特許 7674857 継手装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-30

(45)【発行日】2025-05-12

(54)【発明の名称】継手装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 21/10 20060101AFI20250501BHJP

   A61F 2/62 20060101ALI20250501BHJP

   F16D 43/202 20060101ALI20250501BHJP

   F16F 15/10 20060101ALI20250501BHJP

   F16H 25/20 20060101ALI20250501BHJP

   F16H 35/00 20060101ALI20250501BHJP

   F16H 37/12 20060101ALI20250501BHJP

【ＦＩ】

F16H21/10 Z

A61F2/62

F16D43/202

F16F15/10 A

F16H25/20 Z

F16H35/00 B

F16H37/12 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021032998

(22)【出願日】2021-03-02

(65)【公開番号】P2022133998

(43)【公開日】2022-09-14

【審査請求日】2024-02-16

(73)【特許権者】

【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】小野 拓洋

(72)【発明者】

【氏名】島田 圭

【審査官】大山 広人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０８７９９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００７－５１２０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２０３７６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ２１／１０

Ａ６１Ｆ ２／６２

Ｆ１６Ｈ ２５／２０

Ｆ１６Ｈ ３５／００

Ｆ１６Ｈ ３７／１２

Ｆ１６Ｄ ４３／２０２

Ｆ１６Ｆ １５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との成す角を変更可能に連接する連接部と、
伸縮することにより前記第１部材と前記第２部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置と、を備える継手装置であって、
前記伸縮装置は、
動力源と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達路を有する動力伝達部と、
前記動力伝達路と並列となる位置に前記動力伝達路と接続されるよう設けられるとともに、前記動力伝達部における前記動力源と反対の側である反動力源側から前記動力伝達部における前記動力源の側である動力源側へ入力される外力に対して、反対方向の反力を発生する反力源と、
を備える、継手装置。

【請求項2】

請求項１に記載の継手装置であって、
前記伸縮装置は、前記動力伝達路における動力の遮断及び接続を切り替える断続機構をさらに備え、
前記継手装置は、前記断続機構を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記動力伝達路における動力の接続を行う接続状態と、前記動力伝達路における動力の遮断を行う遮断状態と、を切り替えるよう前記断続機構を制御する、継手装置。

【請求項3】

請求項２に記載の継手装置であって、
前記継手装置は、外部からの加重を受ける加重状態と、加重を受けない非加重状態と、を遷移するように設けられ、
前記制御部は、
前記非加重状態のときに前記断続機構を前記遮断状態に制御する、継手装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の継手装置であって、
前記反力源は、互いに噛み合う第１ギヤ及び第２ギヤを介して前記動力伝達路に接続されることによって、前記動力伝達路と並列となる位置に配置される、
継手装置。

【請求項5】

請求項４に記載の継手装置であって、
前記第２ギヤを前記第１ギヤよりも前記反力源の側に配置されたギヤとしたとき、
前記第１ギヤの回転数に対する前記第２ギヤの回転数の比率が、１より大きい、
継手装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の継手装置であって、
前記動力伝達部は、前記動力伝達路上に配置される変速機を有し、
前記動力伝達路において前記動力源側を上流側としたとき、
前記変速機は、
（ａ）前記反力源が、該変速機よりも下流側に接続される場合、増速機構として設けられ、
又は、
（ｂ）前記反力源が、該変速機よりも上流側に接続される場合、減速機構として設けられる、
継手装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の継手装置であって、
前記反力源は、
前記外力に対し反対方向の前記反力となる減衰が生じるように設けられるとともに、ダンパ本体とロータリー軸とを有し、前記ダンパ本体と前記ロータリー軸との相対回転に所定の回転抵抗を与えるよう設けられるロータリーダンパである、
継手装置。

【請求項8】

請求項１から６のいずれか１項に記載の継手装置であって、
前記動力源は、回転電機であって、
前記反力源は、
前記外力に対し反対方向の前記反力を発生するように、入力される回転を弱める方向に力行駆動するよう、又は、回生駆動するよう設けられる他の回転電機である、
継手装置。

【請求項9】

第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との成す角を変更可能に連接する連接部と、
伸縮することにより前記第１部材と前記第２部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置と、を備える継手装置であって、
前記伸縮装置は、
動力源と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達部と、
前記動力伝達部における前記動力源と反対の側である反動力源側から前記動力伝達部における前記動力源の側である動力源側へ入力される外力に対して、反対方向の反力を発生する反力源と、を備え、
前記動力源は、回転電機であって、
前記反力源は、
前記外力に対し反対方向の前記反力を発生するように、入力される回転を弱める方向に力行駆動するよう、又は、回生駆動するよう設けられる前記回転電機である、
継手装置。

【請求項10】

請求項９に記載の継手装置であって、
前記動力源としての前記回転電機が力行駆動をしていない状態で、前記外力が入力されたときに、
前記反力源としての前記回転電機を回生駆動するよう設けられる、
継手装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、継手装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２つの部材を連接する連接部に用いられる継手装置として、２つの部材の成す角を変更可能な伸縮装置を備えるものが知られている。このような継手装置として、例えば、膝関節に用いられる義足がある。特許文献１には、切断脚の断端部に装着される義足の大腿ソケット内に切断脚の断端部の筋肉の収縮運動を検知するセンサーを設け、膝継手部の屈曲及び伸展の抵抗を調整する液圧シリンダーの可変バルブの絞り具合を、センサーからの検知情報により制御することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－１９１０５号公報

【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に記載の義足では、屈曲又は伸展の抵抗を発生させることはできても、膝継手部を屈曲又は伸展させることはできなかった。

【0005】

本発明は、連接部を屈曲又は伸展させることができるとともに、連接部が伸展又は屈曲する際に反力を発生させることが可能な継手装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との成す角を変更可能に連接する連接部と、
伸縮することにより前記第１部材と前記第２部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置と、を備える継手装置であって、
前記伸縮装置は、
動力源と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達路を有する動力伝達部と、
前記動力伝達路と並列となる位置に前記動力伝達路と接続されるよう設けられるとともに、前記動力伝達部における前記動力源と反対の側である反動力源側から前記動力伝達部における前記動力源の側である動力源側へ入力される外力に対して、反対方向の反力を発生する反力源と、
を備える。

【0007】

また、本発明は、
第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との成す角を変更可能に連接する連接部と、
伸縮することにより前記第１部材と前記第２部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置と、を備える継手装置であって、
前記伸縮装置は、
動力源と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達部と、
前記動力伝達部における前記動力源と反対の側である反動力源側から前記動力伝達部における前記動力源の側である動力源側へ入力される外力に対して、反対方向の反力を発生する反力源と、を備え、
前記動力源は、回転電機であって、
前記反力源は、
前記外力に対し反対方向の前記反力を発生するように、入力される回転を弱める方向に力行駆動するよう、又は、回生駆動するよう設けられる前記回転電機である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、動力源により連接部を屈曲又は伸展させることができるとともに、減衰部により連接部が伸展又は屈曲する際に反力を発生させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態の電動義足１を斜め前方から見た斜視図である。

【図2】図１の電動義足１を斜め後方から見た斜視図である。

【図3】図１の電動義足１の内部構造を示す図である。

【図4】図１の電動義足１の動力伝達部の拡大図である。

【図5A】図４の動力伝達部が第１変速状態にあるときの動力伝達部の動力伝達を示す図である。

【図5B】図４の動力伝達部が第２変速状態にあるときの動力伝達部の動力伝達を示す図である。

【図5C】図４の動力伝達部がフリー状態にあるときの動力伝達部の動力伝達を示す図である。

【図6】階段を昇る際に、膝関節機構３０を屈曲した状態から伸展する動力を説明する図である。

【図7】階段を昇る際に、膝関節機構３０を伸展した状態から屈曲する動力を説明する図である。

【図8】本発明の第２実施形態の電動義足１の動力伝達部の斜視図である。

【図9】図８の動力伝達部の断面図である。

【図10】本発明の各実施形態の電動義足１に共通する減衰部１００及び減衰作動部２００の分解斜視図である。

【図11】（Ａ）～（Ｅ）は電動義足１を用いた平地歩行時の動きを示す図である。

【図12】図１１の（Ａ）の状態における電動義足１の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の継手装置の一例としての電動義足の各実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、電動義足の使用者を基準に前後方向、左右方向、上下方向を定義する。図面には、電動義足の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤとして示す。

【0011】

＜第１実施形態＞
［電動義足］
本実施形態の電動義足１は、図１～図３に示すように、ひざのない人のための義足であり、ひざの下側に位置する膝下側部材１０と、ひざの上側に位置する膝上側部材２０と、膝下側部材１０と膝上側部材２０との成す角を変更可能に連接する膝関節機構３０と、伸縮することにより膝下側部材１０と膝上側部材２０との成す角を変更可能な伸縮装置４０と、を備える。

【0012】

膝上側部材２０は、不図示のソケットに連結されるアダプター２１が設けられた上壁部２２と、上壁部２２の左右両端から下方に延びる一対の上側側壁部２３と、を備え、前後方向から見て下方が開口する略Ｕ字形状を有する。

【0013】

膝下側部材１０は、脚部１１が設けられた下壁部１２と、下壁部１２の左右両端から上方に延びる一対の下側側壁部１３と、を備え、前後方向から見て上方が開口する略Ｕ字形状を有する。

【0014】

膝上側部材２０の一対の上側側壁部２３間には、膝下側部材１０の一対の下側側壁部１３が回動部３５を中心に回転可能に連結される。この機構により、膝下側部材１０と膝上側部材２０との成す角が変更可能に連接され、膝関節機構３０が構成される。

【0015】

膝上側部材２０と膝下側部材１０との間に形成された空間には、膝下側部材１０と膝上側部材２０との成す角を変更可能な伸縮装置４０が設けられる。

【0016】

伸縮装置４０は、図４も参照して、回転動力を出力するモータＭと、モータＭの動力を伝達する動力伝達部と、を備える。動力伝達部は、変速機Ｔと、変速機Ｔに動力伝達可能に接続され、変速機Ｔから出力される回転動力を並進運動に変換する第１スピンドルユニットＳＰ１と、モータＭと後述する変速機Ｔの第１変速機構Ｔ１及び第２変速機構Ｔ２との間に介装される断続機構５０と、モータＭから出力される回転動力を、断続機構５０の作動子５５の並進運動に変換する第２スピンドルユニットＳＰ２と、を備える。なお、モータＭから見て第１スピンドルユニットＳＰ１の下流側にギア等の動力伝達部材が設けられる場合、動力伝達部にはこれら動力伝達部材も含まれ、全ての動力伝達部材が動力伝達路を構成する。

【0017】

変速機Ｔは、天板部６１と、底板部６２と、これら天板部６１及び底板部６２の左右両端を連結する一対の側板部６３と、を備え、前後方向から見て矩形形状を有する変速機ケース６０を備える。変速機ケース６０は、底板部６２から下方に延びる一対の回動翼６４が膝下側部材１０の下壁部１２から上方に延びる回動支持壁１４に下揺動部７０を中心に揺動可能且つ移動不能に支持される。

【0018】

モータＭは、出力軸７１が天板部６１を貫通して変速機ケース６０の内部に突出するように変速機ケース６０の天板部６１の前方且つ上方に配置される。第１スピンドルユニットＳＰ１は、前後方向において断続機構５０を挟んでモータＭとは反対側に配置される。言い換えると、モータＭは、断続機構５０よりも前後方向において前方に配置され、第１スピンドルユニットＳＰ１は、断続機構５０よりも前後方向において後方に配置されている。これにより、電動義足１にモータＭを搭載しても、前後方向のバランスを保持しながら、電動義足１が幅方向に大きくなるのを抑制できる。

【0019】

モータＭから出力される回転動力を、断続機構５０の作動子５５の並進運動に変換する第２スピンドルユニットＳＰ２は、前後方向においてモータＭと第１スピンドルユニットＳＰ１との間に配置される。モータＭの出力軸７１、第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３、第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５は、互いに平行に配置され、膝関節機構３０が完全に伸展した状態において、上下方向を向くように配置されている。

【0020】

第１スピンドルユニットＳＰ１は、雄ねじ７３ａが形成された第１スピンドル７３と、雌ねじ７４ａが形成されたスリーブ７４と、を有し、第１スピンドル７３の回転によりスリーブ７４が第１スピンドル７３の軸心に沿って並進運動する。本実施形態では、第１スピンドル７３は、変速機Ｔによって伝達されたモータＭの回転動力を受けて回転運動を行う。一方、スリーブ７４は、膝上側部材２０の上壁部２２から下方に延びる一対の内側側壁部２４に上揺動部２５を中心に揺動可能且つ移動不能に取り付けられる。したがって、変速機Ｔによって伝達されたモータＭの回転動力を受けて第１スピンドル７３が一方側（図５Ａの矢印Ｄ１方向）に回転すると、スリーブ７４が変速機Ｔから離れるように並進移動し、第１スピンドル７３が他方側（図５Ｂの矢印Ｄ２方向）に回転すると、スリーブ７４が変速機Ｔに近づくように並進移動する。

【0021】

即ち、第１スピンドル７３の回転方向に応じてスリーブ７４と変速機Ｔとの距離が伸縮する。スリーブ７４は、前述したように膝上側部材２０に移動不能に取り付けられているため、第１スピンドル７３の回転方向に応じてスリーブ７４と変速機Ｔとの距離が伸縮することで、変速機Ｔが取り付けられた膝下側部材１０とスリーブ７４が取り付けられた膝上側部材２０とが、回動部３５を中心に回転する。これにより、膝上側部材２０と膝下側部材１０との成す角が変わる。

【0022】

変速機Ｔは、図４に示すように、モータＭの出力軸７１に設けられる出力ギヤ７２と、第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５の略中央部に設けられ、出力ギヤ７２と噛み合う入力ギヤ７７と、第１変速機構Ｔ１と、第２変速機構Ｔ２と、を備える。

【0023】

第１変速機構Ｔ１は、第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５の上側に移動不能に設けられた第１駆動ギヤ７８と、第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３に第１スピンドル７３と一体回転するように設けられ、第１駆動ギヤ７８と噛み合う第１従動ギヤ７９とから構成される。

【0024】

第２変速機構Ｔ２は、第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５の下側に移動不能に設けられた第２駆動ギヤ８０と、第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３に第１スピンドル７３と一体回転するように設けられ、第２駆動ギヤ８０と噛み合う第２従動ギヤ８１とから構成される。

【0025】

第１変速機構Ｔ１は、モータＭの動力を第１変速比で伝達する。第２変速機構Ｔ２は、モータＭの動力を第１変速比とは異なる第２変速比で伝達する。変速比の異なる２つの動力伝達路を備えることで、膝関節機構３０における伸展と屈曲の動作スピード及び発生動力を切り替えることができる。第１変速比及び第２変速比は異なっていればよく、第１変速機構Ｔ１と第２変速機構Ｔ２とは、いずれか一方が減速機構で他方が増速機構であってもよく、いずれか一方が等速機構で他方が減速機構又は増速機構であってもよく、両方が減速機構であってもよく、両方が増速機構であってもよい。

【0026】

第１変速比を、第１変速機構Ｔ１におけるモータＭ側の回転数である変速前回転数に対する、第１変速機構Ｔ１における反モータＭ側（第１スピンドルユニットＳＰ１側）の回転数である変速後回転数の比率とし、第２変速比を、第２変速機構Ｔ２におけるモータＭ側の回転数である変速前回転数に対する、第２変速機構Ｔ２における反モータＭ側（第１スピンドルユニットＳＰ１側）の回転数である変速後回転数の比率としたとき、第１変速比は、第２変速比よりも小さくなるよう構成されることが好ましい。

【0027】

例えば、第１変速機構Ｔ１の第１変速比が１より小さい場合、反モータＭ側（第１スピンドルユニットＳＰ１側）の回転数はモータＭ側の回転数よりも減少し、トルクが増加する。第２変速機構Ｔ２の第２変速比が１より大きい場合、反モータＭ側（第１スピンドルユニットＳＰ１側）の回転数はモータＭ側の回転数よりも増加し、トルクが減少する。この場合、第１駆動ギヤ７８は、第２駆動ギヤ８０よりも小径となり、第１駆動ギヤ７８とモータＭとを近接配置することができる。本実施形態では、第１変速機構Ｔ１が第２変速機構Ｔ２よりもモータＭの近くに配置されている。より具体的には、モータＭが、第１駆動ギヤ７８の前方に第１駆動ギヤ７８と上下方向でオーバーラップするように配置されている。

【0028】

第１変速機構Ｔ１と第２変速機構Ｔ２とは、断続機構５０により切り替えられる。断続機構５０は、モータＭと第１変速機構Ｔ１との間に介装される上側クラッチ５０Ｕと、モータＭと第２変速機構Ｔ２との間に介装される下側クラッチ５０Ｄと、入力ギヤ７７と一体に回転する作動子５５と、を備える。

【0029】

上側クラッチ５０Ｕは、モータＭ側の係合子である第１係合子５１と、第１変速機構Ｔ１側の係合子である第２係合子５２と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第１係合子５１は、入力ギヤ７７と一体に回転するように作動子５５及び入力ギヤ７７の上方に設けられる。第２係合子５２は、第１係合子５１と係合可能に第１駆動ギヤ７８の下方に第１駆動ギヤ７８と一体に回転するように設けられる。第２係合子５２及び第１駆動ギヤ７８は、第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５の上方に、第２スピンドル７５に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。

【0030】

下側クラッチ５０Ｄは、モータＭ側の係合子である第３係合子５３と、第２変速機構Ｔ２側の係合子である第４係合子５４と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第３係合子５３は、入力ギヤ７７と一体に回転するように作動子５５及び入力ギヤ７７の下方に設けられる。第４係合子５４は、第３係合子５３と係合可能に第２駆動ギヤ８０の上方に第２駆動ギヤ８０と一体に回転するように設けられる。第４係合子５４及び第２駆動ギヤ８０は、第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５の下方に、第２スピンドル７５に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。

【0031】

作動子５５は、上記したように入力ギヤ７７と一体回転するように入力ギヤ７７に取り付けられるとともに、その上部と下部に第１係合子５１及び第３係合子５３が一体回転するように取り付けられている。作動子５５は、第２スピンドル７５の略中央、即ち、上下方向で第１駆動ギヤ７８と第２駆動ギヤ８０との間に介装されている。ここで、作動子５５は、第２スピンドルユニットＳＰ２のスクリューナット７６である。第２スピンドルユニットＳＰ２は、雄ねじが形成された第２スピンドル７５と、雌ねじが形成されたスクリューナット７６（作動子５５）と、を有し、入力ギヤ７７の回転に伴って、スクリューナット７６（作動子５５）が第２スピンドル７５の軸心に沿って回転しながら並進運動する。

【0032】

スクリューナット７６（作動子５５）は、モータＭが第１方向（図５Ａの矢印Ｄ１方向）に回転するときに、並進運動の移動方向である上下方向において上方に移動し、モータＭが第１方向とは反対側の第２方向（図５Ｂの矢印Ｄ２方向）に回転するときに、上下方向において下方に移動する。このように、モータＭの回転方向を変えることで、作動子５５の移動方向を変えることができる。

【0033】

断続機構５０は、作動子５５が第２スピンドル７５の軸心に沿って並進運動することで第１変速状態、第２変速状態、フリー状態の３つの状態を取りうる。

【0034】

第１変速状態では、図５Ａに示すように、モータＭが第１方向（図５Ａの矢印Ｄ１方向）に回転し、スクリューナット７６（作動子５５）が上方に移動することで、第１係合子５１と第２係合子５２とが接続状態となり且つ第３係合子５３と第４係合子５４とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ５０Ｕが締結され、下側クラッチ５０Ｄが解放される。第１変速状態では、モータＭの動力が、出力ギヤ７２、入力ギヤ７７、作動子５５、第１係合子５１、第２係合子５２、第１駆動ギヤ７８、第１従動ギヤ７９、第１スピンドルユニットＳＰ１へと伝達される。

【0035】

第２変速状態では、図５Ｂに示すように、モータＭが第２方向（図５Ｂの矢印Ｄ２方向）に回転し、スクリューナット７６（作動子５５）が下方に移動することで、第１係合子５１と第２係合子５２とが遮断状態となり且つ第３係合子５３と第４係合子５４とが接続状態となる。言い換えると、上側クラッチ５０Ｕが解放され、下側クラッチ５０Ｄが締結される。第２変速状態では、モータＭの動力が、出力ギヤ７２、入力ギヤ７７、作動子５５、第３係合子５３、第４係合子５４、第２駆動ギヤ８０、第２従動ギヤ８１、第１スピンドルユニットＳＰ１へと伝達される。

【0036】

フリー状態では、図５Ｃに示すように、第１係合子５１と第２係合子５２とが遮断状態となり且つ第３係合子５３と第４係合子５４とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ５０Ｕが解放され、下側クラッチ５０Ｄが解放される。フリー状態では、モータＭが停止し、第１スピンドルユニットＳＰ１の回転によって第１従動ギヤ７９及び第２従動ギヤ８１が回転するが、第１スピンドルユニットＳＰ１の回転が、第１従動ギヤ７９、第１駆動ギヤ７８、第２係合子５２に伝達されるものの第１係合子５１へは伝達されない。同様に、第１スピンドルユニットＳＰ１の回転が、第２従動ギヤ８１、第２駆動ギヤ８０、第４係合子５４に伝達されるものの第３係合子５３へは伝達されない。

【0037】

なお、図４～図５Ｃ中、符号Ｄは、ロータリーダンパであり、モータＭの回転時に、スクリューナット７６（作動子５５）が確実に並進移動できるように第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５に適度な抵抗を与える。ロータリーダンパＤは、ロータリーダンパＤの回転軸に設けられる第１ダンパーギヤ８６と、第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５に第２スピンドル７５と一体回転するように設けられ、第１ダンパーギヤ８６と噛み合う第２ダンパーギヤ８７とから構成される。ロータリーダンパＤは、変速機ケース６０の底板部６２の前方且つ上方であって、モータＭの下方に配置されている。

【0038】

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。

【0039】

具体的に説明すると、図６に示すように、電動義足１を前に出して階段を昇る際に電動義足１に荷重がかかった状態で、膝関節機構３０を屈曲した状態から伸展するとき大きな動力が必要となる。

【0040】

このとき、図５Ａに示すように、モータＭを第１方向（図５Ａの矢印Ｄ１方向）に回転させることで、モータＭの動力が出力ギヤ７２から入力ギヤ７７に伝達される。入力ギヤ７７が第２方向（図５Ａの矢印Ｄ２方向）に回転することで、作動子５５は第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５周りを回転しつつ第２スピンドル７５に案内されて上方に移動する。そして、作動子５５及び入力ギヤ７７の上方に設けられた第１係合子５１が第１駆動ギヤ７８の下方に設けられた第２係合子５２と係合し、断続機構５０が第１変速状態となる。

【0041】

断続機構５０が第１変速状態のとき、モータＭの動力が、出力ギヤ７２、入力ギヤ７７、作動子５５、第１係合子５１、第２係合子５２、第１駆動ギヤ７８、第１従動ギヤ７９、第１スピンドルユニットＳＰ１へと伝達される。第１駆動ギヤ７８が入力ギヤ７７とともに第２方向（図５Ａの矢印Ｄ２方向）に回転することで、第１従動ギヤ７９が第１方向（図５Ａの矢印Ｄ１方向）に回転し、第１従動ギヤ７９が第１方向（図５Ａの矢印Ｄ１方向）に回転することで、第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３が第１方向（図５Ａの矢印Ｄ１方向）に回転する。これにより、スリーブ７４が変速機Ｔから離れるように並進移動し、変速機Ｔが取り付けられた膝下側部材１０に対し、スリーブ７４が取り付けられた膝上側部材２０が回動部３５を中心に回転して、膝関節機構３０が伸展する。

【0042】

一方、階段の昇段動作をスムーズに行うためには、図７に示すように、健常足に荷重がかかった状態で、膝関節機構３０が伸展した状態から屈曲させる（持ち上げる）必要がある。膝関節機構３０が伸展した状態から屈曲させる際には、大きな動力は必要ないが素早い動作が必要となる。

【0043】

このとき、図５Ｂに示すように、モータＭを第２方向（図５Ｂの矢印Ｄ２方向）に回転させることで、モータＭの動力が出力ギヤ７２から入力ギヤ７７に伝達される。入力ギヤ７７が第１方向（図５Ｂの矢印Ｄ１方向）に回転することで、作動子５５は第２スピンドルユニットＳＰ２の第２スピンドル７５周りを回転しつつ第２スピンドル７５に案内されて下方に移動する。そして、作動子５５及び入力ギヤ７７の下方に設けられた第３係合子５３が第２駆動ギヤ８０の上方に設けられた第４係合子５４と係合し、断続機構５０が第２変速状態となる。

【0044】

断続機構５０が第２変速状態のとき、モータＭの動力が、出力ギヤ７２、入力ギヤ７７、作動子５５、第３係合子５３、第４係合子５４、第２駆動ギヤ８０、第２従動ギヤ８１、第１スピンドルユニットＳＰ１へと伝達される。第２駆動ギヤ８０が入力ギヤ７７とともに第１方向（図５Ｂの矢印Ｄ１方向）に回転することで、第２従動ギヤ８１が第２方向（図５Ｂの矢印Ｄ２方向）に回転し、第２従動ギヤ８１が第２方向（図５Ｂの矢印Ｄ２方向）に回転することで、第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３が第２方向（図５Ｂの矢印Ｄ２方向）に回転する。これにより、スリーブ７４が変速機Ｔに近づくように並進移動し、スリーブ７４が取り付けられた膝上側部材２０に対し、変速機Ｔが取り付けられた膝下側部材１０が回動部３５を中心に回転して、膝関節機構３０が屈曲する。

【0045】

階段を降りる際及び平地を歩行する際には、モータＭの動力は必要ないのでモータＭが停止される。

【0046】

しかし、モータＭが停止した状態で電動義足１に外部から加重されると、進展した状態の膝関節機構３０が加重に耐えかねて屈曲してしまう、いわゆる膝折れが発生する虞がある。そこで、電動義足１には、階段の降段時及び平地歩行時などに膝折れを防止するため、動力伝達部へ入力される外力に対し反対方向の反力を発生する反力源が設けられている。反力源の詳細は後述する。

【0047】

このように構成された電動義足１では、モータＭの動力を伝達する変速機Ｔを介して膝関節機構３０を伸展及び屈曲させることができる。モータＭの制御は、不図示のモータ制御部によって行われる。本実施形態では、断続機構５０の制御もモータ制御部によって行われ、言い換えると、モータ制御部が断続機構制御部を兼ねている。膝関節機構３０の回動範囲は１８０°以下に制限されており、膝関節機構３０が伸展した状態では膝下側部材１０と膝上側部材２０との成す角は約１８０°であり、膝関節機構３０が屈曲した状態ではこの成す角が１８０°未満となる。

【0048】

変速機Ｔは、変速比の異なる２つの動力伝達路を備えるので、膝関節機構３０における伸展と屈曲の動作スピード及び発生動力を切り替えることができる。特に、階段の昇る際に膝関節機構３０の屈曲時と伸展時とでは求められる動作スピード及び発生動力が異なるところ、膝関節機構３０の屈曲時と伸展時とで動力伝達路を変えることができる。

【0049】

また、モータＭと変速機Ｔとの間に介装される断続機構５０が、モータＭと第１変速機構Ｔ１との間に介装される上側クラッチ５０Ｕと、モータＭと第２変速機構Ｔ２との間に介装される下側クラッチ５０Ｄと、を有するので、２つの動力伝達路を適切に切り替えることができる。

【0050】

特に、伸縮装置４０は、モータＭから出力される回転動力を、作動子５５の並進運動に変換する第２スピンドルユニットＳＰ２を備えるので、１つのモータＭで作動子５５の制御と膝関節機構３０における伸展と屈曲の制御とを実現できる。さらに、１つの作動子５５によって、変速機Ｔを第１変速状態と、第２変速状態と、フリー状態とに切り替え可能に構成されるので、２つの動力伝達路が同時に接続されることを回避できる。

【0051】

また、膝関節機構３０が伸展した状態において、膝関節機構３０の回動部３５の回動軸に沿って電動義足１を見たとき、膝下側部材１０と膝上側部材２０との成す角が１８０°未満である領域（図３の回動部３５と下揺動部７０とを結んだ線よりも後方（脹脛）側の領域）を挟角領域と呼び、成す角が１８０°以上である領域（図３の回動部３５と下揺動部７０とを結んだ線よりも前方（脛）側の領域）を広角領域と呼ぶと、第１スピンドルユニットＳＰ１は挟角領域に配置される。一方、モータＭは広角領域に配置される。このように第１スピンドルユニットＳＰ１を挟角領域に配置し、モータＭを広角領域に配置することで、膝関節機構３０の回動部３５を挟んで第１スピンドルユニットＳＰ１とモータＭとをバランスよく配置することができる。さらに、変速機Ｔ及び断続機構５０は、モータＭと第１スピンドルユニットＳＰ１との間に配置される。したがって、これらモータＭ、変速機Ｔ、断続機構５０及び第１スピンドルユニットＳＰ１を集約して配置することができる。

【0052】

＜第２実施形態＞
第２実施形態の電動義足１は、伸縮装置４０の構成が第１実施形態の電動義足１と異なるものである。より具体的に説明すると、第１実施形態の伸縮装置４０では、作動子５５の並進運動は、モータＭから出力される回転動力が第２スピンドルユニットＳＰ２によって変換されることで実現された。これに対し、第２実施形態の伸縮装置４０では、作動子５５の並進運動は、モータＭとは異なる駆動源であるクラッチアクチュエータＡＣＴと、クラッチアクチュエータＡＣＴの動力を作動子５５に伝達するクラッチフォーク９０と、により実現される。以下の説明では、第２実施形態の電動義足１の伸縮装置４０について図８及び図９を参照しながら説明するが、第１実施形態の電動義足１の伸縮装置４０と同一又は同等の構成について図中に同一の符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

【0053】

第２実施形態の伸縮装置４０は、図８及び図９に示すように、回転動力を出力するモータＭと、モータＭの動力を伝達する変速機Ｔと、変速機Ｔに動力伝達可能に接続され、変速機Ｔから出力される回転動力を並進運動に変換する第１スピンドルユニットＳＰ１と、モータＭと変速機Ｔの第１変速機構Ｔ１及び第２変速機構Ｔ２との間に介装される断続機構５０と、モータＭの出力軸７１及び第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３と平行に配置され断続機構５０を支持するサポートシャフト９５と、並進運動を行うクラッチアクチュエータＡＣＴと、クラッチアクチュエータＡＣＴの動力を断続機構５０の作動子５５に伝達するクラッチフォーク９０と、を備える。

【0054】

クラッチアクチュエータＡＣＴは、モータＭとは異なる動力源であり、図８中の矢印Ｙ１で示すように、サポートシャフト９５の軸心方向（上下方向）に沿って並進運動を行う。クラッチアクチュエータＡＣＴの制御は、不図示のアクチュエータ制御部によって行われる。即ち、本実施形態では、モータＭを制御するモータ制御部とは異なるアクチュエータ制御部が断続機構制御部として機能する。

【0055】

クラッチフォーク９０は、クラッチフォーク９０の一端部がクラッチアクチュエータＡＣＴに連結され、且つ中間部が揺動軸６５に支持されることで、図８中の矢印Ｙ２で示すように、揺動軸６５を中心に揺動自在に構成される。クラッチフォーク９０の他端部には、揺動軸６５に対しクラッチアクチュエータＡＣＴとは反対側に位置する分岐部９１から二又に分岐し、円弧状に互いに反対方向に延びるアーム９２が設けられる。各アーム９２の先端部には、後述するスライドクラッチ５６に嵌合する連結ピン９３が設けられる。従って、クラッチアクチュエータＡＣＴが並進運動を行うことで、クラッチフォーク９０は揺動軸６５を中心に揺動し、クラッチフォーク９０の連結ピン９３が上下に揺動する。

【0056】

変速機Ｔは、モータＭの出力軸７１に設けられる出力ギヤ７２と、サポートシャフト９５の略中央部に設けられ、出力ギヤ７２と噛み合う第１入力ギヤ７７Ａ及び第２入力ギヤ７７Ｂと、第１変速機構Ｔ１と、第２変速機構Ｔ２と、を備える。第１入力ギヤ７７Ａ及び第２入力ギヤ７７Ｂは、入力ギヤ７７を構成する。

【0057】

第１変速機構Ｔ１は、サポートシャフト９５の上側に移動不能に設けられた第１駆動ギヤ７８と、第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３に第１スピンドル７３と一体回転するように設けられ、第１駆動ギヤ７８と噛み合う第１従動ギヤ７９とから構成される。

【0058】

第２変速機構Ｔ２は、サポートシャフト９５の下側に移動不能に設けられた第２駆動ギヤ８０と、第１スピンドルユニットＳＰ１の第１スピンドル７３に第１スピンドル７３と一体回転するように設けられ、第２駆動ギヤ８０と噛み合う第２従動ギヤ８１とから構成される。

【0059】

なお、第１変速機構Ｔ１及び第２変速機構Ｔ２の変速比については第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。第１変速機構Ｔ１と第２変速機構Ｔ２とは、断続機構５０により切り替えられる。断続機構５０は、モータＭと第１変速機構Ｔ１との間に介装される上側クラッチ５０Ｕと、モータＭと第２変速機構Ｔ２との間に介装される下側クラッチ５０Ｄと、作動子５５と、を備える。

【0060】

上側クラッチ５０Ｕは、モータＭ側の係合子である第１係合子５１と、第１変速機構Ｔ１側の係合子である第２係合子５２と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第１係合子５１は、第１入力ギヤ７７Ａと一体に回転するように第１入力ギヤ７７Ａの上方に設けられる。第２係合子５２は、第１係合子５１と係合可能に第１駆動ギヤ７８の下方に第１駆動ギヤ７８と一体に回転するように設けられる。第２係合子５２及び第１駆動ギヤ７８は、サポートシャフト９５の上方に、サポートシャフト９５に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。

【0061】

下側クラッチ５０Ｄは、モータＭ側の係合子である第３係合子５３と、第２変速機構Ｔ２側の係合子である第４係合子５４と、を備える噛み合いクラッチである。より詳しく説明すると、第３係合子５３は、第２入力ギヤ７７Ｂと一体に回転するように第２入力ギヤ７７Ｂの下方に設けられる。第４係合子５４は、第３係合子５３と係合可能に第２駆動ギヤ８０の上方に第２駆動ギヤ８０と一体に回転するように設けられる。第４係合子５４及び第２駆動ギヤ８０は、サポートシャフト９５の下方に、サポートシャフト９５に対し相対回転自在に且つ移動不能に取り付けられている。

【0062】

作動子５５は、クラッチフォーク９０の連結ピン９３と常時係合する円環状のスライドクラッチ５６と、スライドクラッチ５６とともに並進運動を行う軸受５７と、を備え、上下方向において第１入力ギヤ７７Ａと第２入力ギヤ７７Ｂとの間に配置されている。

【0063】

スライドクラッチ５６には、クラッチフォーク９０の連結ピン９３が係合する連結孔が設けられ、連結孔は、クラッチフォーク９０の揺動を吸収しスライドクラッチ５６の上下方向の並進運動に変換する。

【0064】

軸受５７は、スライドクラッチ５６に回転不能に支持された外輪５７ａと、第１係合子５１が設けられた第１入力ギヤ７７Ａと第３係合子５３が設けられた第２入力ギヤ７７Ｂと一体回転するように構成された内輪５７ｂと、外輪５７ａと内輪５７ｂとの間に配置され、外輪５７ａと内輪５７ｂとの相対回転を許容する転動体５７ｃと、を備える。

【0065】

内輪５７ｂは、第１入力ギヤ７７Ａ及び第２入力ギヤ７７Ｂとともにサポートシャフト９５にキー連結されたサポートフランジ９６の外周部に上下方向に並進移動可能に支持されている。

【0066】

スライドクラッチ５６及び軸受５７（作動子５５）は、クラッチアクチュエータＡＣＴによってクラッチフォーク９０の一端部が下方に移動するときに、サポートシャフト９５に沿って上方に移動し、クラッチアクチュエータＡＣＴによってクラッチフォーク９０の一端部が上方に移動するときに、サポートシャフト９５に沿って下方に移動する。なお、スライドクラッチ５６及び外輪５７ａと、第１入力ギヤ７７Ａとの間には上下方向に所定の隙間が設けられ、非回転部材であるスライドクラッチ５６及び外輪５７ａに対し、第１入力ギヤ７７Ａが干渉しないように構成される。同様に、スライドクラッチ５６及び外輪５７ａと、第２入力ギヤ７７Ｂとの間には上下方向に所定の隙間が設けられ、非回転部材であるスライドクラッチ５６及び外輪５７ａに対し、第２入力ギヤ７７Ｂが干渉しないように構成される。

【0067】

断続機構５０は、スライドクラッチ５６及び軸受５７（作動子５５）がサポートシャフト９５の軸心に沿って上下方向に並進運動することで第１変速状態、第２変速状態、フリー状態の３つの状態を取りうる。

【0068】

第１変速状態では、スライドクラッチ５６及び軸受５７（作動子５５）が上方に移動することで、図５Ａと同様に、第１係合子５１と第２係合子５２とが接続状態となり且つ第３係合子５３と第４係合子５４とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ５０Ｕが締結され、下側クラッチ５０Ｄが解放される。第１変速状態では、モータＭの動力が、出力ギヤ７２、第１入力ギヤ７７Ａ（内輪５７ｂ及び第２入力ギヤ７７Ｂ）、第１係合子５１、第２係合子５２、第１駆動ギヤ７８、第１従動ギヤ７９、第１スピンドルユニットＳＰ１へと伝達される。

【0069】

第２変速状態では、スライドクラッチ５６及び軸受５７（作動子５５）が下方に移動することで、図５Ｂと同様に、第１係合子５１と第２係合子５２とが遮断状態となり且つ第３係合子５３と第４係合子５４とが接続状態となる。言い換えると、上側クラッチ５０Ｕが解放され、下側クラッチ５０Ｄが締結される。第２変速状態では、モータＭの動力が、出力ギヤ７２、第２入力ギヤ７７Ｂ（内輪５７ｂ及び第１入力ギヤ７７Ａ）、第３係合子５３、第４係合子５４、第２駆動ギヤ８０、第２従動ギヤ８１、第１スピンドルユニットＳＰ１へと伝達される。

【0070】

フリー状態では、図５Ｃと同様に、第１係合子５１と第２係合子５２とが遮断状態となり且つ第３係合子５３と第４係合子５４とが遮断状態となる。言い換えると、上側クラッチ５０Ｕが解放され、下側クラッチ５０Ｄが解放される。フリー状態では、モータＭが停止し、第１スピンドルユニットＳＰ１の回転によって第１従動ギヤ７９及び第２従動ギヤ８１が回転するが、第１スピンドルユニットＳＰ１の回転が、第１従動ギヤ７９、第１駆動ギヤ７８、第２係合子５２に伝達されるものの第１係合子５１へは伝達されない。同様に、第１スピンドルユニットＳＰ１の回転が、第２従動ギヤ８１、第２駆動ギヤ８０、第４係合子５４に伝達されるものの第３係合子５３へは伝達されない。

【0071】

このように構成された電動義足１では、第１実施形態と同様に、モータＭの動力を伝達する変速機Ｔを介して膝関節機構３０を伸展及び屈曲させることができるとともに、第１実施形態の電動義足１で説明した作用効果が得られる。また、第２実施形態の電動義足１では、膝関節機構３０を伸展及び屈曲させるためのモータＭとは異なる動力源であるクラッチアクチュエータＡＣＴを利用して作動子５５を切り替えるので、より安定的に作動子５５を切り替えることができる。

【0072】

［反力源］
つぎに、各実施形態の電動義足１に設けられる反力源について説明する。
上述したように、モータＭが停止した状態で電動義足１に外部から加重されると、進展した状態の膝関節機構３０が加重に耐えかねて屈曲してしまう、いわゆる膝折れが発生する虞がある。そこで、電動義足１には、膝折れを防止するため、動力伝達部へ入力される外力に対し反対方向の反力を発生する反力源が設けられている。

【0073】

反力源としては、動力伝達部へ入力される外力に対し反対方向の反力を発生することができる限りその構成は限定されず、入力される外力を機械的に減衰させる減衰部であってもよく、回生駆動により入力される外力に対し反対方向の回生トルクを発生させることが可能な回転電機であってもよく、力行駆動により入力される外力に対し反対方向の力行トルクを発生させることが可能な回転電機であってもよい。以下、反力源の一例としての減衰部について詳細に説明し、反力源の一例としての回転電機については簡単に説明する。

【0074】

［減衰部］
以下、反力源として減衰部１００について、図１～図４、及び図１０～図１２を参照して説明する。

【0075】

図３及び図４に示すように、電動義足１には、モータＭの動力を伝達する動力伝達路に接続されるように設けられ、動力伝達路の運動を減衰可能な減衰部１００と、減衰部１００を所定のタイミングで作動させる減衰作動部２００と、を備える。

【0076】

図３、図４及び図１０に示すように、減衰部１００は、変速機Ｔの天板部６１にベアリング１０１を介して回転可能に支持され、第１スピンドル７３と平行に配置される回転軸１０２と、回転軸１０２の外周部に一体回転可能に設けられ、第１スピンドル７３と一体回転する第１ギヤ１０３と噛み合う第２ギヤ１０４と、回転軸１０２の上端部に一体回転可能に設けられるダンパホルダ１０５と、ダンパホルダ１０５に一体的に保持されるダンパ本体１０６ａ、及びダンパ本体１０６ａから上方に突出するロータリー軸１０６ｂを備えるロータリーダンパ１０６と、回転軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０４、ダンパホルダ１０５及びロータリーダンパ１０６を収容し、天板部６１に固定される減衰部ケース１２０（図４にのみ記載）と、減衰部ケース１２０の上面部に配置され、ロータリー軸１０６ｂと一体回転可能に連結される第１クラッチ部材１０７と、第１クラッチ部材１０７の上方に対向して設けられる第２クラッチ部材１０８と、減衰部ケース１２０から上方に突設し、第２クラッチ部材１０８のフランジ部１０８ａを貫通することで、第２クラッチ部材１０８を上下動可能、且つ回転不能に支持する複数のガイドピン１０９と、各ガイドピン１０９の上端部に螺着され、第２クラッチ部材１０８を抜け止めする複数のナット１１０と、各ガイドピン１０９の外周部に配置され、第２クラッチ部材１０８を第１クラッチ部材１０７から離間する方向に付勢する複数のバネ１１１と、を備える。

【0077】

ロータリーダンパ１０６は、ダンパ本体１０６ａとロータリー軸１０６ｂとの間の相対回転に所定の回転抵抗を与える。ロータリーダンパ１０６のダンパ本体１０６ａは、ダンパホルダ１０５、回転軸１０２、第２ギヤ１０４及び第１ギヤ１０３を介して、第１スピンドル７３に接続され、ロータリーダンパ１０６のロータリー軸１０６ｂは、第１クラッチ部材１０７及び第２クラッチ部材１０８からなるクラッチ機構を介して、固定部である減衰部ケース１２０に接続されている。

【0078】

第１クラッチ部材１０７と第２クラッチ部材１０８とが離間したクラッチ遮断状態では、第１クラッチ部材１０７が空回りするため、ロータリーダンパ１０６は作動せず、第１スピンドル７３の運動は減衰されない。一方、第２クラッチ部材１０８を下方に押圧し、第１クラッチ部材１０７と第２クラッチ部材１０８とが噛み合ったクラッチ接続状態では、第１クラッチ部材１０７の回転が規制されるため、ダンパ本体１０６ａとロータリー軸１０６ｂとの間に発生する回転抵抗が、ダンパホルダ１０５、回転軸１０２、第２ギヤ１０４及び第１ギヤ１０３を介して、第１スピンドル７３に伝達され、第１スピンドル７３の運動が減衰される。

【0079】

このような減衰部１００によれば、膝関節機構３０が伸展又は屈曲する際に機械的に反力を発生させることができる。また、減衰部１００は、モータＭの動力を伝達する動力伝達路と接続されるように設けられるので、膝関節機構３０に設けられるよりも減衰機能を高めることができる。即ち、ロータリーダンパ１０６の減衰機能は、速度に比例するため、膝関節機構３０の回転数に比べて高い回転数で回転する動力伝達路にロータリーダンパ１０６を接続することで、ロータリーダンパ１０６の減衰機能を有効に活用することができる。

【0080】

また、ロータリーダンパ１０６の減衰機能をさらに有効に活用するためには、第１ギヤ１０３の回転数に対する第２ギヤ１０４の回転数の比率が、１より大きいことが好ましい。これにより、第１スピンドル７３と一体回転する第１ギヤ１０３に比べて高い回転数で回転する第２ギヤ１０４にロータリーダンパ１０６を接続することができる。

【0081】

また、本実施形態のように、モータＭを上流側として、ロータリーダンパ１０６が変速機Ｔよりも下流側に接続されるよう設けられる場合、変速機Ｔは増速機構であることが好ましい。逆に、モータＭを上流側として、ロータリーダンパ１０６が変速機Ｔよりも上流側（モータＭ側）に接続されるよう設けられる場合、変速機Ｔは減速機構であることが好ましい。

【0082】

本実施形態の減衰部１００は、モータＭと第１スピンドルユニットＳＰ１との間に配置されている。これにより、減衰部１００が外部に張り出すことを防止できる。

【0083】

減衰作動部２００は、図１２に示すように、歩行時に踵Ｈが着地した際に発生するモーメントＮを利用して減衰部１００を機械的に作動させる。具体的に説明すると、膝下側部材１０の一対の下側側壁部１３は、図１、図２及び図１２に示すように、下壁部１２の左右両端から上方に延びる一対の下側側壁部本体１３ａと、下側側壁部本体１３ａの上部且つ前部に、左右方向に沿うように設けられた揺動軸１３ｂを介して前後揺動可能に連結され、且つ回動部３５を介して膝上側部材２０に連結される一対の揺動側壁部１３ｃと、を備える。一対の揺動側壁部１３ｃは、連結壁部１３ｄを介して一体的に連結されるとともに、減衰部１００の第２クラッチ部材１０８の上方に位置する作動レバー１３ｅ（図３参照）を一体的に備える。

【0084】

図１１に示すように、電動義足１を装着して平地歩行を行う際、電動義足１には、図１１の（Ａ）に示す着地開始時から、図１１の（Ｄ）に示す着地終了時までの間、外部からの加重として地面から反力（圧縮荷重）を受ける。特に、図１１の（Ａ）に示す着地開始時は、地面から受ける反力が急激に増加するため、膝関節機構３０が意図せずに屈曲してしまう、いわゆる膝折れが発生する虞がある。本実施形態の電動義足１では、着地開始時に踵Ｈから着地することに着目し、図１２に示すように、踵Ｈと膝関節機構３０の回動部３５とを結ぶ仮想直線Ｌ１に対し、前方に離間する位置に揺動軸１３ｂを配置している。

【0085】

このようにすると、歩行時に踵Ｈが着地した際に揺動軸１３ｂ回りのモーメントＮが発生し、揺動側壁部１３ｃが下側側壁部本体１３ａに対して相対的に揺動するので、作動レバー１３ｅが減衰部１００の第２クラッチ部材１０８を押下し、減衰部１００を機械的に作動させることが可能になる。これにより、膝関節機構３０の運動を減衰して着地時の意図しない屈曲を抑制できる。また、仮想直線Ｌ１上に位置する回動部３５にはモーメントが発生しにくくなるので、着地時の意図しない屈曲をより確実に抑制できる。

【0086】

また、揺動軸１３ｂは、図１２に示すように、つま先Ｔが着地した際につま先Ｔと回動部３５とを結ぶ仮想直線Ｌ２上又は仮想直線Ｌ２の近傍に位置する。このようにすると、つま先Ｔが着地した際にはモーメントＮが発生せず又は小さなモーメントＮしか発生せず減衰部１００が機能しないので、図１１の（Ｄ）の状態から（Ｅ）の状態への移行するため電動義足１を振り上げる際に膝関節機構３０の屈曲動作をスムーズに行うことができる。

【0087】

［回転電機］
反力源として回転電機を利用する場合、前述した減衰部１００を回転電機に置き換えてもよい。この場合、回転電機を回生駆動したり、入力される回転を弱める方向に力行駆動することで、外力に対し反対方向の反力を発生させることができる。回転電機を回生駆動することで不図示のバッテリを充電することができる。また、回転電機を用いることで反力を精度よく制御することができる。

【0088】

また、回転電機は、必ずしもモータＭから見て第１スピンドルユニットＳＰ１の下流側に接続する必要はなく、変速機Ｔに接続してもよい。

【0089】

また、反力源として回転電機は、モータＭ自体であってもよい。即ち、モータＭが膝関節機構３０を屈曲させるための回転動力も伸展させるための力行駆動をしていない状態で、電動義足１に外部から加重されると、断続機構５０が第１変速状態のとき、外力が、第１スピンドルユニットＳＰ１、第１従動ギヤ７９、第１駆動ギヤ７８、第２係合子５２、第１係合子５１、作動子５５、入力ギヤ７７、出力ギヤ７２へと伝達される。同様に、断続機構５０が第２変速状態のとき、外力が、第１スピンドルユニットＳＰ１、第２従動ギヤ８１、第２駆動ギヤ８０、第４係合子５４、第３係合子５３、作動子５５、入力ギヤ７７、出力ギヤ７２、へと伝達される。このとき、モータＭを回生駆動することで、外力に対し反対方向の反力を発生させることができる。モータＭを回生駆動することで不図示のバッテリを充電してもよい。このように反力源としてモータＭを回生駆動することで、バッテリを充電することができる。

【0090】

また、モータＭを回生駆動する代わりに、入力される回転を低下させる方向にモータＭを力行駆動してもよい。いわゆる膝折れを防止するためには、膝関節機構３０を伸展方向に力行駆動することで、外力に対し反対方向の反力を発生させることができる。

【0091】

また、モータＭを停止した状態で、断続機構５０を第１変速状態又は第２変速状態とし、変速機ＴのフリクションとモータＭの慣性力を利用して反力を発生させてもよい。

【0092】

モータＭを反力源として利用する場合、及び他の回転電機を変速機Ｔに接続する場合、上記した減衰部１００とともに減衰作動部２００も不要であり、下側側壁部１３は、下側側壁部本体１３ａ及び揺動側壁部１３ｃが一体に揺動不能に形成される。

【0093】

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。

【0094】

例えば、上記実施形態では、本発明の継手装置の一実施形態としての電動義足を例示したが、これに限らず、上肢（腕関節）に適用してもよく、人間以外の他の動物に適用してもよく、ロボットに適用してもよい。

【0095】

また、上記実施形態では、１つのモータＭの動力が断続機構５０を介して第１変速機構Ｔ１及び第２変速機構Ｔ２に伝達されるように構成されたが、これに限らず、２つの動力源と第１変速機構Ｔ１及び第２変速機構Ｔ２との間にそれぞれ断続機構を設けてもよい。

【0096】

また、断続機構５０は、噛み合いクラッチに限らず、摩擦クラッチ、遠心クラッチ等の他のクラッチ機構でもよく、連続変速比切替機構等のクラッチレス機構でもよい。

【0097】

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

【0098】

（１） 第１部材（膝下側部材１０）と、
第２部材（膝上側部材２０）と、
前記第１部材と前記第２部材との成す角を変更可能に連接する連接部（膝関節機構３０）と、
伸縮することにより前記第１部材と前記第２部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置（伸縮装置４０）と、を備える継手装置（電動義足１）であって、
前記伸縮装置は、
動力源（モータＭ）と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達部と、
前記動力を伝達する動力伝達路と接続されるよう設けられ、前記動力伝達部の反動力源側から動力源側へ入力される外力に対し反対方向の反力を発生する反力源（減衰部１００、モータＭ）と、を備える、継手装置。

【0099】

（１）によれば、動力源の動力を伝達する動力伝達路を介して連接部を伸展及び屈曲させることができる。一方、反力源が動力伝達部の反動力源側から動力源側へ入力される外力に対し反対方向の反力を発生することで、外力に対する抵抗を付与することができる。

【0100】

（２） （１）に記載の継手装置であって、
前記伸縮装置は、前記動力伝達路における動力の遮断及び接続を切り替える断続機構（断続機構５０）をさらに備え、
前記継手装置は、前記断続機構を制御する制御部（モータ制御部、アクチュエータ制御部）をさらに備え、
前記制御部は、
前記動力伝達路における動力の接続を行う接続状態と、前記動力伝達路における動力の遮断を行う遮断状態と、を切り替えるよう前記断続機構を制御する、継手装置。

【0101】

（２）によれば、断続機構の接続状態と遮断状態とを切り替えることで、外力に対する抵抗が必要なときにのみ反力を発生させることができる。

【0102】

（３） （２）に記載の継手装置であって、
前記継手装置は、外部からの加重を受ける加重状態（立脚）と、加重を受けない非加重状態（遊脚）と、を遷移するように設けられ、
前記制御部は、
前記非加重状態のときに前記断続機構を前記遮断状態に制御する、継手装置。

【0103】

（３）によれば、外部からの加重を受けない非加重状態のとき断続機構を遮断状態とすることで、非加重状態のときの伸展又は屈曲をスムーズに行うことができる。

【0104】

（４） （１）～（３）のいずれかに記載の継手装置であって、
前記動力源は、電気機械であって、
前記反力源の前記反力は、前記電気機械の回生駆動による反力、又は、力行駆動による反力である、継手装置。

【0105】

（４）によれば、駆動源に反力源としても機能を持たせることで、部品点数を削減でき、継手装置を小型化又は軽量化できる。

【0106】

（５） 第１部材（膝下側部材１０）と、
第２部材（膝上側部材２０）と、
前記第１部材と前記第２部材との成す角を変更可能に連接する連接部（膝関節機構３０）と、
伸縮することにより前記第１部材と前記第２部材との前記成す角を変更可能な伸縮装置（伸縮装置４０）と、を備える継手装置（電動義足１）であって、
前記伸縮装置は、
動力源（モータＭ）と、
前記動力源の動力を伝達する動力伝達部と、
前記動力伝達部へ入力される外力に対し反対方向の反力を発生する反力源（減衰部１００、モータＭ）と、を備える、継手装置。

【0107】

（５）によれば、動力源の動力を伝達する動力伝達路を介して連接部を伸展及び屈曲させることができる。一方、反力源が動力伝達部へ入力される外力に対し反対方向の反力を発生することで、外力に対する抵抗を付与することができる。

【符号の説明】

【0108】

１ 電動義足
１０ 膝下側部材（第１部材）
２０ 膝上側部材（第２部材）
３０ 膝関節機構（連接部）
４０ 伸縮装置
１００ 減衰部（反力源）
Ｍ モータ（動力源、反力源）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】