JPS6078154A - 回転運動を直線運動に変換するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、いずれもらせんねじ山を有するスクリュウ軸
およびナツトと、それらの間に介゛設されたねじ付遊星
ローラとから成る、回転運動を直線運動に鎚換するため
の装置に関し、特に、遊星ローラ、スクリュウ軸および
ナツトの少くともどれか１つに、安定した回転運動を実
現するためにねじ付掛止手段を設けたことを特徴とする
。

ナツトと、ナツトに螺合し軸方向に位置づけされたスク
リュウ軸と、それらの間に介設された複数の遊星ｔ−−
ラとから成るローラスクリュウ駆動装置は、従来から知
られている。これらの遊星ローラは、ナツトのらせんね
じおよびスクリュウ軸のらせんねじと螺合する。ナツト
とスクリュウ軸のらせんねじ山のつる巻線は、同じつる
巻方向に延長しており、軸とナツトとは、同じリード（
１回転当りの進み距離）および同じ始端数（ねじ山の始
端数）を有している。ナツトを回転させると、軸がナツ
トおよび遊星ローラに対して軸方向に移動せしめられる
。ローラは、ナツトに対して軸方向に移動する構成であ
ってもよく、移動しない構成であってもよい。ここでい
う「始端」とは、右ねじ方向、即ち向って時計回り方向
のらせんねじ山の始点のことであり、「負の始端」とは
、左ねじ方向、即ち向って反時計回り方向のらせんねじ
山の始点のことである。また、「つる巻線」および「ら
せんねじ山」という用語は、つる巻線が円形となり、始
端ゼロのらせんねじ山がその部品の対称軸線に対して垂
直をなす一連の等間隔の溝である縮退状態の場合を含む
ものとする。従って、ここでいうナツトおよびスクリュ
ウは、各々同数の始端を有し、それらの始端が同じ方向
に延長している場合は、等数の始端を有している。

現行のローラスクリュウ駆動機構は、それぞれ同数の始
端を有するナツトとスクリュウを用し１ている。ねじ山
の始端を有する遊星ローラを回転中ナツトの内側に維持
するために、ナツトの直径とｐ−ラの直径との比率がそ
れらのねじ山の始端数の比率と等しくなるように構成さ
れている。このような設計においては、ｐ−ラとナツト
との間にノンスリップ状態を維持するために追加の手段
が必要とされる。そのような手段は、各ローラの端部に
刻設した平歯車と、該平歯車と噛合するようにナツトの
両端に取付けられたリング歯車から成っている。非常に
細かいねじ山設計（即ち単位長さ当りのねじ山数が多い
こと）を用いた場合、高い歯車比（小さいリード）が得
られるが、そのようなねじ山は、非常に厳密な許容公差
が要求されるので、製造上実際的ではない。更に、同じ
つる巻方向に延長したねじ山を有するナツトおよびスク
リュウ軸と、始端を有する遊星ローラを用いた場合、　
軸の１ねＵと遊星ローラのねじ山との間に大きなつる巻
角不整合が生じ、その結果、荷重担持能力が低下する。

また、同じ方向に延長したねじ山を有するナツトおよび
スクリュウ軸と、始端をもたない遊星歯車とを用いた場
合、それらのローラを再循環させなければならない。即
ち、１回の作動が終了したならば、ローラをナツトおよ
びスクリュウ軸との係合から離脱させて軸方向に移動さ
せて元の位置へ戻し、次の回転中ローラがナツトとスク
リュウ軸との間に保持されるようにする。しかし、この
作動態様は、半径方向に非対称の静的力と、半径方向お
よび軸方向の動的力の不均衡を生じるので高速回転を行
うことが困難である。急激な加速または減速の際軸およ
びナツトに対するローラの滑りにより損傷を起すからで
ある。

現行のローラスクリュウ駆動装置の多くは、また、各遊
星ローラが回転中圧いに本質的に離隔したままではいら
れないという問題を有している。

従って、各ローラ間の均一な間隔を維持するのにローラ
ケージが用いられている。このような構成は、各ローラ
間に荷重を分配するためと、ローラ間の詰まりまたは過
度の摩擦を防止するために必要とされるのである。

従って、細密なねじ山設計を用いる必要なしに高い歯車
比（小さいリード）を得ることを可能にするローラ５ス
クリユウを提供することが望ましい。

更に、遊星リーラとナツトおよびスクリュウとの間に極
端なつる巻角不整合を必要としない四−ラスクリュウ設
計を用いることが望ましい。また、再循環させる必要の
ない遊星ローラを用いるローラスクリュウ設計を提供す
ることが望ましい。また、ローラ間に均衡化された荷重
分配を行い、詰まりやローラ間の摩擦を防止するために
回転中ローラスクリュウの各遊星ローラ間の所望の間隔
を維持するための手段を設けることが望ましい。また、
設計を簡略化し、部品の個数およびコストを減少させ、
複雑な構造を回避することが望ましいことはいうまでも
ない。そして、ローラ駆動装置の各部品間の軸方向の移
動行程範囲を制限する必要なしに、上記のすべての目的
を達成することが発明の概要 本発明によれば、スクリュウ軸およびナツトに対する遊
星ローラの滑りを防止し、かつ、各ローラの安定した位
置づけおよび均一な荷重分担を可能にするために、スク
リュウ軸と、ナツトと、遊星ローラのうちの隣接した２
つまたは全部に形成された副掛止ねじ山−副掛止ねじ山
条溝系を備えたローラスクリュウ駆動装置が提供される
。この掛止ねじ山は、回転中核掛止ねじ山と接触する掛
止ねじ山条溝が遊星ローラと、ナツトと、スクリュウ軸
の３つの部品のうちのどれかに存在する限り、それらの
６つの部品のどれか１つまたは２つまたは全部に設ける
ことができる。更に、本発明は、遊星ローラ再循環手段
を設ける必要なしに遊星リーラを使用することができ、
かつ、始端を有していて、しかも高歯車比を達成する遊
星ローラを使用することができるローラスクリュウ駆動
装置を提供する。本発明のローラスクリュウ駆動装置は
、等数の、または不等数の始端を有するナツトとスクリ
ュウを備えている。ここでいう「不等数の始端」とは、
（イ）ナツトとスクリュウ軸のらせんねじ山が互いに反
対方向に延長していること、（ロ）ナツトとスクリュウ
軸の絶対始端数が等しくないこと、または（イ）、（ロ
）の両方を意味する。遊星ローラのねじ山は、始端をも
たないものであってもよく、あるいは、どちらかの巻き
方向にらせん状に延長させたものであってよい。本発明
のローラスクリュウ駆動装置は、その遊星ローラがナツ
トに対して軸方向に移動せず、それによってスクリュウ
軸に対するナツトの無制限の軸方向の゛運動を可能にす
るように構成することができる。あるいは別法として、
遊星ローラをナツトに対して軸方向に移動することがで
きるようにし、ナツトの軸方向の移動を制限するための
手段を設け、それによって遊星ｐ−ラを少くとも部分的
にナツト内に維持するように構成することができる。本
発明のローラスクリュウ駆動装置は、一定歯車比または
可変歯車比とすることができる。

実施例の説明 以下に、遊星ローラに掛止ねじ山を設け、スクリュウ軸
およびナツトに該掛止ねじ山と螺合する掛止ねじ条溝を
設けた本発明の実施例に関連して本発明の詳細な説明す
る。これは、主ねじ山および副掛止ねじ山を備えたロー
ラを慣用のねじ転造法または金型成形法によって製造す
ることができるので、経済的に望ましい実施例である。

この実施例では、スクリュウ軸およびナツトは止ねじを
備えていないので、慣用の研削法により２組のねじ条溝
、即ち主ねじ山を形成するねじ条溝と、掛止ねじ条溝を
形成するねじ条溝を単に切設することによって製造する
ことができる。もちろん、この実施例とは異り、掛止ね
じ山をスクリュウ軸およびナツトの両方または一方に形
成し、それと噛合する掛止ねじ条溝を遊星ローラに設け
るようにしてもよい。あるいは、ローラスクリュウ駆動
装置の構成部品のどれか１つ、例えば遊星ローラに設け
られた各掛止ねじ山が、それと接触するローラスクリュ
ウ駆動装置の他の構成部品に設けられた対応するｍ止ね
じ条溝と噛合するように構成しさえすれば、遊星リーラ
と、ナツトと、スクリュウ軸のどれかに、または全部に
掛止ねじ山と掛止ねじ条溝の両方を形成してもよい。以
下の実施例では、スクリュウ軸がナツトの始端数とは異
る始端数を有するようにした好ましいローラスクリュウ
駆動装置に関連して本発明を説明する。

本発明においては、スクリュウ軸と、該スクリュウ軸に
接触する複数の遊星ローラと、該遊星ローラと接触しそ
れらを囲繞するナツトとから成る、回転運動を直線連動
に変換するための装置゛が提供される。スクリュウ軸お
よびナツトは、各々、それらの間に介設されそれらの接
触する遊星ローラのねじ山と噛合するらせんねじ山を備
えている。

ナツト、スクリュウ軸および遊星ローラのらせんねじ山
は、連続的にそれぞれ同じ方向に延長しているが、ねじ
山が実質的にらせん状であり、そのつる巻方向の変更が
回転中それと接触する相手方のねじ山と整合するように
なされている限り、ねじ山のつる巻方向を変更させても
よい。また、本発明においては、スクリュウ軸のねじ山
の始端数はナツトのねじ山の始端数と同じであっても、
あるいは異る数であってもよい−。ナツトとり一うとの
軸方向の相対移動を防止することが望ましい本発明の一
実施例においては、各ローラのねじ山のつる巻角を実質
的に同じにし、がっ、ナツトのっる巻角と実質的に同じ
にすることが必要とされる。

ナツトのつる巻角は、ねじ山のリード（ナツトが１回転
当りにスクリュウ軸に沿って進む軸方向の距離）と、ピ
ッチ円直径とによって定まる。ナツト、ローラおよびス
クリュウ軸が螺合するためには、それらの単位長さく１
インチ）当りのねじ山の数が同じでなければならない。

ナツトのピッチ円直径は、ローラのピッチ円直径の倍数
であり、ナツトに対するローラの軸方向の相対移動をな
くするためには、この倍数は、単純な係数とし、ローラ
の始端数（つる巻の始端数）に対するナツトの始端数の
比率によって表わされる。一般的には、この倍数は、約
２〜約５００．好ましくは約３〜約２０である。

スクリュウ軸とローラとはいずれも雄ねじを有している
ので、ローラのねじ山をスクリュウ軸のねじ山のつる巻
角と等しいが、反対方向のつる巻角を有するものとした
場合は、回転中スクリュウ軸とローラとの間に軸方向の
相対移動は起らなしＡ０スクリュウ軸が、ローラのつる
巻角との和がゼロとならないようなつる巻角を有してい
る場合は、ナツトが回転されたときり一うに対する軸の
軸方向の相対移動が生じる。スクリュウ軸とローラのつ
る巻角の和が非常に小さい場合は、ナツトの１回転当り
の軸方向の相対移動量は非常に小さく、該つる巻角の和
が大きいと、１回転当りの軸方向の相対移動量も大きく
なる。スクリュウ軸の始端数（Ｓｓ）は、スクリュウ軸
のピッチ円直径（Ｄ、ｐ）のつる巻角（α）と、スクリ
ュウ軸の長さ１インチ当りのねじ山数（Ｔ）との組合せ
により次式（１）に基いて算出される。

（１）　５５＝Ｔ−ねじ山のリード＝Ｔ−πＤ　ｓ　ｐ
−ｔ　ａｎα始端数Ｓｓは、整数である。ピッチ円直径
が限定されている場合は、利用しうるつる巻角は明確に
規定される。

各遊星ローラは、スクリュウ軸とナツトの両方に同時に
螺合しなければならない。軸の始端数Ｓｓとナツトの始
端数Ｓｎとが等しくない場合は、軸とナラＦのねじ山の
半径方向の突部が互いに交差する。奇数の始端数を有す
るローラの場合、そのねじ山の高点は、そのねじ山の低
点とは１８０゜対向して位置する。そのようなローラは
、スクリュウ軸の高点がナツトの低点と交差するときに
のみスクリュウ軸とナツトに同時に噛合する。（偶数の
始端数を有するローラの場合は、該ローラは、スクリュ
ウ軸とナツトの高点同志が交差するときに該スクリュウ
軸とナツトに同時に噛合する。）そのようなローラの位
置（スクリュウ軸とナツトの両方に同時に噛合する位置
）は、軸とナツトのねじ山の１つの交差につき１つしか
ない。従って、噛合可能なローラ位置の最大数Ｎｒｍａ
Ｘは、ナツトとスクリュウ軸との始端数の差であり、次
式（２）で表わされる。

（２）ＮｒｍａＸ＝ＩＳｎ−８３１ これらの噛合可能なり一う位置は、スクリュウ軸の周り
に等間隔に位置している。軸とナツトの始端数が等しい
縮退関係の場合、即ち、両者の始端数の差がゼロである
場合は、ナツトに対する軸の軸方向の位置（ねじ山の整
列関係）によって噛合可能なローラ位置がゼロである場
合と、無数である場合とがある。ナツトに対するローラ
の軸方向の相対移動が生じないようにしたい場合は、次
式（３）、（４）に示されるように、ナツトのピッチ円
直径Ｄ　をｐ−ラのピッチ円直径Ｄｒｐの単純な係数ｐ Ｆとしなければならず、ナツトの始端数ＳＲは、その単
純な係数ＦＸＯ−ラの始端数とする。

（３）　Ｄｎ、＝Ｆ’−Ｄ□ （４）　５ｎ＝Ｆ−８゜ この基準が充足されるならば、スクリュウ軸の公称ピッ
チ円直径は次式（５）の如く、ナツトのピッチ円直径か
ら四−ラのピッチ円直径の２倍を差引いた差として定め
られる。

（５１Ｄ、ｐ＝Ｄｎｐ−２Ｄｒｐ 各ロ一ラ間の僅かな滑り（スキッド）によって実際のピ
ッチ円直径をその公称値とは僅かに異るものとすること
により上述の明確に規定された比率とは僅かに異る比率
とすることができる。実際、ナツトと接触するり一うの
ピッチ円直径を軸と接触するり一うのピッチ円直径とは
異るものとすることができる。その結果、ローラは、ス
クリュウ軸と噛合するねじ山のっる巻角と、ナツトと噛
合するねじ山のっる巻角との２つの異るっる巻角を有す
ることになる。ピッチ円直径のそのような変更は、接触
部のノンスキッド（滑りを生じない）点の位置を変える
ことによって得られる。それは、適当な機械的、または
磁気的手段により遊星ローラに力を加えることによって
達成される。

瞬間ピッチ円直径を連続的に変更させるための手段を設
けることにより遊星＄２−２をスクリュウ軸の軸線に対
して近接または離間させることによって無段可変速駆動
装置を得ることができる。例えば、胃−ツの両端にそれ
ぞれ円錐体を設け、ローラをスクリュウ軸に接近させる
ときには該円錐体を利用し、四−ラをスクリュウ軸から
離れる方向に移動させるときは慣性力即ち半径方向に不
均衡な合力を利用するように構成することができる。

無段可変速駆動装置が、スクリュウ軸のつる参内とロー
ラのそれとを公称値において整合させることによって構
成されている場合は、その駆動装置は二方向駆動可能な
装置である。

上述した一定歯車比および可変歯車比のローラスクリュ
ウ駆動構造は、いずれも、滑りに対して拘束手段をもた
ない牽引駆動式のものである。この場合、接触部のノン
スキッド点が公称ピッチ円直径上に位置するという仮定
が設定されている。

そのような駆動装置を構成し、作動させた場合、実際の
瞬間ピッチ円直径即ちノンスキッド点は、ねじ山の形状
寸法の変化、潤滑状態の変化、速度の変化、荷重の変化
、および加速変化とともに変化する。従って、瞬間ピッ
チ円直径がその都度僅かに変化せしめられ、その結果、
四−ラ同志の、またはナツトに対するｐ−２の軸方向の
相対移動が生じる。長時間作動させると、そのような誤
差が累積し、必ずしも自動的に相殺されない。従って、
多くの場合、実際のピッチ円直径を理論上のピッチ円直
径に合致するように拘束することが望ましい。そのよう
な拘束は、ローラをナツトおよび／または軸に歯車連結
させることによって行うことができる。スクリュウ軸に
対するナツトの軸方向移動が一定限度に制限されたもの
である場合、スクリュウ軸の両端に設けられた歯車およ
び／またはナツトに設けられた内側歯車と噛合する歯車
を設けることによって達成することができる。可変速駆
動装置の場合は、実際のピッチ円直径を変更させること
が駆動比変更の手段となるので、遊星四−ラは、ナツト
または軸のどちらかに係合されれば、よく、同時に両方
に係合させる必要はない。ナツトに係合させるように構
成する場合は、四−ラの端部に歯車歯を刻設し、ナツト
の両端に歯車を追設すればよい。

本発明の基本を構成する掛止ねじ出−掛止ねじ条溝系は
、ナツト、スクリュウ軸および遊里四−ラのいずれか１
つ、または２つ、または全部に設けられた主ねじ山およ
び主ねじ条溝と交差することができる副ねじ山および副
ねじ条溝によって構成される。この副ねじ山および副ね
じ条溝は、スクリュウ軸の軸線に平行であってもよく、
あるいは、スクリュウ軸の軸線と同軸のらせん状として
もよい。要は、回転中側ねじ山が副ねじ条溝と噛合する
ようにすることである。掛止ねじ山は、部品間の軸方向
の相対移動に対する追加の制限を課することなく、相互
に係合した該部品間の滑り（スキッド）を防止する機能
を果し、また、遊星四−ラの軸線を装置の軸線に平行に
維持する機能をも果す。複数個の遊星ｐ−ラは、駆動装
置のすべての部品（ナツト、ローラおよびスクリュウ軸
）の間に掛止ねじ山−掛止ねじ条溝系が用いられた場合
、互いに適正間隔に維持される。

掛止ねじ山−止ねじ条溝系の基本的要件は、駆動機構を
半ば、あるいは完全に拘束するが、過度に拘束しないこ
とである。具体的にいえば、詰まりを防止するために、
掛止ねじ山がそれが噛合する部品の対応する掛止ねじ条
溝に係合するようにしなければならない。ノンスキッド
ピッチ円直径に沿って測定した、掛止ねじ山間の円周方
向の距離は、そのねじ山が係合する掛止ねじ山条溝間の
対応する円周方向の距離と同じであるべきである。

５１ｔｒ個の等間隔に配置された始端を有し、ピッチ円
直径Ｄ　のローラがピッチ円直径Ｄｎ、のナラｐ トに係合するようになされている場合、ナツトの掛止ね
じ条溝の始端数Ｓｉｔ　は、下式（６）　、（７）で示
されるように少くとも＄でなければならない。

（６） ＳｌｔｒＳｌｔｐｎ これを整理して、 同様にして、スクリュウ軸の錠止ねじ条溝の始端数５ｌ
ｔｐｓは、少くとも下式（８）、（９）の如くでなをす
ればならない。

Ｒ１ これに式（５）を代入すると、 駆動機構を完全に拘束する構成とする場合＆ま、ローラ
の掛止ねじ山がナツトとスクリュウ軸の両方の掛止ねじ
条溝に同時に噛合するようにする。

この構成は、軸とナツトの特定位置におし）て＆ま、シ
ー２をナツトおよび軸との同時噛合を可能にす山によっ
て与えられるローラの拘束可能位置の数Ｎ１ｔｅ　は、
下式（ＩＬ（１１）によって示されるように掛止ねじ条
溝の総数に等しい。

（１１） Ｎ１ｔｅ　＝　２（”　−’）　５ｔｔｒｒｐ このローラのＮ１ｔｅ　個の拘束可能な位置は、スクリ
ュウ軸の円周の周りに等間隔に配置されている。これら
の位置は、掛止ねじの拘束条件（式１１）と主ねじ大東
条件（式２）を同時に充足するが、部分的にオーバーラ
ツプしない部位によってのみ占められる。そこで、四−
ラの掛止ねじ山の始端数Ｓｌ　ｔｒ　は、Ｎｒｍａｘと
Ｎ１ｔｃ　の両方共所望のローラ数によって割られる数
が整数となるように選定することができる。この例は本
発明の一例にすぎず、本発明を限定するものではない。

高荷重担持設計の場合は、一般に、荷重を各ロー２に分
担させるために冒−ラの数を最大限にし、この荷重を担
持するために利用しうるそれらのローラの主ねじ山の面
積を最大限にすることが望ましい。この主ねじ山の面積
は掛止ねじ山の分だけ除去されるから、掛止ねじ山の始
端数Ｓ　を最ｔｒ 少限にすることも望ましい。掛止ねじ山をらせん状にす
れば、掛止ねじ山と掛止ねじ条溝との常時係合を維持し
うるようにしてＳ　を最少限にすｔｒ ることができる。

本発明の構成の主要な利点の１つは、駆動装置の構成部
品のすべての軸方向の相対位置において掛止作用を提供
することができることである。掛止機構によって、ある
いは掛止機構のために、軸方向の移動行程に何らの制限
を加える必要もない。

本発明のレーク駆動方式は、回転運動によって作動され
る直線運動創生装置に適用することができる。本発明の
応用範囲は、ポールスクリュウまたはｐ−ラスクリュウ
を用いる装置、例えは自動車の操縦装置、石油産業に用
いられる大型弁、往復動ポンプ、数値制御（ＮＣ）装置
、飛行機の操縦翼などを含み、更に現在のところはポー
ルスクリュウやν−ラスクリュウなどが高価すぎて経済
的に使用することが不適な用例をも含む。また、大口の
応用例としては、自動車の電動開閉窓、自動車の電動シ
ート調節機構、ジヤツキ、７田ツビーデイスクのヘッド
駆動装置などがある。

第１〜３図を参照して説明すると、本発明の装置は、ナ
ツト１０と、スクリュウ軸１２と、該ナラｔおよびスク
リュウ軸の間に介設され、それらと接触する複数の遊星
ローラ１４とから成る。

（第５図では、図を簡略にするためにすべてのねじ山の
リードが省略されている。） ５個の四−２１４の各々は、１つの右ねじ方向の主ねじ
山始端１５と、５つの左ねじ方向のらせん状掛止ねじ山
始端１８を有している。軸１２のピッチ円直径は、四−
ラ１４のそれのほぼ２倍である。軸１２は、１つの左ね
じ方向の主ねじ山始端１３と、１０個の　ねじ方向のら
せん状錠止ねじ条溝始端１６を４　Ｌでいる。ナツト１
ｏのピッチ円直径は、ローラ１４のそれの４倍である。

ナツト１０は、４つの右ねじ方向の主ねじ山始端１１と
、２０の左ねじ方向の掛止ねじ条溝始端２０を有してい
る。各部品のピッチ円直径、ねじ山の始端数および方向
の上述のような選定により、ナツト１０は、回転された
ときローラ１４に対しては軸方向に移動しないが、ナツ
ト１０とローラ１４は、一体としてスクリュウ軸１２に
対して相対的に軸方向に移動する。また、ナツト１０を
固定したままでスクリュウ軸１２が回転されると、スク
リュウ軸は遊星ローラ１４およびナツト１０に対して相
対的に軸方向に移動する。

本発明は、軸とナツトを同軸関係に維持するために軸受
などの外部手段を設ければ、遊星ローラは１つだけでも
機能することができるが、ナツト１０に対するスクリュ
ウ軸１２の回転中均衡した力を提供するためには少くと
も２個の遊里ｐ−ラ１４が必要とされる。また、側方荷
重を支持する場合、掛止ねじ山と掛止ねじ条溝との間の
バックラッシュからは独立して円滑な回転が得られるよ
うにするためには、少くとも３個の遊星ローラが必要と
される。遊星ローラの最速個数は、予測される荷重の大
きさ、ナツトおよびスクリュウ軸の直径、所望のリード
、および使用される遊星ローラのサイズに応じて決まる
。

第４および５図を参照すると、無段可変速二方向駆動装
置が示されている。第５図は、ねじ山のリードの効果を
示す断面図である。この装置は、４つの右ねじ方向の主
ねじ山始端および２０の左ねじ方向の副掛止ねじ山始端
を有するナツト１０と、各々、１つの右ねじ方向のねじ
山始端および５つの左ねじ方向の副掃止ねじ条溝始端を
有する６個の遊里ローラと、２つの左ねじ方向のねじ山
始端を有し、副ねじ山も、副ねじ条溝も備えていないス
クリュウ軸（１２）とから成っている。遊星四−ラの掛
止ねじ条溝は雌ねじであるから、ローラとスクリュウ軸
とは一緒に自由に転動することができ、スクリュウ軸は
、四−ラに対する滑りを防止するための掛止ねじ山を有
していないから、四−ラとスクリュウ軸との互いの瞬間
ピッチ円直径は正確には特定されない。遊星ローラ１４
の両端のところには、該コーンを軸１２の中心に向けて
半径方向内方へ移動させるのに用いることができるコー
ン（円錐体）２２．２４が設けられている。これによっ
てスクリュウ軸の実際のピッチ円直径を変更させ、該軸
と接触しているローフのピッチ円直径を液化させる。四
−ラおよびナツトのピッチ円直径は、歯車歯の噛合によ
り一定不変に維持される。あるいは別法として、遊里ロ
ーラ１４がその慣性力によってスクリュウ軸１２との接
触から引離されるようにするためにコーン２２．２４を
田−ラ１４との接触から離脱させるようにしてもよい。

第６図（副掛止ねじ山または副掛止ねじ条溝は図から省
略されている）を参照して説明すると、２つのコーン２
２．２４は、力６とｒで示されるように互いに接近する
方向に押圧することができ、それによって遊ＭＥ−９１
４を中央のスクリュウ軸１２の中心の方に向って半径方
向内方へ押圧することができる。後述するように、その
結果として、直線駆動に対する実効歯車比が変更される
。

コーン２２と２４とが互いに離れる方向に分離するよう
にさせると、四−ラ１４は中実軸１２から半径方向外方
へ移動する。この動作は、慣性力による合力ベクトルに
よって、または第２の組のコーン（図示せず）によって
、または、磁気吸着などの他の機構によって行わせるこ
とができる。誘導モータがナツト１０を囲繞してそれと
同心的に設けられている場合のように、ナツト１０が連
続的に回転し、軸１２が回転しない場合は、四−ラ１４
が連続的に軸１２の周りを転動する。その場合、ローラ
１４の円軌道の半径を制御するためにコーン２２．２４
によって半径方向の拘束力が加えられる。第６図は、コ
ーン２２と２４が互いに離れる方向に動かされたときロ
ーラ１４が合力によって軸１２から半径方向外方へ離れ
る方向に移動せしめられ、コーン２２．２４に追従する
ようにした例を示す。この設計例は、二方向運動で一方
向だけの力を提供するのに適している。対称的なねじ出
所面形状とともに慣゛性復原力を用いれば、二方向運動
で二方向の力を提供することができる。

第６図に示されるねじ山は対称的ではない。直線方向の
駆動が力Ｐを軸１２から負荷へ伝えるとともに、力Ｐが
ａ−：）１４を介してナツト１０へ伝えられ、力Ｑによ
って均衡される場合、ローラ１４に作用する側方力が生
じる。今、この説明を簡略にするために接触表面に摩擦
が存在しないものと仮定すると、力Ｐは、力ａとしてｐ
−ヲ１４へ伝えられるが、力ａは、ねじ山の表面に対し
て直角に作用するはずであるから、それは軸方向の成分
ａと、半径方向の成分すとから成るべ々トルカＣである
。従って、この同じ力が四−ラ１４からナツト１０へ伝
えられるから、これと均衡すべき力ｄの大きさは、力ａ
の大きさと等しくなければならない。力ｄは、法線力ｆ
から導かれたものであり、力ｆは半径方向成分ｅを有し
ているが、成分りは軸１２の力の半径方向成分すより相
当に小さい。従って、ローラ１４には、該四−テを軸１
２から離そうとする正沫力が作用し、その力はコーンの
力ｇおよびｋによって均衡される。コーン２２．２４は
、単に制御力を及ぼすものであり、力Ｓとｒとは同じ大
きさである。コーン２２．２４の唯一の機能は、ローラ
１４を軸１２の方に向って半径方向へ移動させ、あるい
は、四−ラ１４が軸１２から半径方向外方へ移動するの
を許容することである。以上は、ｐ−ラ１４および軸１
２に回転の自由を与え、かつ、ローラ１４を軸重２に対
して離接する方向に移動させることができる多くの方法
のうちの２つの例にすぎない。

第７図では、第４〜６図の構成において軸１２および四
−ラ１４の公称ピッチ円半径Ｒｎ０ｍ５　ｒｎＯｍが、
スクリュウ軸１２に対するナツト１０と遊星ローラ１４
の組立体の軸方向の相対移動が生じないように選定され
ている。各部品のピッチ円半径をこの公称ピッチ円半径
比から増大または減少方向に変更させることによって二
方向駆動が得られる。而ち（公称ピッチ円半径比から増
大方向に変更されるか、減少方向に変更されるかによっ
てナツト１０を軸方向にどちらかの方向に移動させるこ
とができる。ローラ１４は、それらの雌歯車歯とナツト
１０のｍ歯車歯との噛合によってナツト１０に掛止され
る。これにより、ナツトとローラの実際のピッチ円直径
をそれらの公称ピッチ円直径と同じになるように拘束し
、ナツトとローラの公称ピッチ円直径とねじ山の始端数
とは所要の基準を充足するものであるから、四−ラとナ
ツトとは、互いに対して軸方向に移動しない。従って、
１対のコーン２２．２４（第６図ンの仮想中心点がナツ
ト１０に対して常に同じ位置にある。軸１２の公称半径
をローラ１４の公称半径の２倍とし、軸に２つのねじ出
始端を設け、それとは反対のつる巻方向の１つの始端を
四−ラに設ければ、ローラと軸との間の軸方向の相対移
動はゼロ（公称）となる。これは第７図に示されている
。ローラとナツトの間にも、ローラと軸の間にも距離ａ
の半径方向のクリアランスが存在する。軸１２とｐ−テ
ラ１４の公称歯車比は、下式（２）で示されるように２
であり、軸方向の運動を生じない。

＠（第７図） ｎ　ａｍ 歯車比＝□：２ ｎｅｗ 第８図は、賞−ラ１４が軸１２から可能な限り、即ち最
大限に半径方向外方に離れる方向に移動された場合を示
す。軸１２のねじ山とｌ’−？ｊ４のねじ山とのオーバ
ーラツプ（半径方向の重なり）は最少限である。ｍ明の
便宜上、ノンスリップ即ちシンスキッドの（滑りを生じ
ない）実際のピッチ点は、このオーバーラツプ部の半径
方向の中心にあると仮定する。従って、軸１２の最大ピ
ッチ円半径’Ｒｍａ工は、ローラー４の大径（ねじ山の
頂縁の径）がナツト１０の方へ距離ａだけ変位したこと
により（゛第７．８図参照）！！−たけ公称ピッチ円半
径’Ｒｎｏｍ　より大きい。オーバーラツプの減少量は
合計ａであり、その結果、下式Ｑ３、（１４によって示
されるようにローラー４と軸１２のそれぞれの最大ピッ
チ円半径が公称ピッチ円半径から見だけ増大する。

Ｒｒｔｓ　ａ　ｘ　””　Ｒｎｏｍ＋ａ／２　””　２
　ｒ　ｎｏ−十＆　／　２従って、０ Ｔｍａ　ｘ”　ｒｎ　ｏｍ　”　”２ これらの式を用いてｊｉ８Ｈの歯車比をめれば、下式〇
！９の如くになる。

ｆ１唱 ｒ　＋　ａ／２　ｒｎｏｍ＋ａ／２ ’ｍａｘ　ｎｏｍ この歯車比は、第７図の歯車比（式１２）より小さい。

従って、軸１２と、ｐ−ラ１２、ナラ）１０、コーン２
２．２４の組立体との間に軸方向の相対移動が生じる。

同様にして、軸１２およびｐ−ラ４４のピッチ円半径が
最少限（それぞれＲｍｉｎ。

ｒｍｊ　ｎ　で表わされる）とされた第９図の場合につ
いて解くと、下式（ｌｆ９．　（１７）、（１１が得ら
れる。

（Ｌｆ９　Ｒｍｉｎ　＝　Ｒｎｏｍ　Ｊｌ／２　＝　２
ｒｎｏｍ　ａ／２従って、第９図の歯車比は、２より大
きい。これらの式は、ノンスリップ点（実際の瞬間ピッ
チ円半径）がワー″）１４と軸１２との接触部の半径方
向の中心にあると仮定して得られたものである。

しかし、実際にはこのノンスリップ点は、軸１２が供給
する負荷の大きさや、各部品の形状寸法の微細な誤差や
、摩擦特性の相異などによって変位する。従って、これ
らの式は、厳密な数学的な算出式としてではなく、本発
明の作動の一般的な原理の説明として考えるべきである
。

無段可変速駆動装置のこの実施例では、ナツト１回転に
つき軸の移動はゼν（公称）である。従って、この移動
ゼリ点を中心として上述のように歯車比を変更すること
によって二方向駆動が得られる０これは、例えば、誘導
モータのような一方向回転式のほぼ定速モータを備えた
装置などにおいて軸方向の二方向運動を制御する場合に
有用である。本発明の他の応用例としては、特定の歯車
比を中心として可変速駆動を必要とするが、必ずしも二
方向駆動の歯車比を必要としない用例も含まれる。

この無段可変速駆動装置は、そのすべての運動部品（ν
−ラ、ナツトおよびモータなどの主駆動手段）が、瞬間
駆動比とはほぼ独立してほぼ同′じ速度で同じ運動エネ
ルギーで作動するめで、非常に大きな加速が得られる。

ナツトおよびモータの速度は、瞬間歯車比とは完全に独
立している。

【図面の簡単な説明】

第′１図は本発明の装置の分が断面図、第２図は本発明
の装置の透視図、第３図は本発明の簡略化された断面図
、第４図は本発明に使用するのに適した無段可変二方向
駆動装置の断面図、第５図は第４図の装置の横断面図、
第６図は第４阪の装置の一実施形態の簡略化された部分
断面図であり、ナツトの錠止ねじ山と、それに対応する
μｍうの錠止ねじ山径路は省略されている。第７図は第
４〜６図の公称駆動比とした可変速駆動装置の簡略化さ
れた断面図であり、主ねじ山のリードおよび錠止ねじ山
および錠止ねじ山径路は省略されている。第８図は第４
および５図の最大駆動比とした可変速駆動装置の簡略化
された断面図、第９図は第４および５図の最小駆動比と
した可変速駆動装置の簡略化された断面図である。 １Ｇ＝ナツト １１：主ねじ出始端 １２：スクリュウ軸 １３：主ねじ出始端 １４：遊Ｍ′ｇ−ラ １５ニー主ねじ出始端 １６：ねじ条溝始端 １８：掛止ねじ出始端 ２０：掛止ねじ条溝始端 ２２．２４：コーン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転運動を直線運動に変換するための装置において
   、 主ねじ山を有するスクリュウ軸と、内側面に主ねじ山を
   有し、該スクリュウ軸を囲繞するナツトと、らせん状主
   ねじ山を有し、前記スクリ五つ軸の主ねじ山とナツトの
   主ねじ山の間にそれらの主ねじ山と噛合するように介設
   された主ねじ山を有する少くとも１つの遊星ローラと、
   該ナツトとスクリュウ軸とを同軸に維持するための手段
   とから成り、該遊星ローラと、該ナツトまたはスクリュ
   ウ軸のうちの少くとも一方は、副掛止ねじ山または副掛
   止ねじ条溝を有しており、該ｔｉｔ＋掛止ねじ山または
   副掛止ねじ条溝は、遊星ソーラの該副掛止ねじ条溝およ
   びスクリュウ軸とナツトのうちの少くとも一方の前記副
   掛止ねじ条溝と交差し、副掛止ねじ山が該遊星ローラの
   回転中掛止ねじ条溝とのみ嵌合するように配置されてい
   ることを特徴とする装置。 ２）前記副掛止ねじ山は前記遊星ローラに設けられ、前
   記副掛止ねじ条溝は前記ナツトとスクリュウ軸に設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６）前記副掛止ねじ山は、前記ナツトまたはスクリュウ
   軸に、またはナツトおよびスクリュウ軸に設けられ、前
   記ねじ条溝は前記遊星ローラに設けられている特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ４）前記副掛止ねじ山および副掛止ねじ条溝は、前記ナ
   ツト、スクリュウ軸および遊星ローラに設けられている
   特ｖ′ＦＭ求の範囲第１項記載の装置。 ５）前記ナツトの主ねじ山は、前記スクリュウ軸のねじ
   山の始端とは異る数または異る方向の始端を有している
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６）前記ナツトとスクリュウ軸とを同軸に維持するため
   の前記手段は、複数個の前記遊星ｐ−ラによって構成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ７）前記スクリュウ軸の前記ねじ山は、少くとも１つの
   始端を有している特許請求の範囲第１項記載の装Ｒ６ ８）前記ナツトの前記ねじ山は、少くとも１つの始端を
   有している特許請求の範囲第１項記載の装置。 ９）前記遊星ローラの前記ねじ山は、少くとも１つの始
   端を有している特許請求の範囲第１項記載の装置。 １０）前記スクリュウ軸の前記ねじ山は始端を有してい
   ない特許請求の範囲第１項記載の装置。 １１）前記ナツトの前記ねじ山は始端を有していない特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 １２）前記遊星ローラの前記ねじ山は始端を有していな
   い特許請求の範囲第１項記載の装置。 １３）回転運動を直線運動に変換するためのものであっ
   て、その変換比を可変とした装置において、主ねじ山を
   有するスクリュウ軸と、内側面にらせん法主ねじ山を有
   し、該スクリュウ軸を囲繞するナツトと、該スクリュウ
   軸のねじ山とナツトのらせん法主ねじ山との間にそれら
   のねじ山と噛合するように介設されたねじ山を有する少
   くとも１つの遊星ｐ−ラと、該ナツトとスクリュウ軸と
   を同軸に維持するための手段とから成り、該遊星ローラ
   は、該ｐ−ラの主ねじ条溝と交差する副掛止ねじ条溝を
   有しており、該スクリュウ軸またはナツトのうちの一方
   は、遊星ソーラの回転中掛止ねじ条溝とのみ嵌合するよ
   うに配置された副掛止ねじ山を有しており、該遊星ソー
   ラを回転させたままで該ローラの実効ピッチ円直径を変
   更させるための手段が設けられていることを特徴とする
   装置。 １４）前記ナツトとスクリュウ軸とを同軸に維持するた
   めの前記手段は、複数個の前記遊星ローラによって構成
   されている特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １５）回転運動を直線運動に変換するためのものであっ
   て、その変換比を可変とした装置において、主ねじ山を
   有するスクリュウ軸と、内側面にらせん法主ねじ山を有
   し、該スクリュウ軸を囲繞するナツトと、該スクリュウ
   軸のねじ山とナツトのらせん法主ねじ山との間にそれら
   のねじ山と噛合するように介設されたねじ山を有する少
   くとも１つの遊星ローラと、該ナツトとスクリュウ軸と
   を同軸に維持するための手段とから成り、該遊星ローラ
   は、該ローラの主ねじ架溝と交差する副掛止ねじ条溝を
   有しており、該スクリュウ軸またはナツトのうちの一方
   は、遊星ローラの回転中掛止ねじ条溝とのみ嵌合するよ
   うに配置された副掛止ねじ山を有しており、該遊星ロー
   ラを回転させ邂ままで該ローラの実効ピッチ円直径を変
   更させるための手段が設けられていることを特徴とする
   装置。 １６）回転運動を直線運動に変換するための装置におい
   て、 主ねじ山を有するスクリュウ軸と、内側面に主ねじ山を
   有し、該スクリュウ軸を囲繞するナツトと、らせん法主
   ねじ山を有し、前記スクリュウ軸の主ねじ山とナツトの
   主ねじ山の間にそれらの主ねじ山と噛合するように介設
   された主ねじ山を有する少くとも１つの遊星ローラと、
   該ナツトとスクリュウ軸とを同軸に維持するための手段
   とから成り、該遊星ｐ−ラは、副掛止ねじ山を有し、該
   ナツトは副掛止ねじ条溝を有し、該スクリュウ軸は、該
   スクリュウ軸の主ねじ条溝と交差する副掛止ねじ条溝を
   有しており、前記副掛止ねじ山は、前記遊星ローラの回
   転中前記掛止ねじ条溝とのみ嵌合するように配置されて
   いることを特徴とする装置。 １７）前記遊星ソーラのつる巻角は、前記スクリュウ軸
   のつる巻角と実質的に等しいが反対向きである特許請求
   の範囲第１．２．１５．１５または１６項記載の装置。 １８）前記遊星リーラのつる巻角は、前記ナツトのつる
   巻角と実質的に等しい特許請求の範囲第１．２．１３．
   １５または１６項記載の装置。 １９）／りくとも３つの遊星ローラが設けられている特
   許請求の範囲第１．２．１３．１５または１６項記載の
   装置。 ２０）前記ナツトと接触する各遊星ソーラのつる巻角は
   、該ナツトのつる巻角と実質的に等しく、前記スクリュ
   ウ軸と接触する該遊星ローラの調節可能範囲の実効つる
   巻角の和は、ゼロより大きい値も、ゼロより小さい値も
   含み、前記副掛止ねじ山は前記ナツトに設けられている
   特許請求の範囲第１３または１５項記載の装置。