JPH10184842A

JPH10184842A - 回転運動と直線運動の変換装置

Info

Publication number: JPH10184842A
Application number: JP8346337A
Authority: JP
Inventors: Kenji Imase; 憲司今瀬; Hiroshi Makino; 洋牧野; Hidetsugu Terada; 英嗣寺田
Original assignee: Kamo Seiko KK
Current assignee: Kamo Seiko KK
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-07-14
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: KR19980063660A; TW397905B; DE69704154D1; KR100278598B1; US6023989A; EP0851150B1; JP3133005B2; EP0851150A1; DE69704154T2

Abstract

(57)【要約】【課題】騒音や振動が小さく、伝達抵抗が小さく、運
動伝達が連続的で、正逆方向にもガタが発生せず、剛性
が高い、回転運動と直線運動の変換装置１を提供する。【解決手段】複数の歯４を備えるラック５と、歯４に
噛み合う複数のローラ６を備えるピニオン７とで、回転
運動と直線運動の変換を行うもので、ラック５に噛合す
るローラ６の中心軌跡がトロコイド曲線を描くように、
歯４の歯形は、歯底がローラ６の径より大きく略弧状を
描くように設けられている。また、ラック５とピニオン
７は、予圧が加えられて用いられる。さらに、歯４の歯
末には、ローラ６の外形軌跡より徐々に離れるアプロー
チが形成されている。このように設けられることによ
り、上記の課題を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転運動を直線運
動に変換する、あるいは直線運動を回転運動に変換する
変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転運動と直線運動の変換装置として、
ラックとピニオンとを噛合させた所謂ラック＆ピニオン
が知られている。通常用いられているラック＆ピニオン
は、ラックの歯も、ピニオンの歯も、どちらも歯面をイ
ンボリュート曲線を基本原理にした歯形を用いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】インボリュート歯形を
用いたラック＆ピニオンは、図１６の（ａ）に示すよう
に、予圧が加わると、ラックＪ1 の歯Ｊ2 と歯Ｊ2 の間
に、ピニオンＪ3 の歯Ｊ4 が食い込むように接触するこ
ととなり、大きな摩擦が生じ、著しく効率が低下してし
まう。このため、設計段階から、図１６の（ｂ）に示す
ように、歯Ｊ2 と歯Ｊ4 との間に隙間（バックラッシ）
を設け、上記の食い込みを回避している。しかし、この
ような隙間を設けると、運動の伝達が歯Ｊ2 から歯Ｊ4
へと断続的になり、騒音や振動を発生させる不具合があ
る。また、反転時のガタの要因になる。

【０００４】上記の不具合を無くす手段として、図１７
に示すように、ピニオンＪ3 の歯Ｊ4 をローラＪ5 に
し、ラックＪ1 の歯Ｊ2 をサイクロイド曲線を基にした
歯形としたラック＆ピニオンが考えられている。このタ
イプのラック＆ピニオンは、ローラＪ5 が自転しながら
ラックＪ1 の歯面を移動して運動の伝達を行うので、伝
達抵抗が少なく、また、複数のローラＪ5 が、複数の歯
Ｊ2 に同時に噛み合うことが可能となるため、運動の伝
達が連続的になり、また正逆方向にもガタが発生しない
とされていた。

【０００５】しかしながら、サイクロイド曲線を基準に
したラックＪ1 の歯Ｊ2 では、ローラＪ5 が歯底Ｊ6 に
達した際、ローラＪ5 の中心軌跡の曲率半径がゼロにな
る。このため、この付近のラックＪ1 の加工時に、図１
８の（ａ）のハッチング部分に示すように、切下げＡ
（アンダーカット）が生じる。このような切下げＡは、
精度を必要としない装置に用いられる場合は問題になら
ないが、図１８の（ｂ）に示すように、切下げＡ部分で
はローラＪ5 がラックＪ1 の歯Ｊ2 から離れ、ローラＪ
5 が正規のサイクロイド軌跡をたどれないので、トルク
伝達ができなくなり、精密機械など、高い精度が要求さ
れる装置には使用できなかった。つまり、切下げＡによ
って、ラックＪ1 の歯Ｊ2 からローラＪ5 の離脱と噛み
合いが発生し、音や振動を発生するとともに、歯面の寿
命に悪影響を与える不具合が生じる。

【０００６】また、上述のように、サイクロイド曲線を
基準にしたラックＪ1 の歯Ｊ2 は、ローラＪ5 が歯底Ｊ
6 に達した際、ローラＪ5 の中心軌跡の曲率半径がゼロ
になる。このため、ローラＪ5 の径と歯底Ｊ6 の径とが
一致する。このことにより、ローラＪ5 が歯底Ｊ6 に達
した際、ローラＪ5 の全周のうちの半周近くが歯底Ｊ6
と密着することになり、ローラＪ5 は回転不能になる。
このため、歯底Ｊ6 の付近において、ローラＪ5 の回転
と停止とが発生することになるとともに、ローラＪ5 が
歯底Ｊ6 に衝突するため、音と振動が発生する。特に、
バックラッシをなくし、剛性を高めるために、ラックＪ
1 とピニオンＪ3 との間に予圧を加えて使用する場合に
は、上述した欠点が顕著になる。

【０００７】さらに、サイクロイド曲線を基準にしたラ
ックＪ1 の歯Ｊ2 では、上述のような切下げＡが発生す
るため、ローラＪ5 数が少ないと、複数の歯Ｊ2 の常時
噛み合いができない状態が発生し、その点では、正逆方
向にバックラッシが発生してしまうが、この事実はこれ
まで全く見逃されてきた。

【０００８】ここで、歯Ｊ2 とローラＪ5 との間の隙間
をなくしてバックラッシを取り除いて使用するために、
ラックＪ1 とピニオンＪ3 とに予圧を加える手法が考え
られる。この予圧を加える手法は、ローラＪ5 と歯Ｊ2
の面に力が加わるので、隙間が全くなく、また部品の初
期歪みを消去され、剛性が非常に高くなる利点がある。
サイクロイド歯車の歯形は、ピニオンＪ3 を転がした時
のローラＪ5 の中心が描く軌跡（サイクロイド曲線）
に、ローラＪ5 の半径寸法を加味したもので、これによ
り理論的に転がり接触による円滑な動力伝達が行えると
されている。

【０００９】しかるに、予圧を加えて使用すると、図１
９に示すように、ラックＪ1 の歯Ｊ2 とローラＪ5 の噛
み合い開始時と離脱時に、予圧分だけ衝突と開放がなさ
れ、この衝突と開放によっても、衝突音や振動が発生す
る不具合が生じる。また、この衝突と開放は、ローラＪ
5 や歯Ｊ2 の疲労につながり、ラック＆ピニオンの寿命
低下を招く不具合がある。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上記の事情を種々鑑みてなさ
れたもので、その目的は、騒音や振動が抑えられ、伝達
抵抗が少なく、運動の伝達が連続的で、正逆方向にもガ
タが発生せず、剛性も高い、回転運動と直線運動の変換
装置の提供にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の回転運動と直線
運動の変換装置は、次の技術的手段を採用した。〔請求項１の手段〕回転運動と直線運動の変換装置は、
複数の歯が設けられたラックと、前記歯に噛み合う複数
の噛合手段が設けられたピニオンとを具備し、前記ラッ
クと前記ピニオンとの間に予圧が加えられ、前記噛合手
段は、回転軸受を介して前記ピニオンに回転自在に支持
されるローラであり、前記歯と歯の間に形成される歯底
は、前記ローラの径より大きい弧状に設けられ、前記歯
の歯末の外側に、前記ローラの外径軌跡より徐々に離れ
るアプローチが設けられ、さらに、複数のローラが同時
に複数の前記歯に噛み合うことを特徴とする。

【００１２】〔請求項２の手段〕回転運動と直線運動の
変換装置は、複数の歯が設けられたピニオンと、前記歯
に噛み合う複数の噛合手段が設けられたラックとを具備
し、前記ラックと前記ピニオンとの間に予圧が加えら
れ、前記噛合手段は、回転軸受を介して前記ラックに回
転自在に支持されるローラであり、前記歯と歯の間に形
成される歯底は、前記ローラの径より大きい弧状に設け
られ、前記歯の歯末の外側に、前記ローラの外径軌跡よ
り徐々に離れるアプローチが設けられ、さらに、複数の
ローラが同時に複数の前記歯に噛み合うことを特徴とす
る。

【００１３】〔請求項３の手段〕請求項１または請求項
２の回転運動と直線運動の変換装置において、前記ロー
ラは、中央側がその外側よりも太いビヤ樽形状に設けら
れたことを特徴とする回転運動と直線運動の変換装置。

【００１４】〔請求項４の手段〕請求項３の回転運動と
直線運動の変換装置において、前記歯は、中央側がその
外側よりも薄く、且つ前記ローラの曲率よりも大きい凹
状の逆クラウニングが設けられたことを特徴とする回転
運動と直線運動の変換装置。

【００１５】〔請求項５の手段〕請求項１または請求項
２の回転運動と直線運動の変換装置において、前記歯
は、中央側がその外側よりも厚い凸状のクラウニングが
設けられたことを特徴とする回転運動と直線運動の変換
装置。

【００１６】〔請求項６の手段〕請求項５の回転運動と
直線運動の変換装置において、前記ローラは、中央側が
その外側よりも細く、且つ前記歯のクラウニングの曲率
よりも大きい鼓形状に設けられたことを特徴とする回転
運動と直線運動の変換装置。

【００１７】

【発明の作用および効果】

〔請求項１の作用および効果〕ラックの歯と噛合するピ
ニオンの噛合手段が、回転軸受により回転自在に支持さ
れるローラであるとともに、ラックとピニオンとの間に
予圧が加えられている。このため、ラックとピニオンと
の間に隙間（バックラッシ）がなく、ローラが自転しな
がらラックの歯面を移動して運動の伝達を行うので、伝
達抵抗が少ない。また、複数のローラが、複数の歯に同
時に噛み合うため、運動の伝達が連続的になり、正逆方
向にもガタが発生しない。さらに、伝達力の変動などに
よって、接触圧に変化が生じても、予圧が加えられたこ
とによって、部品の初期歪みが消去されるとともに、伝
達力の変動も消去され、常に安定した動力伝達を行うこ
とができるとともに、剛性が非常に高くなる。

【００１８】ラックの歯と歯の間に形成される歯底が、
ローラの径より大きい弧状に設けられているため、歯底
においてもローラの回転は停止することなく、ローラは
常にラックに対して転がり接触となる。このように、ロ
ーラの回転が歯底で停止する不具合がないため、歯底に
おいてローラが停止することによる衝突音や振動の発生
がなく、静かな噛合音にすることができる。また、ラッ
クの歯底は、ローラの径より大きい弧状であるため、切
下げの発生が抑えられ、噛み合うローラ数が少なくて
も、常に複数の歯とローラとの噛み合いが達成される。

【００１９】ラックとピニオンとの間に予圧が加えられ
ているが、ラックに設けられる歯の歯末の外側を、ロー
ラの外径軌跡より徐々に離れるアプローチを設けたた
め、ローラが歯と噛み合う開始時に、ローラと歯とがス
ムーズに噛み合いを開始した後に次第に予圧が加わる。
逆に、ローラが歯から離脱する離脱時は、予圧が徐々に
弱まり、ローラが歯からスムーズに離脱する。この結
果、歯とローラの噛み合い開始時と離脱時に、予圧分に
よる衝突と開放による衝突音や振動の発生がなくなり、
噛合音を静かにできる。また、予圧分による衝突と開放
がなくなることにより、ローラや歯の疲労にが軽減で
き、ラックとピニオンを長寿命化できる。

【００２０】〔請求項２の作用および効果〕請求項２
は、上記の請求項１の作用効果におけるラックの歯をピ
ニオンの歯に置き換え、ピニオンのローラをラックのロ
ーラに置き換えたもので、上記請求項１の作用および効
果と同等の作用および効果を奏する。

【００２１】〔請求項３ないし請求項７の作用および効
果〕ローラをビヤ樽形状に設けたり、歯の中央側を厚く
設けるなどにより、ローラと歯とに多少の傾きが生じて
も、円滑な噛み合いがなされる。つまり、ローラと歯と
に多少の傾きが生じても、噛合音が静かになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の回転運動と直線運
動の変換装置を、複数の実施例に基づき説明する。〔第１実施例の構成〕図１ないし図７は第１実施例を説
明するためのもので、図１は回転運動と直線運動の変換
装置の斜視図、図２は回転運動と直線運動の変換装置の
側面断面図、図３は図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図、図４
は歯底形状の説明図、図５および図６は歯の形状説明
図、図７は歯末形状の説明図である。

【００２３】回転運動と直線運動の変換装置１は、所謂
ラック＆ピニオンを基本とするもので、搬送装置、産業
用ロボット、工作機械、精密機械など、高効率、高精
度、長寿命、高トルク伝達が要求される機械装置に使用
可能なものである。この第１実施例の回転運動と直線運
動の変換装置１は、入力軸２に伝達される回転運動によ
って、水平方向に移動可能に配置されたベース３を駆動
するものである。回転運動と直線運動の変換装置１は、
複数の歯４が設けられたラック５と、このラック５の歯
４に噛み合う複数のローラ６（噛合手段）が設けられた
ピニオン７とを具備し、ピニオン７が入力軸２と一体に
回転し、またラック５はベース３と一体にスライドする
ように設けられている。

【００２４】ラック５とピニオン７との間には、予圧が
常に加えられるように設けられている。なお予圧とは、
ラック５とピニオン７を相互に押し付ける圧力である。
この予圧を加える方法としては、ラック５とピニオン７
をバネ等の付勢手段によって一定の力で押し付ける定圧
法と、ラック５とピニオン７を一定の寸法を予め圧縮さ
せて噛合させる定位置法とがある。この発明はどちらの
方法を用いても良いが、この実施例では、後者の定位置
法を用いる。

【００２５】この定位置法の一例を説明する。ラック５
の両側に、ラック５に対して平行に延びるレール８をベ
ース３に設ける。この２本のレール８には、枠状に設け
られたサドル９が嵌め合わされる。このサドル９は、レ
ール８に沿ってスライド自在なもので、サドル９内にお
いてピニオン７を回転自在に支持する。そして、このサ
ドル９は、ピニオン７をラック５に押し付けた状態で噛
合させるものである。なお、この実施例では、サドル９
は図示しない固定部材に固定されており、ピニオン７が
回転すると、ラック５とともにベース３がスライドする
ように設けられている。なお、この実施例では、ベース
３がスライドする例を示すが、ベース３を固定し、ピニ
オン７およびサドル９がスライドするように設けても良
い。また、ピニオン７に回転を入力するのではなく、サ
ドル９を固定した上で、ベース３をスライド駆動させ
て、ピニオン７を回転させるように設けても良い。つま
り、直線運動から回転運動に変換しても良い。

【００２６】ラック５は、コモン・トロコイド曲線を採
用した直線状のトロコイド歯車で、その歯４の形状につ
いては後述する。このラック５の歯４に噛合するピニオ
ン７のローラ６は、図２に示すように、回転軸受１０を
介して回転自在に支持されるもので、この複数のローラ
６が複数の歯４と同時に噛み合うように設けられてい
る。

【００２７】ここで、ピニオン７の具体的な構造を、図
２および図３を参照して説明する。ピニオン７は、複数
のローラ６と、この複数のローラ６を支持する環状のロ
ーラ保持部材１１とからなる。複数のローラ６は、ロー
ラ保持部材１１によって環状に配置されるもので、それ
ぞれ等間隔で且つ平行に配置されている。また、ローラ
保持部材１１は、複数の部品よりなり、回転軸受１０を
介してそれぞれのローラ６を回転自在に支持するもの
で、中央部分において入力軸２に固定される。

【００２８】次に、ラック５の歯４の形状について説明
する。ラック５は、上述したように、コモン・トロコイ
ド曲線を採用した直線状のトロコイド歯車で、その歯４
と歯４の歯底４ａは、その歯底４ａであっても、ローラ
６が転がり接触するように、ローラ６の径より大きい弧
状に設けられている。具体的なラック５の歯４の基本形
状は、この歯４に対して噛合するローラ６の中心の描く
軌跡が、コモン・トロコイド曲線（円が直線に沿って転
がる際、円の周囲より内側の一点が描く軌跡、図４の
（ｂ）参照）を描くように、ラック５の歯４の形状は、
図４の（ａ）に示すように、コモン・トロコイド曲線か
らローラ６の半径分だけ離れた輪郭として形成されてい
る。

【００２９】さらに具体的に説明すると、図５に示すよ
うに、まず、ラック５のピッチ線をピニオン７の実際の
取付ピッチ円（直径Ｄ）よりも外側へずらす。これを
「正の転位」と呼ぶ。転位量ｙ・ｍは、一般歯車諸元で
言うモジュールｍ（＝Ｄ／歯数）のｙ倍で、ｙを転位係
数と呼ぶ。この場合、転位するとは、ピニオン７の噛み
合いピッチ円を、実際のローラ６の取付ピッチ円よりも
大きくするという意味である。

【００３０】すると、図６に示すように、ローラ６の中
心は、転がり円の内側の一点が描く軌跡のコモン・トロ
コイド曲線になる。そして、ラック５の歯４は、得られ
たコモン・トロコイド曲線から、ローラ６の半径分だけ
離れた輪郭として形成される。これによって、ローラ６
の中心軌跡が描くトロコイド曲線の屈曲部（ローラ６が
歯底に達した際）の曲率半径が、常にローラ６の半径よ
り大きくなるため、切下げが完全に回避されるととも
に、ローラ６の径より大きい連続的に変化する曲率の弧
状の歯底が得られる。

【００３１】また、ラック５の歯４は、図７に示すよう
に、その歯末の外側に、ローラ６の外径軌跡より徐々に
離れる弧状のアプローチ１２が設けられている。このア
プローチ１２は、トロコイド歯車の歯末をカット（図７
のハッチング部分）することによって設けられている。
なお、アプローチ１２は、弧状でなく、直線状に設けて
も良い。この発明では、ピニオン７とラック５とに予圧
を加えているため、アプローチ１２を設けないと、歯４
とローラ６の噛み合い開始時と離脱時に、予圧分による
衝突と開放による衝突音や振動が発生するが、アプロー
チ１２を設けたことにより、歯４とローラ６の噛み合い
開始と離脱が円滑に行われ、予圧分による衝突と開放が
なくなる。

【００３２】トロコイド歯車を用いたラック５は、圧力
角９０°の時（ローラ６が歯底４ａに接触している時）
トルク伝達は行われず、主にトルク伝達が行われる領域
は、歯底４ａからの立ち上がり部分から歯末の部分であ
る。ここで、歯末まで噛み合いを行なった場合、歯厚が
減少して鋭角になり強度が著しく低下する場合がある。
このような場合には、複歯噛み合いが実現されているこ
とを考慮して、トルク伝達を他歯で行ない、歯末付近で
トルク伝達に関与させないように、歯４の外側にローラ
６の外径軌跡より徐々に離れるアプローチ１２を設け
る。すなわち、トルク伝達の行なわれる範囲を図７中に
示す実トルク伝達範囲とするように、安定した強度を有
する歯形を形成する。

【００３３】なお、ラック５の歯４は、上述したよう
に、歯底４ａがローラ６の径より大きく、且つ歯末の外
側にローラ６の外径軌跡より徐々に離れるアプローチ１
２を備えるトロコイド歯車であるが、このラック５の歯
４は、ＮＣフライス等の工作機械を用いることにより、
容易に形成することができる。

【００３４】〔第１実施例の作動〕次に、上記実施例の
作動を簡単に説明する。電動機などの出力によって入力
軸２が回転駆動されると、入力軸２とともにピニオン７
が回転する。ピニオン７の回転によって複数のローラ６
が環状に回転し、ローラ６と噛合するラック５を直線的
に駆動する。この結果、ラック５が設けられたベース３
が水平方向にスライドする。なお、この実施例では、ベ
ース３がスライドする例を示すが、ベース３を固定し、
ピニオン７およびサドル９がスライドするように設けて
も良い。また、ピニオン７に回転を入力するのではな
く、サドル９を固定した上で、ベース３をスライド駆動
させて、ピニオン９を回転させるように設けても良い。
つまり、直線運動から回転運動に変換しても良い。

【００３５】〔第１実施例の効果〕ラック５とピニオン
７との間に予圧が加えられているため、ラック５とピニ
オン７との間に隙間（バックラッシ）がなく、また、ロ
ーラ６が自転しながらラック５の歯面を移動して運動の
伝達を行うので、伝達抵抗が少ない。ピニオン７におけ
る複数のローラ６が、ラック５に設けられた複数の歯４
に同時に噛み合うため、運動の伝達が連続的になり、正
逆方向にもガタが発生しない。

【００３６】ローラ６や歯形に製作誤差が生じたり、伝
達力や負荷の変動などによって、接触圧に変化が生じて
も、予圧が加えられて用いられることによって、部品の
初期歪みが消去されるとともに、伝達力や負荷の変動も
吸収され、常に安定した動力伝達を行うことができる。
予圧が加えられて用いられることによって、ラック５と
ピニオン７との剛性が非常に高い。

【００３７】ラック５の歯底４ａが、ローラ６の径より
大きい弧状に設けられているため、歯底４ａにおいても
ローラ６の回転は停止することなく、ローラ６は常にラ
ック５に対して転がり接触となる。このため、ローラ６
の回転が歯底４ａで停止する不具合がないため、歯底４
ａにおいてローラ６が停止することによる速度変動、衝
突音、振動などの発生がなく、作動時の噛合音が静かに
なる。

【００３８】ラック５とピニオン７との間に予圧が加え
られているが、ラック５に設けられる歯４の歯末の外側
に、ローラ６の外径軌跡より徐々に離れるアプローチ１
２を弧状に設けたため、ローラ６が歯４と噛み合う開始
時に、ローラ６と歯４とがスムーズに噛み合いを開始し
た後に次第に予圧が加わる。逆に、ローラ６が歯４から
離脱する離脱時は、予圧が徐々に弱まり、ローラ６が歯
４からスムーズに離脱する。この結果、歯４とローラ６
の噛み合い開始時と離脱時に、予圧分による衝突と開放
による衝突音や振動の発生がなくなり、噛合音が静かに
なる。また、予圧分による衝突と開放がなくなることに
より、ローラ６や歯４の疲労が軽減でき、ラック５とピ
ニオン７を長寿命化できる。また、アプローチ１２を設
けたことにより、歯末の形状が鈍角になり、歯４の強度
が向上する。

【００３９】〔第２実施例〕図８ないし図１１は第２実
施例を説明するためのもので、図８および図９は回転運
動と直線運動の変換装置１の要部斜視図、図１０は歯底
４ａ形状の説明図、図１１は歯末形状の説明図である。
上記の第１実施例では、ラック５に歯４を形成し、ピニ
オン７にローラ６を設けた例を示したが、この第２実施
例は第１実施例とは逆に、ラック５にローラ６を設け、
ピニオン７に歯４を形成したものである。つまり、第１
実施例に示したローラ６と歯４の取付関係を逆転しただ
けで、基本構成は第１実施例と同じである。

【００４０】具体的には、ラック５とピニオン７との間
には、予圧が常に加えられるように設けられている。ま
た、ピニオン７は、修正インボリュート曲線を採用した
歯車で、そのピニオン７の歯４に噛合するラック５の噛
合手段は、回転軸受（第２実施例では図示しない）を介
して回転自在に支持されるローラ６であり、複数のロー
ラ６が複数の歯４と同時に噛み合うように設けられてい
る。

【００４１】ピニオン７の歯４は、上述したように、修
正インボリュート曲線を採用した歯車で、その歯４と歯
４の歯底４ａは、その歯底４ａであっても、ローラ６が
転がり接触するように、ローラ６の径より大きい弧状に
設けられている。具体的なピニオン７の歯４の基本形状
は、この歯４に対して噛合するローラ６の中心の描く軌
跡が、修正インボリュート曲線を描くように、ピニオン
７の歯４の形状は、図１０の（ａ）に示すように、修正
インボリュート曲線からローラ６の半径分だけ離れた輪
郭として形成されている。

【００４２】具体的には、ピニオン７の歯４の基本曲線
はインボリュート曲線である。しかし、第１実施例で示
したように、ラック５のピッチ線をピニオン７の実際の
取付ピッチ円よりも外側へずらす。これを「正の転位」
と呼ぶ。転位量ｙ・ｍは、第１実施例と同じ定義であ
る。このように、ラック５にピッチ線に正の転位を行う
と、図１０の（ｂ）に示すように、もとのピッチ線上に
描かれるローラ６の中心Ｐ’の軌跡は、コモン・インボ
リュート曲線となるが、転位されたピッチ線上のローラ
６の中心Ｐの軌跡は滑らかな修正インボリュート曲線と
なる。そして、ピニオン７の歯４は、得られた修正イン
ボリュート曲線からローラ６の半径分だけ離れた輪郭と
して形成される。

【００４３】また、ピニオン７の歯４は、図１１に示す
ように、その歯末の外側に、ローラ６の外径軌跡より徐
々に離れるアプローチ１２が設けられている。この第２
実施例で示す回転運動と直線運動の変換装置１は、第１
実施例のローラ６と歯４の取付関係が逆転しただけで、
第１実施例と同じ効果を得ることができる。

【００４４】〔第３実施例〕図１２は第１実施例および
第２実施例に適用可能な第３実施例を示すもので、ロー
ラ６と歯４の噛み合い部分を示す断面図である。この第
３実施例では、ローラ６の形状を、中央側がその外側よ
りも太いビヤ樽形状に設けたものである。このように設
けることで、歯４の幅の中央部分で噛み合いが行われ、
ラック５とピニオン７とに多少の傾きがあっても、円滑
な噛み合いがなされる。つまり、ローラ６と歯４とに多
少の傾きが生じても、噛合音を静かにできる。なお、ロ
ーラ６をビヤ樽形状に加工するものは、歯４をクラウニ
ングするより、安価でかつ精度良く製作できる利点があ
る。

【００４５】〔第４実施例〕図１３は第４実施例を示す
もので、ローラ６と歯４の噛み合い部分を示す断面図で
ある。この第４実施例では、第３実施例で示したよう
に、ローラ６がビヤ樽形状に加工された場合に採用可能
なもので、ローラ６と噛合する歯４は、中央側がその外
側よりも薄く、且つローラ６の曲率よりも大きい凹状の
逆クラウニングが施されたものである。このように設け
ることにより、第３実施例の効果に加え、接触点の面積
が増大し、トルクの伝達力が著しく向上する。また、ヘ
ルツ応力が低下するため、ローラ６および歯４が長寿命
化する利点もある。

【００４６】〔第５実施例〕図１４は第１実施例および
第２実施例に適用可能な第５実施例を示すもので、ロー
ラ６と歯４の噛み合い部分を示す断面図である。この第
５実施例の歯４は、中央側がその外側よりも厚くなる凸
状のクラウニングが施されたもので、第３実施例と同じ
効果を得ることができる。

【００４７】〔第６実施例〕図１５は第６実施例を示す
もので、ローラ６と歯４の噛み合い部分を示す断面図で
ある。この第６実施例では、第５実施例で示したよう
に、歯４に凸状のクラウニングが施された場合に採用可
能なもので、その歯４に噛合するローラ６は、中央側が
その外側よりも細く、且つ歯４のクラウニングの曲率よ
りも大きい鼓形状に設けられたもので、上記第４実施例
と同じ効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転運動と直線運動の変換装置の斜視図である
（第１実施例）。

【図２】回転運動と直線運動の変換装置の側面断面図で
ある（第１実施例）。

【図３】図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である（第１実施
例）。

【図４】歯底形状の説明図である（第１実施例）。

【図５】歯の形状説明図である（第１実施例）。

【図６】歯の形状説明図である（第１実施例）。

【図７】歯末形状の説明図である（第１実施例）。

【図８】回転運動と直線運動の変換装置の要部斜視図で
ある（第２実施例）。

【図９】回転運動と直線運動の変換装置の要部斜視図で
ある（第２実施例）。

【図１０】歯底形状の説明図である（第２実施例）。

【図１１】歯末形状の説明図である（第２実施例）。

【図１２】ローラと歯の噛み合い部分を示す断面図であ
る（第３実施例）。

【図１３】ローラと歯の噛み合い部分を示す断面図であ
る（第４実施例）。

【図１４】ローラと歯の噛み合い部分を示す断面図であ
る（第５実施例）。

【図１５】ローラと歯の噛み合い部分を示す断面図であ
る（第６実施例）。

【図１６】インボリュート歯車を用いたラック＆ピニオ
ンの要部説明図である（従来例）。

【図１７】ローラ歯車とサイクロイド歯車を採用したラ
ック＆ピニオンの説明図である（従来例）。

【図１８】切下げの説明図である（従来例）。

【図１９】歯末形状の説明図である（従来例）。

【符号の説明】

１回転運動と直線運動の変換装置４歯４ａ歯底５ラック６ローラ（噛合手段）７ピニオン１０回転軸受１２アプローチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の歯が設けられたラックと、前記歯に
噛み合う複数の噛合手段が設けられたピニオンとを具備
し、前記ラックと前記ピニオンとの間に予圧が加えられ、前記噛合手段は、回転軸受を介して前記ピニオンに回転
自在に支持されるローラであり、前記歯と歯の間に形成される歯底は、前記ローラの径よ
り大きい弧状に設けられ、前記歯の歯末の外側に、前記ローラの外径軌跡より徐々
に離れるアプローチが設けられ、複数のローラが同時に複数の前記歯に噛み合うことを特
徴とする回転運動と直線運動の変換装置。
【請求項２】複数の歯が設けられたピニオンと、前記歯
に噛み合う複数の噛合手段が設けられたラックとを具備
し、前記ラックと前記ピニオンとの間に予圧が加えられ、前記噛合手段は、回転軸受を介して前記ラックに回転自
在に支持されるローラであり、前記歯と歯の間に形成される歯底は、前記ローラの径よ
り大きい弧状に設けられ、前記歯の歯末の外側に、前記ローラの外径軌跡より徐々
に離れるアプローチが設けられ、複数のローラが同時に複数の前記歯に噛み合うことを特
徴とする回転運動と直線運動の変換装置。
【請求項３】請求項１または請求項２の回転運動と直線
運動の変換装置において、前記ローラは、中央側がその外側よりも太いビヤ樽形状
に設けられたことを特徴とする回転運動と直線運動の変
換装置。
【請求項４】請求項３の回転運動と直線運動の変換装置
において、前記歯は、中央側がその外側よりも薄く、且つ前記ロー
ラの曲率よりも大きい凹状の逆クラウニングが設けられ
たことを特徴とする回転運動と直線運動の変換装置。
【請求項５】請求項１または請求項２の回転運動と直線
運動の変換装置において、前記歯は、中央側がその外側よりも厚い凸状のクラウニ
ングが設けられたことを特徴とする回転運動と直線運動
の変換装置。
【請求項６】請求項５の回転運動と直線運動の変換装置
において、前記ローラは、中央側がその外側よりも細く、且つ前記
歯のクラウニングの曲率よりも大きい鼓形状に設けられ
たことを特徴とする回転運動と直線運動の変換装置。