヤリャの外周に設けられ た第 2サンギヤと、 第 2サンギヤの外周を囲むようにケーシングに固定された第 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嚙合する複数個の第 2 ブラネタリギヤと、 第 2ブラネタリギヤを回転自在に支持する第 2キヤリャとを備 え、 第 3プラネタリギヤ機構は、 第 2キヤリャ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嚙合する複数個の第 3プラネタリ ギヤと、 第 3ブ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キヤリ ャ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。
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ブラ ネタリギヤ機構、 第 2プラネ夕リギヤ機構および第 3プラネ夕リギヤ機構を同軸に 配置し、 第 1プラネタリギヤ機構の第 1リングギヤをケーシングに固定することで、 入力軸から第 1サンギヤに入力された回転を第 1キヤリャから出力し、 第 2リング ギヤをケーシングに固定することで、 第 1キヤリャと一体の第 2サンギヤに入力さ れた回転を第 2キヤリャから出力し、 第 3リングギヤをケーシングに固定すること で、 第 2キヤリャと一体の第 3サンギヤに入力された回転を第 3キヤリャから出力 し、 入力軸の回転を第 1〜第 3ブ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。 また第 1ブラネタリギヤ機構の径方向外側に第 2ブラネタ リギヤ機構を概ね重なるように配置し、 第 1、 第 2ブラネ夕リギヤ機構に対して軸 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たので、 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しながら、 第 1〜第 3 プラネ夕リギヤ機構の全て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。
図面の簡単な説明
図 1〜図 7は本発明の第 1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ァクチユエ一夕の縦断面図、 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 気ァクチユエ一夕のスケルトン図である。
図 8〜図 1 0は本発明の第 2実施例を示すもので、 図 8は歩行補助装置の電気ァ クチユエ一夕の縦断面図、 図 9は図 8の 9— 9線断面図、 図 1 0は歩行補助装置の 電気ァクチユエ一夕のスケルトン図である。
図 1 1〜図 1 3は本発明の第 3実施例を示すもので、 図 1 1は歩行補助装置の電 気ァクチユエ一夕の縦断面図、 図 1 2は図 1 1の 1 2— 1 2線断面図、 図 1 3は歩 行補助装置の電気ァクチユエ一夕のスケルトン図である。
図 1 4〜図 1 7は本発明の第 4実施例を示すもので、 図 1 4は歩行補助装置の電 気ァクチユエ一夕の縦断面図、 図 1 5は図 1 4の 1 5— 1 5線断面図、 図 1 6は図 1 4の 1 6— 1 6線断面図、 図 1 7は歩行補助装置の電気ァクチユエ一夕のスケル トン図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図 1〜図 7に基づいて本発明の第 1実施例を説明する。
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 1 1と、 左右の股関節にトルクを付与する左右一対の第 1電気ァクチュ エー夕 1 2, 1 2と、 左右の膝関節にトルクを付与する左右一対の第 2電気ァクチ ユエ一夕 1 3 , 1 3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 1 4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 1 5 f , 1 5 r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 1 6 f , 1 6 rと、 腹帯 1 4の前部から 使用者の肩を経由して腹帯 1 4の後部に連結される 2本の吊りベルト 1 7 , 1 7と を備える。 尚、 図 3には左脚用の上部脚当て 1 5 f, 1 5 rおよび下部脚当て 1 6 f , 1 6 r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。 第 1リンク 1 8および補強部材 1 9が、 腹帯 1 4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ポルト締めされる。 第 1リンク 1 8の下端に第 1電気ァク チユエ一夕 1 2を介して屈曲自在に連結された第 2リンク 2 0が、 後側の上部脚当 て 1 5 rの外側にポルト締めされる。 このとき、 第 1リンク 1 8および第 2リンク 2 0の枢支部、 つまり第 1電気ァクチユエ一夕 1 2は使用者の股関節の外側に位置 している。
後側の上部脚当て 1 5 rの外側および内側にそれぞれ外側第 3リンク 2 1および 内側第 3リンク 2 2がポルト締めされるとともに、 後側の下部脚当て 1 6 rの外側 および内側にそれぞれ外側第 4リンク 2 3および内側第 4リンク 2 4がボルト締め される。 外側第 3リンク 2 1の下端および外側第 4リンク 2 3の上端が第 2電気ァ クチユエ一夕 1 3を介して屈曲自在に連結され、 内側第 3リンク 2 2の下端および 内側第 4リンク 2 4の上端がヒンジ 2 5を介して屈曲自在に連結される。 このとき、 両第 3リンク 2 1, 2 2および両第 4リンク 2 3 , 2 4の枢支部、 つまり第 2電気 ァクチユエ一夕 1 3およびヒンジ 2 5は使用者の膝関節の外側および内側に位置し ている。
吊りベルト 1 7, 1 7に着脱自在に装着されるバックパック 1 1の内部には、 第 1電気ァクチユエ一夕 1 2 , 1 2および第 2電気ァクチユエ一夕 1 3, 1 3の作 動を制御する電子制御ュニット 2 6と、 前記各ァクチユエ一夕 1 2, 1 2 ; 1 3 , 1 3が発生しているトルクの状態を示すインジケータ 2 7と、 前記各ァクチユエ一 タ 1 2, 1 2 ; 1 3, 1 3のモータを駆動するモー夕ドライバー 2 8と、 そのモー 夕や電子制御ュニット 2 6に電力を供給する電源 2 9 (例えば N i _ Z nバッテ リ) とが収納される。 第 1電気ァクチユエ一夕 1 2, 1 2および第 2電気ァクチユエ一夕 1 3, 1 3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、 そのケ一 シングが第 1リンク 1 8の下端にポルト締めされるとともに、 その出力軸がポルト 3 0で第 2リンク 2 0の上端に結合される。 従って、 第 1電気ァクチユエ一夕 1 2 を駆動することで、 第 1リンク 1 8および第 2リンク 2 0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電気ァクチ ユエ一夕 1 3は、 そのケーシングが外側第 3リンク 2 1の下端にポルト締めされる とともに、 その出力軸がポルト 3 0で外側第 4リンク 2 3の上端に結合される。 従 つて、 第 2電気ァクチユエ一夕 1 3を駆動することで、 外側第 3リンク 2 1および 外側第 4リンク 2 3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。
次に、 図 4〜図 7に基づいて第 1電気ァクチユエ一夕 1 2の構造を説明する。 尚、 第 2電気ァクチユエ一夕 1 3の構造は第 1電気ァクチユエ一夕 1 2の構造と同一で ある。
第 1電気ァクチユエ一夕 1 2のケーシング 4 1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 4 1は、 第 1支持リング 4 2、 第 2支持リング 4 3、 支持プレート 4 4、 モー夕ハウジング 4 5およびモータカバー 4 6を積層して複数 本のボルト 4 7…で一体に締結してなり、 モータハウジング 4 5およびモータカバ 一 4 6の内部にモータ 4 8が収納され、 また第 1支持リング 4 2および第 2支持リ ング 4 3の内部に減速機 4 9が収納される。 支持プレート 4 4およびモ一夕ハウジ ング 4 5にポールベアリング 5 0, 5 1を介して減速機 4 9の入力軸 S iが支持さ れており、 モー夕 4 8のロータ 5 2が入力軸 S iに固定され、 ロータ 5 2の外周を 取り囲むステ一タ 5 3がモータハウジング 4 5に固定される。 ロー夕 5 2およびス テ一夕 5 3にはそれぞれ永久磁石 5 2 aおよびコイル 5 3 aが設けられており、 コ ィル 5 3 aに通電すると、 ロータ 5 2と共に入力軸 S iが回転する。
減速機 4 9は、 第 2支持リング 4 3の内側に収納された第 1プラネタリギヤ機構 P 1 および第 2プラネタリギヤ機構 P 2 と、 第 1支持リング 4 2の内側に収納さ れた第 3プラネタリギヤ機構 P 3 とを備える。 第 1プラネタリギヤ機構 P i は第 2プラネタリギヤ機構 P 2 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 Pi , P2 の軸線 L方向外側に配置され る。
第 1プラネタリギヤ機構 P は、 第 1サンギヤ Z Si と、 第 1リングギヤ ZR ! と、 複数の第 1プラネタリギヤ ZPi …と、 第 1キヤリャ とを備える。 第 1サンギヤ は入力軸 S iの軸端に電磁クラッチ 54を介して接続される。 第 1リングギゃ ZRi 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 および第 1リングギヤ ZR に同時 に嚙合する第 1ブラネタリギヤ Z P i …を回転自在に支持する第 1キヤリャ Cェ 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 Px は、 第 1キヤリャ が固定されて第 1リングギヤ ZI^ が回転可能なス 夕一型であり、 入力軸 S iに電磁クラッチ 54を介して結合された第 1サンギヤ Z Sx 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 Z x (つまりリング部材 5 5) に出力される。
第 1サンギヤ ZSi の入力回転数を n S l とし、 第 1リングギヤ の出 力回転数 η ι^ とすると、 スター型の第 1プラネタリギヤ機構 Pi の減速比は n r 1 /n s! で定義される。 第 1サンギヤ ZSi 、 第 1リングギヤ ΖΙ^ お よび第 1プラネタリギヤ Z Pi の歯数を、 それぞれ , z r! , z p x で表すと、 減速比 n r , /n s 1 は、
η r! /n s 1 = - z s t / z τ l ··· (1) で与えられる。 尚、 (1) 式の右辺の負号は、 第 1サンギヤ Z St の回転方向に 対して第 1リングギヤ ZRi の回転方向が逆であることを示している。
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 ZR 2 と、 複数の第 2プラネタリギヤ ZP2 …と、 第 2キヤリャ C2 とを備える。 第 2サンギヤ Z S2 は内周に第 1リングギヤ 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 Z S2 および第 2リン グギヤ Z R2 に同時に嚙合する第 2プラネ夕リギヤ Z P 2 …を回転自在に支持す る第 2キヤリャ C2 は、 第 2支持リング 43の内周にポールベアリング 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キヤリャ 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 Z S2 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キヤリャ C2 に出力される。
第 2サンギヤ ZS2 の入力回転数を n s2 とし、 第 2キヤリャ C2 の出力回 転数 n c2 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 n c 2 /n s 2 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 Z P2 の歯数を、 それぞれ z s2 , z r2 , ζ ρ2 で表すと、 減速比 n c2 /n s2 は、
n c 2 /n s 2 = z s 2 / 、z s2 + z r 2 ) … (2) で与えられる。
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 ZR 3 と、 複数の第 3プラネタリギヤ ZP3 …と、 第 3キヤリャ 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キヤリャ C2 の中 央部外周に一体に形成される。 第 3リングギヤ ZR3 はケ一シング 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 Z S3 および 第 3リングギヤ ZR3 に同時に嚙合する第 3プラネタリギヤ ZP3 …を回転自在 に支持する第 3キヤリャ C3 は、 第 1支持リング 42の内周にポールベアリング 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キヤリャ 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 Z S3 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キヤリャ C3 と一体の出力軸 S oに出力される。
第 3サンギヤ ZS3 の入力回転数を n s3 とし、 第 3キヤリャ C3 の出力回 転数 n c3 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 n c 3 /n s 3 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 Z P3 の歯数を、 それぞれ z s3 , z r 3 , z p3 で表すと、 減速比 n c 3 /n s a は、
n c 3 /n s 3 = z s 3 Z z s 3 + z r 3 j ■·· (3) で与えられる。
しかして、 第 1プラネタリギヤ機構 Pi の出力部材である第 1リングギヤ の出力回転数 n r i は、 第 2ブラネ夕リギヤ機構 P2 の入力部材である第 2サ ンギヤ ZS2 の入力回転数 n s2 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キヤリャ C2 の出力回転数 n c2 は、 第 3ブラネ夕リギヤ 機構 P3 の入力部材である第 3サンギヤ ZS 3 の入力回転数 n s3 に等しいた め、 (1) 式に示す第 1プラネタリギヤ機構 Pi の減速比 n r^ /n s 1 と、
(2) 式に示す第 2プラネタリギヤ機構 P2 の 速比 n c 2 n s と、
(3) 式に示す第 3プラネタリギヤ機構 P3 の減速比 n c 3 n s の積は、 減速機 49の入力部材である第 1プラネ夕リギヤ機構 P i の第 1サンギヤ Z S! の回転数 n s T 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 P の第 3キヤリャ C 3 の回転数 ncg の比 n c n s , で与えられる,
(n r n s , ) X (n n s ) X (n c n s
= n c / n s j (4)
(1) 式〜 (3) 式から、 減速機 49の減速比 nc n s ! は、
n c n s = (— z s x / z r x ) X { z s / (Z S 2 z r
) } X { z s / (z S + Ζ Γ ) } ·· (5)
で与えられ、 実施例では、 各ギヤの歯数が、
z s! =18 z p 1 =27 z r! =72 z s 96 z P2 =24 z r 2 = 144
z s 3 =36 z p3 =54 z r 3 = 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 n c n s , は、 1/50となる。 つまり、 減速機 49の入力軸 S が 50回転すると出力軸 S oが逆方向に 1回転することになる。
以上のように、 第 1〜第 3プラネタリギヤ機構 Pi 〜P3 を連結して減速機 4 9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 の半径方向外側に第 2プラネタリギ ャ機構 P2 を重ねて配置したので、 第 1〜第 3プラネタリギヤ機構 〜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 ァクチユエ一夕 1 2, 1 2および第 2電気ァクチユエ一夕 1 3 , 1 3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。
次に、 図 8〜図 1 0に基づいて、 本発明の第 2実施例に係る第 1電気ァクチユエ 一夕 1 2の構造を説明する。 尚、 第 2電気ァクチユエ一夕 1 3の構造は第 1電気ァ クチユエ一夕 1 2の構造と同一である。
第 1電気ァクチユエ一夕 1 2のケーシング 4 1は、 軸線 Lを中心とする有底円筒 状に形成される。 ケ一シング 4 1は、 支持リング 4 2、 支持プレート 4 4、 モータ ハウジング 4 5およびモータカバ一 4 6を積層して複数本のポルト 4 7…で一体に 締結してなり、 モータハウジング 4 5およびモータカバー 4 6の内部にモータ 4 8 が収納され、 また支持リング 4 2の内部に減速機 4 9が収納される。 支持プレート 4 4およびモータカバ一 4 6にポールべァリング 5 0, 5 1を介して減速機 4 9の 入力軸 S iが支持されており、 モータ 4 8のロータ 5 2が入力軸 S iに固定され、 ロータ 5 2の外周を取り囲むステ一夕 5 3がモータハウジング 4 5に固定される。 口一夕 5 2およびステ一夕 5 3にはそれぞれ永久磁石 5 2 aおよびコイル 5 3 aが 設けられており、 コイル 5 3 aに通電すると、 口一夕 5 2と共に入力軸 S iが回転 する。
支持リング 4 2の内部に収納された減速機 4 9は、 第 1プラネタリギヤ機構 P i
、 第 2プラネタリギヤ機構 P 2 および第 3プラネタリギヤ機構 P 3 を備え、 第 1ブラネタリギヤ機構 P i の半径方向外側に第 2プラネ夕リギヤ機構 P 2 が配置 され、 更に第 2プラネタリギヤ機構 P 2 の半径方向外側に第 3プラネタリギヤ機 構 P 3 が配置される。
第 1プラネタリギヤ機構 P i は、 第 1サンギヤ Z S i と、 第 1リングギヤ Z R ! と、 複数の第 1プラネタリギヤ …と、 第 1キヤリャ とを備える。 第 1サンギヤ Z S x は入力軸 S iの軸端に電磁クラッチ 5 4を介して接続される。 第 1リングギヤ Z R! は軸線 Lを囲むように配置された内側リング部材 5 5 iの 内周に一体に形成される。 第 1サンギヤ Z S i および第 1リングギヤ Z R i に同 時に嚙合する第 1ブラネタリギヤ Z Pェ …を回転自在に支持する第 1キヤリャ C i は、 支持プレート 4 4の中心寄りの一部分として設けられる。 従って、 第 1ブラ ネタリギヤ機構 P i は、 第 1リングギヤ が回転可能で第 1キヤリャ が固定されたスター型であり、 入力軸 S iに電磁クラッチ 54を介して結合された 第 1サンギヤ Z St が回転すると、 その回転は減速され、 かつ逆方向になって第 1リングギヤ ェ に出力される。
第 1サンギヤ の入力回転数を とし、 第 1リングギヤ ZRi の出 力回転数を η ι^ とすると、 スター型の第 1プラネタリギヤ機構? の減速比は n r! /n s 1 で定義される。 第 1サンギヤ Z S i 、 第 1リングギヤ および第 1プラネタリギヤ ZPi の歯数を、 それぞれ , z r 1 , z px で表すと、 減速比 n r 1 /n s 1 は、
n r ι /τι s l =— z s ! / z r x ··· { 6 ) で与えられる。 (6) 式の右辺の負号は、 第 1サンギヤ Z Si の回転方向に対し て第 1リングギヤ の回転方向が逆であることを示している。
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 ZR 2 と、 複数の第 2プラネタリギヤ ZP2 …と、 第 2キヤリャ C2 とを備える。 第 2サンギヤ ZS2 は内側リング部材 55 iの外周に一体に形成される。 第 2リ ングギヤ ZR2 は軸線 Lを囲むように配置された外側リング部材 55 o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 に同時に嚙 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キヤリャ C2 は、 支持プレート 44の外周寄りの一部分として設けられる。 従って、 第 2プラネタリ ギヤ機構 P2 は、 第 2リングギヤ ZR2 が回転可能で第 2キヤリャ C2 が固定 されたスター型であり、 第 1リングギヤ と一体の第 2サンギヤ Z S2 が回 転すると、 その回転は減速され、 かつ逆方向になって第 2リングギヤ ZR2 に出 力される。
第 2サンギヤ ZS2 の入力回転数を n s2 とし、 第 2リングギヤ ZR2 の出 力回転数を n r2 とすると、 スター型の第 2プラネタリギヤ機構 P2 の減速比は n r 2 /n s 2 で定義される。 第 2サンギヤ Z S 2 、 第 2リングギヤ ZR2 および第 2プラネタリギヤ Z P2 の歯数を、 それぞれ z s 2 , z r 2 , z p2 で表すと、 減速比 n r2 /n s2 は、
n r /n s 2 =— z s2 / z r 2 ··· (7) で与えられる。 (7) 式の右辺の負号は、 第 2サンギヤ ZS2 の回転方向に対し て第 2リングギヤ ZR2 の回転方向が逆であることを示している。
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 ZR 3 と、 複数の第 3プラネタリギヤ ZP 3 …と、 第 3キヤリャ C3 とを備える。 第 3サンギヤ ZS3 は、 外側リング部材 55 oの外周に一体に形成される。 第 3 リングギヤ ZR3 はケ一シング 41に固定された支持リング 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 に同時に嚙合する 第 3プラネタリギヤ ZP3 …を回転自在に支持する第 3キヤリャ C3 は、 支持リ ング 42の内周にポールベアリング 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キヤリ ャ(:3 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、 その回転は同方向に減速されて第 3キヤリャ C3 と一体の出力軸 S oに出力される。
第 3サンギヤ ZS3 の入力回転数を n s3 とし、 第 3キヤリャ C3 の出力回 転数 n c3 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 n c a Zn s3 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 Z P3 の歯数を、 それぞれ z s3 , z r a , ζ ρ3 で表すと、 減速比 n c3 /n s a は、
n c a / n s 3 = z s 3 / ( z s 3 + z r 3 ) ··· (8) で与えられる。
しかして、 第 1プラネタリギヤ機構 Pi の出力部材である第 1リングギヤ ZRi の出力回転数 η ι^ 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 n s2 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リングギヤ ZR2 の出力回転数 n r2 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 n s3 に等し いため、 (6) 式に示す第 1プラネタリギヤ機構 Pi の減速比 /n s 1 と、 (7) 式に示す第 2プラネタリギヤ機構 P2 の減速比 n r2 /n s2 と、 (8) 式に示す第 3プラネタリギヤ機構 P3 の減速比 nc3 /n s3 との積は、 減速機 49の入力部材である第 1プラネ夕リギヤ機構 P 1 の第 1サンギヤ Z S 1 の回転数 n S l 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 P の第 3キヤリャ C3 の回転数 n c3 の比 nc n s , で与えられる,
(n r n s , ) X (n n s ) X (n c n s
= n c 3 / n s ! (9) (6) 式〜 (8) 式から、 減速機 49の減速比 n c3 /n s x は、
n c 3 / Ώ. s l = (— z s ! / z τ x ) X (— z s 2 Zz r )
X { z s 3 / ( z s 3 + z r ) } (10) で与えられ、 実施例では、 各ギヤの歯数が、
z s , =18 z ρ, =27 z r! =72 z s 2 =96 z p =24 z r 2 = 144
Z S = 168 z p =24 z r 3 = 216
に設定されているため、 上記歯数を (10) 式に代入することで得られる減速機 4
9の減速比 n c n s は、 13. 7となる。 つまり、 減速機 49の入力 軸 S iが 13. 7回転すると出力軸 S oが同方向に 1回転することになる。
以上のように、 第 1〜第 3プラネタリギヤ機構 〜P3 を連結して減速機 4 9を構成したので、 充分な減速比を確保してモ一夕 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 Pi の半径方向外側に第 2プラネ夕リギ ャ機構 P2 を重ねて配置し、 かつ第 2プラネタリギヤ機構 P2 の半径方向外側に 第 3プラネタリギヤ機構 P3 を重ねて配置したので、 第 1〜第 3プラネタリギヤ 機構 〜Ρ3 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 1個分の厚さ に抑え、 第 1電気ァクチユエ一夕 12, 12および第 2電気ァクチユエ一夕 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。
次に、 図 11〜図 13に基づいて、 本発明の第 3実施例に係る第 1電気ァクチュ ェ一タ 12の構造を説明する。 尚、 第 2電気ァクチユエ一夕 13の構造は第 1電気 ァクチユエ一タ 12の構造と同一である。
第 1電気ァクチユエ一夕 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。 ケ一シング 41は、 支持リング 42、 支持プレー卜 44、 モータ ハウジング 45およびモー夕カバー 46を積層し、 複数本のポルト 47…で一体に 締結してなり、 モータハウジング 45およびモ一夕カバー 46の内部にモータ 48 が収納され、 また支持リング 42および支持プレー卜 44の内部に減速機 49が収 納される。 支持プレート 44およびモー夕力パー 46にポールベアリング 50, 5 1を介して減速機 49の入力軸 S iが支持されており、 モータ 48のロータ 52が 入力軸 S iに固定され、 口一夕 52の外周を取り囲むステ一夕 53がモ一夕ハウジ ング 45に固定される。 ロータ 52およびステ一夕 53にはそれぞれ永久磁石 52 aおよびコイル 53 aが設けられており、 コイル 53 aに通電すると、 ロータ 52 と共に入力軸 S iが回転する。
支持リング 42の内部に収納された減速機 49は、 第 1プラネ夕リギヤ機構 Pェ 、 第 2プラネタリギヤ機構 P2 および第 3プラネタリギヤ機構 P3 を備え、 第 1プラネ夕リギヤ機構 P! の半径方向外側に第 2プラネ夕リギヤ機構 P 2 が配置 され、 更に第 2プラネタリギヤ機構 P2 の半径方向外側に第 3プラネタリギヤ機 構 P3 が配置される。
第 1プラネタリギヤ機構 Pi は、 第 1サンギヤ Z Si と、 第 1リングギヤ ZR ! と、 複数の第 1プラネタリギヤ Z Pi …と、 第 1キヤリャ とを備える。 第 1サンギヤ Z S 1 は入力軸 S i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 は軸線 Lを囲むように支持プレート 44の中心寄りの位置 に一体に形成される。 第 1サンギヤ Z Si および第 1リングギヤ ZRi に同時に 嚙合する第 1ブラネタリギヤ Z P i …を回転自在に支持する第 1キヤリャ C は、 軸線 Lまわりに回転自在に配置される。 従って、 第 1プラネタリギヤ機構 Pi は、 第 1リングギヤ Z R i が固定されて第 1キヤリャ Cェ が回転可能なプラネタリ型 であり、 入力軸 S iに電磁クラッチ 54を介して結合された第 1サンギヤ Z St が回転すると、 その回転は同方向に減速されて第 1キヤリャ に出力される。 第 1サンギヤ の入力回転数を とし、 第 1キヤリャ の出力回 転数を n c^ とすると、 プラネタリ型の第 1プラネタリギヤ機構 の減速比は n c 1 /n s j で定義される。 第 1サンギヤ ZS 、 第 1リングギヤ
および第 1プラネタリギヤ Z の歯数を、 それぞれ z s , z r! , z x で表すと、 減速比 n c! /n s! は、
n c χ / Ώ. s 1 = z s! / ζ s 1 + z r 1 ) ··· (11) で与えられる。
第 2プラネタリギヤ機構 P2 は、 第 2サンギヤ Z S2 と、 第 2リングギヤ ZR 2 と、 複数の第 2プラネタリギヤ Z P2 …と、 第 2キヤリャ C2 とを備える。 第 2サンギヤ Z S2 は第 1プラネタリギヤ機構 の第 1キヤリャ の外周 に形成される。 第 2リングギヤ ZR2 は軸線 Lを囲むように支持プレート 44の 外周寄りの位置に一体に形成される。 第 2サンギヤ Z S2 および第 2リングギヤ Z R2 に同時に嚙合する第 2プラネタリギヤ Z P2 …を回転自在に支持する第 2 キヤリャ C2 は、 軸線 Lまわりに回転自在に配置される。 従って、 第 2ブラネタ リギヤ機構 P2 は、 第 2リングギヤ ZR2 が固定されて第 2キヤリャ C2 が回 転可能なプラネタリ型であり、 第 2サンギヤ Z S2 が回転すると、 その回転は同 方向に減速されて第 2キヤリャ C2 に出力される。
第 2サンギヤ Z S2 の入力回転数を n s 2 とし、 第 2キヤリャ C2 の出力回 転数を n c 2 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 n c 2 /n s 2 で定義される。 第 2サンギヤ Z S2 、 第 2リングギヤ Z R2 および第 2プラネタリギヤ Z P2 の歯数を、 それぞれ z s 2 , z r 2 , z p2 で表すと、 減速比 n c 2 /n s 2 は、
n c 2 /n s 2 = z s 2 / ζ s 2 + z r 2 ) ··· (1 2) で与えられる。
第 3プラネタリギヤ機構 P3 は、 第 3サンギヤ Z S3 と、 第 3リングギヤ ZR 3 と、 複数の第 3プラネタリギヤ Z P3 …と、 第 3キヤリャ C3 とを備える。 第 3サンギヤ Z S2 は第 2プラネタリギヤ機構 P2 の第 2キヤリャ C2 の外周 に形成される。 第 3リングギヤ ZR3 は支持リング 42の内周に一体に形成され る。 第 3サンギヤ Z S3 および第 3リングギヤ ZR3 に同時に嚙合する第 3ブラ ネタリギヤ Z P3 …を回転自在に支持する第 3キヤリャ C3 は、 支持リング 42 の内周にポールベアリング 5 7を介して回転自在に支持される。 従って、 第 3ブラ ネ夕リギヤ機構 P3 は、 第 3リングギヤ ZR3 が固定されて第 3キヤリャ C3 が回転可能なプラネタリ型であり、 第 3サンギヤ Z S 3 が回転すると、 その回転 は同方向に減速されて第 3キヤリャ C3 と一体の出力軸 S oに出力される。
第 3サンギヤ Z S3 の入力回転数を n s 3 とし、 第 3キヤリャ C3 の出力回 転数を n c3 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 n c3 /n s 3 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 z s 3 , z r 3 , ζ ρ3 で表すと、 減速比 n c3 /n s 3 は、
n c 3 /n sg = z s 3 / (z s 3 + z r 3 ) ··· (1 3) で与えられる。
しかして、 第 1プラネタリギヤ機構 Pi の出力部材である第 1キヤリャじェ の 出力回転数 n C l 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 ャ Z S2 の入力回転数 n s 2 に等しく、 また第 2プラネタリギヤ機構 P2 の出 カ部材である第 2キヤリャ C2 の出力回転数 n c2 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 Z S3 の入力回転数 n s3 に等しいため、
(1 1) 式に示す第 1プラネタリギヤ機構 Pi の減速比 n c^ /n s x と、
(12) 式に示す第 2プラネタリギヤ機構 P2 の減速比 n c2 /n s 2 と、
(1 3) 式に示す第 3プラネタリギヤ機構 P3 の減速比 n c3 /n s3 との積 は、 減速機 49の入力部材である第 1ブラネ夕リギヤ機構 の第 1サンギヤ Z
Sx の回転数 n S i 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キヤリャ C3 の回転数 n c3 の比 n c3 /n s ί で与えられ る。
(n c! /n S l ) X (n c 2 /n s 2 ) X (n c 3 /n s 3 )
=n c 3 Zn s , ··· ( 14)
(1 1) 式〜 (1 3) 式から、 減速機 49の減速比 n c3 /n sェ は、 n c 3 /n s !
= { z s ! Z (z s j + z r ! ) } X { z s 2 / ( z s 2 + z r 2 ) }
X { z S 3 / ( z S 3 + Z Γ 3 ) } ··· (15) で与えられ、 実施例では、 各ギヤの歯数が、
z s! = 18 z p x =27 z r x =72
z s 2 =96 z p 2 =24 z r 2 =144
z s a =168 z p3 =24 z r 3 =2 16
に設定されているため、 上記歯数を (1 5) 式に代入することで得られる減速機 4 9の減速比 n c 3 / n s! は、 1 / 2 8 . 5となる。 つまり、 減速機 4 9の入力 軸 S 1が2 8 . 5回転すると出力軸 S oが同方向に 1回転することになる。
以上のように、 第 1〜第 3プラネタリギヤ機構 〜P 3 を連結して減速機 4 9を構成したので、 充分な減速比を確保してモータ 4 8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 P i の半径方向外側に第 2プラネタリギ ャ機構 P 2 を重ねて配置し、 更に第 2プラネタリギヤ機構 P 2 の半径方向外側に 第 3プラネタリギヤ機構 P 3 を重ねて配置したので、 第 1〜第 3プラネタリギヤ 機構 P i 〜P 3 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 4 9 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 4 9の厚さをプラネタリギヤ機構 1個分の厚さ に抑え、 第 1電気ァクチユエ一夕 1 2, 1 2および第 2電気ァクチユエ一夕 1 3, 1 3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。
次に、 図 1 4〜図 1 7に基づいて、 本発明の第 4実施例に係る第 1電気ァクチュ エータ 1 2の構造を説明する。 尚、 第 2電気ァクチユエ一夕 1 3の構造は第 1電気 ァクチユエ一夕 1 2の構造と同一である。
第 1電気ァクチユエ一夕 1 2のケ一シング 4 1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 4 1は、 第 1支持リング 4 2、 第 2支持リング 4 3、 支持プレート 4 4、 モータハウジング 4 5およびモータカバー 4 6を積層して複数 本のポルト 4 7…で一体に締結してなり、 モータハウジング 4 5およびモータカバ —4 6の内部にモータ 4 8が収納され、 また第 1支持リング 4 2および第 2支持リ ング 4 3の内部に減速機 4 9が収納される。 支持プレート 4 4およびモータハウジ ング 4 5にポールベアリング 5 0, 5 1を介して減速機 4 9の入力軸 S iが支持さ れており、 モー夕 4 8のロータ 5 2が入力軸 S iに固定され、 ロータ 5 2の外周を 取り囲むステ一夕 5 3がモータハウジング 4 5に固定される。 ロータ 5 2およびス テータ 5 3にはそれぞれ永久磁石 5 2 aおよびコイル 5 3 aが設けられており、 コ ィル 5 3 aに通電すると、 ロータ 5 2と共に入力軸 S iが回転する。
減速機 4 9は、 第 2支持リング 4 3の内側に収納された第 1プラネタリギヤ機構 P x および第 2プラネタリギヤ機構 P 2 と、 第 1支持リング 4 2の内側に収納さ れた第 3プラネタリギヤ機構 P 3 とを備える。 第 1プラネタリギヤ機構 P i 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 Pi , P2 の軸線 L方向外側に配置され る。
第 1プラネタリギヤ機構 Pi は、 第 1サンギヤ Z Si と、 第 1リングギヤ ZR ! と、 複数の第 1プラネタリギヤ Z Pi …と、 第 1キヤリャ とを備える。 第 1サンギヤ Z S! は入力軸 S i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 ZRi は軸線 Lを囲むように支持プレート 44に一体に形成され る。 第 1サンギヤ および第 1リングギヤ ZRi に同時に嚙合する第 1ブラ ネタリギヤ Z P1 …を回転自在に支持する第 1キヤリャ は、 軸線 Lまわりに 回転自在に配置される。 従って、 第 1プラネタリギヤ機構 Pi は、 第 1リングギ ャ ZRi が固定されて第 1キヤリャじェ が回転可能なプラネタリ型であり、 入力 軸 S iに電磁クラッチ 54を介して結合された第 1サンギヤ Z S x が回転すると、 その回転は同方向に減速されて第 1キヤリャ C i に出力される。
第 1サンギヤ の入力回転数を とし、 第 1キヤリャ の出力回 転数を n C l とすると、 プラネタリ型の第 1プラネタリギヤ機構 の減速比は n c 1 /n s x で定義される。 第 1サンギヤ Z Si 、 第 1リングギヤ Z Ri および第 1プラネタリギヤ Z P ^L の歯数を、 それぞれ , z r x , ζ ρχ で表すと、 減速比 n c^ /n s x は、
n c 1 /n s 1 = z s J / (z s 1 + z r L ) ··· (1 6) で与えられる。
第 2プラネタリギヤ機構 P2 は、 第 2サンギヤ Z S2 と、 第 2リングギヤ Z R 2 と、 複数の第 2プラネタリギヤ ZP2 …と、 第 2キヤリャ C2 とを備える。 第 2サンギヤ Z S2 は第 1プラネタリギヤ機構 Pi の第 1キヤリャ の外周 'に形成される。 第 2リングギヤ ZR2 はケーシング 4 1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 Z S2 および第 2リングギヤ Z R2 に同時に嚙合する第 2プラネタリギヤ Z P2 …を回転自在に支持する第 2 キヤリャ C2 は、 第 2支持リング 43の内周にポールベアリング 5 6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キヤリャ 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、 その回転は同方向に減速されて第 2 キヤリャ C2 に出力される。
第 2サンギヤ ZS2 の入力回転数を n s2 とし、 第 2キヤリャ C2 の出力回 転数 n c2 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 n c 2 /n s 2 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 Z P2 の歯数を、 それぞれ z s2 , z r2 , ζ ρ2 で表すと、 減速比 nc2 /n s 2 は、
n c 2 / n s 2 =z s2 Z (z s2 + z r 2 ) ··· (17) で与えられる。
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 ZR 3 と、 複数の第 3プラネタリギヤ ZP3 …と、 第 3キヤリャ 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キヤリャ 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 に同時に嚙合する第 3プラネタリギヤ ZP3 …を回転自在 に支持する第 3キヤリャ C3 は、 第 1支持リング 42の内周にポールベアリング 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キヤリャ 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、 その回転は同方向に 減速されて第 3キヤリャ C3 と一体の出力軸 S oに出力される。
第 3サンギヤ ZS3 の入力回転数を n s3 とし、 第 3キヤリャ C3 の出力回 転数 n c3 とすると、 ブラネ夕リ型の第 3プラネタリギヤ機構 P3 の減速比は n c3 Zn s3 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 Z P3 の歯数を、 それぞれ z s3 , z r 3 , ζ ρ3 で表すと、 減速比 n c3 /n s3 は、
n c 3 /n s 3 = z s 3 Z 、z s3 + z r 3 ) ··· (18) で与えられる。
しかして、 第 1プラネタリギヤ機構 Pi の出力部材である第 1キヤリャ の 出力回転数 n C l 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 ャ ZS2 の入力回転数 n s2 に等しく、 また第 2プラネタリギヤ機構 P2 の出 カ部材である第 2キヤリャ ZC2 の出力回転数 n c2 は、 第 3ブラネ夕リギヤ機 構 P3 の入力部材である第 3サンギヤ Z S3 の入力回転数 n s3 に等しいため、
(16) 式に示す第 1プラネタリギヤ機構 の減速比 nC l /n s x と、 (17) 式に示す第 2プラネタリギヤ機構 P2 の減速比 n c2 /n s 2 と、
(18) 式に示す第 3プラネタリギヤ機構 P3 の減速比 n c3 /n s 3 との積 は、 減速機 49の入力部材である第 1プラネタリギヤ機構 Pi の第 1サンギヤ Z Sx の回転数 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キヤリャ C3 の回転数 n c3 の比 n c3 /n s , で与えられ る。
(n c! / \ S 1 ) X (n c 2 / s 2 ) X 、n c 3 / n s 3
= n c 3 / n s x … (19) (16) 式〜 (18) 式から、 減速機 49の減速比 n c 3 /n s x は、 n c a / Ώ. s ,
= { z s j / ( z s x + z r x ) } X { z s 2 / ( z s 2 + z r 2 ) }
X { z s 3 / (z s 3 + z r 3 ) } ··· (20) で与えられ、 実施例では、 各ギヤの歯数が、
z s 1 =18 z p x =27 z r 1 =72 z s 2 =96 z ρ 2 =24 z r 2 =144
z s 3 =36 z p3 =54 z r 3 =144
に設定されているため、 上記歯数を (20) 式に代入することで得られる減速機 4 9の減速比 n c 3 /n s i は、 1/62. 5となる。 つまり、 減速機 49の入力 軸 S iが 62. 5回転すると出力軸 S 0が同方向に 1回転することになる。
以上のように、 第 1〜第 3プラネタリギヤ機構 Pi 〜P3 を連結して減速機 4 9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ブラネタリギヤ機構 P! の半径方向外側に第 2ブラネタリギ ャ機構 P2 を重ねて配置したので、 第 1〜第 3プラネタリギヤ機構 Pi 〜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 4 9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 ァクチユエ一夕 1 2, 1 2および第 2電気ァクチユエ一夕 1 3 , 1 3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。
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。
例えば、 第 1実施例の減速機 4 9は第 1〜第 3プラネタリギヤ機構 ェ 〜P 3 を備えているが、 第 3プラネタリギヤ機構 P 3 を廃止して第 1、 第 2プラネタリ ギヤ機構 P i , P 2 だけを備えるものでも良い。
また第 1〜第 4実施例では電磁クラッチ 5 4を入力軸 S iと第 1サンギヤ Z S i との間に配置しているが、 入力軸 S iおよび出力軸 S o間の任意の位置に電磁ク ラッチ 5 4を設けることができる。
産業上の利用可能性
以上のように、 本発明は脚力の衰えた老人や傷病者の運動をアシストする歩行補 助装置の減速機に好適に適用することができる。

Claims

請求の範囲
1. 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 (S i) の回転を減速して脚関節に接続された出力軸 (S o) 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 (S i) 、 出力軸 (S o) 、 第 1プラネタリギヤ機構 (P ! ) 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 (Pi ) 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 (S i) の回転を第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) および第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) で減速して出力軸 (S o) に伝達す るようにし、
第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) は、 入力軸 (S i) に設けられた第 1サンギ ャ (ZSi ) と、 第 1サンギヤ (ZSi ) 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 (ZRi ) と、 第 1サンギヤ (ZSi ) および第 1リングギ ャ (ZRi ) に同時に嚙合する複数個の第 1プラネタリギヤ (ZPi ) と、 第 1 プラネタリギヤ (ZPi ) を回転自在に支持する第 1キヤリャ ( ^ ) とを備え、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) は、 第 1リングギヤ (ZRi ) 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 ) に同時に嚙合する複数個の第 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キヤリャ (C2 ) とを 備えたことを特徴とする歩行補助装置の減速機。
2. 第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) の第 1キヤリャ (C^ ) をケーシング (4 1) 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キヤリャ (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。
3. 第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) 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キヤリャ (C2 ) の中央部外周に設けられた第 3サンギヤ (Z S 3 ) 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 ) に同時に嚙合する複数個の第 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 (S o) に接続された 第 3キヤリャ (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。
4. 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 (S i) の回転を減速して脚関節に接続された出力軸 (S
0) 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 (S i) 、 出力軸 (S o) 、 第 1プラネタリギヤ機構 (P
1 ) 、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) および第 3プラネタリギヤ機構 (P3
) を同軸に配置するとともに、 第 1プラネタリギヤ機構 (Ρ ) の径方向外側 に第 2プラネタリギヤ機構 (Ρ2 ) を概ね重なるように配置し、 更に第 2プラネ タリギヤ機構 (Ρ2 ) の径方向外側に第 3プラネタリギヤ機構 (Ρ3 ) を概ね重 なるように配置し、 入力軸 (S i) の回転を第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) 、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) および第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) で減速 して出力軸 (S o) に伝達するようにし、
第 1プラネタリギヤ機構 (Ρ ) は、 入力軸 (S i) に設けられた第 1サンギ ャ (ZSi ) と、 第 1サンギヤ (ZSi ) を囲むように回転自在に配置された内 側リング部材 (55 i) の内周に形成された第 1リングギヤ (ZRi ) と、 第 1 サンギヤ (ZSi ) および第 1リングギヤ (ZRi ) に同時に嚙合する複数個の 第 1プラネタリギヤ (ZPi ) と、 ケ一シング (41) に固定されて第 1プラネ タリギヤ (ΖΡ ) を回転自在に支持する第 1キヤリャ (Ci ) とを備え、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) は、 内側リング部材 (55 i) の外周に形成 された第 2サンギヤ (ZS2 ) と、 第 2サンギヤ (ZS2 ) の外周を囲むように 配置された外側リング部材 (55 ο) の内周に形成された第 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 ) に同時に嚙合 する複数個の第 2プラネタリギヤ (ZP2 ) と、 ケーシング (41) に固定され て第 2プラネタリギヤ (ZP2 ) を回転自在に支持する第 2キヤリャ (C2 ) と を備え、
第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) は、 外側リング部材 (55 ο) の外周に形成 された第 3サンギヤ (ZS3 ) と、 第 3サンギヤ (ZS3 ) の外周を囲むように ケーシング (41) 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 ) に同時に嚙合する複数個の第 3ブラ ネタリギヤ (ZP3 ) と、 第 3プラネタリギヤ (ZP3 ) を回転自在に支持して 出力軸 (S o) に接続された第 3キヤリャ (C3 ) とを備えたことを特徴とする 歩行補助装置の減速機。
5. 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 (S i) の回転を減速して脚関節に接続された出力軸 (S o) 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 (S i) 、 出力軸 (S o) 、 第 1プラネタリギヤ機構 (P x ) , 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) および第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) を同軸に配置するとともに、 第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) 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、 更に第 2プラネ タリギヤ機構 (P2 ) の径方向外側に第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) を概ね重 なるように配置し、 入力軸 (S i) の回転を第 1プラネタリギヤ機構 (Pt ) 、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) および第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) で減速 して出力軸 (S o) に伝達するようにし、
第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) は、 入力軸 (S i) に設けられた第 1サンギ ャ (ZSt ) と、 第 1サンギヤ (ZSi ) を囲むようにケーシング (41) に固 定された第 1リングギヤ (ZRi ) と、 第 1サンギヤ (ZSt ) および第 1リン グギヤ (ZR ) に同時に嚙合する複数個の第 1プラネタリギヤ (ZPi ) と、 第 1プラネタリギヤ (ZPi ) を回転自在に支持する第 1キヤリャ (Ci ) とを 備え、
第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) は、 第 1キヤリャ ( ^ ) の外周に形成され 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ケー シング (41) に固定された第 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 ) に同時に嚙合する複数個の第 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 ャリャ (C2 ) とを備え、
第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) は、 第 2キヤリャ (C2 ) の外周に形成され た第 3サンギヤ (Z S3 ) と、 第 3サンギヤ (ZS3 ) の外周を囲むようにケー シング (41) 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 ) に同時に嚙合する複数個の第 3プラネタリ ギヤ (ZP3 ) と、 第 3プラネタリギヤ (ZP3 ) を回転自在に支持して出力軸 (S o) に接続された第 3キヤリャ (C3 ) とを備えたことを特徴とする歩行補 助装置の減速機。
6. 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 (S i) の回転を減速して脚関節に接続された出力軸 (S
0) 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 (S i) 、 出力軸 (S o) 、 第 1プラネタリギヤ機構 (P ! ) 、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) および第 3プラネタリギヤ機構 (P3
) 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 (P2 ) を概ね重なるように配置し、 第 1プラネタリ ギヤ機構 (Ρ ) および第 2プラネタリギヤ機構 (Ρ2 ) に対して軸線 (L) 方 向に重なるように第 3プラネタリギヤ機構 (Ρ3 ) を配置し、 入力軸 (S i) の 回転を第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) 、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) およ び第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) で減速して出力軸 (S o) に伝達するように し、
第 1プラネタリギヤ機構 (Pi ) は、 入力軸 (S i) に設けられた第 1サンギ ャ (ZSi ) と、 第 1サンギヤ (ZSi ) の外周を囲むようにケーシング (4
1) に固定された第 1リングギヤ (ZRi ) と、 第 1サンギヤ (ZSi ) および 第 1リングギヤ (ZRt ) に同時に嚙合する複数個の第 1プラネタリギヤ (ZPi
) と、 第 1プラネタリギヤ (ZPi ) を回転自在に支持する第 1キヤリャ (C^ ) とを備え、 第 2プラネタリギヤ機構 (P2 ) は、 第 1キヤリャ ) 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ケー シング (41) に固定された第 2リングギヤ (ZR2 ) と、 第 2サンギヤ (Z S2
) および第 2リングギヤ (ZR2 ) に同時に嚙合する複数個の第 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 ャリャ (C2 ) とを備え、
第 3プラネタリギヤ機構 (P3 ) は、 第 2キヤリャ (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 にケ一シング (41) 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 ) に同時に嚙合する複数個の第 3ブラ ネタリギヤ (ZP3 ) と、 第 3プラネタリギヤ (ZP3 ) を回転自在に支持して 出力軸 (S o) に接続された第 3キヤリャ (C3 ) とを備えたことを特徴とする 歩行補助装置の減速機。
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