(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力歯車（１２２ａ〜１２２ｄ）と、
第１駆動源（２０Ｂ）から出力される回転駆動力により自転するように構成されているアーム出力歯車（９４）と、
前記アーム出力歯車を自転自在に支持して、第２駆動源（２０Ａ）から出力される回転駆動力により軸（３５）を中心として回転して前記アーム出力歯車を前記軸を中心として公転させるように構成されているアーム（９５）と、を備え、
前記第１駆動源からの回転駆動力により前記アーム出力歯車を自転させつつ、前記第２駆動源からの回転駆動力により前記アーム出力歯車を公転させることにより、前記複数の出力歯車のうち任意の出力歯車（以下、第１出力歯車という）から前記アーム出力歯車を離脱させて、
前記第１駆動源からの回転駆動力により前記アーム出力歯車を自転させつつ、前記第２駆動源からの回転駆動力により前記アーム出力歯車を公転させることにより、前記複数の出力歯車のうち前記第１出力歯車以外の任意の出力歯車（以下、第２出力歯車という）に前記アーム出力歯車を接続させて、
前記アーム出力歯車が前記第２出力歯車に接続した状態で前記第１駆動源からの回転駆動力を前記アーム出力歯車を介して前記第２出力歯車に伝達させることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記第１駆動源は、第１電動モータであり、
前記第２駆動源は、第２電動モータであり、
前記第１、第２の電動モータを連携制御して、前記アーム出力歯車を自転させつつ、前記アーム出力歯車を公転させることにより、前記第１出力歯車から前記アーム出力歯車を離脱させてから前記アーム出力歯車を前記第２出力歯車に接続させる切替制御手段（Ｓ１１０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記出力歯車の停止角度を前記出力歯車毎に検出する検出手段（１４０〜１４４）を備え、
前記切替制御手段は、前記検出手段により検出される停止角度に合った前記第１、第２電動モータの連携制御を前記出力歯車毎に行うことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記アーム出力歯車に接続されて、前記軸を中心として自転可能に支持されるアーム入力歯車（９２ａ）を備え、
前記アーム出力歯車は、前記第１電動モータから前記アーム入力歯車を通して伝達される回転駆動力によって自転することを特徴とする請求項２に記載の動力伝達機構。
【請求項５】
前記アーム出力歯車の公転角度を求めるための第１センサ（１３２）と、
前記アーム入力歯車の自転角度を求めるための第２センサ（１３１）と、を備え、
前記切替制御手段は、
前記アーム出力歯車を前記第１出力歯車から離脱させて前記第２出力歯車に接続させるための前記アーム出力歯車の前記公転角度の目標値を公転目標角度とした場合に、前記第１センサにより求められる前記アーム出力歯車の公転角度を前記公転目標角度を近づけるように前記第２電動モータの回転方向を制御する第１制御手段（Ｓ１６０〜Ｓ１６０）と、
前記アーム出力歯車を前記第１出力歯車から離脱させるための前記アーム入力歯車の自転角度の目標値である第１自転目標角度を前記第１、第２のセンサの検出角度を変数として算出する第１算出手段（Ｓ１２０）と、
前記アーム出力歯車を前記第２出力歯車に接続させるための前記アーム入力歯車の自転角度の目標値である第２自転目標角度を前記第１、第２のセンサの検出角度を変数として算出する第２算出手段（Ｓ１２２）と、
前記第２センサにより求められる前記アーム入力歯車の自転角度を前記第１自転目標角度に近づけるように前記第１電動モータの回転速度を制御することにより前記第１、第２の電動モータを連携制御して、前記アーム出力歯車を前記第１出力歯車から離脱させる第２制御手段（Ｓ１２０）と、
前記アーム出力歯車が前記第１出力歯車から離脱した後、前記第２センサにより求められる前記アーム入力歯車の自転角度を前記第２自転目標角度に近づけるように前記第１電動モータの回転速度を制御することにより前記第１、第２の電動モータを連携制御して、前記アーム出力歯車を前記第２出力歯車に接続させる第３制御手段（Ｓ１２２）と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多軸駆動用アクチュエータでは、複数の出力軸と、および電動モータを備え、複数の出力軸のうち所望の出力軸を選択し、この選択した所望の出力軸に電動モータから出力される駆動力を伝えるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
多軸駆動用アクチュエータは、シャフトが上下方向に延びるように形成されている電動モータと、シャフトが貫通してシャフトに固定される基板と、この基板に対して上側においてシャフトに対して外周側に形成されて、かつシャフトを回転自在に支持する支持柱と、支持柱の軸方向下側に固定されて、かつ基板に対向する摩擦板とを備える。
【０００４】
多軸駆動用アクチュエータは、支持柱のうち上側に固定されるアームと、アームの上側に設けられてシャフトの上側端部に支持される第１プーリと、アームの先端側に配置されて回転自在に支持されている第２プーリと、第１、第２プーリの間に配置されているベルトとを備える。
【０００５】
ここで、基板と摩擦板とは、電動モータから支持柱への駆動力の伝達を断続する第１クラッチ機構とを構成する。第２プーリの摩擦部と複数の出力軸のうち任意の出力軸とは、第２プーリから任意の出力軸への駆動力の伝達を断続する第２クラッチ機構とを構成する。第１、第２クラッチ機構は、ソレノイドから生じる電磁力およびバネの弾性力によって作動する電磁クラッチを構成している。
【０００６】
例えば、ソレノイドのコイルに通電されていない状態では、バネの弾性力により第１、第２のクラッチ機構が作動して、第２プーリの摩擦部と複数の出力軸との間が開放され、かつ基板と摩擦板とが圧接して接続される。
【０００７】
この状態にて、電動モータのシャフトからの回転駆動力が基板および摩擦板を通して支持柱に伝わるため、アームが支持柱とともに自転する。このため、シャフトを中心として第２プーリが公転する。よって、第２プーリが複数の出力軸のうち任意の出力軸に対応する位置に移動させることができる。
【０００８】
次に、ソレノイドへ通電すると、ソレノイドからの電磁力により第１、第２のクラッチ機構を作動する。この場合、摩擦板、支持柱、アーム、および第１、第２のプーリがシャフトの軸方向上側に移動する。このため、基板と摩擦板との間が開放され、かつ第２プーリの摩擦部が任意の出力軸に接触して第２プーリの摩擦部が任意の出力軸に接続される。この状態にて、電動モータの回転駆動力がシャフトから、第１プーリ、ベルト、第２プーリを通して任意の出力軸に出力させることができる。
【０００９】
その後、ソレノイドのコイルへの通電が停止されると、バネの弾性力により第１、第２のクラッチ機構が作動する。この場合、摩擦板、支持柱、アーム、および第１、第２のプーリがシャフトの軸方向下側に移動する。このため、基板と摩擦板との間が接続されて、第２プーリと任意の出力軸との間が開放される。これにより、任意の出力軸から第２プーリを離脱させることができる。
【００１０】
このように、電磁クラッチやバネの作動により摩擦板、支持柱、アーム、および第１、第２のプーリを軸方向に移動させたり、第２のプーリを公転させることにより、複数の出力軸のうち電動モータからの回転駆動力が伝達される出力軸を切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３１７５２０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記多軸駆動用アクチュエータでは、上述の如く、複数の出力軸のうち電動モータからの回転駆動力が伝達される出力軸を切り替えるために、第２のプーリを公転させるだけでなく、摩擦板、支持柱、アーム、および第１、第２のプーリを軸方向に移動させることが必要になる。このため、複数の出力軸のうち電動モータからの回転駆動力が伝達される出力軸を切り替えるために必要な作動時間が長くなる。
【００１３】
本発明は上記点に鑑みて、複数の出力歯車のうち任意の出力歯車に駆動源からの回転駆動力を出力する動力伝達機構において、作動時間を短くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の出力歯車（１２２ａ〜１２２ｄ）と、第１駆動源（２０Ｂ）から出力される回転駆動力により自転するように構成されているアーム出力歯車（９４）と、アーム出力歯車を自転自在に支持して、第２駆動源（２０Ａ）から出力される回転駆動力により軸（３５）を中心として回転してアーム出力歯車を軸を中心として公転させるように構成されているアーム（９５）と、を備え、第１駆動源からの回転駆動力によりアーム出力歯車を自転させつつ、第２駆動源からの回転駆動力によりアーム出力歯車を公転させることにより、複数の出力歯車のうち任意の出力歯車（以下、第１出力歯車という）からアーム出力歯車を離脱させて、第１駆動源からの回転駆動力によりアーム出力歯車を自転させつつ、第２駆動源からの回転駆動力によりアーム出力歯車を公転させることにより、複数の出力歯車のうち第１出力歯車以外の任意の出力歯車（以下、第２出力歯車という）にアーム出力歯車を接続させて、アーム出力歯車が第２出力歯車に接続した状態で第１駆動源からの回転駆動力をアーム出力歯車を介して第２出力歯車に伝達させることを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、アーム出力歯車を軸方向に移動させることなく、第１出力歯車からアーム出力歯車を離脱させてから、第２出力歯車にアーム出力歯車を接続させることができる。したがって、複数の出力歯車のうち電動モータからの回転駆動力が伝達される出力歯車を切り替えるために、アーム出力歯車を軸方向に移動させる必要がない。このため、複数の出力歯車のうち駆動源からの回転駆動力が伝達される出力歯車を切り替えるのに必要な作動時間を短くすることができる。
【００１６】
但し、本明細書では、２つのギヤにおいて、接続とは、２つのギヤのそれぞれの歯先円が互いに重なる状態をいう。離脱とは、２つのギヤのそれぞれの歯先円が離れている状態をいう。
【００１７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態における多軸駆動用アクチュエータのうち上側ケーシングを除いて内部構造を示す図である。
【図２】図１中II−II断面図である。
【図３】図１中III−III断面図である。
【図４】図１中の多軸駆動用アクチュエータの電気的構成を示す模式図である。
【図５】図１中のアーム出力歯車が出力部１００Ｂに接続されている状態を示す図である。
【図６】図１中のアーム出力歯車が出力部１００Ｃに接続されている状態を示す図である。
【図７】図１中のアーム出力歯車が出力部１００Ｄに接続されている状態を示す図である。
【図８】図１中のアーム出力歯車が出力部１００Ａ〜１００Ｄから離脱している状態を示す図である。
【図９】第１実施形態におけるアーム出力歯車（ギヤｂ）の移動範囲である、離脱圏、修正圏、および接続圏を示す図である。
【図１０】図４中の制御回路の切替制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１０中の自転ロジックを示すフローチャートである。
【図１２】図１１中の離脱ロジックを示すフローチャートである。
【図１３】図１１中の接続ロジックを示すフローチャートである。
【図１４】図１１中の自転ロジックで用いる領域判定ロジックを示すフローチャートである。
【図１５】図１０中の公転ロジックを示すフローチャートである。
【図１６】第１実施形態におけるアーム出力歯車（ギヤｂ）が離脱元ギヤｎから離脱する状態を示す図である。
【図１７】第１実施形態におけるアーム出力歯車（ギヤｂ）が接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する状態を示す図である。
【図１８】本発明の第２実施形態の多軸駆動用アクチュエータの電気的構成を示す模式図である。
【図１９】本発明の第３実施形態の多軸駆動用アクチュエータが適用される車載空調装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２０】
（第１実施形態）
次に、本発明の動力伝達機構が適用される多軸駆動用アクチュエータ１について図１〜図７に基づいて説明する。
【００２１】
多軸駆動用アクチュエータ１は、図１、図２、および図３に示すように、ケーシング１０、電動モータ２０Ａ、２０Ｂ、および動力伝達機構３０を備える。
【００２２】
ケーシング１０は、上側ケーシング部１０ａおよび下側ケーシング部１０ｂを組み合わせて構成されている。ケーシング１０は、電動モータ２０Ａ、２０Ｂ、および動力伝達機構３０を収納している。
【００２３】
電動モータ２０Ａ、２０Ｂは、ケーシング１０に支持されている。電動モータ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、出力歯車２１Ａ、２１Ｂから回転駆動力を出力する。出力歯車２１Ａ、２１Ｂの軸方向は、後述する軸３１、３２、３３、３４、３５の軸方向に直交している。電動モータ２０Ａ、２０ｂは、それぞれ、制御回路１３０により制御される。なお、制御回路１３０について後述する。
【００２４】
動力伝達機構３０は、歯車モジュール５０、歯車６０、歯車モジュール７０、歯車８０、アーム機構９０、および出力部１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄを備える。本明細書において、歯車モジュールとは、複数の歯車を備える部材のことである。
【００２５】
図２の歯車モジュール５０は、その軸方向が軸３１の軸方向に一致するように配置されている。歯車モジュール５０は、軸３１に対して回転自在に支持されている。歯車モジュール５０は、歯車５１、５２を備える。歯車５２は、歯車５１に対して軸３１の軸方向一方側に配置されている。図２、図３中の上側を軸方向一方側とし、下側を軸方向他方側としている。歯車５１には、電動モータ２０Ａの出力歯車２１Ａが接続されている。
【００２６】
歯車６０は、軸３２に対して回転自在に支持されている。歯車６０は、その軸方向が軸３２の軸方向に一致するように配置されている。歯車６０には、歯車モジュール５０の歯車５２や歯車９５ｆが接続されている。
【００２７】
歯車モジュール７０は、歯車７１、７２を備えるものであって、軸３４に対して回転自在に支持されている。歯車モジュール７０は、その軸方向が軸３４の軸方向に一致するように配置されている。歯車７２は、歯車７１に対して軸方向一方側に配置されている。歯車７２は、歯車８０に接続されている。歯車７１は、電動モータ２０Ｂの出力歯車２１Ｂに接続されている。
【００２８】
歯車８０は、軸３３に対して回転自在に支持されている。歯車８０は、その軸方向が軸３３の軸方向に一致するように配置されている。歯車８０には、後述する歯車９１ａが接続されている。
【００２９】
アーム機構９０は、歯車モジュール９１、９２、アーム出力歯車９４、およびアーム９５を備える。
【００３０】
歯車モジュール９１は、その軸方向が軸３５の軸方向に一致するように配置されている。歯車モジュール９１には、歯車９１ａ、９１ｂが形成されている。歯車９１ａは、軸３５を中心として回転自在に構成されている。歯車９１ｂは、歯車９１ａに対して軸方向他方側に形成されている。歯車９１ｂは、歯車モジュール９１のうち軸方向他方側に開口する凹部のうち内周面に形成されている。
【００３１】
歯車モジュール９２は、その軸方向が軸３５の軸方向に一致するように配置されている。歯車モジュール９２は、歯車９２ａ、９２ｂを備える。歯車９２ａは、軸３５を中心として回転自在に支持されている。歯車９２ａは、歯車９１ｂに対して軸方向他方側に配置されている。歯車９２ｂは、歯車９２ａから軸方向一方側に突起するように形成されている。歯車９２ｂは、上側アーム部９５ａの貫通穴９５ｅを貫通して歯車９１ｂに接続されている。
【００３２】
アーム出力歯車９４は、回転軸９５ｃを中心として回転自在に構成されている。アーム出力歯車９４は、歯車９２ａに接続されている。アーム出力歯車９４は、後述するように、出力部１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄのうち任意の出力部の歯車に回転駆動力を出力する。
【００３３】
アーム９５は、上側アーム部９５ａ、下側アーム部９５ｂ、回転軸９５ｃ、および同心軸９５ｄを備える。
【００３４】
上側アーム部９５ａおよび下側アーム部９５ｂは、それぞれ、軸３５から径方向一方側に延びるように形成されている。上側アーム部９５ａおよび下側アーム部９５ｂは、歯車９２ａおよびアーム出力歯車９４を軸方向一方側および他方側から挟むように形成されている。上側アーム部９５ａに対して径方向他方側には、歯車９５ｆが形成されている。歯車９５ｆには、歯車６０が接続されている。回転軸９５ｃは、その軸方向が軸３５の軸方向に平行に配置されている。回転軸９５ｃのうち軸方向一方側が上側アーム部９５ａに支持されている。回転軸９５ｃのうち軸方向他方側が下側アーム部９５ｂに支持されている。
【００３５】
同心軸９５ｄは、下側アーム部９５ｂに対して軸方向他方側に配置されている。同心軸９５ｄは、下側アーム部９５ｂを軸方向他方側から支える。同心軸９５ｄは、その軸方向が軸３５の軸方向に一致するように形成されている。同心軸９５ｄは、軸３５を中心として回転自在に支持されている。
【００３６】
本実施形態では、アーム９５が軸３５を中心として回転することにより、アーム出力歯車９４が軸３５を中心として公転する。
【００３７】
本実施形態では、軸３１、３２、３３、３４、３５は、それぞれの軸方向が平行になっている。軸３１、３２、３３、３４、３５は、ケーシング１０により支持されている。
【００３８】
出力部１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、アーム出力歯車９４の公転軌道上に配置されている。出力部１００Ａは、図３に示すように、歯車１１０ａ、および歯車モジュール１２０ａを備える。
【００３９】
歯車１１０ａは、その軸線が軸１１１ａの軸線に一致するように配置されている。軸１１１ａは、その軸方向が軸３１〜３５の軸方向に対して平行になっている。軸１１１ａは、ケーシング１０により支持されている。歯車１１０ａは、軸１１１ａに対して回転自在に構成されている。歯車１１０ａには、歯車モジュール１２０ａの歯車１２３ａが接続されている。歯車１１０ａのうち軸方向他方側１１３ａは、ケーシング１０の開口部から露出している。
【００４０】
歯車モジュール１２０ａは、その軸線が軸１２１ａの軸線に一致するように配置されている。軸１２１ａは、その軸方向が軸３１〜３５の軸方向に対して平行になっている。軸１２１ａは、ケーシング１０により支持されている。歯車モジュール１２０ａは、軸１２１ａを中心として回転自在に構成されている。歯車モジュール１２０ａは、歯車１２２ａ、１２３ａを備える。歯車１２２ａは、歯車１２３ａに対して軸方向一方側に配置されている。歯車１２２ａには、後述するように、アーム出力歯車９４から回転駆動力が伝えられる。歯車１２３ａは、歯車１１０ａに接続されている。
【００４１】
出力部１００Ｂは、出力部１００Ａと同様に、歯車１１０ｂ、および歯車モジュール１２０ｂを備える。出力部１００Ｃ、１００Ｄは、出力部１００Ａと同様に、歯車１１０ｃ、１１０ｄ、および歯車モジュール１２０ｃ、１２０ｄを備える。このため、出力部１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの構造の説明を簡素化する。
【００４２】
なお、歯車１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、歯車１１０ａに対応し、歯車モジュール１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、歯車モジュール１２０ａに対応している。歯車１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは、歯車１２２ａに対応し、歯車１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄは、歯車１２３ａに対応している。軸１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄは軸１１１ａに対応し、軸１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは軸１２１ａに対応している。
【００４３】
次に、本実施形態の制御回路１３０について図４を参照して説明する。
【００４４】
制御回路１３０は、マイクロコンピュータ、メモリ、アナログ−デジタルコンバータ等から構成されて、アーム出力歯車９４を歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち任意の歯車に切替接続するための切替制御処理を実行する。
【００４５】
制御回路１３０は、切替制御処理の実行に伴って、一定期間毎に、角度センサ１３１、１３２の検出角度をサンプリングして、これらサンプリング値等に基づいてδａｎ’、δａ（ｎ＋１）’、θｂａ’、δａｎ、δａ（ｎ＋１）を算出し、これら算出したδａｎ’、δａ（ｎ＋１）’、θｂａ’、δａｎ、δａ（ｎ＋１）に基づいて電動モータ２０Ａ、２０Ｂを制御する。
【００４６】
ここで、角度センサ１３１は、アーム出力歯車９４の自転角度（δａｎ’、δａ（ｎ＋１）’）を求めるために、歯車モジュール９１の歯車９１ａの回転角度を検出する。角度センサ１３２は、アーム出力歯車９４の公転角度（θｂａ’）を求めるために、歯車６０の回転角度を検出する。本実施形態の角度センサ１３１は、歯車９１ａに対して軸方向一方側に配置されている。角度センサ１３２は、歯車６１に対して軸方向一方側に配置されている。
【００４７】
本実施形態の角度センサ１３１、１３２としては、例えば、光学式センサを用いることができる。
【００４８】
δａｎ’およびδａ（ｎ＋１）’は、歯車９２ａの自転角度の算出値であって、角度センサ１３１の検出値に基づいて求められる。なお、説明の便宜上、後述する離脱ロジックではδａｎ’を用いて、接続ロジックでは、δａ（ｎ＋１）’を用いる。θｂａ’は、アーム出力歯車９４の公転角度の検出値であって、角度センサ１３２の検出値に基づいて求められる。
【００４９】
δａｎは、後述するように、アーム出力歯車９４が離脱元ギヤｎから離脱する際に設定される歯車９２ａの自転角度の目標値となる目標自転角度である。δａｎは、角度センサ１３１の検出値のサンプリング値、離脱元ギヤｎの停止角度、およびθｂａ（公転角度理論値）によって算出される。本実施形態のθｂａとしては、アーム出力歯車９４の公転角度の検出値であるθｂａ’が用いられる。
【００５０】
δａ（ｎ＋１）は、後述するように、アーム出力歯車９４が離脱元ギヤｎから離脱してからアーム出力歯車９４が接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する際に設定される歯車９２ａの自転角度の目標値となる目標自転角度である。δａ（ｎ＋１）は、角度センサ１３１の検出値のサンプリング値、接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度、およびθｂａ（公転角度理論値）によって算出される。
【００５１】
本実施形態では、離脱元ギヤｎの停止角度としては予め決められた角度が用いられる。接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度としても予め決められた値が用いられる。なお、離脱元ギヤｎ、および接続先ギヤ（ｎ＋１）に関しては、後述する。
【００５２】
次に、本実施形態の多軸駆動用アクチュエータ１の作動の概略について図１、図５〜図８を参照して説明する。
【００５３】
まず、電動モータ２０Ａが出力歯車２１Ａを回転させると、出力歯車２１Ａからの回転駆動力は、歯車５１を通して歯車モジュール５０に伝わる。すると、歯車５２が歯車５１とともに軸３２を中心として回転する。これに伴い、歯車５２からの回転駆動力が歯車６０を通して歯車９５ｆに伝わる。このため、アーム９５、アーム出力歯車９４、および同心軸９５ｄが軸３５を中心として回転する。このとき、アーム出力歯車９４が軸３５を中心として公転することになる。つまり、電動モータ２０Ａがアーム出力歯車９４を公転させることになる。
【００５４】
一方、電動モータ２０Ｂが出力歯車２１Ｂを回転させると、出力歯車２１Ｂからの回転駆動力は、歯車７１、７２を通して歯車８０に伝わる。このため、回転駆動力が歯車８０から歯車モジュール９１の歯車９１ａに伝えられる。このため、歯車９１ａが軸３５を中心として回転する。これに伴い、歯車９１ｂが歯車９１ａとともに軸３５を中心として回転する。これに連動して、歯車９２ｂが歯車９２ａとともに軸３５を中心として回転する。これに伴い、歯車９２ａから回転駆動力がアーム出力歯車９４に伝わる。よって、アーム出力歯車９４が回転軸９５ｃを中心として自転する。つまり、電動モータ２０Ｂがアーム出力歯車９４を自転させることになる。
【００５５】
そこで、本実施形態では、電動モータ２０Ａによりアーム出力歯車９４を公転させつつ、電動モータ２０Ｂによりアーム出力歯車９４を自転させる。このことにより、出力部１００Ａの歯車１２２ａ、出力部１００Ｂの歯車１２２ｂ、出力部１００Ｃの歯車１２２ｃ、出力部１００Ｄの歯車１２２ｄのうち、任意の出力歯車（以下、第１歯車という）からアーム出力歯車９４を離脱させて、第１歯車以外の任意の歯車（以下、第２歯車という）にアーム出力歯車９４を接続させることができる。
【００５６】
このため、歯車１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄのうち任意の歯車にアーム出力歯車９４を接続することができる（図１、図５〜図７参照）。これにより、電動モータ２０Ｂの出力歯車２１Ｂからの回転駆動力が、歯車７１→歯車８０→歯車モジュール９１、９２→アーム出力歯車９４→任意の歯車の順に伝達される。
【００５７】
このように歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち任意の歯車にアーム出力歯車９４を接続するには、歯車９２ａの自転角度を制御しつつ、アーム出力歯車９４の公転角度をそれぞれ制御することが必要になる。
【００５８】
ここで、以下、説明の便宜上、歯車１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄのうち、第１歯車を離脱元ギヤｎ、第２歯車を接続先ギヤ（ｎ＋１）とし、歯車９２ａをギヤａとし、アーム出力歯車９４をギヤｂとする。離脱元ギヤｎは、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうちギヤａが離脱される歯車である。接続先ギヤ（ｎ＋１）は、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうちギヤａが接続される歯車である。
【００５９】
さらに、図９に示すように、離脱元ギヤｎとギヤｂの歯先円が重なり合う領域を「離脱圏」とし、接続先ギヤ（ｎ＋１）とギヤｂの歯先円が重なり合う領域を「接続圏」とする。その中間領域を「修正圏」とする。以下、制御回路１３０の切替制御処理によりギヤａ、ギヤｂが制御されてギヤａが自転しつつ、ギヤｂが公転することにより、ギヤｂがギヤｎから離脱してギヤ（ｎ＋１）にギヤｂに接続するまでの過程について説明する。
【００６０】
図１０〜図１５は、切替制御処理を示すフローチャートである。制御回路１３０は、角度センサ１３１、１３２の検出角度をサンプリングしつつ、図１０〜図１５のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。
【００６１】
まず、図１０のステップ１００において、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち、ギヤｂに接続されるギヤ（すなわち、出力歯車）を変更すべきか否かを判定する。
【００６２】
このとき、ギヤｂに接続されるギヤを変更すべきではないとしてＮＯと判定すると、切替制御処理を終了する。一方、ギヤｂに接続されるギヤを変更すべきであるとしてＹＥＳと判定すると、ステップ１１０に進んで、公転ロジック・自転ロジックを実行する。
【００６３】
以下、公転ロジックに先だって自転ロジックについて図１１を参照して説明する。
（自転ロジック）
まず、図１１のステップ１２０において、離脱ロジックを実行する。離脱ロジックは、離脱元ギヤｎからギヤｂを離脱させるための制御処理である。その後、ステップ１２１において、ギヤｂが離脱圏の外側（すなわち、離脱圏外）に位置するか否かを判定する。ステップ１２１の判定は、後述する領域判定ロジックで判定される。
【００６４】
このとき、ギヤｂが離脱圏内に位置するとしてステップ１２１においてＮＯと判定すると、ステップ１２０に戻り、離脱ロジックを実行する。このため、ギヤｂが離脱圏内に位置する限り、離脱ロジック（ステップ１２０）を継続して実行することになる。
【００６５】
その後、ギヤｂが離脱圏外に位置するとしてステップ１２１においてＹＥＳと判定すると、ステップ１２２に進んで、接続ロジックを実行する。接続ロジックは、接続先ギヤ（ｎ＋１）にギヤｂを接続させるための制御処理である。
【００６６】
その後、ステップ１２３において、接続先ギヤ（ｎ＋１）に対するギヤｂの接続が完了したか否かを判定する。ステップ１２３の判定は、後述する公転ロジックで判定される。
【００６７】
このとき、公転ロジックにおいて接続先ギヤ（ｎ＋１）に対するギヤｂの接続が完了していないとしてステップ１２３においてＮＯと判定すると、ステップ１２２に戻り、接続ロジック（ステップ１２２）を実行する。このため、接続先ギヤ（ｎ＋１）に対するギヤｂの接続が完了していない限り、接続ロジック（ステップ１２２）およびステップ１２３のＮＯ判定を繰り返し実行することになる。
【００６８】
その後、公転ロジックにおいて接続先ギヤ（ｎ＋１）に対するギヤｂの接続が完了したと判定すると、ステップ１２３においてＹＥＳと判定して自転ロジックを停止する。
【００６９】
次に、離脱ロジック（ステップ１２０）について図１２を参照して説明する。
【００７０】
まず、図１２のステップ１３０において、δａｎ’が（δａｎ＋α）よりも大きいか否かを判定する。
【００７１】
δａｎ’は、ギヤａ（すなわち、歯車９２ａ）の自転角度である。ステップ１３０で用いられるδａｎ’は、ステップ１３０の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされた角度センサ１３１の検出信号のサンプリング値を変数として算出される。ステップ１３０で用いられるδａｎ（ギヤａの目標自転角度）は、ステップ１３０の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされた角度センサ１３１、１３２の検出角度のサンプリング値を変数として算出される。＋αは、自転ヒステリシスであって、ギヤａおよびギヤｂの間においてピッチ円の円周方向一方に形成される公差を示す所定角度である。
【００７２】
ここで、δａｎ’＞（δａｎ＋α）であるときには、ステップ１３０においてＹＥＳと判定する。すると、次のステップ１３１において、電動モータ２０Ｂ（図中モータ１と記す）の回転速度を所定速度ΔＳだけ低減させる。このため、ギヤａの自転速度、ひいてはギヤｂの自転速度が遅くなる。
【００７３】
その後、ステップ１３０に戻り、δａｎ’が（δａｎ＋α）よりも大きいか否かを判定する。このため、δａｎ’＞（δａｎ＋α）であるとしてステップ１３０においてＹＥＳ判定される毎に、電動モータ２０Ｂの回転速度を所定速度ΔＳだけ低減させる。このため、ギヤａおよびギヤｂの自転速度が遅くなる。
【００７４】
次に、δａｎ’≦（δａｎ＋α）になると、ステップ１３０においてＮＯと判定する。
【００７５】
次に、ステップ１３２において、δａｎ’が（δａｎ−α）よりも小さいか否かを判定する。
【００７６】
ステップ１３２で用いられるδａｎ’は、ステップ１３２の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされた角度センサ１３１の検出信号のサンプリング値によって算出される。ステップ１３２で用いられるδａｎ（ギヤａの目標自転角度）は、ステップ１３２の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされた角度センサ１３１、１３２の検出角度のサンプリング値を変数として算出される。−αは、自転ヒステリシスであって、ギヤａとギヤｂとの間にてピッチ円の円周方向他方に形成される公差を示す所定角度である。
【００７７】
ここで、δａｎ’＜（δａｎ−α）であるときには、ステップ１３２においてＹＥＳと判定する。すると、次のステップ１３３において、電動モータ２０Ｂの回転速度を所定速度ΔＳだけ増大させる。このため、ギヤａの自転速度、ひいてはギヤｂの自転速度が速くなる。
【００７８】
その後、ステップ１３０に戻り、δａｎ’≧（δａｎ＋α）であるとしてステップ１３０においてＹＥＳと判定されると、ステップ１３２に戻る。このため、δａｎ’≦（δａｎ＋α）、かつδａｎ’＜（δａｎ−α）であるとしてステップ１３２においてＹＥＳと判定される毎に、電動モータ２０Ｂの回転速度を所定速度ΔＳだけ増大させる。このため、ギヤａおよびギヤｂの自転速度が速くなる。
【００７９】
このようにステップ１３０或いは、ステップ１３２を実行する毎に、δａｎ’、δａｎが繰り返し算出されて、この算出毎にδａｎ’とδａｎとの差分（＝｜δａｎ’−δａｎ｜）が所定角度（＝α）未満であるか否かを判定する。このとき、δａｎ’とδａｎとの差分が所定角度未満であると判定すると、電動モータ２０Ｂの回転速度を制御することにより、ギヤａの自転速度を制御する。このため、ギヤａ（すなわち、歯車９２ａ）の自転角度をδａｎ（ギヤａの目標自転角度）に近づけることになる。
【００８０】
その後、δａｎ’とδａｎとの差分が所定角度未満になり、δａｎ’≧（δａｎ−α）になると、ステップ１３２においてＮＯと判定する。これに伴い、ギヤａの自転角度が許容公差内に入っていると判定して、ステップ１３４において、許容公差内フラグｆ１をセットする（ｆ１＝１）。
【００８１】
このように離脱元ギヤｎからギヤｂを離脱するために、電動モータ２０Ｂの回転速度の制御によってギヤａの自転角度を制御することにより、ギヤｂの自転角度を制御することができる。
【００８２】
次に、接続ロジック（ステップ１２２）について図１３を参照して説明する。
【００８３】
接続ロジック（ステップ１２２）は、ギヤｂが離脱元ギヤｎから離脱した後に実行される。
【００８４】
まず、図１３のステップ１４０において、δａ（ｎ＋１）’が（δａ（ｎ＋１）＋α）よりも大きいか否かを判定する。
【００８５】
δａ（ｎ＋１）’は、ギヤａ（すなわち、歯車９２ａ）の自転角度である。ステップ１４０で用いられるδａ（ｎ＋１）’は、ステップ１４０の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３１の検出角度のサンプリング値によって算出される。ステップ１４０で用いられるδａ（ｎ＋１）は、ステップ１４０の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３１、１３２の検出角度のサンプリング値を変数として算出される。
【００８６】
ここで、δａ（ｎ＋１）’＞（δａ（ｎ＋１）＋α）であるときには、ステップ１４０においてＹＥＳと判定する。すると、次のステップ１４１において、電動モータ２０Ｂの回転速度を所定速度ΔＳだけ低減させる。このため、ギヤａの自転速度、ひいてはギヤｂの自転速度が遅くなる。
【００８７】
その後、ステップ１４０に戻り、δａ（ｎ＋１）’が（δａ（ｎ＋１）＋α）よりも大きいか否かを判定する。このため、δａ（ｎ＋１）’＞（δａ（ｎ＋１）＋α）であるとしてステップ１４０においてＹＥＳ判定される毎に、電動モータ２０Ｂの回転速度を所定速度ΔＳだけ低減させる。このため、ギヤａの自転速度、ひいてはギヤｂの自転速度が遅くなる。その後、δａ（ｎ＋１）’≦（δａ（ｎ＋１）＋α）になると、ステップ１４０においてＮＯと判定する。
【００８８】
次に、ステップ１４２において、δａ（ｎ＋１）’が（δａ（ｎ＋１）−α）よりも小さいか否かを判定する。
【００８９】
ステップ１４２で用いられるδａ（ｎ＋１）’は、ステップ１４２の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３１の検出角度のサンプリング値により算出される。ステップ１４２で用いられるδａ（ｎ＋１）は、ステップ１４２の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３１、１３２の検出角度のサンプリング値を変数として算出される。−αは、自転ヒステリシスであって、ギヤａとギヤｂとの間にてピッチ円の円周方向他方に形成される公差を示す角度である。
【００９０】
ここで、δａ（ｎ＋１）’＜（δａ（ｎ＋１）−α）であるときには、ステップ１４０においてＹＥＳと判定する。すると、次のステップ１４３において、電動モータ２０Ｂの回転速度を所定速度ΔＳだけ増大させる。このため、ギヤａの自転速度、ひいてはギヤｂの自転速度が速くなる。
【００９１】
その後、ステップ１４０に戻り、δａ（ｎ＋１）’≦（δａ（ｎ＋１）＋α）であるとしてステップ１４０においてＹＥＳと判定されると、ステップ１４２に戻る。このため、δａ（ｎ＋１）’≦（δａ（ｎ＋１）＋α）かつδａ（ｎ＋１）’＜（δａ（ｎ＋１）−α）であるとしてステップ１４２においてＹＥＳ判定される毎に、電動モータ２０Ｂの回転速度を所定速度ΔＳだけ増大させる。
【００９２】
このようにステップ１４０、或いはステップ１４２を実行する毎に、δａ（ｎ＋１）’、δａ（ｎ＋１）が繰り返し算出されて、この算出毎にδａ（ｎ＋１）’とδａ（ｎ＋１）との差分（＝｜δａ（ｎ＋１）’−δａ（ｎ＋１）｜）が所定角度（＝α）未満であるか否かを判定する。このとき、δａ（ｎ＋１）’とδａ（ｎ＋１）との差分が所定角度以上であると判定すると、電動モータ２０Ｂの回転速度を制御することにより、ギヤａの自転速度を制御する。このため、ギヤａ（すなわち、歯車９２ａ）の自転角度をδａ（ｎ＋１）（ギヤａの目標自転角度）に近づけることになる。
【００９３】
その後、δａ（ｎ＋１）’とδａ（ｎ＋１）との差分が所定角度未満になり、δａ（ｎ＋１）’≧（δａ（ｎ＋１）−α）になると、ステップ１４２においてＮＯと判定する。これに伴い、ギヤａの自転角度が許容公差内に入っていると判定して、ステップ１４４において、許容公差内フラグｆ２をセットする（ｆ２＝１）。
【００９４】
このように離脱元ギヤｎからギヤｂを離脱してからギヤｂが接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続するために、電動モータ２０Ｂの回転速度の制御によってギヤａの自転角度を制御することにより、ギヤｂの自転角度を制御することができる。
【００９５】
次に、領域判定ロジックについて図１４を参照して説明する。
【００９６】
まず、ステップ１５０において、θｂａ’がθｂａｎよりも小さいか否かを判定する。
【００９７】
θｂａ’は、ギヤａに対するギヤｂの公転角度である。ステップ１５０で用いられるθｂａ’は、ステップ１５０の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３２の検出角度により算出される値である。θｂａｎは、ギヤｂが離脱元ギヤｎから離脱する際のギヤａに対するギヤｂの目標公転角度であって、離脱元ギヤｎに対するギヤｂの離脱が完了するときに設定されるべきであるギヤｂの公転角度である。
【００９８】
このとき、θｂａ’＜θｂａｎであるとき、ステップ１５０において、ＹＥＳと判定する。これに伴い、ステップ１５１において、ギヤｂが離脱領域に位置すると判定する。
【００９９】
一方、θｂａ’≧θｂａｎであるとき、ステップ１５０において、ＮＯと判定して、次のステップ１５２において、θｂａ’がθｂａ（ｎ＋１）よりも大きいか否かを判定する。
【０１００】
ステップ１５２で用いられるθｂａ’は、ステップ１５２の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３２の検出角度のサンプリング値により算出される値である。θｂａ（ｎ＋１）は、ギヤｂが離脱元ギヤｎから離脱して接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する際のギヤａに対するギヤｂの目標公転角度であって、接続先ギヤ（ｎ＋１）に対するギヤｂの接続が完了するときに設定されるべきであるギヤｂの公転角度である。
【０１０１】
ここで、θｂａ’＞θｂａ（ｎ＋１）であるときには、ステップ１５３において、ギヤｂが接続領域に位置すると判定する。一方、θｂａ’≦θｂａ（ｎ＋１）であるときには、ステップ１５４において、ギヤｂが修正領域に位置すると判定する。
【０１０２】
このようにステップ１６０、或いはステップ１６２を実行する毎に、θｂａ’θｂａｎ（或いは、θｂａ（ｎ＋１））を算出して、この算出毎に、ギヤｂが離脱領域、接続領域、修正領域のうちいずれの領域に位置するかを判定することになる。
【０１０３】
このとき、ギヤｂが接続領域、或いは修正領域に位置すると判定したときには、図１１の自転ロジックのステップ１２１で離脱圏外にギヤｂが位置するとしてＹＥＳと判定する。
【０１０４】
（公転ロジック）
まず、ステップ１６０において、θｂａ’が（θｂａ（ｎ＋１）−β）よりも小さいか否かを判定する。
【０１０５】
ステップ１６０で用いられるθｂａ’は、ステップ１６０の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３２の検出角度のサンプリング値により算出される。−βは、公転ヒステリシスであって、ギヤｂとギヤ（ｎ＋１）との間にてピッチ円の円周方向一方に形成される公差を示す所定角度である
このとき、θｂａ’＜（θｂａ（ｎ＋１）−β）であるときには、ステップ１６０においてＹＥＳと判定して、次のステップ１６１において、電動モータ２０Ａを正方向に回転させる。正方向とは、ギヤｂがギヤａに対して公転する方向であって、ギヤｂがギヤｎからギヤ（ｎ＋１）に向う方向である。これに伴い、ギヤｂがギヤ（ｎ＋１）に向かって公転する。
【０１０６】
その後、ステップ１６０に戻り、θｂａ’が（θｂａ（ｎ＋１）−β）よりも小さいか否かを判定する。このため、θｂａ’＜（θｂａ（ｎ＋１）−β）である限り、ステップ１６０のＹＥＳ判定およびステップ１６１の正回転処理を繰り返し実行する。このため、電動モータ（モータ２と記す）２０Ａが正方向に回転することが継続される。
【０１０７】
その後、θｂａ’≧（θｂａ（ｎ＋１）−β）になると、ステップ１６０においてＮＯと判定して、次のステップ１６２において、θｂａ’が（θｂａ（ｎ＋１）＋β）よりも大きいか否かを判定する。
【０１０８】
ステップ１６２で用いられるθｂａ’は、ステップ１６２の実行タイミングに最も近いタイミングでサンプリングされる角度センサ１３２の検出値のサンプリング値により算出される。βは、公転ヒステリシスであって、ギヤｂとギヤ（ｎ＋１）との間にてピッチ円の円周方向他方に形成される公差を示す所定角度である。
【０１０９】
このとき、θｂａ’＞（θｂａ（ｎ＋１）＋β）であるときには、ステップ１６２においてＹＥＳと判定する。これに伴い、次のステップ１６３において、電動モータ２０Ａを逆方向に回転させる。逆方向とは、ギヤｂがギヤａに対して公転する方向であって、ギヤｂがギヤ（ｎ＋１）からギヤｎに向う方向である。つまり、逆方向とは、正方向と逆の方向である。このため、ギヤｂがギヤｎに向かって公転する。
【０１１０】
その後、ステップ１６０に戻る。このため、（θｂａ（ｎ＋１）−β）≦θｂａ’＞（θｂａ（ｎ＋１）＋β）である限り、ステップ１６０のＮＯ判定、ステップ１６２のＹＥＳ判定、およびステップ１６３の逆回転処理を繰り返す。このため、電動モータ２０Ａが逆方向に回転することが継続される。
【０１１１】
このように、ステップ１６０、或いは、ステップ１６２を実行する毎に、θｂａ’、θｂａ（ｎ＋１）を算出し、この算出毎にθｂａ’とθｂａ（ｎ＋１）との間の差分（＝｜θｂａ’、θｂａ（ｎ＋１）｜）が所定角度（＝β）未満であるか否かを判定する。このとき、θｂａ’とθｂａ（ｎ＋１）との間の差分が所定角度以上であると判定すると、電動モータ２０Ａの回転方向を制御することにより、ギヤｂの公転方向を制御する。このため、ギヤｂの公転角度をθｂａ（ｎ＋１）に近づけることになる。
【０１１２】
その後、θｂａ’≧（θｂａ（ｎ＋１）−β）かつθｂａ’≦（θｂａ（ｎ＋１）＋β）になると、ステップ１６２でＮＯと判定して、次のステップ１６４において、ギヤ（ｎ＋１）に対するギヤｂの接続が完了したと判定して、公転ロジックが停止される。
【０１１３】
なお、公転ロジックにおいて、ステップ１６２でＮＯと判定した場合には、図１１の自転ロジックのステップ１２３でＹＥＳと判定する。一方、ステップ１６２でＮＯと判定していない場合には、図１１の自転ロジックのステップ１２３でＮＯと判定する。
【０１１４】
このように本実施形態の制御回路１３０が公転ロジックと離脱ロジックとを制御することにより、電動モータ２０Ａ、２０Ｂを連携制御する。すると、ギヤｂの公転角度がθｂａ（ｎ＋１）に近づきつつ、ギヤａの自転角度がδａｎに近づくことになる。このため、ギヤｂの自転角度を制御しつつ、ギヤｂの公転角度を制御することにより、ギヤｂを離脱元ギヤｎから離脱させることができる。
【０１１５】
その後、制御回路１３０が公転ロジックと接続ロジックとを制御することにより、電動モータ２０Ａ、２０Ｂを連携制御する。すると、ギヤｂの公転角度がθｂａ（ｎ＋１）に近づきつつ、ギヤａの自転角度がδａ（ｎ＋１）に近づくことになる。このため、ギヤｂの自転角度を制御しつつ、ギヤｂの公転角度を制御することにより、ギヤｂを接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続させることができる。
【０１１６】
次に、本実施形態においてギヤｎからギヤｂが離脱する具体例について説明する。図１６は、ギヤａが自転しつつ、ギヤｂが自転しながら公転して、離脱元ギヤｎからギヤｂが離脱する例を示す。
【０１１７】
まず、ギヤｂが離脱元ギヤｎから離脱するためのギヤｂの自転角度の目標値である目標自転角度をδｂｎｂａとし、ギヤｂの離脱元ギヤｎ周りの転がり自転角度をδｂｎとし、ギヤｂのギヤａ周りの転がり自転角度をδｂａとする。
【０１１８】
最初に、δａｎは、次の数式１に示すように、δｂｎｂａを変数とする関数ｆａで表すことができる。
【０１１９】
δａｎ＝ｆａ（δｂｎｂａ）・・・（数式１）
ｆａ（δｂｎｂａ）は、次の数式２で表すことができる。
【０１２０】
ｆａ（δｂｎｂａ）＝−（ＧＲｂａ×δｂｎｂａ）・・・（数式２）
ＧＲｂａは、ギヤａの歯数をＧａとし、ギヤｂの歯数をＧｂとした場合のギヤｂとギヤａとの間のギヤ比であって、次の数式３で表すことができる。
【０１２１】
ＧＲｂａ＝Ｇｂ／Ｇａ・・・（数式３）
δｂｎｂａは、次の数式４に示すように、δｂｎ、およびδｂａで表すことができる。
【０１２２】
δｂｎｂａ＝（δｂｎ−δｂａ）・・・（数式４）
δｂｎは、次の数式５で表すことができる。
【０１２３】
δｂｎ＝（ＧＲｎｂ×θｂｎ）＋θｂｎ・・・（数式５）
ＧＲｎｂは、離脱元ギヤｎの歯数をＧｎとし、ギヤｂの歯数をＧｂとした場合の離脱元ギヤｎとギヤｂとの間のギヤ比であって、次の数式６で表すことができる。
【０１２４】
ＧＲｎｂ＝Ｇｎ／Ｇｂ・・・（数式６）
θｂｎは、次の数式７で表すことができる。
【０１２５】
θｂｎ＝ｆｎ（θｂａ）・・・（数式７）
ｆｎ（θｂａ）は、θｂａを変数として幾何学的厳密解を与える関数である。θｂａは、ギヤｂが離脱元ギヤｎから離脱してギヤｂが接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する際のギヤａに対するギヤｂの公転角度の理論値である。本実施形態において、θｂａ’（ギヤｂの公転角度検出値）をθｂａ（公転角度理論値）としている。
【０１２６】
δｂａは、次の数式８で表すことができる。
【０１２７】
δｂａ＝（ＧＲａｂ×θｂａ）＋θｂａ・・・（数式８）
以上により、数式４に数式７および数式８を代入すると、数式９が得られる。
【０１２８】
δｂｎｂａ＝（（ＧＲｎｂ×ｆｎ（θｂａ））＋ｆｎ（θｂａ））−（（ＧＲａｂ×θｂａ）＋θｂａ）・・・（数式９）
ここで、数式９を数式１に代入すると、δａｎ（ギヤａの目標自転角度）は、θｂａ（＝θｂａ’）を変数とする関数によって求めることができる。
【０１２９】
以上により、ギヤｂをギヤｎから離脱させる際に、δａｎに基づいて電動モータ３０Ｂを制御して、かつθｂａに基づいて電動モータ３０Ａを制御することにより、電動モータ３０Ａ、３０Ｂを連携して制御することになる。つまり、電動モータ３０Ａ、３０Ｂを連携して制御することにより、ギヤｂを離脱元ギヤｎから離脱させることができる。
【０１３０】
次に、ギヤｂが接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する具体例について説明する。図１７は、ギヤａの自転に伴ってギヤｂが自転しながら公転して、接続先ギヤ（ｎ＋１）にギヤｂが接続する例を示す。
【０１３１】
まず、ギヤｂを接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続させるためのギヤｂの自転角度の目標値である目標自転角度をδｂ（ｎ＋１）ｂａとし、ギヤｂの接続先ギヤ（ｎ＋１）周りの転がり自転角度をδｂ（ｎ＋１）とし、ギヤｂのギヤａ周りの転がり自転角度をδｂａとする。
【０１３２】
最初に、δａ（ｎ＋１）は、次の数式１０に示すように、δｂｎｂａを変数とする関数ｆａで表すことができる。
【０１３３】
δａ（ｎ＋１）＝ｆａ（δｂ（ｎ＋１）ｂａ）・・・（数式１０）
ｆａ（δｂｎｂａ）は、次の数式１１で表すことができる。
【０１３４】
ｆａ（δｂ（ｎ＋１）ｂａ）＝−（ＧＲｂａ×δｂ（ｎ＋１）ｂａ）・・・（数式１１）
δｂ（ｎ＋１）ｂａは、次の数式１２に示すように、δｂｎ、およびδｂａで表すことができる。
【０１３５】
δｂ（ｎ＋１）ｂａ＝（δｂ（ｎ＋１）−δｂａ）・・・（数式１２）
δｂ（ｎ＋１）は、次の数式１３で表すことができる。
【０１３６】
δｂ（ｎ＋１）＝（ＧＲ（ｎ＋１）ｂ×θｂ（ｎ＋１））＋θｂ（ｎ＋１）・・・（数式１３）
ＧＲ（ｎ＋１）ｂは、接続先ギヤ（ｎ＋１）の歯数をＧ（ｎ＋１）とし、ギヤｂの歯数をＧｂとした場合の接続先ギヤ（ｎ＋１）とギヤｂとの間のギヤ比であって、次の数式１３で表すことができる。
【０１３７】
ＧＲ（ｎ＋１）ｂ＝Ｇ（ｎ＋１）／Ｇｂ・・・（数式１３）
θｂ（ｎ＋１）は、次の数式１４で表すことができる。
【０１３８】
θｂ（ｎ＋１）＝ｆ（ｎ＋１）（θｂａ）・・・（数式１４）
ｆ（ｎ＋１）（θｂａ）は、θｂａを変数として幾何学的厳密解を与える関数である。θｂａは、ギヤｂが離脱元ギヤｎから離脱してギヤｂが接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する際のギヤａに対するギヤｂの公転角度の理論値である。
【０１３９】
δｂａは、次の数式１５で表すことができる。
【０１４０】
δｂａ＝（ＧＲａｂ×θｂａ）＋θｂａ・・・（数式１５）
以上により、数式１２に数式１４および数式１５を代入すると、数式１６が得られる。
【０１４１】
δｂ（ｎ＋１）ｂａ＝（（ＧＲｎｂ×ｆｎ（θｂａ））＋ｆｎ（θｂａ））−（（ＧＲａｂ×θｂａ）＋θｂａ）・・・（数式１６）
ここで、数式１６を数式１０に代入すると、δａ（ｎ＋１）（ギヤａの目標自転角度）は、θｂａ（ギヤｂの公転角度理論値）（＝θｂａ’）を変数とする関数により求めることができる。
【０１４２】
以上により、ギヤｂが接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する際に、δａ（ｎ＋１）に基づいて電動モータ３０Ｂを制御して、かつθｂａに基づいて電動モータ３０Ａを制御することにより、電動モータ３０Ａ、３０Ｂを連携して制御することになる。つまり、電動モータ３０Ａ、３０Ｂを連携して制御することにより、ギヤｂを接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続させることができる。
【０１４３】
以上説明した本実施形態によれば、多軸駆動用アクチュエータ１は、歯車１２２ａ〜１２２ｄと、電動モータ２０Ｂから出力される回転駆動力により軸３５を中心として自転して回転駆動力をアーム出力歯車９４に出力する歯車（アーム入力歯車）９２ａを備える。歯車９２ａには、アーム出力歯車９４が接続されている。アーム９５は、アーム出力歯車９４を自転自在に支持して、電動モータ２０Ａから出力される回転駆動力により軸３５を中心として回転してアーム出力歯車９４を軸３５を中心として公転させる。
【０１４４】
制御回路１３０は、電動モータ２０Ｂからの回転駆動力により歯車９２ａを自転させつつ、電動モータ２０Ａからの回転駆動力によりアーム出力歯車９４を公転させる。このことにより、アーム出力歯車９４が公転しつつ、アーム出力歯車９４が自転することにより、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち第１歯車（ギヤｎ）からアーム出力歯車９４を離脱させる。
【０１４５】
その後、制御回路１３０は、電動モータ２０Ｂからの回転駆動力により歯車９２ａを自転させつつ、電動モータ２０Ａからの回転駆動力によりアーム出力歯車９４を公転させる。このことにより、アーム出力歯車９４が公転しつつ、アーム出力歯車９４が自転することにより、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち第２歯車（ギヤ（ｎ＋１））にアーム出力歯車９４を接続させる。このようにアーム出力歯車９４が第２歯車に接続した状態で電動モータ２０Ｂからの回転駆動力をアーム出力歯車９４を介して第２歯車に伝達させることを特徴とする。
【０１４６】
したがって、アーム出力歯車９４を軸方向に移動させることなく、第１歯車からアーム出力歯車９４を離脱させてから、第２歯車にアーム出力歯車９４を接続させることができる。したがって、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち電動モータ２０Ｂからの回転駆動力が伝達される歯車を切り替えるために、アーム出力歯車９４を軸方向に移動させる必要がない。このため、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち電動モータ２０Ｂからの回転駆動力が伝達される出力歯車を切り替えるために必要な作動時間を短くすることができる。
【０１４７】
本実施形態では、上述の如く、電動モータ２０Ｂからの回転駆動力を伝える出力歯車を切り替えるために、歯車１２２ａ〜１２２ｄに対してアーム出力歯車９４を軸方向に移動させて脱着させる必要がない。このため、動力伝達機構３０をシンプルな構造にすることができる。
【０１４８】
（第２実施形態）
本実施形態では、上記第１実施形態において、歯車１２２ａ〜１２２ｄのうち任意の歯車の停止角度を角度センサにより検出し、制御回路１３０は、角度センサの検出停止角度に応じて電動モータ２０Ａ、２０Ｂを連動制御して任意の歯車にアーム出力歯車９４を接続させる例について説明する。
【０１４９】
図１８に、本実施形態の多軸駆動用アクチュエータ１の電気的構成を示す。
【０１５０】
本実施形態の多軸駆動用アクチュエータ１には、歯車１２２ａ〜１２２ｄのそれぞれの停止角度を検出する角度センサ１４０〜１４４が設けられている。
【０１５１】
制御回路１３０は、角度センサ１３１、１３２、１４０〜１４４の検出値をサンプリングしてこれらサンプリング値に基づいて、公転ロジック、自転ロジックを実行する。
【０１５２】
具体的には、制御回路１３０は、角度センサ１４０〜１４４のうちギヤｂの接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度を検出する角度センサの検出値のサンプリング値により接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度を求めるとともに、この算出される接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度に基づいてギヤｂの目標公転角度であるθｂａ（ｎ＋１）を算出する。この算出されるθｂａ（ｎ＋１）に基づいて公転ロジック、接続ロジックを実行する。
【０１５３】
このため、上記第１実施形態と同様に離脱ロジックを実行してから、ギヤｂにギヤ（ｎ＋１）に接続する際に、θｂａ（ｎ＋１）、θｂａ’、δａ（ｎ＋１）’、δａ（ｎ＋１）に基づいて電動モータ２０Ａ、２０Ｂを連携制御する。ここで、ギヤａの目標自転角度であるδａ（ｎ＋１）は、次の数式１７で表すことができる。
【０１５４】
δａ（ｎ＋１）＝ｆａ（δｂ（ｎ＋１）ｂａ）
＋（△ｂ（ｎ＋１）／ＧＲａ（ｎ＋１））・・・（数式１７）
△ｂ（ｎ＋１）は、接続先ギヤ（ｎ＋１）の正規位置からのズレ角度である
。△ｂ（ｎ＋１）は、角度センサ１４０〜１４４のうちギヤｂの接続先ギヤ（
ｎ＋１）の停止角度を検出する角度センサの検出角度のサンプリング値により求めることができる。
【０１５５】
このような数式１７によれば、δａ（ｎ＋１）は、θｂａ（ギヤｂの公転角度理論値）および△ｂ（ｎ＋１）を変数する関数である。δａ（ｎ＋１）は、
接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度に合った目標自転角度になる。よって、ギヤｂが接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続する際に、δａ（ｎ＋１）に基づいて電動モータ３０Ｂを制御して、かつθｂａ（ｎ＋１）に基づいて電動モータ３０Ａを制御することにより、電動モータ３０Ａ、３０Ｂを連携して制御することになる。
【０１５６】
これにより、接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度に合った目標自転角度にギヤａの自転角度を近づけつつ、接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度に合った目標公転角度にギヤｂの公転角度を近づけることになる。このため、接続先ギヤ（ｎ＋１）の停止角度が振動等により本来の角度からずれていても、電動モータ３０Ａ、３０Ｂを連携制御することにより、ギヤｂを接続先ギヤ（ｎ＋１）に接続させることができる。
【０１５７】
以上説明した本実施形態によれば、多軸駆動用アクチュエータ１は、歯車１２２ａ〜１２２ｄの停止角度を歯車毎に検出する角度センサ１４０〜１４４を備える。制御回路１３０は、ギヤｂがギヤ（ｎ＋１）に接続する際に、δａ（ｎ＋１）に基づいて電動モータ３０Ｂを制御して、かつθｂａ（ｎ＋１）に基づいて電動モータ３０Ａを制御する。よって、角度センサ１４０〜１４４の検出停止角度に合った電動モータ２０Ａ、２０Ｂの連携制御を歯車毎に行うことができる。このため、ギヤ（ｎ＋１）の停止角度が振動等により正規位置からのずれても、ギヤｂをギヤ（ｎ＋１）に確実に接続することができる。したがって、歯車１２２ａ〜１２２ｄの回転を止める微小ズレ防止用ストッパを設ける必要がない。
（第３実施形態）
本第３実施形態では、上記第１実施形態の多軸駆動用アクチュエータ１を車載空調装置の室内空調ユニット１５０の各ドアの駆動に用いる例について図１９によって説明する。
【０１５８】
図１９は、本実施形態の室内空調ユニット１５０の概略構成を示す。
【０１５９】
室内空調ユニット１５０は、計器盤内に収納された空調ケース１５１を備えており、内外気切換ドア１５２が、空調ケース１５１に回転可能に支持されている。内外気切換ドア１５２は、歯車１１０ｃから出力される回転駆動力により第１切換位置（図に二重線で示す位置）および、第２切換位置（図に鎖線で示す位置）のうち一方から他方に切り替えられる。
【０１６０】
ここで、内外気切換ドア１５２が、第１切換位置に位置するとき、外気導入モードとして、空調ケース１５１内にその外気導入口１５１ａから外気が流入させる。一方、内外気切換ドア１５２が第２切換位置（図に鎖線で示す位置）に位置する場合には、内気導入モードとして、空調ケース１５１内にその内気導入口１５１ｂから車室内の空気（内気）が流入させる。
【０１６１】
送風機１５２ｃは、外気導入口１５１ａからの外気または内気導入口１５１ｂからの内気を空気流として吸い込んでこの吸い込んだ空気流を冷却用熱交換器１５３に送風する。なお、図１９中送風機１５２ｃとして軸流ファンを示しているが、実際には送風機１５２ｃとして遠心ファンが用いられる。
【０１６２】
冷却用熱交換器１５３は、送風機１５２ｃから吹き出される空気流を、公知の冷凍サイクルの作動によって循環する冷媒により冷却して冷風を左側空気通路１５１ｄおよび右側空気通路１５１ｅに吹き出す。
【０１６３】
左側空気通路１５１ｄおよび右側空気通路１５１ｅは、空調ケース１５１のうち冷却用熱交換器１５３に対して空気流れ下流側に形成される。左側空気通路１５１ｄおよび右側空気通路１５１ｅは、分離壁１５１ｃにより分離されている。
【０１６４】
空調ケース１５１には、左側空気通路１５１ｄおよび右側空気通路１５１ｅを通過する冷風を加熱して温風を吹き出す加熱用熱交換器１５４が配置されている。
【０１６５】
左側空気通路１５１ｄには、加熱用熱交換器１５４をバイパスして車室内に向けて流すバイパス流路１５４ａが設けられている。右側空気通路１５１ｅには、加熱用熱交換器１５４をバイパスして車室内に向けて流すバイパス流路１５４ｂが設けられている。
【０１６６】
エアミックスドア１５５ａは、左側空気通路１５１ｄ内に配置されて、その回転自在に支持されている。エアミックスドア１５５ａは、その開度によって、冷却用熱交換器１５３から吹き出される冷却空気流のうちヒータコア３に流入される空気量とバイパス流路１５４ａを流れる空気量との比率を調整する。エアミックスドア１５５ａは、歯車１１０ｄから出力される回転駆動力により、回転されて開度が調整される。
【０１６７】
左側空気通路１５１ｄのうちヒータコア３の空気下流側では、加熱用熱交換器１５４からの温風とバイパス流路１５４ａからの冷風が混合されて空調風として車室内に向けて吹き出される。このため、エアミックスドア１５５ａの回転角度によって空調風の温度が調整される。
【０１６８】
エアミックスドア１５５ｂは、右側空気通路１５１ｅ内に配置されて、その回転自在に支持されている。エアミックスドア１５５ｂは、その開度によって、冷却用熱交換器１５３から吹き出される冷却空気流のうちヒータコア３に流入される空気量とバイパス流路１５４ｂを流れる空気量との比率を調整する。エアミックスドア１５５ｂは、歯車１１０ａから出力される回転駆動力により、回転されて開度が調整される。
【０１６９】
右側空気通路１５１ｅのうちヒータコア３の空気下流側では、加熱用熱交換器１５４からの温風とバイパス流路１５４ｂからの冷風が混合されて空調風として車室内に向けて吹き出される。このため、エアミックスドア１５５ｂの回転角度によって空調風の温度が調整される。
【０１７０】
空調ケース１５１のうち最も空気流れ下流側には、フット吹出開口部１５６ａ、１５６ｂ、フェイス吹出開口部１５７ａ、１５７ｂ、およびデフロスタ吹出開口部１５８が設けられている。
【０１７１】
フット吹出開口部１５６ａは、左側空気通路１５１ｄから吹き出される空調風を車室内左側席の乗員下半身に向けて吹き出す。フット吹出開口部１５６ｂは、右側空気通路１５１ｅから吹き出される空調風を車室内右側席の乗員下半身に向けて吹き出す。
【０１７２】
フェイス吹出開口部１５７ａは、左側空気通路１５１ｄから吹き出される空調風を車室内左側席の乗員上半身に向けて吹き出す。フェイス吹出開口部１５７ｂは、右側空気通路１５１ｅから吹き出される空調風を車室内右側席の乗員上半身に向けて吹き出す。デフロスタ吹出開口部１５８は、車室内の窓ガラスの内表面に向けて吹き出す。
【０１７３】
フット吹出開口部１５６ａは、フットドア１５９ａの回転によって開閉される。フット吹出開口部１５６ｂは、フットドア１５９ｂの回転によって開閉される。フェイス吹出開口部１５７ａは、フェイスドア１６０ａの回転によって開閉される。フェイス吹出開口部１５７ｂは、フェイスドア１６０ｂの回転によって開閉される。デフロスタ吹出開口部１５８は、フェイスドア１６０ａ、１６０ｂの回転によって開閉される。
【０１７４】
ここで、ドア１５９ａ、１５９ｂ、１６０ａ、１６０ｂは、それぞれ、空調ケース１５１によって回転自在に支持されている。ドア１５９ａ、１５９ｂ、１６０ａ、１６０ｂは、歯車１１０ｂからリンク機構を介して与えられる回転駆動力により回転する。
【０１７５】
以上説明した本実施形態によれば、室内空調ユニット１５０において、歯車１１０ｃから出力される回転駆動力により内外気切換ドア１５２が開閉される。エアミックスドア１５５ａは、歯車１１０ｄから出力される回転駆動力により、その開度が調整される。エアミックスドア１５５ｂは、歯車１１０ａから出力される回転駆動力により、開度が調整される。ドア１５９ａ、１５９ｂ、１６０ａ、１６０ｂは、歯車１１０ｂからリンク機構を介して与えられる回転駆動力により回転する。
【０１７６】
（他の実施形態）
（１）上記第１〜第３の実施形態では、本発明の第１、第２の駆動源として電動モータ（２０Ａ、２０Ｂ）を用いた例について説明したが、これに代えて、電動モータ以外の各種の駆動源を、本発明の第１、第２の駆動源として用いてもよい。
【０１７７】
（２）上記第１〜第３の実施形態では、角度センサ１３１、１３２としては、光学式センサを用いた例について説明したが、角度センサ１３１、１３２としては、光学式センサ以外の各種の角度センサを用いてもよい。
【０１７８】
（３）上記第１〜第３の実施形態では、角度センサ１３１により検出された歯車９１ａの回転角度によってアーム出力歯車９４の自転角度を求めた例について説明したが、これに限らず、角度センサ１３１によって歯車９１ａ以外の歯車の回転角度を検出し、この検出された回転角度によってアーム出力歯車９４の自転角度を求めてもよい。
【０１７９】
（４）上記第１〜第３の実施形態では、角度センサ１３２により検出される歯車６０の回転角度によってアーム出力歯車９４の公転角度を求めた例について説明したが、これに限らず、角度センサ１３２によって歯車６０以外の歯車の回転角度を検出し、この検出される回転角度によってアーム出力歯車９４の公転角度を求めてもよい。
【０１８０】
（５）上記第１〜第３の実施形態では、電動モータ３０Ｂの回転数制御によって歯車（アーム入力歯車）９２ａの自転角度を制御することにより、アーム出力歯車９４の自転角度を制御した例について説明したが、これに限らず、歯車９２ａを排除して、電動モータ３０Ｂの回転数制御によって、直接的にアーム出力歯車９４の自転角度を制御してもよい。
【０１８１】
（６）上記第３実施形態では、本発明の動力伝達機構を車載空調装置に適用した例について説明したが、これに代えて、上記第１、２の実施形態の本発明の動力伝達機構を車載空調装置以外の各種の機器に適用してもよい。
【０１８２】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【０１８３】
次に、上記各実施形態の構成要素と特許請求の範囲との対応関係について説明する。
【０１８４】
ステップ１１０が切替制御手段に対応し、検出手段が角度センサ１４０〜１４４に対応し、歯車９２ａがアーム入力歯車に対応している。角度センサ１３１が第１センサに対応し、角度センサ１３２が第２センサに対応し、ステップ１６０〜ステップ１６０が第１制御手段に対応している。ステップ１２０が第１算出手段および第２制御手段を構成し、ステップ１２２が第２算出手段および第３制御手段を構成している。
【符号の説明】
【０１８５】
１    多軸駆動用アクチュエータ
２０Ａ、２０Ｂ    電動モータ（第１、第２の電動モータ）
３０    動力伝達機構
９２ａ  歯車（アーム入力歯車）
９４    アーム出力歯車
９５    アーム
１２２ａ〜１２２ｄ    歯車（出力歯車）
１３０    制御回路
１３２    角度センサ（第１センサ）
１３１    角度センサ（第２センサ）
【図１】
0006477261.tif 000002
【図２】
0006477261.tif 000003
【図３】
0006477261.tif 000004
【図４】
0006477261.tif 000005
【図５】
0006477261.tif 000006
【図６】
0006477261.tif 000007
【図７】
0006477261.tif 000008
【図８】
0006477261.tif 000009
【図９】
0006477261.tif 000010
【図１０】
0006477261.tif 000011
【図１１】
0006477261.tif 000012
【図１２】
0006477261.tif 000013
【図１３】
0006477261.tif 000014
【図１４】
0006477261.tif 000015
【図１５】
0006477261.tif 000016
【図１６】
0006477261.tif 000017
【図１７】
0006477261.tif 000018
【図１８】
0006477261.tif 000019
【図１９】
0006477261.tif 000020