(57)【要約】      （修正有）【課題】ねじ軸と遊星ローラの接触部に滑りが生じた場合においてもナットの進み量が変化しない遊星ローラねじ装置を提供する。【解決手段】ナットの環状溝の遊星ローラの環状突条との接触部の有効直径をｄｎとし、遊星ローラの接触部の有効直径をｄｒ１とし、ねじ軸の接触部の有効直径をｄＳとし、遊星ローラのローラねじ溝のねじ軸の軸ねじ溝との接触部の有効直径をｄｒ２とし、ねじ軸の軸ねじ溝の条数をＪＳとし、遊星ローラのローラねじ溝の条数をＪｒとし、α＝ｄｎ  ／ｄｒ１  、γ＝ｄｒ２  ／ｄｒ１と定義したときに、接触部の有効直径をｄＳを、ｄＳ＝ｄｒ１（α−γ−１）とし、かつねじ軸の軸ねじ溝の条数をＪＳを、Ｊｓ＝Ｊｒ・α／γとする。【選択図】        図１
2006009870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に軸ねじ溝を形成したねじ軸と、内周面に環状溝を形成したナットと、外周面に前記環状溝と嵌合する環状突条を形成すると共に、該環状突条の外周面に前記軸ねじ溝と噛合う前記軸ねじ溝と同じ捩れ方向のローラねじ溝を形成した複数の遊星ローラとを備え、
前記遊星ローラを、前記ねじ軸とナットとの間に自転しながら公転させると共に、前記ねじ軸１回転あたりの前記ナットの進み量を前記軸ねじ溝のリードに一致させたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項２】
外周面に軸ねじ溝を形成したねじ軸と、内周面に環状溝を形成したナットと、外周面に前記環状溝と嵌合する環状突条を形成すると共に、該環状突条の外周面に前記軸ねじ溝と噛合う前記軸ねじ溝と同じ捩れ方向のローラねじ溝を形成した複数の遊星ローラとを備え、
前記ナットの環状溝の前記遊星ローラの環状突条との接触部の有効直径をｄｎとし、前記遊星ローラの環状突条の前記ナットの環状溝との接触部の有効直径をｄｒ１とし、前記ねじ軸の軸ねじ溝の前記遊星ローラのローラねじ溝との接触部の有効直径をｄＳとし、前記遊星ローラのローラねじ溝の前記ねじ軸の軸ねじ溝との接触部の有効直径をｄｒ２とし、前記ねじ軸の軸ねじ溝の条数をＪＳとし、前記遊星ローラのローラねじ溝の条数をＪｒとし、
α＝ｄｎ  ／ｄｒ１、  γ＝ｄｒ２  ／ｄｒ１
と定義したときに、
前記ねじ軸の軸ねじ溝の前記遊星ローラのローラねじ溝との接触部の有効直径をｄＳが、
ｄＳ＝ｄｒ１（α−γ−１）
であり、かつ前記ねじ軸の軸ねじ溝の条数をＪＳが、
Ｊｓ ＝Ｊｒ・α／γ
であることを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ねじ軸の軸ねじ溝が、多条であることを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３において、
前記遊星ローラのローラねじ溝が、多条であることを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３または請求項４において、
前記遊星ローラに遊星ピニオンギヤを設けると共に、該遊星ピニオンギヤに噛合うリングギヤを設け、
前記リングギヤと前記遊星ピニオンギヤとのギヤ比を、前記ナットの環状溝の前記遊星ローラの環状突条との接触部の有効直径ｄｎと、前記遊星ローラの環状突条の前記ナットの環状溝との接触部の有効直径ｄｒ１との比としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【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ねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の遊星ローラねじ装置は、外周面に１条の軸ねじ溝を形成したねじ軸と内周面に円周方向の粗い環状溝を複数形成したナットとの間に、外周面に環状溝に嵌合する大環状突条を形成すると共に、その大環状突条の外周面に軸ねじ溝と噛合う平行な小環状突条を形成した複数の遊星ローラを環状溝に嵌合させ、遊星ローラの数に応じて小環状突条のピッチをオフセットさせて配置し、ねじ軸の１回転あたりのナットの進み量を軸ねじ溝のリード（１条の場合はピッチと同一）未満として回転運動を直線運動に変換している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特公平４−８１６５４号公報（主に第３頁右欄７行−第４頁左欄１４行、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、ねじ軸１回転あたりのナットの進み量がねじ軸のリードと異なっているため、ねじ軸と遊星ローラの接触部に滑りが生じた場合にはその滑り率によってナットの進み量が変化してしまうという問題がある。
このナットの進み量の変化は、機械装置における位置決めにおいては正確な位置決めを困難にしてフィードバック制御ための機器を必要とし、自動車用アクチュエータにおいては駆動トルクの軸力への変換率を変化させて、制御システムの安定性を損ねる結果になりやすい。
【０００４】
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、ねじ軸と遊星ローラの接触部に滑りが生じた場合においてもナットの進み量が変化しない遊星ローラねじ装置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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、遊星ローラねじ装置が、外周面に軸ねじ溝を形成したねじ軸と、内周面に環状溝を形成したナットと、外周面に前記環状溝と嵌合する環状突条を形成すると共に、該環状突条の外周面に前記軸ねじ溝と噛合う前記軸ねじ溝と同じ捩れ方向のローラねじ溝を形成した複数の遊星ローラとを備え、前記ナットの環状溝の前記遊星ローラの環状突条との接触部の有効直径をｄｎとし、前記遊星ローラの環状突条の前記ナットの環状溝との接触部の有効直径をｄｒ１とし、前記ねじ軸の軸ねじ溝の前記遊星ローラのローラねじ溝との接触部の有効直径をｄＳとし、前記遊星ローラのローラねじ溝の前記ねじ軸の軸ねじ溝との接触部の有効直径をｄｒ２とし、前記ねじ軸の軸ねじ溝の条数をＪＳとし、前記遊星ローラのローラねじ溝の条数をＪｒとし、α＝ｄｎ  ／ｄｒ１  、γ＝ｄｒ２  ／ｄｒ１と定義したときに、前記ねじ軸の軸ねじ溝の前記遊星ローラのローラねじ溝との接触部の有効直径をｄＳが、ｄＳ＝ｄｒ１（α−γ−１）であり、かつ前記ねじ軸の軸ねじ溝の条数をＪＳが、Ｊｓ＝Ｊｒ・α／γであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、本発明は、ねじ軸と遊星ローラとの間にねじ軸の滑りが生じた場合においてもナットの進み量が変化することがなくなり、ねじ軸１回転あたりのナットの進み量を軸ねじ溝のリードと一致させることができ、機械装置における位置決めにおいてはフィードバック制御を行わなくても正確な位置決めを行うことができる他、自動車用アクチュエータにおいては駆動トルクの軸力への変換率を一定として制御システムの安定性を向上させ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】
【０００７】
以下に、図面を参照して本発明による遊星ローラねじ装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は実施例１の遊星ローラねじ装置を示す側方断面図である。
図１において、１は遊星ローラねじ装置である。
２は遊星ローラねじ装置１のねじ軸であり、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１条または多条の軸ねじ溝３が所定のリードで螺旋状に形成されている。
【０００９】
４は遊星ローラねじ装置１のナットであり、合金鋼の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には略台形断面形状を有する円周方向の環状溝５が複数形成されている。
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、その両方の軸部７の間の外周面にはナット４の環状溝５に嵌合する略台形断面形状を有する円周方向の環状突条８が形成され、その環状突条８の外周面には軸ねじ溝３に噛合う軸ねじ溝３と同じ捩れ方向の１条または多条のローラねじ溝９が螺旋状に形成されている。
【００１０】
１０は保持器であり、樹脂材料や鋼板等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が嵌合する嵌合孔１１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を嵌合孔１１で保持してねじ軸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。
上記のねじ軸２の軸ねじ溝３とナット４の環状溝５とに保持器９に保持された複数の遊星ローラ６のローラねじ溝９と環状突条８が嵌合し、ねじ軸２を回転させることによって遊星ローラ６がねじ軸２の周りを自転しながら公転してナット４を軸方向に移動させる。これにより回転運動が直線運動に変換される。
【００１１】
このねじ軸２の回転運動をナット４の直線運動に変換する際に、ねじ軸２の軸ねじ溝３と遊星ローラ６のローラねじ溝９の接触部に滑りが生じた場合においてもねじ軸２の回転に伴うナット４の進み量に変化が生じないようにするための構成を図２を用いて以下に説明する。
図２に用いた記号および説明に用いる記号の定義を以下にまとめて示す。
【００１２】
ｄｎ   ：ナット４の環状溝５の遊星ローラ６の環状突条８との接触部の有効直径
ｄｒ１ ：遊星ローラ６の環状突条８のナット４の環状溝５との接触部の有効直径
ｄＳ   ：ねじ軸２の軸ねじ溝３の遊星ローラ６のローラねじ溝９との接触部の有効直径
ｄｒ２ ：遊星ローラ６のローラねじ溝９のねじ軸２の軸ねじ溝３との接触部の有効直径
Ｏ  ：遊星ローラ６の中心
ｄＣ   ：遊星ローラ６の中心Ｏのピッチ円直径
θ  ：ナット４と共に静止する座標系からみた遊星ローラ６の公転角度
φ  ：遊星ローラ６と共に回転する座標系からみた遊星ローラ６の自転角度
Ａ  ：遊星ローラ６の自転角度φにおけるｄｒ２上の点
Ｂ  ：遊星ローラ６の自転角度φにおけるｄｒ１上の点
ＪＳ   ：ねじ軸２の軸ねじ溝３の条数
Ｊｒ   ：遊星ローラ６のローラねじ溝９の条数
Ｐ  ：軸ねじ溝３とローラねじ溝９の隣り合う溝間のピッチ
なお、座標軸は図２に示すｙ方向とｚ方向および紙面に直交方向をｘ方向とする。
【００１３】
ねじ軸２の軸ねじ溝３とナット４の環状溝５とに遊星ローラ６のローラねじ溝９と環状突条８が嵌合して遊星ローラ６が自転しながら公転するためには、
ｄＣ＝ｄＳ＋ｄｒ１＝ｄｎ−ｄｒ２                          ・・・・・・（１）
となることが必要であり、
α＝ｄｎ  ／ｄｒ１                                        ・・・・・・（２）
γ＝ｄｒ２  ／ｄｒ１                                      ・・・・・・（３）
と定義すると、軸ねじ溝３のローラねじ溝９との接触部の有効直径ｄＳは、
ｄＳ＝ｄｒ１（α−γ−１）                              ・・・・・・（４）
とする必要がある。
【００１４】
遊星ローラ６がねじ軸２の周りを自転しながら公転している場合の公転角度θ、自転角度φのときの点Ａ、点Ｂおよび遊星ローラ６の中心Ｏのｙ座標はそれぞれ
【００１５】
【数１】
2006009870.tif 000003
滑りを考慮しない場合に単位時間あたりねじ軸２が１回転すると仮定すると、その初期値は、
【００１６】
【数２】
2006009870.tif 000004
ここで、ねじ軸２と遊星ローラ６との間のねじ軸２の滑り率をεｓｒ、遊星ローラ６とナット４との間の遊星ローラ６の滑り率をεｒｎとし、τｓｒ、τｒｎを
【００１７】
【数３】
2006009870.tif 000005
ここで、遊星ローラ６と共に回転する座標系におけるねじ軸２の自転数をＮｓ、遊星ローラ６と共に回転する座標系における遊星ローラ６の自転数をＮｒとすると、それぞれ
【００１８】
【数４】
2006009870.tif 000006
また、ねじ軸２と遊星ローラ６の相対移動距離、つまりねじ軸２の１回転あたりのナット４の進み量をＬｓｒは、軸ねじ溝３とローラねじ溝９の捩れ方向が同じなので、
【００１９】
【数５】
2006009870.tif 000007
ここで、遊星ローラ６とナット４との間に滑りがないと仮定すると、
【００２０】
【数６】
2006009870.tif 000008
であれば、ねじ軸２と遊星ローラ６との間のねじ軸６の滑りに関わらず、ナット４の進み量Ｌｓｒは、
ＬＳｒ＝ＰＪｓ                                          ・・・・・・（１９）
となり、ねじ軸６の滑りがあったとしてもねじ軸２の１回転あたりのナット４の進み量は常に軸ねじ溝３の１リード分となる。
【００２１】
すなわち、式（４）および式（１８）の条件を満たせば、ねじ軸２の滑りに無関係にねじ軸２の１回転あたりのナット４の進み量を常にねじ軸２のリードと一致させることができる。
なお、式（１８）の条件を満たす組合せは無限に存在し、例えばα＝５、γ＝５／６、Ｊｒ  ＝１、Ｊｓ  ＝６の組合せにするとねじ軸２の１回転あたりのナット４の進み量は軸ねじ溝３のリード、つまり軸ねじ溝３やローラねじ溝９のピッチＰの６倍となり、α＝９／４、γ＝３／４、Ｊｒ  ＝１、Ｊｓ  ＝３の組合せにするとねじ軸２の１回転あたりのナット４の進み量は軸ねじ溝３等のピッチＰの３倍となる等である。
【００２２】
以上説明したように、本実施例では、ナットの環状溝と遊星ローラの環状突条を嵌合させ、軸ねじ溝に軸ねじ溝と同じ捩れ方向のローラねじ溝を嵌合させて、
α＝ｄｎ  ／ｄｒ１、  γ＝ｄｒ２  ／ｄｒ１
と定義したときに、
ｄＳ＝ｄｒ１（α−γ−１）
Ｊｓ ＝Ｊｒ・α／γ
を満足するようにナット、ねじ軸および遊星ローラを構成したことによって、ねじ軸と遊星ローラとの間にねじ軸の滑りが生じた場合においても、ナットの進み量が変化することがなくなり、ねじ軸１回転あたりのナットの進み量を軸ねじ溝のリードと一致させることができる。
【００２３】
これにより、機械装置における位置決めにおいてはフィードバック制御を行わなくても正確な位置決めを行うことができる他、自動車用アクチュエータにおいては駆動トルクの軸力への変換率を一定として制御システムの安定性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２４】
図３は実施例２の遊星ローラねじ装置を示す側方断面図である。
なお、上記実施例１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。
図３において、２１は遊星ピニオンギヤであり、遊星ローラ６と同軸で、その両側の軸部７の内側に隣接して設けられた小径の平歯車である。
２２はリングギヤであり、保持器１０に保持された遊星ローラ６の遊星ピニオンギヤ２１に噛合う内歯の平歯車であって、保持器１０と遊星ローラ６の環状突条８の端面との間に配置され、ナット４の内側に嵌合してその軸方向の移動が制限される。
【００２５】
リングギヤ２２と遊星ピニオンギヤ２１とのギヤ比は、ナット４の環状溝５の有効直径ｄｎと遊星ローラ６の環状突条８の有効直径ｄｒ１との比、つまりαと同一となるように設定される。
これにより、ナットと遊星ローラとの間の滑りを確実に防止して、上記実施例１の効果をより確実なものとすることができる。
【００２６】
なお、上記各実施例においては、遊星ローラねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させるとして説明したが、ナットを回転させてねじ軸を移動させる形式の遊星ローラねじ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】
【００２７】
【図１】実施例１の遊星ローラねじ装置を示す側方断面図
【図２】実施例１の遊星ローラねじ装置の寸法関係を示す説明図
【図３】実施例２の遊星ローラねじ装置を示す側方断面図
【符号の説明】
【００２８】
１    遊星ローラねじ装置
２    ねじ軸
３    軸ねじ溝
４    ナット
５    環状溝
６    遊星ローラ
７    軸部
８    環状突条
９    ローラねじ溝
１０  保持器
１１  嵌合孔
２１  遊星ピニオンギヤ
２２  リングギヤ
【図１】
2006009870.tif 000009
【図２】
2006009870.tif 000010
【図３】
2006009870.tif 000011