(57)【要約】【課題】ナットが軸方向に傾いた場合においてもナットネジとローラネジの噛合の端部での接触面圧を低減する遊星ローラネジ装置を提供する。【解決手段】外周面に軸ネジを形成した中央軸と、内周面にナットネジを形成した円筒状のナットと、軸ネジとナットネジとに噛合うローラネジを外周面に有し、中央軸とナットとの間を自転しながら公転する遊星ローラとを備えた遊星ローラネジ装置において、ナットネジのナットネジ有効直径をナットネジの軸方向の中央に対して両端で拡大させる。【選択図】        図２
2006090543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に軸ネジを形成した中央軸と、内周面にナットネジを形成した円筒状のナットと、前記軸ネジと前記ナットネジとに噛合うローラネジを外周面に有し、前記中央軸とナットとの間を自転しながら公転する遊星ローラとを備えた遊星ローラネジ装置において、
前記ナットネジのナットネジ有効直径が、前記ナットネジの軸方向の中央に対して両端で拡大していることを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ナットネジ有効直径が、前記ナットネジの中央を原点とする単葉双曲面に沿って拡大することを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記ナットネジ有効直径が、前記ナットネジの中央部で一定であり、該中央部から前記ナットネジの両端に向う円錐面に沿って拡大することを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記ナットネジ有効直径が、前記ナットネジの中央部で一定であり、該中央部から前記ナットネジの両端に向う曲面に沿って拡大することを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【請求項５】
外周面に軸ネジを形成した中央軸と、内周面にナットネジを形成した円筒状のナットと、前記軸ネジと前記ナットネジとに噛合うローラネジを外周面に有し、前記中央軸とナットとの間を自転しながら公転する遊星ローラとを備えた遊星ローラネジ装置において、
前記ローラネジのローラネジ有効直径が、前記ローラの軸方向の中央に対して両端で縮小していることを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記ローラネジ有効直径が、前記ローラネジの中央を原点とする楕円面に沿って縮小することを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記ローラネジ有効直径が、前記ローラネジの中央部で一定であり、該中央部から前記ローラネジの両端に向う円錐面に沿って縮小することを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記ローラネジ有効直径が、前記ローラネジの中央部で一定であり、該中央部から前記ローラネジの両端に向う曲面に沿って縮小することを特徴とする遊星ローラネジ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機やプレス成形機等の機械装置の送り機構や自動車用アクチュエータ等に用いられる遊星ローラネジ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の遊星ローラネジ装置は、外周面に軸ネジを形成した中央軸と内周面にナットネジを形成したナットとの間にこれらのネジと噛合うローラネジを有する複数の遊星ローラを保持器に保持させて配置し、遊星ローラの両側に遊星ピニオンギヤを設けて遊星ローラの中央軸周りの自転や公転を案内にしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭５９−１４７１５１号公報（第１頁右下欄−第２頁左上欄、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の技術においては、ナットネジのナットネジ有効直径（ナットネジとローラネジの噛合においてナットネジのネジ面とローラネジのネジ面の接触面の中央の点（接触点という。）を通るナットの軸芯を中心とした円の直径をいう。）とローラネジのローラネジ有効直径（ナットネジとローラネジの噛合においてローラネジの接触点を通る遊星ローラの軸芯を中心とした円の直径をいう。）を一定にしてナットネジとローラネジを噛合わせている。
【０００４】
つまり、ナットネジ有効直径は図９に示すようにナットネジの軸方向の中央のナットネジ有効直径を１とした場合に軸方向に一定になっており、同様に軸方向に一定となっているローラネジとの噛合において軸方向に所定の荷重が負荷された場合には図１０に◇で示すナットが傾いていない場合のナットネジの軸方向の中央の接触面圧を１とすると、軸方向に一様に分布する。
【０００５】
このとき、ナットが軸方向に傾いた場合は図１０に□で示すようにナットネジとローラネジの噛合の一方の端部で接触面圧が高くなってその端で最大接触面圧となり、ナットの往復運動に伴ってナットネジおよび／もしくはローラネジの両端部が早期に剥離し、遊星ローラネジ装置の寿命低下や作動不良、騒音増加の要因になるという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ナットが軸方向に傾いた場合においてもナットネジとローラネジの噛合の端部での接触面圧を低減する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に軸ネジを形成した中央軸と、内周面にナットネジを形成した円筒状のナットと、前記軸ネジと前記ナットネジとに噛合うローラネジを外周面に有し、前記中央軸とナットとの間を自転しながら公転する遊星ローラとを備えた遊星ローラネジ装置において、前記ナットネジのナットネジ有効直径が、前記ナットネジの軸方向の中央に対して両端で拡大していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
これにより、本発明は、ナットが傾いた場合や遊星ローラがスキューした場合にナットネジとローラネジの噛合の端部での接触面圧を低減することができ、端部に生じる剥離を防止して遊星ローラネジ装置の寿命を向上させることができると共に作動不良の回避や騒音の抑制を図ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明による遊星ローラネジ装置の実施例について説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は実施例の遊星ローラネジ装置を示す断面図である。
図１において、１は遊星ローラネジ装置である。
２は遊星ローラネジ装置１の中央軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面には軸ネジ３が所定のピッチＰおよびリードで螺旋状に形成されている。
【００１０】
４は遊星ローラネジ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には多条のナットネジ５が軸ネジ３と同じピッチＰで形成されている。
本実施例のナットネジ５のナットネジ有効直径は、中央軸２の軸方向（単に軸方向という。）に測ったナットネジ５の全長の中央に対して両端で拡大するように形成されている（ナットネジ有効直径の詳細は後述する。）。
【００１１】
６は遊星ローラであり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、両端部に円柱状の軸部７が形成されており、両方の軸部７の間の外周面には軸ネジ３と同じピッチＰでローラネジ８が形成されている。
また、遊星ローラ６の両方の軸部７の内側に隣接して遊星ローラ６と同軸に平歯車を形成した遊星ピニオンギヤ９が設けられており、両方の遊星ピニオンギヤ９の間のローラネジ８が軸ネジ３とナットネジ５とに嵌合する。
【００１２】
１０は保持器であり、樹脂材料や金属材料で製作された円環状部材であって、遊星ローラ６の軸部７が嵌合する保持孔１０ａが所定の角度ピッチで複数設けられており、遊星ローラ６の軸部７を保持孔１０ａで保持して中央軸２とナット４の間に複数の遊星ローラ６を所定の角度ピッチで配置する。
１１はリングギヤであり、保持器１０に保持された小径の平歯車である遊星ピニオンギヤ９に噛合う内歯の平歯車であって、ナット４の内側に嵌合する図示しないリングギヤ押えによりその軸方向の移動が制限され、遊星ピニオンギヤ９がリングギヤ１１に噛合うことにより遊星ローラ６を一定の速度で公転させる。
【００１３】
上記の中央軸２の軸ネジ３とナット４のナットネジ５とに、保持器１０に保持されてリングギヤ１１と遊星ピニオンギヤ９により公転を案内された遊星ローラ６のローラネジ８が嵌合し、ナット４を回転させることによって遊星ローラ６が中央軸２の周りを自転しながら公転して中央軸２を軸方向に移動させる。これによりナット４の回転運動が中央軸２の直線運動に変換される。
【００１４】
上記のように本実施例のナットネジ５のナットネジ有効直径は、ナットネジ５の中央に対して両端で拡大するように形成されている。
本実施例の拡大したナットネジ有効直径は、ナットネジ５の高さをそのままにしてナットネジ５の谷径を拡大したときの接触点を通るナット４の軸芯を中心とした円の直径である。従ってナットネジ５の拡大したナットネジ有効直径を有する部位は、拡大したナットネジ有効直径でローラネジ８と接触せずに山径に近い位置でローラネジ８と接触する。
【００１５】
このような、中央に対して両端で拡大したナットネジ有効直径を有するナットネジ５のについて説明する。
図２は実施例のナットネジ有効直径の分布を示す説明図、図３は実施例のナットネジの接触面圧の分布を示す説明図である。
なお、図２に示すナットネジ５の有効直径比は、ナットネジ５の軸方向の中央のナットネジ有効直径を１として各軸方向位置のナットネジ有効直径との比を示し、図３に示す接触面圧比は上記図１０の従来の軸方向に所定の荷重が負荷された場合（図１０の◇）の接触面圧を１として各軸方向位置での接触面圧との比で示してある。またローラネジ８は従来と同様に軸方向に一定のローラネジ有効直径となるように形成されている（以下に示す各図において同じ。）。
【００１６】
本実施例のナットネジ５のナットネジ有効直径は、図２に示すように軸方向の中央部で一定であり、中央部の終点を始点としてその両側を両端に向けてナット４の外周面側に傾斜する直線をナット４の軸芯を中心として回転させた回転面、つまり円錐面に沿って拡大するように形成されている。
このように両端に向ってナットネジ有効直径を円錐面に沿って拡大するようにすると、所定の軸方向荷重が負荷された場合に図３に◇で示すナット４が傾いていないときは中央部の接触面圧が僅かに上昇するものの両端部では接触面圧が減少し、図３に□で示すナット４が傾いたときは図１０の従来例に較べて端部に発生する最大接触面圧が低下する。
【００１７】
これは、ナット４が傾いていない場合は、ナットネジ５の中央部におけるローラネジ８との噛合部が、所定の荷重で弾性変形し、拡大されたナットネジ有効直径を有する部位のローラネジ８とのネジ面同士の距離が開いているために、その接触が軽度となって接触面圧が低下するからである。
また、ナット４が傾いた場合は、ナットネジ５とローラネジ８のネジ面同士の距離が開いているために、これらのネジ面が傾斜により接触するまでの移動距離が長くなり、結果として所定の軸方向荷重が負荷されたときの接触が軽度となって接触面圧の上昇が抑制されるからである。
【００１８】
このことは、遊星ローラ６がスキューした場合も同様である。
上記の接触面圧の抑制は、以下に示す他の形態においても同様の抑制効果を得ることができる。
図４は実施例の他の形態１のナットネジ有効直径の分布を示す説明図、図５は実施例の他の形態１のナットネジの接触面圧の分布を示す説明図である。
【００１９】
図４に示す他の形態１のナットネジ有効直径の分布は、ナットネジ５の軸方向の中央部で一定であり、その両側は両端に向けて中央部の終点を始点としてそこから端面に向う距離の２乗に比例する軸芯側に凸の始点における接線方向が軸方向である曲線、つまり２次曲線をナット４の軸芯を中心として回転させた曲面に沿って拡大するように形成されている。
【００２０】
なお、上記の曲線は２次曲線に限らず、軸芯側に凸の始点における接線方向が軸方向である曲線、例えば３次曲線や４次曲線等の一部であってもよい。
このように両端に向ってナットネジ有効直径を曲面に沿って拡大するようにすると、上記円錐面の場合の効果に加えて、所定の軸方向荷重が負荷された場合に図５に◇で示すナット４が傾いていないときは両端部では接触面圧が滑らかに減少し、図５に□で示すナット４が傾いたときは図３の円錐面の場合に較べて最大接触面圧側の端部の接触面圧が滑らかに低下する。
【００２１】
すなわち、中央部から拡大部へのつなぎ目のナットネジ有効直径の変化を滑らかにして拡大部のナットネジ有効直径を緩やかに変化させることができるので接触面圧の分布を滑らかにすることができる。
図６は実施例の他の形態２のナットネジ有効直径の分布を示す説明図、図７は実施例の他の形態２のナットネジの接触面圧の分布を示す説明図である。
【００２２】
図６に示す他の形態２のナットネジ有効直径の分布は、ナットネジ５の軸方向の中央を原点とする単葉双曲面（略鼓形の曲線）に沿って拡大するように形成されている。
この単葉双曲面に沿ったナットネジ５の軸方向の中央を原点とする軸方向位置ｘのナットネジ有効直径ＤＮ（ｘ）は、ナットネジ５の中央のナットネジ有効直径をＤＮ０とし、定数をＣＮとすると次式で表される。
【００２３】
ＤＮ（ｘ）＝ＤＮ０｛１＋（ｘ／ＣＮ）２｝０．５    ・・・・・・・・・・（１）
このようにナットネジ５の中央から両端に向って単葉双曲面に沿ってナットネジ有効直径を拡大するようにすると、上記曲面の場合の効果に加えて、所定の軸方向荷重が負荷された場合に図７に◇で示すナット４が傾いていないときは中央の接触面圧は上昇するものの中央から両端に向って接触面圧が連続的かつ滑らかに減少し、図７に□で示すナット４が傾いたときも図５の曲面の場合に較べて軸方向の全長に渡って接触面圧を連続的かつ滑らかに減少させることができる。
【００２４】
上記の円錐面または曲面を形成する場合の中央部の軸方向長さは、短くし過ぎると単位長さあたりに支える荷重が大きくなって寿命低下を招き、長くし過ぎると上記の効果を得ることができないため、中央部の軸方向長さは５０％以上、９０％以下とすることが望ましい。
また、両端のナットネジ有効直径の中央との差（拡大量という。）は、ナットネジ５およびローラネジ８の有効直径をそれぞれ軸方向に一定とした場合の定格荷重時のナットネジ５とローラネジ８の弾性接近量、つまりナットネジ５とローラネジ８とが接触してから定格荷重が加わったときまでの弾性変形による移動量の２倍以上、８倍以下とすることが望ましい。
【００２５】
下限未満では上記の効果を得ることが困難であり、上限を超えると定格荷重が負荷された場合の両端のナットネジ５とローラネジ８の接触を保つことができなくなって負荷容量が低下するからである。
以上説明したように、本実施例では、ナットネジのナットネジ有効直径をナットネジの中央に対して両端で拡大するようにしたことによって、ナットが傾いた場合や遊星ローラがスキューした場合にナットネジとローラネジの噛合の端部での接触面圧を低減することができ、端部に生じる剥離を防止して遊星ローラネジ装置の寿命を向上させることができると共に作動不良の回避や騒音の抑制を図ることができる。
【００２６】
また、ナットネジ有効直径をナットネジの中央部で一定とし、中央部からナットネジの両端に向う円錐面に沿って拡大するようにしたことによって、ナット等が傾いたときに一方の端部の接触面圧を低下させることができると共に容易に本発明のナットネジを製作することができる。
更に、ナットネジ有効直径をナットネジの中央部で一定とし、中央部からナットネジの両端に向う曲面に沿って拡大するようにしたことによって、ナット等が傾いたときに端部の接触面圧を滑らかに低下させることができると共に中央部と拡大部のつなぎ目を滑らかに変化させることができる。
【００２７】
更に、ナットネジ有効直径をナットネジの中央を原点とする単葉双曲面に沿って拡大するようにしたことによって、ナット等が傾いたときに端部の接触面圧を滑らかに低下させることができると共に軸方向の全長に渡って接触面圧を連続的かつ滑らかに減少させることができる。
なお、本実施例においては、ナットネジの両端のナットネジ有効直径を中央に対して拡大する場合を例に説明したが、ローラネジの両端のローラネジ有効直径を中央に対して縮小するようにしてもよい。
【００２８】
すなわち、上記ナットネジの円錐面に沿う拡大と同様の効果を得る場合は、ローラネジのローラネジ有効直径は、軸方向の中央部を一定とし、中央部の終点を始点としてその両側を両端に向けて遊星ローラの軸芯側に傾斜する直線を遊星ローラの軸芯を中心として回転させた回転面、つまり円錐面に沿って縮小するように形成する。
また、上記ナットネジの曲面に沿う拡大と同様の効果を得る場合は、ローラネジのローラネジ有効直径は、軸方向の中央部を一定とし、中央部の終点を始点としてそこから端面に向う距離の２乗に比例する外周面側に凸の始点における接線方向が軸方向である２次曲線を遊星ローラの軸芯を中心として回転させた曲面に沿って縮小するように形成する。
【００２９】
更に、上記ナットネジの単葉双曲面に沿う同様の効果を得る場合は、ローラネジのローラネジ有効直径は、ローラネジの軸方向の中央を原点とする楕円面に沿って縮小するように形成する。
この楕円面に沿ったローラネジの軸方向の中央を原点とする軸方向位置ｘのローラネジ有効直径ＤＲ（ｘ）は、ローラネジの中央のローラネジ有効直径をＤＲ０とし、定数をＣＲとすると次式で表される。
【００３０】
ＤＲ（ｘ）＝ＤＲ０｛１−（ｘ／ＣＲ）２｝０．５    ・・・・・・・・・・（２）
このようにローラネジ有効直径を形成し、上記の中央部の範囲およびナットネジ有効直径の拡大量をローラネジ有効直径の縮小量として弾性接近量の範囲を適用すればナットネジ有効直径を拡大した場合と同様の効果を奏することができる。
上記のナットネジ有効直径の拡大およびローラネジ有効直径の縮小は、併用するようにしてもよい。この場合にはそれぞれの拡大量と縮小量の合計を上記の弾性接近量の範囲とすればよい。
【００３１】
なお、上記においては、遊星ローラを公転させる歯車をナットに設けた形式の遊星ローラネジ装置について説明したが、遊星ローラネジ装置の形式は前記に限らず、図８に示す他の形態の遊星ローラネジ装置であってもよい。
図８は実施例の遊星ローラネジ装置の他の形態を示す断面図である。
なお、上記図１で示した遊星ローラネジ装置と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図８において、２２は遊星ローラネジ装置１の中央軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その一方の端部の外周面には遊星ローラ６の両方の遊星ピニオンギヤ９の間のローラネジ８の軸方向長さと略同じ長さの１条または多条の軸ネジ２３が所定のピッチＰおよびリードで螺旋状に形成されている。
２４は遊星ローラネジ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された上記図１のナット４より長い長さの円筒状部材であって、その内周面には軸ネジ２３と同じ捩れ方向のナットネジ２５が軸ネジ２３と同じリードとピッチＰで形成されている。
【００３３】
本形態の遊星ローラ６は、上記図１の遊星ローラ６と同様の遊星ローラであるが、そのローラネジ８の捩れ方向が軸ネジ２３と逆方向で、軸ネジ２３と同じピッチＰおよび同じリード角に形成されており、中央軸２２との相対移動が生じないように構成されている。
３２は保持器であり、上記図１の保持器１０と同様に複数の保持孔１０ａが設けられた保持器であって、中央軸２２のギヤ部３５の外側の外周面に設けられた係止溝３６に嵌合する止め輪等の抜止部材３７によりその軸方向の移動が制限される。
【００３４】
ギヤ部３５は、保持器３２に保持された遊星ローラ６の遊星ピニオンギヤ９に噛合う外歯の平歯車であって、中央軸２２の軸ネジ２３の両端部の外周面に設けられ、遊星ピニオンギヤ９の平歯車がギヤ部３５の平歯車に噛合うことにより遊星ローラ６を一定の速度で公転させる。
上記の中央軸２２の軸ネジ２３とナット２４のナットネジ２５とに、保持器３２に保持されてギヤ部３５と遊星ピニオンギヤ９により公転を案内された遊星ローラ６のローラネジ８が噛合い、ナット２４を回転させることによって遊星ローラ６が中央軸２２の周りを自転しながら公転して中央軸２２をナット２４の長さの範囲で軸方向に移動させる。これによりナット２４の回転運動が中央軸２２の直線運動に変換される。
【００３５】
このように、本形態の遊星ローラネジ装置１は、ナット２４を長く形成し、遊星ローラ６を公転させる歯車を中央軸２２に設けた形式の遊星ローラネジ装置である。
上記実施例においては、遊星ピニオンギヤやリングギヤ、ギヤ部の歯車は平歯車であるとして説明したが、これらをはすば歯車としてそれぞれを噛合わせるようにしてもよい。
また、上記実施例においては、遊星ローラネジ装置のナットを回転させて中央軸を軸方向に移動させるとして説明したが、中央軸を回転させてナットを軸方向に移動させる形式の遊星ローラネジ装置に本発明を適用しても同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例の遊星ローラネジ装置を示す断面図
【図２】実施例のナットネジ有効直径の分布を示す説明図
【図３】実施例のナットネジの接触面圧の分布を示す説明図
【図４】実施例の他の形態１のナットネジ有効直径の分布を示す説明図
【図５】実施例の他の形態１のナットネジの接触面圧の分布を示す説明図
【図６】実施例の他の形態２のナットネジ有効直径の分布を示す説明図
【図７】実施例の他の形態２のナットネジの接触面圧の分布を示す説明図
【図８】実施例の遊星ローラネジ装置の他の形態を示す断面図
【図９】従来のナットネジ有効直径の軸方向の分布を示す説明図
【図１０】従来のナットネジの接触面圧の軸方向の分布を示す説明図
【符号の説明】
【００３７】
１    遊星ローラネジ装置
２、２２  中央軸
３、２３  軸ネジ
４、２４  ナット
５、２５  ナットネジ
６    遊星ローラ
７    軸部
８    ローラネジ
９    遊星ピニオンギヤ
１０、３２  保持器
１０ａ  保持孔
１１  リングギヤ
３５  ギヤ部
３６  係止溝
３７  抜止部材
【図１】
2006090543.tif 000003
【図２】
2006090543.tif 000004
【図３】
2006090543.tif 000005
【図４】
2006090543.tif 000006
【図５】
2006090543.tif 000007
【図６】
2006090543.tif 000008
【図７】
2006090543.tif 000009
【図８】
2006090543.tif 000010
【図９】
2006090543.tif 000011
【図１０】
2006090543.tif 000012