JP2007107594A - 回転−直動変換機構 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星ねじローラに倒れ力が働いても、トルク損失の増大による回転−直動の変換効率低下を抑制する。
【解決手段】回転−直動変換機構は、外周面に雄ねじ１３を有するねじ軸１２と、ねじ軸１２を囲繞し、かつ内周面に雌ねじ１６を有するローラナット１５と、雄ねじ１３及び雌ねじ１６に螺合した状態でねじ軸１２及びローラナット１５間に介在されるとともに、両端部がそれぞれリテーナ３８，３９によって支持された複数本の遊星ねじローラ２４とを備え、ローラナット１５の回転運動を、遊星ねじローラ２４の自転及び公転を通じてねじ軸１２の直線運動に変換する。各遊星ねじローラ２４は、両端部においてリテーナ３８，３９に圧入される軸２５と、ねじ軸１２の雄ねじ１３及びローラナット１５の雌ねじ１６に螺合する雄ねじ３４を外周に有し、かつ軸２５を中心として回転し得る円筒状のねじ部２７とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、互いに同一軸線上に配置されたねじ軸及びローラナットについて、一方の回転運動を他方の直線運動に変換する回転−直動変換機構に関するものである。

回転運動を直線運動に変換する機構として、遊星式差動ねじ型の回転−直動変換機構が知られている（例えば特許文献１参照）。この変換機構は、外周面に雄ねじを有するねじ軸と、ねじ軸を囲繞し、かつ内周面に雌ねじを有するローラナットと、上記雄ねじ及び雌ねじに螺合した状態でねじ軸及びローラナット間に介在された複数の遊星ねじローラとを備えている。各遊星ねじローラの両端部は、それぞれリテーナにより回転可能に支持されている。

上記構成の変換機構では、ねじ軸及びローラナットについて、その一方が回転可能かつ軸方向への変位不能に設けられ、他方が回転不能かつ軸方向への変位可能に設けられる。そして、前者（一方）が回転されると、各遊星ねじローラがねじ軸及びローラナットの両方に螺合した状態で自転しながらねじ軸の周りを公転する。これらの遊星ねじローラの自転及び公転により、後者（他方）が軸方向へ変位させられる。
特開平１０−１９６７５７号公報

上記回転−直動変換機構では、遊星ねじローラ外周の雄ねじと、ねじ軸外周の雄ねじ（又はローラナット内周の雌ねじ）とについて、条数が互いに異なっていて螺合部分に間隙（バックラッシュ）が生ずる。そのため、例えばねじ軸（又はローラナット）に軸方向の荷重が加わる等すると、遊星ねじローラには、これを上記間隙の分だけ歯すじに沿う方向へ倒れさせようとする力（倒れ力）が作用する。

一方、上記回転−直動変換機構では、複数の遊星ねじローラの両端部が一対のリテーナによって回転可能に支持されている。このリテーナにおいて、遊星ねじローラを支持する支持孔は軸線に平行である。そのため、上記倒れ力を受けた遊星ねじローラはリテーナにより傾斜した状態で支持されることとなる。遊星ねじローラの端部がリテーナの支持孔の壁面に対し均等に接触せず、部分的に強く当った状態、いわゆる片当りの状態となる。その結果、支持孔の壁面において上記遊星ねじローラが強く当った部分には大きな応力が作用し、トルク損失が増大し、回転−直動の変換効率が低下する。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、遊星ねじローラに倒れ力が働いても、トルク損失の増大による回転−直動の変換効率低下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にある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、外周面に雄ねじを有するねじ軸と、前記ねじ軸を囲繞し、かつ内周面に雌ねじを有するローラナットと、前記雄ねじ及び前記雌ねじに螺合した状態で前記ねじ軸及び前記ローラナット間に介在されるとともに、両端部がそれぞれリテーナに支持される遊星ねじローラとを備え、前記ねじ軸及び前記ローラナットの一方の回転運動を、前記遊星ねじローラの自転及び公転を通じて他方の直線運動に変換する回転−直動変換機構であって、前記遊星ねじローラが、両端部において前記リテーナにより支持される軸と、前記ねじ軸の前記雄ねじ及び前記ローラナットの前記雌ねじに螺合する雄ねじを外周面に有し、かつ前記軸を中心として回転し得る筒状のねじ部とを備えている。

上記の構成によれば、遊星ねじローラが、ねじ部と、リテーナによって支持されてねじ部の軸受として機能する軸とに分離されている。この構成により、遊星ねじローラでは、ねじ部が回転しても、その回転が軸に直接伝達されない。

そのため、回転−直動変換機構においてねじ軸及びローラナットの一方が回転されると、その回転がねじ部に伝達されて、同ねじ部が軸上を自転しながらねじ軸の周りを公転する。この際、軸はリテーナとともにねじ軸の周りを回転する。そして、上記ねじ部の自転及び公転により、ねじ軸及びローラナットの他方が軸方向へ変位する。このようにして、ねじ軸及びローラナットの一方の回転が他方の直線運動に変換される。

ここで、軸においてねじ部の軸受となり得る箇所は、少なくともリテーナによって支持される端部を除く箇所である。軸において、上記軸受となり得る箇所の軸方向における長さ（軸受長さ）は、リテーナによって支持される端部の軸方向における長さよりも長い。そのため、軸及びねじ部を一体に設けて遊星ねじローラを構成し、その端部をリテーナによって回転可能に支持した場合よりも、軸受長さを長くすることが可能である。

従って、遊星ねじローラのねじ部に歯すじに沿う方向へ倒れようとする力（倒れ力）が作用すると、ねじ部がねじ軸の軸線に対し傾斜しようとし、軸がねじ部から応力を受ける。しかし、上記のように軸受長さを長くすることで、軸の軸方向に広い箇所で、上記傾斜状態のねじ部から応力を受けることとなる。軸において、傾斜状態のねじ部から極端に大きな応力を部分的に受けることがなくなる。表現を変えると、軸がねじ部から受ける単位面積当りの応力が小さくなる。その結果、トルク損失が増大して回転−直動の変換効率が低下する不具合が抑制される。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記軸の端部は前記リテーナに圧入されているとする。
上記の構成によれば、遊星ねじローラの軸の両端部がそれぞれリテーナに圧入されることにより、両リテーナが前記軸により軸方向に連結された状態となる。そのため、軸がリテーナにより回転可能に支持される場合（背景技術に相当）に比べ、遊星ねじローラを支持する両リテーナの軸方向についての剛性を高めることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記軸上であって前記ねじ部の近傍には、外周面に外歯を有するギヤ部が回転可能に設けられる一方、内周面に内歯を有するリングギヤが、その内歯を前記ギヤ部の外歯に噛み合わせた状態で前記ローラナットに固定されているとする。

ここで、回転−直動変換機構の作動時において、ローラナット及び遊星ねじローラの一方の回転を他方に伝達する際、ローラナットの雌ねじ部と遊星ねじローラの雄ねじ部との螺合部分で滑りが発生すると、一方の回転に対応する角度（滑りがないとした場合に、本来回転すべき角度）分、他方が回転しないおそれがある。

この点、請求項３に記載の発明では、遊星ねじローラの軸上のギヤ部がその外歯において、ローラナットに固定されたリングギヤの内歯に噛み合っている。このことから、上記噛み合い部分を通じて、リングギヤ（ローラナット）と遊星ねじローラとの間で回転が伝達される。そのため、こうした噛み合いのない場合に比べ、ローラナット及び遊星ねじローラの一方の回転を、滑りの発生を抑制したうえで他方に伝達して、その他方を、一方の回転角度に対応した角度に近い角度回転させることが可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記ギヤ部は前記ねじ部に一体に設けられており、その外歯には、前記ローラナットの雌ねじに螺合し得る雄ねじが形成されているとする。

上記の構成によれば、ギヤ部は、その外歯においてリングギヤの内歯に噛み合うとともに、雄ねじにおいてローラナットの雌ねじに螺合することが可能である。従って、遊星ねじローラのローラナット内への組み込みに際し、ローラナットの一方の開放端から、遊星ねじローラにおけるギヤ部及びねじ部の各雄ねじを順にローラナットの雌ねじにねじ込んでゆく。この作業を行うことにより、遊星ねじローラのねじ部をローラナットの雌ねじに螺合させるとともに、ギヤ部をリングギヤの内歯に噛み合わせることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記ギヤ部は、前記ねじ部から分離した状態で設けられているとする。
上記の構成によれば、ギヤ部がねじ部から分離されていることから、それらギヤ部及びねじ部間で力の伝達が行われない。そのため、ねじ部が倒れ力によりいねじ軸の軸線に対し傾斜したとしても、ギヤ部はその影響を受けにくい。従って、ギヤ部がねじ軸に対し傾斜した状態となって、軸に片当りする現象が起こりにくくなる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記ギヤ部は前記軸に取り外し可能に取付けられているとする。
上記の構成によれば、遊星ねじローラの回転−直動変換機構への組み込みに際し、予めギヤ部を軸から取り外しておく。そして、ローラナットの一方の開放端から、遊星ねじローラにおけるねじ部の雄ねじをローラナットの雌ねじにねじ込んでゆく。ねじ部の雄ねじをローラナットの雌ねじに螺合させた後に、ローラナットの他方の開放端から軸上にギヤ部を取付ける。このように、ねじ部をローラナットに螺合させた後にギヤ部を取付けることができるため、遊星ねじローラの組付け順の自由度が増す。また、ギヤ部を雌ねじに螺合させる作業が不要となり、その分、遊星ねじローラの組付け作業が容易になる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明において、前記軸は、前記ねじ軸の軸線に対し、前記ねじ部の歯すじに沿う方向へ傾斜した状態で配置されているとする。

上記の構成によれば、回転−直動変換機構では、遊星ねじローラの軸がねじ軸の軸線に対しねじ部の歯すじに沿う方向へ予め傾斜している。そのため、倒れ力によりねじ部が軸に対し傾斜しようとしても、軸に対しては傾斜しない、又は傾斜したとしてもその傾斜の度合いは小さい。そのため、遊星ねじローラにおけるねじ部が軸に対し、部分的に強く当った状態、いわゆる片当りの状態が発生しにくい。その結果、軸においてねじ部が強く当ることにより不具合、すなわち大きな応力が作用し、トルク損失が増大し、回転−直動の変換効率が低下する現象が抑制される。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、回転−直動変換機構１１はねじ軸１２を備えている。ねじ軸１２は、自身の軸線１０を前後方向（図１中の左右方向）に合致させた状態で配置されている。ねじ軸１２は、前後方向（軸方向という場合もある）へは変位可能に、かつ軸線１０の周りには回転不能に設けられている。

ねじ軸１２の外周面であって、後端面１２Ａから前方へ若干離れた箇所には雄ねじ１３が形成されている。また、ねじ軸１２の外周面であって、雄ねじ１３よりも後端面１２Ａ寄りの箇所にはギヤ１４が一体回転可能、かつ取り外し可能に取付けられている。このギヤ１４は、軸線１０に平行な歯すじを有する平歯車によって構成されている。

また、回転−直動変換機構１１は、前後両端を開放した円筒状のローラナット１５を備えている。ローラナット１５は、自身の中心線を上記軸線１０に合致させた状態で、ねじ軸１２を囲繞している。この構成により、ねじ軸１２とローラナット１５との間には、円環状の空間Ｓ（図３参照）が形成されている。ローラナット１５は、ねじ軸１２とは逆に、軸線１０を中心として回転可能に、かつ前後方向へ変位不能に設けられている。

ローラナット１５の内周面であって、前後方向中間部分には、雌ねじ１６を有する小径孔部１７が形成されている。同内周面であって、小径孔部１７の前後両側には、その小径孔部１７よりも径の大きな大径孔部１８，１９が形成されている。

大径孔部１８，１９には、円環状をなすリングギヤ２１，２２がそれぞれ圧入されている。各リングギヤ２１，２２の内周面には、軸線１０に平行な歯すじを有する内歯２３が形成されている。

図１〜図３に示すように、上記空間Ｓには軸線１０を中心として等角度毎に複数本の遊星ねじローラ２４が配置されている。各遊星ねじローラ２４は、図５及び図６に示すように、円柱状の軸２５と、前後両端を開放した略円筒状の回転体２６とを備えて構成されている。軸２５は、上記軸線１０に対し平行に配置されている。軸２５では、その大部分が小径孔部１７内に位置するが、前後両端部分は前後の大径孔部１８，１９内に位置している。

回転体２６は、前記小径孔部１７の雌ねじ１６に対応して前後方向についての中間部分に位置するねじ部２７と、前後両リングギヤ２１，２２の内歯２３に対応してねじ部２７の前後両側に位置する一対のギヤ部２８，２９とを備えて構成されている。特に、後ろ側のギヤ部２９の前後長は、前述したねじ軸１２のギヤ１４の厚みよりも長くなるように設定されている。これは、ねじ軸１２が前後方向へ変位した場合に、位置に拘わらずギヤ部２９がギヤ１４に確実に噛み合うようにするためである。そして、これらねじ部２７及び両ギヤ部２８，２９は、互いに前後に連結された状態で一体に形成されている。

回転体２６内のねじ部２７に対応する箇所には、軸２５よりも若干径の大きな小径孔部３１が形成されている。また、回転体２６内の両ギヤ部２８，２９に対応する箇所には、上記小径孔部３１よりも径の若干大きな大径孔部３２，３３が形成されている。

そして、これらの小径孔部３１及び両大径孔部３２，３３内に上記軸２５が挿通されている。この軸２５の小径孔部３１に対応する箇所において、回転体２６が回転可能に支持されている。表現を変えると、軸２５の小径孔部３１に対応する箇所が軸受として機能する。

この小径孔部３１の軸方向についての長さを軸受長さＬ１とすると、この軸受長さＬ１は、軸２５及び回転体２６を一体に設けて遊星ねじローラ２４を構成し、その軸２５の前後両端部を、後述するリテーナ３８，３９に設けた支持孔４１，４２によって支持する場合（背景技術に相当）の軸受長さＬ２，Ｌ３の和よりも長くなっている。

ねじ部２７の外周面には、上述したローラナット１５の雌ねじ１６及びねじ軸１２の雄ねじ１３に螺合し得る雄ねじ３４が形成されている。また、前側のギヤ部２８の外周面には平歯からなり、かつ前側のリングギヤ２１の内歯２３に噛み合い得る外歯３５が形成されている。外歯３５における歯すじは、軸線１０に平行に形成されている。さらに、外歯３５には、上記ローラナット１５の雌ねじ１６に螺合し得る雄ねじ３６が形成されている。従って、前側のギヤ部２８では、雄ねじ３６のねじ山が、軸線１０の周りに均等に形成された平歯（外歯３５）の歯溝によって分断された形態をなしている。なお、図６では、ねじ部２７における雄ねじ３４と、ギヤ部２８における雄ねじ３６とが簡略化されて図示されている。

このように、前側のギヤ部２８に外歯３５に加え雄ねじ３６を設けるのは、次の点を考慮したためである。軸線１０を中心として等角度毎に配置され、かつギヤ部２８がねじ部２７と一体である複数本の遊星ねじローラ２４をローラナット１５に組付ける際には、遊星ねじローラ２４をローラナット１５の一方（後ろ側）の開放端から、前側のギヤ部２８及びねじ部２７の各雄ねじ３６，３４を順にローラナット１５の雌ねじ１６にねじ込んでゆくこととなる。この際、前側のギヤ部２８を雌ねじ１６に螺合させるために、外歯３５に加え雄ねじ３６が必要となる。そこで、外歯３５に雄ねじ３６を形成している。

また、後ろ側のギヤ部２９の外周面には平歯からなり、かつ後ろ側のリングギヤ２２の内歯２３、及びねじ軸１２のギヤ１４に噛み合い得る外歯３７が形成されている。外歯３７における歯すじは、軸線１０に平行に形成されている。なお、この外歯３７には、前述した前側のギヤ部２８におけるような雄ねじ３６は形成されていない。

図１及び図２に示すように、前側のリングギヤ２１の前方近傍、及び後ろ側のリングギヤ２２の後方近傍には、それぞれ円環状をなすリテーナ３８，３９が、自身の中心線を軸線１０に合致させた状態で配置されている。これらのリテーナ３８，３９は、ローラナット１５における小径孔部１７の雌ねじ１６よりも大きな外径を有している。各リテーナ３８，３９において、軸線１０を中心とした円周上には等角度毎に複数の支持孔４１，４２が開けられている。図４に示すように、軸線１０に直交する仮想平面Ｐに複数の支持孔４１，４２を投影して見た場合、前側の支持孔４１が後ろ側の支持孔４２に重なる箇所に設けられている。

そして、これらの前後方向に相対向する支持孔４１，４２の対毎に、遊星ねじローラ２４における軸２５の両端部が圧入されている。この圧入により、軸２５が前後両リテーナ３８，３９に固定されている。表現を変えると、これら複数の軸２５により、前後一対のリテーナ３８，３９が連結されている。両リテーナ３８，３９を連結するピラー（支柱）は別途用いられていない。

なお、本実施形態の回転−直動変換機構１１では、ローラナット１５における雌ねじ１６と各遊星ねじローラ２４のねじ部２７における雄ねじ３４が同一方向のねじ（例えば左ねじ）により構成され、ねじ軸１２の雄ねじ１３が上記雄ねじ３４とは異なる方向のねじ（例えば右ねじ）により構成されている。また、上記雄ねじ３４の条数は、雄ねじ１３の条数と異なっている。

上記の構成を有する回転−直動変換機構１１は、例えば次のようにして組立てられる。まず、軸線１０の周りに複数の遊星ねじローラ２４を等角度毎に配置した状態で、前後両リングギヤ２１，２２やねじ軸１２の組付けられていない状態のローラナット１５の雌ねじ１６に螺合させる作業を行う。

この作業に際しては、複数の遊星ねじローラ２４を円環状に配置し、かつその状態に保持してなる組立体を予め作成しておく。この組立体では、複数の遊星ねじローラ２４を軸線１０に平行に、かつその軸線１０を中心とする仮想の円環状空間に等角度毎に配置しておく。円環状空間は、ねじ軸１２と、そのねじ軸１２を囲繞するローラナット１５との間に形成される上記空間Ｓに対応するものである。そして、これらの遊星ねじローラ２４の軸２５の前後両端部をそれぞれ図示しない治具によって保持し、組立体とする。

次に、各遊星ねじローラ２４において、前側のギヤ部２８が挿入方向前側となるように組立体の向きを合わせる。組立体の中心線を、ねじ軸１２を囲繞する前の状態のローラナット１５の中心線に略合致させ、その組立体をローラナット１５に後方から近づける。

各遊星ねじローラ２４のギヤ部２８の前端面を雌ねじ１６の後端面に接触させた状態で、組立体を軸線１０を中心として所定方向へ回転させる。ギヤ部２８の外歯３５には雄ねじ３６が形成されているため、上記組立体の回転に伴い、各ギヤ部２８が雌ねじ１６に噛み始める。この状態で組立体を回転させると、ギヤ部２８においてローラナット１５の雌ねじ１６に螺合した回転体２６は、軸２５を中心として自転しながら軸線１０の周りを公転し、徐々にローラナット１５内に進入する。

各ギヤ部２８の全体がローラナット１５の雌ねじ１６に螺合した後も組立体の回転を継続すると、ギヤ部２８に加えねじ部２７の雄ねじ３４がローラナット１５の雌ねじ１６に螺入してゆく。

組立体がローラナット１５内の所定の位置まで挿入されると、全ての遊星ねじローラ２４について、雄ねじ３４が雌ねじ１６に螺合した状態となる。この状態では、前側のギヤ部２８がローラナット１５の小径孔部１７から抜け出て前側の大径孔部１８内に入り込み、後ろ側のギヤ部２９が後ろ側の大径孔部１９内に位置する。

次に、ギヤ１４を取り外した状態のねじ軸１２をローラナット１５の前方に配置し、ねじ軸１２を後方へ移動させる。ねじ軸１２の雄ねじ１３の後端面を各ギヤ部２８の前端面に当て、ねじ軸１２を軸線１０を中心として回転させる。この回転により、雄ねじ１３が円環状に配列された前側のギヤ部２８に螺合する。ねじ軸１２を回転させてゆくと、雄ねじ１３がギヤ部２８及びねじ部２７に螺合する。雄ねじ１３の後端面が小径孔部１７内の後端面に近い箇所に達するまでねじ軸１２の回転を続けると、雄ねじ１３が全ての遊星ねじローラ２４のねじ部２７と前側のギヤ部２８とに螺合した状態で組立体の回転中心に配置される。

ローラナット１５の後方からギヤ１４をねじ軸１２に近づけ、そのギヤ１４を全ての遊星ねじローラ２４の後ろ側のギヤ部２９に噛み合わせる。この状態でギヤ１４をギヤ部２９に沿って前方へスライドさせ、ねじ軸１２の後端部に外嵌させる。キー等によりギヤ１４をねじ軸１２に対し回転不能に係止する。その後に、治具を遊星ねじローラ２４から取り外す。

続いて、リングギヤ２１をローラナット１５の前方に配置し、回転方向における位置（角度）を合わせた後に、大径孔部１８内に圧入する。この圧入により、リングギヤ２１の内歯２３を前側のギヤ部２８の外歯３５に噛み合わせる。同様に、リングギヤ２２をローラナット１５の後方に配置し、回転方向における位置（角度）を合わせた後に、大径孔部１９内に圧入する。この圧入により、リングギヤ２２の内歯２３を後ろ側のギヤ部２９の外歯３７に噛み合わせる。このようにして、内歯２３をギヤ部２８，２９の外歯３５，３７に噛み合わせた状態でリングギヤ２１，２２を大径孔部１８，１９に固定する。

その後、前側のリテーナ３８をローラナット１５の前方から大径孔部１８に近づける。支持孔４１が各遊星ねじローラ２４の軸２５の前端に合致するようにリテーナ３８の回転方向等における位置を合わせる。この位置合わせをした状態でリテーナ３８を後方へ押圧し、軸２５の前端部を支持孔４１内に圧入させる。また、後ろ側のリテーナ３９をローラナット１５の後方から大径孔部１９に近づける。支持孔４２が各遊星ねじローラ２４の軸２５の後端に合致するようにリテーナ３９の回転方向等における位置を合わせる。この位置合わせをした状態でリテーナ３９を前方へ押圧し、軸２５の後端部を支持孔４２内に圧入させる。全ての遊星ねじローラ２４について軸２５の前後両端部をリテーナ３８，３９に圧入すると、前後両リテーナ３８，３９が複数本の軸２５によって連結された状態となる。

このようにして、ねじ軸１２と、ねじ軸１２の周りに配設されて同ねじ軸１２に螺合する複数の遊星ねじローラ２４と、ねじ軸１２及び遊星ねじローラ２４を囲繞して遊星ねじローラ２４に螺合するローラナット１５とを備える所望の回転−直動変換機構１１が得られる。

上記のようにして組立てられた回転−直動変換機構１１では、ローラナット１５が例えば軸線１０を中心として時計回り方向へ回転されると、その回転が雌ねじ１６及びねじ部２７の螺合部分を通じて回転体２６に伝達される。この伝達により、各回転体２６はそれぞれ軸２５を中心として時計回り方向へ自転しつつ、軸線１０の周りを時計回り方向へ公転する。この際、軸２５が回転体２６から分離されているため、遊星ねじローラ２４では、上記のように回転体２６が回転（自転）しても、その回転が軸２５に直接伝達されることがない。軸２５はリテーナ３８，３９と一体となってねじ軸１２の周りを公転する。

一方、ねじ軸１２は、こうした複数の遊星ねじローラ２４のねじ部２７に螺合している。このねじ軸１２は、軸線１０の周りを回転不能であるが、軸方向へは変位可能である。そのため、各回転体２６の上記自転及び公転によりねじ軸１２が前後方向（軸方向）へ変位する。このようにして、ねじ軸１２及びローラナット１５の一方の回転が他方の直線運動に変換される。この際のねじ軸１２の変位量は、ローラナット１５の回転角度に応じて変化する。

ところで、回転−直動変換機構１１では、上述したようにねじ部２７における雄ねじ３４とねじ軸１２の雄ねじ１３とで条数が互いに異なっていて螺合部分に間隙（バックラッシュ）が生じている。そのため、例えばねじ軸１２に軸方向の荷重が加わる等すると、回転体２６には、これを上記間隙の分だけ歯すじに沿う方向Ａ（図５参照）へ倒れさせようとする力（倒れ力）が作用する。

この点、第１実施形態では、遊星ねじローラ２４の軸２５において回転体２６の小径孔部３１に対応する箇所を軸受として機能させている。この軸２５の軸受長さＬ１、すなわち小径孔部３１の軸方向についての長さは、軸２５及びねじ部２７を一体に設けて遊星ねじローラ２４を構成し、その端部を、リテーナ３８，３９に設けた支持孔４１，４２によって支持する場合（背景技術に相当）の軸受長さＬ２，Ｌ３の総和よりも長くなっている。

従って、上記倒れ力が作用すると、ねじ部２７が軸線１０に対し傾斜しようとし、軸２５がねじ部２７から応力を受けるが、上記のように軸受長さＬ１を長くすることで、軸２５の軸方向に長い（広い）領域で、上記傾斜状態のねじ部２７から応力を受けることとなる。軸２５が、傾斜状態のねじ部２７から極端に大きな応力を受けることがなくなる。別の表現をすると、軸２５がねじ部２７から受ける単位面積当りの応力が小さくなる。

また、上記のようにローラナット１５の回転を各遊星ねじローラ２４に伝達する際、同ローラナット１５の雌ねじ１６と各回転体２６のねじ部２７との螺合部分で滑りが発生すると、ローラナット１５の回転に対応する角度分、回転体２６が回転しないおそれがある。対応する角度とは、滑りがないとした場合に本来回転すべき角度のことである。

この点、第１実施形態では、各回転体２６が、その前後両側のギヤ部２８，２９の外歯３５，３７において、リングギヤ２１，２２の内歯２３に噛み合っている。このことから、リングギヤ２１，２２がローラナット１５と一体で回転した場合、上記噛み合い部分を通じて、リングギヤ２１，２２と各回転体２６との間で回転の伝達が行われる。そのため、こうした噛み合いのない場合とは異なり、各回転体２６がローラナット１５に対し滑る現象が抑制されたうえで、ローラナット１５の回転が回転体２６に確実に伝達されて、同回転体２６が、ローラナット１５の回転角度に対応した角度に近い角度回転する。これに伴い、ねじ軸１２がローラナット１５の回転角度に対応した量に近い量移動する。

以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）各遊星ねじローラ２４を、前後両端部においてリテーナ３８，３９によって支持される軸２５と、ねじ軸１２の雄ねじ１３及びローラナット１５の雌ねじ１６に螺合する雄ねじ３４を外周に有し、かつ軸２５を中心として回転し得る略円筒状のねじ部２７とに分離している。

そのため、軸２５及びねじ部２７を一体に設けて遊星ねじローラ２４を構成し、その前後両端部をリテーナ３８，３９によって支持する背景技術よりも、軸受長さを長くする（Ｌ１＞Ｌ２＋Ｌ３）ことができる。従って、遊星ねじローラ２４のねじ部２７に倒れ力が作用して、ねじ部２７が軸線１０に対し傾斜しようとしても、軸２５がねじ部２７から部分的に大きな応力を受ける現象を抑制し、トルク損失が増大して回転−直動の変換効率が低下する不具合を解消することができる。

（２）各軸２５の両端部を支持孔４１，４２に圧入することで同軸２５をリテーナ３８，３９に固定している。そのため、軸２５がリテーナ３８，３９に回転可能に支持される背景技術に比べ、遊星ねじローラ２４を支持する前後両リテーナ３８，３９の前後方向（軸方向）についての剛性を高めることができる。

また、軸２５をリテーナ３８，３９に回転可能に支持する場合には、それら遊星ねじローラ２４だけでリテーナ３８，３９の前後方向についての剛性を確保することが難しい。これに対しては、前後両リテーナ３８，３９を支柱（ピラー）によって連結することによって対処可能である。しかし、支柱を付加すると、その支柱が両リテーナ３８，３９間のスペースを使用するため、その分、使用できる遊星ねじローラ２４の本数が少なくなる。

この点、軸２５の両端部をリテーナ３８，３９に圧入する第１実施形態では、軸２５が上述した支柱の機能を兼ねる。支柱を付加しなくても、上述したように前後方向についての剛性を確保することができる。そのため、不要となった支柱の分、軸２５を増やすことが可能となる。従って、この場合には、軸２５が支柱の機能を兼ねることと相まってさらに前後方向の剛性を高めることができる。

（３）軸２５上であってねじ部２７の前後両側に、外周面に外歯３５，３７を有するギヤ部２８，２９を一体回転可能に設けている。また、内周面に内歯２３をそれぞれ有するリングギヤ２１，２２をローラナット１５内に固定している。そして、内歯２３に外歯３５，３７を噛み合わせている。

そのため、こうした噛み合いのない場合に比べ、ローラナット１５の回転を、滑りの発生を抑制したうえでねじ軸１２に伝達して、そのねじ軸１２を、ローラナット１５の回転角度に対応した角度に近い角度回転させることができる。

（４）前側のギヤ部２８をねじ部２７に一体回転可能に設け、そのギヤ部２８の外歯３５に、ローラナット１５の雌ねじ１６に螺合し得る雄ねじ３６を形成している。こうした構成を採用することで、ギヤ部２８は、その外歯３５においてリングギヤ２１の内歯２３に噛み合うとともに、雄ねじ３６においてローラナット１５の雌ねじ１６に螺合することが可能となる。従って、ローラナット１５の後方から、回転体２６におけるギヤ部２８及びねじ部２７の各雄ねじ３６，３４を順にローラナット１５の雌ねじ１６にねじ込んでゆくことにより、回転体２６のねじ部２７をローラナット１５の雌ねじ１６に螺合させるとともに、ギヤ部２８を同雌ねじ１６の前方近傍に位置させることができる。

（５）回転体２６の内周面について軸２５に接触する箇所については、その回転体２６が軸２５によって回転可能に支持される箇所であるから、高い精度で加工される必要がある。この加工作業は、回転体２６の内周面において加工の対象となる箇所が長くなるほど難しくなる。

一方、上述した（１）の効果は、軸受長さＬ１を長くすることによって得られるものである。しかし、ねじ部２７は細長く、小径孔部３１は軸２５によって支持される箇所（被軸受部分）として十分な長さを有している。回転体２６の内周面全体を軸２５によって支持される箇所（被軸受部分）としなくても、上記（１）の効果が得られる。

この点、第１実施形態では、回転体２６の内周面における前後両側部分を、中間部分の小径孔部３１よりも径の大きな大径孔部３２，３３としている。これらの大径孔部３２，３３については、軸２５によって回転可能に支持される箇所でないことから、小径孔部３１ほど高い精度をもって加工する必要がない。従って、回転体２６においては、小径孔部３１についてのみ高い精度で加工すればよい。高い精度で加工する箇所の長さが短くなり、加工作業が容易となる。

このように、第１実施形態によれば、上記（１）の効果の確保と回転体２６の内周面の加工のしやすさとの両立を図ることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。

第２実施形態では、各遊星ねじローラ２４において、前側のギヤ部２８が、ねじ部２７及び後ろ側のギヤ部２９とは別部材により構成されている。表現を変えると、第１実施形態での回転体２６が前側のギヤ部２８と、ねじ部２７及び後ろ側のギヤ部２９とに分割されている。そのため、ギヤ部２８と、ねじ部２７及びギヤ部２９とは、軸２５に対しそれぞれ独立して回転可能であり、しかも前後方向に相対変位可能である。さらに、少なくともギヤ部２８は軸２５から取り外し可能に構成されている。すなわち、軸２５には、ギヤ部２８を抜け落ち不能に係止する手段が設けられていない。

前側のギヤ部２８では、外歯３５における雄ねじ３６が割愛されている。これは、ギヤ部２８がねじ部２７と一体となっていないことから、ギヤ部２８をローラナット１５の雌ねじ１６に螺合させなくてもねじ部２７を同雌ねじ１６に螺合させることができるからである。回転−直動変換機構１１について前述した点以外の構成は第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同様の部材、箇所等には同一の符号を付して説明を省略する。

上記の構成を有する回転−直動変換機構１１は概ね第１実施形態と同様にして組立てられるが、遊星ねじローラ２４におけるギヤ部２８の組立てのタイミングが第１実施形態と異なっている。次に、この相違点を中心に、回転−直動変換機構１１を組立てる作業について説明する。

複数の遊星ねじローラ２４を主要部とする組立体を予め作成しておく。各遊星ねじローラ２４では、軸２５から前側のギヤ部２８を取り外し、ねじ部２７及び後ろ側のギヤ部２９のみを軸２５上に残しておく。これらの遊星ねじローラ２４を軸線１０に平行に、かつその軸線１０を中心とする仮想の円環状空間に等角度毎に配置し、図示しない治具によって軸２５の両端をそれぞれ保持し、組立体とする。

次に、組立体の中心線を、ねじ軸１２を囲繞する前の状態のローラナット１５の中心線に略合致させ、その組立体をローラナット１５に後方から近づける。各遊星ねじローラ２４のねじ部２７の前端面を雌ねじ１６の後端面に接触させた状態で、組立体を軸線１０を中心として所定方向へ回転させる。この組立体の回転に伴い、各遊星ねじローラ２４のねじ部２７において、ローラナット１５の雌ねじ１６に螺合したねじ部２７及びギヤ部２９は、軸２５を中心として自転しながら軸線１０の周りを公転し、徐々にローラナット１５内に進入する。

組立体がローラナット１５内の所定の位置まで挿入されると、全ての遊星ねじローラ２４について、ねじ部２７が雌ねじ１６に螺合した状態となる。この状態では、後ろ側のギヤ部２９は小径孔部１７に入り込まず、後ろ側の大径孔部１９内に位置する。

図７及び図８において矢印で示すように、前側のギヤ部２８をローラナット１５の前方から大径孔部１８内に挿入し、遊星ねじローラ２４の軸２５の前端部に嵌合する。この作業を全ての遊星ねじローラ２４について行う。

その後の作業については第１実施形態と同様にして行う。すなわち、ギヤ１４を取り外した状態のねじ軸１２をローラナット１５の前方から大径孔部１８に入れ、雄ねじ１３の後端面を各ギヤ部２８の前端面に当て、ねじ軸１２を軸線１０を中心として回転させる。雄ねじ１３の後端面が小径孔部１７内の後端面に近い箇所に達するまでねじ軸１２の回転を続けると、雄ねじ１３が全ての遊星ねじローラ２４のねじ部２７と前側のギヤ部２８とに螺合した状態で組立体の回転中心に配置される。

ローラナット１５の後方からギヤ１４を、全ての遊星ねじローラ２４の後ろ側のギヤ部２９に噛み合わせながらねじ軸１２の後端部に外嵌させ、キー等によりギヤ１４をねじ軸１２に対し回転不能に係止する。その後に、治具を遊星ねじローラ２４から取り外す。

ねじ軸１２上であってローラナット１５の前方に配置したリングギヤ２１を、回転方向における位置を合わせた後に大径孔部１８内に圧入し、内歯２３を前側のギヤ部２８の外歯３５に噛み合わせる。同様に、ローラナット１５の後方に配置したリングギヤ２２を、回転方向における位置を合わせた後に大径孔部１９内に圧入し、内歯２３を後ろ側のギヤ部２９の外歯３７に噛み合わせる。

その後、ねじ軸１２上の前側のリテーナ３８を、回転方向等における位置を合わせた後に後方へ押圧し、軸２５の前端部を支持孔４１内に圧入させる。また、後ろ側のリテーナ３９を、回転方向等における位置を合わせた後に前方へ押圧し、軸２５の後端部を支持孔４２内に圧入させる。

このようにして、ねじ軸１２と、ねじ軸１２の周りに配設されて同ねじ軸１２に螺合する複数の遊星ねじローラ２４と、ねじ軸１２及び遊星ねじローラ２４を囲繞して遊星ねじローラ２４に螺合するローラナット１５とを備える所望の回転−直動変換機構１１が得られる。

上記回転−直動変換機構１１では、前側のギヤ部２８がねじ部２７に一体回転可能に設けられた第１実施形態とは異なり、各遊星ねじローラ２４においてギヤ部２８がねじ部２７から分離されている。そのため、第１実施形態に比べ次の点で有利である。

第１実施形態では、ねじ部２７に倒れ力が作用して、そのねじ部２７がねじ軸１２に対し傾斜すると、ギヤ部２８もその影響を受けて傾斜し、軸２５に片当りするおそれがある。特に、前側のギヤ部２８では、外歯３５に加え雄ねじ３６が形成されていることから、これら外歯３５及び雄ねじ３６の交わっている箇所の分、前側のリングギヤ２１の内歯２３と当接する面積が少なっている。そのため、リングギヤ２１がギヤ部２８から受ける単位面積当りの応力がさらに大きくなり、トルク損失、摩耗等の点で不利である。

これに対し、第２実施形態では、ギヤ部２８及びねじ部２７間で力の伝達が行われない。そのため、ねじ部２７に倒れ力が作用して、そのねじ部２７がねじ軸１２に対し傾斜したとしても、ギヤ部２８はその影響を受けにくい。従って、ギヤ部２８がねじ軸１２に対し傾斜した状態となって軸２５に片当りする現象が起こりにくくなる。また、ギヤ部２８における雄ねじ３６が割愛されていることから、同ギヤ部２８とリングギヤ２１の内歯２３との接触面積が第１実施形態よりも増大し、その分、リングギヤ２１がギヤ部２８から受ける単位面積当りの応力が小さくなる。

従って、第２実施形態によると上述した（１）〜（５）の効果に加え、次の効果が得られる。
（６）各回転体２６における前側のギヤ部２８をねじ部２７とは別部材により構成し、そのねじ部２７から独立した状態で軸２５上に回転可能に設けている。そのため、ねじ部２７に倒れ力が作用してねじ軸１２に対し傾斜したとしても、ギヤ部２８がその影響を受けないようにし、ギヤ部２８がねじ軸１２に対し傾斜した状態となって軸２５に片当りするのを抑制することができる。

（７）上記のように前側のギヤ部２８をねじ部２７から分離したことで、ギヤ部２８をローラナット１５の雌ねじ１６に螺合させなくてもよくなったことから、そのギヤ部２８の雄ねじ３６（第１実施形態）を割愛している。そのため、ギヤ部２８とリングギヤ２１との接触面積を大きくし、リングギヤ２１がギヤ部２８から受ける単位面積当りの応力を小さくし、耐久性等の信頼性を向上させることができる。

（８）さらに、前側のギヤ部２８をねじ部２７から分離したことで、ねじ部２７の雄ねじ３４をローラナット１５の雌ねじ１６に螺合させた後に、ギヤ部２８を軸２５に取付けることができるようになり、遊星ねじローラ２４の組付け順の自由度が増す。また、ねじ部２７をローラナット１５に螺合させた後にギヤ部２８を軸２５に取付けることから、ギヤ部２８を雌ねじ１６に螺合させる作業が不要となり、その分、遊星ねじローラ２４の組付け作業が容易になる。

（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について、図９及び図１０に従って説明する。
第３実施形態では、前後両リテーナ３８，３９において、軸２５の圧入される支持孔４１，４２がねじ部２７の倒れ方向へずれた箇所に設けられている。詳しくは、図９に示すように、軸線１０に直交する仮想平面Ｐに両支持孔４１，４２を投影して見た場合、前側の支持孔４１は後ろ側の支持孔４２に対し、周方向かつ軸線１０に近づく方向（内方）へずれた箇所に設けられている。両支持孔４１，４２に遊星ねじローラ２４の軸２５の前後両端部を圧入することで、その軸２５は軸線１０に対し、ねじ部２７の歯すじに沿う方向Ａへ傾斜している（図１０参照）。この点、軸線１０に直交する仮想平面Ｐに両支持孔４１，４２を投影して見た場合に両支持孔４１，４２が合致し、軸２５が軸線１０に対し平行となる第１実施形態（図４参照）と大きく異なっている。なお、説明の便宜上、図９では支持孔４１の支持孔４２に対するずれ量が誇張して描かれ、図１０では、軸２５の傾斜状態が誇張して描かれている。

上記の構成を有する回転−直動変換機構１１では、遊星ねじローラ２４の軸２５が予めねじ軸１２に対しねじ部２７の雄ねじ３４の歯すじに沿う方向Ａへ傾斜しているため、倒れ力によりねじ部２７が軸２５に対し傾斜しようとしても、軸２５に対しては傾斜しない、又は傾斜したとしてもその傾斜の度合いは小さい。そのため、遊星ねじローラ２４におけるねじ部２７が軸２５に対し、部分的に強く当った状態、いわゆる片当りの状態が発生しにくい。

従って、第３実施形態によれば、上述した（１）〜（５）に加え次の効果が得られる。
（９）遊星ねじローラ２４の軸２５を、ねじ軸１２に対し、ねじ部２７の歯すじに沿う方向Ａへ傾斜した状態で配置している。そのため、軸２５においてねじ部２７が強く当ることにより不具合、すなわち大きな応力が作用し、トルク損失が増大し、回転−直動の変換効率が低下する現象を抑制することができる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・関係式Ｌ１＞Ｌ２＋Ｌ３を満たすことを条件に小径孔部３１の前後長さ（軸受長さＬ１）を変更してもよい。例えば、第１及び第３実施形態において、大径孔部３２，３３の一方又は両方の径を小径孔部３１の径と同一にしてもよい。

・第２実施形態についても第３実施形態と同様にして、遊星ねじローラ２４の軸２５を、ねじ軸１２に対し、ねじ部２７の歯すじに沿う方向Ａへ傾斜した状態で配置してもよい。この場合にも、第３実施形態と同様の効果が得られる。

・前記各実施形態において、遊星ねじローラ２４の一部の軸２５に代え、ピラー（支柱）によって前後両リテーナ３８，３９を補助的に連結する構成を採用してもよい。
・上記各実施形態とは逆に、ねじ軸１２の回転運動をローラナット１５の直線運動に変換するようにしてもよい。この場合には、ねじ軸１２を回転可能かつ軸方向への変位不能とする一方、ローラナット１５を回転不能かつ軸方向への変位可能とする。

・各遊星ねじローラ２４の軸２５はリテーナ３８，３９に必ずしも圧入固定されていなくてもよく、抜け落ち不能に支持されていればよい。従って、軸２５はリテーナ３８，３９に対し相対回転し得るものであってもよい。

・第２実施形態において、前側のギヤ部２８の雄ねじ３６を割愛せず、同ギヤ部２８を第１実施形態と同様の形態（外歯３５＋雄ねじ３６）としてもよい。
・各実施形態において、遊星ねじローラ２４として中空状（管状）をなすものを用いてもよい。

・リテーナ３８，３９として、ローラナット１５の雌ねじ１６よりも小径のものを用いてもよい。

本発明を具体化した第１実施形態における回転−直動変換機構の内部構造を示す縦断面図。 回転−直動変換機構の軸線に沿う面における縦断面図。 円環状に配列された複数の遊星ねじローラの側面図。 仮想平面Ｐにおける前後両リテーナの支持孔の位置関係を示す説明図。 リテーナによる遊星ねじローラの支持状態を示す部分断面図。 図５の遊星ねじローラの内部構造を示す部分断面図。 本発明を具体化した第２実施形態における遊星ねじローラの部分側面図。 図７の遊星ねじローラの内部構造を示す部分断面図。 本発明を具体化した第３実施形態において、仮想平面Ｐにおける前後両リテーナの支持孔の位置関係を示す説明図。 リテーナによる遊星ねじローラの支持状態を示す部分断面図。

符号の説明

１０…軸線、１１…回転−直動変換機構、１２…ねじ軸、１３，３４，３６…雄ねじ、１５…ローラナット、１６…雌ねじ、２１，２２…リングギヤ、２３…内歯、２４…遊星ねじローラ、２５…軸、２７…ねじ部、２８，２９…ギヤ部、３５，３７…外歯、３８，３９…リテーナ、Ａ…方向。

Claims (7)

1. 外周面に雄ねじを有するねじ軸と、前記ねじ軸を囲繞し、かつ内周面に雌ねじを有するローラナットと、前記雄ねじ及び前記雌ねじに螺合した状態で前記ねじ軸及び前記ローラナット間に介在されるとともに、両端部がそれぞれリテーナに支持される遊星ねじローラとを備え、前記ねじ軸及び前記ローラナットの一方の回転運動を、前記遊星ねじローラの自転及び公転を通じて他方の直線運動に変換する回転−直動変換機構であって、
   前記遊星ねじローラが、両端部において前記リテーナにより支持される軸と、前記ねじ軸の前記雄ねじ及び前記ローラナットの前記雌ねじに螺合する雄ねじを外周面に有し、かつ前記軸を中心として回転し得る筒状のねじ部とを備えることを特徴とする回転−直動変換機構。
2. 前記軸の端部は前記リテーナに圧入されている請求項１に記載の回転−直動変換機構。
3. 前記軸上であって前記ねじ部の近傍には、外周面に外歯を有するギヤ部が回転可能に設けられる一方、内周面に内歯を有するリングギヤが、その内歯を前記ギヤ部の外歯に噛み合わせた状態で前記ローラナットに固定されている請求項１又は２に記載の回転−直動変換機構。
4. 前記ギヤ部は前記ねじ部に一体に設けられており、その外歯には、前記ローラナットの雌ねじに螺合し得る雄ねじが形成されている請求項３に記載の回転−直動変換機構。
5. 前記ギヤ部は、前記ねじ部から分離した状態で設けられている請求項３に記載の回転−直動変換機構。
6. 前記ギヤ部は、前記軸に取り外し可能に取付けられている請求項５に記載の回転−直動変換機構。
7. 前記軸は、前記ねじ軸の軸線に対し、前記ねじ部の歯すじに沿う方向へ傾斜した状態で配置されている請求項１〜６のいずれか１つに記載の回転−直動変換機構。

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