(57)【要約】本発明の課題は、遊星ねじ機構及び差動ねじ原理の両者を利用し、従来に比して正確に回転運動を直線運動に運動変換することである。本発明の回転−直線運動変換装置は、ねじ軸２０と、ねじ軸の周りにてねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラ３６と、ねじ軸及び遊星ねじローラを囲繞し遊星ねじローラと螺合するローラナット２４とを有し、ねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６は互いに逆方向のねじにて螺合し、遊星ねじローラ３６及びローラナット２４は互いに同一方向のねじにて螺合し、各ねじのピッチは等しく、ねじ軸２０又はローラナット２４が回転されても何れもスラスト変位しないねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、ねじ軸又はローラナットの条数が増減されており、ねじ軸又はローラナットが回転すると遊星ねじローラは滑ることなくねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転する。
2004094870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、前記ねじ軸の周りに配設され前記ねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラを囲繞し前記遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置にして、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、前記ねじ軸又は前記ローラナットが回転されても前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの何れもスラスト変位しない前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、前記ねじ軸又は前記ローラナットの条数が増減されており、前記ねじ軸及び前記ローラナットが相対的に回転すると前記遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いにより前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転することを特徴とする遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２】
前記ねじ軸及び前記ローラナットのうちの一方の部材が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、前記ねじ軸及び前記ローラナットのうちの他方の部材が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、前記他方の部材の条数が増減されていることを特徴とする請求項１に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３】
前記一方の部材と共働して前記遊星ねじローラを前記ねじ軸の軸線周りの所定の位置に保持し前記遊星ねじローラをそれらの軸線周りに回転可能に支持するキャリアを有することを特徴とする請求項２に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４】
前記キャリアは前記一方の部材により前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記一方の部材に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることを特徴とする請求項３に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項５】
前記遊星ねじローラがねじ山の噛み合いにより前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転する際の摩擦損失は、前記遊星ねじローラが前記ねじ軸若しくは前記ローラナットに対し相対的に回転することなく前記ねじ軸若しくは前記ローラナットに対し相対的に滑る際の摩擦損失よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項６】
前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットはそれぞれ対応する軸線の周りに螺旋状に延在するねじを有し、各ねじのねじ山はそれぞれ対応する軸線に沿う断面で見て左右対称であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項７】
前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの噛み合い部へ異物が侵入することを防止する異物侵入防止部材を有し、前記異物侵入防止部材は前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記一方の部材に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項８】
前記異物侵入防止部材は前記他方の部材のねじに係合するねじ形断面の係合面を有し、前記他方の部材のねじに沿って該他方の部材に対し相対的に回転しつつ相対的にスラスト変位することを特徴とする請求項７に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項９】
前記異物侵入防止部材は前記キャリアにより支持されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１０】
前記遊星ねじローラの個数は、前記ねじ軸及び前記ローラナットの合計の条数を正の整数にて除算した値であることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１１】
前記キャリアは含油金属にて形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１２】
前記キャリアは円板状をなし、制振鋼板にて形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１３】
前記キャリア及び前記異物侵入防止部材は前記遊星ねじローラの軸線方向両側に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の構造を有する第一及び第二の運動変換ユニットを有し、前記第一の運動変換ユニットの前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじ及び前記第二の運動変換ユニットの前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットのねじはそれぞれ互いに逆方向であり、前記第一及び第二の運動変換ユニットの前記ねじ軸は互いに整合して一体的に連結され、前記第一及び第二の運動変換ユニットの前記ローラナットは互いに整合して一体的に連結され、前記第一及び第二の運動変換ユニットの前記遊星ねじローラは前記ねじ軸の軸線に沿って互いに隔置されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１５】
前記異物侵入防止部材は前記第一及び第二の運動変換ユニットの前記遊星ねじローラの互いに離れた側の端部に近接して設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１６】
前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの有効ねじ径をそれぞれＤｓ、Ｄｐ、Ｄｎとし、前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの条数をそれぞれＮｓ、Ｎｐ、Ｎｎとすると、前記ねじ軸又は前記ローラナットが回転されても前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの何れもスラスト変位しない前記ねじ軸、前記遊星ねじローラ、前記ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係はＮｓ：Ｎｐ：Ｎｎ＝Ｄｓ：Ｄｐ：Ｄｎが成立する関係であり、前記ねじ軸の条数Ｎｓ又は前記ローラナットの条数Ｎｎがこの関係を満たす値に対し１多い数又は１少ない数に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１７】
前記ローラナットが回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、前記ねじ軸が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、前記ねじ軸の条数が増減されていることを特徴とする請求項２に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１８】
前記ねじ軸が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、前記ローラナットが回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、前記ローラナットの条数が増減されていることを特徴とする請求項２に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項１９】
前記他方の部材にスラスト変位方向の力が与えられても、前記一方の部材が回転しないことを特徴とする請求項２に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２０】
前記キャリアは前記ローラナットにより前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記ローラナットに対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２１】
前記キャリアは前記ねじ軸により前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記ねじ軸に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２２】
前記異物侵入防止部材はゴム状弾性材にて形成されていることを特徴とする請求項７に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２３】
前記異物侵入防止部材は前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記ローラナットに対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることを特徴とする請求項７に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２４】
前記異物侵入防止部材は前記ねじ軸及び前記ローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記ねじ軸に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることを特徴とする請求項７に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２５】
前記異物侵入防止部材の係合面は前記他方の部材のねじに対し弾性的に付勢されていることを特徴とする請求項８に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２６】
前記異物侵入防止部材は取り外し可能に前記キャリアに取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２７】
前記異物侵入防止部材は前記キャリアに対し前記遊星ねじローラとは反対の側に位置することを特徴とする請求項１０に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２８】
前記遊星ねじローラ及び前記ローラナットは前記同一方向のねじに加えて、前記遊星ねじローラに設けられた外歯車と前記ローラナットに設けられ前記外歯車と噛合する内歯車とよりなる歯車構造により相互に回転を伝達することを特徴とする請求項１乃至２７の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項２９】
前記外歯車の軸線は前記遊星ねじローラの軸線に整合し、前記外歯車の基準ピッチ円の直径は前記遊星ねじローラのねじの基準ピッチ円の直径と等しいことを特徴とする請求項２８に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３０】
前記外歯車及び前記内歯車の歯数比は前記外歯車及び前記内歯車の有効ねじ径の比と等しいことを特徴とする請求項２８又は２９に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３１】
前記外歯車及び前記内歯車の歯数比は前記外歯車及び前記内歯車の条数の比と等しいことを特徴とする請求項２８乃至３０の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３２】
前記外歯車は前記遊星ねじローラの少なくとも一端部に一体に形成され、前記内歯車は前記ローラナットに固定されていることを特徴とする請求項２８乃至３１の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３３】
前記外歯車は前記遊星ねじローラの両端部に設けられ、前記二つの外歯車の歯形は互いに他に対し０°よりも大きく３６０°よりも小さい位相差を有することを特徴とする請求項２８乃至３２の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３４】
前記位相差は９０°よりも大きく２７０°よりも小さいことを特徴とする請求項３３に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３５】
前記位相差は１８０°であることを特徴とする請求項３４に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３６】
前記外歯車の歯は前記遊星ねじローラのねじの一部を郭定していることを特徴とする請求項２８乃至３５の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３７】
前記外歯車は前記遊星ねじローラの少なくとも一端部に設けられ、前記内歯車の歯は前記ローラナットにより前記外歯車の歯の間にて少なくとも前記ローラナットの軸線に平行な軸線の周りに自転可能に支持され且つ前記外歯車の歯と係合する複数個の回転体により郭定されていることを特徴とする請求項２８乃至３５の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３８】
前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラのねじのねじ山形状は、前記ねじ軸の軸線を通る断面で見て共通の圧力角の部位を有することを特徴とする請求項１乃至３７の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項３９】
前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラのねじは、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラのねじのピッチ、有効ねじ径、条数に基づき平均ねじれ角が演算され、前記平均ねじれ角に基づき平均圧力角が演算され、前記平均圧力角及びねじれ角に基づき演算されたねじ山角度を有することを特徴とする請求項３８に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４０】
前記ねじ軸の差動条数は正の値であり、前記ローラナットのねじは台形のねじ山を有し、前記遊星ねじローラの歯先のねじ山角度及び前記ねじ軸の歯元のねじ山角度は前記ローラナットのねじ山角度と同一であり、前記遊星ねじローラの歯元のねじ山角度及び前記ねじ軸の歯先のねじ山角度はそれらの平均の角度が前記ローラナットのねじ山角度と同一であることを特徴とする請求項３９に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４１】
前記ねじ軸の差動条数は負の値であり、前記ローラナットのねじは台形のねじ山を有し、前記遊星ねじローラのねじ山角度及び前記ねじ軸の歯先のねじ山角度は前記ローラナットのねじ山角度と同一であり、前記ねじ軸の歯元のねじ山角度は前記平均圧力角及びねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値であることを特徴とする請求項３９に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４２】
前記遊星ねじローラの両端の端面は軸線に整合する穴を有し、前記キャリアは複数の突起を有し、前記突起が前記穴に嵌入することにより前記遊星ねじローラを軸線の周りに回転可能に支持していることを特徴とする請求項１乃至４１の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４３】
前記穴及び前記突起はテーパ状をなしていることを特徴とする請求項４２に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４４】
前記キャリアは前記遊星ねじローラの端部の側面を部分的に包囲して支持する側面支持部を有することを特徴とする請求項４２又は４３に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４５】
前記キャリアは含油金属にて形成されていることを特徴とする請求項４２乃至４４の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置。
【請求項４６】
請求項１乃至４１の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法であって、複数個の遊星ねじローラを保持治具により互いに他に対し所定の位置関係にて自転可能に支持し、前記保持治具を回転させながら前記複数個の遊星ねじローラと共に前記ローラナット内に挿入することを特徴とする遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法。
【請求項４７】
請求項３２に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法であって、複数個の遊星ねじローラを保持治具により互いに他に対し所定の位置関係にて自転可能に支持し、前記保持治具を回転させながら前記複数個の遊星ねじローラと共に前記ローラナット内に挿入し、しかる後内歯車を前記外歯車と噛合せた状態で前記内歯車を前記ローラナットに固定することを特徴とする遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法。
【請求項４８】
前記保持治具は前記複数個の遊星ねじローラの一端を回転可能に支持する第一の支持部と、前記複数個の遊星ねじローラの他端を回転可能に支持する第二の支持部と、前記第一及び第二の支持部を一体的に連結する連結部とを有することを特徴とする請求項４６又は４７に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法。
【請求項４９】
前記保持治具は請求項３３に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立てに使用され、前記複数個の遊星ねじローラの前記一端及び前記他端は互いに異なる外径の第一及び第二のシャフト部を有し、前記第一及び第二の支持部はそれぞれ前記第一及び第二のシャフト部の直径に対応する内径の孔を有することを特徴とする請求項４８に記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法。
【請求項５０】
前記保持治具は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立てが完了すると、前記一方の部材と共働して前記遊星ねじローラを前記ねじ軸の軸線周りの所定の位置に保持し前記遊星ねじローラをそれらの軸線周りに回転可能に支持するキャリアとして機能することを特徴とする請求項４６乃至４９の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法。
【請求項５０】
前記保持治具は樹脂にて形成されていることを特徴とする請求項４６乃至５０の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、回転−直線運動変換装置に係り、更に詳細には回転運動を直線運動に変換する遊星式差動ねじ型の回転−直線運動変換装置に係る。
【背景技術】  回転運動を直線運動に変換するねじ式の回転−直線運動変換装置の一つとして、例えば特開平１０−１９６７５６号公報に記載されている如く、ねじ軸と、ねじ軸の周りに配設されねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、ねじ軸及び遊星ねじローラを囲繞し遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有する遊星ねじ式回転−直線運動変換装置が従来より知られている。
かかるねじ式回転−直線運動変換装置によれば、ねじ軸及びローラナットの一方が回転されると、遊星ねじローラが回転され、遊星ねじローラの回転によりねじ軸及びローラナットの他方が直線運動せしめられるので、例えば台形ねじにて互いに螺合するねじ軸及びナットを有する回転−直線運動変換装置の場合に比して変換効率を高くすることができ、またねじ軸とナットとの間にボールが介装されるボールねじ式の回転−直線運動変換装置の場合に比して耐荷重性を高くすることができると共に、ねじ軸及びナットの一方の一回転当りのねじ軸及びナットの他方の直線変位量を小さくすることができる。
またねじ軸と遊星ねじローラとローラナットとを有する装置として、米国特許２６８３３７９号公報にはベアリング装置が記載されており、米国特許３１７３３０４号公報には回転−直線運動変換装置が記載されている。
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記特許文献１に記載された従来のねじ式回転−直線運動変換装置に於いては、遊星ねじローラ及びローラナットは相対的にスラスト変位しないので、ローラナットの一回転当りのねじ軸の直線変位量を小さくすることができず、また組立て性が悪いという問題がある。
また上記特許文献２に記載されたベアリング装置は本来は回転しながら直線運動を行うベアリング装置であるが、回転−直線運動変換装置としても使用可能である。しかしこのベアリング装置を回転−直線運動変換装置として使用する場合には、荷重により動作が変化し、回転−直線運動のギヤ比（単位変位入力当りの出力変位）が一定にならないため、回転角度と直線変位量とを１対１に対応させて正確に回転運動を直線運動に変換することができないという問題がある。
またねじの螺合部とは別に平歯車の噛合い部により回転を伝達させる機構が必須であり、平歯車の噛合い部がなければベアリング装置が容易にロック状態になってしまうと共に、平歯車の噛み合いによる作動音の発生が避けられず、特に高速の回転入力時に大きい作動音が発生する。
また上記特許文献３に記載された装置は回転−直線運動変換装置として現在広く一般的に市販されている装置であるが、遊星ねじローラ及びローラナットのねじが同一の方向のねじであり且つ遊星ねじローラのねじ条数はローラナットのねじ条数に等しい。そのためローラナットが回転する際のねじ軸のスラスト変位は遊星ねじローラがない通常のねじと同様に発生する。即ち遊星ねじローラが回転する場合のねじ軸のスラスト変位は遊星ねじローラが回転することなく滑る場合のねじ軸のスラスト変位と同一である。換言すれば上記特許文献３に記載された回転−直線運動変換装置に於いては、ねじの螺合部に於いて滑りと転がりとが同時に発生することが前提となっており、そのため摩擦は滑り摩擦及び転がり摩擦の複合となり一定にならない。また上記特許文献３に記載された装置は単に旧来の回転−直線運動変換装置である台形ねじをスムーズに作動させるものに過ぎず、スラスト変位を小さくすることができない。
更に最近の工作機械等に於ける高精度な位置決め及び必要耐荷重性の増大により、回転−直線運動変換装置は回転運動と直線運動との間の運動変換を非常に正確に行うことができると共に、微動、即ち微小なスラスト変位が可能であり且つ耐荷重性能に優れていることが必要となってきている。
本願発明者は、上記特許文献１乃至３に記載の装置に於ける上述の如き問題点及び回転−直線運動変換装置に対する要求性能に鑑み、上記特許文献３に記載された装置が有する優れた耐荷重性能を損なうことなく上記特許文献１乃至３に記載の上述の問題を解消すべく、ねじの螺合により遊星歯車機構による減速及び差動ねじによる減速の両者を達成すべく鋭意検討を行った。
一般に、遊星歯車装置に於ける歯車は、組付けの問題から、はす歯歯車ではなく平歯車である。遊星歯車装置の歯車がはす歯歯車である場合には、各歯車の回転方向の関係から太陽歯車及び遊星歯車は互いに逆方向のはす歯歯車で同一のねじれ角を持ち、内歯歯車は遊星歯車と同一方向のねじれ角を有するはす歯歯車である。
従ってねじの螺合により遊星歯車と同様の減速機構を達成するためには、太陽歯車に対応するねじ軸、遊星歯車に対応する遊星ねじローラ、内歯歯車に対応するローラナットのねじのピッチが同一であり且つねじのリード角が互いに等しく、ねじ軸のみが逆方向のねじとなる。
しかしこの遊星ねじの構造に於いては、何れのねじ部材も他のねじ部材に対し相対的にスラスト変位しないため、各ねじ部材を組付けることができない。本願発明者は更にこの点についても鋭意検討を行った結果、ねじ部材のスラスト変位を可能にして組付けを可能にするためには、ねじの螺合を確保しながらねじ軸又はローラナットのリード角を増減させ、そのリード角の増減分によってスラスト変位を達成すればよいことを見出した。
一般に、二つのねじ部材が完全に螺合するためにはそれらのねじのピッチが互いに等しくなければならない。また遊星状のねじ部材の配置構造に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのリード角が全て等しくなるためには、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効螺合径（有効ねじ径）がそれぞれの条数の比に一致しなければならない。従って何れのねじ部材もスラスト変位を起こさない関係とは、ねじ軸のみが逆ねじであり且つねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチが等しく、それぞれのねじの条数の比が有効ねじ径の比に等しい関係である。
逆にスラスト変位をさせるねじ部材（ねじ軸又はローラナット）のねじ条数を上記スラスト変位を起こさない関係から整数の条数だけ増減させれば、そのねじ部材を他のねじ部材に対し相対的にスラスト変位させることができる。かくして増減される条数を本明細書に於いては「差動条数」という。
【発明の開示】
本発明は、上述の如く本願発明者により鋭意行われた検討の結果得られた知見に基づき、ねじ軸と遊星ねじローラとローラナットとを有する回転−直線運動変換装置に於いて、遊星ねじ機構（遊星歯車減速機構）の回転減速及びねじ軸と遊星ねじローラとの間又は遊星ねじローラとローラナットとの間の差動ねじの原理の両者を利用することにより、優れた耐荷重性能を確保しつつ、回転角度と直線変位量とを一対一に対応させると共に従来に比して大きい減速比にて回転運動を直線運動に運動変換することを主要な課題とするものである。
上述の主要な課題は、本発明によれば、ねじ軸と、ねじ軸の周りに配設されねじ軸と螺合する複数個の遊星ねじローラと、ねじ軸及び遊星ねじローラを囲繞し遊星ねじローラと螺合するローラナットとを有する遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置にして、ねじ軸及び遊星ねじローラは互いに逆方向のねじにて螺合し、遊星ねじローラ及びローラナットは互いに同一方向のねじにて螺合し、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじのピッチは互いに等しく、ねじ軸又はローラナットが回転されてもねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの何れもスラスト変位しないねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係に対し、ねじ軸又はローラナットの条数が増減されており、ねじ軸及びローラナットが相対的に回転すると遊星ねじローラは滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転することを特徴とする遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置（以下構成１という）によって達成される。
この構成によれば、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットは互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸又はローラナットは遊星ねじローラと共働して差動ねじとしての機能を果たし、これによりねじ軸とローラナットとの間に於いて回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させて回転運動を微小な直線運動に正確に且つ確実に変換することができ、またねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットは互いに螺合するので、上記特許文献３に記載の装置の場合と同様の優れた耐荷重性能を確保することができる。
また回転運動エネルギを直線運動エネルギに変換する効率及び直線運動エネルギを回転運動エネルギに変換する効率をそれぞれ正効率及び逆効率とすると、従来の回転−直線運動変換装置に於ける正効率及び逆効率の何れもねじの摩擦に依存し、従ってねじのリード角に依存する。これに対し上記構成１によれば、後に詳細に説明する如く、ねじのリード角に依存することなく正効率を８０％以上の高い値にすることができ、これにより回転運動を直線運動に効率的に変換することができると共に、ねじのリード角に依存することなく逆効率を０にし、直線運動が回転運動に変換されることを効果的に阻止することができる。
また本発明によれば、上記構成１に於いて、ねじ軸及びローラナットのうちの一方の部材が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、ねじ軸及びローラナットのうちの他方の部材が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、他方の部材の条数が増減されていることが好ましい（以下構成２という）。
この構成によれば、ねじ軸及びローラナットのうちの一方の部材の回転運動を正確にねじ軸及びローラナットのうちの他方の部材の微小な直線運動に正確に且つ確実に変換することができる。
また本発明によれば、上記構成２に於いて、一方の部材と共働して遊星ねじローラをねじ軸の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラをそれらの軸線周りに回転可能に支持するキャリアを有することが好ましい（以下構成３という）。
この構成によれば、キャリアにより遊星ねじローラをねじ軸の軸線周りの所定の位置に確実に保持すると共に、遊星ねじローラを確実にそれらの軸線周りに回転可能に支持することができる。
また本発明によれば、上記構成３に於いて、キャリアは前記一方の部材によりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記一方の部材に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることが好ましい（以下構成４という）。
この構成によれば、遊星ねじローラがローラナットに対し相対的にスラスト変位することを確実に阻止しつつ遊星ねじローラを確実にねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転させ公転させることができる。
また本発明によれば、上記構成１に於いて、遊星ねじローラがねじ山の噛み合いによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転する際の摩擦損失は、遊星ねじローラがねじ軸若しくはローラナットに対し相対的に回転することなくねじ軸若しくはローラナットに対し相対的に滑る際の摩擦損失よりも小さいことが好ましい（以下構成５という）。
この構成によれば、ねじ軸及びローラナットが相対的に回転すると遊星ねじローラが滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転する状況を確実に確保することができる。
また本発明によれば、上記構成１乃至５の何れかに於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットはそれぞれ対応する軸線の周りに螺旋状に延在するねじを有し、各ねじのねじ山はそれぞれ対応する軸線に沿う断面で見て左右対称であることが好ましい（以下構成６という）。
この構成によれば、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットは互いに共働して確実に遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸又はローラナットは遊星ねじローラと共働して確実に差動ねじとしての機能を果たすことができる。
また本発明によれば、上記構成４に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの噛み合い部へ異物が侵入することを防止する異物侵入防止部材を有し、異物侵入防止部材はねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つ前記一方の部材に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることが好ましい（以下構成７という）。
この構成によれば、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの噛み合い部へ異物が侵入することを効果的に防止して異物の侵入に起因する運動変換装置の作動不良を効果的に防止することができると共に、異物侵入防止部材がねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの回転を阻害することを確実に防止することができる。
また本発明によれば、上記構成７に於いて、異物侵入防止部材は前記他方の部材のねじに係合するねじ形断面の係合面を有し、前記他方の部材のねじに沿って該他方の部材に対し相対的に回転しつつ相対的にスラスト変位することが好ましい（以下構成８という）。
この構成によれば、異物侵入防止部材がねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの回転を阻害することを確実に防止しつつ、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの噛み合い部へ異物が侵入することを確実に防止することができる。
また本発明によれば、上記構成７又は８に於いて、異物侵入防止部材はキャリアにより支持されていることが好ましい（以下構成９という）。
この構成によれば、異物侵入防止部材を確実に一方の部材に対し相対的に回転可能に且つ相対的にスラスト変位不可能に支持することができる。
また本発明によれば、上記構成１乃至９の何れかに於いて、遊星ねじローラの個数は、ねじ軸及びローラナットの合計の条数を正の整数にて除算した値であることが好ましい（以下構成１０という）。
この構成によれば、ねじ軸とローラナットとの間にこれらに螺合する複数個の遊星ねじローラを確実に配置することができる。
また本発明によれば、上記構成３又は４に於いて、キャリアは含油金属にて形成されていることが好ましい（以下構成１１という）。
この構成によれば、遊星ねじローラをそれらの軸線周りに滑らかに回転可能に支持し、その良好な支持状態を長期間に亘り維持することができる。
また本発明によれば、上記構成３又は４に於いて、キャリアは円板状をなし、制振鋼板にて形成されていることが好ましい（以下構成１２という）。
この構成によれば、遊星ねじローラの回転振動を減衰させて運動変換装置の作動時の静粛性を確実に向上させることができる。
また本発明によれば、上記構成９に於いて、キャリア及び異物侵入防止部材は遊星ねじローラの軸線方向両側に設けられていることが好ましい（以下構成１３という）。
この構成によれば、遊星ねじローラをねじ軸の軸線周りの所定の位置に確実に保持し、遊星ねじローラを確実にそれらの軸線周りに回転可能に支持することができると共に、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの噛み合い部へ異物が侵入することを確実に防止することができる。
また本発明によれば、上記構成１乃至１２の何れかに於いて、請求項１乃至１２の何れかに記載の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の構造を有する第一及び第二の運動変換ユニットを有し、第一の運動変換ユニットのねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじ及び第二の運動変換ユニットのねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットのねじはそれぞれ互いに逆方向であり、第一及び第二の運動変換ユニットのねじ軸は互いに整合して一体的に連結され、前記第一及び第二の運動変換ユニットの前記ローラナットは互いに整合して一体的に連結され、第一及び第二の運動変換ユニットの遊星ねじローラはねじ軸の軸線に沿って互いに隔置されていることが好ましい（以下構成１３という）。
上記構成１乃至１２の何れかの遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置に於いては、ねじ軸と遊星ねじローラとが逆ねじの関係をなすので、ねじ軸と遊星ねじローラとの間の螺合部がスラスト方向に滑ると、遊星ねじローラが本来の公転方向とは逆方向へ公転しようとし、そのためローラナットに本来の回転方向と逆方向の回転の力が作用する。これに対し上記構成１４によれば、ローラナットに本来の回転方向と逆方向に作用する回転の力が第一及び第二の運動変換ユニットのローラナットの間に於いて相殺されるので、ねじ軸と遊星ねじローラとの間のスラスト方向の滑りを確実に機械的に阻止することができる。
また本発明によれば、上記構成１４に於いて、異物侵入防止部材は第一及び第二の運動変換ユニットの遊星ねじローラの互いに離れた側の端部に近接して設けられていることが好ましい（以下構成１５という）。
この構成によれば、第一及び第二の運動変換ユニットの遊星ねじローラの互いに近接する側の端部に異物侵入防止部材を設ける必要がないと共に、運動変換装置の何れの端部からも異物が侵入することを確実に防止することができる。
また本発明によれば、上記構成１に於いて、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径をそれぞれＤｓ、Ｄｐ、Ｄｎとし、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの条数をそれぞれＮｓ、Ｎｐ、Ｎｎとすると、ねじ軸又はローラナットが回転されてもねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの何れもスラスト変位しないねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径及び条数の関係はＮｓ：Ｎｐ：Ｎｎ＝Ｄｓ：Ｄｐ：Ｄｎが成立する関係であり、ねじ軸の条数Ｎｓ又はローラナットの条数Ｎｎがこの関係を満たす値に対し１多い数又は１少ない数に設定されていることが好ましい（以下構成１６という）。
また本発明によれば、上記構成２に於いて、ローラナットが回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、ねじ軸が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ねじ軸の条数が増減されていることが好ましい（以下構成１７という）。
また本発明によれば、上記構成２に於いて、ねじ軸が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、ローラナットが回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナットの条数が増減されていることが好ましい（以下構成１８という）。
また本発明によれば、上記構成２に於いて、前記他方の部材にスラスト変位方向の力が与えられても、前記一方の部材が回転しないことが好ましい（以下構成１９という）。
また本発明によれば、上記構成４に於いて、キャリアはローラナットによりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つローラナットに対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることが好ましい（以下構成２０という）。
また本発明によれば、上記構成４に於いて、キャリアはねじ軸によりねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つねじ軸に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることが好ましい（以下構成２１という）。
また本発明によれば、上記構成７に於いて、異物侵入防止部材はゴム状弾性材にて形成されていることが好ましい（以下構成２２という）。
また本発明によれば、上記構成７に於いて、異物侵入防止部材はねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つローラナットに対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることが好ましい（以下構成２３という）。
また本発明によれば、上記構成７に於いて、異物侵入防止部材はねじ軸及びローラナットに対し相対的に回転可能に且つねじ軸に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されていることが好ましい（以下構成２４という）。
また本発明によれば、上記構成８に於いて、異物侵入防止部材の係合面は前記他方の部材のねじに対し弾性的に付勢されていることが好ましい（以下構成２５という）。
また本発明によれば、上記構成９に於いて、異物侵入防止部材は取り外し可能にキャリアに取り付けられていることが好ましい（以下構成２６という）。
また本発明によれば、上記構成１０に於いて、異物侵入防止部材はキャリアに対し遊星ねじローラとは反対の側に位置することが好ましい（以下構成２７という）。
また本発明によれば、上記構成１乃至２７の何れかに於いて、遊星ねじローラ及びローラナットは同一方向のねじに加えて、遊星ねじローラに設けられた外歯車とローラナットに設けられ外歯車と噛合する内歯車とよりなる歯車構造により相互に回転を伝達することが好ましい（以下構成２８という）。
また本発明によれば、上記構成２８に於いて、外歯車の軸線は遊星ねじローラの軸線に整合し、外歯車の基準ピッチ円の直径は遊星ねじローラのねじの基準ピッチ円の直径と等しいことが好ましい（以下構成２９という）。
また本発明によれば、上記構成２８又は２９に於いて、外歯車及び内歯車の歯数比は外歯車及び内歯車の有効ねじ径の比と等しいことが好ましい（以下構成３０という）。
また本発明によれば、上記構成２８乃至３０の何れかに於いて、外歯車及び内歯車の歯数比は外歯車及び内歯車の条数の比と等しいことが好ましい（以下構成３１という）。
また本発明によれば、上記構成２８乃至３１の何れかに於いて、外歯車は遊星ねじローラの少なくとも一端部に一体に形成され、内歯車はローラナットに固定されていることが好ましい（以下構成３２という）。
また本発明によれば、上記構成２８乃至３２の何れかに於いて、外歯車は遊星ねじローラの両端部に設けられ、二つの外歯車の歯形は互いに他に対し０°よりも大きく３６０°よりも小さい位相差を有することが好ましい（以下構成３３という）。
また本発明によれば、上記構成３３に於いて、位相差は９０°よりも大きく２７０°よりも小さいことが好ましい（以下構成３４という）。
また本発明によれば、上記構成３４に於いて、位相差は１８０°であることが好ましい（以下構成３５という）。
また本発明によれば、上記構成２８乃至３５の何れかに於いて、外歯車の歯は遊星ねじローラのねじの一部を郭定していることが好ましい（以下構成３６という）。
また本発明によれば、上記構成２８乃至３５の何れかに於いて、外歯車は遊星ねじローラの少なくとも一端部に設けられ、内歯車の歯はローラナットにより外歯車の歯の間にて少なくともローラナットの軸線に平行な軸線の周りに自転可能に支持され且つ外歯車の歯と係合する複数個の回転体により郭定されていることが好ましい（以下構成３７という）。
また本発明によれば、上記構成１乃至３７の何れかに於いて、ねじ軸及び遊星ねじローラのねじのねじ山形状は、ねじ軸の軸線を通る断面で見て共通の圧力角の部位を有することが好ましい（以下構成３８という）。
また本発明によれば、上記構成３８に於いて、ねじ軸及び遊星ねじローラのねじは、ねじ軸及び遊星ねじローラのねじのピッチ、有効ねじ径、条数に基づき平均ねじれ角が演算され、平均ねじれ角に基づき平均圧力角が演算され、平均圧力角及びねじれ角に基づき演算されたねじ山角度を有することが好ましい（以下構成３９という）。
また本発明によれば、上記構成３９に於いて、ねじ軸の差動条数は正の値であり、ローラナットのねじは台形のねじ山を有し、遊星ねじローラの歯先のねじ山角度及びねじ軸の歯元のねじ山角度はローラナットのねじ山角度と同一であり、遊星ねじローラの歯元のねじ山角度及びねじ軸の歯先のねじ山角度はそれらの平均の角度がローラナットのねじ山角度と同一であることが好ましい（以下構成４０という）。
また本発明によれば、上記構成３９に於いて、ねじ軸の差動条数は負の値であり、ローラナットのねじは台形のねじ山を有し、遊星ねじローラのねじ山角度及びねじ軸の歯先のねじ山角度はローラナットのねじ山角度と同一であり、ねじ軸の歯元のねじ山角度は平均圧力角及びねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値であることが好ましい（以下構成４１という）。
また本発明によれば、上記構成１乃至４１の何れかに於いて、遊星ねじローラの両端の端面は軸線に整合する穴を有し、キャリアは複数の突起を有し、突起が穴に嵌入することにより遊星ねじローラを軸線の周りに回転可能に支持していることが好ましい（以下構成４２という）。
また本発明によれば、上記構成４２に於いて、穴及び突起はテーパ状をなしていることが好ましい（以下構成４３という）。
また本発明によれば、上記構成４２又は４３に於いて、キャリアは遊星ねじローラの端部の側面を部分的に包囲して支持する側面支持部を有することが好ましい（以下構成４４という）。
また本発明によれば、上記構成４２乃至４４の何れかに於いて、キャリアは含油金属にて形成されていることが好ましい（以下構成４５という）。
また本発明によれば、上記構成１乃至４１の何れかの遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法として、複数個の遊星ねじローラを保持治具により互いに他に対し所定の位置関係にて自転可能に支持し、保持治具を回転させながら複数個の遊星ねじローラと共にローラナット内に挿入することが好ましい（以下方法１という）。
また本発明によれば、上記構成３２の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立て方法として、複数個の遊星ねじローラを保持治具により互いに他に対し所定の位置関係にて自転可能に支持し、保持治具を回転させながら複数個の遊星ねじローラと共にローラナット内に挿入し、しかる後内歯車を外歯車と噛合せた状態で内歯車をローラナットに固定することが好ましい（以下方法２という）。
また本発明によれば、上記方法１又は２の組立て方法に於いて、保持治具は複数個の遊星ねじローラの一端を回転可能に支持する第一の支持部と、複数個の遊星ねじローラの他端を回転可能に支持する第二の支持部と、第一及び第二の支持部を一体的に連結する連結部とを有することが好ましい（以下方法３という）。
また本発明によれば、上記方法３の組立て方法に於いて、保持治具は上記構成３３の遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立てに使用され、複数個の遊星ねじローラの前記一端及び前記他端は互いに異なる外径の第一及び第二の軸部を有し、第一及び第二の支持部はそれぞれ第一及び第二の軸部の直径に対応する内径の孔を有することが好ましい（以下方法４という）。
また本発明によれば、上記方法１乃至４の何れかの組立て方法に於いて、保持治具は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の組立てが完了すると、前記一方の部材と共働して遊星ねじローラをねじ軸の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラをそれらの軸線周りに回転可能に支持するキャリアとして機能することが好ましい（以下方法５という）。
また本発明によれば、上記方法１乃至５の何れかの組立て方法に於いて、保持治具は樹脂にて形成されていることが好ましい（以下方法６という）。
【図面の簡単な説明】  図１はローラナットの回転運動をねじ軸の直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第一の実施例を示す縦断面図である。
図２はねじ軸が除去された状態にて第一の実施例の要部を示す平断面図である。
図３は第一の実施例の右側面（右半分）及び軸線に垂直な縦断面（左半分）を示す図である。
図４は第一の実施例の左側面である。
図５はねじ軸の雄ねじをねじ軸の軸線に平行な断面にて示す拡大部分断面図である。
図６は第一の実施例の作動原理を示す解図的説明図であり、特に（Ａ）は図１の右側より回転−直線運動変換装置を見た場合のねじ軸、ローラナット、遊星ねじローラ、キャリアの回転方向を示し、（Ｂ）は図１の右側上方より回転−直線運動変換装置を見た場合についてキャリアを固定してねじ軸、ローラナット、遊星ねじローラのスラスト移動方向を示している。
図７はローラナットの回転運動をねじ軸の直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第二の実施例を示す縦断面である。
図８は第一の実施例の修正例として構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第三の実施例を示す縦断面である。
図９はねじ軸の回転運動をローラナットの直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第四の実施例を示す縦断面である。
図１０はねじ軸の回転運動とローラナットの直線運動との間にて運動変換を行うよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第五の実施例を示す縦断面である。
図１１はねじ軸の回転運動をローラナットの直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第六の実施例を示しており、特に（Ａ）は軸線を通る縦断面であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿うねじ軸が除去された状態にて第六の実施例を（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面を示す断面図である。
図１２は図１１に示された遊星ねじローラの拡大正面図（Ａ）、拡大左側面図（Ｂ）、拡大右側面図（Ｃ）である。
図１３は図１１に示されたキャリアの正面図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）である。
図１４は図１１に示された各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（Ａ）はローラナットの雌ねじを示し、（Ｂ）は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（Ｃ）はねじ軸の雄ねじを示している。
図１５はねじ軸の差動条数Ｎｓが＋１である場合について、ローラナットの雌ねじと遊星ねじローラの雄ねじとの噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラの雄ねじとねじ軸の雄ねじとの噛合状態（Ｂ）を示す断面図である。
図１６は第六の実施例による運動変換装置の長手方向中央部の軸線に垂直な断面を示す拡大縦断面図である。
図１７はねじ軸の差動条数Ｎｓが−１である場合について、各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（Ａ）はローラナットの雌ねじを示し、（Ｂ）は遊星ねじローラの雄ねじを示し、（Ｃ）はねじ軸の雄ねじを示している。
図１８はねじ軸の差動条数Ｎｓが−１である場合について、ローラナットの雌ねじと遊星ねじローラの雄ねじとの噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラの雄ねじとねじ軸の雄ねじとの噛合状態（Ｂ）を示す断面図である。
図１９は遊星ねじローラを支持する状態にてキャリアを示す正面図である。
図２０は遊星ねじローラがローラナット所定の位置まで挿入され、二つの平歯車がそれぞれ対応する内歯車に噛み合うようローラナット内に挿入され圧入により固定された状態を示す断面図である。
図２１は第六の実施例の修正例として構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第七の実施例を示す図１１（Ｂ）と同様の縦縦断面である。
図２２は第六の実施例の修正例として構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第八の実施例を示す部分縦縦断面（Ａ）、部分左側面図（Ｂ）、部分平面図（Ｃ）である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
第一の実施例
図１はローラナットの回転運動をねじ軸の直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第一の実施例を示す縦断面図、図２はねじ軸が除去された状態にて第一の実施例の要部を示す平断面図、図３は第一の実施例の右側面（右半分）及び軸線に垂直な縦断面（左半分）を示す図、図４は第一の実施例の左側面である。
これらの図に於いて、１０は遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置を全体的に示しており、回転−直線運動変換装置１０は二つの支柱１２及び１４を介して台座１６により支持されている。回転−直線運動変換装置１０は軸線１８に沿って延在するねじ軸２０を含み、ねじ軸２０は雄ねじ２２を有するねじ部２０Ａと該ねじ部２０Ａと一体をなす回転阻止軸部２０Ｂとよりなっている。
ねじ部２０Ａは軸線１８に沿って延在する実質的に円筒形のローラナット２４に挿通され、ローラナット２４よりも大きい軸線方向の長さを有している。回転阻止軸部２０Ｂは角部が面取りされた正方形の断面形状を有し、支柱１２に設けられ対応する断面形状の貫通孔１２Ａに挿通され、これにより軸線１８に沿ってスラスト変位可能に且つ軸線１８の周りに回転不可能に支柱１２によって支持されている。
ローラナット２４は内周面に雌ねじ２６を有し、支柱１４に設けられた貫通孔１４Ａに挿通され、支柱１４によりボールベアリング２８を介して軸線１８の周りに回転可能に支持されている。ボールベアリング２８のアウタレース及びインナレースはそれぞれＣリング３０及び３２により支柱１４及びローラナット２４の一端の外周部に固定されている。
ねじ軸２０とローラナット２４との間には雄ねじ３４を有する複数個の遊星ねじローラ３６が配置されており、各遊星ねじローラ３６は軸線１８に平行な軸線３８に沿って延在し、ローラナット２４よりも短い長さを有している。図示の実施例に於いては、遊星ねじローラ３６は９個設けられ、軸線１８の周りに等間隔に互いに周方向に隔置されている。各遊星ねじローラ３６は両端に円柱状のシャフト部３６Ａ及び３６Ｂを有し、シャフト部３６Ａ及び３６Ｂはそれぞれねじ軸２０を囲繞する環状のキャリア４０及び４２により軸線３８の周りに自転可能に且つ軸線１８の周りに公転可能に且つローラナット２４に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されている。
キャリア４０及び４２はねじ軸２０の雄ねじ２２よりも大きい内径及びローラナット２４の雌ねじ２６よりも小さい外径を有し、ねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に軸線１８の周りに自由に回転可能である。またキャリア４０及び４２は例えば含油金属の如き摩擦係数が低い材料にて形成され、それぞれＣリング４４及び４６によってローラナット２４に固定されたストッパリング４８及び５０により軸線方向外方へ移動しないよう支持されている。
キャリア４０及び４２はそれぞれ軸線方向外方へ延在するスリーブ部を有し、スリーブ部の外周面には実質的に半円状の断面形状を有し周方向に延在する環状の突起５２及び５４が設けられている。キャリア４０及び４２のスリーブ部の周りには樹脂やゴムの如き弾性を有するゴム状弾性材にて形成された異物侵入防止部材５６及び５８が嵌合し、異物侵入防止部材５６及び５８はその凹部に突起５２及び５４が嵌合することによってキャリア４０及び４２により取り外し可能に、即ち交換可能に支持されている。異物侵入防止部材５６及び５８はそれぞれキャリア４０及び４２よりも軸線方向外方へ延在するスリーブ部を有し、各スリーブ部はねじ軸２０の雄ねじ２２に対し弾性的に付勢された状態にてこれに係合し螺合する雌ねじ６０及び６２を有している。
ローラナット２４の雌ねじ２６及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４は同一方向のねじであるのに対し、ねじ軸２０の雄ねじ２２及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４は互いに逆方向のねじである。各遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４はねじ軸２０の雄ねじ２２及びローラナット２４の雌ねじ２６に螺合している。特にローラナット２４がねじ軸２０に対し相対的に軸線１８の周りに回転すると、遊星ねじローラ３６は滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に回転する。
尚「遊星ねじローラ３６が滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に回転する」ことは、「遊星ねじローラ３６がねじ山の噛み合いによりねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に回転する際の摩擦損失」が、「遊星ねじローラ３６がねじ軸２０若しくはローラナット２４に対し相対的に回転することなくねじ軸２０若しくはローラナット２４に対し相対的に滑る際の摩擦損失」よりも小さくなるよう、各ねじの間の摩擦係数等との関係にて各ねじのピッチ角等が最適に設定されることにより達成される。
図５はねじ軸２０の雄ねじ２２を軸線１８に平行な断面にて示す拡大部分断面図である。尚図５に於いて、二点鎖線２２Ａは有効ねじ径の位置を示している。図５に示されている如く、雄ねじ２２は９０度の挾角をなし先端が丸みを帯びた実質的に二等辺三角形のねじ山形状を有し、軸線１８の周りに螺旋状に延在している。また雄ねじ２２のねじ山はねじの延在方向に垂直な断面で見て左右対称であるのではなく、軸線１８に沿う断面で見て左右対称であるよう形成されている。更に各ねじ山の斜面は軸線１８に沿う断面で見て半径Ｒｓの円弧状をなし、有効ねじ径の位置２２Ａに於ける各ねじ山の斜面の軸線１８に対する傾斜角は４５度である。
またローラナット２４の雌ねじ２６及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４もねじ軸２０の雄ねじ２２と同様に形成されており、従ってねじ軸２０の雄ねじ２２と遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４とローラナット２４の雌ねじ２６は、それらの回転方向及び回転角度の大小に拘らず常にそれぞれ有効ねじ径の径方向位置であって軸線方向に互いにねじピッチ分隔置された複数の位置に於いて互いに実質的に点接触する状況を維持する。尚異物侵入防止部材５６及び５８の雌ねじ６０及び６２はねじ軸２０の雄ねじ２２に実質的に密着する断面形状を有している。
またねじ軸２０の雄ねじ２２、ローラナット２４の雌ねじ２６、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４は互いに同一のピッチを有する多条ねじであるが、ローラナット２４が回転されてもねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の何れもスラスト変位しないねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の有効ねじ径及び条数の関係に対し、ねじ軸２０の条数が１増減された条数に設定される。即ちねじ軸２０の差動条数が＋１又は−１に設定される。
即ち、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の有効ねじ径をそれぞれＤｓ、Ｄｐ、Ｄｎとし、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の条数をそれぞれＮｓ、Ｎｐ、Ｎｎとすると、ローラナット２４が回転されてもねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の何れもスラスト変位しないねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の有効ねじ径及び条数の関係とはＮｓ：Ｎｐ：Ｎｎ：＝Ｄｓ：Ｄｐ：Ｄｎが成立する関係であり、ねじ軸２０の条数Ｎｓがこの関係を満たす値に対し１多い数又は１少ない数に設定され、図示の第一の実施例に於いては、ねじ軸２０の差動条数が−１に設定されている。
以上の説明より解る如く、ねじ軸２０、ローラナット２４、遊星ねじローラ３６、キャリア４０及び４２は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機構を構成すると共に、ねじ軸２０の差動条数によりローラナット２４及び遊星ねじローラ３６に対し相対的にねじ軸２０を軸線１８に沿ってスラスト変位させる差動ねじ機構を構成している。
図６は第一の実施例の作動原理を示す解図的説明図であり、特に図６（Ａ）は図１の右側より回転−直線運動変換装置１０を見た場合のねじ軸２０、ローラナット２４、遊星ねじローラ３６、キャリア４０及び４２の回転方向を示し、図６（Ｂ）は図１の右側上方より回転−直線運動変換装置１０を見た場合についてキャリア４０及び４２を固定してねじ軸２０、ローラナット２４、遊星ねじローラ３６のスラスト移動方向を示している。
図６（Ａ）に示されている如く、ねじ軸２０は回転しないので、ローラナット２４が軸線１８の周りに時計廻り方向へ回転されると、各遊星ねじローラ３６はそれぞれ対応する軸線３８の周りに時計廻り方向へ自転しつつねじ軸２０の周りに時計廻り方向へ公転し、キャリア４０及び４２は軸線１８の周りに時計廻り方向へ回転する。
図６（Ｂ）に示されている如く、右ねじを有する一つの遊星ねじローラ３６についてキャリア４０及び４２を固定して考えると、遊星ねじローラ３６はその軸線３８の周りに時計廻り方向へ回転することにより右ねじの締め込み方向へスラスト変位しようとし、これに螺合する左ねじのねじ軸２０は軸線１８の周りに反時計廻り方向へ回転することにより手前側へスラスト変位しようとする。
この場合遊星ねじローラ３６はキャリア４０及び４２によりスラスト変位が阻止されるので、ねじ軸２０は軸線１８の周りに反時計廻り方向へ回転することにより遊星ねじローラ３６に対し相対的にスラスト変位する。従ってローラナット２４が軸線１８の周りに時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸２０はその差動条数が−１であるので手前側へスラスト変位し、ローラナット２４が軸線１８の周りに反時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸２０は向こう側へスラスト変位する。
尚ねじ軸２０の差動条数が＋１である場合には、ねじ軸２０は上述の場合とは逆方向へ移動する。またローラナット２４の差動条数が＋１の場合に於いて、ローラナット２４が軸線１８の周りに時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸２０は手前側へスラスト変位し、ローラナット２４が軸線１８の周りに反時計廻り方向へ回転されると、ねじ軸２０は向こう側へスラスト変位し、ローラナット２４の差動条数が−１である場合にはねじ軸２０は逆方向へスラスト変位する。
遊星ねじローラ３６に対するねじ軸２０の相対的スラスト変位量の大きさは遊星ねじローラ３６の１公転当り１条分、即ちねじのピッチＰであり、ローラナット２４の１回転当りの公転数は「ローラナット２４の有効ねじ径Ｄｎ」を「ねじ軸２０の有効ねじ径Ｄｓとローラナット２４の有効ねじ径Ｄｎとの和」にて除算した値であるので、ローラナット２４の１回転当りのねじ軸２０のスラスト変位量の大きさＬｓは下記の式１にて表される。
Ｌｓ＝Ｐ・Ｄｎ／（Ｄｓ＋Ｄｎ）  ……（１）
例えば図示の第一の実施例に於いて、ピッチＰが１ｍｍであり、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４が４条（Ｎｐ＝４）の右ねじであり、その有効ねじ径が７ｍｍであり、ローラナット２４の雌ねじ２６の有効ねじ径Ｄｎが遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４の４．５倍の３１．５ｍｍであり、その右ねじの条数Ｎｎが遊星ねじローラ３６及び遊星ねじローラ３６が相対的にスラスト変位しない条件４．５×４の１８条であるとすると、ねじ軸２０の雄ねじ２２の有効ねじ径Ｄｓは、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４の２．５倍の１７．５ｍｍであり、その左ねじの条数Ｎｓはねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６が相対的にスラスト変位しない条件の条数より１少ない条数、即ち１条の２．５×４倍より１少ない９条であるとすると、ローラナット２４の１回転当りのねじ軸２０のスラスト変位量の大きさＬｓは上記式１より１７．５／４９ｍｍである。
尚図示の第一の実施例に於ける遊星ねじローラ３６の個数は上述の如く９個であるが、これは上記具体例に於いてねじ軸２０及びローラナット２４の合計の条数２７を正の整数３にて除算した値であり、遊星ねじローラ３６の個数がねじ軸２０及びローラナット２４の合計の条数を正の整数にて除算した値（正の整数）である場合に遊星ねじローラ３６を軸線１８の周りに等間隔にて互いに周方向に隔置された状態に配置することができる。
かくして図示の第一の実施例によれば、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またねじ軸２０が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナット２４が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されているので、回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてローラナット２４の回転運動を正確にねじ軸２０の微小な直線運動に正確に変換することができる。
この点に関し、第一の実施例の装置と上記特許文献３に記載の装置との差異を具体的に説明すべく、ねじのピッチが１ｍｍであり、ねじ軸、遊星ねじローラ、ローラナットの有効ねじ径がそれぞれ２０ｍｍ、５ｍｍ、３０ｍｍである場合について、両者のスラスト変位量の差異を説明する。
上記特許文献３に記載の装置の場合には、遊星ねじローラは通常ピッチが１ｍｍの１条ねじであり、ローラナットのねじは条数６の同一方向のねじの雄ねじであり、ねじ軸のねじは同一方向の雄ねじで６条のねじである。この場合ローラナットが１回転する際のねじ軸のスラスト変位は６ｍｍとなり、遊星ねじローラが回転するか否かに拘らず同一である。
これに対し第一の実施例の場合には、遊星ねじローラ３６及びローラナット２４のねじは上記の場合と同一であるが、ねじ軸２０のねじは遊星ねじローラのねじとは逆方向であり、そのねじ条数は遊星ねじローラ３６との有効ねじ径の比である４に１を加えた５条であるとする。即ちねじ軸２０は４条ねじである場合にはスラスト変位を起こさないが、差動条数を１に設定することによりねじ軸２０と遊星ねじローラ３６のリード角に差が生じ、ねじ軸２０がスラスト変位を発生する。このスラスト変位量は上述の如くねじ軸２０の周りを遊星ねじローラ３６が１周公転する場合の差動条数分のねじピッチ（差動条数×ねじピッチ）である。
従ってローラナット２４が１回転する際に遊星ねじローラ３６はねじ軸２０の周りを０．６回転の公転運動を行い、その公転運動によってねじ軸２０と遊星ねじローラ３６との間には０．６ｍｍのスラスト変位が発生する。換言すれば上記特許文献３の構造と同一の大きさ及び同一のねじピッチであっても、ねじ軸２０のスラスト変位量を上記特許文献３に記載の装置に対し１／１０と非常に小さくすることができる。
またねじを利用した従来の回転−直線運動変換機構として、滑り摩擦を用いる滑りねじ、回転摩擦を用いるボールねじ、滑り摩擦及び回転摩擦を用いる遊星ローラねじ、循環式ローラねじなどが存在する。これら従来の回転−直線運動変換機構に於ける正効率及び逆効率は何れも使用する摩擦に依存し、従ってねじのリード角に依存する。そのため正効率が例えば９０％近くとよいものは必ず逆効率もよく、逆に直線運動エネルギが回転運動エネルギに変換されないようにしようとすると、正効率は必ず低下し、５０％程度以下になる。換言すれば、正効率を落とさずにスラスト方向の逆入力運動が回転運動に変換されることを阻止できない。
これに対し図示の第一の実施例によれば、従来の回転−直線運動変換機構に於ける物理常識を覆し、ねじのリード角に依存することなく正効率を８０％以上の高い値にすることができ、これによりローラナット２４の回転運動をねじ軸２０の直線運動に効率的に変換することができると共に、ねじのリード角に依存することなく逆効率を０にし、ねじ軸２０の直線運動がローラナット２４の回転運動に変換されることを効果的に阻止することができる。
上述の如く、ねじ軸２０の雄ねじ２２及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４は互いに逆ねじの関係にあり、これらのねじのねじ山は軸線１８に沿う断面で見て左右対称である。よってねじ軸２０の雄ねじ２２及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４の結合は厳密には「ねじ結合」ではなく、リード角、即ちねじれ角が異なる二つのはす歯歯車の「歯車結合」である。ねじれ角が異なる二つのはす歯歯車が噛み合って回転すると、それらの間に相対的なスラスト変位が生じるので、ねじ軸２０はこの現象に従ってスラスト変位する。よって図示の第一の実施例によれば、ローラナット２４の回転をねじ軸２０のスラスト変位に変換する効率、即ち正効率を機械的なはす歯歯車の効率である８０％以上の値にすることができる。
またねじ軸２０の雄ねじ２２及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４は上述の如く二つのはす歯歯車の「歯車結合」であるので、ねじれ角が異なっていてもねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６の一方のスラスト変位が他方の回転運動に変換されることはない。即ちねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６の一方にスラスト方向の力が作用しても、両者の歯の噛み合い部に圧縮応力が作用するだけである。換言すればねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６の一方にスラスト方向の力が作用することにより他方を回転させようとしても、他方は回転しない。よって図示の第一の実施例によれば、ねじ軸２０のスラスト変位をローラナット２４の回転運動に変換する効率、即ち逆効率を確実に０にすることができる。
また図示の第一の実施例によれば、ローラナット２４と共働して遊星ねじローラ３６をねじ軸２０の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラ３６をそれらの軸線３８の周りに回転可能に支持するキャリア４０及び４２が設けられ、キャリア４０及び４２はローラナット２４によりローラナットに対し相対的に回転可能に且つローラナットに対し相対的にスラスト変位不可能に支持されているので、遊星ねじローラ３６をねじ軸２０の軸線１８の周りの所定の位置に確実に保持すると共に、遊星ねじローラ３６を確実にそれらの軸線３８の周りに回転可能に支持することができ、これにより遊星ねじローラ３６がローラナット２４に対し相対的にスラスト変位することを確実に阻止しつつ遊星ねじローラ３６を確実にねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に回転させ公転させることができる。
また図示の第一の実施例によれば、遊星ねじローラ３６がねじの歯の噛み合いによりねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に回転する際の摩擦損失は、遊星ねじローラ３６がねじ軸２０若しくはローラナット２４に対し相対的に回転することなくねじ軸２０若しくはローラナット２４に対し相対的に滑る際の摩擦損失よりも小さいので、ねじ軸２０及びローラナット２４が相対的に回転すると遊星ねじローラ３６が滑ることなくねじ山の噛み合いによりねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に回転する状況を確実に確保することができる。
また図示の第一の実施例によれば、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４は互いに螺合するので、上記特許文献３に記載の装置の場合と同様の優れた耐荷重性能を確保することができ、特にねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の各ねじ山の斜面は対応する軸線に沿う断面で見て円弧状をなし、それらの回転に拘らず常にそれぞれ有効ねじ径の径方向位置であって軸線方向に互いにねじピッチ分隔置された複数の位置に於いて互いに実質的に点接触する状況を維持するので、回転方向や回転角度の大きさ等に関係なく回転角度と直線変位量とを非常に正確に一対一に対応させて運動の変換を行うことができる。
また図示の第一の実施例によれば、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４はそれぞれ対応する軸線の周りに螺旋状に延在するねじ２２、３４、２６を有し、各ねじの軸線１８に平行な断面は左右対称であるので、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４が互いに共働して確実に遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たす状況を確保することができる共に、ねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６が互いに共働して確実に差動ねじとしての機能を果たす状況を確保することができる。
また図示の第一の実施例によれば、異物侵入防止部材５６及び５８が設けられ、異物侵入防止部材５６及び５８はねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対的に回転可能に且つローラナット２４に対し相対的にスラスト変位不可能に支持されており、異物侵入防止部材５６及び５８はローラナット２４及びキャリア４０、４２に対し相対的にスラスト変位するねじ軸２０の雄ねじ２２に係合するねじ形断面の係合面としての雌ねじ６０、６２を有し、ねじ軸２０の雄ねじ２２に沿ってねじ軸２０に対し相対的に回転しつつ相対的にスラスト変位するので、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の噛み合い部へ異物が侵入することを効果的に防止して異物の侵入に起因する運動変換装置１０の作動不良を効果的に防止することができると共に、異物侵入防止部材５６及び５８がねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の回転を阻害することを確実に防止することができる。
また図示の第一の実施例によれば、異物侵入防止部材５６及び５８はそれぞれキャリア４０及び４２により支持されているので、異物侵入防止部材５６及び５８を確実にローラナット２４に対し相対的に回転可能に且つ相対的にスラスト変位不可能に支持することができると共に、キャリア４０及び４２は含油金属の如き摩擦係数が低い材料にて形成されているので、遊星ねじローラ３６をそれらの軸線３８の周りに滑らかに回転可能に支持し、良好な耐久性や静粛性を確保することができる。
特に図示の第一の実施例によれば、ローラナット２４が回転されても遊星ねじローラ３６はスラスト変位せず、ねじ軸２０のみがスラスト変位するので、例えば後述の第二及び第五の実施例の場合に比してスラスト変位する部材全体の質量を小さくすることができる。尚このことは後述の第四の実施例についても同様である。
第二の実施例
図７はローラナットの回転運動をねじ軸の直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第二の実施例を示す縦断面である。尚図７に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
この第二の実施例に於いては、ねじ部２０Ａは第一の実施例のねじ部２０Ａに対応する大径部２０Ｃのうち遊星ねじローラ３６に対向する中央部にのみ設けられ大径部２０Ｃの両端部には雄ねじ２２は設けられていない。またキャリア４０及び４２は第一の実施例の場合と同様ねじ軸２０及びローラナット２４に対し相対回転可能であるが、それぞれ大径部２０Ｃに固定されたＣリング４４、４６及びストッパリング４８、５０により大径部２０Ｂに対し相対的にスラスト変位しないよう設けられている。
またキャリア４０及び４２のスリーブ部の外周面には実質的に断面半円形の周溝が設けられており、異物侵入防止部材５６及び５８はそれらの内周面に設けられ周方向に延在する突起５２Ａ及び５４Ａが対応する周溝に嵌入すことによりキャリア４０及び４２により支持されている。異物侵入防止部材５６及び５８の外周面はローラナット２４の雌ねじ２６に対し弾性的に付勢された状態にてこれに係合し螺合する雄ねじ６０Ａ及び６２Ａを有している。
またこの第二の実施例に於いては、ローラナット２４の差動条数が＋１又は−１に設定されており、この実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されている。従ってねじ軸２０、ローラナット２４、遊星ねじローラ３６、キャリア４０及び４２は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機構を構成すると共に、ローラナット２４の差動条数によりローラナット２４に対し相対的にねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６を軸線１８に沿ってスラスト変位させる差動ねじ機構を構成している。
具体例として、遊星ねじローラ３６の有効ねじ径Ｄｐは７ｍｍであり、その雄ねじ３４は４条の右ねじであり、ローラナット２４の有効ねじ径Ｄｎは遊星ねじローラの４．５倍の３１．５ｍｍであり、その右ねじの雌ねじ２６の条数は相対変位しない条件の条数より１少ない１７条である。またねじ軸２０の有効ねじ径Ｄｓは遊星ねじローラ３６の２．５倍の１７．５ｍｍであり、その左ねじの雄ねじ２２の条数は相対変位しない条件２．５×４の１０条である。
この第二の実施例に於いて、ローラナット２４が軸線１８の周りに回転されると、各遊星ねじローラ３６が軸線３８の周りに自転しつつねじ軸２０のねじ部２０Ａの周りに公転し、これによりねじ軸２０が遊星ねじローラ３６と共に軸線１８に沿ってスラスト変位する。この場合にもローラナット２４の１回転当りのねじ軸２０のスラスト変位量の大きさＬｓは上記式１にて表される。
かくして図示の第二の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、遊星ねじローラ３６及びローラナット２４は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またねじ軸２０が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナット２４が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されている。従って回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてローラナット２４の回転運動を正確にねじ軸２０の微小な直線運動に正確に変換することができ、また上述の第一の実施例について上述した他の作用効果を得ることができる。
特に図示の第二の実施例によれば、遊星ねじローラ３６をねじ軸２０の周りに配設し、その状態にて遊星ねじローラ３６及びねじ軸２０をローラナット２４内にねじ込みにより挿入すればよいので、遊星ねじローラ３６がローラナット２４の内側に配設されることを要する上述の第一の実施例の場合に比して、運動変換装置１０の組み立てを容易に行うことができる。尚このことは後述の第五の実施例についても同様である。
第三の実施例
図８は第一の実施例の修正例として構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第三の実施例を示す縦断面である。尚図７に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号又は図１に於いて付された符号にＬ又はＲが付けられた符号が付されている。
この第三の実施例の運動変換装置１０は、上述の第一の実施例の運動変換装置１０と同様の構造を有する第一の運動変換ユニット１０Ｌ及び第二の運動変換ユニット１０Ｒを有し、第一の運動変換ユニット１０Ｌ及び第二の運動変換ユニット１０Ｒは互いに他に対し鏡像の関係をなすと共に、軸線１８に沿って互いに他に対し整合している。第一の運動変換ユニット１０Ｌのねじ軸２０Ｌの雄ねじ２２Ｌ、遊星ねじローラ３６Ｌの雄ねじ３４Ｌ、ローラナット２４Ｌの雌ねじ２６Ｌ及び第二の運動変換ユニット１０Ｒのねじ軸２０Ｒの雄ねじ２２Ｒ、遊星ねじローラ３６Ｒの雄ねじ３４Ｒ、ローラナット２４Ｒの雌ねじ２６Ｒはそれぞれ互いに逆方向である。
ねじ軸２０は左ねじ２２Ｌが設けられたねじ部２０ＡＬと右ねじが設けられたねじ部２０ＡＲとを有し、ねじ部２０ＡＬ及び２０ＡＲは一体に形成され、ねじ部２０ＡＬの周りに遊星ねじローラ３６Ｌ、キャリア４０Ｌ、４２Ｌ、異物侵入防止部材５６Ｌ、ローラナット２４Ｌが配設されている。同様にねじ部２０ＡＲの周りには遊星ねじローラ３６Ｒ、キャリア４０Ｒ及び４２Ｒ、異物侵入防止部材５６Ｒ、ローラナット２４Ｒが配設されており、遊星ねじローラ３６Ｒ及びローラナット２４Ｒはそれぞれ左ねじの雄ねじ３４Ｒ及び雌ねじ２６Ｒを有している。
また互いに対向する側のキャリア４２Ｌ及び４２Ｒは軸線１８に沿って互いに隔置されており、これにより遊星ねじローラ３６Ｌ及び３６Ｒも軸線１８に沿って互いに隔置されている。ローラナット２４Ｌ及び２４Ｒは互いに対向する端部が当接する状態にて溶接又はボルトの如き機械的締結手段により一体的に連結されており、一体となって回転する。第一の運動変換ユニット１０Ｌ及び第二の運動変換ユニット１０Ｒには上述の第一の実施例に於ける異物侵入防止部材５８に対応する異物侵入防止部材は設けられておらず、異物侵入防止部材５６Ｌ及び５６Ｒが第一及び第二の運動変換ユニットの遊星ねじローラ３６Ｌ及び３６Ｒの互いに離れた側の端部に近接して設けられている。
図示の実施例に於いては、第一の運動変換ユニット１０Ｌのローラナット２４Ｌの一端がボールベアリング２８を介して支柱１２により回転可能に支持されているが、第二の運動変換ユニット１０Ｒのローラナット２４Ｒもボールベアリングを介して支柱により回転可能に支持されるよう修正されてもよい。
この第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されており、従ってローラナット２４Ｌ及び２４Ｒが軸線１８の周りに回転されると、各遊星ねじローラ３６Ｌが軸線３８Ｌの周りに自転しつつねじ軸２０のねじ部２０ＡＬの周りに公転すると共に、各遊星ねじローラ３６Ｒが軸線３８Ｒの周りに自転しつつねじ軸２０のねじ部２０ＡＲの周りに公転し、これによりねじ軸２０が軸線１８に沿ってスラスト変位する。
かくして図示の第三の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様、回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてローラナット２４の回転運動を正確にねじ軸２０の微小な直線運動に正確に変換することができ、また上述の第一の実施例について上述した他の作用効果を得ることができる。
また上述の第一の実施例に於いては、ねじ軸２０の雄ねじ２２と遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４とが逆ねじの関係をなすので、ねじ軸２０と遊星ねじローラ３６との間のねじのかみ合い部がスラスト方向に滑ると、遊星ねじローラ３６が本来の公転方向とは逆方向へ公転しようとし、そのためローラナット２４に本来の回転方向と逆方向の回転の力が作用する。
図示の第三の実施例によれば、上述の如くローラナットに本来の回転方向と逆方向に作用する回転の力が第一の運動変換ユニット１０Ｌのローラナット２４Ｌと第二の運動変換ユニット１０Ｒのローラナット２４Ｒとの間にて相殺されるので、ねじ軸２０と遊星ねじローラ３６との間のスラスト方向の滑りを確実に機械的に阻止することができる。
第四の実施例
図９はねじ軸の回転運動をローラナットの直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第四の実施例を示す縦断面である。尚図９に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
この第四の実施例に於いては、ねじ軸２０は支柱１２により軸線１８の周りに回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、ローラナット２４は図９には詳細に示されていないがセレーション溝等の手段によって支柱１４により軸線１８の周りに回転不可能に且つスラスト変位可能に支持されている。
特に図示の実施例に於いては、シャフト部２０Ｂは大径部と小径部とを有し、小径部が減摩ブッシュ６４を介して支柱１２の断面円形の貫通孔１２Ａに挿通されている。減摩ブッシュ６４は大径部と小径部との間の肩部と支柱１２との間に介在するフランジ部を有し、減摩ブッシュ６４の他端側にはＣリング６６により小径部に固定された減摩ワッシャ６８が配設されている。
この第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されており、従ってねじ軸２０が軸線１８の周りに回転されると、遊星ねじローラ３６が軸線３８の周りに自転しつつねじ軸２０のねじ部２０Ａの周りに公転し、これによりローラナット２４が遊星ねじローラ３６と共に軸線１８に沿ってスラスト変位する。この場合ねじ軸２０の１回転当りのローラナット２４のスラスト変位量の大きさＬｎは下記の式２にて表される。
Ｌｎ＝Ｐ・Ｄｓ／（Ｄｓ＋Ｄｎ）  ……（２）
かくして図示の第四の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、ねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またローラナット２４が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ねじ軸２０が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されているので、回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてねじ軸２０の回転運動を正確にローラナット２４の微小な直線運動に正確に変換することができ、また上述の第一の実施例について上述した他の作用効果を得ることができる。
第五の実施例
図１０はねじ軸の回転運動をローラナットの直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第五の実施例を示す縦断面である。尚図１０に於いて図７及び図９に示された部材と同一の部材には図７及び図９に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
この第五の実施例に於いては、上述の第四の実施例の場合と同様、ねじ軸２０は支柱１２により軸線１８の周りに回転可能に且つスラスト変位不可能に支持され、ローラナット２４は支柱１４により軸線１８の周りに回転不可能に且つ軸線１８に沿ってスラスト変位可能に支持されている。またこの実施例は他の点については上述の第二の実施例と同様に構成されている。
従ってねじ軸２０が軸線１８の周りに回転されると、遊星ねじローラ３６が軸線３８の周りに自転しつつねじ軸２０のねじ部２０Ａの周りに公転し、これによりローラナット２４が軸線１８に沿ってスラスト変位する。この場合にもねじ軸２０の１回転当りのローラナット２４のスラスト変位量の大きさＬｎは上記式２にて表される。
かくして図示の第五の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、遊星ねじローラ３６及びローラナット２４は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、また上述の第四の実施例の場合と同様、ローラナット２４が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ねじ軸２０が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されているので、回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてねじ軸２０の回転運動を正確にローラナット２４の微小な直線運動に正確に変換することができ、また上述の第一の実施例について上述した他の作用効果を得ることができる。
第六の実施例
図１１はねじ軸の回転運動をローラナットの直線運動に運動変換するよう構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第六の実施例を示しており、特に（Ａ）は軸線を通る縦断面であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿うねじ軸が除去された状態にて第六の実施例を（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面を示す断面図である。尚図１１（Ａ）の上半分はローラナットが切断された状態の断面図であり、図１１（Ａ）の下半分はローラナットが切断されると共にねじ軸より手前側の遊星ねじローラが除去された状態の断面図である。また図１１に於いて、図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
この第六の実施例の運動変換装置１０は、各ねじの方向が逆である点を除き基本的には上述の第一の実施例の運動変換装置１０と同様に構成されており、図１１には示されていないがねじ軸２０は軸線１８の周りに回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナット２４は軸線１８の周りに回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されている。
特に第六の実施例に於いては、図１２に詳細に示されている如く、各遊星ねじローラ３６は雄ねじ３４と、その軸線方向両側に一体に形成された平歯の外歯車７０及び７２と、外歯車７０及び７２の軸線方向外側に一体に形成されたシャフト部３６Ａ及び３６Ｂとを有している。シャフト部３６Ａ及び３６Ｂは円柱形をなしているが、後に詳細に説明する目的でシャフト部３６Ａ及び３６Ｂの直径は互いに異なり、特に図示の実施例に於いてはシャフト部３６Ａの直径はシャフト部３６Ｂの直径よりも小さく設定されている。尚このシャフト部の直径の大小関係は逆でもよい。
外歯車７０及び７２は雄ねじ３４の両端部の領域に平歯車の歯形が加工されることにより形成されており、従って外歯車７０及び７２は雄ねじ３４のねじ山が軸線３８に沿って延在し且つ軸線３８の周りに均等に隔置された平歯車の歯溝により分断された形態をなしている。また外歯車７０及び７２の歯の高さは雄ねじ３４のねじ山よりも僅かに低く、従って外歯車７０及び７２の歯の外端により郭定される直径は雄ねじ３４のねじ山の頂点により郭定される直径よりも僅かに小さい。
外歯車７０及び７２の歯形は互いに他に対し０°よりも大きく３６０°よりも小さい位相差を有している。外歯車７０及び７２はそれぞれ平歯の内歯車７４及び７６と噛合しており、従って内歯車７４及び７６の歯形も互いに他に対し外歯車７０及び７２の位相差と同一の位相差を有している。内歯車７４及び７６はローラナット２４の雌ねじ２６の領域に対し軸線方向両側に配置され、ローラナット２４の孔に圧入されている。尚外歯車及び内歯車の位相差は、一端の外歯車の歯先と内歯車の歯元が係合しているときに他端の外歯車の歯元と内歯車の歯先が係合するよう、９０°よりも大きく２７０°よりも小さい位相差、特に図示の実施例の如く１８０°の位相差であることが好ましい。
外歯車７０及び７２の軸線は遊星ねじローラ３６の軸線３８に整合し、外歯車７０及び７２の基準ピッチ円の直径は遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４の基準ピッチ円の直径（有効ねじ径）と等しい。また外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６の歯数比は雄ねじ３４及び雌ねじ２６の有効ねじ径の比と等しく、従って雄ねじ３４及び雌ねじ２６の条数の比と等しい。尚外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６は平歯車である必要はなく、例えば組付け性を考慮すると、歯のねじれ角が３０°以下のはす歯歯車であってもよい。
各遊星ねじローラ３６はキャリア７８により軸線３８の周りに回転可能に支持されている。図１３に示されている如く、キャリア７８は遊星ねじローラ３６のシャフト部３６Ａを軸線３８の周りに回転可能に支持する第一の支持部としての支持リング８０と、遊星ねじローラ３６のシャフト部３６Ｂを軸線３８の周りに回転可能に支持する第二の支持部としての支持リング８２と、支持リング８０及び８２を一体的に連結する複数の連結部８４とを有している。
支持リング８０及び８２はねじ軸２０の雄ねじ２２の外径よりも僅かに大きい内径を有すると共に、ローラナット２４の雌ねじ２６の内径よりも僅かに小さい外径を有している。また支持リング８０及び８２はそれぞれ遊星ねじローラ３６のシャフト部３６Ａ及び３６Ｂを受ける複数の穴８６及び８８を有している。シャフト部３６Ａ及び３６Ｂの直径の大小関係に対応して、穴８６の直径は穴８８の直径よりも小さく設定されている。穴８６及び８８はキャリア７８の軸線９０の周りに均等に隔置され、径方向外方にて開いた実質的にＵ形の断面形状を有している。連結部８４は穴８６及び８８の間にて軸線９０の周りに放射状に配列され且つ軸線９０に沿って延在する板状をなしている。尚キャリア７８は形状保持性及び所要の強度を有する金属の如き任意の材料にて形成されてよいが、上述の構造を有するので、樹脂にて成形されることが好ましい。
ローラナット２４の内側にて支持リング８０及び８２の軸線方向外側には支持リング８０及び８２の外径よりも大きい外径を有するストッパリング９２及び９４が配設され、ローラナット２４の孔に圧入により固定されている。ストッパリング９２及び９４はキャリア７８の支持リング８０及び８２の軸線方向外側まで延在する断面Ｌ形をなし、これによりキャリア７８が軸線方向外方へローラナット２４に対し相対的に移動することを阻止するようになっている。
尚図１１に示されている如く、第六の実施例に於いては、上記各実施例に於ける異物侵入防止部材５６及び５８に相当する部材は設けられておらず、キャリア７８の支持リング８０及び８２が異物侵入防止部材としての機能をも果たすようになっているが、各ねじの螺合部へ異物が侵入することが確実に防止されるよう、上記各実施例の場合と同様の異物侵入防止部材が設けられてもよい。
次に第六の実施例に於けるローラナット２４の雌ねじ２６、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４、ねじ軸２０の雄ねじ２２のねじ山形状（歯形）について説明する。
本発明の回転−直線運動変換装置１０に於ける各ねじは、ねじとして機能すると共に、歯車の歯として機能しなければならない。各ねじがねじとして機能するためには、有効ねじ径の位置に於いて互いに適正に噛合っていなければならない。また各ねじが歯車の歯として機能するためには、各ねじ（歯車）のモジュールが互いに同一であり且つ圧力角が互いに同一であることが必要である。しかし本発明の回転−直線運動変換装置１０に於いては、互いに噛み合うねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６のねじのモジュール及び圧力角の何れも互いに同一にすることができず、従って歯（ねじ山）の干渉が発生し易く、そのため組付け性が良好ではない。
一般に、二つのねじ同士が噛合うためには、二つのねじのねじ山はピッチが互いに同一であり且つねじ山の角度が互いに同一であることが必要である。しかし本発明の回転−直線運動変換装置１０に於いては、有効ねじ径の比の条数の関係に対しねじ軸２０の条数が増減されているため、ねじ山の角度を同じにすると円周方向の噛合いの角度である圧力角がねじ軸と遊星ねじローラとでは異なる値になる。
ねじ山の角度（軸線を通る断面で見た圧力角）をλとし、ねじの進み角及びリードをそれぞれγ及びＬとし、ねじのピッチ及び条数をそれぞれＰ及びＮとし、有効ねじ径（基準ピッチ円直径）をφとすると、リードＬ、進み角γ、ねじ山のねじれ角β、正面噛み合い圧力角αはそれぞれ下記の式３〜６により表される。
Ｌ＝Ｐ・Ｎ  ……（３）
γ＝Ｔａｎ−１｛Ｐ／（φ・π）｝  ……（４）
β＝０．５π−γ  ……（５）
α＝Ｔａｎ−１｛Ｔａｎ（λ）・Ｔａｎ（β）｝  ……（６）
よって、ピッチＰ、ねじ条数Ｎ、有効ねじ径φが決定されれば、圧力角αが計算により求められる。遊星ねじローラ３６のピッチＰｐを１ｍｍとし、条数Ｎｐを１とし、有効ねじ径φｐを４ｍｍとする。またねじ軸２０と遊星ねじローラ３６の有効ねじ径の比を３：１とし、ねじ軸２０の差動条数を＋１とすると、ねじ軸２０のリードＬは４ｍｍとなり、有効ねじ径φｓは１２ｍｍとなる。
従って遊星ねじローラ３６のねじれ角βｐを８５．４５°とし、ねじ軸２０のねじれ角βｓを８３．９４°とし、遊星ねじローラ３６のねじ山角度λｐを２７．５°としたときには、通常の歯車の場合の遊星ねじローラ３６の圧力角αｐは８１．３１°になる。この圧力角を満足するねじ軸２０のねじ山角度λｓは３４．７６°となり、このようなねじの噛み合いでは圧力角が同一にならず、ねじ山角度で７．２６°の差が生じ、ねじの噛み合いが干渉によって阻害される。
従ってねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６のねじのモジュール及び圧力角が互いに相違する問題を克服して歯の干渉を防止すると共にバックラッシをなくすための特別の工夫が必要である。上述の如く、モジュール及び圧力角が相違することは有効ねじ径の比に対応する条数の関係に対しねじ軸２０の条数が増減されていることが原因であり、条数の増減によるリード角の相違に起因して歯の干渉が発生する。よってリード角が相違するねじを適正に螺合させるためには、ねじ山の形状を如何に設定すべきであるかが重要である。
本発明の回転−直線運動変換装置１０に於けるねじは歯車としても機能するので、ねじを歯車として見ると、遊星ねじローラ３６及びねじ軸２０の歯は基準ピッチ円の位置に於いて互いに噛み合い、遊星ねじローラ３６及びねじ軸２０の回転に伴って遊星ねじローラの歯の歯先とねじ軸の歯の歯元とが係合し、遊星ねじローラの歯の歯元とねじ軸の歯の歯先とが係合する。よってこれらの係合が密になるようねじ山の形状を設定すればよい。
まず、遊星ねじローラ３６及びねじ軸２０のねじ山角度の平均値である仮想のねじ山角度を決定し、その仮想のねじ山角度を圧力角に変換すれば、その値が両者の噛合いの圧力角の平均値である。その圧力角からそれぞれの進み角（リード角）の違いにより計算されるねじ山角度を逆に求める。
計算の流れは以下の通りである。まず遊星ねじローラ３６及びねじ軸２０のねじの条件から平均ねじれ角βａを求め、平均ねじ山角度λａを決定し、上記式６に従って平均圧力角αａを演算する。次いでこの平均圧力角αａ及びそれぞれのねじれ角βｐ、βｓに基づき上記式６に従って遊星ねじローラ３６のねじ山角度λｐ及びねじ軸２０のねじ山角度λｓを演算する。
前述のねじの条件を例に説明すると、まずねじの条件から、平均ねじれ角βａは以下の如く演算される。
βａ＝（βｐ＋βｓ）／２
＝（８５．３１＋８３．９４）／２
＝８４．７０
次に平均ねじ山角度λａを２７．５°に決定すると、平均圧力角αａは７９．８９°となる。この圧力角を満足する遊星ねじローラ３６のねじ山角度λｐは３０．７５°であり、ねじ軸２０のねじ山角度λｓは２４．０５°である。尚ねじ山角度λｓ、λｐはねじ軸２０の差動条数が正の値であるときにはλｓ＜λｐであり、ねじ軸２０の差動条数が負の値であるときにはλｓ＞λｐである。よってねじ軸の差動条数が−１であるときには遊星ねじローラ３６のねじ山角度λｐは２４．０５°であり、ねじ軸２０のねじ山角度λｓは３０．７５°である。
かくしてねじ山角度の演算が完了すると、ねじ山角度に基づいて各ねじのねじ山形状を求める。以下ねじ山形状の決定方法について説明する。
本発明の装置１０はねじ軸２０又はローラナット２４が他方に対しスラスト方向に押出される回転−直線運動変換装置である。スラスト方向の大きい荷重に耐え且つバックラッシをなくすためには、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４のねじ山は、軸線１８を通る断面で見てねじ山の角度ができるだけ小さく、ねじ山の強度が高く、ねじ山が有効ねじ径の位置に於いて互いに噛合い、ねじ山が隙間なく互いに嵌合することが必要である。
従来のはす歯歯車との噛合いの相違点は、はす歯歯車の歯は軸線に垂直な断面で見て互いに隙間なく噛合うことにより回転運動の伝達を円滑に行うのに対し、本発明の装置に於いてはねじ山が軸線に垂直な方向だけでなくスラスト方向についても隙間なく互いに噛合うことが必要であるということである。即ち本発明の装置に於いては軸線に垂直な断面に於いてのみならず軸線を通る断面に於いてもねじ山が互いに密に嵌合しなければならない。
また滑りねじやボールねじ等の従来の装置に於いては、ねじ等の接触部が軸線を中心とする螺旋状をなしているが、逆効率を確実に０にするためにはねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６のねじ山の接触部が軸線１８の周りに螺旋状をなしていないことが重要であり、本発明の装置に於いてはスラスト方向に大きい力の伝達が可能であるよう、ねじ山は軸線４８を通る断面で見て互いに隙間なく嵌合し、ねじ山の接触部は軸線１８を中心とする放射線状をなしている。
ねじ山の形状を決定するにあたり、ローラナット２４の雌ねじ２６の干渉及び加工性の点から、ローラナット２４のねじ溝の角度を４５°以下に設定することができない。一般に、ねじ溝の角度が５５°以上でなければ、従ってねじ山角度λｎが２７．５°以上でなければ、ローラナット２４のねじを連続的に加工したり軸線を通る断面で見て直線的なねじ山形状のねじを形成することができない。
またねじ軸２０の差動条数が正の値であるか負の値であるかによって歯形の決定方法が異なる。
（１）ねじ軸の差動条数が正の値である場合
まずローラナット２４のねじ溝の角度を決定する。ローラナット２４のねじ山角度λｎはねじ溝の角度の１／２である。
今ローラナット２４のねじ溝の角度を５５°とすると、ねじ山角度λｎは２７．５°となる。またねじ軸２０の差動条数が正の値である場合に於いてねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６のモジュールが互いに異なる場合には、そのことに起因するねじ山の干渉は遊星ねじローラ３６のねじの歯元とねじ軸２０のねじの歯先に於いて集中的に発生する。遊星ねじローラ３６のねじ及びねじ軸２０のねじの平均の圧力角を演算すべく、ねじ山の角度（軸線を通る断面に於ける平均圧力角λａ）を２７．５°とする。この場合遊星ねじローラ３６の歯元のねじ山角度λｐｉは２４．０５°となり、ねじ軸２０のねじの歯先のねじ山角度λｓｏは３０．７５°となる。
よって遊星ねじローラ３６のねじは、歯先に於いて２７．５°のねじ山角度λｐｏを有し、歯元に於いて２４．０５°のねじ山角度λｐｉを有する場合に、軸線１８を通る断面で見てローラナット２４のねじと密に嵌合する。
またねじ軸２０のねじは、歯先に於いて３０．７５°のねじ山角度λｓｏを有し、歯元に於いてローラナット２４の歯先のねじ山角度と同一の２７．５°のねじ山角度λｓｉを有する場合に、遊星ねじローラ２４のねじとスラスト方向及び回転方向の何れに於いても密に嵌合する。
遊星ねじローラ３６の歯元及びねじ軸２０の歯先は回転伝達方向である軸線１８に垂直な断面で見て同一の圧力角を有していなければならない。またねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６は有効ねじ径の位置を中心としてその径方向内側及び外側の領域に於いて連続的に噛合う状況になければならない。よって軸線１８を通る断面に於ける平均圧力角は、ローラナット２４のねじ山角度λｎ、遊星ねじローラ３６の歯先のねじ山角度λｐｏ、ねじ軸２０の歯元のねじ山角度λｓｉと同一の２７．５°である。
以上の考察より解る如く、ローラナット２４のねじ山角度は加工上の制約の範囲内にてできる限り小さい鋭角であり、遊星ねじローラ３６の歯先のねじ山角度及びねじ軸２０の歯元のねじ山角度がローラナット２４のねじ山角度と同一であり、遊星ねじローラ２４の歯元のねじ山角度及びねじ軸２０の歯先のねじ山角度がそれらの平均の角度がローラナット２４のねじ山角度と同一である場合に、各ねじの歯形が最も理想的な歯形になることが解る。
従って上記例の場合の各ねじの好ましいねじ山角度は以下の通りである。
ローラナット２４のねじ山角度λｎ＝遊星ねじローラ３６の歯先のねじ山λｐｏ
＝ねじ軸２０の歯元のねじ山角度λｓｉ
＝２７．５°
遊星ねじローラ３６の歯元のねじ山角度λｓｉ＝２４．０５°
ねじ軸２０の歯先のねじ山角度λｓｏ＝３０．７５°
尚各ねじの歯形形状は回転による干渉が生じないよう、インボリュート関数により補正される。
（２）ねじ軸の差動条数が負の値である場合
この場合にもローラナット２４のねじ山角度λｎはねじ溝の角度による制約を受ける。またねじ軸２０の差動条数が負の値である場合に於いてねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６のモジュールが互いに異なる場合には、そのことに起因するねじ山の干渉は遊星ねじローラ３６のねじの歯先とねじ軸２０のねじの歯元に於いて集中的に発生する。
従ってねじ軸２０の差動条数が正の値である場合と同様、ローラナット２４のねじ溝の角度を５５°とすると、ねじ山角度λｎは２７．５°となる。よって遊星ねじローラ３６のねじの歯先のねじ山角度λｐｏも２７．５°となり、歯元は軸線１８を通る断面で見て密に噛み合う必要があるので、歯元のねじ山角度λｐｉも２７．５°となる。またねじ軸２０のねじの歯先も遊星ねじローラ２４のねじの歯元と噛み合うので、ねじ軸２０のねじの歯先のねじ山角度λｓｏも２７．５°となる。
よってねじ軸２０のねじの歯元のねじ山角度λｓｉのみがモジュールの相違の影響を受けるので、上記式６に従って演算されればよく、その値は１９．１４°である。
以上の考察より解る如く、ローラナット２４のねじ山角度は加工上の制約の範囲内にてできる限り小さい鋭角であり、遊星ねじローラ３６の歯先及び歯元のねじ山角度及びねじ軸２０の歯先のねじ山角度がローラナット２４のねじ山角度と同一であり、ねじ軸２０の歯元のねじ山角度が平均圧力角及びねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値である場合に、各ねじの歯形が最も理想的な歯形になることが解る。
尚ねじ軸の差動条数が負の値である場合にも、各ねじの歯形形状は回転による干渉が生じないよう、インボリュート関数により補正される。
図１４は各ねじの軸線に沿う拡大部分断面図であり、（Ａ）はローラナット２４の雌ねじ２６を示し、（Ｂ）は遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４を示し、（Ｃ）はねじ軸２０の雄ねじ２２を示している。図１４に於いて、符号１００、１０２、１０４はそれぞれ雌ねじ２６遊、雄ねじ３４、雄ねじ２２を歯車として見たときの基準ピッチ円を示している。
図１４に示されている如く、ローラナット２４の雌ねじ２６は台形の歯形を有し、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４及びねじ軸２０の雄ねじ２２はインボリュート歯形を有している。ローラナット２４の雌ねじ２６のねじ溝はθｎの開き角（θｎ／２に等しいねじ山角度λｎ）を有し、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４のねじ山はλｐｏの歯先のねじ山角度及びλｐｏよりも小さいλｐｉの歯元のねじ山角度を有している。ねじ軸２０の雄ねじ２２のねじ山はλｓｏの歯先のねじ山角度及びλｓｏよりも小さいλｓｉの歯元のねじ山角度を有している。
ねじ軸２０の差動条数Ｎｓは＋１、即ちローラナット２４又はねじ軸２０が回転されてもねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の何れもスラスト変位しないねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の有効ねじ径及び条数の関係に対し１多い数に設定されているので、図１４に示されている如く、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４の歯先のねじ山角度λｐｏはローラナット２４の雌ねじ２６のねじ山角度λｎと同一の値に設定され、ねじ軸２０の雄ねじ２２の歯元のねじ山角度λｓｉもλｎと同一の値に設定されている。
図１５はねじ軸２０の差動条数Ｎｓが＋１である図示の第六の実施例について、上述の如く歯形が設定されたローラナット２４の雌ねじ２６と遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４との噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４とねじ軸２０の雄ねじ２２との噛合状態（Ｂ）を示している。図１５より解る如く、軸線１８を通る断面で見て、遊星ねじローラ３６はねじ軸２０及びローラナット２４に対し良好に噛み合っている。
また図１６は第六の実施例による運動変換装置１０の長手方向中央部の軸線１８に垂直な断面を示す拡大縦断面図である。尚図１６に於いて、細線は各ねじの有効ねじ径（歯車のピッチ円直径）を表し、太線はねじの歯形の断面を示している。また図１６に於いては、明瞭化の目的で各部材のハッチングは省略されている。図１６より解る如く、軸線１８に垂直な断面に於いても、遊星ねじローラ３６はねじ軸２０及びローラナット２４に対し歯としての噛み合いを維持しており、従って遊星ねじローラ３６、ねじ軸２０、ローラナット２４は互いに歯車の噛み合いとして相互に回転力を伝達する。
尚ねじ軸２０の差動条数Ｎｓが−１、即ちローラナット２４又はねじ軸２０が回転されてもねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の何れもスラスト変位しないねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４の有効ねじ径及び条数の関係に対し１少ない数に設定されている場合には、図１７に示されている如く、ローラナット２４の雌ねじ２６の開き角θｎ、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４の歯元角λｐｉ、ねじ軸２０の雄ねじ２２の歯先角λｓｏとは互いに同一の値に設定される。またねじ軸２０の雄ねじ２２の歯元角λｓｉはねじ軸２０の歯元のねじ山角度が平均圧力角及びねじれ角に基づき演算される二つのねじ山角度のうちの小さい方の値に設定される。
図１８はねじ軸２０の差動条数Ｎｓが−１である場合について、上述の如く歯形が設定されたローラナット２４の雌ねじ２６と遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４との噛合状態（Ａ）、及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４とねじ軸２０の雄ねじ２２との噛合状態（Ｂ）を示している。図１８より解る如く、ねじ軸２０の差動条数Ｎｓが−１である場合にも、軸線１８を通る断面で見て、遊星ねじローラ３６はねじ軸２０及びローラナット２４に対し良好に噛み合う。また図には示されていないが、図１６の場合と同様、軸線１８に垂直な断面に於いても、遊星ねじローラ３６はねじ軸２０及びローラナット２４に対し歯としての噛み合いを維持し、従って遊星ねじローラ３６、ねじ軸２０、ローラナット２４は互いに歯車の噛み合いとして相互に回転力を伝達する。
かくして図示の第六の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様、ねじ軸２０、遊星ねじローラ３６、ローラナット２４は互いに共働して遊星歯車減速機構と同様の減速機能を果たすと共に、遊星ねじローラ３６及びローラナット２４は互いに共働して差動ねじとしての機能を果たし、またねじ軸２０が回転不可能に且つスラスト変位可能に支持され、ローラナット２４が回転可能に且つスラスト変位不可能に支持されている。従って回転角度と直線変位量とを一対一に正確に対応させてローラナット２４の回転運動を正確にねじ軸２０の微小な直線運動に正確に変換することができ、また上述の第一の実施例について上述した他の作用効果を得ることができる。
上述の如く、上記第一乃至第五の実施例の運動変換装置１０も良好に機能するが、ねじ軸２０にごみ等の異物が付着すると、ねじ軸２０と遊星ねじローラ３６とが固着した状態になり、その結果ローラナット２４と遊星ねじローラ３６と間に滑りが発生し、ローラナット２４のみがねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６に対し相対的に軸線１８に沿って変位することがある。特にこの現象はローラナット２４と遊星ねじローラ３６と間に潤滑剤が塗布された場合に顕著になる。またねじ軸２０が上述の差動原理に基づかずに遊星ねじローラ３６に対し滑ることにより、遊星ねじローラ３６とねじ軸２０との間にねじの滑り変位が発生する場合がある。
これに対し第六の実施例によれば、各遊星ねじローラ３６は雄ねじ３４に対し軸線方向両側に一体に形成された外歯車７０及び７２を有し、これらの外歯車はそれぞれローラナット２４の雌ねじ２６の領域に対し軸線方向両側に固定された内歯車７４及び７６と噛合し、外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６の噛み合いによりローラナット２４又は遊星ねじローラ３６の回転が強制的に他方へ伝達されるので、ローラナット２４と遊星ねじローラ３６と間に滑りが発生することに起因してローラナット２４のみがねじ軸２０及び遊星ねじローラ３６に対し相対的に軸線１８に沿って変位することを確実に防止することができる。
またローラナット２４が軸線１８の周りに回転されると、その回転により上述の如く遊星ねじローラ３６が確実に回転され、遊星ねじローラ３６が自身の軸線３８の周りに確実に回転すると共にねじ軸２０の周りに確実に公転するので、ねじ軸２０を確実に差動原理に基づいて軸線に沿ってスラスト変位させ、ねじ軸２０が滑ることを防止することができる。
特に第六の実施例によれば、上述の如く外歯車７０及び７２の軸線は遊星ねじローラ３６の軸線３８に整合し、外歯車７０及び７２の基準ピッチ円の直径は遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４の基準ピッチ円の直径と等しい。また外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６の歯数比は雄ねじ３４及び雌ねじ２６の有効ねじ径の比と等しく、従って雄ねじ３４及び雌ねじ２６の条数の比と等しい。
従ってローラナット２４及び遊星ねじローラ３６の回転数の関係を外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６の歯数比によって正確に規制すると共に、雄ねじ３４及び雌ねじ２６の本来あるべき有効ねじ径の比の関係と正確に一致させることができる。よって雄ねじ３４及び雌ねじ２６の公差に起因する有効ねじ径の比の関係のずれや経時変化等に起因する実際の有効ねじ径の比に変化が生じても、差動原理に基づく作動を確保するためのローラナット２４及び遊星ねじローラ３６の回転数の関係を確実に維持することができ、これにより、上記第一乃至第五の実施例の場合に比して長期間に亘り運動変換装置１０の確実且つ正確な作動を確保することができる。
前述の如く、特許文献２に記載されたベアリング装置に於いても、ねじ結合に加えて遊星歯車が設けられている。第六の実施例に於ける外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６は、特許文献２に記載されたベアリング装置に於ける遊星歯車とは追加の目的が異なり、また対象となるねじの動作も異なる。
特許文献２に記載されたベアリング装置に於いては、全てのねじが同じ方向のねじである。従ってローラナット及びねじ軸のねじの作用により、遊星ねじローラには同一の方向、即ちねじのリード角に直角の方向に傾けようとする力が働く。そのため遊星歯車により遊星ねじローラの両端を支持し傾かないように規制しなければ遊星ねじローラが傾き、その結果ねじは動作せずロック状態、即ち回転不可能な状態で止まってしまう。従って特許文献２に記載されたベアリング装置に於いては、遊星歯車はローラナット及び遊星ねじローラがロック状態になることなく回転するための必須の構成部品である。
これに対し第六の実施例の構成に於いては、ねじ軸２０の雄ねじ２２及び遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４が逆ねじであり、これらのねじ自体がはす歯の歯車結合を構成している。よって回転の伝達や運動変換装置１０の基本的な動作には外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６は不要である。従って第六の実施例の構成に於いては、外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６は、前述の如き滑りに起因する差動原理に基づかない作動を確実に排除し、狙った差動原理に基づく動作を確実に行わせる最も簡便な手段として補助的に追加されたものである。
また第六の実施例の構成に於いては、外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６は、上述の如くねじ軸２０の動作をも規定することができる。即ち、第六の実施例の構成に於いては、ねじ軸２０と遊星ねじローラ３６との間の滑りをも排除できるのに対し、特許文献２に記載されたベアリング装置に於いては、あくまで遊星ねじローラ３６とローラナット２４との間の動作を制約するに留まる。
かくして第六の実施例の構成に於いては、一見特許文献２に記載された歯車構造と同一の歯車構造が追加されているように見受けられるが、運動変換装置１０の構成の相違により、追加された歯車構造の機能及び効果は大きく異なる。
また全ての遊星ねじローラ３６が同一に形成される場合にも、遊星ねじローラ３６の一端に於ける雄ねじ３４の位相に対する外歯車７０の位相の関係が遊星ねじローラ３６の他端に於ける雄ねじ３４の位相に対する外歯車７２の位相の関係と異なる場合があるので、ローラナット２４に対する全ての遊星ねじローラ３６の方向が確実に同一の方向になるよう、全ての遊星ねじローラ３６がローラナット２４に対し組付けられなければならない。
第六の実施例によれば、上述の如く遊星ねじローラ３６の一端のシャフト部３６Ａの直径は他端のシャフト部３６Ｂの直径よりも小さく設定されており、これに対応してキャリア７８の支持リング８０の穴８６の直径は支持リング８２の穴８８の直径よりも小さく設定されている。従ってローラナット２４に対する全ての遊星ねじローラ３６の方向を容易に且つ確実に同一の方向にすることができ、これにより全ての遊星ねじローラ３６をローラナット２４に対し適正に組付けることができると共に、外歯車７０及び７２を内歯車７４及び７６に対し適正に噛み合わせることができる。
また遊星ねじローラ３６の外歯車７０及び７２と内歯車７４及び７６との噛み合いによる回転の伝達を円滑に行わせるためには、これらの外歯車及び内歯車の歯数が多い方が好ましいが、歯数を多くしようとすると遊星ねじローラ３６の直径を小さくすることができず、また歯数が多くなると歯の大きさが小さくなり、転造等による歯車の加工が困難又は不可能になる。
第六の実施例によれば、遊星ねじローラ３６の外歯車７０及び７２の歯形は互いに他に対し０°よりも大きく３６０°よりも小さい位相差を有し、内歯車７４及び７６の歯形も互いに他に対し外歯車７０及び７２の位相差と同一の位相差を有している。従って歯の大きさを小さくすることなく歯数が２倍の場合と同等の効果を得ることができ、これにより遊星ねじローラ３６の直径が大きくなって運動変換装置１０が大型化することを防止することができると共に、ねじ軸２０の雄ねじ２２及びローラナット２４の雌ねじ２６の加工と同様、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４及び外歯車７０、７２を切削加工ではなく、低廉な転造により形成することができる。
更に第六の実施例によれば、上述の如く外歯車７０及び７２は雄ねじ３４の両端部の領域に平歯車の歯形が加工されることにより形成され、雄ねじ３４のねじ山が軸線３８に沿って延在し且つ軸線３８の周りに均等に隔置された平歯車の歯溝により分断された形態をなしている。従って外歯車７０及び７２が遊星ねじローラ３６の本体とは別体の部材として形成され、遊星ねじローラ３６の本体に固定される場合に比して、遊星ねじローラ３６を容易に且つ能率よく且つ低廉に製造することができる。また後述の如く遊星ねじローラ３６がローラナット２４に対し組み付けられる際に、外歯車７０及び７２は雄ねじ３４の一部として機能することができる。
またこの第六の実施例の運動変換装置１０は上述の構造を有するので、以下の要領にて組み立てられる。
図１９に示されている如く、まずキャリア７８の穴８６及び８８にそれぞれ各遊星ねじローラ３６の軸部３６Ａ及び３６Ｂを嵌め込むことにより、９個の遊星ねじローラ３６をキャリア７８により支持する。次いでかくして９個の遊星ねじローラ３６がキャリア７８により支持された状態で、キャリア７８をその軸線９０の周りに回転させながらローラナット２４内に挿入する。これにより各遊星ねじローラ３６は雄ねじ３４がローラナット２４の雌ねじ２６と噛み合うことにより、自身の軸線３８の周りに自転すると共にローラナット２４の軸線の周りに公転し、キャリア７８と共に徐々にローラナット２４内に進入する。
遊星ねじローラ３６がローラナット２４に対し図２０に示された所定の位置まで挿入されると、平歯車７０及び７２がそれぞれ内歯車７４及び７６に噛み合うようローラナット２４内に挿入され、ローラナット２４に対し圧入により固定される。次いでローラナット２４内にストッパリング９２及び９４が挿入され、ローラナット２４に対し圧入により固定される。
更にストッパリング９２又は９４及び支持リング８０又は８２にねじ軸２０の一端を挿入し、ねじ軸２０の雄ねじ２２が遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４に螺合するようねじ軸２０を軸線１８の周りに回転させることにより、ねじ軸２０がローラナット２４及び遊星ねじローラ３６に対し所定の位置に位置決めされるまで遊星ねじローラ３６の環状列内にねじ軸２０を挿入する。
かくしてこの第六の実施例の組立て方法によれば、ねじ軸２０の雄ねじ２２、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４、ローラナット２４の雌ねじ２６が適正に噛み合うと共に、遊星ねじローラ３６の外歯車７０及び７２と内歯車７４及び７６とが適正に噛み合うよう、運動変換装置１０を能率よく組み立てることができる。
またこの組立て方法によれば、運動変換装置１０の組立て時にはキャリア７８を組立て治具として機能させ、組立て完了後にはキャリア７８を運動変換装置１０内に残存させて遊星ねじローラ３６を回転可能に支持するキャリアとして機能させることができるので、キャリアと組立て治具とが別の部材である場合に比して、運動変換装置１０の組み立てを能率よく行うことができる。
第七の実施例
図２１は第六の実施例の修正例として構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第七の実施例を示す図１１（Ｂ）と同様の縦縦断面である。尚図２１に於いて図１１に示された部材と同一の部材には図１１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
この第七の実施例に於いては、上述の第六の実施例に於ける内歯車７４及び７６のねじ山の位置に内歯車の代用として複数個のボール又はローラ（円筒）の如き回転体１０６が配設され、各回転体１０６はローラナット２４の両端に圧入により固定された保持リング１０８により少なくとも軸線１８に平行な軸線の周りに回転可能に支持されている。また遊星ねじローラ３６の外歯車７０及び７２は回転体１０６と滑らかに噛み合う外形に形成されている。よって外歯車７０及び７２は回転体１０６に接触しながら回転し、回転体１０６は定位置にて自転することによって歯の噛み合いを滑らかにする。
尚回転体１０６は上述の第六の実施例に於ける内歯車７４及び７６と同様の機能を果たすので、回転体１０６を内歯車と見なすと、この実施例に於いても外歯車及び内歯車の歯数比は遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４及びローラナット２４の雌ねじ２６の有効ねじ径の比に設定されている。
従ってこの第七の実施例によれば、上述の第六の実施例の場合と同様に遊星ねじローラ３６とローラナット２４とが滑ることなくこれらの間にて確実に回転運動を伝達させることができると共に、上述の第六の実施例の場合に比して歯打ち音を低減することができる。また外歯車７０及び７２の歯の歯先円の直径を雄ねじ３４の谷径より小さくし、遊星ねじローラ３６の軸線３８に沿って見て外歯車７０及び７２の歯が雄ねじ３４に重複しないようにすることすることができ、これにより上述の第六の実施例の場合に比して運動変換装置１０の組立て性を向上させると共に、型成形可能な外歯車の形状を実現することができる。
第八の実施例
図２２は第六の実施例の修正例として構成された本発明による遊星式差動ねじ型回転−直線運動変換装置の第八の実施例を示す部分縦縦断面（Ａ）、部分左側面図（Ｂ）、部分平面図（Ｃ）である。尚図２２に於いても図１１に示された部材と同一の部材には図１１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。
この第八の実施例に於いては、各遊星ねじローラ３６の両端の端面には軸線３８に沿って延在するテーパ溝１１０が形成されている。また各遊星ねじローラ３６の両端を軸線３８の周りに回転可能に支持する一対のキャリア１１２が設けられており、キャリア１１２は図２２には示されていないローラナット２４の雌ねじ２６の内径よりも小さい外径及び図２２には示されていないねじ軸２０の雄ねじ２２の外径よりも大きい内径を有する実質的に円環板状をなしている。
またキャリア１１２は周方向に均等に隔置された円錐テーパ状の複数の突起１１４を有し、各突起１１４はそれぞれ対応するテーパ溝１１０に嵌入し、これにより遊星ねじローラ３６の端部を軸線３８の周りに回転可能に支持している。更にキャリア１１２には突起１１４の間に複数の側面支持部１１６が一体に設けられている。各側面支持部１１６は遊星ねじローラ３６の外歯車７０及び７２の外径よりも僅かに大きい直径の円弧状の側壁面１１８を有し、側壁面１１８にて外歯車７０及び７２を回転可能に支持している。尚キャリア１１２は含油金属の如き金属にて形成されていることが好ましい。
一般に、各遊星ねじローラ３６の両端を軸線３８の周りに回転可能に支持するキャリアの外径はローラナット２４の雌ねじ２６の内径よりも小さい値であり、その内径はねじ軸２０の雄ねじ２２の外径よりも大きい値でなければならない。また各遊星ねじローラ３６がその両端のシャフト部３６Ａ及び３６Ｂにてキャリアにより回転可能に支持される場合には、シャフト部の直径は遊星ねじローラの確実な回転支持状態を確保し得る大きさに設定されなければならない。
そのため特に運動変換装置１０を小型化すべく遊星ねじローラ３６の直径が小さく設定される場合には、キャリアの径方向の幅が小さくならざるを得ず、従ってシャフト部に対しキャリアの径方向内側及び外側の領域の幅が小さくなって、遊星ねじローラの確実な回転支持状態を確保することが困難になる。
これに対し第六の実施例によれば、キャリア１１２は突起１１４が対応するテーパ溝１１０に嵌入することにより遊星ねじローラ３６の端部を軸線３８の周りに回転可能に支持すると共に、側面支持部１１６の側壁面１１８が外歯車７０及び７２を回転可能に支持するので、遊星ねじローラ３６の直径が小さい場合にも遊星ねじローラの確実な回転支持状態を確保することができる。
また一般に、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４や外歯車７０、７２が転造により形成される場合には、遊星ねじローラ３６の両端の端面には軸線３８に沿って延在する心出し用のテーパ溝が形成され、突起１１４が嵌入するテーパ溝は心出し用のテーパ溝であってよいので、心出し用のテーパ溝を有効に利用して遊星ねじローラを確実に且つ良好に回転可能に支持することができる。
尚この実施例に於いても、上述の第六の実施例の場合と同様、ローラナット２４に対する全ての遊星ねじローラ３６の方向が確実に同一の方向になるよう、遊星ねじローラ３６の両端の端面に形成されるテーパ溝１１０のテーパ角若しくは深さが相互に異なる値に設定されてもよい。
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
例えば上述の各実施例に於いては、ねじ軸２０又はローラナット２４の差動条数は＋１又は−１であるが、差動条数は任意に設定されてよく、第一乃至第五の実施例に於いてねじ軸２０の雄ねじ２２が右ねじに設定され、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４及びローラナット２４の雌ねじ２６が左ねじに設定されてもよく、また第六乃至第八の実施例に於いてねじ軸２０の雄ねじ２２が左ねじに設定され、遊星ねじローラ３６の雄ねじ３４及びローラナット２４の雌ねじ２６が右ねじに設定されてもよい。
また上述の第一乃至第五の実施例に於いては、ねじ軸２０とローラナット２４との間の相対的スラスト変位の範囲を規定する手段は設けられていないが、ねじ軸２０とローラナット２４との間の相対的スラスト変位の範囲を規定するストッパがねじ軸２０若しくはローラナット２４に設けられてもよい。
また上述の第一乃至第五の実施例に於いては、異物侵入防止部材５６及び５８はそれぞれキャリア４０及び４２により支持され、ねじ軸２０のねじ２２に係合する雌ねじ６０、６２又はローラナット２４の雌ねじ２６に係合する雄ねじ６０Ａ、６２Ａを有しているが、これらのねじが省略されてもよく、また異物侵入防止部材は一端にてスラスト変位する部材に支持され且つ他端にて回転する部材に相対回転可能に接続されたゴムの如き弾性材よりなる筒形のダストブーツに置き換えられてもよい。
また上述の第一乃至第五の実施例に於いては、遊星ねじローラ３６をねじ軸２０の軸線周りの所定の位置に保持し遊星ねじローラ３６をそれらの軸線３８の周りに回転可能に支持するキャリア４０及び４２は環状のブロック状をなしているが、キャリア４０及び４２は軸線１８に垂直に延在する円環板状の部材として構成されてもよく、その場合には遊星ねじローラ３６の回転振動を効果的に減衰させることができるよう、制振鋼板にて形成されることが好ましい。
また上述の第三の実施例は第一の実施例の修正例として構成され、第一の実施例の構成を有する第一及び第二の運動変換ユニットが一体的に連結されているが、上述の第二乃至第五の実施例又は第六乃至第八の実施例の構成を有する第一及び第二の運動変換ユニットが一体的に連結されてもよく、その場合にも上述の第三の実施例の場合と同様の作用効果が得られる。
また第六及び第七の実施例に於ける外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６等は、遊星ねじローラ３６の何れかの端部側にのみ設けられてもよく、またこれらの実施例に於いてはローラナット２４、遊星ねじローラ３６、ねじ軸２０の各ねじの歯形が上述の如くこれらの部材間に於いて適正に回転が伝達される歯形に設定されているので、外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６等が省略されてもよい。
また第六の実施例に於ける各部材のねじのねじ山角度や歯形が第一乃至第五の何れかの実施例に適用されてもよく、外歯車７０、７２及び内歯車７４、７６若しくはキャリア７８の構造が第一乃至第五の何れかの実施例に適用されてもよく、第七の実施例に於ける外歯車７０、７２及び回転体１０６の構造が第一乃至第五の何れかの実施例に適用されてもよく、第八の実施例に於けるキャリア１１２の構造が第一乃至第五の何れかの実施例に適用されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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