JPS5912900B2 - 機械的作動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１９６９年１２月２３日付の米国特許第３４８
５１１０号および１９６５年４月２０日付米国特許第３
１７８９５８号に開示された形式のナツトスクリュ機械
的作動装置またはジャック機構に関するもので、本発明
では回転自在に増付けられて入力ウオーム軸により駆動
されるポールナツト構成要素を備えた・・ウジングが設
けられ、この・・ウジング内へ上記入力ウオーム軸が延
び、上記ポールナツト構成要素に関連のウオーム歯車と
係合する。

ポールナツト構成要素にははすば凹部と、外側に取付け
られたポール復帰管とが形成されて、このポール復帰管
内にはポールナツト構成要素内へ延びるねじ部材のはす
は溝と絶えず駆動的に係合して複数個のポールが循環し
ている。

作動装置を高速で比較的高トルク荷重下で運転する場合
、摩耗が大きな問題になると共に咬み合う歯車駆動装置
における熱の発生という問題があり、これがため相当量
の注油が必要になる。

しかのみならず、実際的構造を考慮するため、ポールナ
ツト構造は単一構造体として組立てられた複数個の個別
的要素を含み、この単一構造体は十分に密封されていな
い多数の継手などを備えているのでポールナツト構成要
素の外面とこの要素用の上記咬み合う歯車駆動装置とを
潤滑油にさらすことは従来不可能であった。

これは潤滑油がポールナツト構成要素を通ってねじ部材
へ洩出して終局的にはなくなるためである。

従って、ポールナツト構成要素を増囲むハウジング部域
に比重の大きいグリース（例えばＥｐ−２級のグリース
）を大量に入れることが今では普通のことになっている
。

このグリースは勿論運動する歯車駆動部分間の潤滑剤の
役目をし、その高粘性のためにグリースはポールナツト
構成要素中にさして多く洩出することはない。

しかし、グリースには少々欠点がある。

第一に、入力駆動軸が非常な高速度回転をしている場合
、そこにおこる熱の構成はグリースを分解するに十分で
あって、このため各歯車駆動部分間に摩耗がおこり、そ
の結果、機械的作動装置は高速では何程の時間も運転で
きない。

さらにまた、グリースの粘性のためにグリースが各可動
部分間および・・ウジング内部全体に自由に循環する能
力が大幅に減殺される結果、グリースの潤滑能力が損わ
れ、機械的作動装置の全体的熱効率は熱を歯車駆動部分
から・・ウジング壁へ伝達して消散させるグリースの能
力の欠如により低下する。

また今まで・も１９７５年１月７日付米国特許第３８５
８４５８号においてポールナツトスクリュ作動装置の・
・ウジング内部に油仕切室を形成し、この仕切室に垂直
方向に延びるダムまたはさくを設け、このダム内に溢流
通路を設け、これらの全てが重力でポールナツトスクリ
ュ装置から隔離された・・ウジング内の油をある水準に
保持するようにすることが提案されてきた。

しかし、この油仕切室は密封されておらず、従って作動
装置はポールナツトスクリュ装置内へ油が洩れるのを防
止するだめの常時はぼ垂直位置に保持される必要がある
。

さらにまた、作動装置の高さを相当大きく延ばしてダム
またはさくを収容しなければならない不利がある。

本発明によれば、機械的作動装置が使用中に特定の位置
を取ることに関係なく歯車ナツト構造体の可動部分に注
油すると共にこの可動部分から熱を消散するために潤滑
油を使用させるようにして独特な歯車ナツト構造体およ
び・・ウジング装置を備えた機械的作動装置が提供され
る。

本発明の機械的作動装置は内側開口が形成されたハウジ
ングとこの開口内へハウジングの密封開口を通って延び
る駆動軸とを含む。

歯車ナツト構造体は・・ウジングの内側開口に回転自在
に増付けられていて、駆動軸と被動係合的に咬み合うよ
うに配置された歯車構成要素を含む。

歯車ナツト構造体もまた改変された従来型ポールナツト
構造要素と管状じゃへい部材とを含み、改良従来型ポー
ルナツト構成要素は歯車ナツト構造体を貫通するねじ部
材のはすばねじ内に係合するポール部材を含んだ外部に
露出したポール復帰装置を有し、管状じゃへい部材は上
記歯車ナツト構造体に封着された歯車構成要素に近く一
端を有する。

密封装置は・・ウジングから歯車ナツト構造体の歯車構
成要素の両側における構造体の外面に延びて、このため
・・ウジングと歯車ナツト構造体の外面との間に密封さ
れた凹部を形成し、この密封凹部には潤滑流体が充たさ
れており、これが密封凹部内に含まれた可動部分間を自
由に循環して可動部分を潤滑すると共にこの可動部分が
発生する熱を・・ウジングの壁に伝達してここで熱を消
散する。

好ましくは、歯車ナツト構造体はポールナツト構造体の
外端に固定されたベヤリング保持体要素を含み、このベ
アリング保持体要素と歯車構成要素との間には密封され
た関係でじゃへい部材が増付けられていて、ベヤリング
保持体要素と歯車構成要素の両者には軸方向に延びるベ
ヤリング支持部分が形成されていて、この部分において
テーパをつけたベヤリングが取付けられて歯車ナツト構
造体を・・ウジング内に回転自在に支えている。

上記密封装置はテーパをつけたベヤリングの軸方向に外
側の位置において上記ベヤリング支持部分の両方と係合
することによりこのベヤリングは密封された油の充填さ
れた凹部内に配置される。

最後に、機械的作動装置の・・ウジングにはこれを貫通
して前記の凹所に至る複数本の通路が設けられて、これ
ら通路の各々は内部に増付けられた選択的に着脱自在な
栓要素を有し、かつ機械的作動装置のねじ部材の軸に対
し異なる角度関係で延びていることにより、作動装置の
通常動作位置においては少なくとも一つの通路は垂直に
上側へ延びており、密封凹部内で幾分の「呼吸」を可能
にするため通気性の栓を増付けることができる。

さて添付の図面につき詳述すると、第１図乃至第３図は
機械的作動装置１０を示す。

この作動装置１０はシェル１２′とこれにねじ込んだシ
ェルキャップ１ブ′とじて形成され、内部に開口を形成
した・・ウジング１２を備えている。

駆動軸１４は−・ウジング１２を貫通し、−・ウジング
の内部開口内に配置されたウオームスクリュ部分１４′
と・・ウジングの両側における適当な駆動源、例えば在
来の電動機（図示せず）に接続のため・・ウジング１２
より両側へ突出する二つの端部分１６とを含む。

軸１４の両端部分の各々は・・ウジング１２の開口１８
を貫通し、環状密封部材２０がこの開口１８に増付けら
れて軸１４と係合することによって以下にさらに詳しく
説明するごとく・・ウジング１２の内部を密封する。

開口１８と密封部材２０だけが第２図の作動装置１０の
左側に断面で示されているが、同一の開口と密封装置と
が作動装置１０の右側の軸１４のために設けられている
ことは勿論である。

歯車ナツト構造体２２は第３図に明示されるごとく歯車
ナツト構造体２２の各端に近く−・ウジング１２に取付
けられた環状のベヤリング構造体２４により・・ウジン
グの内側開口内に回転自在に支えられている。

歯車ナツト構造体２２は前記の米国特許第３４８５１１
０号に詳述のものと同形式の改変された従来のポールナ
ツト構成要素２６を含み、このポールナツト構成要素２
６には外側に露出した復帰管２８が形成され、この管２
８は複数個のポール要素（図示せず）を閉じ込めたけす
ば四部（図示せず）の間隔をおいた部分を接続するため
金属帯２９によりナツト構成要素２６に固定されている
。

ポールナツト構成要素２６の一端は歯車構成要素３２の
凹部３０においてねじが切られ、ここに一つまたはそれ
以上の止めねじ３４で固定され、ポールナツト構成要素
の端面と凹部３０の咬み合い面とはポールナツト構造体
２６の軸に平らに垂直に加工されポールナツト構造体２
６が歯車構成要素３２と正確な心合せが保証されるよう
にされている。

歯車構造要素３２は１駆動軸１４のウオームスクリュ部
分１４′と被動係合して歯車ナツト構造体２２の外面に
配置された環状歯車面３６を備え、かつ環状ベヤリング
２４の一つにおいて支えられた軸方向に延びるベヤリン
グ支持部分３８が形成されている。

ポールナツト構成要素２６の他端も同様にベヤリング保
持体４２に形成された凹部４０内に増付けられ、止めね
じ４４によシこの凹部４０に保持され、両者のそれぞれ
の係合面はボールナツト構成要素２６の軸に対し平らに
直角に加工されている。

ベヤリング保持体４２は半径方向に延びる支持部分４３
を備え、この部分４３はボール復帰管２８０半径範囲を
越えて延び、管状じゃへい部材４８の一端内に入れ二式
にはめ込まれ、部材４８の他端は歯車構成要素３２に固
定されている。

シリコン接着密封剤５０が管状じゃへい部材４８の両端
の全周面に塗布されてこれら両端部をそれぞれ支持部分
４３と歯車構成要素３２とに封着させている。

ベヤリング保持体４２はまた他方の環状ベヤリング２４
に支えられた軸方向に延びるベヤリング支持部分４６を
も含みこの部分は後に詳述するように環状リップ密封要
素５６と係合するための滑らかな円筒状表面を形成する
。

斜上の構造により、露出したボール復帰管はしやへい部
材４８内に完全に密封された環境に配置されていること
、歯車ナット構造体２２全体はしつかり増付けられた一
体的構造として形成されて、各隔離された環状ベヤリン
グ保持体で回転する時は非常に安定しているので歯車ナ
ツト構造体２２が目立ってぐらつくようなことはおこら
ないことに気付くであろう。

はすば溝５４を形成してなる在来のねじ部材５２は中に
あるボール要素と被動係合したポールナツト構成要素２
６の内部を貫通していることによシボールナット構成要
素２６が回転すると前記米国特許第３４８５１１０号に
詳述されているごとくねじ部材５２は軸方向に運動する
。

従来型の環状ばね付リップ密封要素５６が・・ウジング
１２に取付けられてこれがハウジング１２とベヤリング
支持部分３８の滑らかな外面との間に延びて密封関係を
形成している。

また同様な環状リップ密封要素５８が同じく・・ウジフ
グ１２とベヤリング支持部分４６の滑らかな外面との間
に延びている。

環状リップ密封要素５６および５８は環状ウオーム歯車
面３６とこれが係合するウオームスクリュ部分１４′と
の両側に配置されていること、歯車ナツト構造体２２の
外面は環状密封要素５６と５８との間の全軸方向範囲に
沿って完全に密封されていることに注目すべきである。

従って、これらの環状リップ密封要素５６および５８は
管状しやへい部材４８と組合って・・ウジング１２とナ
ツト部材構造体２２の外向との間に密封凹部６０を形成
する。

この密封凹部内に環状ベヤリング２４の両者のみならず
ウオームスクリュ部分１４′と歯車面３６との間の駆動
係合が位置決めされている゛。

先きに記載した歯車ナツト構造体２２のその回転中の安
定性のためにリップ密封体５６および５８がそれぞれ軸
方向に延びるベヤリング支持部分３８および４６と常時
密封接触状態に保持されて密封凹部６０の密封された一
体性を保護するものであることも気付かれるであろう。

上記密封凹部６０には歯車の潤滑に特に適した潤滑油６
２、例えばＡＧＭＡ（米国歯車製作者協会）７．８また
８Ａの等級表示を有する配合油のごとき潤滑油が充填ま
たはほぼ充填されていて、この潤滑油６２が密封凹部に
残ってベヤリング２４のみならず係合したウオームスク
リュ部分１４′およびウオーム歯車面３６を潤滑する。

通常は復帰管２８を通ってスクリュ部材５２へ油をもら
し、次いで機械的作動装置１０から先きに説明したごと
く油を逃がしてしまうポールナツト構成要素２６が歯車
ナツト構造体２２とその管状じゃへい部材４８との内部
に密封されているので、リップ密封体５６および５８の
ために歯車ナツト構造体２２からまたはその両端部より
先きへ油が目立つほど洩出することはない。

さらに、先きにも述べたごとく、密封体２０が−・ウジ
ング開口１８に配置されているために潤滑油６２が駆動
軸１４に沿って密封凹部６０から洩れることはない。

潤滑油６２はまたその潤滑機能のほかに、歯車面３６に
おける駆動係合により発生した熱を消散させる大きな助
けをする。

油６２は密封凹部６０中を自由に循環し、その過程にお
いて歯車面３６、ウオームスクリュ部分１４′、および
ベヤリング２４において熱を増上げ、循環によりこの熱
を−・ウジング１２の壁に伝達すると、熱はここで周囲
の大気中に消散される。

この消散を助けるために、密封凹部６０を取囲む−・ウ
ジフグの壁には複数個のフィン６４が形成され、これら
のフィンが潤滑油６２から受取った熱を消散させる表面
積を増大している。

本発明の別の特徴によれば、−・ウジング１２には・・
ウジフグを通って密封凹部６０に至る複数本の通路６６
．６８およびγ０が設けられていて、これらの通路の各
々には通路から油が流れるのを防ぐためねじではめ込ま
れるようにした中実の栓要素７２または「息抜き」栓が
増付けられている。

第３図に見られるとおシ、通路６６．６８および７０の
各々はねじ部材５２の軸に対し異なる角度に延びる軸に
沿って延びている。

さらに詳しくいえば、通路６６はねじ部材５２の軸に平
行の方向に延び、通路６８はねじ部材の軸より垂直方向
に上方へ延び、通路７０はねじ部材の軸より垂直方向に
下方へ延びていることは第３図に見られるとおりである
。

このような配置になっているので、これら通路の一つは
機械的作動装置の最も普通の配置である密封凹部６２の
頂部またはその近くに配置されることになる。

このように、作動装置１０が第３図に示すごとく配置さ
れる場合、通路６８は密封凹部６２の頂部に配置され、
これに対する通常は中実の栓要素は取除いて在来のねじ
を切った息抜き排気栓７４と取替えることもでき、この
息抜き排気栓はその軸に沿って開口していて、小さな金
属ペレット（図示せず）が詰められているので空気はそ
の中を通り抜け・・ウジング内の空気圧を大気と均等に
する一方において、油６２が大きく逃げるのを制限する
ものである。

この息抜き要素７４は空気がその中を自由に通ることを
許すことにより、作動装置１０が運転されている間空気
および油６２の温度が変化するのに応じて密封凹部６０
の空気柱が膨張と収縮とをおこなうことを可能にする。

作動装置１０を上記以外の配置にした場合は（例えばね
じ部材５２の軸を垂直に延ばした場合）別の通路が密封
凹部５０の頂部またはその近くに配置されることになり
、この通路は中に息抜き排気栓Ｔ４を備えた通路という
ことになる。

これに使用できる従来の息抜き排気栓の典型的例はオハ
イオ州のパイプフィツテング社が販売している型式番号
ＢＶＰＢＩＢ ４４４８６６ｆある。

最後に注意しておきたいことはベヤリング２４は複数個
の環状に配置されたテーパをつけたベヤリング要素７８
を含み、これらの要素７８の各々はねじ部材の隣接端に
向かってねじ部材の軸に対し鋭角を以って全体的に延び
る軸を中心に回転可能であるということである。

このような配置になっているので、ベヤリング２４はね
じ部材５２および歯車ナツト構造体２２に対しスラスト
ベヤリングの役目をするのみならず、歯車ナツト構造体
をぐらつかせ、そのため環状リップ密封体５６および５
８における密封を破るおそれもなしとしない上記要素に
加わるサイドローディングをそぐ役目をする。

本発明は図示説明の目的に限って以上のごとく詳述した
もので、この説明にだけ限定するものでなく当業者には
斜上の開示から明白な、あるいは当然提案できるような
如何なる変型乃至は等価の配置をも除外する意図のもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機械的作動装置の側面図、第２図は第
１図に示した機械的作動装置の正面図、第３図は第２図
の３−３線に沿った断面図である。 なお図において、符号１２は−・ウジング、１４は駆動
軸、２２は歯車ナツト構造体、２６はポールナツト構成
要素、２８はボール復帰装置、３２は歯車構成要素、４
２はベヤリング保持体要素、４８は環状しやへい装置、
５２はねじ部材、５６および５８は密封装置、６６．６
８および７０は注油通路、７８はテーパをつけたローラ
ベヤリング要素である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ） □・ウジング、 （ｂ） 前記・・ウジングの開口を通ってこのハウジ
   ング内へ延びると共にこのハウジング内に回転可能に配
   置されかつ歯車装置の固定された駆動軸、および （ｃ） 前記ハウジング内に回転可能に装着された歯
   車ナツト構造体を備え、この歯車ナツト構造体は （イ）前記駆動軸歯車装置と被駆動係合する歯車要素、 （ロ）この歯車要素と一端で回転するように固定され、
   外部に露出したボール復帰装置を有するポールナツト要
   素、および （ハ）前記ボール復帰装置に対しこれを覆う関係に前記
   ポールナツト要素に取付けられると共に前記・・ウジン
   グとの間に空間を形成する管状しゃへい部材とを含み、
   この管状じゃへい部材は前記歯車ナツト構造体に封着さ
   れた前記歯車要素に近く一端を有し、更に （ｄ） 前記ハウジングと歯車ナツト構造体とを貫通
   して延びて前記ポールナツト要素と被駆動係合するねじ
   部材、および （ｅ） 前記駆動軸の開口に前記歯車ナツト構造体と
   前記・・ウジングとの間に配置された密封装置を備え、
   この密封装置は前記管状しゃへい部材と協働して、前記
   駆動軸歯車装置および前記歯車ナツト構造体が配置され
   ている空間を含む前記ハウジングと前記しゃへい部材と
   の間の空間内の油を密封すると共に前記ボール復帰装置
   およびねじ部材からの油を密封するようにし、更に、（
   ｆ） 前記の密封された空間内に収容されて前記歯車
   装置および歯車ナツト構造体を潤滑すると共にこれから
   前記・・ウジングへ消散させる油を備えたことを特徴と
   する機械的作動装置。 ２ 前記歯車ナツト構造体が前記ポールナツト要素の他
   端に固定されたベアリング保持体要素を含み、この保持
   体要素は前記ポールナツト要素が固定された半径方向に
   延びる支持部分と前記ポールナツト要素から延びる軸方
   向に延びる支持部分とを含む特許請求の範囲第１項記載
   の機械的作動装置。 ３ 前記ベアリング保持体要素の前記半径方向に延びる
   支持部分が側面のボール復帰装置の半径範囲より突出し
   、前記ボール復帰装置の外向き半径方向に前記管状じゃ
   へい部材を密封的に支えている特許請求の範囲第２項記
   載の機械的作動装置。 ４ 前記歯車要素が軸方向に延びるベアリング支持部分
   を有すること、並びに前記歯車ナツト構造体用の回転自
   在な取付けが前記・・ウジングと前記ベアリング保持体
   要素のベアリング支持部分と前記歯車要素との間にそれ
   ぞれ配置されたテーパをつけたローラベヤリングを含む
   特許請求の範囲第２項記載の機械的作動装置。 ５ 前記密封装置が前記・・ウジングから延びて前記テ
   ーパをつけたローラベアリング要素の軸方向に外側の位
   置において前記ベヤリング保持体要素のベアリング支持
   部分と前記歯車要素とに係合するようにした特許請求の
   範囲第４項記載の機械的作動装置。 ６ 前記・・ウジングにこれを貫通して前記密封四部へ
   至る潤滑油注油通路と、この通路に配置された空気を通
   す着脱自在な栓要素とを設けた特許請求の範囲第１項記
   載の機械的作動装置。 ７ 前記作動装置の選ばれた動作位置に前記通路の少な
   くとも一つを全体的に上側へ配置するため前記ハウジン
   グの周面の周りに異なる位置に複数個の前記潤滑油注油
   通路を配置し、前記通気栓要素を前記通路の少なくとも
   一つに配置し、更に密封栓要素を前記通路の他の通路に
   配置した特許請求の範囲第６項記載の機械的作動装置。 ８ 前記ポール復帰装置が前記ポールナツト要素の外面
   から外側へ突出している特許請求の範囲第１項記載の機
   械的作動装置。