JP4790965B2

JP4790965B2 - スクリューとナットとスクリューに対して取り付けられたケーブルとからなる伝達機構

Info

Publication number: JP4790965B2
Application number: JP2002500133A
Authority: JP
Inventors: フィリップ・ガレック
Original assignee: コミッサリアアレネルジーアトミークエオゼネルジザルタナテイヴ
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2021-05-25
Also published as: FR2809464A1; JP2003535288A; DE60101161D1; FR2809464B1; US7073406B2; ES2208604T3; US20030074990A1; EP1283961B1; WO2001092761A1; ATE253696T1; DE60101161T2; EP1283961A1; CA2410481A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリューと、ナットと、スクリューに対して取り付けられた例えばケーブルといったような長尺直線状部材と、を備えてなる伝達機構（トランスミッション）に関するものである。長尺直線状部材の動きは、ナットの回転運動とスクリューの並進運動との間の変換によって、スクリューを使用して制御される。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ループ状に巻回されているかどうかは別として、運動伝達ケーブルの駆動方法には、多くのものが存在する。しかしながら、ほとんどの場合、モータ速度をギヤによって減速させて、ケーブルによって伝達される力を増大させる。あるシステムにおいては、異なる直径の２つのプーリが設けられ、これらプーリ間にケーブルが巻回される。可能であれば、直径が小さい方のプーリの周囲に数回巻き付けることによって、グリップ力を増大させる。小径プーリは、ドライバであって、回転は小さいものの、大径プーリに対して、実質的に大きなトルクを伝達する。このシステムの欠点は、両プーリがかなり小さな直径のプーリであっても大きなスペースが必要なこと、スリップを完全に防止するのが困難なこと、および、小径プーリ上に位置したケーブル部分がかなり大きな角速度を受けそのため疲労が増大ししたがって比較的早く摩耗してしまうこと、である。
【０００３】
他のシステムにおいては、ギヤ減速手段が設けられる。しかしながら、この機械的手段は、実質的に遊びを有しており、このため、不正確さが避けられない。また、この場合にも、大きなスペースが必要とされる。他の構成においては、ケーブルの動きは、駆動ケーブルと従動ケーブルとの間の移動をブロック型ギヤによって減速することにより制御される。しかしながら、ブロックは、複数の複雑な部材からなる装置であって、全体としての信頼性に問題がある。
【０００４】
本発明に対して関連性を有しているような、最後のグループをなすケーブル伝達機構の移動方式は、スクリューとナットとからなるシステムである。スクリューとナットとの一方の部材が、モータによって駆動され、他方が、ケーブルに対して取り付けられる。このようなシステムにおいては、優秀な減速性能と良好な公称抵抗とが得られる。しかしながら、両部材が案内される必要があるという深刻な問題と、起こり得る軸合わせ欠陥を、スクリューとナットとケーブルとの間において考慮しておかなければならないという深刻な問題と、が発生する。
【０００５】
後者の現象は、スクリューとナットとの間においてかなりの摩擦を引き起こすとともに、スクリュー上においてかなりの曲げモーメントを引き起こす。これにより、効率と、予想寿命と、が妥協されることとなる。スクリューとナットとを軸合わせ状態に維持しつつスクリューとナットとを案内することができ上記欠点を解消し得るような機構は、かなり面倒なものであって、さらに摩擦を増大させてしまう。この理由のために、スクリューの傾斜移動に対しての追従を可能とするとともにケーブルや他の連結部材が取り付けられるカルダン式自在継手を使用して、フレーム上にナットを取り付けるという提案がなされた（仏国特許出願公開明細書第２７８２４６７号）。カルダン式自在継手は、カルダン式自在継手の回転軸がナットの回転中心に向けて収束するようにして、ナットを包囲しなければならない。これでは、多くの用途において、アセンブリがかさばってしまうこととなる。さらに、他のカルダン式自在継手が、スクリューと、スクリューに対して取り付けられる連結部材との間に、配置される。
【０００６】
したがって、例えばケーブルといったような伝達部材と、この伝達部材が取り付けられるスクリューと、ナットと、の間の軸合わせを改良するために、あるいは、軸合わせ欠陥の影響を少なくとも低減するために、他の手段が使用される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
よって、最も一般的な態様において、本発明は、長尺直線状部材と、モータと、スクリューおよびナットからなるアセンブリと、を具備するとともに、ナットがスクリューをスライドさせることができるとともに、ナットがモータによって駆動され、長尺直線状部材が、スクリューに対して、ナットの回転移動とスクリューの並進移動との間の移動変換を通してスクリューによって長尺直線状部材の移動を制御し得るようにして、取り付けられ、長尺直線状部材と、スクリューに対してアームを有した長尺直線状部材を取り付けるための取付手段と、の組合せが、スクリューに対しての角度位置に関してフレキシブルであるような、伝達機構であって、この伝達機構は、スクリューには、軸方向キャビティが形成され、取付手段が、キャビティ内に収容されていることを特徴としている。
【０００８】
取付手段は、好ましくは、スクリュー上においてナットの中央位置に位置している。この構成により、ナットと長尺直線状部材の取付ポイントとの間においてスクリュー上にもたらされる曲げモーメントが、レバーアームの短さに応じたものとなり、すなわち小さなものとなる。
【０００９】
特に長尺直線状部材がループ状に巻回されている場合には、キャビティと長尺直線状部材とが、スクリューの一端または両端から突出することができる。長尺直線状部材は、フレキシブルなケーブルとすることも、剛直ロッドとすることも、あるいは、フレキシブルなラッシュとすることも、できる。取付手段は、長尺直線状部材に応じたものとされる。長尺直線状部材がフレキシブルな部材である場合には、取付手段は、スクリュー内に配置されたセッティンとするだけで十分である。剛直ロッドとスクリューとの間の角度変化を可能とするためには、取付手段は、一重または二重関節結合機能を有したものや、ボール・ソケット型ジョイントとする必要がある。
【００１０】
長尺直線状部材が捻りに関して剛直でない場合には、スクリューには、フレームまたは他の固定部分に対しての回転阻止手段を、通常は設けるべきである。この回転阻止手段は、スクリューの延在方向に移動可能とされたランナとすることができ、あるいは、より一般的には、例えばOldhamカップリングや同様の特性を有した他の任意のカップリングといったような横方向２自由度カップリングとすることができる。
【００１１】
長尺直線状部材の取付手段は、キャビティ内に係合したスペーサであって取付手段を係止するスペーサによって、スクリュー内に保持することができる。スクリュー上には、スペーサを係止しているとともに長尺直線状部材を貫通させている中空キャップを取り付けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の様々な実施形態を示している図１〜図１０を参照しつつ、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１３】
図１は、無端スクリュー（１）を示しており、この無端スクリューには、軸方向キャビティ（２）が貫通形成されている。軸方向キャビティ（２）の中央には、伝達ケーブル（４）を備えたセッティング（台座）（３）が、貫通配置されている。伝達ケーブルには、図示しない駆動部材が固定されている。ケーブル（４）は、無端ループを形成することができ、特にこの構成においては、セグメントを形成することができる。セッティング（３）は、キャビティ（２）の両側部において、セッティング（３）とキャビティ（２）の開口のうちの一方との間にわたって延在するブッシュの形態とされたスペーサ（５）によって、保持されている。キャビティ（２）の開口は、キャップ（６）によって保持されている。キャップ（６）は、スクリュー（１）の端部ネジ山上に係合したナット部（７）と、ケーブル（４）を挿通させるための中央開口（８）と、スペーサ（５）をキャップ（２）内における所定位置に保持するための係止部（９）と、を有している。
【００１４】
図２は、同様の構成を示している。しかしながら、図２の構成においては、キャビティ（１０）が、ブラインド（閉塞タイプ）とされているとともに、セッティング（３）が、このキャビティのボトムに対して当接することによって支持されている。この場合には、一端が有限長さとされたケーブル（１１）がセットされている。
【００１５】
本発明は、フレキシブルなケーブルに代えて剛直ロッド（１２）を使用した場合にも、実施することができる（図３）。この場合、セッティング（３）は、剛直ロッド（１２）の一端を保持するための関節結合によって代替されている。特に、剛直ロッド（１２）の一端を保持するための、二重型関節結合またはボール・ソケット型ジョイントによって代替されている。図１および図２における構成の他の見地は、残すことができる。さらに、スペーサ（５）として機能するブッシュと係止体として機能するキャップ（６）とを有した構成が、この場合には、残されている。
【００１６】
伝達機構の全体が、図４に示されている。フレーム（１４）は、中空シャフトモータ（１５）を収容している。このモータ（１５）は、ハブ（１６）を駆動する。ハブ（１６）は、モータ（１５）から延出されており図１におけるスクリュー（１）等といったような上述したようなスクリューを駆動するナット（１８）を収容するためのものである。スクリュー（１）は、ナット（１８）内において係合しており、ナットに印加される動きに依存して、ハブ（１６）内へと侵入することができる。ハブ（１６）内へは、常に、ケーブル（４）の一ブランチが貫通している。スクリュー（１）の他端には、ピン（１９）が設けられている。ピン（１９）は、フレーム（１４）に属するスリーブ（２２）のワイド開口グルーブ（２１）内を転動するローラ（２０）を支持している。スクリュー（１）と一体的とされたこの移動ランナシステムは、スクリュー（１）の回転移動と対抗する。したがって、ナット（１８）は、移動ランナシステムを、グルーブ（２１）に沿ってスクリュー（１）と平行にスライドさせることができるとともに、なおかつ、グルーブ（２１）のトラック幅および開口幅のおかげで、ケーブル（４）に課された牽引力の関数として、固定スリーブ（２２）内においてスクリュー（１）をわずかに横方向傾斜させる。最後に、ハブ（１６）は、一対のベアリング（２３）によって、フレーム（１４）内に保持される。
【００１７】
この場合にはスリーブ（２２）であるような、スクリュー（１）とスクリュー（１）の案内部材との間の機械的連結部材は、Oldhamカップリングとほぼ同等のものでなければならない。そのようなカップリングは、連結している各部材の横方向移動を吸収し得るという特性を有している。先の実施形態においては、ローラ（２０）は、一方側に対しては、グルーブ（２１）のトラックを離れることなく変位することができ、他方側に対しては、トラックから浮き上がる。ローラ（２０）が、スクリュー（１）の回転移動に対抗するものとして使用されていることにより、ローラ（２０）は、グルーブ（２１）内において密着して案内される必要はない。
【００１８】
しかしながら、ローラ（２０）が、開口が狭すぎてスクリュー（１）の十分な移動を許容し得ないようなグルーブ（２１）内に設置されている場合には、グルーブ（２１）の開口方向を向いて配置されかつスクリュー（１）の端部部材（３２）をスライドさせるための中央スライダ（３１）が付設されているフレーム（３０）上にローラ（２０）を取り付けることによって（図７）、あるいは、同一方向においてフレキシブルであるようなリーフ形状支持体（３３）を使用してランナ（３４）の端部部材（３２）とローラ（２０）とを連結することによって（図８）、必要なフレキシブルさを確保することができる。リーフ形状スプリング（３３）に代えて、ベローズを使用することができる。その場合には、アセンブリは、グルーブ（２１）の幅方向にフレキシブルとなる。これにより、グルーブとして、スクリュー（１）に対して平行なスライダ（３５）の形態をなす厳密なガイドブッシュを使用することができる。スライダ（３５）上にわたっては、ランナ（３７）に対して連結されたリング（３６）がスライドすることとなる。ランナ（３７）には、ベローズ（３９）を使用して（図９）あるいは Oldham カップリング（４０）を使用して（図１０）、スクリュー（１）の端部部材（３８）を連結することができる。
【００１９】
スクリュー（１）の長さ方向略中央部に配置されておりそのため中央位置付近に位置しているセッティング（３）が、スクリュー（１）が極端な位置に位置している場合であっても、ナット（１８）に近い位置に留まっていることがわかる。ケーブル（４）によってセッティング（３）に対して鉛直方向の曲げがもたらされた場合でも、セッティング（３）とナット（１８）との間にもたらされる力は、それほど大きくなることがなく、スクリューの固着や曲がりというリスクが実質的に低減され、また、セッティング（３）とナット（１８）との間に摩擦が発生するというリスクが実質的に低減され、恒久的な損傷の発生が防止される。実験室内における実験によって、このことが検証された。特に、摩擦力が、スクリュー・ナットシステムの理論値に近い値となっていることが測定された。本発明による効果の１つは、したがって、このシステムを効果的なものとすることである。
【００２０】
図５は、同様の構成を示しており、図５においては、中空シャフトモータ（１５）が、フレーム（１４）に対して外付けされた（外部に設置された）モータ（２４）によって代替されている。モータ（２４）は、プーリといったようなものどうしの間に張られた駆動ベルト（２５）を使用して、ハブ（１６）の一端を駆動する。
【００２１】
図６は、複合型伝達機構を示している。スクリュー（１）の内部には、単一ケーブルとしての単一部分（２６）が配置されている。単一部分（２６）に対しては、長尺直線状部材の付加的部分（２７）が連結されている。付加的部分（２７）は、連結部分において複数のケーブルストランド（２８）へと分割されており、拡径器（２９）を介して単一部分（２６）へと連結されている。この構成は、必要であれば、スクリュー（１）の両サイドにおいて実施することができる。長尺直線状部材は、先の実施形態のようにループの形態とすることも、また、他の形態とすることも、できる。
【００２２】
本発明を他の態様で実施し得ることは明らかである。長尺直線状部材が捻りに関して剛直であり回転不可能であって捻りに関して剛直であるような連結によってスクリューに対して連結されている場合には、回転阻止手段は不要となる。このような構成においては、スクリュー（８０）の回転の阻止は、長尺直線状部材自体の主要構成要素によってもたらされる。図３の場合には、バー（１２）が捻りに関して剛直であり、そのため、回転しないボディに対して取り付けられかつボール・ソケット型ジョイント（１３）に代えて二重関節結合が使用されている場合には、スクリューを保持する。
【００２３】
本発明に対しては、多数の応用を提案することができる。伝達機構は、ボディを回転させることができ、ボディを駆動することができ、あるいは場合によっては、ボディを、回転駆動したりまたは並進移動させたりすることさえできる。ガイドホイールの操縦の制御に本発明を使用することは、既に予定されている。また、従来的緩衝手段の補完のために、本発明によって回転可能とされているレバーに懸架されたホイールに対してのアクティブサスペンションとして機能させることは、既に予定されている。
【００２４】
伝達機構がフレキシブルであって張力を必要とする場合には、張力は、スプリングや釣合錘や伝達機構がなすループ構成によって、得ることができる。
【００２５】
上記の説明が、本発明のすべての可能な形態や特にすべての可能な構成モードに言及し尽くしていないことは、明らかである。説明したものは、様々な態様で組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図２】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図３】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図４】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図５】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図６】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図７】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図８】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図９】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の様々な実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１スクリュー
２軸方向キャビティ
３セッティング（取付手段）
４ケーブル（長尺直線状部材）
５スペーサ
６キャップ（中空キャップ）
１１ケーブル（長尺直線状部材）
１２剛直ロッド（長尺直線状部材）
１３ボール・ソケット型ジョイント（取付手段）
１４フレーム
１５モータ
１８ナット
１９ピン（回転阻止手段）
２０ローラ（回転阻止手段）
２１ワイド開口グルーブ
２２スリーブ（フレーム）
２４モータ
２６単一部分
２７分割部分
２９拡径器
３１中央スライダ
３３リーフ型スプリング
３５スライダ
３７ランナ
３９ベローズ（カップリング）
４０ Oldhamカップリング（カップリング）

Claims

長尺直線状部材（４，１１，１２）と、モータ（１５，２４）と、スクリュー（１）およびナット（１８）からなるアセンブリと、を具備するとともに、前記ナットが前記スクリューをスライドさせることができるとともに、前記ナットが前記モータによって駆動され、前記長尺直線状部材が、前記スクリューに対して、前記ナットの回転移動と前記スクリューの並進移動との間の移動変換を通して前記スクリューによって前記長尺直線状部材の移動を制御し得るようにして、取り付けられ、前記長尺直線状部材と、前記スクリューに対して前記長尺直線状部材を取り付けるための取付手段と、の組合せが、前記スクリューに対しての角度位置に関してフレキシブルであるような、伝達機構であって、
前記スクリューには、軸方向キャビティ（２）が形成され、
前記取付手段（３，１３）が、前記キャビティ内に収容されていることを特徴とする伝達機構。
請求項１記載の伝達機構において、
前記取付手段（３，１３）が、前記スクリュー上において前記ナットの中央位置に位置していることを特徴とする伝達機構。
請求項１または２記載の伝達機構において、
前記キャビティと前記長尺直線状部材とが、前記スクリューを完全に貫通していることを特徴とする伝達機構。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の伝達機構において、
前記長尺直線状部材が、フレキシブルなケーブル（４）であり、
前記取付手段（３）が、台座であることを特徴とする伝達機構。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の伝達機構において、
前記長尺直線状部材が、剛直ロッド（１２）であり、
前記取付手段が、二重関節結合機能を有したものであることを特徴とする伝達機構。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝達機構において、
前記長尺直線状部材が、捻りに関して剛直であり、
前記スクリューが、回転自由であることを特徴とする伝達機構。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝達機構において、
前記スクリューには、フレーム（１４，２２）に対しての回転阻止手段（１９，２０）が設けられていることを特徴とする伝達機構。
請求項７記載の伝達機構において、
前記回転阻止手段が、前記スクリューの延在方向に移動可能とされたランナを備えていることを特徴とする伝達機構。
請求項７または８記載の伝達機構において、
前記回転阻止手段が、前記スクリューと前記フレームとの間における前記スクリューの横方向傾斜移動に関しての２自由度カップリングを備えていることを特徴とする伝達機構。
請求項８記載の伝達機構において、
前記カップリングが、ワイド開口グルーブ（２１）を備え、
該ワイド開口グルーブ（２１）内を、前記ランナのローラ（２０）が、前記スクリューの側面上において２次元的に移動可能とされ、
前記ランナ（１９）が、前記スクリューに対して連結されていることを特徴とする伝達機構。
請求項８記載の伝達機構において、
前記カップリングが、ワイド開口グルーブを備え、
該ワイド開口グルーブ（２１）内を、前記ランナのローラ（２０）が、前記スクリューの側面上において１次元的に移動可能とされ、
前記ランナ（１９）が、前記スクリューに対して、前記グルーブの１つの開放方向におけるフレキシブルさをもたらす手段（３１，３３）を介して、連結されていることを特徴とする伝達機構。
請求項１１記載の伝達機構において、
前記手段が、リーフ型スプリング（３３）であることを特徴とする伝達機構。
請求項７記載の伝達機構において、
前記回転阻止手段が、スライダ（３５）を備え、
該スライダ上を、前記スクリュー（１）の側面上において２次元的にフレキシブルであるようなカップリング（３９，４０）を介して前記スクリューに対して連結されたランナ（３７）がスライドすることを特徴とする伝達機構。
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の伝達機構において、
前記キャビティ（２）内に係合したスペーサ（５）であって、前記取付手段（３，１３）を係止する、スペーサ（５）と、
前記スクリュー（１）上に配置され、前記スペーサを係止しているとともに、前記長尺直線状部材を貫通させている、中空キャップ（６）と、
を具備していることを特徴とする伝達機構。
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の伝達機構において、
前記長尺直線状部材が、前記スクリュー（１）内に配置された単一部分（２６）と、前記スクリューの外部に配置されかつ拡径器（２９）を介して前記単一部分に対して連結された分割部分（２７）と、を備えていることを特徴とする伝達機構。