(57)【要約】【課題】遊星ローラねじ装置を高負荷用として用いる場合の耐久性を向上させる手段を提供する。【解決手段】外周面に軸ねじ３を形成した中央ねじ軸２と、内周面にナットねじ５を形成した円筒状のナット４と、遊星ピニオンギア８を有し、外周面に軸ねじ３とナットねじ５とに噛合うローラねじ９を形成した複数の遊星ローラ６と、ナット４に固定され、遊星ピニオンギア８に噛合うリングギア１３とを備え、軸ねじ３の軸ねじ呼び有効径をＤｓ、ナットねじ５のナットねじ呼び有効径をＤｎ、ローラねじ９のローラねじ呼び有効径をＤｒ、ローラねじ９のローラ条数をＪｒ、遊星ピニオンギア８の歯数をＺｐ、リングギア１３の歯数をＺｒ、ナットねじ５のナット条数をＪｎとしたときに、Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ、Ｄｎ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｎ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）なる関係を有する遊星ローラねじ装置１において、軸ねじ３の軸ねじ有効径を、軸ねじ呼び有効径Ｄｓより小さくする。【選択図】        図１
2007147070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面にナットねじを形成した円筒状のナットと、少なくとも１箇所に遊星ピニオンギアを有し、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合うローラねじを形成した複数の遊星ローラと、前記ナットに固定され、前記遊星ピニオンギアに噛合うリングギアとを備え、
前記軸ねじの軸ねじ呼び有効径をＤｓ、前記ナットねじのナットねじ呼び有効径をＤｎ、前記ローラねじのローラねじ呼び有効径をＤｒ、前記ローラねじのローラ条数をＪｒ、前記遊星ピニオンギアの歯数をＺｐ、前記リングギアの歯数をＺｒ、前記ナットねじのナット条数をＪｎとしたときに、
Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ
Ｄｎ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｎ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）
なる関係を有する遊星ローラねじ装置において、
前記軸ねじの軸ねじ有効径を、前記軸ねじ呼び有効径Ｄｓより小さくしたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記軸ねじの軸リード角をβｓ、前記軸ねじの小さく修正した後の軸ねじ有効径をＤｓｄとしたときに、
ΔＸｓ＝１００（Ｄｓｄ−Ｄｓ）／Ｄｓで定義される軸ねじ有効径修正率ΔＸｓ（単位：パーセント）を、
（−０．０２８０βｓ２＋０．００９１βｓ−０．０１６７）≦ΔＸｓ≦
（−０．００４９βｓ２−０．００１６βｓ＋０．００２１）
としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項３】
外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面にナットねじを形成した円筒状のナットと、少なくとも１箇所に遊星ピニオンギアを有し、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合うローラねじを形成した複数の遊星ローラと、前記中央ねじ軸に固定され、前記遊星ピニオンギアに噛合うリングギアとを備え、
前記軸ねじの軸ねじ呼び有効径をＤｓ、前記ナットねじのナットねじ呼び有効径をＤｎ、前記ローラねじのローラねじ呼び有効径をＤｒ、前記ローラねじのローラ条数をＪｒ、前記遊星ピニオンギアの歯数をＺｐ、前記リングギアの歯数をＺｒ、前記軸ねじの軸条数をＪｓとしたときに、
Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ
Ｄｓ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｓ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）
なる関係を有する遊星ローラねじ装置において、
前記ナットねじのナットねじ有効径を、前記ナット呼び有効径Ｄｎより大きくしたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記軸ねじの軸リード角をβｓ、前記ナットねじの大きく修正した後のナットねじ有効径をＤｎｄとしたときに、
ΔＸｎ＝１００（Ｄｎｄ−Ｄｎ）／Ｄｎで定義されるナットねじ有効径修正率ΔＸｎを（単位：パーセント）を、
（０．００５５βｓ２−０．０００６βｓ＋０．０００５）≦ΔＸｎ≦
（０．０２７８βｓ２＋０．００１６βｓ−０．００２６）
としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項５】
外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面にナットねじを形成した円筒状のナットと、少なくとも１箇所に遊星ピニオンギアを有し、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合うローラねじを形成した複数の遊星ローラと、前記ナットに固定され、前記遊星ピニオンギアに噛合うリングギアとを備え、
前記軸ねじの軸ねじ呼び有効径をＤｓ、前記ナットねじのナットねじ呼び有効径をＤｎ、前記ローラねじのローラねじ呼び有効径をＤｒ、前記ローラねじのローラ条数をＪｒ、前記遊星ピニオンギアの歯数をＺｐ、前記リングギアの歯数をＺｒ、前記ナットねじのナット条数をＪｎとしたときに、
Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ
Ｄｎ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｎ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）
なる関係を有する遊星ローラねじ装置において、
前記軸ねじの軸ねじ面傾斜角を、前記ローラねじのローラねじ面傾斜角より小さくしたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記軸ねじの軸ねじ有効径を、前記軸ねじ呼び有効径より小さくなるように修正し、
該修正後の軸ねじ有効径における前記軸ねじ面傾斜角の修正量を、軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓとし、軸ねじの軸リード角をβｓとしたときに、
軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓ（単位：度）を、
（−０．０１０９βｓ２＋０．００５１βｓ−０．０１０７）≦Δγｓ≦
（−０．００１７βｓ２−０．００５５βｓ＋０．００４６）
としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項７】
外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面にナットねじを形成した円筒状のナットと、少なくとも１箇所に遊星ピニオンギアを有し、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合うローラねじを形成した複数の遊星ローラと、前記中央ねじ軸に固定され、前記遊星ピニオンギアに噛合うリングギアとを備え、
前記軸ねじの軸ねじ呼び有効径をＤｓ、前記ナットねじのナットねじ呼び有効径をＤｎ、前記ローラねじのローラねじ呼び有効径をＤｒ、前記ローラねじのローラ条数をＪｒ、前記遊星ピニオンギアの歯数をＺｐ、前記リングギアの歯数をＺｒ、前記軸ねじの軸条数をＪｓとしたときに、
Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ
Ｄｓ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｓ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）
なる関係を有する遊星ローラねじ装置において、
前記ナットねじのナットねじ面傾斜角を、前記ローラねじのローラねじ面傾斜角より大きくしたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項８】
（申請書の請求項６）
請求項７において、
前記ナットねじのナットねじ有効径を、前記ナットねじ呼び有効径より大きくなるように修正し、
該修正後のナットねじ有効径における前記ナットねじ面傾斜角の修正量を、ナットねじ面傾斜角修正量Δγｎとし、軸ねじのリ軸ード角をβｓとしたときに、
ナットねじ面傾斜角修正量Δγｎ（単位：度）を、
（０．００６１βｓ２−０．００５６βｓ＋０．００３８）≦Δγｎ≦
（０．００９８βｓ２＋０．０１２６βｓ−０．０１５５）
としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項９】
外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面にナットねじを形成した円筒状のナットと、少なくとも１箇所に遊星ピニオンギアを有し、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合うローラねじを形成した複数の遊星ローラと、前記ナットに固定され、前記遊星ピニオンギアに噛合うリングギアとを備え、
前記軸ねじの軸ねじ呼び有効径をＤｓ、前記ナットねじのナットねじ呼び有効径をＤｎ、前記ローラねじのローラねじ呼び有効径をＤｒ、前記ローラねじのローラ条数をＪｒ、前記遊星ピニオンギアの歯数をＺｐ、前記リングギアの歯数をＺｒ、前記ナットねじのナット条数をＪｎとしたときに、
Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ
Ｄｎ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｎ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）
なる関係を有する遊星ローラねじ装置において、
前記ローラねじの一方のローラねじ面傾斜角を小さくし、
該修正量をローラねじ面傾斜角修正量Δγｒｓとし、軸ねじの軸リード角をβｓとしたときに、
ローラねじ面傾斜角修正量Δγｒｓ（単位：度）を、
（０．０１０９βｓ２−０．００５１βｓ＋０．０１０７）≧Δγｒｓ≧
（０．００１７βｓ２＋０．００５５βｓ−０．００４６）
としたことを特徴とする遊星ローラねじ装置。
【請求項１０】
外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面にナットねじを形成した円筒状のナットと、少なくとも１箇所に遊星ピニオンギアを有し、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合うローラねじを形成した複数の遊星ローラと、前記中央ねじ軸に固定され、前記遊星ピニオンギアに噛合うリングギアとを備え、
前記軸ねじの軸ねじ呼び有効径をＤｓ、前記ナットねじのナットねじ呼び有効径をＤｎ、前記ローラねじのローラねじ呼び有効径をＤｒ、前記ローラねじのローラ条数をＪｒ、前記遊星ピニオンギアの歯数をＺｐ、前記リングギアの歯数をＺｒ、前記軸ねじの軸条数をＪｓとしたときに、
Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ
Ｄｓ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｓ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）
なる関係を有する遊星ローラねじ装置において、
前記ローラねじの一方のローラねじ面傾斜角を大きくし、
該修正量を、ローラねじ面傾斜角修正量Δγｒｎとし、軸ねじの軸リード角をβｓとしたときに、
ローラねじ面傾斜角修正量Δγｒｎ（単位：度）を、
（−０．００６１βｓ２＋０．００５６βｓ−０．００３８）≧Δγｒｎ≧
（−０．００９８βｓ２−０．０１２６βｓ＋０．０１５５）
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、遊星ローラねじ装置全般に関するが、特に射出成形機やプレス成形機等の高負荷用途、およびブレーキ機構やステアリング機構等の自動車用アクチュエータ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、外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面に多条のナットねじを形成した円筒状のナットとの間に、これらのねじと噛合うローラねじを有する複数の遊星ローラの突起軸部を保持器に保持させて配置し、遊星ローラの両側に設けた歯車をナットに固定したリングギアに噛合わせて遊星ローラの中央ねじ軸周りの公転を案内し、ナットねじとローラねじのねじ面傾斜角を同一とし、軸ねじの溝形状をＶ字状としたＶ字溝としてこれに接触する遊星ローラのねじ山のねじ面を遊星ローラの軸芯を中心とした円弧面として構成している。
【０００３】
また、外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面に軸ねじと同じ捻れ方向を有するナットねじを形成した円筒状のナットとの間に、これらのねじと噛合う軸ねじと逆の捻れ方向を有するローラねじを形成した複数の遊星ローラを配置し、遊星ローラの両側に設けた歯車を中央ねじ軸に形成したリングギアに噛合わせて遊星ローラの中央ねじ軸周りの公転を案内しているものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第２６８３３７９号明細書（第２欄−第７欄、第１図、第５図、第１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術においては、軸ねじのねじ面を平面的なＶ字溝とし、これにねじ面を円弧面としたローラねじを噛合わせているため、遊星ローラねじ装置を高負荷の用途に用いる場合は、ローラねじの円弧面の曲率半径を小さくし過ぎるとローラねじと軸ねじとの接触面の接触面圧が高くなり、耐久性が低下するという問題がある。
一方、特許文献１の記載の上段に示した、ナットに設けたリングギアに遊星ローラの遊星ピニオンギアが噛合う内歯リングギア式の遊星ローラねじ装置において、リード精度を確保するためには、ナットねじとローラねじおよび軸ねじの捩れ方向を全て同じ方向にし、溝の条数を所定の関係にすることが有利であり、この場合にナットねじとローラねじの噛合は捩れ方向が同方向であると、それぞれの溝筋が同方向となるのでねじ面の接触部の弾性変形による接触面積は適正に保たれるが、ローラねじと軸ねじの捩れ方向を同じにすると、その接触部においては溝筋が交差する交差噛合の状態になり、凸面同士の接触であるから、Ｈｅｒｚの接触理論によって接触面積は凹と凸との接触であるナット側に比べて狭くなる。
【０００５】
このため、ローラねじと軸ねじの捩れ方向を同じにして遊星ローラねじ装置を高負荷の用途に用いるためには、ローラねじと軸ねじとの接触部の接触面積を確保することが重要であり、そのためには軸ねじの溝形状をＶ字溝とし、ローラねじのねじ面の曲率半径を無限大にしてねじ面を平面的にしたＶ字溝とすることが有効である。
一般に、遊星ローラねじ装置のねじ設計においては、各ねじ面の接触部の圧力角とそれぞれのねじ面のねじ呼び有効径における接線方向とを一致させることが行われる。
【０００６】
ねじ溝をＶ字溝として場合には、ねじ面のねじ呼び有効径における接線方向はねじ面傾斜角と一致する。
ここに、交差噛合とは、噛合う２つのねじの溝筋が並行でない噛合をいい、雄ねじ同士の嵌合、つまり中央ねじ軸の軸ねじと遊星ローラのローラねじとの嵌合の場合は、捻れ方向が逆方向でリード角の絶対値が同一の場合を除く全ての組合せで生じ、雄ねじと雌ねじとの嵌合、つまり遊星ローラのローラねじとナットのナットねじとの嵌合の場合は、捻れ方向が同方向でリード角が同一の場合を除く全ての組合せで生じる。
【０００７】
上記のねじ呼び有効径は、遊星ピニオンギアを有する遊星ローラのローラねじのローラねじ呼び有効径Ｄｒと、リングギアが設けられたナットのナットねじのナットねじ呼び有効径Ｄｎとの場合は、遊星ピニオンギアとリングギアとの噛合におけるそれぞれの有効径と同一になり、リングギアが設けられていない中央ねじ軸の軸ねじの軸ねじ呼び有効径Ｄｓは、
Ｄｓ＝Ｄｎ−２Ｄｒ    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
で求められる。
【０００８】
この場合に、特許文献１の記載の下段に示した、中央ねじ軸に設けたリングギアに遊星ローラの遊星ピニオンギアが噛合う外歯リングギア式の遊星ローラねじ装置においては、遊星ピニオンギアを有する遊星ローラのローラねじ呼び有効径Ｄｒと、リングギアが設けられた中央ねじ軸の軸ねじ呼び有効径Ｄｓとの場合は、遊星ピニオンギアとリングギアとの噛合におけるそれぞれの有効径と同一になり、リングギアが設けられていないナットのナットねじ呼び有効径Ｄｎは、
Ｄｎ＝Ｄｓ＋２Ｄｒ    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
で求められる。
【０００９】
なお、通常の場合に、ねじ呼び有効径は、図９に示すリード角に直交する方向の断面（溝直角断面という。）において、ねじ部を、その軸芯に中心線が一致する円筒面で切断した場合に実部と空間部の距離が等しくなる円筒面の直径をいう。
また、ねじ面傾斜角γとは、図９に示す溝直角断面において、ねじ山のそれぞれの高さにおけるねじ面の半径方向に対する傾斜角をいい、圧力角は、噛合う互いのねじ面同士の接触部の接線方向と半径方向との角度をいう。
【００１０】
従って、ねじ面が湾曲面の場合は、接触部の圧力角はその部位のねじ面傾斜角γに一致し、溝形状がＶ字溝の場合は、圧力角およびそれぞれの高さにおけるねじ面傾斜角γはねじ山の頂角の半分の角度に一致することになる。
上記したナットねじとローラねじおよび軸ねじの捩れ方向を全て同じ方向にし、ナットねじとローラねじとのリード角を同一にし、それぞれの溝形状をＶ字状とした場合には、ナットねじとローラねじの接触部の圧力角、つまりローラねじ呼び有効径Ｄｒ（またはナットねじ呼び有効径Ｄｎ）における圧力角と、ナットねじのナットねじ面傾斜角γｎおよびローラねじのローラねじ面傾斜角γｒとを同一にしてもそれぞれの溝筋の方向が同じで、リード角が同一であるのでねじ山同士は干渉がない状態、つまり交差噛合とはならない状態で噛合うが、ローラねじと軸ねじとの接触部の圧力角、つまりローラねじ呼び有効径Ｄｒ（または軸ねじ呼び有効径Ｄｓ）における圧力角と、軸ねじの軸ねじ面傾斜角γｓおよびローラねじのローラねじ面傾斜角γｒとを同一にすると、それぞれの溝筋の方向が交差する交差噛合となるので、図１０に示す溝直角断面のように、軸ねじとローラねじとの間でねじ山同士の干渉（図１０に網掛けで示す部位）が生ずることになる。
【００１１】
図１１は軸ねじ面傾斜角γｓとローラねじ面傾斜角γｒをともに４０度とした場合の軸ねじとローラねじとの干渉率を計算によって求めたグラフである。
計算に用いた各ねじの諸元は、ナットねじはナットリード角βｎ＝３．６４度、ナット条数Ｊｎ＝５、ナットねじ面傾斜角γｎ＝４０度、ローラねじはローラリード角βｒ＝３．６４度、ローラ条数Ｊｒ＝１、ローラねじ面傾斜角γｒ＝４０度、軸ねじの軸リード角βｓ＝６．０５度、軸条数Ｊｓ＝５、軸ねじ面傾斜角γｓ＝４０度である。
【００１２】
この場合のローラねじ、ナットねじおよび軸ねじの溝形状はいずれもＶ字溝であり、それぞれのねじのピッチＰは同一である。
また、遊星ローラねじ形状定数αｉは、
αｉ＝Ｄｎ／Ｄｒ＝Ｄｓ／Ｄｒ＋２＝Ｎ（Ｎは、正の整数）    ・・・・（３）
で定義され、本計算においては、αｉ＝５である。
【００１３】
計算は、図１０に示すように、軸ねじとローラねじがローラねじ呼び有効径Ｄｒ付近（ねじ溝の深さ方向の中央付近）で噛合っていると仮定した場合に、軸ねじ溝の深さ方向の各ねじ面におけるローラねじのねじ面の法線方向の干渉量を求めることによって行った。
図１１において、横軸は軸ねじ溝の深さ方向の深さ位置（％）を示しており、深さ位置０％が軸ねじの山を示し、１００％および−１００％はそれぞれ軸ねじの山の両側の谷を示している。
【００１４】
また、干渉率（単位：％）は、干渉率＝１００×干渉量／軸ねじ呼び有効径Ｄｓで定義してその干渉率を縦軸に示し、正の値はねじ面が互いに食込む方向の干渉率を示す。
図１１に示すように、軸ねじの谷とローラねじの山との干渉率は、０．０１４％程度であり、例えば軸ねじ呼び有効径Ｄｓ＝１００ｍｍとすると、軸ねじの谷とローラねじの山との干渉量は１４μｍ程度となり、許容できる範囲（数μｍ程度）を大幅に超えている。
【００１５】
この交差噛合の場合の図１２に示す軸ねじとローラねじとの噛合部（Ａ部）における干渉の様子の３次元シミュレーションの結果を図１３に示す。この場合に軸ねじおよびローラねじはいずれも右捩れである。
図１３に示すように、網掛けを付して示した接触部は、中央ねじ軸と遊星ローラの軸芯を含む断面において、回転方向の前後方向にずれて生ずることが判る。
【００１６】
このことは、実際には軸ねじの谷とローラねじの山とが噛合時に接触することを示しており、この状態では中央ねじ軸に遊星ローラを組付けることができないので、例えば図１４に示すように、ローラねじのねじ有効径をローラねじ呼び有効径Ｄｒに対して小径となるように修正すると、ローラねじと軸ねじとの接触時に片当たりが生じ、ローラねじと軸ねじとの接触位置がローラねじ呼び有効径Ｄｒに対してずれ、遊星ピニオンギアとリングギアとの噛合における有効径と不一致になって、ねじとギアがそれぞれ離れた位置で接触しながら回転するため、ローラねじ面と軸ねじ面との間に滑りが生じ、遊星ローラねじ装置の作動効率が低下する他、ねじ面の摩耗が促進され、耐久性が低下する結果になる。
【００１７】
特許文献１に記載された外歯リングギア式の遊星ローラねじ装置においては、軸ねじとナットねじとの捩れ方向を同じにし、軸ねじとローラねじとの捩れ方向を逆にしているため、軸ねじとローラねじとのリード角を同じにし、それぞれの溝形状をＶ字溝とした場合には、軸ねじとローラねじとの接触部における圧力角と、軸ねじの軸ねじ面傾斜角γｓおよびローラねじ面傾斜角γｒとを同一にしても、それぞれの溝筋が同方向となるのでねじ山同士は干渉がない状態で噛合い、ねじ面の接触部の弾性変形による接触面積は適正に保たれるが、ナットねじとローラねじの接触部の圧力角、つまりローラねじ呼び有効径Ｄｒ（またはナットねじ呼び有効径Ｄｎ）における圧力角と、ナットねじのナットねじ面傾斜角γｎおよびローラねじのローラねじ面傾斜角γｒとを同一にすると、それぞれの溝筋の方向が交差する交差噛合となるので、ナットねじとローラねじとの間でねじ山同士の干渉が生ずることになる。
【００１８】
この場合も、前述の内歯リングギア式の遊星ローラねじ装置と同様に、ねじ面の摩耗が促進され、耐久性が低下する結果になる。
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、遊星ローラねじ装置を高負荷用として用いる場合の耐久性を向上させ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】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に軸ねじを形成した中央ねじ軸と、内周面にナットねじを形成した円筒状のナットと、少なくとも１箇所に遊星ピニオンギアを有し、外周面に前記軸ねじと前記ナットねじとに噛合うローラねじを形成した複数の遊星ローラと、前記ナットに固定され、前記遊星ピニオンギアに噛合うリングギアとを備え、前記軸ねじの軸ねじ呼び有効径をＤｓ、前記ナットねじのナットねじ呼び有効径をＤｎ、前記ローラねじのローラねじ呼び有効径をＤｒ、前記ローラねじのローラ条数をＪｒ、前記遊星ピニオンギアの歯数をＺｐ、前記リングギアの歯数をＺｒ、前記ナットねじのナット条数をＪｎとしたときに、Ｄｎ＝２Ｄｒ＋Ｄｓ、Ｄｎ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｎ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）なる関係を有する遊星ローラねじ装置において、前記軸ねじの軸ねじ有効径を、前記軸ねじ呼び有効径Ｄｓより小さくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
これにより、本発明は、軸ねじとローラねじとの接触部における干渉量を許容範囲とすることができ、干渉に伴う摩耗を防止して高負荷用の遊星ローラねじ装置の寿命を延長する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】
【００２１】
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】
【００２２】
図１は実施例１の遊星ローラねじ装置を示す断面図である。
図１において、１は遊星ローラねじ装置である。本実施例の遊星ローラねじ装置１は内歯リングギア式の遊星ローラねじ装置である。
２は遊星ローラねじ装置１の中央ねじ軸であり、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。
【００２３】
４は遊星ローラねじ装置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ねじ５が所定のリードで軸ねじ３と同じピッチＰに形成されている。
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、両端部に円柱状の突起軸部７が形成されており、両方の突起軸部７の内側に隣接して遊星ローラ６と同軸に歯車を形成した遊星ピニオンギア８が設けられており、両方の遊星ピニオンギア８の間の外周面には軸ねじ３とナットねじ５とに嵌合する１条または多条のローラねじ９が所定のリードで軸ねじ３と同じピッチＰに形成されている。
【００２４】
上記の軸ねじ３、ナットねじ５およびローラねじ９の捩れ方向はいずれも同じ方向であり、右捩れまたは左捩れで各ねじが形成されている。
また、ナットねじ５とローラねじ９とは同じリード角に形成され、その噛合において交差噛合が生じないように構成され、ローラねじ９と軸ねじ３との噛合は、交差噛合となっている。
【００２５】
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の突起軸部７が嵌合する保持孔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の突起軸部７を保持孔１１で保持して中央ねじ軸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。
１２はＣ型輪止め等の抜止部材であり、保持器１０の外側でナット４の内周面に配置され、保持器１０の軸方向の移動を制限する。
【００２６】
１３はリングギアであり、保持器１０に保持された小径の歯車である遊星ピニオンギア８に噛合う内歯の歯車であって、ナット４の内周面に嵌合して固定され、遊星ピニオンギア８がリングギア１３に噛合うことにより遊星ローラ６の公転を案内する。
上記の中央ねじ軸２の軸ねじ３とナット４のナットねじ５とに、保持器１０に保持されてリングギア１３と遊星ピニオンギア８により公転を案内された遊星ローラ６のローラねじ９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が中央ねじ軸２の周りを自転しながら公転して中央ねじ軸２を軸方向に移動させる。これによりナット４の回転運動が中央ねじ軸２の直線運動に変換される。
【００２７】
上記の構成において、遊星ローラねじ装置１の負荷容量を増すための手段について説明する。
遊星ローラねじ装置１を回転−直動変換手段として用いる場合には、以下の条件を満足させる必要があることが、一般に知られている。
中央ねじ軸２、ナット４、遊星ローラ６を図１の状態に配置するためには、軸ねじ３の軸ねじ呼び有効径Ｄｓ、ナットねじ５のナットねじ呼び有効径Ｄｎ、ローラねじ９のローラねじ呼び有効径Ｄｒの間に、上記式（１）の幾何学的な条件を満足させることが必要である。
【００２８】
また、遊星ピニオンギア８と噛合うリングギア１３が固定されたナット４に対する遊星ローラ６の自転と公転の関係は、遊星ローラ６の遊星ピニオンギア８とナット４に設けられたリングギア１３との歯数比によって決められているため、ナットねじ５とローラねじ９のねじ呼び有効径の比、つまり上記式（３）に示した遊星ローラねじ形状定数αｉは、遊星ピニオンギア８の歯数をＺｐ、リングギア１３の歯数をＺｒ、ローラねじ９のローラ条数をＪｒ、ナットねじ５のナット条数をＪｎとしたときに、
αｉ＝Ｄｎ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｎ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）・・・（４ａ）
を満足させる必要がある。
【００２９】
遊星ローラねじ形状定数αｉを正の整数とすれば、ローラねじ９の回転に伴うナットねじ５とローラねじ９との間の相対的な軸方向の移動をなくすことができるからである。
更に、ナット４を回転させたときに、中央ねじ軸２を軸方向に移動させるために、遊星ピニオンギア８に噛合うリングギア１３が設けられていない側のねじ、本実施例では中央ねじ軸２の軸ねじ３とローラねじ９とのリード角が異なるように、つまり交差噛合となるように設定する必要がある。
【００３０】
図２は実施例１の軸ねじとローラねじとの干渉率を示すグラフである。
図２は、上記図１１と同様の計算により求めた実施例の軸ねじ３とローラねじ９との干渉率を示したグラフであり、参考のために図１１に示したねじ面傾斜角を同一の４０度とした場合を破線で示してある。
この場合の軸ねじ３の諸元は、軸リード角βｓ＝６．０５度、軸条数Ｊｓ＝５、軸ねじ面傾斜角γｓ＝３９．７２０度である。その他のナットねじ５やローラねじ９の諸元等は図１１の場合と同様である。
【００３１】
なお、軸ねじ面傾斜角γｓ＝３９．７２０度の場合の軸ねじ３の軸ねじ有効径修正率ΔＸｓは、ΔＸｓ＝０．５３３％であり、γｓ＝４０．０００度の場合は、ΔＸｓ＝０％である。
ここに、軸ねじ有効径修正率ΔＸｓ（単位：％）は、修正後の軸ねじ有効径をＤｓｄとした場合に
ΔＸｓ＝１００（Ｄｓｄ−Ｄｓ）／Ｄｓ    ・・・・・・・・・・・・（５）
で定義され、軸ねじ面傾斜角γｓの変更に伴うねじ山の頂部を高くしない、つまり軸ねじ３の外径の増加を抑えて、ローラねじ９の谷部（谷径）との干渉を避けるために、分母の軸ねじ呼び有効径Ｄｓに対する、軸ねじ有効径Ｄｓｄの軸ねじ呼び有効径Ｄｓからの修正量の割合を表したものである。
【００３２】
図２に示すように、実線で示す軸ねじ面傾斜角γｓ＝３９．７２０度の場合の干渉率は、参考に破線で示したγｓ＝４０．０００度の場合に比べて、軸ねじ３の谷とローラねじ９の山との干渉率が１／６以下に減少しており、例えば、軸ねじ呼び有効径Ｄｓ＝１００ｍｍとすると、参考に示したγｓ＝４０．０００度の場合の干渉量は１４μｍ程度であるのに対してγｓ＝３９．７２０度の場合の干渉量は２．５μｍ程度となって許容できる範囲内になることが判る。
【００３３】
このように、軸ねじ３とローラねじ９の溝形状がＶ字溝である場合に、軸ねじ３の軸ねじ面傾斜角γｓをローラねじ９のローラねじ面傾斜角γｒより小さくなる方向に修正すれば軸ねじ３とローラねじ９の干渉を許容できる範囲内にすることができる。
遊星ローラねじ装置１は、軸ねじ３の軸ねじ呼び有効径Ｄｓが異なっていても、ローラ条数Ｊｒ、遊星ローラねじ形状定数αｉ、軸リード角βｓおよびローラねじ面傾斜角γｒが等しければ、基本的な諸元は相似形状になる。
【００３４】
従って、ローラ条数Ｊｒ毎に、遊星ローラねじ形状定数αｉ、軸リード角βｓおよびローラねじ面傾斜角γｒを変化させたときの軸ねじ３とローラねじ９との干渉率が最小となる軸ねじ面傾斜角γｓのローラねじ面傾斜角γｒからの修正量（軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓ（＝修正後のγｓ−γｒ、単位：度）という。）を求めておけば、どのような遊星ローラねじ装置１であっても許容できる干渉量となる軸ねじ面傾斜角γｓの設定を行うことができる。
【００３５】
図３は、ローラ条数Ｊｒ＝１とし、ローラねじ面傾斜角γｒ＝３５度、４０度、４５度５０度および遊星ローラねじ形状定数αｉ＝３、４、５、６、７として変化させた場合の各軸リード角βｓに対応する軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓ求めたグラフである。
なお、修正前の軸ねじ面傾斜角γｓはローラねじ面傾斜角γｒと一致している。
図４は、軸ねじ面傾斜角γｓを図３に示した軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓで修正したときの軸ねじ３の軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを求めたグラフである。
【００３６】
図３、図４に示すように、軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓおよびそのときの軸ねじ有効径修正率ΔＸｓは軸リード角βｓに応じて変化することが判る。
この図３、図４に基づいてそれぞれの軸ねじ３の軸リード角βｓに応じて軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓを求めれば、軸ねじ３とローラねじ９との干渉を許容範囲の抑えることができると共に、式（４ａ）に示す遊星ローラねじ形状定数αｉ（＝Ｄｎ／Ｄｒ）を整数比としたまま、軸ねじ３、ローラねじ９およびナットねじ５を噛合わせることができる他、そのときの軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを知ることができる。
【００３７】
図３、図４に示す各計算点の主要な近似式を以下に示す。
遊星ローラねじ形状定数αｉ＝７、ローラねじ面傾斜角γｒ＝５０度の場合の軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓ（単位：度）および軸ねじ有効径修正率ΔＸｓ（単位：％）は、軸リード角をβｓ（単位：度）とすると、次に示す近似式で表される。
Δγｓ＝−（０．００１７βｓ２＋０．００５５βｓ−０．００４６）・・・（６）
ΔＸｓ＝−０．００４９βｓ２−０．００１６βｓ＋０．００２１  ・・・・（７）
また、αｉ＝３、γｒ＝３５度の場合は、次に示す近似式で表される。
【００３８】
Δγｓ＝−（０．０１０９βｓ２−０．００５１βｓ＋０．０１０７）・・・（８）
ΔＸｓ＝−０．０２８０βｓ２＋０．００９１βｓ−０．０１６７  ・・・・（９）
更に、αｉ＝５、γｒ＝４０度の場合は、次に示す近似式で表される。
Δγｓ＝−（０．００６７βｓ２−０．００７１βｓ＋０．０１３７）・・（１０）
ΔＸｓ＝−０．０１３４βｓ２−０．０００９βｓ＋０．０００３  ・・・（１１）
更に、αｉ＝５、γｒ＝４５度の場合は、次に示す近似式で表される。
【００３９】
Δγｓ＝−（０．００４３βｓ２＋０．００２４βｓ−０．０００４）・・（１２）
ΔＸｓ＝−０．００９２βｓ２−０．００２１βｓ＋０．００２４  ・・・（１３）
この場合に、軸ねじ３の軸ねじ面傾斜角γｓを、ローラねじ９のローラねじ呼び有効径Ｄｒにおけるローラねじ面傾斜角γｒに対し、軸リード角βｓに応じて式（８）で計算される角度以上、式（６）で計算される角度以下の範囲で設定するとよい。
【００４０】
つまり、遊星ローラねじ形状定数αｉおよびローラねじ面傾斜角γｒの増加と共に軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓの絶対値は減少する。式（６）で定義したαｉ＝７、γｒ＝５０度は、例えば遊星ローラねじ形状定数αｉをこれより大きくすると、軸ねじ３およびナットねじ５の軸条数Ｊｓおよびナット条数Ｊｎを増やさなければならず、小リード化が困難になると共に中央ねじ軸２の直径に対して遊星ローラ６の直径が小さくなるので同じ中央ねじ軸２の直径で比較した場合に負荷容量が小さくなって高負荷の用途に適さなくなり、軸ねじ面傾斜角γｓを５０度より大きくすると負荷容量が小さくなって高負荷の用途に適さないからである。
【００４１】
また、式（８）で定義したαｉ＝３、γｒ＝３５度は、例えば遊星ローラねじ形状定数αｉをこれより小さくすると、ナット条数Ｊｎよりもローラ条数Ｊｒを小さくしなければならず、幾何学的に適さなくなり、軸ねじ面傾斜角γｓを３５度より小さくすると軸ねじ３の頂部が鋭利になりすぎ、強度が低下するからである。
また、上記と同様の理由により、軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを、軸リード角βｓに応じて式（９）で計算されるパーセント以上、式（７）で計算されるパーセント以下の範囲に設定するとよい。このような範囲に軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを設定すれば高負荷用として好適になる。
【００４２】
上記の軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓおよび軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを用いて軸ねじ３を修正すれば、図５に示すように、交差噛合の接触において全面当りが可能になり、軸ねじ有効径に関しても軸ねじ呼び有効径Ｄｓから適正に修正を行うことができ、ねじ間の隙間をゼロに近づけることができる。
なお、本実施例においては、ローラねじ９の溝形状をＶ字溝とした場合を例に説明したが、ローラねじ９のねじ山形状のねじ面の曲率半径を比較的大きくした湾曲形状からなる湾曲面とした場合も同様である。この場合にローラねじ面傾斜角γｒとして図９に示す軸ねじ３とローラねじ９との接触部（ローラねじ呼び有効径Ｄｒ）の接線方向の角度、つまりその部位のローラねじ面傾斜角γｒを用いれば、上記と同様にして軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓおよび軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを容易に求めることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例では、軸ねじの軸ねじ面傾斜角を、ローラねじのローラねじ呼び有効径のローラねじ面傾斜角より小さくしたことによって、ローラねじの溝形状をＶ字溝またはねじ面を湾曲面とした場合においても、軸ねじとローラねじとの接触部における干渉量を許容範囲とすることができ、干渉に伴う摩耗を防止して高負荷用の遊星ローラねじ装置の寿命を延長するができる他、面圧の大きい接触面の中心を他の部位に比べて滑りが少ないねじ呼び有効径付近にすることができ、作動効率を向上させることができると共に、作動に伴う発熱を減少させることが可能になる。
【００４４】
また、軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを設定して軸ねじ面傾斜角γｓを小さくすることに伴うねじ軸の外径の増加を抑えるようにしたことによって、ローラねじの溝形状をＶ字溝またはねじ面を湾曲面とした場合においても、軸ねじとローラねじの干渉を防止して遊星ローラねじ装置を容易に組立てることができる。
この場合に、軸ねじ有効径修正率ΔＸｓをそのまま用いると隙間は「０」になるが、適宜隙間を設定して更に軸ねじ有効径修正率ΔＸｓの絶対値を大きくしてもよい。
【００４５】
なお、上記実施例においては、計算においてローラ条数Ｊｒを「１」として説明したが、ローラ条数Ｊｒを２以上にした場合であっても、遊星ローラねじ形状定数αｉおよび軸ねじ面傾斜角γｓが同じであれば、軸ねじの軸リード角βｓに対して同じ軸ねじ面傾斜角修正量Δγｓおよび軸ねじ有効径修正率ΔＸｓを用いることができる。
また、上記実施例においては、軸ねじとローラねじの溝形状をＶ字溝、またはねじ面を湾曲面として遊星ローラねじ装置の負荷容量を増大させる場合を例に説明したが、軽負荷用の遊星ローラねじ装置、例えば精密位置決め用の遊星ローラねじ装置の軸ねじとローラねじの溝形状をＶ字溝等とする場合にも同様に適用することができる。
【実施例２】
【００４６】
図６は実施例２の遊星ローラねじ装置を示す断面図である。
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６において、２１は遊星ローラねじ装置である。本実施例の遊星ローラねじ装置２１は外歯リングギア式の遊星ローラねじ装置である。
２２は遊星ローラねじ装置２１の中央ねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その１箇所の外周面には遊星ローラ６の遊星ピニオンギア８間のローラねじ１０に噛合う１条または多条の軸ねじ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。
【００４７】
２４は遊星ローラねじ装置２１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された上記実施例１のナット４より長い長さの円筒状部材であって、その内周面には多条のナットねじ２５が所定のリードで軸ねじ２３と同じピッチＰに形成されている。
本実施例の遊星ローラ６は、上記実施例１の遊星ローラ６と同様の遊星ローラであるが、そのローラねじ９の捩れ方向が軸ねじ２３と逆方向で、軸ねじ２３と同じピッチＰおよび絶対値が同じリード角に形成されており、軸ねじ２３との嵌合において交差噛合が生じないように構成されている。
【００４８】
本実施例のナットねじ２５の捩れ方向は、軸ねじ２３と同じ方向であり、それぞれ右捩れまたは左捩れで各ねじが形成されており、ローラねじ９とナットねじ２５との噛合は交差噛合となっている。
３０は保持器であり、上記実施例１の保持器１０と同様に、遊星ローラ６の突起軸部７が嵌合する複数の保持孔１１が設けられており、中央ねじ軸２２とナット２４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。
【００４９】
３２はＣ型輪止め等の抜止部材であり、保持器３０の外側の中央ねじ軸２２の外周面に設けられた係止溝３２ａに係止され、保持器３０の軸方向の移動を制限する。
３３はリングギアであり、保持器３０に保持された小径の歯車である遊星ピニオンギア８に噛合う外歯の歯車であって、中央ねじ軸２２の外周面の保持器３０と軸ねじ２３との間に固定され、遊星ピニオンギア８がリングギア３３に噛合うことにより遊星ローラ６の公転を案内する。
【００５０】
上記の中央ねじ軸２２の軸ねじ２３とナット２４のナットねじ２５とに、保持器３０に保持されてリングギア３３と遊星ピニオンギア８により公転を案内された遊星ローラ６のローラねじ９が嵌合し、ナット２４を回転させることによって遊星ローラ６が中央ねじ軸２２の周りを自転しながら公転して、中央ねじ軸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の回転運動が中央ねじ軸２２の直線運動に変換される。
【００５１】
上記の構成において、遊星ローラねじ装置２１の負荷容量を増すための手段について説明する。
遊星ローラねじ装置２１を回転−直動変換手段として用いる場合には、以下の条件を満足させる必要があることが、一般に知られている。
中央ねじ軸２２、ナット２４、遊星ローラ６を図６の状態に配置するためには、軸ねじ２３の軸ねじ呼び有効径Ｄｓ、ナットねじ２５のナットねじ呼び有効径Ｄｎ、ローラねじ９のローラねじ呼び有効径Ｄｒの間に、上記実施例１で示した式（２）の幾何学的な条件を満足させることが必要である。
【００５２】
また、遊星ピニオンギア８と噛合うリングギア３３が固定された中央ねじ軸２２に対する遊星ローラ６の自転と公転の関係は、遊星ローラ６の遊星ピニオンギア８と中央ねじ軸２２に設けられたリングギア３３との歯数比によって決められているため、軸ねじ２３とローラねじ９のねじ呼び有効径の比で定まる遊星ローラねじ形状定数αｏは、遊星ピニオンギア８の歯数をＺｐ、リングギア３３の歯数をＺｒ、ローラねじ９のローラ条数をＪｒ、軸ねじ２３の軸条数をＪｓとしたときに、
αｏ＝Ｄｓ／Ｄｒ＝Ｚｒ／Ｚｐ＝Ｊｓ／Ｊｒ＝Ｎ（Ｎは、正の整数）・・・（４ｂ）
を満足させる必要がある。
【００５３】
遊星ローラねじ形状定数αｏを正の整数とすれば、ローラねじ９の回転に伴う軸ねじ２３とローラねじ９との間の相対的な軸方向の移動をなくすことができるからである。
更に、ナット２４を回転させたときに、中央ねじ軸２２を軸方向に移動させるために、遊星ピニオンギア８に噛合うリングギア３３が設けられていない側のねじ、本実施例ではナット２４のナットねじ２５とローラねじ９とのリード角が異なるように、つまり交差噛合となるように設定する必要がある。
【００５４】
このような、遊星ローラねじ装置２１の場合においても、リングギア３３を設けた中央ねじ軸２２と反対側のナット２４の交差噛合となっているナットねじ２５のナットねじ面傾斜角γｓおよびナットねじ呼び有効径Ｄｎを、上記実施例１と同様の方法で修正すればナットねじ２５とローラねじ９との干渉を許容範囲とすることが可能になる。
すなわち、ナットねじ２５とローラねじ９の溝形状がＶ字溝である場合に、ナットねじ２５のナットねじ面傾斜角γｎをローラねじ９のローラねじ面傾斜角γｒより大きくなる方向に修正すればナットねじ２５とローラねじ９の干渉を許容できる範囲内にすることができる。
【００５５】
遊星ローラねじ装置２１は、ナットねじ２５のナットねじ呼び有効径Ｄｎが異なっていても、ローラ条数Ｊｒ、遊星ローラねじ形状定数αｏ、軸リード角βｓおよびローラねじ面傾斜角γｒが等しければ、基本的な諸元は相似形状になる。
従って、ローラ条数Ｊｒ毎に、遊星ローラねじ形状定数αｏ、軸リード角βｓおよびローラねじ面傾斜角γｒを変化させたときのナットねじ２５とローラねじ９との干渉率が最小となるナットねじ面傾斜角γｎのローラねじ面傾斜角γｒからの修正量（ナットねじ面傾斜角修正量Δγｎ（＝修正後のγｎ−γｒ、単位：度）という。）を求めておけば、どのような遊星ローラねじ装置２１であっても許容できる干渉量となるナットねじ面傾斜角γｎの設定を行うことができる。
【００５６】
図７は、ローラ条数Ｊｒ＝１とし、ローラねじ面傾斜角γｒ＝３５度、４０度、４５度５０度および遊星ローラねじ形状定数αｏ＝３、４、５、６、７として変化させた場合の各軸リード角βｓに対応するナットねじ面傾斜角修正量Δγｎ求めたグラフである。
なお、修正前のナットねじ面傾斜角γｎはローラねじ面傾斜角γｒと一致している。
図８は、ナットねじ面傾斜角γｎを図７に示したナットねじ面傾斜角修正量Δγｎで修正したときのナットねじ２５のナットねじ有効径修正率ΔＸｎを求めたグラフである。
【００５７】
ここに、ナットねじ有効径修正率ΔＸｎ（単位：％）は、修正後のナットねじ有効径をＤｎｄとした場合に
ΔＸｎ＝１００（Ｄｎｄ−Ｄｎ）／Ｄｎ    ・・・・・・・・・・・・（１４）
で定義され、ナットねじ面傾斜角γｎの変更に伴うねじ山の頂部を高くしない、つまりナットねじ２５の内径の減少を抑えて、ローラねじ９の谷部（谷径）との干渉を避けるために、分母のナットねじ呼び有効径Ｄｎに対する、ナットねじ有効径Ｄｎｄのナットねじ呼び有効径Ｄｎからの修正量の割合を表したものである。
【００５８】
図７、図８に示すように、ナットねじ面傾斜角修正量Δγｎおよびそのときのナットねじ有効径修正率ΔＸｎは軸リード角βｓに応じて変化することが判る。
この図７、図８に基づいてそれぞれの軸ねじ２３の軸リード角βｓに応じてナットねじ面傾斜角修正量Δγｎを求めれば、ナットねじ２５とローラねじ９との干渉を許容範囲の抑えることができると共に、式（４ｂ）に示す遊星ローラねじ形状定数αｏ（＝Ｄｓ／Ｄｒ）を整数比としたまま、軸ねじ２３、ローラねじ９およびナットねじ２５を噛合わせることができる他、そのときのナットねじ有効径修正率ΔＸｎを知ることができる。
【００５９】
図７、図８に示す各計算点の主要な近似式を以下に示す。
遊星ローラねじ形状定数αｏ＝７、ローラねじ面傾斜角γｒ＝５０度の場合のナットねじ面傾斜角修正量Δγｎ（単位：度）およびナットねじ有効径修正率ΔＸｎ（単位：％）は、軸リード角をβｓ（単位：度）とすると、次に示す近似式で表される。
Δγｎ＝０．００６１βｓ２−０．００５６βｓ＋０．００３８  ・・・・（１５）
ΔＸｎ＝０．００５５βｓ２−０．０００６βｓ＋０．０００５  ・・・・（１６）
また、αｏ＝３、γｒ＝３５度の場合は、次に示す近似式で表される。
【００６０】
Δγｎ＝０．００９８βｓ２＋０．０１２６βｓ−０．０１５５  ・・・・（１７）
ΔＸｎ＝０．０２７８βｓ２＋０．００１６βｓ−０．００２６  ・・・・（１８）
更に、αｏ＝５、γｒ＝４０度の場合は、次に示す近似式で表される。
Δγｎ＝０．００６６βｓ２＋０．００７０βｓ−０．００９６  ・・・・（１９）
ΔＸｎ＝０．０１４０βｓ２＋０．０００３βｓ−０．０００７  ・・・・（２０）
更に、αｏ＝５、γｒ＝４５度の場合は、次に示す近似式で表される。
【００６１】
Δγｎ＝０．００７１βｓ２−０．０００６βｓ−０．００１８  ・・・・（２１）
ΔＸｎ＝０．０１０１βｓ２−０．０００８βｓ＋０．０００５  ・・・・（２２）
この場合に、上記実施例１と同様の理由で、ナットねじ２５のナットねじ面傾斜角γｎを、ローラねじ９のローラねじ呼び有効径Ｄｒにおけるローラねじ面傾斜角γｒに対し、軸リード角βｓに応じて式（１５）で計算される角度以上、式（１７）で計算される角度以下の範囲で設定するとよい。
【００６２】
また、上記と同様の理由により、ナットねじ有効径修正率ΔＸｎを、軸リード角βｓに応じて式（１６）で計算されるパーセント以上、式（１８）で計算されるパーセント以下の範囲に設定するとよい。
前記の範囲に、ナットねじ面傾斜角γｎやナットねじ有効径修正率ΔＸｎを設定すれば高負荷用として好適になる。
【００６３】
なお、本実施例においては、ローラねじ９の溝形状をＶ字溝とした場合を例に説明したが、ローラねじ９のねじ山形状のねじ面の曲率半径を比較的大きくした湾曲形状からなる湾曲面とした場合も同様である。この場合にローラねじ面傾斜角γｒとしてナットねじ２５とローラねじ９との接触部（ローラねじ呼び有効径Ｄｒ）の接線方向の角度、つまりその部位のローラねじ面傾斜角γｒを用いれば、上記と同様にしてナットねじ面傾斜角修正量Δγｎおよびナットねじ有効径修正率ΔＸｎを容易に求めることができる。
【００６４】
また、本実施例においては、計算においてローラ条数Ｊｒを「１」として説明したが、ローラ条数Ｊｒを２以上にした場合であっても、遊星ローラねじ形状定数αｏおよびナットねじ面傾斜角γｎが同じであれば、軸ねじの軸リード角βｓに対して同じナットねじ面傾斜角修正量Δγｎおよびナットねじ有効径修正率ΔＸｎを用いることができる。
以上説明したように、本実施例では、軸ねじのナットねじ面傾斜角を、ローラねじのローラねじ呼び有効径のローラねじ面傾斜角より大きくしたことによって、ローラねじの溝形状をＶ字溝またはねじ面を湾曲面とした場合においても、ナットねじとローラねじとの接触部における干渉量を許容範囲とすることができ、干渉に伴う摩耗を防止して高負荷用の遊星ローラねじ装置の寿命を延長するができる他、面圧の大きい接触面の中心を他の部位に比べて滑りが少ないねじ呼び有効径付近にすることができ、作動効率を向上させることができると共に、作動に伴う発熱を減少させることが可能になる。
【００６５】
また、ナットねじ有効径修正率ΔＸｎを設定してナットねじ面傾斜角γｎを大きくすることに伴うねじナットの内径の減少を抑えるようにしたことによって、ローラねじの溝形状をＶ字溝またはねじ面を湾曲面とした場合においても、ナットねじとローラねじの干渉を防止して遊星ローラねじ装置を容易に組立てることができる。
この場合に、ナットねじ有効径修正率ΔＸｎをそのまま用いると隙間は「０」になるが、適宜隙間を設定して更にナットねじ有効径修正率ΔＸｎを大きくしてもよい。
【００６６】
なお、上記実施例１においては、リングギア１３が設けられていない側のねじ、つまり交差噛合となる中央ねじ軸２の軸ねじ３の軸ねじ面傾斜角γｓおよび軸ねじ有効径を修正するとして説明したが、一方向の荷重が大きく、それに較べて他方向の荷重が非常に小さい用途、例えば射出成形機の型締め用等に用いられる遊星ローラねじ装置１に場合には、図１５に示すように、遊星ローラ６のローラねじ９の大きい方の荷重を受ける交差噛合側のねじ面のローラねじ面傾斜角γｒ、本説明では荷重により軸ねじ３に押圧されるローラねじ９のねじ面（図１５に符号Ｂで示す。）のローラねじ面傾斜角γｒのみを修正して、その反対側の非交差噛合となるナットねじ５に押圧されるローラねじ９のねじ面（図１５に符号Ｃで示す。）のローラねじ面傾斜角γｒは修正しないで、ローラねじ９のねじ山の溝直角断面における断面形状を非対称にするようにしてもよい。
【００６７】
この場合に、ローラねじ面傾斜角γｒの軸ねじ面傾斜角γｓからの修正量（ローラねじ面傾斜角修正量γｒｓ（＝修正後のγｒ−γｓ）という。）は以下の近似式で表される。
遊星ローラねじ形状定数αｉ＝７、軸ねじ面傾斜角γｓ＝５０度の場合のローラねじ面傾斜角修正量γｒｓ（単位：度）は、軸リード角をβｓ（単位：度）とすると、次式で表される。
【００６８】
Δγｒｓ＝０．００１７βｓ２＋０．００５５βｓ−０．００４６  ・・・（２３）
また、αｉ＝３、γｓ＝３５度の場合は、次式で表される。
Δγｒｓ＝０．０１０９βｓ２−０．００５１βｓ＋０．０１０７  ・・・（２４）
更に、αｉ＝５、γｓ＝４０度の場合は、次式で表される。
Δγｒｓ＝０．００６７βｓ２−０．００７１βｓ＋０．０１３７  ・・・（２５）
更に、αｉ＝５、γｓ＝４５度の場合は、次式で表される。
【００６９】
Δγｒｓ＝０．００４３βｓ２＋０．００２４βｓ−０．０００４  ・・・（２６）
この場合に、上記実施例１と同様の理由で、遊星ローラ６のローラねじ面傾斜角γｒの一方を、軸ねじ３の軸ねじ呼び有効径Ｄｓにおける軸ねじ面傾斜角γｓに対し、軸リード角βｓに応じて式（２３）で計算される角度以上、式（２４）で計算される角度以下の範囲で設定するとよい。
【００７０】
また、上記実施例２においては、リングギア３３が設けられていない側のねじ、つまり交差噛合となるナット２４のナットねじ２５のナットねじ面傾斜角γｎおよびナットねじ有効径を修正するとして説明したが、一方向の荷重が大きく、それに較べて他方向の荷重が非常に小さい用途に用いられる遊星ローラねじ装置２１に場合には、遊星ローラ６のローラねじ９の大きい方の荷重を受ける交差噛合側のねじ面のローラねじ面傾斜角γｒ、本説明では荷重によりナットねじ５に押圧されるローラねじ９のねじ面のローラねじ面傾斜角γｒのみを修正して、その反対側の非交差噛合となる軸ねじ３に押圧されるローラねじ９のねじ面のローラねじ面傾斜角γｒは修正しないで、ローラねじ９のねじ山の溝直角断面における断面形状を非対称にするようにしてもよい。
【００７１】
この場合に、ローラねじ面傾斜角γｒのナットねじ面傾斜角γｎからの修正量（ローラねじ面傾斜角修正量γｒｎ（＝修正後のγｒ−γｎ）という。）は以下の近似式で表される。
遊星ローラねじ形状定数αｏ＝７、ナットねじ面傾斜角γｎ＝５０度の場合のローラねじ面傾斜角修正量γｒｎ（単位：度）は、軸リード角をβｓ（単位：度）とすると、次式で表される。
【００７２】
Δγｒｎ＝−（０．００６１βｓ２−０．００５６βｓ＋０．００３８）
・・・・・（２７）
また、αｏ＝３、γｎ＝３５度の場合は、次式で表される。
Δγｒｎ＝−（０．００９８βｓ２＋０．０１２６βｓ−０．０１５５）
・・・・・（２８）
更に、αｏ＝５、γｎ＝４０度の場合は、次式で表される。
【００７３】
Δγｒｎ＝−（０．００６６βｓ２＋０．００７０βｓ−０．００９６）
・・・・・（２９）
更に、αｏ＝５、γｎ＝４５度の場合は、次式で表される。
Δγｒｎ＝−（０．００７１βｓ２−０．０００６βｓ−０．００１８）
・・・・・（３０）
この場合に、上記実施例１と同様の理由で、遊星ローラ６のローラねじ面傾斜角γｒの一方を、ナットねじ２５のナットねじ呼び有効径Ｄｎにおけるナットねじ面傾斜角γｎに対し、軸リード角βｓに応じて式（２８）で計算される角度以上、式（２７）で計算される角度以下の範囲で設定するとよい。
【００７４】
上記各実施例においては、遊星ローラねじ装置のナットを回転させて中央ねじ軸を軸方向に移動させるとして説明したが、中央ねじ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ねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、遊星ローラの両方の端部に、遊星ピニオンギアおよびそれに噛合うリングギアを設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、遊星ローラの一方の端部のみに設ける、もしくは遊星ローラの中央部に設ける、等のレイアウトであっても適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１の遊星ローラねじ装置を示す断面図
【図２】実施例１の軸ねじとローラねじとの干渉率を示すグラフ
【図３】実施例１の軸ねじの軸ねじ面傾斜角修正量を示すグラフ
【図４】実施例１の軸ねじの軸ねじ有効径修正率を示すグラフ
【図５】実施例１の軸ねじとローラねじとの嵌合状態を示す説明図
【図６】実施例２の遊星ローラねじ装置を示す断面図
【図７】実施例２のナットのナットねじ面傾斜角修正量を示すグラフ
【図８】実施例２のナットのナットねじ有効径修正率を示すグラフ
【図９】ねじ呼び有効径、圧力角およびねじ面傾斜角を示す説明図
【図１０】同一のねじ面傾斜角の軸ねじとローラねじとの干渉を示す説明図
【図１１】同一のねじ面傾斜角の軸ねじとローラねじとの干渉率を示すグラフ
【図１２】軸ねじとローラねじとの嵌合部を示す斜視図
【図１３】図１２の嵌合部における接触部を示す説明図
【図１４】ローラねじ有効径を小径としたときのかん軸ねじとローラねじとの嵌合状態を示す説明図
【図１５】ローラねじ面傾斜角の修正方法を示す説明図
【符号の説明】
【００７６】
１、２１  遊星ローラねじ装置
２、２２  中央ねじ軸
３、２３  軸ねじ
４、２４  ナット
５、２５  ナットねじ
６    遊星ローラ
７    突起軸部
８    遊星ピニオンギア
９    ローラねじ
１０、３０  保持器
１１  保持孔
１２、３２  抜止部材
１３、３３  リングギア
３２ａ  係止溝
【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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