(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネジ（３）に沿って２つの長手方向のいずれにも移動するように設計された逆転防止式ナット（２）であって、ネジは外部ネジ山（４３）を持ち、前記ナットはネジの外部ネジ山と相補的な内部ネジ山を持つナット本体（８）、
少なくとも１つの、一端が前記ナット本体に固定され、一端が浮き遊端である長手方向のたわみ部材（１０）、
前記少なくとも１つの長手方向たわみ部材の浮き遊端に設けられ、ネジのネジ山（４３）と相補的な内部ネジ山、
前記浮き遊端の外側にあって、半径方向外方向に伸び、固定端部から遠ざかる方向に傾斜する傾斜部（１６）、及び
傾斜を取り囲んでいてこれと係合し、少なくとも１つのたわみ部材（１０）の浮き遊端側のネジ山を絶えず押圧してネジ（３）のネジ山（４３）と強制的に係合させる圧縮手段を有する、逆転防止式ナットにおいて、
前記圧縮手段は、傾斜部と係合しているエラストマー製圧縮部材（５０）であり、
エラストマー製圧縮部材を各傾斜部に対して可変の力で押圧することで各たわみ部材のネジ山が親ネジのネジ山と係合する力を増減するための、調節部材がもうけられていることを特徴とする、逆転防止式ナット。
【請求項２】
調節部材が、ナット本体から突出する外部ネジ山（２６）と係合可能な内部ネジ山を設けたカラー（２８）を含む、請求項１の逆転防止式ナット（２）。
【請求項３】
調節部材が、エラストマー製圧縮部材（５０）を受けるように形成され且つカラー（２８）に関連して可変である、更なるカラー（３４）を含む、請求項１の逆転防止式ナット（２）。
【請求項４】
エラストマー製圧縮部材が高摩擦エラストマー製Ｏリングである、請求項３の逆転防止式ナット。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は逆転防止式ナット（anti-backlash nuts）一般に関するもので、より具体的には出願人らによる米国特許４２４９４２６（１９８７年６月９日ＲＥ３２４３３として再発行（re-issued））に開示された調節自在な予荷重逆転防止式ナット（adjustable preload anti-backlash nut）に関する。
上記特許は、ネジに沿って前後両方向に移動するように設計された逆転防止式ナットを開示するものである。ネジは外側にネジ山を持ち、可逆電動機によって駆動される。ナット自体は、ネジの外側のネジ山と相補的な（complementary）ネジ山を内側に持つナット本体部分を具備する。本体部分は、ナットによって支持され往復運動をする荷重（load）に本体を取付けるための手段を持つ。ナットは、一端が本体部分に片持ちされ、終端が浮き遊端になっている複数の長手方向たわみ部材（flexure members cantilevered to the body portion）を含む。たわみ部材は互いに平行でかつネジの回転方向に平行であり、ネジのネジ山と相補的な内部ネジ山を持つ。ネジのネジ山もナットのネジ山も螺旋状である。
各たわみ部材の浮き遊端側（at the free floating end）には、たわみ部材の固定端部すなわち片持ちさせた端部から遠ざかる方向で半径方向外方向に延在する傾斜部（ramps）が設けられている。傾斜部は、傾斜部に沿って上方向でナットから遠ざかる方向に絶えず押圧されている環状加圧リングによって取り囲まれている。傾斜部に加わっている力が内側に向けて伸びる力のベクトルを生じ、ナットがネジに沿って長さ方向に前後移動すると、たわみ部材のネジ山は常時ネジのネジ山に対して押圧されることになる。
この構成により、ナットとナットが通常の作業条件下で負担する（carries）荷重を駆動するのに十分な、ほぼ一定の負荷と一定のトルクがもたらされる。
ナットをネジに沿って駆動するのに必要なトルクには変動（variations）があり、このトルクの調節が望ましいことが多い。こうした変動は、キャリッジドラッグ（carriage drag）、不確かな支持効率（indeterminate bearing efficiencies）、ナットがその上を往復移動するレールによって生じるドラッグ、などに起因する。こうした変動は、バネの大きさや強度を変えることで補正することができるが、そのためには、ナットを親ネジ（lead screw）から取り外してバネを取り替えなければならず、時間がかかるうえ非能率的である。
本発明の目的の一つは、ナットあるいはバネを取り外すことなく、トルク負荷（torque application）を変更できるようにすることにある。
本発明の他の目的は、ナットを調節するだけでトルクを変更することにある。
ネジ山は時間とともに摩耗するが、可撓性部材の外部ネジ山がネジのネジ山と係合するための力は一定に保たれる。これが逆転を妨げ、またこれは加圧リング（pressure ring）がバネによって傾斜部の広幅端部（large end）にむけて絶えず押圧されていて、長期間作用を続けるうちに徐々に（at a very small rate）、しかし文字通りこの方向に移動することによる。
本発明のさらに他の目的は、逆転補正とは独立させて（independently of backlash compensation）、あるいは逆転補正と組み合わせて、トルクを変更できるようにすることにある。本発明のこれらの目的及び他の特長は、添付の明細書と図面から明らかになろう。
発明の要旨
本発明は、逆転防止機能をもち、ネジに沿って水平方向あるいは垂直方向に移動できるように設計された、調節自在で予荷重のナットに関する。ネジは螺旋状の外部ネジ山を持ち、ナットはネジの外部ネジ山と相補的な内部ネジ山を持つ本体からなる。一端がナット本体に片持ちされ、一端が浮き遊端である長手方向のたわみ部材が１つ以上設けられている。内部ネジ山が長手方向たわみ部材の浮き遊端に形成されていて、ネジのネジ山と相補的である。たわみ部材の浮き遊端の外側には、固定端部、すなわち片持ちさせた端部から遠ざかる方向で半径方向外方向に延在する傾斜部が位置する。本発明の一実施例では、たわみ部材の浮き遊端のネジ山を連続的に押圧してネジのネジ山と強制的に係合させるために、傾斜部を取り囲む可撓性の圧縮部材が設けられている。圧縮部材によってもたらされる連続的な力は、圧縮部材本来の追従性（inherent compliance）によるものである。
より具体的には、圧縮部材は、たわみ部材の浮き遊端側のネジ山を絶えず押圧してネジのネジ山と係合させることで、ネジ山間の摩耗を常に吸収し（continuously take up wear）、その結果逆転を防止するために、傾斜部と係合可能でかつこれを取り巻く高摩擦エラストマー性Ｏリングとする。
本発明の一実施例では、傾斜部に力を伝達するために、たわみ部材を取り巻く円筒形支柱（cylindrical column）が設けられている。傾斜部に加わる力、ひいてはネジのネジ山と係合しているたわみ部材のネジ山に加わる力を変更してトルクを変えるために、円筒形支柱は傾斜部に対して行ったり来たりする方向に調節自在になっている。
円筒形支柱の内部にはネジ山が設けられていて、ナット本体から突出しているネジ山と係合しているため、支柱が回転すると、ネジの軸に平行な方向であって、ナット本体に対して近づいたり遠ざかる方向に支柱は移動することになる。
本発明の他の実施例では、円筒形支柱は、一端にネジ山が切られ、もう一方の端部が傾斜部と係合自在な単一の円筒で構成する。
本発明のさらに他の実施例では、支柱は両端部の中間部で分かれていて（split intermediate its ends）、２つのうち１つだけが回転自在になっている。後者の場合、Ｏリングは支柱の最も外側の部分によって、傾斜部との係合状態を保たれる。Ｏリングは、傾斜部と係合したとき傾斜部と関連して回転しないように、高摩擦エラストマー製とする。支柱のネジ山部分は回転自在になっていて、回転しないＯリングを傾斜部に向けて伸ばすことでより大きなトルクを印加したり、傾斜部から遠ざけることでトルクを小さくする。
各部分の構成や組み合わせのさまざまで新規な詳細を含め、本発明の上記及びその他の特長を、添付図面を参照しながらより具体的にここで説明し、クレームに明示する。本発明の実施例として示す特定の調節自在な予荷重逆転防止式ナットは、一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例である調節自在な予荷重逆転防止式ナットを示す一部切欠き（partially broken away）斜視図である。
図２は、図１の予荷重ナットの側面立面図である。
図３は、調節位置の一つにある予荷重ナットの断面図である。
図４は、第２の調節位置にある予荷重ナットの断面図である。
発明の詳細な説明
図１を参照すると、ナット全体は２で示されており、駆動される部材（すなわち荷重）にボルトなどで取付けることができるように、円形取付け穴６（図１）を含んだ前面プレート４をもつ。前面プレート４は図１の形状である必要はなく、荷重に取付けるのに最も適した形状であればどのようなものでもよい。ナット２は前面プレート４の平坦面７から突出する円形ハブ部分８を持つ。
ナット２は中空で、ハブ８内部に内部螺旋ネジ山とプレート４をもつ。そのネジ山は、軸αを中心に反対方向に回転自在な親ネジ３に設けられた外部ネジ山４３と係合する。親ネジが時計方向または反時計方向に回転すると、ナット２は親ネジ３の長さ方向に回転することなく移動する。前面プレートを荷重に取付けると、前面プレートは荷重をネジの軸αに対して往復運動をさせる。荷重はしばしば親ネジ３に平行なレールに沿って移動する。
ギャップ１１によって互いに隔てられている複数の長手方向のたわみ部材又はフィンガー１０、１２、１４が、ハブ部分８から片持ちされ、ハブ部分８の外方向に伸びている。前面プレート４、ハブ部分８、たわみ部材１０、１２、１４は好ましくは一体であるが、別個にして一つの単位として互いに固定してもよい。たわみ部材１０、１２、１４は浮き遊端側に、それぞれ片持ち端部から遠ざかる方向で半径方向外側に伸びる傾斜部１６、１８、２０を持つ。傾斜部は内部にネジ山が設けられていて、親ネジ３のネジ山４３と係合する。ここまで説明してきたように、逆転防止式ナット２は本出願人の再発行特許ＲＥ３２４３３に開示されたものと類似している。
ハブ部分８の外側にはネジ山２６が設けられている。キー溝を設けた円筒形支柱または調節カラー２８（図２）は、ハブ８のネジ山２６と回転自在に係合可能な内部ネジ山３０（図３、４）を持っていて、カラー２８を回転させると、ギャップ５４（図２、３）として示すように、カラー２８は前面プレート４の表面７に対して近づいたり遠ざかる方向に移動することになる。
力を印加するための（force applying）円筒形支柱すなわちカラー３４はカラー２８に特に（notably）取付けられている。カラー２８はその内部円形表面３８に形成された環状の溝３６を持つ。力を印加するためのカラー３４に設けた環状突起部４０にはテーパー表面４２が形成されている。突起部は環状溝３６の内部に押しばめてその内部と嵌合させる。カラー３４はカラー２８と関連して（relative to）回転する。
環状溝４６が、力を印加するためのカラー３４の遊端すなわち遠端部４４に位置し、相対的に高摩擦のエラストマー製Ｏリング５０を受けるようになっている。力を印加するためのカラー３４に取り付けたときのＯリング５０の直径は、傾斜部の外側エッジにある長手方向たわみ部材１０、１２、１４の直径５２よりわずかに小さいため、エラストマー製Ｏリングは傾斜部のそれぞれと係合する。
ナット２を図３に示すように組み立てた場合、ナット２と回転自在なネジ山付き親ネジ３との間のトルクを増大させるか、あるいは親ネジにかかるナットの予荷重を増大させるには、キー溝つき調節スリーブ２８と前面プレート７とのギャップ５４が大きくなるようにスリーブ２８を回転させるだけでよい。これによりＯリング５０が図３の位置から図４の位置に圧縮を受け、その結果、断面が楕円形になる。これにより傾斜部１６、１８、２０にかかる力が増大し、たわみ部材の内部ネジ山と親ネジのネジ山２４との間の圧力が増大する。逆に、スリーブ２８を反対側に回転させることで圧力は減少する。
上述のように、この新規な構成には、（ａ）フィンガーのネジ山と親ネジのネジ山との間の圧力を増減して、ナットにかかるトルクまたは予荷重を増大させる、（ｂ）Ｏリング自体が少しでも圧縮されていれば、本来追従性があるため、傾斜部を連続的に押圧することになり、ねじ山が親ネジのネジ山と常時係合するように強制されて逆転が防止される、という２つの機能がある。
必要であれば、調節スリーブ２８と圧力を印加するためのスリーブ３４を一体に形成してもよい。この場合、高摩擦Ｏリングを使用する必要がなく、圧力を印加するためのスリーブの遊端４４が傾斜部に直接当接（directly bearing against the ramps）しているだけでよい。この構成では、スリーブを回転させてギャップ５４を大きくすると、圧力はスリーブによって直接傾斜部にかかり、相対的なトルクが大きくなる。
この場合、Ｏリングがないため、内部ネジ山を親ネジの外部ネジ山に絶えず押圧するための本来的な追従性がなく、常に逆転に対抗するという特長もない。逆転はしかし、傾斜部に対するスリーブ３４の端部４４の初期圧力によって当初は対抗できる。しかしこれは永続的なものではなく、ネジ山間の摩耗により小さくなる。スリーブをさらに回転させてトルクを増大させ、逆転を防止する必要がある。
スリーブ２８、３４を一体に形成して、Ｏリング５０を用いることも理論的には可能であるが、しかし、この場合、傾斜部に対してＯリングはわずかに回転しなければならないため、Ｏリングの素材は摩擦の小さいものをもちいる。
図２、３に示す締付（constriction）では、Ｏリング５０は回転せず、あるいは圧力を印加するためのリングあるいはスリーブ３４も回転しない。相対的な回転は手動で回転されるスリーブ２８と、回転しないスリーブ３４の間のみで生じる。
【図１】
0004193918.tif 000002
【図２】
0004193918.tif 000003
【図３】
0004193918.tif 000004
【図４】
0004193918.tif 000005