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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024179342
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】断続装置
(51)【国際特許分類】
F16D 41/08 20060101AFI20241219BHJP
F16D 41/067 20060101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
F16D41/08 Z
F16D41/067
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023098104
(22)【出願日】2023-06-14
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002505
【氏名又は名称】弁理士法人航栄事務所
(72)【発明者】
【氏名】島田 圭
(57)【要約】
【課題】適切に遮断状態から接続状態へ切り替え可能な断続装置を提供する。
【解決手段】第１断続機構２１０は、第１従動ギヤ１８４と第２シャフト１８２との間に配置されるローラ２８１と、ローラ２８１を第１従動ギヤ１８４と第２シャフト１８２とが一体回転可能な係合状態と、第１従動ギヤ１８４と第２シャフト１８２とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作機構２４０、リテーナ２８２、ピン２８３、ガイド２８４と、を備える。第１従動ギヤ１８４は内部に中空穴を有するとともに、中空穴内に第２シャフト１８２を配置可能に設けられる。第１断続機構２１０は、第１従動ギヤ１８４の中空穴の内周面とリテーナ２８２の外周面との間に介装される潤滑剤Ｇと、第２シャフト１８２の外周面とリテーナ２８２の内周面との間に介装される潤滑剤Ｇと、を備える。
【選択図】図７
【解決手段】第１断続機構２１０は、第１従動ギヤ１８４と第２シャフト１８２との間に配置されるローラ２８１と、ローラ２８１を第１従動ギヤ１８４と第２シャフト１８２とが一体回転可能な係合状態と、第１従動ギヤ１８４と第２シャフト１８２とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作機構２４０、リテーナ２８２、ピン２８３、ガイド２８４と、を備える。第１従動ギヤ１８４は内部に中空穴を有するとともに、中空穴内に第２シャフト１８２を配置可能に設けられる。第１断続機構２１０は、第１従動ギヤ１８４の中空穴の内周面とリテーナ２８２の外周面との間に介装される潤滑剤Ｇと、第２シャフト１８２の外周面とリテーナ２８２の内周面との間に介装される潤滑剤Ｇと、を備える。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１回転体と第２回転体との間に配置される係合子と、
前記係合子を、前記第１回転体と前記第２回転体とが一体回転可能な係合状態と、前記第１回転体と前記第２回転体とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作部と、を備える、断続装置であって、
前記第１回転体及び前記第２回転体は、
互いの回転軸線が一致するように、且つ、前記回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置され、
前記第１回転体は内部に中空穴を有するとともに、前記中空穴内に前記第２回転体を配置可能に設けられ、
前記操作部は、
前記係合子を動かす作動子と、
該作動子を介して前記係合子を操作可能に、又は該作動子を介さず前記係合子を操作可能に設けられる操作子と、を有し、
前記操作子は、
前記回転軸線と直交する直交方向に沿って進退移動可能に設けられる進退子と、
前記回転軸線に沿って延在し、かつ該回転軸線に沿って進退移動可能に設けられる延在部と、を有し、
前記断続装置は、
前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との間に介装される第１潤滑剤と、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との間に介装される第２潤滑剤と、を備える、断続装置。
前記係合子を、前記第１回転体と前記第２回転体とが一体回転可能な係合状態と、前記第１回転体と前記第２回転体とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作部と、を備える、断続装置であって、
前記第１回転体及び前記第２回転体は、
互いの回転軸線が一致するように、且つ、前記回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置され、
前記第１回転体は内部に中空穴を有するとともに、前記中空穴内に前記第２回転体を配置可能に設けられ、
前記操作部は、
前記係合子を動かす作動子と、
該作動子を介して前記係合子を操作可能に、又は該作動子を介さず前記係合子を操作可能に設けられる操作子と、を有し、
前記操作子は、
前記回転軸線と直交する直交方向に沿って進退移動可能に設けられる進退子と、
前記回転軸線に沿って延在し、かつ該回転軸線に沿って進退移動可能に設けられる延在部と、を有し、
前記断続装置は、
前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との間に介装される第１潤滑剤と、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との間に介装される第２潤滑剤と、を備える、断続装置。
【請求項2】
請求項１に記載の断続装置であって、
前記作動子は、前記直交方向視で、前記第１回転体及び前記第２回転体と少なくとも一部が重なり合うよう配置される、断続装置。
前記作動子は、前記直交方向視で、前記第１回転体及び前記第２回転体と少なくとも一部が重なり合うよう配置される、断続装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の断続装置であって、
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤は、同じ材質である、断続装置。
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤は、同じ材質である、断続装置。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の断続装置であって、
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤の材質に基づいて、少なくとも以下のいずれか一つが決定される、断続装置。
(ｉ) 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積、
又は、
(ｉｉ) 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離。
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤の材質に基づいて、少なくとも以下のいずれか一つが決定される、断続装置。
(ｉ) 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積、
又は、
(ｉｉ) 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離。
【請求項5】
請求項１から３のいずれか１項に記載の断続装置であって、
（ｉ） 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積、
又は、
（ｉｉ） 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離、
の少なくともいずれか一つに基づいて、
前記第１潤滑剤の材質、又は、前記第２潤滑剤の材質の少なくともいずれか一方を決定する、断続装置。
（ｉ） 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積、
又は、
（ｉｉ） 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離、
の少なくともいずれか一つに基づいて、
前記第１潤滑剤の材質、又は、前記第２潤滑剤の材質の少なくともいずれか一方を決定する、断続装置。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の断続装置であって、
前記作動子は、前記外周面に溝部を有する、断続装置。
前記作動子は、前記外周面に溝部を有する、断続装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか１項に記載の断続装置であって、
前記作動子は、前記内周面に他の溝部を有する、断続装置。
前記作動子は、前記内周面に他の溝部を有する、断続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、断続装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載の断続装置では、リテーナとギヤの間にフリクションボールやＯリングなどの弾性部材を介在させて回転抵抗力を付与し、断続装置の遮断状態から接続状態への移行の際に、ギヤの回転力をリテーナに伝達することで、ピンを押し下げてローラを係合状態に切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２１／２５１５００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の断続装置では、弾性部材の耐久性(耐摩耗性)が課題だった。即ち、弾性部材が摩耗すると、断続装置の円滑な切り替えが困難になる可能性がある。
【0005】
本発明は、適切に遮断状態から接続状態へ切り替え可能な断続装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、
第１回転体と第２回転体との間に配置される係合子と、
前記係合子を、前記第１回転体と前記第２回転体とが一体回転可能な係合状態と、前記第１回転体と前記第２回転体とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作部と、を備える、断続装置であって、
前記第１回転体及び前記第２回転体は、
互いの回転軸線が一致するように、且つ、前記回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置され、
前記第１回転体は内部に中空穴を有するとともに、前記中空穴内に前記第２回転体を配置可能に設けられ、
前記操作部は、
前記係合子を動かす作動子と、
該作動子を介して前記係合子を操作可能に、又は該作動子を介さず前記係合子を操作可能に設けられる操作子と、を有し、
前記操作子は、
前記回転軸線と直交する直交方向に沿って進退移動可能に設けられる進退子と、
前記回転軸線に沿って延在し、かつ該回転軸線に沿って進退移動可能に設けられる延在部と、を有し、
前記断続装置は、
前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との間に介装される第１潤滑剤と、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との間に介装される第２潤滑剤と、を備える。
第１回転体と第２回転体との間に配置される係合子と、
前記係合子を、前記第１回転体と前記第２回転体とが一体回転可能な係合状態と、前記第１回転体と前記第２回転体とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作部と、を備える、断続装置であって、
前記第１回転体及び前記第２回転体は、
互いの回転軸線が一致するように、且つ、前記回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置され、
前記第１回転体は内部に中空穴を有するとともに、前記中空穴内に前記第２回転体を配置可能に設けられ、
前記操作部は、
前記係合子を動かす作動子と、
該作動子を介して前記係合子を操作可能に、又は該作動子を介さず前記係合子を操作可能に設けられる操作子と、を有し、
前記操作子は、
前記回転軸線と直交する直交方向に沿って進退移動可能に設けられる進退子と、
前記回転軸線に沿って延在し、かつ該回転軸線に沿って進退移動可能に設けられる延在部と、を有し、
前記断続装置は、
前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との間に介装される第１潤滑剤と、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との間に介装される第２潤滑剤と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、確実に断続装置を遮断状態から接続状態へ切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態の電動義足１を斜め前方から見た斜視図である。
【図2】電動義足１の分解斜視図である。
【図3】電動義足１の断面図である。
【図4】伸縮装置１４０の断面図である。
【図5】電動義足１の屈曲状態を示す要部断面図である。
【図6】電動義足１の最大屈曲状態を示す要部断面図である。
【図7】二方向クラッチの断面図である。
【図8】リテーナ２８２の斜視図である。
【図9】操作機構２４０の動作を示す図であり、（Ａ）は断続部２１２及び断続部２２２がオフの状態を示す図、（Ｂ）は断続部２１２がオフ、断続部２２２がオンの状態を示す図、（Ｃ）は断続部２１２がオン、断続部２２２がオフの状態を示す図である。
【図10】（Ａ）は、断続部２２２がオフの状態を示す断面図であり、（Ｂ）はそのときの操作ロッド２４１の位置を示す図である。
【図11】（Ａ）は、断続部２２２がオフからオンに操作された状態を示す断面図であり、（Ｂ）はそのときの操作ロッド２４１の位置を示す図である。
【図12】（Ａ）は、断続部２２２の正転オン状態を示す断面図であり、（Ｂ）はそのときの操作ロッド２４１の位置を示す図である。
【図13】（Ａ）は、断続部２２２の逆転オン状態を示す断面図であり、（Ｂ）はそのときの操作ロッド２４１の位置を示す図である。
【図14】（Ａ）は、断続部２２２がオンからオフに操作された状態を示す断面図であり、（Ｂ）はそのときの操作ロッド２４１の位置を示す図である。
【図15】昇段時の人間及び電動義足１の動作（昇段動作）を示す図である。
【図16】平地歩行時の人間及び電動義足１の動作（平地歩行動作）を示す図である。
【図17】第２実施形態の電動義足１の断面図である。
【図18】第３実施形態の電動義足１の側面図である。
【図19】第３実施形態の電動義足１に搭載される拡縮装置２００の斜視図である。
【図21】ずり速度の説明図である。
【図22】ずり応力の説明図である。
【図23】使用記号（変数）を説明するための図であり、従動ギヤ１８４、１８６とリテーナ２８２との間を平面状に展開した模式図である。
【図24】使用記号（変数）を説明するための図であり、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間を平面状に展開した模式図である。
【図25】使用記号（変数）を説明するための図であり、断続部２２２の断面図である。
【図26】従動ギヤ１８４、１８６とリテーナ２８２との間の抵抗力Ｆｏ、及びリテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の抵抗力Ｆｉを示す断続部２２２の断面図である。
【図27】従動ギヤ１８４、１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗トルクＴｏ、及びリテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗トルクＴｉを示す断続部２２２の断面図である。
【図28】第１変形例を示す図であり、（ａ）は断続部２２２の断面図、（ｂ）はリテーナ２８２の斜視図である。
【図29】第２変形例を示す図であり、（ａ）は断続部２２２の断面図、（ｂ）はリテーナ２８２の斜視図、（ｃ）はワッシャＷの斜視図である。
【図30】第３変形例を示す断続部２２２の断面図である。
【図31】第４変形例を示すリテーナ２８２の斜視図である。
【図32】第５変形例を示すリテーナ２８２の斜視図である。
【図33】第６変形例を示す断続部２２２の斜視図である。
【図34】第７変形例を示す断続部２２２の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の断続装置を内蔵した電動義足の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、電動義足の使用者を基準に前後方向、左右方向、上下方向を定義する。図面には、電動義足の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤとして示す。
【0010】
本実施形態の電動義足１は、図１～図４に示すように、ひざのない人の脚部に装着される義足であり、ひざの下側に位置する膝下側部材１１０と、大腿部に装着され、ひざの上側に位置する膝上側部材１２０と、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角を変更可能に連接する膝関節機構１３０と、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角を拡大及び縮小可能な拡縮装置２００と、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角の変更範囲を機械的に制限するメカストップ機構１５０と、メカストップ機構１５０による衝撃を緩衝する緩衝機構１６０と、拡縮装置２００などに電力を供給するバッテリＢと、を備える。
【0011】
膝上側部材１２０は、不図示のソケットに連結されるアダプター１２１と、上壁部１２５にアダプター１２１が取り付けられた膝上側基部１２６と、を備える。ソケットは、大腿部に設けられるジョイント部材であり、ソケットにアダプター１２１を連結することで、大腿部に膝上側部材１２０が一体化される。
【0012】
膝下側部材１１０は、上部及び後部が開口する箱形状のメインフレーム１１１と、メインフレーム１１１の左右両側面を覆うサイドカバー１１２と、メインフレーム１１１の後部開口を開閉可能に覆う着脱自在なリヤカバー１１３と、メインフレーム１１１の下面に取り付けられたアダプター１２２と、を備える。
【0013】
膝下側部材１１０のメインフレーム１１１の上部には、膝関節機構１３０を構成する連接軸１３５を介して膝上側部材１２０が設けられ、メインフレーム１１１のアダプター１２２には、下方に延在する脚部１１４が連結される。
【0014】
膝上側部材１２０及び膝下側部材１１０により形成された空間には、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角を拡大及び縮小可能な拡縮装置２００が設けられる。拡縮装置２００は、伸縮することにより膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角を拡大及び縮小可能な伸縮装置１４０である。伸縮装置１４０は、上下方向に延在し、詳しくは後述するが、延在方向の一方側が膝上側部材１２０に機械的に接続され、延在方向の他方側が膝下側部材１１０に機械的に接続される。なお、「機械的に接続」とは、直接接続される構成、及び他部材を介して接続される構成を含む概念である。
【0015】
図３及び図４に示すように、伸縮装置１４０は、回転動力を出力するモータＭと、モータＭの動力を伝達する変速機Ｔと、変速機Ｔに動力伝達可能に接続され、変速機Ｔから出力される回転動力を並進運動（伸縮運動）に変換するスピンドルユニットＳＰと、変速機Ｔに設けられる第１断続機構２１０及び第２断続機構２２０と、を備える。
【0016】
モータＭは、例えば、永久磁石型電動機であり、変速機Ｔの後方且つ上方に配置され、スピンドルユニットＳＰは、変速機Ｔの前方且つ上方に配置される。スピンドルユニットＳＰは、動力の伝達経路上で変速機Ｔに対してモータＭと反対側に配置される。モータＭは、モータ本体部１７１と、モータ本体部１７１の出力回転を減速するギヤ機構部１７２と、を備えるギヤ機構内蔵モータである。スピンドルユニットＳＰは、雄ねじが形成されたスピンドル１７３と、雌ねじが形成されたスリーブ１７４と、を有し、スピンドル１７３の回転によりスリーブ１７４がスピンドル１７３の軸心に沿って並進運動する。
【0017】
具体的に説明すると、スピンドル１７３は、変速機Ｔによって伝達されたモータＭの回転動力を受けて回転運動を行う。一方、スリーブ１７４は、ユニットケース２５０に回転不能且つ上下移動可能に支持されている。したがって、変速機Ｔによって伝達されたモータＭの回転動力を受けてスピンドル１７３が一方側に回転すると、スリーブ１７４が変速機Ｔから離れるように並進移動し、スピンドル１７３が他方側に回転すると、スリーブ１７４が変速機Ｔに近づくように並進移動する。なお、スリーブ１７４が変速機Ｔから離れるように並進移動することをスピンドルユニットＳＰの伸長動作と呼ぶことがあり、反対にスリーブ１７４が変速機Ｔに近づくように並進移動することをスピンドルユニットＳＰの縮小動作と呼ぶことがある。
【0018】
即ち、スピンドル１７３の回転方向に応じてスリーブ１７４と変速機Ｔとの距離が伸縮する。スリーブ１７４の上端部は、リンク部材１７５を介して膝上側部材１２０に連結されている。スピンドル１７３の回転方向に応じてスリーブ１７４と変速機Ｔとの距離が伸縮することで、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０とが連接軸１３５を中心に回転する。これにより、膝上側部材１２０と膝下側部材１１０との成す角が変わる。
【0019】
ここで、膝上側部材１２０と膝下側部材１１０との成す角は、膝関節機構１３０の連接軸１３５の中心と膝上側部材１２０のアダプター１２１とを結ぶ第１仮想線Ｌ１と、膝関節機構１３０の連接軸１３５の中心と膝下側部材１１０を通って鉛直方向下方に延びる第２仮想線Ｌ２とにより区画形成される角である。膝関節機構１３０の連接軸１３５を中心とした膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角のうち、１周の一方側を第１成す角θ１、他方側を第２成す角θ２とし、第１成す角θ１及び第２成す角θ２のうち、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０とが相対移動する範囲における最小成す角度が小さい方を第２成す角θ２とすると、電動義足１の使用者の膝裏側の成す角（膝裏角）が、第２成す角θ２となる。第１成す角θ１は約１７５［ｄｅｇ］～３００［ｄｅｇ］の値をとり、第２成す角θ２は約６０［ｄｅｇ］～１８５［ｄｅｇ］の値をとる。
【0020】
図３は、膝関節機構１３０が伸展した状態を示すものであり、第１成す角θ１が約１７５［ｄｅｇ］、第２成す角θ２が約１８５［ｄｅｇ］である。図５は、電動義足１の屈曲状態を示す要部断面図であり、第１成す角θ１が約２４０［ｄｅｇ］、第２成す角θ２が約１２０［ｄｅｇ］である。図６は、電動義足１の最大屈曲状態を示す要部断面図であり、第１成す角θ１が約３００［ｄｅｇ］、第２成す角θ２が約６０［ｄｅｇ］である。
【0021】
図３及び図４に戻って、変速機Ｔは、モータＭの動力を第１変速比でスピンドルユニットＳＰに伝達する第１変速機構Ｔ１と、モータＭの動力を第１変速比とは異なる第２変速比でスピンドルユニットＳＰに伝達する第２変速機構Ｔ２と、を備える。第１変速機構Ｔ１及び第２変速機構Ｔ２は、断続機構２１０、２２０によって動力の遮断状態と接続状態とが切り替えられる。
【0022】
このような変速機Ｔによれば、変速比の異なる２つの動力伝達路を備えることで、膝関節機構１３０における伸展と屈曲の動作スピード及び発生動力を切り替えることができる。第１変速比及び第２変速比は異なっていればよく、第１変速機構Ｔ１と第２変速機構Ｔ２とは、いずれか一方が減速機構で他方が増速機構であってもよく、いずれか一方が等速機構で他方が減速機構又は増速機構であってもよく、両方が減速機構であってもよく、両方が増速機構であってもよい。
【0023】
第１変速比は、第１変速機構Ｔ１におけるモータＭ側の回転数である変速前回転数に対する、第１変速機構Ｔ１における反モータＭ側（スピンドルユニットＳＰ側）の回転数である変速後回転数の比率である。第２変速比は、第２変速機構Ｔ２におけるモータＭ側の回転数である変速前回転数に対する、第２変速機構Ｔ２における反モータＭ側（スピンドルユニットＳＰ側）の回転数である変速後回転数の比率である。
【0024】
例えば、第１変速機構Ｔ１の第１変速比が１より小さい場合、反モータＭ側（スピンドルユニットＳＰ側）の回転数はモータＭ側の回転数よりも減少し、トルクが増加する。第２変速機構Ｔ２の第２変速比が１より大きい場合、反モータＭ側（スピンドルユニットＳＰ側）の回転数はモータＭ側の回転数よりも増加し、トルクが減少する。本実施形態では、第１変速比は、第２変速比よりも小さくなるよう第１変速比が１より小さく、第２変速比が１よりも大きく設定されており、第１変速機構Ｔ１が第２変速機構Ｔ２よりも下方に配置されている。
【0025】
第１変速機構Ｔ１及び第２変速機構Ｔ２には、ギヤ機構部１７２の出力軸１７２ａの下方延長線上に回転可能に配置される第１シャフト１８１と、スピンドルユニットＳＰのスピンドル１７３の下方延長線上に回転可能に配置される第２シャフト１８２と、が含まれる。第１シャフト１８１は、軸心誤差を許容するカップリング１８７を介して、モータＭのギヤ機構部１７２の出力軸１７２ａに一体回転可能に連結される。第２シャフト１８２は、スピンドルユニットＳＰのスピンドル１７３に一体回転可能に接続されている。なお、本実施形態の第２シャフト１８２は、スピンドルユニットＳＰのスピンドル１７３と一体化されているが、第２シャフト１８２は、スピンドルユニットＳＰのスピンドル１７３とし、スプライン嵌合やカップリングを用いて連結してもよい。
【0026】
第１変速機構Ｔ１は、互いに噛み合う第１駆動ギヤ１８３及び第１従動ギヤ１８４を備える。第１駆動ギヤ１８３は、第１シャフト１８１に一体回転可能に支持され、第１従動ギヤ１８４は、第２シャフト１８２に相対回転可能に支持されている。第１従動ギヤ１８４及び第２シャフト１８２は、互いの回転軸線が一致するように、且つ、回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置される。本実施形態の第１変速機構Ｔ１は、第１駆動ギヤ１８３を第１従動ギヤ１８４よりも小径とした減速伝達機構であり、スピンドルユニットＳＰを低速且つ高トルクで伸縮動作させることができる。
【0027】
第２変速機構Ｔ２は、互いに噛み合う第２駆動ギヤ１８５及び第２従動ギヤ１８６を備える。第２駆動ギヤ１８５は、第１シャフト１８１に一体回転可能に支持され、第２従動ギヤ１８６は、第２シャフト１８２に相対回転可能に支持されている。第２従動ギヤ１８６及び第２シャフト１８２は、互いの回転軸線が一致するように、且つ、回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置される。本実施形態の第２変速機構Ｔ２は、第２駆動ギヤ１８５を第２従動ギヤ１８６よりも大径とした増速伝達機構であり、スピンドルユニットＳＰを高速且つ低トルクで伸縮動作させることができる。
【0028】
なお、本実施形態では、第１変速機構Ｔ１の上側に第２変速機構Ｔ２を配置しているが、第１変速機構Ｔ１の下側に第２変速機構Ｔ２を配置してもよい。また、本実施形態の第１シャフト１８１及び第２シャフト１８２は、それぞれ、最初から一体形成されるが、上下のギヤ支持部を別体として形成した後、一体的に連結（結合）してもよい。本実施形態の第１従動ギヤ１８４又は第２従動ギヤ１８６が、第１回転体に相当し、第２シャフト１８２が第２回転体に相当する。
【0029】
第１断続機構２１０は、第１従動ギヤ１８４と第２シャフト１８２との間に設けられる断続部２１２と、第１断続機構２１０を切り替え操作する操作機構２４０と、を備える。第２断続機構２２０は、第２従動ギヤ１８６と第２シャフト１８２との間に設けられる断続部２２２と、第２断続機構２２０を切り替え操作する操作機構２４０と、を備える。これらの断続部２１２、２２２は、共通の構成を有しており、動力伝達を遮断する遮断状態と、一方向及び他方向の両方向の回転動力を伝達可能な動力伝達可能状態と、に切り替え可能に構成される。なお、断続部２１２、２２２の詳細は後述する。
【0030】
操作機構２４０は、断続部２１２、２２２を断続操作可能に設けられる操作ロッド２４１と、操作ロッド２４１を直線移動させるサーボモータ２４２と、を備える。
【0031】
第２シャフト１８２は、回転軸線方向（上下方向とも称する）に延びる内部空間Ｓ２を有する中空軸であり、この内部空間Ｓ２に操作ロッド２４１が配置される。操作ロッド２４１は、内部空間Ｓ２から露出する下端部にラック２４１ａが設けられる。操作ロッド２４１は、内部空間Ｓ２に配置された軸受Ｂ４、Ｂ５によりラック２４１ａと相対回転不能且つ回転軸線方向に一体で進退移動可能に支持される。第２シャフト１８２の下端部は、操作ロッド２４１が挿通する挿通孔を有する蓋部材１８８が螺合する。蓋部材１８８は、内部空間Ｓ２への異物の侵入を防止するとともに、操作ロッド２４１の取り換えを容易にする。ラック２４１ａには、サーボモータ２４２の出力軸２４２ａに設けられるピニオン２４３が噛み合っており、サーボモータ２４２の駆動に応じて、操作ロッド２４１の上下方向のポジションが切り替えられる。操作ロッド２４１の外周部には、後述する小径部２４１ｂ１、２４１ｂ２及び大径部２４１ｃ１～２４１ｃ３が形成されており、後述する断続部２１２、２２２のピン２８３の内径端部（内端）に当接可能に構成される。操作ロッド２４１のポジションに応じて、小径部２４１ｂ１、２４１ｂ２及び大径部２４１ｃ１～２４１ｃ３が断続部２１２、２２２を断続操作する。なお、操作機構２４０の詳細は後述する。
【0032】
図３～図５に示すように、ユニットケース２５０は、アッパーケース２５１、ミドルケース２５２及びロワケース２５３を備える。これらアッパーケース２５１、ミドルケース２５２及びロワケース２５３は、互いに別体に形成されている。
【0033】
アッパーケース２５１は、スピンドルユニットＳＰを収容する。
【0034】
ミドルケース２５２とロワケース２５３とにより形成される空間Ｓ１には、第２駆動ギヤ１８５及び第２従動ギヤ１８６、第１駆動ギヤ１８３及び第１従動ギヤ１８４、断続部２１２、２２２、及び操作機構２４０の一部が収容される。
【0035】
ユニットケース２５０は、アッパーケース２５１、ミドルケース２５２及びロワケース２５３の３段構造によって、変速機Ｔ及びスピンドルユニットＳＰをケーシングできるだけでなく、モータＭも含めた伸縮装置１４０をユニット化する。
【0036】
また、ユニットケース２５０は、不図示のブラケットを介してメインフレーム１１１に取付けられる。
【0037】
メカストップ機構１５０及び緩衝機構１６０については説明を省略する。
【0038】
つぎに、断続部２１２、２２２及び操作機構２４０の詳細について、図７以降を参照して説明する。
【0039】
各断続部２１２、２２２は、共通の構成を有しており、動力伝達を遮断する遮断状態と、一方向及び他方向の両方向の回転動力を伝達可能な動力伝達可能状態と、に切り替え可能に構成される。本実施形態の各断続部２１２、２２２は、図７に示すように、強制フリー機能を備える二方向クラッチ２８０を用いて構成されている。二方向クラッチ２８０は、第２シャフト１８２の外周面部とギヤ１８４、１８６の内周面部との間に配置される複数（本実施形態では３つ）のローラ２８１と、複数のローラ２８１を所定の間隔に保持するリテーナ２８２と、第２シャフト１８２を径方向に貫通し、操作機構２４０によって強制フリー位置と強制フリー解除位置とに操作される複数（本実施形態では３つ）のピン２８３と、リテーナ２８２に設けられ、ピン２８３が強制フリー位置のとき第２シャフト１８２に対するリテーナ２８２の相対回転位置を規定する複数（本実施形態では３つ）のガイド２８４と、を備える。ローラ２８１は、ボールでもよく、スプラグでもよい。
【0040】
本実施形態の断続機構２１０、２２０では、ローラ２８１が係合子であり、操作機構２４０、ピン２８３、ガイド２８４、及びリテーナ２８２が、係合子（ローラ２８１）を係合状態と非係合状態とに操作する操作部に相当する。また、リテーナ２８２が係合子（ローラ２８１）を動かす作動子であり、操作機構２４０、ピン２８３、及びガイド２８４が、作動子（リテーナ２８２）を介して係合子（ローラ２８１）を操作可能に、又は作動子（リテーナ２８２）を介さず係合子（ローラ２８１）を操作可能に設けられる操作子に相当する。また、ピン２８３が回転軸線と直交する直交方向に沿って進退移動可能に設けられる進退子であり、後述する操作機構２４０の操作ロッド２４１が、回転軸線に沿って進退移動可能に設けられる延在部に相当する。
【0041】
第２シャフト１８２の外周面部とギヤ１８４、１８６の内周面部との径方向の間隔Ａは、ローラ２８１の直径Ｂよりも小さい。また、第２シャフト１８２の外周部には、周方向に所定の間隔で平坦部１８２ａが形成されており、平坦部１８２ａの周方向中央側では、間隔Ａが直径Ｂよりも大きい。
【0042】
つまり、ローラ２８１が平坦部１８２ａの周方向中央部に保持される状態では、ローラ２８１が第２シャフト１８２の外周面部及びギヤ１８４、１８６の内周面部に噛み合わず（非係合状態）、第２シャフト１８２とギヤ１８４、１８６との相対回転が許容される（強制フリー状態）。
【0043】
一方、ローラ２８１が第２シャフト１８２に対する周方向の移動が許容される状態では、ローラ２８１が第２シャフト１８２の外周面部及びギヤ１８４、１８６の内周面部に噛み合い（係合状態）、第２シャフト１８２とギヤ１８４、１８６とが二方向において一体回転可能に接続される（強制フリー解除状態）。
【0044】
図８に示すように、リテーナ２８２は、第２シャフト１８２及びギヤ１８４、１８６に対して相対回転可能なリング形状であり、第２シャフト１８２及びギヤ１８４、１８６の回転軸線と直交する直交方向視で、第２シャフト１８２及びギヤ１８４、１８６と少なくとも一部が重なり合うよう配置される。リテーナ２８２は、ローラ２８１を保持する複数のローラ保持部２８２ａと、ガイド２８４を保持する複数のガイド保持部２８２ｂと、を有する。
【0045】
図７に戻って、ピン２８３は、径方向外側の端部に円錐状の凸部２８３ａを有し、ガイド２８４は、径方向内側の端面に凸部２８３ａと嵌合（係合）する円錐状の凹部２８４ａを有する。ピン２８３の凸部２８３ａがガイド２８４の凹部２８４ａに嵌合すると、ピン２８３及びガイド２８４によるガイド作用によって、第２シャフト１８２に対するリテーナ２８２の相対回転位置が強制フリー状態となる所定の位置に位置決めされる。ピン２８３の径方向内側の端部は、操作ロッド２４１と当接するように設けられる。
【0046】
図９に示すように、操作ロッド２４１には、上方から順に、第１大径部２４１ｃ１、第１小径部２４１ｂ１、第２大径部２４１ｃ２、第２小径部２４１ｂ２、第３大径部２４１ｃ３が所定の長さ及び間隔で形成されている。操作ロッド２４１は、２つの断続部２１２、２２２を同時に制御可能に設けられているが、断続部２１２、２２２ごとに別々に設けられていてもよい。
【0047】
以下の説明では、断続部２１２、２２２を同時に制御する操作機構２４０の動作について図９を参照しながら説明する。
【0048】
図９に示すように、断続部２１２、２２２は、操作機構２４０によって強制フリー状態（以下、適宜オフ状態と称する）と強制フリー解除状態（以下、適宜オン状態と称する）とに切り替えられる。
【0049】
操作機構２４０の操作ロッド２４１は、図９の（Ａ）に示す上ポジションにあるとき、第２大径部２４１ｃ２が断続部２２２のピン２８３を外径方向に押し出しつつ、第３大径部２４１ｃ３が断続部２１２のピン２８３を外径方向に押し出すことで、断続部２１２及び断続部２２２がオフ状態となる。
【0050】
また、操作機構２４０の操作ロッド２４１は、図９の（Ｂ）に示す中ポジションにあるとき、第１小径部２４１ｂ１が断続部２２２のピン２８３が内径方向に戻ることを許容しつつ、第３大径部２４１ｃ３が断続部２１２のピン２８３を外径方向に押し出すことで、断続部２２２がオン状態、断続部２１２をオフ状態となる。
【0051】
また、操作機構２４０の操作ロッド２４１は、図９の（Ｃ）に示す下ポジションにあるとき、第１大径部２４１ｃ１が断続部２２２のピン２８３を外径方向に押し出しつつ、第２小径部２４１ｂ２が断続部２１２のピン２８３が内径方向に戻ることを許容することで、断続部２２２がオフ状態、断続部２１２がオン状態となる。
【0052】
【0053】
図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、操作ロッド２４１が上ポジションにあり、第２大径部２４１ｃ２が断続部２２２のピン２８３を外径方向に押し出す状態では、ピン２８３の凸部２８３ａがガイド２８４の凹部２８４ａに嵌合し、第２シャフト１８２に対するリテーナ２８２の相対回転位置が所定の位置で固定される。この状態では、ローラ２８１が平坦部１８２ａの周方向中央部に保持されるため、ローラ２８１が第２シャフト１８２の外周面部及び第２従動ギヤ１８６の内周面部に噛み合わず、第２シャフト１８２と第２従動ギヤ１８６との相対回転が許容されるオフ状態となる。
【0054】
図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、操作ロッド２４１が上ポジションから少し下がった中ポジションに移動すると、第１小径部２４１ｂ１がピン２８３の内径方向への戻りを許容する状態に移行する。この状態は、断続部２２２がオン状態となり得る状態である。「オン状態となり得る状態」とは、この状態ではオフ状態であるものの、第２シャフト１８２と第２従動ギヤ１８６との間に相対回転が発生するとオン状態になる状態を意味する。
【0055】
即ち、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示すピン２８３の内径方向への戻りが許容される状態で、第２従動ギヤ１８６に図１２の（Ａ）の矢印で示す正転方向の回転が生じると、第２従動ギヤ１８６と連れ回りするリテーナ２８２がローラ２８１を第２シャフト１８２に対して正転方向に移動させる。ローラ２８１は、第２シャフト１８２の外周面部及び第２従動ギヤ１８６の内周面部に噛み合うとともに、第２従動ギヤ１８６と連れ回りするリテーナ２８２のガイド２８４が凹部２８４ａの傾斜面でピン２８３を内径方向に押し戻す。これにより、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、正転方向において第２シャフト１８２と第２従動ギヤ１８６とを一体的に回転させる正転オン状態となる。
【0056】
また、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示すピン２８３の内径方向への戻りが許容される状態で、第２従動ギヤ１８６に図１３の（Ａ）の矢印で示す逆転方向の回転が生じると、第２従動ギヤ１８６と連れ回りするリテーナ２８２がローラ２８１を第２シャフト１８２に対して逆転方向に移動させる。ローラ２８１は、第２シャフト１８２の外周面部及び第１従動ギヤ１８４の内周面部に噛み合うとともに、第２従動ギヤ１８６と連れ回りするリテーナ２８２のガイド２８４が凹部２８４ａの傾斜面でピン２８３を内径方向に押し戻す。これにより、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、逆転方向において第２シャフト１８２と第２従動ギヤ１８６とを一体的に回転させる逆転オン状態となる。
【0057】
図１４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、操作ロッド２４１が、中ポジションから少し下がった下ポジションに移動すると、第１大径部２４１ｃ１がピン２８３を外径方向に押し出す状態に移行する。このとき、ピン２８３の凸部２８３ａがガイド２８４の凹部２８４ａに嵌合し、第２シャフト１８２に対するリテーナ２８２の相対回転位置が所定の位置に位置決め状態で固定される。この状態では、ローラ２８１が平坦部１８２ａの周方向中央部に保持されるため、ローラ２８１が第２シャフト１８２の外周面部及び第２従動ギヤ１８６の内周面部に噛み合わず、第２シャフト１８２と第２従動ギヤ１８６との相対回転が許容されるオフ状態となる。
【0058】
＜昇段モード＞
このように構成された電動義足１では、これまでの受動ダンパーを備える受動義足では、非義足側の足で一段ずつ上がらざるをえなかった階段の昇段動作をスムーズに行うことが可能となる。図１５は、昇段時の使用者及び電動義足１の動作（昇段動作）を示す図である。大きく分けて、図１５の（Ａ）～（Ｄ）、（Ｈ）は立脚フェーズ、（Ｅ）～（Ｇ）は遊脚フェーズである。
このように構成された電動義足１では、これまでの受動ダンパーを備える受動義足では、非義足側の足で一段ずつ上がらざるをえなかった階段の昇段動作をスムーズに行うことが可能となる。図１５は、昇段時の使用者及び電動義足１の動作（昇段動作）を示す図である。大きく分けて、図１５の（Ａ）～（Ｄ）、（Ｈ）は立脚フェーズ、（Ｅ）～（Ｇ）は遊脚フェーズである。
【0059】
具体的に説明すると、図１５の（Ａ）→（Ｄ）、（Ｈ）に示すように、電動義足１を前に出して階段を昇る（昇段）際に電動義足１に荷重がかかった状態で、膝関節機構１３０を屈曲した状態から伸展するとき大きな動力が必要となる。
【0060】
このとき、変速機Ｔを、操作ロッド２４１が下ポジション（図９の（Ｃ））に位置する第１変速状態とする。この変速状態では、断続部２１２がオン状態且つ断続部２２２がオフ状態となり、モータＭとスピンドルユニットＳＰとが第１変速機構Ｔ１を介して動力伝達可能となる。
【0061】
この状態で、モータＭを正転方向に回転させると、モータＭの動力が、第１シャフト１８１、第１駆動ギヤ１８３、第１従動ギヤ１８４、第１断続機構２１０の断続部２１２、第２シャフト１８２、スピンドルユニットＳＰへと伝達される。スリーブ１７４が変速機Ｔに近づくように並進移動（収縮動作）することで、変速機Ｔが取り付けられた膝下側部材１１０に対し、スリーブ１７４が連結された膝上側部材１２０が連接軸１３５を中心に回転して、膝関節機構１３０が伸展する。そして、この伸展させる動力は、第１変速機構Ｔ１で減速される際に高トルク化された動力なので、電動義足１を前に出して階段を昇る際に電動義足１に大きな荷重がかかった状態であっても、膝関節機構１３０を屈曲した状態から確実に伸展させることが可能になる。
【0062】
一方、階段の昇段動作をスムーズに行うためには、図１５の（Ｅ）～（Ｇ）に示すように、健常足に荷重がかかった状態で、膝関節機構１３０が伸展した状態から屈曲させる（持ち上げる）必要がある。膝関節機構１３０が伸展した状態から屈曲させる際には、大きな動力は必要ないが素早い動作が必要となる。
【0063】
このとき、変速機Ｔを、操作ロッド２４１が中ポジション（図９の（Ｂ））に位置する第２変速状態とする。第２変速状態では、断続部２１２がオフ状態且つ断続部２２２がオン状態となり、モータＭとスピンドルユニットＳＰが第２変速機構Ｔ２を介して動力伝達状態となる。
【0064】
この状態で、モータＭを逆転方向に回転させると、モータＭの動力が、第１シャフト１８１、第２駆動ギヤ１８５、第２従動ギヤ１８６、第２断続機構２２０の断続部２２２、第２シャフト１８２、スピンドルユニットＳＰへと伝達される。スリーブ１７４が変速機Ｔから離れるように並進移動（伸長動作）することで、スリーブ１７４が連結された膝上側部材１２０に対し、変速機Ｔが取り付けられた膝下側部材１１０が連接軸１３５を中心に回転して、膝関節機構１３０が屈曲する。そして、この屈曲させる動力は、第２変速機構Ｔ２で増速される際に低トルク化された動力なので、膝関節機構１３０を素早く屈曲させることが可能になる。
【0065】
【0066】
図１６に示す平地歩行の際、及び階段を降りる（降段）の際、図１６の（Ａ）～（Ｄ）、（Ｈ）に示すように、電動義足１に荷重がかかった状態で、変速機Ｔを、操作ロッド２４１が中ポジション（図９の（Ｂ））に位置する第２変速状態とする。第２変速状態では、断続部２１２がオフ状態且つ断続部２２２がオン状態となり、モータＭとスピンドルユニットＳＰが第２変速機構Ｔ２を介して動力伝達状態となる。この状態で、モータＭを非駆動状態にすると、電動義足１に作用する屈曲方向の外力がスピンドルユニットＳＰから第２変速機構Ｔ２を介してモータＭに伝達されるので、モータＭ及び変速機Ｔのフリクションを利用して屈曲方向の外力を減衰させることにより、いわゆる膝折れが防止される。
【0067】
また、図１６の（Ｅ）～（Ｇ）に示すように、健常足に荷重がかかった状態では、変速機Ｔを、操作ロッド２４１が上ポジション（図９の（Ａ））に位置する状態とする。この状態では、断続部２１２、２２２がオフ状態となり、モータＭとスピンドルユニットＳＰとの間の動力伝達が遮断される（ニュートラル状態）。これにより、電動義足１の使用者は、滑らかに足を振り出すことができる。なお、平地歩行時に限らず、階段の降段動作も同様に制御され得る。
【0068】
なお、上記実施形態では、断続部２１２、２２２及び操作機構２４０が第２シャフト１８２側に設けられていたが、図１７に示す第２実施形態のように、第１シャフト１８１側に設けられていてもよい。即ち、第２実施形態の電動義足１では、第１断続機構２１０の断続部２１２が、第１駆動ギヤ１８３と第１シャフト１８１との間に設けられ、第２断続機構２２０の断続部２２２が、第２駆動ギヤ１８５と第１シャフト１８１との間に設けられる。その他の構成は概ね第１実施形態と同一又は同様であるため、以降の説明も第１実施形態の電動義足１を例に説明する。
【0069】
また、上記実施形態の拡縮装置２００は、伸縮装置１４０のスピンドルユニットＳＰによる回動運動から伸縮運動への変換によって伸縮装置１４０を伸縮させ、それに伴って膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角を拡大及び縮小させるものであったが、図１８～図２０に示す第３実施形態のように、伸縮装置１４０（スピンドルユニットＳＰ）のような伸縮（運動）する部分を有さず、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との間にギヤ噛み合い機構（など）を設けて、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角を拡大及び縮小させるものであってもよい。
【0070】
具体的に説明すると、図１８～図２０に示す第３実施形態の拡縮装置２００は、膝下側部材１１０と膝上側部材１２０との成す角を拡大及び縮小可能な傘歯車機構３４０を備える。傘歯車機構３４０は、モータＭの動力伝達経路上で変速機Ｔに対しモータＭと反対側に配置されるとともに膝下側部材１１０に支持される第１傘歯車３４１と、第１傘歯車３４１と回転伝達可能に噛合し膝上側部材１２０に支持される第２傘歯車３４２と、を有する。
【0071】
【0072】
上記のように構成された断続部２２２では、図１０～図１３で説明したように、遮断状態（強制フリー状態）から接続状態（強制フリー解除状態）への移行の際に、第２従動ギヤ１８６からリテーナ２８２に回転力を伝達し、ガイド２８４の傾斜面でピン２８３を内径方向に押し戻す必要がある。
【0073】
そのため、図２７に示すように、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗トルク（連れまわりトルク）をＴｏ、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗トルクをＴｉとすると、下記の式（１）を満たす必要がある。
【0074】
Ｔｏ＞Ｔｉ＋（ピン２８３とガイド２８４の摩擦力）＋（ピン２８３と第２シャフト１８２の摩擦力） （１）
【0075】
即ち、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗トルク（連れまわりトルク）Ｔｏは、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗トルクＴｉと、ピン２８３とガイド２８４の摩擦力と、ピン２８３と第２シャフト１８２の摩擦力と、の合計トルクよりも大きい必要がある。
【0076】
続いて、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗トルク（連れまわりトルク）Ｔｏと、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗トルクＴｉとの関係について説明する。
【0077】
【0078】
図２１及び図２２に示すように、２物体間に流体（潤滑剤Ｇ）が満たされ、一方が滑るとき下記の３つの式（２）～（４）が成り立つ。ただし、ηは流体の粘度、Ｄはずり速度、Ｓはずり応力、Ｖは２物体の滑り速度、Δｙは流体の厚み、Ｆは２物体をずらす力（流体の抵抗力）、Ａは流体の表面積とする。
【0079】
Ｄ＝Ｖ／Δｙ［１／ｓｅｃ］ （２）
Ｓ＝Ｆ／Ａ［Ｐａ］ （３）
η＝Ｓ／Ｄ［Ｐａ・ｓｅｃ］ （４）
Ｓ＝Ｆ／Ａ［Ｐａ］ （３）
η＝Ｓ／Ｄ［Ｐａ・ｓｅｃ］ （４）
【0080】
図２３及び図２４に示すように、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との隙間Δｙｉは、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との隙間Δｙｏより大きくしてある。また、図２５に示すように、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間は、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間よりも内側にあり、さらに平坦部１８２ａによるエアギャップを含むので、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の接触面積Ａｏは、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の接触面積Ａｉよりも大きくなる。
【0081】
リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間は、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間よりも内側にあるため、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の滑り速度Ｖｏは、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の滑り速度Ｖｉよりも大きくなる。ちなみに、θ回転時の滑り速度Ｖｏ、Ｖｉは下記の式（５）、（６）で表せられる。ただし、Ｒｏは回転中心から第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間までの距離、Ｒｉは回転中心からリテーナ２８２と第２シャフト１８２との間までの距離とする。
【0082】
Ｖｏ＝２πＲｏθ／３６０ｔ （５）
Ｖｉ＝２πＲｉθ／３６０ｔ （６）
Ｖｉ＝２πＲｉθ／３６０ｔ （６）
【0083】
図２３、図２４及び図２６に示すように、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗力をＦｏ、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗力をＦｉとすると、潤滑剤Ｇの粘度ηが等しいことと、前述した式（２）～（４）とから下記の式（７）が成り立つ。
【0084】
η＝（Ｆｏ／Ａｏ）／（Ｖｏ／Δｙｏ）＝（Ｆｉ／Ａｉ）／（Ｖｉ／Δｙｉ）
（７）
（７）
【0085】
式（７）を変形すると、式（８）が導出される。
【0086】
Ｆｏ＝（Ｖｏ／Ｖｉ）×（Ａｏ／Ａｉ）×（Δｙｉ／Δｙｏ）×Ｆｉ
（８）
（８）
【0087】
図２７に示すように、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗トルク（連れまわりトルク）Ｔｏ、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗トルクＴｉと、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗力（連れまわり力）Ｆｏ、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗力Ｆｉとの間には、下記の式（９）、（１０）が成り立つ。
【0088】
Ｔｏ＝Ｒｏ×Ｆｏ （９）
Ｔｉ＝Ｒｉ×Ｆｉ （１０）
Ｔｉ＝Ｒｉ×Ｆｉ （１０）
【0089】
式（８）～（１０）から下記の（１１）式が導出される。
【0090】
Ｔｏ＝（Ｖｏ／Ｖｉ）×（Ａｏ／Ａｉ）×（Δｙｉ／Δｙｏ）×（Ｒｏ／Ｒｉ）×Ｔｉ （１１）
【0091】
また、上記の式（５）、（６）から式（１２）が導出される。
【0092】
Ｔｏ＝（Ａｏ／Ａｉ）×（Δｙｉ／Δｙｏ）×（Ｒｏ２／Ｒｉ２）×Ｔｉ
（１２）
（１２）
【0093】
上記したように、式（１）を満たせば、第２従動ギヤ１８６から潤滑剤Ｇを介してリテーナ２８２に必要な動力を伝達し、ピン２８３の押し戻しや、それに伴う遮断状態から接続状態への切り替えを確実に行うことが可能になる。即ち、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間において、フリクションボールやＯリング等の弾性部材を設けなくても、第２従動ギヤ１８６からリテーナ２８２へ必要な動力を伝達することが可能となる。このことは、第１従動ギヤ１８４とリテーナ２８２との間においても同様である。
【0094】
また、第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転抵抗トルク（連れまわりトルク）Ｔｏと、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の回転抵抗トルクＴｉとの間には、式（１２）の関係性がある。
【0095】
第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間、及び、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の潤滑剤は、同じ材質の潤滑剤であればよい。同じ材質の潤滑剤とは、同一又は同等の粘度を有する潤滑剤である。第２従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の潤滑剤を第１潤滑剤、及び、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の潤滑剤を第２潤滑剤とすると、第１潤滑剤及び第２潤滑剤の材質に基づいて、少なくとも以下のいずれか一つが決定される。
【0096】
（ｉ） 第２従動ギヤ１８６の中空穴の内周面とリテーナ２８２の外周面との接触面積である接触面積Ａｏ、若しくは、第２シャフト１８２の外周面とリテーナ２８２の内周面との接触面積である接触面積Ａｉ、又は、（ｉｉ）第２従動ギヤ１８６の中空穴の内周面とリテーナ２８２の外周面との離間距離である隙間Δｙｏ、若しくは、第２シャフト１８２の外周面とリテーナ２８２の内周面との離間距離である隙間Δｙｉ。
【0097】
反対に、（ｉ）第２従動ギヤ１８６の中空穴の内周面とリテーナ２８２の外周面との接触面積である接触面積Ａｏ、若しくは、第２シャフト１８２の外周面とリテーナ２８２の内周面との接触面積である接触面積Ａｉ、又は、（ｉｉ）第２従動ギヤ１８６の中空穴の内周面とリテーナ２８２の外周面との離間距離である隙間Δｙｏ、若しくは、第２シャフト１８２の外周面とリテーナ２８２の内周面との離間距離である隙間Δｙｉ、の少なくともいずれか一つに基づいて、第１潤滑剤の材質、又は、第２潤滑剤の材質の少なくともいずれか一方を決定してもよい。
【0098】
つぎに、前述した実施形態の第１変形例～第７変形例について、図２８～図３４を参照しつつ説明する。ただし、前述した実施形態と共通の構成については、前述した実施形態と同じ符号を用いることで、前述した実施形態の説明を援用する場合がある。
【0099】
図２８に示す第１変形例は、リテーナ２８２の内周面に、周方向に沿って延設され、かつ回転軸線方向に並列する複数の溝２８２ｃを備える点が前述した実施形態と相違している。このような第１変形例によれば、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間に、複数の溝２８２ｃによるエアギャップが形成されるので、リテーナ２８２と第２シャフト１８２との間の摺動抵抗、接触面積Ａｉ、回転抵抗トルクＴｉなどを減らすことができる。
【0100】
図２９に示す第２変形例は、リテーナ２８２の外周面に、周方向に沿って延設され、かつ回転軸線方向に並列する複数の溝２８２ｄを備える点と、リテーナ２８２と回転軸方向に隣接するワッシャＷの側面（リテーナ２８２との摺接面）に、周方向に沿って延設され、かつ径方向に並列する複数の溝Ｗａを備える点が前述した実施形態と相違している。このような第２変形例によれば、リテーナ２８２と従動ギヤ１８６との間、及びリテーナ２８２とワッシャＷとの間に、複数の溝２８２ｄ、Ｗａによるエアギャップを形成し、摺動抵抗、接触面積Ａｏ、回転抵抗トルクＴｏなどを減らすことができる。
【0101】
図３０に示す第３変形例は、従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間に、ベアリングＢＥを備える点が前述した実施形態と相違している。このような第３変形例によれば、従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の回転が滑らかになり、芯ずれも抑制できる。
【0102】
図３１及び図３２に示す第４、第５変形例は、リテーナ２８２の外周面に、潤滑剤Ｇが充填される複数の長円状のグリス溝２８２ｅ、又はＩ字状の２８２ｆを備える点が前述した実施形態と相違している。このような第４、第５変形例によれば、従動ギヤ１８６とリテーナ２８２との間の潤滑状態を長期に亘って維持し、耐久性を向上させることができる。
【0103】
図３３及び図３４に示す第６、第７変形例は、ローラ２８１及びピン２８３の個数が前述した実施形態と相違している。具体的に説明すると、図３３の第６変形例では、ピン２８３を１個とし、前述した実施形態の個数（３個）よりも少なくし、ローラ２８１を５個とし、前述した実施形態の個数（３個）よりも多くしている。図３４の第７変形例では、ピン２８３を２個とし、前述した実施形態の個数（３個）よりも少なくし、ローラ２８１を４個とし、前述した実施形態の個数（３個）よりも多くしている。このような第６、第７変形例によれば、伝達可能なトルクを増やすことができるだけでなく、摺動抵抗を減らすことができる。
【0104】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【0105】
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
【0106】
（１） 第１回転体（第１従動ギヤ１８４、第２従動ギヤ１８６）と第２回転体（第２シャフト１８２）との間に配置される係合子（ローラ２８１）と、
前記係合子を、前記第１回転体と前記第２回転体とが一体回転可能な係合状態と、前記第１回転体と前記第２回転体とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作部（操作機構２４０、リテーナ２８２、ピン２８３、ガイド２８４）と、を備える、断続装置（第１断続機構２１０、第２断続機構２２０）であって、
前記第１回転体及び前記第２回転体は、
互いの回転軸線が一致するように、且つ、前記回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置され、
前記第１回転体は内部に中空穴を有するとともに、前記中空穴内に前記第２回転体を配置可能に設けられ、
前記操作部は、
前記係合子を動かす作動子（リテーナ２８２）と、
該作動子を介して前記係合子を操作可能に、又は該作動子を介さず前記係合子を操作可能に設けられる操作子（操作機構２４０、ピン２８３、ガイド２８４）と、を有し、
前記操作子は、
前記回転軸線と直交する直交方向に沿って進退移動可能に設けられる進退子（ピン２８３）と、
前記回転軸線に沿って延在し、かつ該回転軸線に沿って進退移動可能に設けられる延在部（操作ロッド２４１）と、を有し、
前記断続装置は、
前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との間に介装される第１潤滑剤（潤滑剤Ｇ）と、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との間に介装される第２潤滑剤（潤滑剤Ｇ）と、を備える、断続装置。
前記係合子を、前記第１回転体と前記第２回転体とが一体回転可能な係合状態と、前記第１回転体と前記第２回転体とが相対回転可能な非係合状態と、に操作する操作部（操作機構２４０、リテーナ２８２、ピン２８３、ガイド２８４）と、を備える、断続装置（第１断続機構２１０、第２断続機構２２０）であって、
前記第１回転体及び前記第２回転体は、
互いの回転軸線が一致するように、且つ、前記回転軸線と直交する直交方向視で、互いの少なくとも一部が重なり合うよう配置され、
前記第１回転体は内部に中空穴を有するとともに、前記中空穴内に前記第２回転体を配置可能に設けられ、
前記操作部は、
前記係合子を動かす作動子（リテーナ２８２）と、
該作動子を介して前記係合子を操作可能に、又は該作動子を介さず前記係合子を操作可能に設けられる操作子（操作機構２４０、ピン２８３、ガイド２８４）と、を有し、
前記操作子は、
前記回転軸線と直交する直交方向に沿って進退移動可能に設けられる進退子（ピン２８３）と、
前記回転軸線に沿って延在し、かつ該回転軸線に沿って進退移動可能に設けられる延在部（操作ロッド２４１）と、を有し、
前記断続装置は、
前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との間に介装される第１潤滑剤（潤滑剤Ｇ）と、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との間に介装される第２潤滑剤（潤滑剤Ｇ）と、を備える、断続装置。
【0107】
（１）によれば、第１回転体と作動子との間では、フリクションボールやＯリング等の弾性部材を設けなくても潤滑剤によって動力が伝達されるので、適切に断続装置を遮断状態から接続状態へ切り替えることができる。また、フリクションボールやＯリング等の弾性部材が不要になり、部品点数を削減でき、さらに組立性を向上できる。
【0108】
（２） （１）に記載の断続装置であって、
前記作動子は、前記直交方向視で、前記第１回転体及び前記第２回転体と少なくとも一部が重なり合うよう配置される、断続装置。
前記作動子は、前記直交方向視で、前記第１回転体及び前記第２回転体と少なくとも一部が重なり合うよう配置される、断続装置。
【0109】
（３） （１）又は（２）に記載の断続装置であって、
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤は、同じ材質である、断続装置。
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤は、同じ材質である、断続装置。
【0110】
（４） （１）から（３）のいずれかに記載の断続装置であって、
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤の材質に基づいて、少なくとも以下のいずれか一つが決定される、断続装置。
（ｉ） 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積（接触面積Ａｏ）、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積（接触面積Ａｉ）、
又は、
（ｉｉ） 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離（隙間Δｙｏ）、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離（隙間Δｙｉ）。
前記第１潤滑剤及び前記第２潤滑剤の材質に基づいて、少なくとも以下のいずれか一つが決定される、断続装置。
（ｉ） 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積（接触面積Ａｏ）、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積（接触面積Ａｉ）、
又は、
（ｉｉ） 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離（隙間Δｙｏ）、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離（隙間Δｙｉ）。
【0111】
（５） （１）から（３）のいずれかに記載の断続装置であって、
（ｉ） 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積（接触面積Ａｏ）、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積（接触面積Ａｉ）、
又は、
（ｉｉ） 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離（隙間Δｙｏ）、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離（隙間Δｙｉ）、
の少なくともいずれか一つに基づいて、
前記第１潤滑剤の材質、又は、前記第２潤滑剤の材質の少なくともいずれか一方を決定する、断続装置。
（ｉ） 前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との接触面積である第１面積（接触面積Ａｏ）、若しくは、
前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との接触面積である第２面積（接触面積Ａｉ）、
又は、
（ｉｉ） 前記直交方向における、前記第１回転体の前記中空穴の内周面と前記作動子の外周面との離間距離である第１離間距離（隙間Δｙｏ）、若しくは、
前記直交方向における、前記第２回転体の外周面と前記作動子の内周面との離間距離である第２離間距離（隙間Δｙｉ）、
の少なくともいずれか一つに基づいて、
前記第１潤滑剤の材質、又は、前記第２潤滑剤の材質の少なくともいずれか一方を決定する、断続装置。
【0112】
（６） （１）から（５）のいずれかに記載の断続装置であって、
前記作動子は、前記外周面に溝部（溝２８２ｄ）を有する、断続装置。
前記作動子は、前記外周面に溝部（溝２８２ｄ）を有する、断続装置。
【0113】
（７） （１）から（６）のいずれかに記載の断続装置であって、
前記作動子は、前記内周面に他の溝部（溝２８２ｃ）を有する、断続装置。
前記作動子は、前記内周面に他の溝部（溝２８２ｃ）を有する、断続装置。
【符号の説明】
【0114】
１８２ 第２シャフト（第２回転体）
１８４ 第１従動ギヤ（第１回転体）
１８６ 第２従動ギヤ（第１回転体）
２１０ 断続機構（断続装置）
２２０ 断続機構（断続装置）
２４０ 操作機構（操作部、操作子）
２４１ 操作ロッド（延在部）
２８１ ローラ（係合子）
２８２ リテーナ（操作部、作動子）
２８２ｃ 溝（他の溝部）
２８２ｄ 溝（溝部）
２８３ ピン（操作部、操作子、進退子）
２８４ ガイド（操作部、操作子）
Ｇ 潤滑剤（第１潤滑剤、第２潤滑剤）
Δｙｏ 隙間（第１離間距離）
Δｙｉ 隙間（第２離間距離）
Ａｏ 接触面積（第１面積）
Ａｉ 接触面積（第２面積）
１８４ 第１従動ギヤ（第１回転体）
１８６ 第２従動ギヤ（第１回転体）
２１０ 断続機構（断続装置）
２２０ 断続機構（断続装置）
２４０ 操作機構（操作部、操作子）
２４１ 操作ロッド（延在部）
２８１ ローラ（係合子）
２８２ リテーナ（操作部、作動子）
２８２ｃ 溝（他の溝部）
２８２ｄ 溝（溝部）
２８３ ピン（操作部、操作子、進退子）
２８４ ガイド（操作部、操作子）
Ｇ 潤滑剤（第１潤滑剤、第２潤滑剤）
Δｙｏ 隙間（第１離間距離）
Δｙｉ 隙間（第２離間距離）
Ａｏ 接触面積（第１面積）
Ａｉ 接触面積（第２面積）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】