JP2007057017A - 回転直動変換機構 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな推力を効率良く発生可能で、噛み合い設定箇所以外での干渉を抑制することのできる回転直動変換機構を提供すること。
【解決手段】外周面にねじ部１ａを有するラックロッド１と、ラックロッドに対して相対回転可能かつ相対軸移動可能に設けられたホルダ部材３と、ホルダ部材に回転可能に支持されて外周面にねじ部と噛合う環状溝２１ｂを有しかつラックロッドの中心軸に対してねじ部のリード角に等しい軸角又は大きい軸角でねじり配置された公転ローラ２１と、を備えた回転直動変換機構において、ねじ部と環状溝の噛み合い箇所における両接平面を公転ローラの中心軸２１ｄに対して直交させること。噛合い箇所を含めてその近傍でねじ部と環状溝の少なくとも一方の面を平面または凸曲面とすること。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転運動と直線運動の間で運動方向を変換することにより回転トルクと推力を変換する回転直動変換機構に係り、特に、大推力で信頼性が高くがたの小さい高効率のパワーステアリング装置に好適な回転直動変換機構に関する。

まず最初に、自動車のパワーステアリング装置についてその概要を説明する。図２１は、乗用車で現在主流となっている、ラックピニオン方式のステアリング機構である。主な構成要素は、ステアリングホイール１０１、その回転軸であるステアリングコラム１０２、その下端部に設けられたピニオン１０３、そのピニオン１０３に噛合うラックを設けたロッド（このロッド自体をラックと称することが多いが、本発明では混乱を避けるため、ラックロッドと呼称し、符号１とする）、その両端に接続し、その他端で操舵輪１０６と繋がるタイロッド１０５である。

これにより、ドライバーがステアリングホイール１０１をまわすと、ステアリングコラム１０２が回転し、下端のピニオン１０３も回転する。ピニオン１０３の回転でそれに噛合うラックによりラックロッド１が軸方向に直動し、それに繋がるタイロッド１０５が動いて操舵を行う。

パワーステアリング装置は、これらの構成要素のいずれかをアシストしてドライバーのステアリングホイール１０１をまわす力を低減するシステムである。近年、このパワーステアリング装置は、自動車に欠かせない装備品となっている。特に最近は、自動車全体がそうであるように、このパワーステアリング装置にも、従来の油圧アシスト方式に代わって、電動アシスト方式が主流を占めるようになり、省エネに貢献している。

本発明でも用いられるような回転直動変換機構は、モータを回転駆動源とし前記ラックロッド１に直動のアシスト力を付与するラックアシスト機構１０７として、電動パワーステアリング装置に適用される。しかも、この場合は、小型化の見地から回転速度の高いモータを用いるのが望ましいので、回転直動変換機構としては減速機構を兼ね備えたものが要求される。このような要求を満たす機構として、例えばボールねじ方式の回転直動変換機構が従来から提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

この特許文献１に記載された装置は、ラックロッド１にねじを切り、このねじにナットを噛み合わせ、そのナットを回転動力源であるモータで回転させることによりラックを直動させるようにしたものである。そして、この場合、モータを１回転させたとき、ねじのリード分だけラックが移動されるので、リード角を小さくしてやれば、その分、大きな減速比が得られ、モータの回転速度が上げられ、小型化が図れることになる。

このとき、ラックロッドのねじとナットのねじの間に大きな荷重が働くので、ここに多数のボールを配し、このボールを循環させて転がり接触とし、摩擦を低減して高効率化が達成されるようにしている。
特開平７−１６５０８９号公報

しかし、上記の特許文献１に示された従来技術は、多数のボールを循環させる手段が不可欠であり、このボール循環が滑らかでないと、ボール部とナット間及びボールとラック間ですべり摩擦が発生し、ボール部の摩擦係数が増大して伝達効率が低下する。

特に、モータを小型化するため、減速比を大きく設定しているステアリング装置では、ねじのリード角を小さくしなければならないので（現状は５度前後）、ボール摩擦係数（現状は０．０１前後）が増加したとすると、図２３に示したように、著しく効率が低下してしまう。図２３は、ボール摩擦係数μ_ｂをパラメータとしたリード角とボールねじ機構の効率の関係を示したもので、図示のように、ボール摩擦係数μ_ｂが０．０１前後から増加するにつれ、伝達効率が低下していくことが判る。

また、上記特許文献１の従来技術では、一旦すべりが発生し出すと、ボール転動面が荒れはじめ、それが一層のすべりを誘発し、破局的なボール摩擦係数の急上昇を招き、短時間で機構の破綻にまで到る恐れがある。このため、このボールねじ機構では、ボールの循環状態を常に良好に保つことが至上命題であり、ボール戻り経路の最適設計と共に、ボールとナットねじ、ラックロッドねじの形状寸法の高精度化が最重要項目となり、高コストとなる。また、このとき必要な精度は、ボール数の増加に伴い急激に上昇するため、コスト面からボール数に事実上の上限が生じる一方、ボール数は、ボールねじ機構が発生できる最大出力を決める。

よって、特許文献１に示すような従来技術によるボールねじ機構は、伝達力に実用上の上限が現われ、従って、これを用いたパワーステアリング装置は、要求される直動出力（ラック推力）が大きな大型車には搭載できないという課題があった。

本発明の目的は、大推力が発生可能な高効率回転直動変換機構の噛合い設定箇所以外での干渉を抑制して信頼性向上を図ることにある。また、本発明の他の目的は、ラックロッドの揺動を抑制して使い勝手の高い回転直動変換機構を実現することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
外周面にねじ部を有するラックロッドと、前記ラックロッドの外周側に設けられて前記ラックロッドに対して相対回転可能かつ相対軸移動可能に設けられたホルダ部材と、前記ホルダ部材に回転可能に支持されて外周面に前記ねじ部と噛合う環状溝を有しかつ前記ラックロッドの中心軸に対して前記ねじ部のリード角に等しい軸角でねじり配置された公転ローラと、を備えた回転直動変換機構において、前記ねじ部と前記環状溝の噛み合い箇所における両接平面を、前記公転ローラの中心軸に対して直交させる構成とする。

また、前記回転直動変換機構において、前記噛合い箇所を含めてその近傍で、前記ねじ部と前記環状溝の少なくとも一方の面を平面または凸曲面とする構成とする。

また、外周面にねじ部を有するラックロッドと、前記ラックロッドの外周側に設けられて前記ラックロッドに対して相対回転可能かつ相対軸移動可能に設けられたホルダ部材と、前記ホルダ部材に回転可能に支持されて外周面に前記ねじ部と噛合う環状溝を有しかつ前記ラックロッドの中心軸に対して前記ねじ部のリード角に等しい軸角でねじり配置された公転ローラと、を備えた回転直動変換機構において、
前記ねじ部と前記環状溝との噛合い箇所と、前記噛合い箇所を通るねじ山フランク上の螺線と、公転ローラ中心軸とを、前記公転ローラ中心軸と前記ラックロッド中心軸の共通垂線方向に直交する直交面へ投影したとき、噛合い箇所投影点における螺線投影線の接線が公転ローラ中心軸投影線と直交するべく前記噛合い箇所を設定し、
前記ラックロッド中心軸及び前記共通垂線に平行で前記噛合い箇所を通る噛合い設定平面上で、前記噛合い箇所で接し合い、その接し合った接点での接線が前記共通垂線と同一方向となるべく二本の線を設定し、
前記二本の線の内で一方の線を前記噛合い螺線に沿ってスイープして形成する面をねじ山フランクとし、他方の線を前記公転ローラ中心軸を中心に回転して形成される面を環状溝面とする構成とする。

本発明によると、大きな推力が発生可能であり機構効率も高い回転直動変換機構において、噛み合い部における不慮の干渉を抑制して信頼性を高めることができる。

また、推力の出力部の不要な揺動を抑制して使い勝手の高い回転直動変換機構の実現を可能にすることができる。

本発明の実施形態に係る回転直動変換機構について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。まず、本発明の第１の実施形態に係る回転直動変換機構を自動車のラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用した構成例を図１乃至図１２、図２１、図２２、図２４に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転直動変換機構が適用された電動パワーステアリング装置のラックアシスト機構の縦断面図であり、図２は図１に示すラックアシスト機構に手前の公転ローラを正規の姿勢で配した図であり、図３は図１又は図２に示すラックアシスト機構に対して視点を９０度回転した時（図１や図２の上部から見下ろした場合）の縦断面図であり、手前にくる公転ローラも描いてある。また、図４は本実施形態に関する全ての公転ローラの側面図であり、図５は本実施形態に関する公転ローラとホルダ部材のサブアセンブリの側面図（一部が断面図であり、図６のＢ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４）であり、図６は図５に示すサブアセンブリの横断面図（図５のＡ−Ａ）である。

また、図２１は、本実施形態が適用されたラックアシスト機構の電動パワーステアリング装置における配置を示す図であり、図２２は本実施形態に係る回転直動変換機構の回転直動変換動作を説明する図である。さらに、図７乃至図１２、図２４は、本発明の実施形態に係る回転直動変換機構における噛合い面についての説明図である。

最初に、本発明の実施形態に係る回転直動変換機構の構成を説明する。まず、図５と図６に示す、公転ローラ２１，２２，２３とホルダ３のサブアセンブリを説明する。図４から分かるように、これら公転ローラの右ローラ端部２１ｃ１〜２３ｃ１は、左ローラ端部２１ｃ２〜２３ｃ２に比較して長い。これは、左ローラ端部にはラジアル軸受（以後、左公転ローララジアル軸受２１ｆ２〜２３ｆ２と称する）のみ設置するのに対し、右ローラ端部は、ラジアル軸受（以後、右公転ローララジアル軸受２１ｆ１〜２３ｆ１と称する）とともにスラスト軸受（以後、公転ローラスラスト軸受２１ｅ〜２３ｅと称する）の設置スペースを確保するためである。

これら公転ローラは、公転ローラスラスト軸受をスラストロックナット２１ｊ，２２ｊ，２３ｊで固定した後、中央の外周に設けたねじ（以後、公転ローラ取り付けねじ２１ｍ〜２３ｍと称する）で右ホルダ端板３ｃに配置する。ここで、右ホルダ端板３ｃの右側には、パイプ部３ｘが延在し、そこにモータ５の構成要素であるロータ５ａが、圧入又は焼き嵌めによりあらかじめ固定されている。

次に、公転ローラ左端部２１ｃ２〜２３ｃ２を左ホルダ端板３ｂに設けたローラ挿入穴へ通し、その後、左公転ローララジアル軸受２１ｆ２〜２３ｆ２を嵌合する。この手順と構成により、ローラ挿入穴へ公転ローラ左端部を通す時は、左公転ローララジアル軸受の概略内径の円筒を左公転ローララジアル軸受の概略外径の穴へ通すため、その大きな径差を利用して、ねじり配置された複数の公転ローラをホルダに組み込むことが可能になる。その後、ラジアルロックナット２１ｋ〜２３ｋ（但し、２２ｋ，２３ｋは図示せず）で内輪を固定すると同時に、左公転ローララジアル軸受に予圧をかけるため、波板ばね２１ｋ１〜２３ｋ１（但し、２２ｋ１，２３ｋ１は図示せず）を介して外輪を弾性支持する。

このようにして公転ローラの両端を軸支したホルダ端板３ｂ，３ｃを、ホルダ連結部３ｄで連結してホルダ部材３を形成する。ここで、本実施形態のホルダ連結部３ｄは、左ホルダ端板３ｂと一体化しているため、剛性が高く、軽量化を実現できるという効果がある。また、ホルダ連結部３ｄと右ホルダ端板３ｃはホルダ連結ねじ３ｇで締結する。これにより、公転ローラの中心軸（以後、公転ローラ軸と称する）２１ｄ，２２ｄ，２３ｄが、ラックロッドの中心軸（以後、ラックロッド軸と称する）１ｄに対してラックロッドねじ山１ａのリード角程度の軸角をもってねじり配置される。ここで、この軸角の詳細は、ラックロッドねじ山の面とそれに噛合う公転ローラ環状溝の面の設定に依存するため、後述するこれら噛合い面の詳細説明のところで、説明する。以上のようにして、公転ローラとホルダ部材のサブアセンブリを製作する。

ここで、図４に表わされているように、各公転ローラ２１，２２，２３に設けた複数の環状溝（ラックロッド１のねじにおける螺旋状溝とは異なって環状の溝）は、軸方向にその配置位置をずらしながら設ける。本実施形態は、公転ローラをラックロッド１の周囲に等角度間隔で配するため、公転ローラ２２の環状溝２２ｂは公転ローラ２１の環状溝２１ｂよりもＰ／２だけ右側にずらし、公転ローラ２３の環状溝２３ｂは環状溝２１ｂよりもＰだけ右側にずらす。これら環状溝の機構組立て時の軸方向位置は、この各公転ローラのずらし量とともに、公転ローラスラスト軸受の厚さやそのスラスト軸受を固定するホルダの取り付け箇所軸方向位置等により決まる。このため、関連するこれらの寸法や位置の高精度化で公転ローラ環状溝の機構組立て時の軸方向位置精度確保に対処することは誤差の重なりのため極めて困難となる。

そこで、本実施形態は、公転ローラとホルダの取り付け箇所を公転ローラ取り付けねじ２１ｍ〜２３ｍとし、このねじを設けた公転ローラスラスト軸受をまわして公転ローラの軸方向位置を調整可能な構造としている。この調整は、後述するように、ラックロッド１をこのサブアセンブリにねじ込んだ状態で行う。調整後は、リング形状からラックロッド側を切り欠いたＣ形状の公転ローラロック部材２１ｎ〜２３ｎをかしめて、公転ローラの軸方向位置を固定する。

この結果、前記した極めて困難な寸法管理が不要となり、製作コストの大幅な低減を可能にするという特有の効果がある。また、公転ローラロック部材２１ｎ〜２３ｎをＣ形状としたのは、公転ローラスラスト軸受２１ｅ〜２３ｅの外径をラックロッド１の外径に近いところまで拡大し、軸受負荷容量の最大化とともに、公転ローラスラスト軸受からスラスト荷重作用線がはずれる距離をできるだけ小さくするためである。後者は、スラスト荷重反力とスラスト荷重による発生トルクを最小化し、それを打ち消すために軸受各部に生じる荷重の集中や新たに生じる荷重を抑制するためである。

また、左公転ローララジアル軸受２１ｆ２〜２３ｆ２を左ホルダ端板３ｂに固定しない構成としたために公転ローラ軸方向に移動可能とし、さらに、公転ローラスラスト軸受２１ｅ〜２３ｅを複列スラスト軸受としたため、ホルダ部材３への固定側である公転ローラスラスト軸受を公転ローラ軸方向へ移動しても公転ローラ２１，２２，２３の各軸受への負荷は変化しない。これにより、公転ローラの軸方向位置の調整を左ホルダ端板３ｃ側だけで行うことが可能となり、組み立てが容易になるという効果がある。

次に、公転ローラ２１，２２，２３とホルダ部材３のサブアセンブリ（図５と図６を参照）に、ラックロッド１をねじ込む。この時、ラックロッドねじ山１ａと公転ローラ環状溝２１ｂ〜２３ｂが噛合う。そして、前述したように、ラックロッド１が容易に回転するように、各公転ローラ２１〜２３の軸方向位置を調整する。そして、左ホルダ端板３ｂに左ホルダラジアル軸受３ｆ２と左ホルダスラスト軸受３ｅ２を装着した上で、それらを、左ケーシング６ａへ挿入する。この時、左板ばね３ｐで左ホルダラジアル軸受３ｆ２に予圧をかける。

その後、予圧をかけるための右板ばね３ｑを装着した上で右ホルダラジアル軸受３ｆ１を右ホルダ端板３ｃと左ケーシング６ａ間に挿入する。さらに、右ホルダスラスト軸受３ｅ１を軸受押さえ４のかしめにより左ケーシング６ａに装着する。この時、ラックロッド１の回転を止めた状態で、ホルダ部材３が最もスムーズに回転する位置で軸受押さえ４を固定する。これにより、公転ローラとホルダ部材のサブアセンブリは、左側ケーシング６ａに対して、回転可能な状態で固定される。

ここで、ホルダ部材を回転支持する軸受は、ラジアル軸受とスラスト軸受の役割を有するアンギュラー玉軸受またはテーパローラ軸受としてもよい。また、両ホルダ軸受は各々複列アンギュラー玉軸受でも勿論良い。また、調芯性を持った軸受にしてもよく、この場合、軸受取り付け精度を低減できるという効果が生じる。また、特に、公転ローラスラスト軸受２１ｅ〜２３ｅを調芯軸受とした場合、ある程度のラジアル荷重を受けることが可能となるため、右公転ローララジアル軸受２１ｆ１〜２３ｆ１を略してコスト低減を図ることが可能となる。

次に、ステータ５ｂが圧入又は焼き嵌めされている右ケーシング６ｂを、これまでのアセンブリに右側から被せ、両ケーシング６ａ，６ｂをねじ止め等により接続する。これにより、ステータ５ｂとロータ５ａが対向してモータ５が形成される。右ケーシング６ｂの端部近くには、右ラックロッドレール９ｂが設けられる。これは、その内径がラックロッド１の外径よりもわずかに大きい寸法とし、その面仕上げはラックロッド１がこすれても損傷しない程度のレベルに加工されている。まったく同様のもの（左ラックロッドレール９ａ）が左ケーシング６ａの端部に設けられる。

ここで、以上の組み立てに際しては、適宜、グリースが構成部品間に流し込まれる。ところで、回転直動変換動作を起こすためには、直動部であるラックロッド１の回転を防止して直動のみ許す直動対偶が必要である。本実施形態では、図２１のピニオン１０３とラックロッド１に設けたピニオン１０３と噛み合うラックがその役目を果たす。これが無いようなシステムの場合、例えばステアバイワイヤシステムなどでは、ボールスプラインのような直動対偶を別途備える必要がある。本実施形態に適用されるようなステアリング機構の場合、ボールを省略してすべり対偶としても直動部の速度は小さいため効率低下は小さい。よって、コスト重視の場合は、単純なスプライン継ぎ手のような単純な構造としても差し支えない。このことは、ステアリング機構以外での適用において、直動部の要求速度が小さい場合、一般的に当てはまる。

次に、本実施形態の噛合い箇所となる公転ローラ環状溝面とラックロッドねじ山フランクの面形状について、その製作法を述べつつ説明する（図７〜図１２を参照）。本実施形態に係る回転直動変換機構におけるラックロッドねじ山は一条ねじであり、ねじ山の側の噛合い面は二面となる（ラックロッドのねじ山の右と左の側面、すなわちロックロッドの溝底面から立ち上がった右と左の側面）。

図７、図９、図１０、図１１及び図１２は、図１に示す回転直動変換機構に対して、視点を右下手前におき、図８は紙面手前を視点として、ねじ山の左側の面（側面）を左ラックロッドねじ山フランク１ａ１、右側の面（側面）を右ラックロッドねじ山フランク１ａ２とする（図９を参照）。また、それらに噛合う公転ローラ２１，２２，２３は、噛合い状態に関しては３個とも同様であるため、以下の説明では、公転ローラ２１のみを取り上げる。

また、複数存在する公転ローラ環状溝２１ｂの噛合い面を、左ラックロッドねじ山フランク１ａ１に噛合う左側の面（ラックロッドねじを見たときと同様の視点とする）という意味で、一括して左公転ローラ環状溝面２１ｂ１とし、もう一方を右公転ローラ環状溝面２１ｂ２とする（図４と図１２を参照）。なお、ラックロッドのねじ山のフランク（側面）と公転ローラの環状溝面（側面）とが噛み合って回転直動変換するのである。これらの公転ローラ環状溝面は、今後、あいまいさのない場合に限り、特定の環状溝を取り上げて説明を行う。

まず、ねじのフランク（ねじの溝底面部から立ち上がった側面）毎に噛合い設定平面（例えば、図７でＡ面）を設け、その各々の面上に断面線を定義する。噛合い設定平面は、ラックロッド軸１ｄを通る平面と平行で一定の距離（以後、Δと記述する）だけ離れた面として定義される。本実施形態のねじは、左ラックロッドねじ山フランク１ａ１と右ラックロッドねじ山フランク１ａ２の二面があるため（図９を参照）、一般的には、二面の噛合い設定平面を定義する必要がある。

本実施形態は、両噛み合い設定平面のΔが０の場合とする（後述する第６の実施形態はΔが０でない場合であり、図１７におけるＡ１面とＡ２面）。この結果、図７に示すように、二面であるところの噛合い設定平面は一面に縮約される。この縮約された噛合い設定平面をＡ面とする。なお、図７は公転ローラがラックロッドのリード角θでねじり配置された状態で干渉無く（ラックロッドが左右にシフトしてもいずれのシフト点でも噛み合いで不均衡が起こらないこと又は公転ローラの軸方向のいずれの噛み合い位置でも噛み合いに不均衡が起こらないこと）動作するためのねじ創生の第１ステップの説明図であり、具体的には、ラックロッドねじを製作（創生）する説明図であり、ラックロッドねじにおける公転ローラとの噛み合い位置がどこに存在するかを示すものであって、結果的には、公転ローラとの噛み合い点がロッド中心軸を通るＡ面上に整列していることを示している。

次に、図８で示すように、噛み合い設定平面Ａ上に回転直動変換機構の減速割合を決定するラックロッドねじ山のリードと同一の周期を持つラックロッドねじ山断面線β（厳密には縦線部のみで、左側の線をβ１、右側の線をβ２とする）と、それに接触する公転ローラ環状溝断面線γ（厳密には縦線部のみで、左側の線をγ１、右側の線をγ２とする）を描画する。β１とγ１はともに曲線であり、凸と凸で接触し、その接点における共通接線がラックロッド軸１ｄに垂直となっている。β２とγ２も同様である。

図７に示すδ１は、β１とγ１の接点（左接点）を通り、中心軸がラックロッド軸１ｄでリードがラックねじのリードに一致する螺線（以後、ラックロッドねじ螺線と称する）である。図示しなかったが、右接点を通る螺線δ２も同様に定義する。後述するが、ここで設定したβとγの接点が公転ローラ環状溝面（側面）とラックロッドねじ山フランク（側面）が噛合う点となる（このために、このＡ面を噛み合い設定平面と称した）。

このように、図８においては、図７に示す噛み合い設定平面Ａ上にラックロッドねじ山断面線βとローラ環状溝断面線γを描き、互いの断面線の接点における共通接線がラックロッド中心軸１ｄに直交するようにする。図８に示すようにラックロッド（実線）と公転ローラ（点線）が互いに向き合う方向に太鼓形状又は凸面形状を形成するとその接平面での接線がロッド軸に垂直であると、公転ローラが公転してラックロッドがその軸方向に移動するどの位置でも、又は公転ローラがラックロッドと噛み合うローラ軸心方向におけるどの位置でも、公転ローラとラックロッドの噛み合いが不均衡になることが少なくなる（干渉が抑制される）のである。

以上のように、図８に示す噛み合い設定平面上において、ラックロッドのねじ山断面線と公転ローラ環状面断面線の共通接線がラックロッド軸に直交することと、ラックロッドと公転ローラの歯形が凸面形状又は太鼓面形状同士（構成の一例であり、第２〜第５の実施形態では他の構成例が開示されている）で噛み合っていること（凸面同士による接点が図８上で左右側の噛み合い位置で上下動することがないので干渉が発生し難い構成）という２つの要件が本発明の実施形態における特徴の１つでもある。

なお、図８に示す平面における共通接線はロッド軸に垂直であるが、ねじ部と環状溝の噛み合い箇所における接平面は、図８の紙面と図８の共通接線で交差するけれども、図８の紙面と直交する面（すなわち、ラックロッド軸と直交する面）とは異なっており、後述する図１２の３次元図からも分かるように、この接平面、例えば２１ｂ１，２１ｂ２は公転ローラの中心軸に対して直交している（接平面２１ｂ１，２１ｂ２はロッド軸線１ｄに直交とは異なる角度で形成される）。

この特徴によって、ラックロッドと公転ローラの干渉が軽減されるのである（干渉は厳密にはなくなることはないが、なるべく最小にするために、本実施形態ではこの２つを構成としているのである）。なお、干渉をさらになくするための具体策として、上述の２つの要件以外にも、後述する本発明の第６の実施形態で開示するように、公転ローラを、その中心軸がラックロッド軸に対してリード角θよりも大きな角度でねじり配置することを併せた要件とすることによって、干渉をさらに少なくすることができる。

このように、本実施形態の概要は、公転ローラがラックロッドに複数箇所で噛み合っている際に公転ローラの中央部だけではなくて端部寄りの噛み合い箇所でもラックロッドと不均衡となることなく噛み合い、さらに、公転ローラの公転によってラックロッドがどのような位置に移動しても公転ローラとラックロッドの噛み合いが不均衡となることなく噛み合うように、公転ローラとラックロッドのペアで噛み合い歯形を創生（製作）することにある。

次に、図９を用いて、ラックロッドねじ山フランクの製作法（創生）を説明する。左ラックロッドねじ山断面線β１を左ラックロッドねじ螺線δ１に沿ってスィープさせることにより、左ラックロッドねじ山フランク１ａ１を創生する。同様に、右ラックロッドねじ山断面線β２を右ラックロッドねじ螺線δ２に沿ってスィープさせることにより、右ラックロッドねじ山フランク１ａ２を創生する。ここで、ねじ溝底面は、β１とβ２の下端を繋いで上に凸とならない線（直線でもよい）をδ１またはδ２に沿ってスィープさせて創生する。換言すると、図９において、図７のねじ螺旋δに沿ってロッドのねじ断面線βをスィープしてラックロッドの歯形を製作する。

この結果、左ラックロッドねじ山フランク１ａ１及び右ラックロッドねじ山フランク１ａ２は、大局的には螺旋面であり、噛合い箇所近傍においては、局所的にいかなる向きの断面においても負の曲率を持たない（凹曲面ではなくて最小曲率でもたかだか０（０は平面）となる）円筒側面の形状となる。すなわち、凸曲面（最小主曲率がたかだか０であり、マイナスとならない面であると定義する）となっている。

次に、図１０により、公転ローラの軸２１ｄの設定法を説明する（公転ローラの環状溝の創生は後述する図１１と図１２で説明する）。噛合い設定平面Ａと直交し、ラックロッド軸１ｄと平行で、さらにラックロッド軸１ｄからの距離がラックロッド軸と公転ローラ軸の最小軸間距離となるＣ面を考える（公転ローラ軸はラックロッド軸に対してリード角だけずれて配置されるために互いの軸間距離には最小距離が存在する）。なお、このＣ面というのは、ラックロッド軸と公転ローラ中心軸に共通して通る共通垂線（唯一の垂線）に直交する面である。

Ｃ面に垂直な方向からＣ面上にδ１を投影し（ラックロッドのねじ螺旋δ１の投影線）、δ１螺線の投影線ε１（サインカーブとなる）を描画する。そして、このε１のうちで投影前の螺線がラックロッド１の上部側に対応する部分とＡとの交点を求め、その点におけるε１の接線ξ１を描き、そのξ１と直交する軸ζ１を設定する。右ラックロッドねじ螺線δ２においても同様にξ２、ζ２（ともに図示せず）を描画できる。これらζ１，ζ２はＣ面上で互いに平行の関係となっているこれらのうちのいずれかもしくはそれらに平行なＣ面上の軸を公転ローラ軸２１ｄとする。このように、ねじ螺旋δのＣ面への投影線εのうちで、ねじ螺旋δとＡ面との交点（上側）におけるεの接線ξを描き、この接線ξと直交する軸ζを求める。この軸ζを公転ローラの軸方向として設定する。この軸ζのラックロッド軸１ｄに対する傾きが取りも直さずラックロッドのリード角となるのである。

本実施形態では、左右断面線が同一の噛合い設定平面上で定義され、かつ、右接点と左接点（図８参照）のラックロッド軸１ｄからの距離が等しかったため、ζ１とζ２は平行となった。一般的に、左右断面線を定義する互いに平行な噛み合い設定平面をラックロッド軸を通る面から異なる距離に定義した場合、右接点と左接点をラックロッド軸１ｄから等しい距離に設定してしまうと、ζ１とζ２は平行とならず、公転ローラ軸が定義不能となる。この場合には、ζ１とζ２が平行となるように、右接点と左接点をラックロッド軸１ｄから異なる距離に設定する必要がある。

すなわち、ラックロッド軸から噛合い箇所までの距離が左右のフランクで異なるような噛合いとなる。動作の向きで機構効率を変えたい場合等を除いて、このような噛合い設定に大きな意義は見出せないため、通常の場合、ねじ両フランクに対応する二枚の噛合い設定平面はねじ中心軸を通る平面から同一距離の位置に設ける。また、今回の場合、ξ１がサインカーブε１の原点における接線となることから（Δが０に起因する）、ラックロッド軸１ｄと公転ローラ軸２１ｄの軸角は、ラックロッドねじのリード角（厳密には、噛合い設定箇所の径におけるねじリード角）に等しくなる。

次に、図１１と図１２を用いて、公転ローラ環状溝の創生法（製作法）を説明する。まず、図１１にあるように、公転ローラ軸２１ｄが中心軸となるようなローラ素材を配置する（図１１は、図１０で決定した公転ローラ素材（環状溝を未形成）の中心軸をζと一致させて配置した図である）。このとき、この素材が、ラックロッド歯底面と干渉せず、かつ、その中に断面線βと断面線γの全ての接点が含まれるように注意する。

これは、公転ローラ軸２１ｄがラックロッド軸１ｄに対してねじり配置されているため、公転ローラ軸２１ｄ上でラックロッド軸１ｄに最も近づく点（以後、ローラ軸最接近点と称する。これら二軸が最短距離となる二点を結ぶ線分は公転ローラ軸とラックロッド軸の共通垂線に含まれる）から離れるにしたがって、上記断面線の接点は公転ローラ軸２１ｄから離れていき、決して一定の距離を保ってはいないからである。このため、一般的なローラ素材の形状は、公転ローラ軸２１ｄを中心軸とする回転体であって、ローラ軸最接近点における径を最小とする鼓形状が最も適している。軸角が小さかったり、公転ローラ２１の長さが短い場合には、円柱でも構わない。このように、図１１では、図１０で決めた軸ζに公転ローラの中心軸２１ｄが一致するように公転ローラ素材を設置するのである。

次に、公転ローラ環状溝断面線γ１，γ２とそれをつなぐ直線からなる線（図８参照）を公転ローラ軸２１ｄを中心に回転させ、その回転の結果できる立体図形を公転ローラ素材から除去することにより、複数のローラ環状溝面２１ｂ１，２１ｂ２（図４と図１２を参照）を創生する。この結果、各環状溝面は、いわばドーナツの上面のような形状をしており、最も盛り上がった位置が噛み合い設定箇所となる。よって、噛合い設定箇所近傍における噛合い面の局所形状は、円柱側面の形状となる。

また、本実施形態のように、ローラ環状溝断面線が周期的な線であっても、ローラ軸最接近点からの距離によって各環状面形状が異なってくる。図１２に示すように、公転ローラ素材を中心軸２１ｄを軸心として回転させてできる形状であるので、ラックロッドのねじ形状に対応する環状溝を創生する。図８に示すように、ラックロッドと公転ローラの接平面における共通接線が仮にラックロッド軸に直交するのではなくて傾斜していれば、公転ローラがラックロッドに噛み合う点が上下動する成分を有するので干渉が生じるが、本実施形態では共通接線がラックロッド軸に直交するようにしているので干渉は殆どない。

以上述べた公転ローラ２１における環状溝面２１ｂ１，２１ｂ２の創生とまったく同様に、公転ローラ２２において環状溝面２２ｂ１，２２ｂ２を創生し、公転ローラ２３において環状溝面２３ｂ１，２３ｂ２を創生する。

次に、本発明の実施形態に係る回転直動変換機構作の動作について、図２２を用いて説明する。図２２は、動作原理を説明するため、ラックロッド１の外周面を展開して示した図である。

図２２において、モータが上から下へ回転する場合に限定して考える。ホルダ部材がラックロッド軸を中心に回転し、これに保持されている３本の公転ローラもモータと同一回転を行う。よって、図２２では、公転ローラは上（Ａ位置）から下（Ｂ位置）へ垂直に移動する。図２２の太線は、公転ローラがＡ位置にある場合の右ラックロッドねじ山フランクを示す。

そして、このＡ位置から、公転ローラがδラジアン（ｒａｄ）だけ公転してラックロッドの円周上をδ・（ラック軸半径）だけ動いてＢ位置に到達した場合を考える。このとき、右公転ローラ環状溝面の位置は、ラックロッド軸方向には移動せず、展開図上では上下方向にのみ移動する。よって、ラックロッドが軸方向（展開図上では左右方向）に、δ・（ラックロッド軸半径）・ｔａｎ（ラックロッドねじリード角）だけ動いた場合、右ラックロッドねじ山フランクが左に動いて破線の位置となり、公転ローラ環状溝とラックロッドねじ山の噛み合いを保つ。このようにして回転直動変換が生じる。

また、モータの１回転あたりのラック移動量Ｍ（以後、機構ピッチと称する）は、δを２πとして、
Ｍ＝２π・（ラックロッド軸半径）・ｔａｎ（ラックロッドねじリード角）
となる。この式から明らかなように、ラックロッドねじリード角を小さくすることにより、減速割合を増大できることが分かる。

また、噛み合い箇所は、公転ローラ側の環状溝面とラックロッド側のねじ山フランクであり、曲率の小さい面同士の噛み合いとなる。よって、噛み合い時の弾性変形によって広範囲で接触が起きるため、発生する応力の最大値（ヘルツ応力）が抑制される。このために、噛み合い一箇所あたりの負荷荷重が増大し、コンパクトながら、大きな推力が発生可能になるという効果がある。

また、噛み合い箇所では、相対すべりが無くなる向き、すなわち一体で動く向きに摩擦力が働く。この摩擦力によって、公転ローラは、その公転ローラ環状溝がラックロッドねじ山というレール上を転がるように自転を起こす。ここで重要なことは、公転ローラが自転しても噛み合い箇所において公転ローラ溝が軸方向に移動しないということである。これは、公転ローラ溝がねじではなく環状溝であることから実現している。このように、公転ローラは全噛み合い箇所での摩擦の和が低減するように自ら自転速度を制御するため、損失が小さく高効率になるという効果がある。

次に、噛み合い箇所における詳細な動作を説明する。前述したように、ラックロッド１は３個の公転ローラ２１，２２，２３と噛合うが、噛合い状況は同様であるため、公転ローラ２１との噛合い箇所のみを説明する。さらに、噛合い面は右と左の二系統あるが、噛合い状態は同様であるため、ここでは、左ラックロッドねじ山フランク１ａ１と左公転ローラ環状溝面２１ｂ１の噛合いに限定して説明を行う。

図７〜図１２によって説明した両噛み合い面の創生法（製作法）から、噛合い箇所は、左断面線β１とγ１の接点になることが分かる。これらの創生法を言い換えると（二次元的表現で云うと）、噛合い箇所と当該箇所を通るねじ山フランク上の螺線と公転ローラ軸２１ｄを、公転ローラ軸２１ｄとラックロッド軸１ｄの共通垂線方向に直交する面Ｃへ投影したとき、噛合い箇所投影点における螺線投影線εの接線ξが公転ローラ中心軸投影線と直交するべく前記噛合い箇所を設定し、前記ラックロッド軸１ｄ及び前記共通垂線に平行で前記噛合い箇所を通る噛合い設定平面Ａ上で、前記噛合い箇所で凸同士で接し合い、その接点での接線が前記共通垂線と同一方向となるべく、二本の断面線β１とγ１を設定し、二本の断面線の内でβ１線を前記噛合い螺線δに沿ってスイープして創生する面をラックロッドねじ山フランク１ａ１とし、γ１線を前記公転ローラ軸２１ｄを中心に回転して創生する面を公転ローラ環状溝面２１ｂ１としたということができる。

また、図８に示す左接点における共通接線を公転ローラ軸２１ｄ中心に回転させてできる面は、左公転ローラ環状溝面２１ｂ１の創生法（図１２参照）から、噛合い箇所における環状溝面２１ｂ１の接平面となることがわかる。さらに、その共通接線は、公転ローラ軸と直交することもわかるため、その接平面は公転ローラ軸２１ｄと直交することがわかる（ラックロッドねじ部と公転ローラ環状溝の噛み合い箇所における両接平面が公転ローラの中心軸に対して直交する）。

一方、図１０で示すような、公転ローラ軸２１ｄの方向と噛合い点におけるラックロッドねじ山フランク１ａ１の関係から、公転ローラ環状面の噛合い箇所における接平面は、ラックロッドねじ山フランク１ａ１の噛合い箇所における接平面ともなっていることがわかる。すなわち、噛合い箇所における左ラックロッドねじ山フランク１ａ１と左公転ローラ環状溝面２１ｂ１の両接平面は同一となり、前記公転ローラ軸２１ｄに対して直交することがわかる。

図２２で示した向きに公転ローラが動くようにホルダ部材３を回転させた場合を考える。この向きは、図１２中のブロック矢印の向きである。この時、公転ローラ最接近点よりも奥側で左ラックロッドねじフランク上の噛合い箇所を通るラックロッドに垂直な断面を考える（図１２参照）。この断面を図２４に示す（図２４とみると、公転ローラ最接近点よりも奥側断面であるので、ラックロッド１の中心軸１ｄと公転ローラの中心軸２１ｄが図面上で左右にずれている）。ここで、図２４は、図８に示すように共通接線がラックロッド軸に直交すると干渉が抑制されることの理由付けを説明するために用いられる。この際、公転ローラ軸角をラックロッドのリード角に等しくして配置している。

図２４は、前述した向きにホルダ部材３を回転させたとき、そのホルダ部材に載ってラックロッド１と公転ローラ２１を見た図である。図２４には、この瞬間前後の噛合い点の軌跡をこの断面に投影したものを矢印で示す。この二本の軌跡（実線と点線）から、二面上の噛み合い点は、噛合い前後で図２２の垂線方向における位置が入れ替わることがわかる。本実施形態の噛合い点における両噛合い面の共通接平面は図２２の垂線を含む平面となっているため、噛合い前または噛合い後で、両噛み合い面が噛合い点近傍で干渉を起こすことがない。なぜならば、そうでない（共通接平面が図２２の垂線と交差する平面である場合）と、噛合い前または噛合い後で、両噛み合い面が図２２の垂線方向で位置を入れ替えることになり、それはどちらかで干渉が生じていることになるからである。

以上の説明によって、本実施形態では、噛合いを設定する箇所以外での不慮の干渉を抑制できるため、噛合い状態を精度良く把握でき、信頼性の向上を可能とする効果がある。さらに、本実施形態は、噛み合い箇所の軸方向位置によらないため、複数の噛み合い箇所において不慮の干渉を抑制できることを示している。この結果、複数の噛み合い箇所を設定しても、全ての箇所で噛み合い状態を精度良く把握でき、高信頼性で大出力を扱うことを可能とする効果がある。ここで、噛合いが公転ローラ軸に直交する面で起るため、噛合い面の位置精度が悪いと、強く当たる噛合い箇所を支点としてラックロッド１が回転し、ラックロッド軸が機構全体の中心軸（ホルダ部材３の中心軸）のまわりを揺動するという課題が生じる。本実施形態では、ラックロッド１の両端側に、前記のラックロッドレール９ａ，９ｂを配したため（図２と図３を参照）、ラックロッド１の揺動が抑制され、使い勝手が向上する。

一般に、ねじ面は、それを形成する断面線を直線としても、最小主曲率が負となる（凹となる方向が面内に存在する）ため、噛合い設定箇所以外での干渉の危険性がある。本実施形態では、噛合い設定箇所近傍における両噛み合い面の局所形状が両者とも円筒側面（最小主曲率が０であり負ではない）となっている。また、噛合い設定箇所における両者の母線方向も概略一致するため、ヘルツ応力の増大を抑制しつつ、噛合い設定箇所以外での不慮の干渉を一層抑制できるため、噛合い状態をさらに精度良く把握でき、信頼性の一層の向上を可能とする効果がある。

本実施形態の噛合い面の加工法としては、鼓状のエンドミルを用いて、左右の噛合い面を別々に製作する方法が挙げられる。特に、公転ローラの環状溝面の加工では、公転ローラ素材をその軸中心に回転させながら、エンドミルを公転ローラ軸と交差する方向（ラックロッド軸と公転ローラ軸の軸角）に等間隔に動かして、複数の溝面を加工する。

次に、本発明の第２の実施形態に係る回転直動変換機構を図１３に基づいて説明する。図１３は、噛合い設定平面における公転ローラとラックロッドの断面図を示したもので、ローラ環状溝の断面線γ１，γ２が直線となる以外は、既に説明した第１の実施形態と同様であるため（公転ローラ環状溝の断面線γが凸曲線ではなくて直線である）、その他の部分の構造、動作及び効果についての説明は省略する。公転ローラの環状溝の形状が単純となるため、転造法等の通常の加工が可能となり、製作コストが低減するという効果がある。また、公転ローラ軸を中心軸とする加工を行うことも可能になり、一層の製作コスト低減の可能性も出てくる。また、重要な環状溝同士の間隔精度も向上し、噛合い部の損失が低減して機構効率が向上するという効果もある。また、微妙なテーパをつけて、転造を容易にすることも考えられる。このようにすると、ラックロッド１の揺動が抑制され、使い勝手が向上するという効果もある。

次に、本発明の第３の実施形態に係る回転直動変換機構を図１４に基づいて説明する。図１４は、噛合い設定平面における公転ローラとラックロッドの断面図を示したもので、ローラ環状溝とラックロッドねじ山の断面線γとβが、接点で凸曲線と直線が滑らかに繋がる線となる以外は、既に説明した第１の実施形態と同様であるため（図１４において接点を境にしてその上下で凸曲線と直線になっている）、その他の部分の構造、動作及び効果についての説明は省略する。公転ローラ環状溝及びラックロッドねじ山の形状がともにオーバーハングしない形状となるため、転造法等の通常の加工が可能となり、製作コストが低減するという効果がある。具体的には、わずかに外径が大きく溝幅も大きな素材を準備し、その粗加工溝に曲線の断面線が形成する面形状をした型を挿入し、外周から圧力等の力をかけて成型する。また、噛合い箇所が直線同士になることは困難であるため、公転ローラとラックロッドの接近を抑制できるため、ラックロッド１の揺動が抑制され、使い勝手が向上するという効果もある。

次に、本発明の第４の実施形態に係る回転直動変換機構を図１５に基づいて説明する。図１５は、噛合い設定平面における公転ローラとラックロッドの断面図を示したもので、ローラ環状溝とラックロッドねじ山の断面線γとβを形成している凸曲線が傾斜した直線となる以外は、既に説明した第３の実施形態と同様であるため、その他の部分の構造、動作及び効果についての説明は省略する（第４の実施形態では、接点を境にして断面線γとβが垂直線と傾斜直線となっている）。公転ローラ環状溝及びラックロッドねじ山の形状が更に単純となり、加工が容易となって製作コストが一層低減するという効果がある。また、この形状は、両者に角溝を形成した上で、山の角を落とすような単純な加工も可能となる。

次に、本発明の第５の実施形態に係る回転直動変換機構を図１６に基づいて説明する。図１６は、噛合い設定平面における公転ローラとラックロッドの断面図を示したもので、ローラ環状溝とラックロッドねじ山の断面線γとβを全て短い直線とした以外は、既に説明した第１の実施形態と同様であるため、その他の部分の構造、動作及び効果についての説明は省略する。公転ローラ環状溝及びラックロッドねじ山の形状が極めて単純となり、加工が容易となって製作コストが大幅に低減するという効果がある。また、環状溝深さを浅くし、ねじ山高さを低くした理由は、厳密にいうと干渉する形状となるため、その干渉量が大きくなる噛合い設定点から離れた部分を除いたためである（断面線γとβを短くすることによって公転ローラの最接近点から離れた箇所での噛み合い時間を短くして干渉をなくするようにした）。また、公転ローラを鼓状にすることにより、環状溝数を増大でき大出力を扱うことを可能とする効果を奏する。

次に、本発明の第６の実施形態に係る回転直動変換機構を図１７乃至図２０に基づいて説明する。図１７と図１８は、ラックロッドねじ山および公転ローラ環状溝の創生（製作法）の説明図であり、図１９と図２０は、ラックロッド及び公転ローラの上面拡大図である。第６の実施形態では、公転ローラのラックロッド軸に対するねじり配置をラックロッドのリード角に等しくするのではなくて、リード角よりも大きい角度をもって公転ローラをねじり配置しようとするものである。これによっても干渉を抑える効果を奏することができる。

本実施形態は、噛合い設定平面が左右の噛合いで異なる面とし、この結果、公転ローラ軸２１ｄ〜２３ｄがラックロッド軸１ｄに対して噛合い設定箇所におけるラックロッドねじリード角よりも大きい軸角となる以外は、既に説明した第１乃至第５の実施形態と同様であるため、その他の部分の構造、動作及び効果についての説明は省略する。噛合い点において、ラックロッド軸と公転ローラ軸の共通垂線方向を法線とする平面で噛合い面を切ったとき、その断面に現れる曲線の曲率が正となるため、噛合い設定点以外で生じる不慮の干渉をさらに一層回避できる。この結果、さらに一層信頼性の高い機構を実現できるという効果がある。

図１７において、ラックロッドの右側フランクの噛み合い箇所を繋げた平面がＡ２であり、左側フランクの噛み合い箇所を繋げた平面がＡ１である。本発明の第１〜第５の実施形態では噛み合い箇所を繋げた平面は図１７の中央面と記された面である。また、図１９において、黒丸で示した公転ローラとの噛み合い位置は、ラックロッドのねじ山の右側と左側とでロッド中心軸１ｄからずれた位置である。すなわち、図１９でラックロッドのフランク（側面）の左右を異なる面で加工することによって（公転ローラをリード角以上でねじり配置することで）、左フランク面１ａ１が見え始める位置が中心軸１ｄから右側にずれており、同様に、右フランク面１ａ２が見え始める位置が１ｄから左側にずれている。なお、第１〜第５の実施形態では左右のフラン面が見え始める位置はロッド中心軸１ｄに沿ってずれることなく整列するものある。

このように、第６の実施形態では、公転ローラをリード角以上でねじり配置することで、すなわち、図１０に示すようなδの投影線εを描き、設定平面Ａとの交点での接線ξに対する直交軸ζを設定すると、この直交軸ζが図１９に示すＡ１に沿うこととなって（１ｄに沿うことにはならずに）、この点が噛み合い位置となるのである。

以上に説明した本発明の種々の実施形態では、何れも公転ローラ、例えば公転ローラ２１〜２３について、それらの径がラックロッド１の径と概略同じにしているが、本発明の実施形態としては、強度が許す限り、公転ローラの径をラックロッドの径よりも小さくすることができる。そして、この場合は、公転ローラの本数を更に多くすることができ、これにより、より一層大きなラック推力が要求される場合にも対応することができる。

本発明の第１の実施形態に係る回転直動変換機構が適用された電動パワーステアリング装置のラックアシスト機構の縦断面図である。 図１に示すラックアシスト機構に手前の公転ローラを正規の姿勢で配置した図である。 図１又は図２に示すラックアシスト機構に対して視点を９０度回転した時（図１又は図２の上部から見下ろした場合）の縦断面図である。 本実施形態に関する全ての公転ローラの側面図である。 本実施形態に関する公転ローラとホルダ部材のサブアセンブリの側面図（一部が断面図であり、図６のＢ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４）である。 図５に示すサブアセンブリの横断面図（図５のＡ−Ａ）である。 第１の実施形態における噛合い設定平面と断面線の説明図である。 第１の実施形態における断面線の説明図である。 第１の実施形態におけるラックロッドねじ山フランクを製作する説明図である。 第１の実施形態における公転ローラ軸を設定する説明図である。 第１の実施形態における公転ローラを配置する説明図である。 第１の実施形態における公転ローラ環状溝面を製作する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る回転直動変換機構における断面線の説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る回転直動変換機構における断面線の説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る回転直動変換機構における断面線の説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る回転直動変換機構における断面線の説明図である。 本発明の第６の実施形態に係る回転直動変換機構におけるラックロッドねじ山を製作する説明図である。 第６の実施形態における公転ローラ環状溝面を製作する説明図（下から見上げた図）である。 第６の実施形態におけるラックロッド上面拡大図である。 第６の実施形態における公転ローラ上面拡大図である。 本実施形態が適用されたラックアシスト機構の電動パワーステアリング装置における配置を示す図である。 本実施形態に係る回転直動変換機構の回転直動変換動作を説明する図である。 従来技術に関するボールねじ機構の効率の一例を示す特性図である。 第１の実施形態における公転ローラとラックロッドの断面図（図１２の公転ローラ最接近点より奥側の断面図）である。

符号の説明

１ ラックロッド
１ａ ラックロッドねじ山
１ａ１ 左ラックロッドねじ山フランク
１ａ２ 右ラックロッドねじ山フランク
１ｄ ラックロッド軸
２１，２２，２３ 公転ローラ
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ 公転ローラ溝（環状溝）
２１ｂ１，２２ｂ１，２３ｂ１ 左公転ローラ環状溝面
２１ｂ２，２２ｂ２，２３ｂ２ 右公転ローラ環状溝面
２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ 公転ローラ軸
２１ｅ，２２ｅ，２３ｅ 公転ローラスラスト軸受
２１ｆ１，２２ｆ１，２３ｆ１ 右公転ローララジアル軸受
２１ｆ２，２２ｆ２，２３ｆ２ 左公転ローララジアル軸受
２１ｍ，２２ｍ，２３ｍ 公転ローラ取り付けねじ
３ ホルダ部材
３ｅ１ 右ホルダスラスト軸受
３ｅ２ 左ホルダスラスト軸受
３ｆ１ 右ホルダラジアル軸受
３ｆ２ 左ホルダラジアル軸受
５ モータ
６ ケーシング
９ ラックロッドレール
１０３ ピニオン
１０７ ラックアシスト機構

Claims (8)

1. 外周面にねじ部を有するラックロッドと、前記ラックロッドの外周側に設けられて前記ラックロッドに対して相対回転可能かつ相対軸移動可能に設けられたホルダ部材と、前記ホルダ部材に回転可能に支持されて外周面に前記ねじ部と噛合う環状溝を有しかつ前記ラックロッドの中心軸に対して前記ねじ部のリード角に等しい軸角でねじり配置された公転ローラと、を備えた回転直動変換機構において、
   前記ねじ部と前記環状溝の噛み合い箇所における両接平面を、前記公転ローラの中心軸に対して直交させる
   ことを特徴とする回転直動変換機構。
2. 請求項１において、
   前記噛合い箇所を含めてその近傍で、前記ねじ部と前記環状溝の一方の面を平面または凸曲面とすることを特徴とする回転直動変換機構。
3. 請求項１において、
   前記噛合い箇所を含めてその近傍で、前記ねじ部と前記環状溝の両面を凸曲面とすることを特徴とする回転直動変換機構。
4. 外周面にねじ部を有するラックロッドと、前記ラックロッドの外周側に設けられて前記ラックロッドに対して相対回転可能かつ相対軸移動可能に設けられたホルダ部材と、前記ホルダ部材に回転可能に支持されて外周面に前記ねじ部と噛合う環状溝を有しかつ前記ラックロッドの中心軸に対して前記ねじ部のリード角に等しい軸角でねじり配置された公転ローラと、を備えた回転直動変換機構において、
   前記ねじ部と前記環状溝との噛合い箇所と、前記噛合い箇所を通るねじ山フランク上の螺線と、公転ローラ中心軸とを、前記公転ローラ中心軸と前記ラックロッド中心軸の共通垂線方向に直交する直交面へ投影したとき、噛合い箇所投影点における螺線投影線の接線が公転ローラ中心軸投影線と直交するべく前記噛合い箇所を設定し、
   前記ラックロッド中心軸及び前記共通垂線に平行で前記噛合い箇所を通る噛合い設定平面上で、前記噛合い箇所で接し合い、その接し合った接点での接線が前記共通垂線と同一方向となるべく二本の線を設定し、
   前記二本の線の内で一方の線を前記噛合い螺線に沿ってスイープして形成する面をねじ山フランクとし、他方の線を前記公転ローラ中心軸を中心に回転して形成される面を環状溝面とする
   ことを特徴とする回転直動変換機構。
5. 請求項４において、
   前記噛合い設定平面上に設定する前記二本の線の一方を凸曲線とすることを特徴とする回転直動変換機構。
6. 請求項４において、
   前記噛合い設定平面上に設定する前記二本の線を凸曲線とすることを特徴とする回転直動変換機構。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つの請求項において、
   前記公転ローラは、前記ねじ部のリード角に等しい軸角でねじり配置する構造に代えて、前記ねじ部のリード角よりも大きい軸角でねじり配置する
   ことを特徴とする回転直動変換機構。
8. 請求項１乃至８のいずれか１つの請求項において、
   前記ラックロッド中心軸の振れを抑制するラックロッド軸触れ抑制手段を設けることを特徴とする回転直動変換機構。

Images