(57)【要約】回転運動を直線運動に変換する際に使用するねじに対する可動荷重から派生するガタを防止するガタ防止装置は、螺旋ねじ山が一体に形成された、ねじに軸線方向に取付けられた円筒形圧力アクチュエータと、螺旋ねじ山およびクレードル雌ねじが一体に形成されたクレードルであり、円筒形圧力アクチュエータおよびねじの両方の外側に、これらと機械的に接触させて取付けられたクレードルと、波状ばねを備えた予圧付与手段と、クレードル内に取付けられた保持子とを備え、ねじは、圧力アクチュエータの螺旋ねじ山の一面に噛合するように螺入され、予圧付与手段により圧力アクチュエータの螺旋ねじ山の荷重がねじに加えられ、圧力が第１の軸線方向にねじ山の上側部分に加えられる一方、クレードルの螺旋ねじ山の荷重が同時に反対の第２の軸線方向に同じねじ山の下側部分に加えられて、ガタを防止するように、均衡化された所定の軸線方向力がねじに加えられる。【選択図】図４
2020508424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動を直線運動に変換する際に使用される、螺旋ねじ山を有する、ねじおよびナット機構におけるガタを防止するガタ防止装置であって、
螺旋ねじ山が一体に形成された円筒形圧力アクチュエータと、
前記螺旋ねじ山に噛合するための螺旋雌ねじが一体に形成された円筒形クレードルであって、前記ねじの周囲に、前記圧力アクチュエータの外側に、そこに近接させて、取り付けられたクレードルと、
を備え、
前記圧力アクチュエータおよびクレードルの両方は各々、前記ねじに向けて軸線方向内方に向いた一面のみが精密に機械加工されており、
前記ねじが前記クレードルの中で回転するように作動されると、前記圧力アクチュエータの螺旋ねじ山は、圧力を第１の軸線方向に前記ねじの螺旋ねじ山に加えるように、前記螺旋ねじ山に荷重を掛ける一方で、同時に、前記螺旋ねじ山に荷重が掛けられたときに、前記クレードルの雌ねじによって圧力が反対の第２の軸線方向に加えられ、これにより、ガタを防止するように、均衡化された所定の軸線方向力が前記ねじに加えられる、
ガタ防止装置。
【請求項２】
前記圧力アクチュエータおよび前記クレードルは、約３６０度の弧度で形成された少なくとも１つの螺旋状一条ねじ山を有する、請求項１に記載のガタ防止装置。
【請求項３】
前記ガタ防止装置は、前記クレードルを備えたコンパクトなケースに収容されたアクティブな予圧付与手段をさらに備える、請求項１に記載のガタ防止装置。
【請求項４】
保持子によって支持された前記予圧付与手段は、ガタを防止するために、前記ねじに対する所定の力で前記圧力アクチュエータを軸線方向に支援する、請求項３に記載のガタ防止装置。
【請求項５】
前記予圧付与手段は温度変化と輪郭およびねじピッチの狂いとに影響されない、請求項３に記載のガタ防止装置。
【請求項６】
前記予圧付与手段は、波状ばね、皿ばね、スペーサシム、および調整可能なナットから成る群から選択される、請求項３に記載のガタ防止装置。
【請求項７】
前記ねじはアクメ親ねじを含む、請求項１に記載のガタ防止装置。
【請求項８】
前記ねじは、ローラねじが回転するとき、前記クレードルの雌ねじと共に、約３６０度の弧度で螺旋状のアクティブサークルおよび前記ローラねじの周囲の約３６０度の弧度の戻し回路において複数の異形ローラを連続して転動させるためのレースを設けるために、ローラねじ山を設けて構成されたローラねじを含む、請求項１に記載のガタ防止装置。
【請求項９】
前記円筒形圧力アクチュエータは、ガタを防止するために、前記ローラねじに対して前記複数の異形ローラに軸線方向の荷重を掛けたときに、アクティブな予圧付与手段として機能するために、軸線方向の自由度を有する、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１０】
一条および多条ローラねじの両方における前記複数の異形ローラは、ガタを防止するために前記ガタ防止装置と組み合わせて使用される所与の機械的用途において前記レースを形成するために結合された前記クレードル雌ねじおよび前記ローラねじのねじ山の輪郭に対応する輪郭を有する、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１１】
前記複数の異形ローラは、前記ローラねじの互いに平行な螺旋状通路の周囲に配置される、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１２】
前記アクティブサークル内の前記複数の異形ローラは、互いに９０度の角度で、前記ローラねじの周囲に配置される、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１３】
前記複数の異形ローラは、所与の機械用途によって必要に応じてさまざまな向きで配設される、ボールと、円筒体と、コインと、ダイヤモンド形要素とから成る群のうちの少なくとも１つから選択される、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１４】
前記予圧付与手段および保持子は、前記圧力アクチュエータを支援し、前記複数の異形ローラの軸線方向自由度と、前記圧力アクチュエータ、クレードル、およびローラねじの間で前記複数の異形ローラに加わる所定量の荷重とを制御するために利用される、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１５】
前記ローラねじにピッチおよび輪郭が設けられ、前記ローラねじの外径に前記クレードルおよび前記圧力アクチュエータの内径よりも大きい外径が設けられ、これにより、前記ローラねじの軸線に対して約１０〜３０度の弧度の低い圧力角がもたらされる、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１６】
前記ローラねじのねじ山輪郭の前記のより大きい外径は、転動摩擦を減らし、前記圧力アクチュエータ装置のシステム効率および寿命を向上させながら、前記異形ローラ、前記ローラねじ、および前記クレードルの間のヘルツ作用の低減をもたらす、請求項１５に記載のガタ防止装置。
【請求項１７】
前記複数の異形ローラのための前記戻し回路は、抽出手段、前記クレードルの前記外面の周囲に埋め込み配設されたスロット、および前記埋め込まれたスロットを覆う外側カバーをさらに備える、請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１８】
前記ねじは、同じ前記ねじに取り付けられた、しかし相反する軸線方向に向けられた、第１および第２のガタ防止装置の組み合わせが設けられたボールローラねじであり、
前記第１のガタ防止装置は、前記ねじのねじ付き端部に配設され、荷重に対応可能であり、
前記第２のガタ防止装置は、前記ボールローラねじのねじなし端部に配設され、ねじ支持軸受けが設けられ、
前記第２のガタ防止装置は、前記ボールローラねじの軸線に位置合わせされて、固定された作業ベッドに機械式に接続され、前記組み合わせは、回転されたときに、前記ボールローラねじのガタ防止動作のより大きな安定性および制御を可能にする、
請求項８に記載のガタ防止装置。
【請求項１９】
前記ねじ支持軸受けは、前記ボールローラねじの前記ねじなし端部に部分的に埋め込まれた、前記第２のガタ防止装置の内側レースに収容された複数のボールローラから成る環状リングを備え、前記複数のボールローラは、前記第２のガタ防止装置の前記クレードルの内面と圧力アクチュエータとの間に閉じ込められ、前記ねじ支持軸受けは前記ボールローラねじに対して安定した軸線方向の支持をもたらす、請求項１８に記載のガタ防止装置。
【請求項２０】
回転運動を直線運動に変換する際に使用される、螺旋ねじ山を有するねじのガタ防止動作のための方法であって、前記方法は、
螺旋ねじ山が一体に形成された円筒形圧力アクチュエータを設けるステップであって、前記圧力アクチュエータは前記ねじの周りに軸線方向に配設される、ステップと、
螺旋雌ねじが一体に形成された円筒形クレードルを設けるステップであって、前記円筒形クレードルは、前記圧力アクチュエータおよび前記ねじのためのハウジングを形成するために、前記圧力アクチュエータおよび前記ねじの外周に軸線方向に配設される、ステップと、
所定の圧力を前記円筒形圧力アクチュエータに加えるための予圧付与手段を設けるステップと、
前記クレードル内で回転させるために前記ねじを作動させるステップと、
前記予圧付与手段を起動するステップと、
前記予圧付与手段からの所定の圧力を前記圧力アクチュエータに、ひいては前記螺旋ねじ山にも、加えるステップと、
圧力を第１の軸線方向に加えるように、前記圧力アクチュエータの螺旋状ねじ山の荷重を前記ねじのねじ山に加え、一方、前記クレードルの雌ねじの荷重が同時に反対の第２の軸線方向に前記ねじのねじ山に加えられ、これにより、ガタを防止するように均衡化された所定の力が前記ねじに加わる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記ねじは、溝付きの螺旋ねじ山を有するローラねじであり、
前記ローラねじの周囲に連続した通路を形成するための、前記ローラねじの溝に沿って所定の向きで配置された複数の異形ローラを一連に設けるステップと、
転動面を有する螺旋ねじ山が一体に形成された円筒形圧力アクチュエータを設けるステップと、
螺旋雌ねじが一体に形成された、転動面を有するクレードルを設けるステップであって、前記クレードルは前記ローラねじおよび前記圧力アクチュエータのためのハウジングの役割を果たす、ステップと、
予圧付与手段を、前記予圧付与手段を前記クレードルに固定するための保持子と共に、設けるステップと、
前記円筒形圧力アクチュエータの一方の面に所定の圧力を加えるために、前記予圧付与手段を起動するステップと、
前記圧力アクチュエータの螺旋ねじ山の荷重を前記複数の異形ローラに対して第１の方向に加えるステップと、
前記クレードルの螺旋ねじ山の荷重を前記複数の異形ローラに対して反対の第２の方向に加えるステップと、
を含み、
前記荷重を前記相対する第１および第２の方向に前記ローラねじおよび前記複数の異形ローラに加える前記ステップは、如何なるガタ現象も阻止するように、均衡化された所定の軸線方向力を前記ローラねじに加える、
請求項２０に記載のねじのガタ防止動作のための方法。
【請求項２２】
前記ねじは、歯を形成する溝付きの螺旋ねじ山を有するアクメ親ねじであり、
前記アクメ親ねじを収容するためのクレードルを設けるステップであって、前記クレードルは螺旋状雌ねじを設けて形成される、ステップと、
前記クレードルと前記アクメ親ねじとの間に軸線方向に向けて配設される円筒形圧力アクチュエータアセンブリを設けるステップであって、前記圧力アクチュエータアセンブリは、
螺旋ねじ山が設けられた円筒形圧力アクチュエータと、
所定の圧力を前記円筒形圧力アクチュエータに加えるための予圧付与手段であって、前記予圧付与手段は前記予圧付与手段を前記クレードルに固定するための止め輪を有する、予圧付与手段と、
を備える、ステップと、
前記圧力アクチュエータの螺旋ねじ山が圧力を第１の軸線方向に加えるように、前記予圧付与手段を利用して前記圧力アクチュエータの螺旋ねじ山の荷重を前記クレードルスリーブおよび前記アクメ親ねじの歯に加えるステップと、
前記クレードルの螺旋雌ねじの荷重を前記アクメ親ねじの前記螺旋ねじ山に前記第１の軸線方向とは反対の第２の軸線方向に反力として加えるステップと、
を含む方法であって、
如何なるガタ現象も阻止するように、回転されたときに、前記圧力アクチュエータの螺旋ねじ山、前記クレードルの少なくとも１つの螺旋雌ねじ、および前記アクメ親ねじのねじ山の全てが組み合わされて、前記アクメ親ねじに対する均衡化された所定の軸線方向力を実現する、
請求項２０に記載のねじのガタ防止動作のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、回転運動を直線運動に変換する際に使用されるねじのガタを防止するためのガタ防止装置（anti-backlash device）の分野に関し、特に、ガタ防止ローラねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主要な２種類のねじおよびナット機構が存在する。第１の種類は一般的なアクメ親ねじを使用し、第２の種類はボールねじを使用する。これら両種のねじは、回転可能な機械構成要素に通常発生するガタ現象の故の非効率的な動作が周知である。この状態を緩和するために複数の試みが成されているが、依然として改良の余地が多くある。
【０００３】
従来技術においては、第１の種類のねじ、アクメねじ、は、ピッチの狂いおよび／またはガタのない効率的な回転の維持が困難であるが、これらの問題は、同じく制御が必要な、多数の転動ボールによって生じる厄介な問題がないので、第２の種類のねじの場合よりもいくらか解消し易い。ただし、アクメ親ねじは、何れのボールねじよりも低効率的であると見做されている。
【０００４】
アクメ親ねじおよびナット装置（acme lead screw and nut device）の効率は、通常、極めて低く、ボールねじおよびナット装置（ball screw and nut device）に比べ、約５０％である。アクメ親ねじのための従来技術のガタ防止ねじおよびナット装置は、極めて嵩張り、体積が大きい。
【０００５】
回転入力を直線出力運動に変換するために使用されるボールねじは、アクメ親ねじおよび、ベルト、ケーブル、チェーンドライブ、およびこれらに類するものなどの、他の多くの種類のアクチュエータよりも大幅に効率的且つ精確である。したがって、この理由により、ボールねじは、自動車産業、電子機器、工学機械、ＣＮＣ工作機械、自動化の分野、鉄道業界、医療機器、および他の多くの用途において広範に使用されている。
【０００６】
従来技術においては、第２の種類のねじ、ボールねじ、は、マッチングする螺旋溝またはレースがねじとナットとに設けられたねじおよびナット機構に使用されている。これら螺旋溝またはレースは、複数の転動ボールを保持し、ねじおよびナットアセンブリに荷重を掛けるように、これら溝内でボールを転動させるために使用されている。これらボールの各々は、通常、ねじとナットとの間に位置付けられた二重の接触点をもたらすが、この機構は、一部の従来技術の構成において、ヘビーデューティ用途のための機構の荷重能力を増大させるために、接触点の数をさらに増やすようにすることができる（図３を参照）。
【０００７】
ボールねじのために、従来技術においては、通常、２種類のボール戻しシステムが存在する。第１の種類において、ボールはアクティブサークル、すなわち、ボールナットの外径の外側に配設された、ボールが荷重をもたらす経路、内の始点に戻される（本発明の図１に一例として示されている特許文献１を参照）。
【０００８】
第２の種類のボール戻しシステムにおいて、ボールは、ナットの外壁の直径の内側に設けられた内部通路で戻される（図２に示されているバーンズ・インダストリーズ（Ｂａｒｎｅｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）の例を参照）。第２の種類のボール戻しシステムの代替戻しシステムがいくつか存在する。例えば、ボールは、アクティブサークルと呼ばれる１つの螺旋回路をボールねじの周囲に形成する。その後、ボールは、クロスオーバさせられて隣接ねじ山の外径の上方の隣接溝に入り込み、次の動作サイクルのためにアクティブサークルに戻る。これは、クロスオーバ（ｃｒｏｓｓ−ｏｖｅｒ）または「フロップオーバ（ｆｌｏｐ  ｏｖｅｒ）」設計（英国ローテックス（Ｒｏｔｅｘ））の内部戻しシステムと呼ばれている。戻し通路に沿ってボールを再方向付けるために、ナットによって支持されるタブデフレクタなどの偏向手段が使用されている。別の代替戻しシステムは、接線方向の内部ボール戻しシステム（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｂａｌｌ  ｒｅｔｕｒｎ  ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれている（バーンズ・インダストリーズ）。ナットの外壁直下の穴の内部の回路の反対側でアクティブサークルにボールを戻すために、Ｖキャップが使用されている。
【０００９】
ボールねじは、一条、二条、または多条ねじを設けて製造されることが多い。これは、ねじの軸上の独立ねじ山の数を指す。一部の用途においては、より高速用途のために大きなピッチがボールねじに必要とされる場合は、ボールねじおよびナットの荷重直線速度を増大させるために、多条ねじの複数の通路に収容された追加の転動ボール連が使用されている。
【００１０】
ボールねじは、大半の機械システムと同様に、多くの要因による劣化および摩耗にさらされるが、通常、より単純なアクメねじおよびナット機構よりもはるかに長持ちし、より高速で、より重い荷重で、動作できる。それにも拘わらず、従来技術のねじおよびナットアセンブリは、温度変化に、ならびにねじ山輪郭およびピッチの狂いからの問題に、極めて影響され易い。後者の問題は、通常、大量生産において比較的頻繁に発生する。
【００１１】
従来技術のアクメ親ねじおよびボールねじの両方は、ガタ、前者の種類のねじアセンブリにおける中心ねじの自由な軸線方向移動、および後者におけるねじ山に沿ったボールの移動、にさらされる。大半のガタ現象は、ねじとナットとの間に発生する。
【００１２】
このガタを排除、または少なくとも最小化、することによって、性能を最適化することが重要である。これを行う１つの方法は、従来技術の当業者には公知のように、ナットに予圧を付与することである。ねじのねじ山に圧力が加わるように、使用荷重と反対方向の荷重をナットに掛けることによって、ねじとナットとの間の運動の自由を許容しない。これを行うための方法は、以下に図３を参照して従来技術の詳細説明において説明するように、いくつか存在する。
【００１３】
外付け戻しチューブを有する従来技術のボールねじは、１周半のねじ山に沿った移動を含む最小５４０度のアクティブボールサークル（すなわち、３６０＋１８０）を有するように設計されている。他方、内部戻し通路を有する従来技術のボールねじは、約３００度のアクティブボール回路のみを有する。不要な転動動作がアクティブサークル内で非対称的な非効率性を引き起こさないように、相補形ナットを備えたボールねじを螺旋状に取り囲む複数のボールのための転動通路を制御することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第２，８５５，７９１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、本発明の広範な一目的は、アクメ親ねじおよび従来のボールねじの両方での使用に適したガタ防止装置および方法を提供することによって、従来技術の上記欠点および制約を克服することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、クレードルねじ山の一方の面のみを精密に機械加工すればよく、その他の構成要素は相対的に低精密で機械加工された部品製とし得るガタ防止装置を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、ガタ防止装置を利用して均衡化された対称的な荷重をローラねじの構成要素にもたらすために、複数の異形ローラのための約３６０度の全螺旋状アクティブサークルを提供することである。
【００１８】
本発明のさらに別の目的は、複数の異形ローラのための約３６０度の全螺旋状戻し回路を提供することである。
【００１９】
本発明のさらに別の目的は、コンパクト且つ軽量で嵩張らないガタ防止装置を提供することである。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、低価格で低摩擦のガタ防止装置を提供することである。
【００２１】
したがって、回転運動を直線運動に変換する際に使用される、螺旋ねじ山を有する、ねじおよびナット機構におけるガタを防止するためのガタ防止装置が提供される。このガタ防止装置は、
ねじの周囲に取り付けられた、螺旋ねじ山が一体に形成された、円筒形圧力アクチュエータと、
螺旋ねじ山に噛合するための螺旋雌ねじが一体に形成された円筒形クレードルであって、ねじの周囲に、圧力アクチュエータの外側に、そこに近接させて、取り付けられたクレードルと、を備え、
圧力アクチュエータおよびクレードルの両方は各々、ねじに向けて軸線方向内方に向いた一面のみが精密に機械加工されており、
ねじがクレードルの中で回転するように作動されると、圧力アクチュエータの螺旋ねじ山は、圧力を第１の軸線方向にねじの螺旋ねじ山に加えるように、螺旋ねじ山に荷重を掛ける一方で、同時に、螺旋ねじ山に荷重が掛けられたときに、クレードルの雌ねじによって圧力が反対の第２の軸線方向に加えられ、これにより、ガタを防止するように、均衡化された所定の軸線方向力がねじに加えられる。
【００２２】
従来技術として背景で言及した第１の種類のねじは、「ボール」ねじと一般に称されている。すなわち、ねじの回転時にレース内の摩擦を減らすために、ねじの溝にボール軸受けが設けられている。以下においては、このようなボールローラを有するボールねじに具体的に言及していない場合は、本発明のさまざまな実施形態に記載されているような他のローラ形状の使用を紹介するために、より広範な用語「ローラねじ」および「異形ローラ（shaped roller）」（または、単に「ローラ」）が使用されていることを理解されたい。
【００２３】
本発明においては、ガタ防止装置の複数の異なる実施形態に記載されているような諸用途に対応するために、ローラはさまざまな形状および配置で設けられる。本発明の範囲は、ボールねじの場合は、このような広範囲の多種多様なローラを保持できるこれら多様な形状のローラおよび多様なねじおよびナットのねじ山を網羅することが意図されている。本明細書には、さまざまな実施形態の少数の例がローラの複数の異なる可能な形状および配置の代表例として提示されており、円筒形輪郭を有するコイン形ローラ、ダイヤモンド形ローラ、およびボール形ローラを含む、単なる例として記載されている形状および配置に限定されると解釈されるべきではない。
【００２４】
本発明のガタ防止装置は、従来技術に比べ、コンパクトで低価格の、ガタ皆無の装置を備える。約３６０度の全螺旋状アクティブサークル内のローラは、荷重およびガタ防止機能をもたらし、これらローラは約３６０度の接線方向の再循環通路内を戻される。ローラのための再循環通路は、螺旋状アクティブサークル全体に沿って、および螺旋状戻し回路の全経路を通して、ローラを本来の向きに維持する。
【００２５】
従来技術に勝る本発明の際立った一利点は、クレードルの一方の面のみ、および圧力板の一方の面のみ、を精密に機械加工すればよく、本発明のその他の構成要素は相対的により低精度で機械加工された部品製とし得ることである。さらに、ねじのねじ山および対応するナットのねじ山の両方の断面形状は、従来技術におけるように同じではない。
【００２６】
さらに、ねじおよびナット機構に使用される本発明のガタ防止装置の予圧用特徴は、温度変化にも、ねじのピッチおよび輪郭の狂いにも、影響されない。好都合なことに、本発明のアイドル回転摩擦（ヘルツ接触作用）は、従来技術のガタ防止ボールねじを含む群の中で最も低い。また、従来技術のボールねじに比べ、ローラの接触角度は、従来技術のボールねじにおけるナットの接触角度よりもはるかに小さく、したがって、より重い荷重を支持可能である。
【００２７】
本発明は、螺旋雌ねじを設けて形成されたクレードルおよび同じく螺旋雌ねじを設けて形成された圧力アクチュエータを有する圧力アクチュエータアセンブリの革新的概念を導入する。これらは、存在し得る如何なるガタ現象も抑制するように、ねじに均衡化された所定の軸線方向力を加えるために、ねじの周囲で組み合わされて動作可能である。
【００２８】
本発明は、一例として、ねじの構成要素の性質に基づき、従属請求項に詳細に記載されているいくつかの変形例において使用可能である。本発明の革新的なガタ防止装置に加え、ガタ防止用の諸特徴はアクメ（親）ねじ（図２１を参照）でも使用され得る。
【００２９】
本発明のより良好な理解のために、本発明の実施形態に関して添付の図面を参照する。これらの図面全体にわたって、同様の参照符号は対応する要素または部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ナット本体の外径に沿って配設されたチューブを通してボールローラを再循環させる外付け法を示す、従来技術のガタ防止ボールねじおよびナット機構の部分断面図およびそのＡ−Ａ断面図である。
【図２】従来技術のガタ防止ボールねじおよびナット機構の概略的断面図である。
【図３Ａ】ボールねじおよびナット装置に予圧を付与するために一般に使用されている従来技術の一方法の概略図である。
【図３Ｂ】ボールねじおよびナット装置に予圧を付与するために一般に使用されている従来技術の別の方法の概略図である。
【図３Ｃ】ボールねじおよびナット装置に予圧を付与するために一般に使用されている従来技術の他の方法の概略図である。
【図４】本発明のガタ防止装置の好適な一実施形態の分解斜視図である。
【図５】図４に示されている本発明の好適な実施形態の組み立て後の構成要素の断面図である。
【図６】本発明の原理によりゼロガタを実現するためのガタ防止装置の構成要素の動作方法を示す本発明の別の実施形態の部分断面図である。
【図７】本発明の方法に焦点を合わせるための、本発明の別の実施形態における一条ねじを収容するナットの部分断面図を示す。
【図８】ガタ防止装置の別の実施形態における、断面図で示されている、対応するクレードルに組み合わされた二条ローラねじの斜視図を示す。
【図９】クレードルの螺旋戻し通路内に完全に埋め込まれた複数のボールローラを見せるために、ガタ防止装置の外側クレードルスリーブカバーを取り外して露出させた、本発明の一実施形態の斜視図である。
【図１０】図９に示されているようなガタ防止装置において従来のボールローラを使用した内部転動動作を示す概略的断面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態の概略的斜視図である。
【図１２】図１１に示されている本発明の一実施形態の、しかし、露出されたボールローラの周囲に取り付けられる外側ローラ通路カバーが設けられた、概略的斜視図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態の概略的斜視図である。
【図１４】ゼロガタ効果のために複数のボールローラに圧力を加えるためのクレードルに対する円筒形圧力アクチュエータの動作概念を示す、本発明のさらに別の実施形態の概略的上面図およびＣ−Ｃ断面図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施形態においてゼロガタ効果をもたらすために、複数のボールローラと協働する二条ボールねじ、クレードル、圧力アクチュエータ、波状ばね、および止め輪を利用する本発明の部分断面図である。
【図１６】２連のボールローラに対する２対のデフレクタの相対的な配設を示すために、図１５の二条ボールねじ構成要素のみを示す概略図である。
【図１７】図１６に示されているような二条ボールローラねじの概略的上面図および、本発明におけるローラの内向き／外向きの接線方向への流れを示す、組み立て後の装置のＤ−Ｄ断面図である。
【図１８】図１７に示されている本発明の実施形態の概略的側面図、および内部構成要素の配設を示すＥ−Ｅ断面図である。
【図１９】一条ボールねじが設けられた、本発明のさらに別の実施形態の、その中心軸線に沿って見た断面図である。
【図２０】本発明のさらに別の実施形態における一条ボールねじの側面図、およびこのボールねじのための関連クレードルハウジングの断面図を示す。
【図２１】アクメ親ねじにガタ防止装置を使用した、本発明の一代替実施形態の断面図である。
【図２２】本発明のさらに別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、従来技術の当業者には周知のように、外付けのボール戻しシステムを例示する従来技術のボールねじ装置１０の部分断面図およびそのＡ−Ａ断面図である。ナット１６の外径に沿って接線方向に配設された外付け戻しチューブ１４を通して複数のボール１２が再循環される。ナット１６の内側の螺旋状ボールチャネル２２を形成するために、ナット１６の内側に配設されたねじ溝１８がねじのねじ溝２０を補完する。この従来技術のボールねじ装置１０は、ボールローラねじ装置１０が作動されると、ボールローラねじ２６の周囲の連続回路内の戻しチューブ１４を介して内部螺旋ボールチャネル２２の端から端まで複数のボール１２の通過を可能にするように構成されている。
【００３２】
ねじの螺旋ねじ溝２０の底に必要な逃げ凹部２４を設けることによって、ボールチャネル２２内の複数のボール１２の逃げのための余裕が設けられている。複数のボール１２を戻しチューブ１４から再循環させるときにこれらボール１２をナットの螺旋ねじ溝１８内に保持する手段として、螺旋状保持部材２８（Ａ−Ａ断面図に図示）が設けられている（特許文献１を参照）。
【００３３】
図２は、当業者には周知のように内部クロスオーバ式ボール戻しシステムを例示する、従来技術のボールねじ装置３０の別の実施形態の概略的断面図である。複数のボールローラ１２を再循環させる内部システムは、ナット３１内で複数のボールローラ１２のクロスオーバを可能にするために、凹面３３を有するデフレクタ要素３２を利用する。複数のボールローラ１２のための内部型もどし路を形成するために組み合わされるローラねじのねじ溝２０とデフレクタ要素３２の凹状内面３３とを合わせることによって、複数のボールローラ１２はデフレクタ要素３２によって方向付けられて、ボールねじの隣接ねじ溝２０間の大直径のローラねじ山２１をクロスオーバする。ボールねじ装置３０が作動されると、ボールローラ１２は、ボールローラねじ２６の周囲を連続的な螺旋転動動作で旋回する（杉田（Ｓｕｇｉｔａ）への米国特許出願公開第２００７０１９６１８９（Ａ１）号を参照）。
【００３４】
図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、ボールねじに予圧を付与するために一般に使用されている従来技術の３つの方法の概略図である。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃの各々において、ボールねじ２６の外径面の螺旋ねじ溝は、ナット１６、１７の内径面の相手側螺旋ねじ溝に面するように向けられている。ねじおよびナットの両ねじ溝が組み合わされて、複数のローラボール１２、１３のための通路を画成する。各図の下の様式化された破線は、それぞれの図におけるボールローラねじ２６の軸線の概略位置を図式的に示す。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃの方法の各々は、複数のボールローラ１２、１３に加わる圧力の角度および方向を明色矢印によって示しており、従来技術における一般的なボールねじおよびナット装置に対する、Ｌで示されている、荷重の追加による力の方向を暗色矢印によって示している。
【００３５】
図３Ｂの方法は、２つの等しいピッチＬの間にオフセットを使用した結果として、増加した中間ピッチＬ＋Ｘを示していることに注目されたい。
【００３６】
図３Ａのダブルナット法は、ダブルナット１７を使用する。両ナット１７は、これらを一緒にロックするスペーサ３４に、一緒に楔状に押し付けられる。スペーサ３４は（反対の向きの両矢印によって示されている）力をダブルナット１７に加える。これにより、圧力が複数のボールローラ１２に、およびボールローラねじ２６との接触部に、伝達されて（明色矢印として図示）ガタが最小化される。それにも拘わらず、図３Ａのダブルナット法は、ボールねじ装置の効率的且つ効果的な動作にとって問題となる、温度変化に対する過敏性という欠点を有する。
【００３７】
代わりに、図３Ｂのリードシフト法においては、複数のボール１２へのナット１６の係合角度（明色矢印で図示）が図３Ａのダブルナット法を使用した場合と同じ効果を有するように、ねじレースの螺旋状スパイラルの製造時にオフセットが設けられる。しかし、複数のボールローラ１２とボールローラねじ２６との間の接触部３６は依然として点接触のみであり、ボールローラねじのねじ山の側面との接触角は、他の方法を使用した場合より低効率である。
【００３８】
複数のボールローラ１３の荷重をボールねじ２６に掛けるための従来技術における第３の方法は、図３Ｃの「ボールセレクト法」と呼ばれている。これは、ボールねじのねじ溝２０より大きな精密な直径に製造された特大のボール１３を複数使用する。これは、ガタを完全に排除するために、複数のボール１３をボールねじ２６およびナット１６により多く接触させる（明色矢印で図示）。この方法の欠点は、多くの製造者がボールセレクト法を使用するために必要な高い公差、またはボールねじ２６およびナット１６をそのような公差に機械加工するコスト、に対応できないということである（出展「ボールねじ予圧法（Ｂａｌｌ−ｓｃｒｅｗ  ｐｒｅｌｏａｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ）＜ｈｔｔｐ：／／ｍａｃｈｉｎｅｄｅｓｉｇｎ．ｃｏｍ／ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−ｄｒｉｖｅｓ／ｂａｌｌ−ｓｃｒｅｗ−ｂａｓｉｃｓ−ｄｅｂｕｎｋｉｎｇ−ｍｙｔｈｓ＞）。
【００３９】
図４は、本発明の好適な一実施形態の分解斜視図である。複数のダイヤモンド形ローラ４８がガタ防止装置４０に設けられている。これらは、ねじの内側ねじ溝３７（破線によるブラケットが半四角形輪郭を図示）およびこれに対応するクレードルのねじ溝４５（不図示。図５を参照）との適合および合致によって画成された単一のアクティブサークル４９ａの中に位置付けられている。
【００４０】
本発明のこの好適な実施形態のガタ防止装置４０は、ガタ防止装置４０の構成要素のためのハウジングの役割を果たすクレードル５０に螺入される一条ねじ４６を備える。ばね駆動式の圧力アクチュエータ４２は螺旋状転動面８０を設けて形成され、波状ばね３９と止め輪３８とが設けられる。
【００４１】
ねじ４６には、半四角形状のねじ山輪郭（ねじのねじ溝３７上の破線ブラケットで図示）が設けられる。これは、ガタをさらに排除するために、ダイヤモンド形ローラ４８のためのクロスローラ配置をもたらすために役立つ。ダイヤモンド形ローラ４８は、ローラねじ４６に一方の側から力を加え、反対側のクレードルハウジング５０からは、螺旋状転動面８０によってねじのねじ山２１に加えられる接触圧からの圧力が加わる。
【００４２】
ねじの大きい方の直径の螺旋ねじ山２１は、内側のアクティブサークル４９ａおよび戻しサークル４９ｂの両方において複数のダイヤモンド形ローラ４８の保持を助ける。複数のダイヤモンド形ローラ４８は、ボールローラねじの周囲を約３６０度の回転で移動しながら、ローラねじのねじ山２１との堅固な線接触を維持する。追加のダイヤモンド形ローラ４８が対応するクレードルねじ山５１ｂに接触して配置され、外側の再循環サークル４９ｂを形成する。これらダイヤモンド形ローラ４８の向きは、互いに９０度捻れている。ねじの大直径ねじ山２１の両側に圧力が加わると、ボールローラねじ４６上で力が均等化されるので、本発明の原理によるガタ防止効果をもたらす。
【００４３】
円筒形圧力アクチュエータ４２の切抜き窓の眺め４３に部分的に見えるデフレクタ要素４４は、最終的なアクティブ動作段階において複数のダイヤモンド形ローラ４８を偏向および再循環させるような形状を有する。この偏向および再循環は、複数のダイヤモンド形ローラ４８をアクティブサークル４９ａから外側の戻し回路４９ｂに向け直すことによって行われる。この外側の戻し回路４９ｂは、螺旋状クレードルカバー５２に形成された複数のクレードル溝５１ｂと複数の保持溝５１ａとの適合によって、これらの溝５１ａ、５１ｂの間の空間に螺旋状戻し回路４９ｂの長さに沿って端から端まで形成される。
【００４４】
螺旋状戻し回路４９ｂの外側の半分５１ａはクレードル５０に外付けされ、その内部の複数のダイヤモンド形ローラ４８を覆う。戻し回路４９ｂの相手側内側半分５１ｂが図示されている。内側半分５１ｂは、クレードル５０ａ内に、窓４３の切抜き眺めにおいて、半分の深さに埋め込まれ、クレードル５０と外側カバー５２との間にローラ経路を画成する。
【００４５】
波状ばね３９などの予圧付与手段が、円筒形圧力アクチュエータ４２に作用する裂けた止め輪３８などの保持子（retainer）によって所定位置に保持される。予圧付与手段は、ガタを排除するために、螺旋状転動面８０（図５を参照）を利用して複数のダイヤモンド形ローラ４８、クレードル５０、およびローラねじ４６に均衡化された所定の軸線方向力として圧力を加える。
【００４６】
図５は、図４に示されている本発明の好適な実施形態の組み立て後の構成要素の断面図である。ガタ防止装置４０は、半四角形状のねじ山輪郭３７が設けられたローラねじ４６を備える。ねじ山輪郭３７は、クレードル５０および／または圧力アクチュエータ４２の螺旋ねじで構成された相手側の半四角形状輪郭４５と合わされると、複数のダイヤモンド形ローラ４８を半四角形状のねじ山輪郭３７の間に収容する。
【００４７】
止め輪３８によって所定位置に維持されている波状ばね３９などの予圧付与手段によって螺旋状転動面８０に力が加えられると、圧力アクチュエータから、ローラねじ４６の溝３７から、さらにはクレードル５０の反対側の螺旋状転動面４５から、複数のダイヤモンド形ローラ４８に力が加わるので、力が均衡化され、ガタを排除する。
【００４８】
外付けカバー５２に設けられた空隙５１ａ（図４を参照）は、戻しサークル４９ｂの外側半分を画成する（図４を参照）。この外側半分は、クレードル５０に半分埋め込まれたクレードル空隙５１ｂの内側半分に合わされて、複数のダイヤモンド形ローラ４８のための戻しトンネル５１ａ／ｂ全体をもたらす。ダイヤモンド形ローラ４８は、連続する螺旋状転動動作の間、アクティブサークル４９ａ（図４を参照）内に拘束されるように、ローラねじ４６の螺旋ねじ溝３７とこれに組み合わされた、異形ローラ４８のための外付け螺旋状通路をもたらすカバー溝５２と連携するクレードルの螺旋溝５１ｂとの間の半四角形状のねじ山輪郭３７内に自ら嵌合することに注目されたい。
【００４９】
図６は、本発明の原理によりゼロガタを実現するための方法を示す、本発明のガタ防止装置の別の実施形態の部分断面図である。
【００５０】
図６に示されているガタ防止装置５５は、二条ねじ２６に予圧を付与するために一緒に協働する、複数の円筒状コイン形ローラ５４、５８と、止め輪３８および波状ばね３９を有する圧力アクチュエータ４２と、断面図で示されているクレードル４１とを利用する。
【００５１】
図６に示されている実施形態５５のガタ防止装置の構成要素は、図５に関して上で説明したものと同じであるので、ここでは繰り返さない。
【００５２】
圧力アクチュエータに加えられた力は、ローラねじ２６の上側ねじ面５６（明瞭化のために斑点で図示）に一列に配置されている複数の円筒形ローラ５４の円筒形外面（視覚的明瞭化のために斑点で図示）上の、この図で（矢印によって図示）Ｐ２として示されている、螺旋状転動面に伝達される。これにより、圧力線（方向を示すために小さな暗色矢印）が上側ねじ面５６（明瞭化のためにのみ斑点で図示）に加えられる一方で、同時にクレードル４１から螺旋状転動面Ｐ１（矢印によって図示）によって、隣接する下側ねじ面６０（視覚的明瞭化のために縞模様で図示）に位置付けられた第２連の円筒形ローラ５８の外側円筒面（視覚的明瞭化のためにのみ縞模様で図示）に圧力が加えられるので、反力線（方向を示すために小さな暗色矢印）がねじの同じねじ山７４の上側ねじ面５６に加わる。したがって、存在し得る如何なるガタ現象も抑制するように、ボールローラねじ２６上の複数の円筒形ローラ５４、５８に２つの反対方向に均衡化された所定の軸線方向力として圧力が加わる。
【００５３】
図７は、ガタ防止装置の別の実施形態における本発明の方法を説明するために、一条ローラねじを収容するクレードルの部分断面図を示す。ガタ防止装置６５は、複数の異形ローラ５４、５８をクロスホストする保持通路を画成するために、クレードルのＭ字状ねじ山輪郭７１によって補完され、これと噛合するＷ字状ねじ山輪郭７０が設けられたローラねじ６１を利用する。複数の円筒状コイン形ローラ５４、５８（図の明瞭化のためにのみ斑点および縞模様でそれぞれ図示）のクロスホストが可能になるように、一条ローラねじ６１にＷ字状ねじ山７０（暗色文字Ｗで図示）が設けられる一方で、クレードル６４に鏡像のＭ字状クレードルねじ山７１（暗色文字Ｍで図示）が設けられる。
【００５４】
図７に示されているように、一例として、複数の円筒形ローラ５４を転動させるときでも、第１連６６の円筒形ローラ５４（明瞭化のためにのみ斑点で図示）は、ねじのねじ山７４の上面７３（図の明瞭化のためにのみ斑点で図示）との安定した接触線を形成するように配置される。
【００５５】
第２連６８の円筒形ローラ５８（図の明瞭化のためにのみ縞模様で図示）は、この第２連６８内の円筒面（縞模様で図示）もねじ山７４の下面７６（図の明瞭化のためにのみ縞模様で図示）との安定した接触線を形成するように配置される。平行に転動してねじの同じねじ山７４の両面７３、７６を圧迫する２連６６、６８の組み合わせは、ローラねじ６１の周囲の螺旋状通路内を連続的に案内されて転動している異形ローラ５８を保持するために、ねじのＷ字状溝７０とこれに噛み合うクレードルのＭ字状溝７１のみを利用しながら、ガタを軸線方向に防止する釣り合った力をもたらす。
【００５６】
図８は、本発明の原理によりゼロガタを実現するための図７の方法を示すために、ガタ防止装置の別の実施形態における二条ローラねじを、これに対応する、断面図で示されているクレードルと組み合わせて、斜視図を示す。
【００５７】
図８に示されている本発明の実施形態は、主に、図７で使用されている一条ローラねじ６１ではなく、二条ローラねじ７８が使用される点で、図７の実施形態とは異なる。図７および図８はどちらも、複数の円筒形ローラ５４、５８（図の明瞭化のためにのみ対照的なマーキングで図示）を使用する。ローラ５４、５８は、２つの平行する隣接連６６、６８において、互いに反対の角度に向けられている。この配置は、複数の円筒形ローラ５４、５８がねじの両方向に向いた上側および下側ねじ面７３、７６でそれぞれ転動しているときに、これら円筒形ローラ５４、５８の円筒形の軸線方向面６７、７２（視覚的明瞭化のために斑点および縞模様としてそれぞれ図示）によって形成された接触線（円筒形ローラ５４、５８上に暗色矢印で図示）における圧力を利用して、軸線方向および半径方向の両方向の圧力をねじのねじ山７４に加える。
【００５８】
ねじ面７３は、ねじのねじ山７４に合わされたクレードルのねじ山８２のように、対称線８１に関してねじ面７６に対して反対方向に向いている。それぞれ傾斜が反対の向きである故に、図８に示されているガタ防止装置の実施形態８５における複数の円筒状コイン形ローラ５４は、ローラねじ７８およびクレードル８６の少なくとも一方または両方との接触線６７、７２を有するので、好都合なことに、（明色矢印ＬＩ、Ｌ２によって示されている圧力点に対して）重い荷重に耐えることができるが、従来技術のボールローラはボールねじおよびナット機構のねじ面との点接触のみであり、全体として接触がより少ない。これにより、従来技術のボールねじおよびナット機構は、本発明のガタ防止装置より低効率的且つ低効果的である。
【００５９】
図９は、ボールローラがクレードルの内部螺旋状通路内に完全に埋め込まれたガタ防止装置を示す、本発明の別の実施形態の斜視図である。
【００６０】
クレードルスリーブカバー７５（図１７〜図１８を参照）なしに見たときの部分破断図４３で見せるために、ボールローラ１２は露出されている。本発明のガタ防止装置の実施形態９０は、複数のボールローラ１２のための、クレードル９２に完全に埋め込まれた戻し回路８８を例示している。クレードル９２は、本発明の原理によるガタ防止装置９０において、複数のボールローラ１２のための代替のコンパクトな構造配置でボールローラねじ２６を収容する。
【００６１】
図１０は、図９に示されている本発明のガタ防止装置におけるようなボールローラの内部転動動作を示す概略的断面図である。
【００６２】
本発明の実施形態９０は、螺旋状アクティブサークル８９内の複数のボールローラ１２ａの転動動作の代表的な概略的説明図を示す。複数のボールローラ１２ａは、ねじの内径９３とクレードルねじ山の外径９１との間のボールねじ２６のねじ山（図示せず）に接触するように、配設されている。クレードル９２（図９を参照）の相補的なねじ溝（図示せず）は、ボールねじのねじ溝（図示せず）と組み合わされて、約３６０度の螺旋状アクティブサークル８９および同じく約３６０度の螺旋状戻し回路８８を画成する。戻し回路８８において、複数のボールローラ１２ｂは螺旋状アクティブサークル８９に戻され、ボールねじ２６の周囲で連続的な転動動作で再循環される。あるいは、螺旋状戻し回路８８は、クレードル９２とクレードルカバー７５との間に形成され得る（図１７を参照）。
【００６３】
図１１は、本発明の別の実施形態の概略的斜視図である。ガタ防止装置の実施形態９８は、クレードル９４の外側に部分的に埋め込まれた外側の、半分の深さの螺旋状戻し回路９７内の複数のボールローラ１２を露出図で示しており、さらにはボールローラねじ２６の周囲を約３６０度の連続的な螺旋状サークルで転動させるためのクレードル９４内の内部アクティブサークル８９（図１０を参照）内で転動している、戻し回路内の複数のボールローラ１２の破断図４３を示している。
【００６４】
図１２は、図１１に示されているような、しかし露出されたボールローラ（図１１を参照）の周囲に取り付けられる外側クレードルローラカバーが設けられた、本発明の実施形態の概略的斜視図である。クレードルローラカバー５２はクレードル９４の周囲に外付けされ、ボールローラ１２（図１１を参照）を保持および案内して、それぞれの進路をボールねじ２６の周囲の内側の螺旋状アクティブサークル８９（図１０を参照）に戻すために機能する。
【００６５】
図１３は、本発明のさらに別の実施形態の概略的斜視図である。ガタ防止装置１００は、二条ローラねじ２６を備える。二条ローラねじ２６は、本発明の原理により、複数のボールローラ１２の各々をローラねじ２６の周囲に螺旋状に循環させるための通路を設けるために、クレードル１０４に完全に埋め込まれた平行な戻し回路１０５を設けて形成されたクレードル１０４に螺入されてクレードル１０４内に収容される。戻し回路１０５は、外側のクレードルカバー５２（図１２を参照）なしに露出された状態で示されている。
【００６６】
図１４は、本発明の原理によるゼロガタ効果のために複数のボールローラに圧力を加えるための、クレードルに対する圧力アクチュエータの動作概念を示す、本発明のさらに別の実施形態の概略的上面図およびＣ−Ｃ断面図である。
【００６７】
ボールローラねじ２６の周囲に配置された螺旋状のアクティブサークル８９（図１０を参照）内の複数のボールローラ１２に作用する圧力アクチュエータ４２が断面Ｃ−Ｃで示されている。圧力アクチュエータ４２は、波状ばね３９などの予圧付与手段によって加えられた所定の力によって、クレードル４１と、圧力アクチュエータ４２内に一体に形成された単一の螺旋状転動面８０上の、複数のボールローラ１２との両方に対して、動かされ、さらには、組み合わされた反対方向の力によって複数のボールローラ１２を圧迫することによって、ローラねじ２６に対するゼロガタをもたらす。
【００６８】
図１５は、本発明のガタ防止装置の別の実施形態における二条ボールねじの部分断面図である。二条ボールねじは、本発明の原理により作動されたときに、ゼロガタ効果をもたらすために、複数のボールローラと、圧力アクチュエータアセンブリと、断面図で示されているクレードルと協働する。
【００６９】
ガタ防止装置１０８は、止め輪３８によってクレードル４１上の所定位置に固定される波状ばね３９などの予圧付与手段と、円筒形圧力アクチュエータ４２とを備える。円筒形圧力アクチュエータ４２は、波状ばね３９によって所定の圧力が加えられると、複数のボールローラ１２ａ（明瞭化のために斑点で図示）に押し付けられる。これにより、複数のボールローラ１２ａは、圧力アクチュエータ４２に一体に形成された螺旋状転動面８０に接触させられる。圧力アクチュエータ４２とクレードル４１との間の動きを可能にするために、圧力アクチュエータ４２に逃げ空間１１０が設けられている。
【００７０】
圧力アクチュエータ４２は、圧力（小さな暗色矢印Ｌ１で図示）を二条ボールローラねじ２６の上側ねじ面７３（明瞭化のために影付きで図示）の方向に加える。同時に、ボールローラねじ２６の回転によって、複数のボールローラ１２ｂ（明瞭化のために縞模様で図示）はクレードル４１の螺旋状転動面６２によって拘束される。これにより、反対方向の上向き圧力（小さな、暗色矢印Ｌ２で図示）がボールローラねじ２６の下側ねじ面６０（図の明瞭化のためにのみ縞模様で図示）に加えられる。複数のボールローラ１２ａ／１２ｂに２つの反対方向から加えられる圧力は、ガタ防止装置１０８に存在し得る如何なるガタ現象も抑制するように、均衡化された所定の軸線方向力をボールローラねじ２６の螺旋ねじ山７４に加える。
【００７１】
図１６は、ボールねじの周囲の２つの平行な螺旋状アクティブサークルに配置された複数のボールローラに対する２対のデフレクタの相対配設を示すために、図１５のボールねじのみを示す概略図である。
【００７２】
一対の双フィンガ状デフレクタを備えた第１の偏向手段４４ａが圧力アクチュエータ４２（図１５を参照）に取り付けられ、同様の第２の偏向手段４４ｂがボールローラねじ２６の（図１５に図示のような）クレードル４１に取り付けられ、複数のボールローラ１２ａおよび１２ｂ（明瞭化のためにのみ斑点および縞模様でそれぞれ図示）を偏向させて、それらを螺旋状アクティブサークル８９（第１のブラケットで図示）から離れる方向に転動させ、ボールローラねじ２６の周囲の連続転動動作での約３６０°の旋回後、平行する２つの螺旋状戻し回路８８（第２のブラケットで図示）に進入させるように位置付けられる。
【００７３】
図１７は、図１６に示されているような二条ボールローラねじの概略的上面図および本発明の別の実施形態における組み立て後のローラねじおよびクレードルのＤ−Ｄ断面図である。
【００７４】
図１７のガタ防止装置１１２の実施形態は、外側のカバースリーブ７５内に封入されたクレードル４１に螺入されたボールローラねじ２６を示す。２対のデフレクタ手段が設けられている。これらデフレクタ手段は、一例として、複数のボールローラ１２ａおよび１２ｂを平行な２つの螺旋状アクティブサークル８９（図１６を参照）から２つの螺旋状戻し回路８８（図１６を参照）に向けて（矢印）偏向させるために、フィンガ状デフレクタ４４ａ／４４ｂを備える。
【００７５】
ボールローラ１２ｂは、フィンガ状デフレクタ４４ａによってアクティブサークル４９ａ（図４を参照）の出口（図示せず）に偏向されている複数のこのようなローラを表す。戻しサークル４９ｂ（図４を参照）の同様の入口（図示せず）も、ボールローラねじ２６の周囲の隣接ねじ山３７（断面Ｄ−Ｄに図示）に配設された平行な２連のボールローラ１２ａを方向付けるために、一対のフィンガ状デフレクタ４４ｂを利用する。フィンガ状デフレクタ４４ａ／４４ｂは、クレードルスリーブカバー７５の内周の周囲に効果的に形成された湾曲エルボー１１４（上面図に図示）によって支援される。湾曲エルボー１１４は、ボールローラねじ２６のアクティブサークル４９ｂ（図４を参照）とボールローラ１２ａのための戻し通路との間に配置される。
【００７６】
図１８は、図１７に示されている本発明の実施形態の概略的側面図、および内部構成要素の配設をさらに示すための、そのＥ−Ｅ断面図である。
【００７７】
Ｅ−Ｅ断面図には、フィンガ状デフレクタ４４ａ／４４ｂ（図１７を参照）などの一対の偏向手段の一方しか見えていないが、ガタ防止装置１１２内には両方が存在する。一対の湾曲エルボー１１４が外側のカバースリーブ７５に設けられている。一対の湾曲エルボー１１４は、フィンガ状デフレクタ４４ａ／４４ｂおよびカバースリーブ７５の内面の両方に対して接線方向にあるように、および連係するように、向けられている。カバースリーブ７５はクレードル４１を覆い、断面Ｅ−Ｅの部分破断図に露出状態で示されている螺旋状戻し回路８８内に複数のボールローラ１２ｂを保持する。
【００７８】
デフレクタ４４ａ（および見えない４４ｂ）は、一対の湾曲エルボー１１４と共に、複数のボールローラ１２ｂ（および見えない１２ａ）を、本発明の原理により、螺旋状戻し回路８８から最も内側の螺旋状アクティブサークル８９まで連続的な回路で滑らかに移送する。ゼロガタを促進するために、複数のボールローラ１２ａ／１２ｂはガタ防止装置１１２内に事前に装填されている。
【００７９】
図１９は、クレードルねじの内径および圧力アクチュエータねじの内径の両方より大きなねじ外径が設けられた一条ボールローラねじを示す、本発明の別の実施形態の断面図である。
【００８０】
ガタ防止装置１１８には、ピッチおよび輪郭が設けられている。ボールローラねじ４６の外径はクレードル１１６の内径より大きいため、ねじの軸線（破線）にほぼ平行な圧力角を約２０度の弧度（degrees of arc）でもたらす。従来技術において、この圧力角は、約４５度の弧度である。この圧力角は、複数のボールローラ１２、ボールローラねじ４６、およびクレードル１１６の間のヘルツ接触作用（Hertz contact effect）を減らしながら、システム内の転動摩擦も減らし、システムの寿命および効率を向上させるなど、ボールローラねじ４６の特性に有意な効果を有する。
【００８１】
本発明のように、２０度の、または約２０度の、弧度のアクティブ接触線は、重荷重を扱う必要がある用途のために極めて有利であることに注目されたい。この特徴は、アクティブ接触線が複数のボールローラ１２上の垂線に近いほど、ヘビーデューティ用途において荷重重量を増加させる選択肢のために重要である。中心軸線（図示の軸線）から半径方向に測定されたボールローラねじ４６の半径Ｒは、ボールねじ４６の外径が圧力アクチュエータ４２の、半径Ｒ−ｎで示されているねじの内径およびクレードル１１６のねじの内径の両方より大きいことを示す。
【００８２】
クレードル１１６の螺旋状転動面６２がボールローラねじ４６側に向いたクレードル１１６の内面に一体に形成されるので、圧力アクチュエータ４２が起動されると、複数のボールローラ１２は下から支えられる一方で、ボールローラねじ４６の半四角形状の螺旋ねじ山６３ａ／６３ｂは、クレードル１１６とボールローラねじ１１９との間のボールローラ１２に同様に圧力を加える。その後、ガタ防止装置１１８に存在し得る如何なるガタ現象も抑制するように、均衡化された所定の軸線方向力をボールローラねじ４６に加えるために、ボールローラねじ４６から複数のボールローラ１２に２つの反対方向の力が接触点（暗色矢印でマーキング）において加えられる。
【００８３】
図２０は、一条ボールローラねじの斜視図、および従来技術のデフレクタ手段が組み込まれて本発明に適合化された対応するクレードルハウジングの断面図を示す。（最大外径を有するねじ山である）ねじ山２１をフロップオーバするように設計された複数のボールローラ１２がクレードル３１に設けられる。このフロップオーバは、複数のボールローラ１２を偏向させて螺旋状アクティブサークル８９（図１０を参照）に直接戻すクレードル３１の凹状内面３３を備えたデフレクタ手段３２によって支援される。デフレクタ手段３２は、クレードル３１と一体に形成され得る、または、図２０に示されているように、付属片（逆網掛けで図示）を備え得る。
【００８４】
ばね駆動式圧力アクチュエータ４２は螺旋状転動面８０を設けて形成され、波状ばね３９と止め輪３８とが設けられ、全体として、本発明のガタ防止装置の他の複数の実施形態において上で説明したように圧力アクチュエータアセンブリを備える。
【００８５】
ガタ防止装置１２０が作動されたときに複数のボールローラ１２に圧力を加えるために、圧力アクチュエータアセンブリを収容するクレードル３１は、さらに螺旋状転動面６２を設けて形成される。凹状面３３およびクロスオーバ偏向要素３２は、フィンガ状デフレクタ４４ａ／４４ｂ（図１７を参照）と組み合わせて使用されるように容易に適合化可能であることが分かる。
【００８６】
図２０に示されている本発明の実施形態におけるガタ防止装置１２０は、本発明のその他の実施形態よりコンパクトになる傾向があるので、ガタ防止装置の総体積またはサイズが重要である一部の用途における選択肢を提供する。クレードル３１と、圧力アクチュエータ４２と、波状ばね３９およびその止め輪３８とを構成要素として含む本発明のガタ防止装置１２０を利用しながら、従来技術のボールねじに比べ、何れのガタ現象の制御もはるかに効率的且つ効果的にする。
【００８７】
図２１は、本発明の原理により動作するガタ防止装置を形成するために、アクメ親ねじを本発明のクレードルおよび圧力アクチュエータアセンブリと組み合わせて利用する、本発明の別の実施形態の断面図である。
【００８８】
次に図２１を詳細に参照すると、クレードル１０２内の螺旋状歯溝１３０に螺合したアクメ親ねじ１２４が示されている。クレードル１０２は、圧力アクチュエータアセンブリを備えた圧力アクチュエータ４２と、止め輪３８と、波状ばね３９などの予圧付与手段とをさらに収容する。
【００８９】
圧力アクチュエータ４２は、アクメ親ねじ１２４の歯１２６上に下向きに偏向されるように、波状ばね３９によって荷重が掛けられ、クレードル１０２に形成された内側の螺旋状の歯１５によってアクメ親ねじ１２４の歯１２６を使用して、アクメねじ１２４の溝１３０内に反力として作用するガタ防止効果をもたらす。（圧力アクチュエータに一体化された、圧力アクチュエータ４２と同じ引き出し線によって示されている）圧力アクチュエータの螺旋状の歯様ねじ山、クレードルの螺旋状内歯１５、およびアクメ親ねじ１２４のねじ歯１２６の全てが組み合わされて、ガタ防止装置１２２の作動時に、これらそれぞれの構成要素間の接触による確実な係合および複数の圧力源が実現され、ほぼゼロガタをもたらす。
【００９０】
図２２は、本発明の第１および第２のガタ防止装置の組み合わせを示す、本発明の別の実施形態の断面図である。第１および第２のガタ防止装置は、同じボールローラねじに取り付けられるが、反対の軸線方向に向けられている。第２のガタ防止装置はローラねじの下側部分に配設され、ローラねじのためのガタ防止軸受支持部として構成される。
【００９１】
第１のガタ防止装置１３２ａは、ボールローラねじ１３４ａ／１３４ｂのねじ付き端部１３４ａに配設される。第２のガタ防止装置１３２ｂは、同じローラねじ１３４ａ／１３４ｂのねじなし端部１３４ｂに配設され、ボールローラねじ１３４ａ／１３４ｂのためのねじ支持軸受を収容する。
【００９２】
ローラねじ１３４ａのねじ付き端部１３４ａには、第１のガタ防止装置１３２ａへの機械式接続のための、ロードフランジ１４０に螺入された状態で示されている、螺旋ねじ山１３６とねじ溝１３８とが設けられている。ロードフランジ１４０は、ローラねじ１３４ａ／１３４ｂの軸線と直線状に軸線方向に（矢印を参照）上下移動自在である。ガタ防止装置１３２ａの各構成要素は、螺旋状の歯１４２および螺旋状転動面６２が設けられたクレードル１１６ａと、同じく螺旋状転動面８０が設けられた円筒形圧力アクチュエータ４２と、止め輪３８と、波状ばね３９と、スナップ嵌めカバー１４４とを備える。
【００９３】
第２のガタ防止装置１３２ｂは、クレードル１１６ｂと、圧力アクチュエータ４２と、波状ばねなどの予圧付与手段３９と、止め輪３８と、複数のボールローラ１２ｂと、スナップ嵌めカバー１４４とをさらに備える。
【００９４】
ローラねじ１３４ａ／１３４ｂのねじなし端部１３４ｂには、ボールローラねじ１３４ａ／１３４ｂに部分的に埋め込まれて第２のガタ防止装置１３２ｂの内部に配設された複数のボールローラ１２ｂから成るリングが設けられる。このリングは、クレードルの転動面６２および圧力アクチュエータの転動面８０からの圧力によって第２のガタ防止装置１３２ｂ内に保持されているときのボールローラねじ１３４ａの安定化を助け、容易な回転を可能にするローラねじの軸線方向の支持軸受けの役割を果たす。
【００９５】
複数のボールローラ１２ｂは、第１のガタ防止装置１３２ａ内のボールローラ１２ａのように螺旋状には配置されず、ローラねじ１３４ａ／１３４ｂの下側部分１３４ｂの軸線の周囲に環状円を形成することに注目されたい。ガタ防止装置１３２ｂのクレードル１１６ｂは、動作中の回転時にボールローラねじ１３４ａ／１３４ｂおよび荷重自体の両方の軸線方向のガタ防止安定性を維持するように、固定された作業ベッド１４６に螺入された状態で示されている。
【００９６】
２つのガタ防止装置１３２ａ／１３２ｂの組み合わせは、ローラねじ１３４ａ／１３４ｂのガタ防止動作および可動荷重のより大きな安定性および制御を可能にする。
【００９７】
本発明を、そのいくつかの具体的な実施形態に関して、説明してきたが、さらなる変更例がそれ自体を当業者に示唆しうるので、この説明は限定として意味するものではなく、記載の説明の特許請求の範囲および本明細書に提示されているさまざまな説明および図面に該当するような変更例を網羅することが意図されていることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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