JP4636813B2 - 回転直動変換機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転運動と直線運動の間で運動力を変換するようにした回転直動変換機構に係り、特に、変換効率が高く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。

近年、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が、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、近年は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。

ところで、この電動アシスト方式の場合、そのアシスト動力源には電動機を用いるのが一般的であるが、このとき、適用対象であるステアリング装置がラック＆ピニオン方式の場合は直線駆動力が必要で、このため、回転運動を直線運動に変換する機構、いわゆる回転直動変換機構が用いられている。

しかも、この場合は、小型化の見地から回転速度の高い電動機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、このため、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１参照。)。

ここで、この提案に係る装置は、ラック＆ピニオン方式のステアリング装置におけるラックにねじを切ったロッドを一体に連結させ、このロッドにナットを噛み合わせ、そのナットを回転動力源となる電動機(モータ)により回転させることによりラックを直動(直線移動)させるようにしたものである。

そして、この場合、電動機を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、電動機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、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２００２−３１０２５４号公報

しかし、上記従来技術は、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１０に示したように、著しく効率が低下してしまう。

ここで、この図１０は、ボール摩擦係数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、ボール摩擦係数が０．０１前後から増加するにつれ、伝達効率が低下してゆくことが判る。

また、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虞れがある。

このため、この機構では、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、このため、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って急激に上昇するため、コスト面からボール数の上限に事実上の限度が決められ、一方、このボール数は、機構が発生できる最大出力を決める。

よって、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問題があった。

本発明の目的は、大きな推力に効率良く対応できる回転直動変換機構を提供することにある。

上記目的は、円形棒状のラックロッドと、このラックロッドの周囲に当該ラックロッドと相対的に回転可能に支持されたホルダ部材と、このホルダ部材に回転可能に支持された複数本の公転ローラと、前記ロッドと前記ホルダ部材を相対的に回転させる回転駆動源とを備えた回転直動変換機構において、前記ラックロッドが、外周面にねじを備え、前記複数本の公転ローラが、外周面に前記ラックロッドのねじと噛み合って当該公転ローラの外周面を一周する環状溝を備え、前記ラックロッドの軸方向と前記公転ローラの軸方向がなす２軸角度を前記ロッドのねじのリード角と同一とし、前記公転ローラが前記ラックロッドに対してねじり配置され、前記複数本の公転ローラを順次、当該公転ローラの軸方向にずらして前記ホルダ部材に配置し、前記公転ローラのローラ軸上で、前記ラックロッドの回転軸であるラックロッド軸に近い点として定義される最接近点が、前記複数本の公転ローラの何れにおいても中央にくるようにして達成される。

このとき、前記公転ローラを前記ホルダ部材に回転支持する軸受部で発生する摩擦トルクが前記ラックロッドの外周面にあるねじと前記公転ローラの前記環状溝の噛み合い部で発生する摩擦トルクよりも小さくなるようにしても上記目的が達成される。

また、このとき、前記公転ローラと前記ラックロッドのねじの噛み合い箇所の少なくとも一つの箇所を線状にしても上記目的が達成される。

同じくこのとき、前記公転ローラが複数本設置されているようにし、更に、前記複数本の公転ローラが、前記ラックロッドの周囲に概略等角度間隔に配置されているようにしても、更に、このとき、前記公転ローラの種類が前記公転ローラの設置本数よりも少なくされているようにしても上記目的が達成される。

また、ここで、更に前記回転駆動源の駆動力を前記ホルダ部材に与え、前記ホルダ部材の回転により前記ラックロッドとの相対回転が実現されているようにしても良く、前記２軸角度を、前記公転ローラと前記ラックロッドの噛み合わせ後に調整可能にする軸角調整手段が設けられていても良く、或いは前記公転ローラの少なくとも前記環状溝が合成樹脂で形成されているようにしても良い。

本発明によれば、大きな推力(ラック推力)が発生でき、効率の良い回転直動変換機構を提供することができる。

また、本発明によれば、回転駆動源をモータとする回転直動変換機構として自動車のステアリングに応用することにより、大型車への電動ステアリング装置の搭載も可能にすることができる。

以下、本発明による回転直動変換機構について、図示の実施形態により詳細に説明する。

ここで、本発明に係る回転直動変換機構は、自動車のパワーステアリング装置に使用されることが多い。そこで、以下、本発明に係る回転直動変換機構をラックアシストタイプの電動ステアリング装置に適用した場合について、各実施形態として説明する。

図１乃至図６は、本発明の第１の実施形態であるが、ここで、図の説明に先立って、まず、本発明の実施形態における構成要素と、ラックアシストタイプの電動ステアリング装置における構成要素の対応について説明する。

まず、本発明の実施形態におけるラックロッドとはステアリング装置のラックに対応し、ラックねじはラック溝、ラックロッド軸はラック軸に対応する。このときラックは、直動軸受により保持され、軸方向には移動可動であるが回転しないようにされている。

ここで、この直動軸受については図示されていないが、ラック＆ピニオン方式のステアリング装置では、ピニオンとラックがその役目を果たしている。

そして、まず、図１は、本発明の一実施形態が適用された電動ステアリング装置のラックアシスト部における回転直動変換機構の縦断面図で、図２は、同じ縦断面図であるが、手前の公転ローラを配置した場合の断面図であり、従って、この図２には、図１で現れなかった部分についてだけ記号を付けてある。

次に、図３は、ホルダ部材の横断面図(図２のＡＡ断面)であり、図４は公転ローラをサブアセンブリしたホルダ部材の側面図である。また、図５はラック軸方向から見た一本の公転ローラにおける噛み合い箇所の分布図であり、図６は公転ローラの縦断面図である。

まず、図１〜図３に示すように、この実施形態では、ラックロッド１の外周面にねじを切ってラックねじ１ａを形成する。ここで、ラックロッドとは、ラック＆ピニオン方式のステアリング装置のラックに連結させたロッド(丸棒)を意味する。

そして、特に図４に良く表わされているように、このラックねじ１ａに噛み合う環状の溝からなるローラ溝２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂを備え、ラックロッド１の中心軸であるラック軸１ｂの周囲を公転する４本の公転ローラ２１、２２、２３、２４を、９０度の等角度間隔でラック軸１ｂの周囲に配置する。

このとき、各ローラ溝２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂは、各公転ローラの外周面を一周して閉じた溝として形成してあり、これらは公転ローラ２１、２２、２３、２４の各々全てに設けられている。

ここで、各々のローラ溝２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂは、何れもラックねじ１ａに噛み合うようにしてホルダー(ホルダ部材)３に配置されるので、特に図２に良く表わされているように、これら公転ローラ２１、２２、２３、２４のローラ軸２１ｄ、２２ｄ、２３ｄ、２４ｄは、何れもラック軸１ｄの軸方向となす角度がラックねじ１ａのリード角と等しくなるようにしてあり、この結果、各公転ローラ２１、２２、２３、２４は、ラックロッド１に対して夫々ねじれた姿勢で配置されることになる。

このとき、これらの公転ローラ２１〜２４は、各々がアンギュラー玉軸受であるローラ軸受２１ａ〜２４ａにより両端２１ｃ〜２４ｃが支持され、それらのローラ軸受はホルダー３に嵌合されていて、これにより、全ての公転ローラ２１〜２４が自転できるようにしてある。

ここで、このローラ軸受２１ａ〜２４ａには、径方向荷重と共にスラスト荷重がかかるため、両方向の荷重を受けることができるアンギュラー玉軸受が用いられているのであるが、このタイプに限らず、テーパローラ軸受でも、スラスト軸受とラジアル軸受の組み合わせでも勿論よい。ここで、径方向の寸法に制約がある場合にはニードル軸受でもよい。

このとき、ホルダー３は、図３と図４から明らかなように、公転ローラ２１、２２、２３、２４を挟んでいる２枚の端板３ｂ、３ｃと、それらをつなぐ連結部３ｄにより構成されている。このとき連結部３ｄは、一方の端板３ｂとは一体に形成され、他方の端板３ｃとはねじで締結される。

この連結部３ｄは、特に図４に表わされているように、ラック１の周囲で、各公転ローラ２１、２２、２３、２４の間に設けられるものであるが、この実施形態では公転ローラを４本設けているので、同じく４箇所に設置してある。

次に、一方の端板３ｃには、ラックロッド１を覆うようにパイプ部が延在し、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固定されている。

そして、このホルダー３は、ホルダー軸受３ａ１、３ａ２により、ケーシング６の内部に回転可能に支持されているが、これらの軸受には、径方向荷重と共にスラスト荷重がかかるため、図示のように、両方向の荷重を受けることができるアンギュラー玉軸受が用いられている。

しかし、このタイプに限らず、テーパローラ軸受でも、また、スラスト軸受とラジアル軸受の組み合わせでも勿論良い。また、ホルダ部材軸受３ａ１、３ａ２は各々複列アンギュラー玉軸受でも勿論良い。

このように、公転ローラを組み込んだホルダー３は、軸受押さえ４によりケーシング６に固定配置されるが、このケーシング６は、ホルダ部材軸受が嵌合されるホルダ部材ケーシング６ａと、モータ５のステータ５ｂが圧入又は焼き嵌めされているモータケーシング６ｂに二分割されている。

こうして公転ローラ２１〜２４が組み込まれたホルダー３は、ホルダ部材ケーシング６ａに装着され、この後、モータケーシング６ｂが装着される。そして、これによりステータ５ｂとロータ５ａが対向してモータ５が形成されることになる。ここで、こ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。

次に、この実施形態の動作について、図７を用いて動作を説明する。ここで、この図７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。

いま、モータ５を動作させたとすると、ホルダー３がラック軸１ｂを中心に回転し、これに保持されている４本の公転ローラ２１〜２４がラックロッド１の周囲を公転する。

そうすると、各公転ローラ２１〜２４は、それらのローラ溝２２ｂ〜２４ｂがラックロッド１のラックねじ１ａと噛み合っているため、そこから受ける力によって自転される。

ここで、ローラ溝２２ｂ〜２４ｂはねじ状ではなく、ローラ軸に垂直な面内を一周する溝形状であるため、公転ローラ２１〜２４がどのように自転をしようとも、ローラ溝２２ｂ〜２４ｂとラックねじ１ａが噛み合う箇所(位置)が軸方向に移動することはなく、当然、公転によっても、ローラ溝２２ｂ〜２４ｂの軸方向位置が変わることはなく、不変である。

ここで、図７の太線は、公転ローラ２１〜２４がＡ位置にある場合のラックねじ１ａの山を示す。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(展開図上では上下方向)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、ローラ溝の位置は、上記した通り、ラック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・(ラック軸半径)・ｔａｎ(ラックねじリード角)だけ動いた場合、ねじ山が破線の位置に動き、ローラ溝とラックねじの噛み合いを保つ。

これより、モータ５の１回転あたりのラック移動量Ｍ(以後、機構ピッチと呼称する)は、δを２πとして、
Ｍ＝２π・(ラック軸半径)・ｔａｎ(ラックねじリード角)
となる。

この式から明らかなように、ラックねじリード角を小さくすることにより、減速比を増大でき、大きなラック推力を発生することが可能となる。

従って、本発明は、言い換えると、ナットを回転フリーのローラに分割して転がり接触を実現する方法であり、このとき、公転ローラ２１、２２、２３、２４のローラ軸２１ｄ、２２ｄ、２３ｄ、２４ｄが、ラック軸１ｄの軸方向に対してラックねじ１ａのリード角に等しい角度ずれている点が重要である。

ここで、公転ローラ２１〜２４は、ローラ軸受２１ａ〜２４ａにより、ホルダー３に回転自由に保持されており、従って、その回転に伴う摩擦係数は、噛み合い箇所の摩擦係数よりも格段に低くなっている。

このため、各公転ローラ２１〜２４は、ラックねじ１ａからの摩擦力により、各々のローラ溝２２ｂ〜２４ｂがラックねじ１Ａの面と極力相対速度を持たないような回転速度で自転することができ、この結果、噛み合い箇所は、ほぼ転がり接触になり、従って、摩擦ロスが低減され、高効率が得られることになる。

このとき、図５に示すように、１本の公転ローラにおける各ローラ溝の噛み合い箇所は、ラック軸方向から見て、一般的にその公転ローラの最接近点とラック中心を結ぶ線(Ｙ軸)付近に分布する。

一方、上記したように、公転ローラ２１、２２、２３、２４のローラ軸２１ｄ、２２ｄ、２３ｄ、２４ｄが、ラック軸１ｄの軸方向がラックねじ１ａのリード角に等しい角度ずれているので、ローラ軸はラック軸と角度を持ち、最接近点から離れたローラ溝ほどその中心位置はＹ軸から離れ、このため、噛み合い箇所におけるローラ溝の径方向速度成分が増大する。

このときのラックねじの噛み合い箇所における径方向速度成分は０であるため、ローラ溝の径方向速度成分がそのまま、すべり速度となり、摩擦損失の原因となり、この結果、公転ローラのローラ溝を最接近点から離れた位置に設けると、噛み合い箇所の摩擦損失が増大して性能が低下する。

しかし、この実施形態では、各公転ローラ２１〜２４のラックロッド１に対する最接近点を公転ローラの概略中央にしてあり、このため最接近点から大きく離れたローラ溝が存在しないことになるので、効率低下がほとんど発生しないようにできるという利点がある。

ところで、ラックロッド１に推力(ラック推力)を発生させた場合、その反力がラックロッド１の軸方向に現われるが、この反力は、最終的にはラックねじ１ａと各公転ローラのローラ溝２１ｂ〜２４ｂの噛み合い箇所にかかる。

このとき、この実施形態では、１本の公転ローラに複数のローラ溝が設けてあるため、溝数だけ噛み合い箇所が多くなり、この結果、大きな荷重に耐えることができる。

また、この実施形態では、公転ローラが複数本(ここでは公転ローラ２１〜２４の４本)設置されているため、更に噛み合い箇所が増加し、その分、大きな荷重に耐えることができ、この結果、大きなラック推力を発生させることができる。

しかも、この実施形態では、公転ローラ２１〜２４がラックロッド１の周囲に等角度間隔で配置されているため、各公転ローラに現れる力のうち、径方向(ラック軸１ｄを中心とする径方向)に現れる成分は相互にキャンセルし合って、外には現われない。

この結果、ホルダー軸受３ａ１、３ａ２の荷重が低減し、小負荷容量の軸受を用いることができ、コストの低減と小形化に寄与することができ、且つ、そこで発生する摩擦損失も小さくなるので、性能の向上にも寄与することができる。

ところで、このときの噛み合いは、ラックねじ１ａのねじ面とローラ溝２１ｂ〜２４ｂの溝面の接触で生じるため、これらの面の設計いかんにより接触状況を自由に設定することができ、このことは、ボールねじ機構のボール部における接触が点接触に限定されていることと比較して大きく異なっている点である。

従って、この実施形態によれば、最接近溝の溝面形状を、接触箇所が線接触になるように設計することにより、更に大きな荷重に耐えるようにでき、この結果、より一層大きなラック推力が発生できるという利点がある。

次に、この実施形態における公転ローラ２１〜２４について、図６の断面図により説明すると、これらは、図示のように、軸部とローラ溝を含む外周部で素材を変え、前者は、ヤング率の大きい材料、例えばアルミニウムなどの金属製とし、後者は、エンジニアリングプラスチックの樹脂製とする。

この実施形態によれば、複雑な形状が要求されるローラ溝部が樹脂の型成型により製作することができるので、コスト低減に寄与することができ、このとき、噛み合い箇所の一方が樹脂製になるので、ある程度の干渉も樹脂の変形で吸収できるので、これを見越したた形状公差の設定が可能になり、これより、噛み合い箇所におけるがたが回避できるという利点がある。

ここで、このようにがたが回避できるということは、ステアリング装置においては、ハンドルを切っても操舵輪がまったく反応しないという不感帯の存在が回避できることを意味し、操舵フィーリングの改善に寄与することができる。

ところで、このような樹脂の型成型では、型の継ぎ目にバリが発生するという問題があるが、ここで型抜きを考慮すると、この場合のバリは、図６に示すように、ローラ軸２１ｄに平行に分布することになる。一方、噛み合い位置の分布は、図７から明らかなように、ローラ軸２１ｄとは平行にならないため、例えバリがあっても、複数のバリが噛み合い部にくることは無く、従って、噛み合い不良が起る虞れはない。

但し、この場合、ラックねじ１ａは金属からできているのに対し、ローラ溝は樹脂製であるため、その材料強度に反比例した厚みが必要となり、このため、ラックねじ１ａでは厚さが薄くできるのに対して、ローラ溝の間隔(ローラ山の厚さ)は大きくするなどの配慮が必要となる。

ここで、公転ローラ２１〜２４をホルダー３に組み込むときについて考えてみると、このときは、まず、端板３ｃを端板３ｂと一体化されている連結部３ｄに仮にねじ止めしてサブアセンブリとし、これをホルダ部材ケーシング６ａに挿入し、その中央にラックロッド１をねじ込むことになる。

そして、この後、仮止めしていた連結部３ｄと端板３ｃの締結を一旦緩め、端板３ｃを若干ねじって、ローラ軸とラック軸の二軸角度を調整し、噛み合い箇所におけるがたを低減した上で再度、締結することになる。

そうすると、ここで、がたを小さくするにつれて軸受部の摩擦が増大するため、適度なねじりを行うことになるが、このことは、組み立ての最終段階で、がたと効率の調整が容易に行なえることを意味し、従って、この実施形態によれば、がたの程度と効率のばらつきが低減できるという利点がある。

また、この実施形態では、モータ５のステータ５ｂをケーシング６側に設け、ロータ５ａをホルダー３側に設けると共に、図示してないが、既に説明したように、ラックロッド１には直動のみ許して回転を止める手段が設けてあるので、このラックロッド１は回転することなく、直動だけを行なうことになり、このため、ラックロッド１の先に装着されるタイロッドには回転力が伝達される虞れがなく、使い勝手が良いという利点がある。

次に、本発明の第２の実施形態について説明すると、この実施形態の場合、公転ローラとして、図８に示すように、ローラ溝２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂの最接近点に最も近いところに中心を持つ部分では外径が小さく、両側に行くにつれて外径が増大する鼓状の公転ローラ１２１、１２２、１２３、１２４を用いたものであり、これ以外は、既に説明した実施形態と同じであり、従って、その他の部分の構造及び動作についての説明は省略する。

既に説明したローラ溝の外径が一定になっている実施形態の場合は、図５から容易に理解されるように、ローラ溝２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが最接近点から離れれば離れるほど、噛み合い可能な領域が狭くなり、離れすぎると噛み合いが不能となって、噛み合い箇所の設定数に上限があった。

ここで、この図８の実施形態では、ローラ溝１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂは最接近点から離れても、公転ローラ１２１、１２２、１２３、１２４の外径が増大しているため噛み合い領域が確保され、この結果、公転ローラ１本あたりの噛み合い数が増大されるので、ラック推力が一層増大できるという特有の効果がある。

次に、本発明の第３の実施形態について説明すると、既に説明した実施形態の場合、４本の公転ローラ２１、２２、２３、２４の内、まず第１の公転ローラ２１と第２の公転ローラ２２は、一条ねじからなるラックねじ１ｂが切られているラックロッド１の周囲を、そのラックねじ１ｂに噛み合いながら軸方向ではずれないように配置されている。

このため、公転ローラ２１、２２に設けられている各々のローラ溝２１ｂ、２２ｂは、その軸方向の位置をローラ毎に変えておかなくてはならない。図１を参照すると明らかなように、ラックロッド１の上側に位置する公転ローラ２２では、その両端には噛み合い面が無いのに対して、ラックロッド１の下側に位置する公転ローラ２４２では、両端が噛み合い面になっている。

これは、ラックロッド１のラックねじ１ａがその名の通りねじで、１８０度進むと半ピッチ分、軸方向に移動しているからであり、従って、公転ローラが複数本ある場合は、各公転ローラ毎に、そのローラ溝の軸方向位置が異なっているものを用意しなければならない。

つまり、既に説明した実施形態の場合、複数本ある公転ローラとして、１本１本、ローラ溝の軸方向位置が異なっているものを製造する必要があり、このため量産性が低く、コスト面で問題がある。

加えて、この場合、公転ローラの中心軸であるローラ軸上で最もラック軸１ｂに近い点であるローラ最接近点は全て公転ローラの概略中央にあり、このため、ローラ最接近点からのローラ溝の位置も全て異なってしまい、同じ位置になることは無く、従って、この点でも、ローラ溝毎に溝形状を別に設計し製作しなけれはならず、一層のコストアップとなる。

そこで、公転ローラが一種類で済むようにしたのが、ここに説明する第３の実施形態であり、以下、この第３の実施形態について、図９により説明する。ここで、この図９も、図７と同じくラックロッド１のラックねじ１ａを平面に展開した図であり、これは、同じローラ溝を有する公転ローラ２１〜２４を順次軸方向にずらしてホルダー３に配置したものである。

この場合、公転ローラが４本あるので、最初の公転ローラ２１から最後の公転ローラ２４まで順にずらしてあり、これにより、同じローラ溝を有する公転ローラ２１〜２４を用意するだけで済むことになり、大幅なコストダウンが図れる構成とになる。

このとき、公転ローラ２１〜２４は、各々で軸方向の長さを変えなけれはならないが、設計と製造に多くのコストがかかるローラ溝２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂは全て同じにできるので、大幅なコストダウンが得られるのである。

また、この第３の実施形態の場合、公転ローラ２１〜２４は、何れもそれらの中央に最接近点を有するので、ローラ溝の形状は３通りで済み、従って、この点でも一層のコストダウンが得られることになる。

ここで、この第３の実施形態では、公転ローラの本数が４本の場合であるが、このように公転ローラを軸方向にずらす方法は、公転ローラの本数が４本の場合に限らず実施可能である。

しかも、ここで、公転ローラを樹脂で成型する場合は、成型型が一種類で済むので、この点でもコストダウンが得られることになる。

ところで、以上に説明した実施形態では、何れも公転ローラ、例えば公転ローラ２１〜２４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。

本発明による回転直進変換機構の第１の実施形態を或る断面で示した説明図である。 本発明による回転直進変換装置の第１の実施形態を他の縦断で示した説明である。 本発明による回転直進変換機構の第１の実施形態におけるホルダ部材の横断面図である。 本発明による回転直進変換機構の第１の実施形態における公転ローラをサブアセンブリした状態を示す側面図である。 本発明による回転直進変換機構の第１の実施形態をラック軸方向から見た公転ローラの噛み合い箇所の分布の説明図である。 本発明による回転直進変換機構の第１の実施形態における公転ローラの一部断面による説明図である。 本発明による回転直進変換機構の第１の実施形態による動作説明図である。 本発明による回転直進変換機構の第２の実施形態における公転ローラの説明図である。 本発明による回転直進変換機構の第３の実施形態における公転ローラの配置状態と動作の説明図である。

ボールねじ機構の効率。
従来技術によるボールねじ機構の効率の一例を示す特性図である。

符号の説明

１：ラックロッド
１ａ：ラックねじ
１ｄ：ラック軸
２１、２２、２３、２４：公転ローラ
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ：ローラ軸受
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ：ローラ溝(環状溝)
２１ｄ、２２ｄ、２３ｄ、２４ｄ：ローラ軸
３：ホルダー(ホルダ部材)
５：モータ
６：ケーシング
１２１、１２２、１２３、１２４：鼓状公転ローラ

Claims (8)

1. 円形棒状のラックロッドと、このラックロッドの周囲に当該ラックロッドと相対的に回転可能に支持されたホルダ部材と、このホルダ部材に回転可能に支持された複数本の公転ローラと、前記ロッドと前記ホルダ部材を相対的に回転させる回転駆動源とを備えた回転直動変換機構において、
   前記ラックロッドが、外周面にねじを備え、
   前記複数本の公転ローラが、外周面に前記ラックロッドのねじと噛み合って当該公転ローラの外周面を一周する環状溝を備え、
   前記ラックロッドの軸方向と前記公転ローラの軸方向がなす２軸角度を前記ロッドのねじのリード角と同一とし、前記公転ローラが前記ラックロッドに対してねじり配置され、
   前記複数本の公転ローラを順次、当該公転ローラの軸方向にずらして前記ホルダ部材に配置し、前記公転ローラのローラ軸上で、前記ラックロッドの回転軸であるラックロッド軸に近い点として定義される最接近点が、前記複数本の公転ローラの何れにおいても中央にくるように構成されていることを特徴とする回転直動変換機構。
2. 請求項１に記載の回転直動変換機構において、
   前記公転ローラを前記ホルダ部材に回転支持する軸受部で発生する摩擦トルクが前記ラックロッドの外周面にあるねじと前記公転ローラの前記環状溝の噛み合い部で発生する摩擦トルクよりも小さくなるように構成したことを特徴とする回転直動変換機構。
3. 請求項１に記載の回転直動変換機構において、
   前記公転ローラと前記ラックロッドのねじの噛み合い箇所の少なくとも一つの箇所を線状にしたことを特徴とする回転直動変換機構。
4. 請求項１に記載の回転直動変換機構において、
   前記複数本の公転ローラが、前記ラックロッドの周囲に概略等角度間隔に配置されていることを特徴とする回転直動変換機構。
5. 請求項１に記載の回転直動変換機構において、
   前記公転ローラの種類が前記公転ローラの設置本数よりも少なくされていることを特徴とする回転直動変換機構。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の回転直動変換機構において、
   前記回転駆動源の駆動力を前記ホルダ部材に与え、前記ホルダ部材の回転により前記ラックロッドとの相対回転が実現されていることを特徴とする回転直動変換機構。
7. 請求項１に記載の回転直動変換機構において、
   前記２軸角度を、前記公転ローラと前記ラックロッドの噛み合わせ後に調整可能にする軸角調整手段が設けられていることを特徴とする回転直動変換機構。
8. 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の回転直動変換機構において、
   前記公転ローラの少なくとも前記環状溝が合成樹脂で形成されていることを特徴とする回転直動変換機構。

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