JP3863182B2 - 回転運動を軸方向運動に変換するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、回転運動を軸方向運動に変換するための装置に関する。
このような装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第２６０１４９３号明細書により公知である。この公知のものでは、駆動軸としてナットを使用することができる。このナットは、上位概念のように支承されたプラネタリローラを介して、この装置の中央に位置するねじスピンドルをスラスト部材として摺動させる。
類似の装置がドイツ連邦共和国特許出願公告第１２１２３８１号明細書に記載されている。
本発明はこのような公知の技術から出発して、駆動ユニットを含むコンパクトな構成のもとで、上位概念の形式の装置を、スラスト部材が自由スラスト運動をできるような、即ち、スラスト経路に既に設けられたガイド体なしに運動できるような使用例のために改善するという課題に取り組んでいる。この場合、スラスト部材は高い座屈強さを有していなければならず、駆動回転運動を被駆動軸方向運動に変換するための駆動部材は、互いに係合し合う領域で良好に収容されなければならない。
この課題は、請求項１の特徴部に記載の形式の装置により解決された。
本発明は、プラネタリローラを、これらを中央で駆動する軸に対して軸方向で位置固定するように支承し、これらのプラネタリローラにそれぞれ、少なくとも１つの歯列領域を設け、この領域でこれらのプラネタリローラを、駆動軸に堅固に結合されたピニオンによって駆動させるという思想に基づいている。プラネタリローラは、周方向で溝を切られた領域を介して、中空体として形成されたスラスト部材に設けられた対応溝に係合する。この場合、これらの溝は少なくともスラスト部材の内側では、又はプラネタリローラ上ではねじ山形成溝でなければならない。
このような構成では、駆動軸は、スラスト部材の内側に位置する駆動ユニット、例えば電気モータによって駆動されてよい。この駆動ユニットは定置に配置されている。
駆動軸の回転数と、スラスト部材の軸方向距離との関係の、本発明による装置の運動部分の標準的なパラメータは、摺動距離を求めて解かれる方程式で次のように表される。

この方程式では、
Ｓ_ａｘ＝スラスト部材の摺動距離
Ｕ_ａ＝駆動軸の回転数
Ｐｓ＝スラスト部材の溝のピッチ
Ｐｒ＝プラネタリローラの溝のピッチ
ｄ_ｇｓ＝スラスト部材の溝の直径
ｄ_ｇｒ＝プラネタリローラの溝の直径
ｄ_ｗａ＝駆動軸ピニオンの歯列のピッチ円直径
ｄ_ｗｒ＝プラネタリローラの歯列のピッチ円直径
を表している。
プラネタリローラは、駆動溝の領域では、駆動軸に直接に形状接続的及び又は摩擦接続的に接触することはできない。これらのプラネタリローラは、特に自由回転可能なケージで支承されている。
このケージは、プラネタリローラをガイドし、プラネタリローラからの軸方向の力を受容するために働く。この場合、ケージは駆動ケーシングに軸方向で位置固定されて支承されている。
しかしプラネタリローラの軸方向の力は、直接的に駆動軸によって受容することもできる。この場合、駆動軸は軸方向で位置固定されて駆動ケーシング内に支承される。
プラネタリローラから駆動軸に軸方向の力を伝達するために、プラネタリローラには、駆動溝に加えて付加的に支承溝が設けられていてよい。この駆動溝は、駆動軸に設けられた溝対応成形部に、軸方向で力を支持するように係合する。
プラネタリローラの支承溝に係合する対応溝若しくは対応プロフィールは、駆動軸の構成部分である必要はない。それは、単に回転可能で、駆動ケーシングに対して軸方向で位置固定されていればよい。
駆動軸の駆動ユニットのための駆動ケーシングは、スラスト部材として働く中空体の内側に配置されていてよい。この中空体は、特に、内側溝を設けられた管の形状を有している。
プラネタリローラの駆動溝を同時に、プラネタリローラの円運動軌道の半径方向内側に位置する回転する支承部材における軸方向の支持のための支承溝として使用することも原則的に可能である。
支承部材はこの場合も、駆動軸に堅固に結合されていてよいが、プラネタリローラの駆動溝と支承部材の支承溝対応成形部とはそれぞれリードのないように形成されていなければならない。さらにこのような構成では、支承部材の溝対応成形部の平均的な直径の値が、駆動軸の駆動ピニオンとプラネタリローラとの間の歯列のピッチ円の直径の値に一致する。このことは基本的には、プラネタリローラの駆動溝が、プラネタリローラに直接噛み合う駆動軸の溝対応成形部に係合するような構成に当てはまる。
中空体の内側溝切り部は特に、多条のねじ山であってよい。駆動装置の、回転可能に互いに係合する部分の所定の溝組み合わせにおいては、多条のねじ山が特に中空体の溝切り部に関して必要である。
本発明による装置が有する利点は、管の形状のスラスト部材が、ガイド部材を設けることができない区間にわたって走出できるということにある。管として形成されていることにより、スラスト部材は高い座屈強さを有している。さらに、管の内側に位置する駆動部材は、管の、各端面側での閉鎖により簡単かつ確実に収納可能である。スラスト部材は、駆動ユニットのケーシングに対して簡単にシールされ得る。
本発明の実施例は図面に示されている。
第１図は、中空のスラスト部材と支承されたプラネタリローラケージとを備えた駆動装置の縦断面図、
第２図は、第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿った駆動装置の断面図、
第３図は、プラネタリローラに付加的に設けられたリードなしの支承溝対応成形部を介して、軸方向に位置固定されたプラネタリローラを有する駆動装置を第１図に従って示した断面図、
第４図は、軸方向の位置固定のために、プラネタリローラの駆動溝が、駆動軸に堅固に結合された支承部材の溝対応成形部に係合する駆動装置を示す、第１図と同様の縦断面図、
第５図は、軸方向の位置固定のために、プラネタリローラの駆動溝が、駆動軸に対して回転するように支承された支承部材の溝対応成形部に係合する駆動装置を示す、第１図と同様の縦断面図である。
駆動ケーシング１１内に取り付けられた電気モータ（図示せず）によって駆動される駆動軸１にはピニオン２が備えられている。
ピニオン２は全部で４つのプラネタリローラ３を駆動している。これらプラネタリローラ３の、電気モータの駆動ケーシング１１に面した端部にはそれぞれ１つの歯列領域４が設けられている。ピニオン２によるプラネタリローラ３の駆動は、それぞれこの歯列領域４を介して行われる。これらのプラネタリローラ３は１つのケージ５に支承されている。
第１図の構成では、ケージ５は、駆動ケーシング１１に不動に結合された支承リング１２に支承されていて、軸方向で固定されている。ケージ５において支承されていることにより、プラネタリローラ３は軸方向で、かつ周方向で一定不変に位置固定されている。
プラネタリローラ３は半径方向内側から、中空のスラスト部材６に係合する。このスラスト部材６はこの実施例では管として形成されている。
プラネタリローラ３及びスラスト部材６には、それぞれ環状の溝８，７が設けられている。図示の実施例では、両方の溝８，７がねじ山形成溝であるが、これらの両溝のうちの一方のみがねじ山形成溝であれば十分である。とりわけこれらの溝７，８のピッチの設定により、又は、ねじ山形成溝が１方だけである場合はこれら両方の溝７，８のうちの一方の溝のみのピッチの設定により、駆動軸１の回転数と、スラスト部材６の軸方向距離との間の変速比が規定される。正確な比率は、冒頭で述べた、スラスト部材６の軸方向距離のための方程式により得られる。スラスト部材６は軸方向の運動のみを行うことができ、このために相応に支承されていて、案内されている。スラスト部材６の内側のねじ山は多条であってよい。
第３図の構成ではプラネタリローラ３が、溝７，８よりも半径方向に深く形成された付加的な支承溝９を有している。この支承溝９では、プラネタリローラ３が、駆動軸１に堅固に結合された支承部材１３に設けられた対応する溝対応成形部１０に係合する。これにより、軸方向で位置固定されていないケージ５のもとでは、プラネタリローラ３の軸方向の位置固定が行われる。
駆動軸１の回転時にスラスト部材６は、溝７，８のピッチの設定及び駆動軸１の回転方向に応じて、矢印Ｒで示された方向で運動する。
第４図の駆動装置でも、プラネタリローラ３は第３図の構成と同様に、駆動軸１に堅固に結合された支承部材１３に軸方向に支持されている。この実施例では、プラネタリローラ３の駆動溝８は、支承部材１３の支承溝対応成形部１０への係合のために、同時に支承溝としても働く。プラネタリローラ３の駆動溝８と支承部材１３の支承溝対応成形部１０とはそれぞれリードなしの溝として形成されている。スラスト部材６のねじ山はこの場合、多条のねじ山である。プラネタリローラ３の歯列領域４は、支承部材１３に設けられた支承溝対応成形部１０の平均的な直径の値に相当するピッチ円直径を有する駆動ピニオン２に関して形成されている。これにより、支承部材１３は駆動軸１に堅固に結合され得る。即ち、支承部材１３は駆動軸１の回転数で回転できる。歯列のピッチ円直径が、支承溝対応成形部１０の直径に一致するという条件は、第３図の実施例においても満たされなければならない。これにより、駆動軸１の支承溝対応成形部１０とプラネタリローラの溝８，９との間の不都合な滑脱が防止される。
第５図の駆動装置では、支承部材１３が軸方向で位置固定されていて、自由回転可能に、即ち２つのスラスト転がり軸受１４を介して、駆動軸１に支承されている。これらのスラスト転がり軸受１４のうちの各１つが、支承部材１３の２つの端面のそれぞれに設けられている。これにより、プラネタリローラ３の歯列領域４への噛み合いに関する、駆動ピニオン２のピッチ円直径は、支承部材１３の支承溝対応成形部１０の平均的な直径とは無関係に設定できる。
この実施例では同時に支承溝としても働く、プラネタリローラ３の駆動溝は、リードなしの溝又はねじ山形成溝であってよい。プラネタリローラ３にねじ山形成溝が備えられているならば、支承部材１３も相応してねじ山形成溝を有していなければならない。これに対して、プラネタリローラ３がリードなしの溝を有しているならば、支承部材１３も相応に成形された溝対応成形部を有していなければならない。
前に述べた方程式を使用して次のような具体例が挙げられる。
Ｕａ＝１回転
Ｐｓ＝１ｍｍ
Ｐｒ＝０
ｄ_ｇｓ＝１０ｍｍ
ｄ_ｇｒ＝ｄ_ｗｒ＝３ｍｍ
ｄ_ｗａ＝４ｍｍ
以上の値によれば、駆動軸１回転におけるスラスト部材６の軸方向の摺動距離はＳ_ａｘ＝０．２８６ｍｍである。
駆動ピニオン２はカップリングを介してカルダノ式に駆動されるので、駆動軸線とスラスト部材６の軸線との間に旋回角度が実現され得る。

Claims (7)

1. 回転運動を軸方向運動に変換するための装置であって、駆動軸によって、定置の駆動ケーシングの外側で駆動される、周方向で等間隔で保持されたプラネタリローラと、該プラネタリローラによって軸方向に摺動可能であるスラスト部材とを有しており、
   ａ）駆動軸（１）に駆動歯車（２）が設けられていて、
   ｂ）該駆動歯車（２）がプラネタリローラ（３）と噛み合っており、該プラネタリローラ（３）は、駆動歯車（２）との噛み合いのために、歯列が設けられた領域を有しており、
   ｃ）前記プラネタリローラ（３）が、駆動溝（８）を設けられた領域を有していて、駆動軸（１）に対して軸方向で位置固定されて支承されており、
   ｄ）スラスト部材（６）が駆動溝（７）を有しており、
   ｅ）プラネタリローラ（３）に設けられた駆動溝（８）をスラスト部材（６）の駆動溝（７）に係合させることにより、プラネタリローラ（３）がスラスト部材（６）を駆動しており、
   ｆ）少なくともスラスト部材（６）又はプラネタリローラ（３）の溝（７若しくは８）がねじ山形成溝であって、
   ｇ）駆動軸（１）がプラネタリローラ（３）の円回転軌道の中央で支承されており、
   ｈ）スラスト部材（６）がプラネタリローラ（３）を取り囲む中空体であって、
   ｉ）プラネタリローラ（３）が回転可能なケージ（５）に支承されている形式のものにおいて、
   プラネタリローラ（３）に支承溝（９）が設けられていて、該支承溝（９）によってプラネタリローラ（３）が、対応する軸方向不動な支承溝対応成形部（１０）で軸方向に位置固定されていることを特徴とする、回転運動を軸方向運動に変換するための装置。
2. 溝対応成形部（１０）が、駆動軸（１）の構成部分である、請求項１記載の装置。
3. プラネタリローラ（３）の駆動溝（８）が、駆動軸（１）の軸で回転する支承部材（１３）の、軸方向で摺動不能な支承溝対応成形部（１０）に係合する、請求項１または２記載の装置。
4. 支承部材（１３）が駆動軸（１）に堅固に結合されていて、プラネタリローラ（３）若しくは支承部材（１３）の駆動溝及び支承溝対応成形部がリードなしに形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 支承部材（１３）の支承溝対応成形部（１０）の平均的な直径の値が、駆動ピニオン（２）とプラネタリローラ（３）との間の歯列のピッチ円直径の値に一致する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 支承部材（１３）が軸方向に位置固定されていて、回転可能に駆動軸（１）に支承されている、請求項３記載の装置。
7. 駆動ケーシング（１１）が、スラスト部材（６）として働く中空体の内側に位置している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。

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