专利名称：行星式差动螺纹型旋转－直线运动变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转-直线运动变换装置，更详细地是关于将旋转运动变换成直线运动的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置。
背景技术：
作为将旋转运动变换成直线运动的螺纹式的旋转-直线运动变换装置之一，例如在特开平10-196756号公报中的记述，以往公知如下的行星螺纹式旋转-直线运动变换装置具有螺纹轴、配置在螺纹轴的周围与螺纹轴螺合的多个行星螺纹滚柱、和围绕螺纹轴和行星螺纹滚柱并与行星螺纹滚柱螺合的滚柱螺母。
根据这样的螺纹式旋转-直线运动变换装置，螺纹轴和滚柱螺母的一方旋转时，行星螺纹滚柱旋转，由于行星螺纹滚柱的旋转使螺纹轴和滚柱螺母的另一方做直线运动，所以与具有例如以梯形螺纹相互螺合的螺纹轴和螺母的旋转-直线运动变换装置比较，能够提高变换效率，另外与在螺纹轴和螺母之间介装滚珠的滚珠螺纹式的旋转-直线运动变换装置比较，在能够提高耐负荷性能的同时，能够减小螺纹轴和螺母中的一方每旋转一次时螺纹轴和螺母中的另一方的直线位移量。
另外作为具有螺纹轴和行星螺纹滚柱和滚柱螺母的装置，在美国专利2683379号公报中记述有轴承装置，在美国专利3173304号公报中记述有旋转-直线运动变换装置。
发明内容
但是在上述专利文献1所记述的以往的螺纹式旋转-直线运动变换装置中，由于行星螺纹滚柱和滚柱螺母不相对发生推力位移，所以不能够减小滚柱螺母每次旋转对应的螺纹轴的直线位移量，另外有装配性能差的问题。
另外在上述专利文献2中记述的轴承装置原本是边进行旋转边进行直线运动的轴承装置，但也可以用作旋转-直线运动变换装置。但是在将该轴承装置使用作旋转-直线运动变换装置时，由于负荷而动作变化，旋转-直线运动的齿轮比(单位位移输入对应的输出位移)不为一定，因而有不能够使旋转角度和直线位移量1比1对应而正确地将旋转运动变换成直线运动的问题。
另外必须有与螺纹的螺合部分开而由正齿轮的啮合部传递旋转的机构，如果没有正齿轮的啮合部，轴承装置容易变成锁定状态，并且不能避免正齿轮的啮合带来的动作音的发生，特别是在高速的旋转输入时会发生大的动作音。
另外，上述专利文献3记述的装置是作为旋转-直线运动变换装置现在广泛市售的装置，但行星螺纹滚柱和滚柱螺母的螺纹是同一方向的螺纹，并且行星螺纹滚柱的螺纹条数与滚柱螺母的螺纹条数相等。因此与没有行星螺纹滚柱的通常的螺纹同样地产生滚柱螺母旋转时的螺纹轴的推力位移。即，行星螺纹滚柱旋转时的螺纹轴的推力位移与行星螺纹滚柱不旋转而滑动时的螺纹轴的推力位移相同。换句话说，在于上述专利文献3中记述的旋转-直线运动变换装置中，在螺纹的螺合部是以滑动和滚动同时发生为前提，因此摩擦为滑动摩擦和滚动摩擦的复合而不恒定。另外在上述专利文献3中记述的装置仅仅是使以往的旋转-直线运动变换装置的梯形螺纹顺利地动作的装置，不能够减小推力位移。
通过在最近的机床等中的高精度的定位和加大需要的耐负荷性能，能够使旋转-直线运动变换装置非常正确地进行旋转运动和直线运动之间的运动变换的同时，可以进行微动，即产生微小的推力位移，并且耐负荷性能优越。
本申请发明者鉴于上述专利文献1至3所述的装置中的上述问题和对旋转-直线运动变换装置的性能要求，进行了专心的研究，以不损伤上述专利文献3的装置所具有的优良的耐负荷性能而解决上述专利文献1至3所述的问题，并通过螺纹的螺合达到行星齿轮机构带来的减速和差动螺纹带来的减速两者。
一般地，在行星齿轮装置中的齿轮，由于装配的问题，不是斜齿齿轮而是正齿轮。在行星齿轮装置的齿轮是斜齿齿轮的时候，由于各齿轮的旋转方向的关系，太阳轮和行星齿轮在相互成反方向的斜齿齿轮上具有相同的螺旋角，内齿齿轮是具有与行星齿轮相同方向的螺旋角的斜齿齿轮。
从而为了通过螺纹的螺合达到与行星齿轮同样的减速机构，对应于太阳齿轮的螺纹轴、对应于行星齿轮的行星螺纹滚柱、对应于内齿齿轮的滚柱螺母的螺距相同，并且螺纹的导程角相互相等，仅螺纹轴为相反方向的螺纹。
但是在该行星螺纹的构造中，由于无论哪个螺纹部件相对其它螺纹部件都不相对发生推力位移，所以不能装配各螺纹部件。本申请发明者进一步针对这方面进行了专心研究，结果得出以下见解为了可以使螺纹部件可以发生推力位移而能够进行装配，在确保螺纹的螺合的同时增减螺纹轴或滚柱螺母的导程角，通过该导程角的增减量也可以达到推力位移。
一般地，为了使二个螺纹部件完全螺合，这些螺纹的间距必须相互相等。另外在行星状的螺纹部件的配置构造中，为了使螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的导程角完全相等，螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的有效螺合直径(有效螺纹直径)必须与各个条数的比一致。因而所谓的所有螺纹部件都不发生推力位移的关系，是仅螺纹轴是反螺纹，且螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的螺纹的间距相等，各个螺纹的条数的比与有效螺纹直径的比相等的关系。
相反，如果根据不发生上述推力位移的关系，使要发生推力位移的螺纹部件(螺纹轴或滚柱螺母)的螺纹条数仅增减整数的条数，则能够使该螺纹部件相对其它螺纹部件相对发生推力位移。在本发明说明书中将这样增减的条数称为“差动条数”。
本发明如上所述，基于由本发明者专心研究而得到的见解，其目的在于，在具有螺纹轴、行星螺纹滚柱和滚柱螺母的旋转-直线运动变换装置中，通过利用行星螺纹机构(行星齿轮减速机构)的旋转减速、和螺纹轴与行星螺纹滚柱之间或者行星螺纹滚柱与滚柱螺母之间的差动螺纹的原理两者，在确保优良的耐负荷性能的同时，使旋转角度和直线位移量一比一对应的同时，与以往相比以大的减速比将旋转运动变换成直线运动。
上述的主要课题，根据本发明，由一种行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置(以下称为构成1)达到，其具有螺纹轴、配设在螺纹轴的周围与螺纹轴螺合的多个行星螺纹滚柱、和围绕螺纹轴及行星螺纹滚柱并与行星螺纹滚柱螺合的滚柱螺母，其特征在于，螺纹轴和行星螺纹滚柱由互为反方向的螺纹螺合，行星螺纹滚柱和滚柱螺母由互为同方向的螺纹螺合，螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的螺距相互相等，相对即使螺纹轴或滚柱螺母旋转，螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母也都不发生推力位移的螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的有效螺纹直径和条数的关系，增减螺纹轴或滚柱螺母的条数，螺纹轴和滚柱螺母相对旋转时，行星螺纹滚柱不滑动，并通过螺纹牙的啮合相对螺纹轴和滚柱螺母相对旋转。
根据此构成，螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母相互共同动作、在达到与行星齿轮减速机构同样的减速功能的同时，螺纹轴或滚柱螺母与行星螺纹滚柱一起动作，实现作为差动螺纹的功能，由此能够在螺纹轴和滚柱螺母之间使旋转角度和直线位移量一比一地正确对应，使旋转运动正确且可靠地变换成微小的直线运动，另外由于螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母相互螺合，所以能够确保与上述专利文献3记述的装置同样的优良的耐负荷性能。
另外，令使旋转动能变换成直线动能的效率和使直线动能变换成旋转动能的效率分别为正效率和反效率，以往的旋转-直线运动变换装置中的正效率和反效率都依赖于螺纹的摩擦，从而依赖螺纹的导程角。与此相对，根据上述构成1，如在后面详细的说明，能够不依赖螺纹的导程角而使正效率达到80％以上的高值，由此能够在将旋转运动有效地变换成直线运动的同时，不依赖螺纹的导程角而使反效率为0，有效地阻止直线运动变换成旋转运动。
另外根据本发明，在上述构成1中，优选螺纹轴和滚柱螺母中的一方部件可以旋转且不可发生推力位移地被支撑，螺纹轴和滚柱螺母中的另一方部件不可旋转且可发生推力位移地被支撑，增减另一方部件的条数(以下称为构成2)。
根据此构成，能够使螺纹轴和滚柱螺母中的一方部件的旋转运动正确且可靠地变换成螺纹轴和滚柱螺母中的另一方部件的微小直线运动。
另外根据本发明，在上述构成2中，优选具有轮架，该轮架与一方部件共同动作，将行星螺纹滚柱保持在螺纹轴的轴线周围的规定位置，并使行星螺纹滚柱可以在它们的轴线周围旋转地对其进行支撑(以下称为构成3)。
根据此构成，通过轮架将行星螺纹滚柱可靠地保持在螺纹轴的轴线周围的规定位置，同时能够可靠地使行星螺纹滚柱在它们的轴线周围可旋转地对其进行支撑。
另外根据本发明，在上述构成3中，轮架优选可以相对螺纹轴和滚柱螺母相对旋转且不能相对上述一方部件相对发生推力位移地被上述一方部件支撑(以下称为构成4)。
根据此构成，在可靠地阻止行星螺纹滚柱相对滚柱螺母相对地发生推力位移的同时，能够使行星螺纹滚柱可靠地相对螺纹轴和滚柱螺母相对旋转而进行公转。
另外根据本发明，在上述构成1中，行星螺纹滚柱通过螺纹牙的啮合而相对螺纹轴和滚柱螺母相对旋转时的摩擦损失，小于行星螺纹滚柱相对螺纹轴或滚柱螺母不相对旋转而相对螺纹轴或滚柱螺母相对滑动时的摩擦损失(以下称为构成5)。
根据此构成，螺纹轴和滚柱螺母相对旋转时，能够可靠地确保行星螺纹滚柱不滑动而通过螺纹牙的啮合相对螺纹轴和滚柱螺母相对旋转的状况。
另外根据本发明，在上述构成1至5的任意一种构成中，螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母分别具有在对应的轴线的周围螺旋状地延伸的螺纹，在沿对应的轴线的截面上看，各螺纹的螺纹牙分别成左右对称(以下称为构成6)。
根据此构成，螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母相互共同动作，在可靠地实现与行星齿轮减速机构同样的减速功能的同时，螺纹轴或滚柱螺母与行星螺纹滚柱共同动作，能够可靠地实现作为差动螺纹的功能。
另外根据本发明，在上述构成4中，具有防止异物向螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的啮合部侵入的异物侵入防止部件，异物侵入防止部件优选相对螺纹轴和滚柱螺母可以相对旋转且相对上述一方部件不能相对发生推力位移地被支撑(以下称为构成7)。
根据此构成，能够有效地防止异物向螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的啮合部侵入，有效地防止异物的侵入导致运动变换装置动作不良，并能够可靠地防止异物侵入防止部件阻碍螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的旋转。
另外根据本发明，在上述构成7中，异物侵入防止部件优选具有与上述另一方部件的螺纹扣合的螺纹形截面的扣合面，并沿上述另一方部件的螺纹相对该另一方部件相对旋转，同时相对发生推力位移(以下称为构成8)。
根据此构成，在可靠地防止异物侵入防止部件阻碍螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的旋转的同时，能够可靠地防止异物向螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的啮合部侵入。
另外根据本发明，在上述构成7或8中，由轮架支撑异物侵入防止部件(以下称为构成9)。
根据此构成，能够使异物侵入防止部件可以相对一方部件相对旋转且不可相对发生推力位移地对对其进行可靠的支撑。
另外根据本发明，在上述构成1至9的任意一种构成中，行星螺纹滚柱的个数是用正整数去除螺纹轴和滚柱螺母的总计条数而得到的值(以下称为构成10)。
根据此构成，在螺纹轴和滚柱螺母之间能够可靠地配置与它们螺合的多个行星螺纹滚柱。
另外根据本发明，在上述构成3或4中，轮架优选由含油金属形成(以下称为构成11)。
根据此构成，能够使行星螺纹滚柱可以圆滑地在它们的轴线周围旋转地对其进行支撑，长期维持其良好的支撑状态。
另外根据本发明，在上述构成3或4中，轮架呈圆板状，优选由制振钢板形成(以下称为构成12)。
根据此构成，能够使行星螺纹滚柱的旋转振动衰减，可以可靠地提高运动变换装置的动作时的安静性。
另外根据本发明，在上述构成9中，轮架和异物侵入防止部件优选设置在行星螺纹滚柱的轴线方向两侧(以下称为构成13)。
根据此构成，能够将行星螺纹滚柱可靠地保持在螺纹轴的轴线周围的规定位置，可靠地使行星螺纹滚柱可以在它们的轴线周围旋转地对其进行支撑，并能够可靠地防止异物向螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的啮合部侵入。
另外根据本发明，在上述构成1至12的任意一种构成中，具有具备发明1至12中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的构造的第一和第二运动变换单元，优选第一运动变换单元的螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的螺纹和第二运动变换单元的螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的螺纹分别互为反方向，第一和第二运动变换单元的螺纹轴相互匹配而连为一体，上述第一和第二运动变换单元的上述滚柱螺母相互匹配而连为一体，第一和第二的运动变换单元的行星螺纹滚柱沿螺纹轴的轴线相互间隔设置(以下称为构成14)。
在上述构成1至12的任意一种行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置中，由于螺纹轴和行星螺纹滚柱是反螺纹的关系，所以螺纹轴和行星螺纹滚柱之间的螺合部向推力方向滑动时，行星螺纹滚柱要向与原来的公转方向相反方向公转，因此对滚柱螺母作用与原来的旋转方向相反方向的旋转力。对此，根据上述构成14，由于对滚柱螺母作用与原来的旋转方向相反方向的旋转力在第一和第二运动变换单元的滚柱螺母之间相互抵消，所以能够可靠地机械地阻止螺纹轴和行星螺纹滚柱之间的推力方向的滑动。
另外根据本发明，在上述构成14中，异物侵入防止部件优选接近第一和第二运动变换单元的行星螺纹滚柱的相互离开侧的端部而设置(以下称为构成15)。
根据此构成，在第一和第二的运动变换单元的行星螺纹滚柱的相互接近侧的端部不需要设置异物侵入防止部件，并能够可靠地防止异物从运动变换装置的任意一个的端部侵入。
另外根据本发明，在上述构成1中，令螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的有效螺纹直径分别为Ds、Dp、Dn，令螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的条数分别为Ns、Np、Nn，即使螺纹轴或滚柱螺母旋转，螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母也都不发生推力位移的螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的有效螺纹直径和条数的关系为Ns∶Np∶Nn＝Ds∶Dp∶Dn成立的关系，优选将螺纹轴的条数Ns或滚柱螺母的条数Nn设定为比满足此关系的值大1的数或小1的数(以下称为构成16)。
另外根据本发明，在上述构成2中，优选滚柱螺母可以旋转且不可发生推力位移地被支撑，螺纹轴不可旋转且可以发生推力位移地被支撑着，增减螺纹轴的条数(以下称为构成17)。
另外根据本发明，在上述构成2中，优选螺纹轴可以旋转且不可发生推力位移地被支撑，滚柱螺母不可旋转且可以发生推力位移地被支撑，增减滚柱螺母的条数(以下称为构成18)。
另外根据本发明，在上述构成2中，优选即使对上述另一方部件施加推力位移方向的力，上述一方部件也不旋转(以下称为构成19)。
另外根据本发明，在上述构成4中，轮架优选相对螺纹轴和滚柱螺母可以相对旋转且相对滚柱螺母不可相对发生推力位移地被滚柱螺母支撑(以下称为构成20)。
另外根据本发明，在上述构成4中，轮架优选相对螺纹轴和滚柱螺母可以相对旋转且相对螺纹轴不可相对发生推力位移地被螺纹轴支撑(以下称为构成21)。
另外根据本发明，在上述构成7中，异物侵入防止部件优选由橡胶状弹性材料形成(以下称为构成22)。
另外根据本发明，在上述构成7中，异物侵入防止部件优选相对螺纹轴和滚柱螺母可以相对旋转且相对滚柱螺母不可相对发生推力位移地被支撑(以下称为构成23)。
另外根据本发明，在上述构成7中，异物侵入防止部件优选相对螺纹轴和滚柱螺母可以相对旋转且相对螺纹轴不可相对发生推力位移地被支撑(以下称为构成24)。
另外根据本发明，在上述构成8中，优选异物侵入防止部件的扣合面对上述另一方部件的螺纹弹性地施力(以下称为构成25)。
另外根据本发明，在上述构成9中，优选异物侵入防止部件可以卸下地安装在轮架上(以下称为构成26)。
另外根据本发明，在上述构成10中，优选异物侵入防止部件相对轮架位于行星螺纹滚柱的相反侧(以下称为构成27)。
另外根据本发明，在上述构成1至27的任意一种构成中，优选行星螺纹滚柱和滚柱螺母是相同方向的螺纹，并通过齿轮构造相互传递旋转，该齿轮构造由设置在行星螺纹滚柱上的外齿轮和设置在滚柱螺母上与外齿轮啮合的内齿轮构成(以下称为构成28)。
另外根据本发明，在上述构成28中，优选外齿轮的轴线与行星螺纹滚柱的轴线匹配，外齿轮的分度圆的直径与行星螺纹滚柱的螺纹的分度圆的直径相等(以下称为构成29)。
另外根据本发明，在上述构成28或29中，优选外齿轮和内齿轮的齿数比与外齿轮和内齿轮的有效螺纹直径比相等(以下称为构成30)。
另外根据本发明，在上述构成28至30的任意一种构成中，优选外齿轮和内齿轮的齿数比与外齿轮和内齿轮的条数比相等(以下称为构成31)。
另外根据本发明，在上述构成28至31的任意一种构成中，优选外齿轮一体地形成于行星螺纹滚柱的至少一个端部，内齿轮固定在滚柱螺母上(以下称为构成32)。
另外根据本发明，在上述构成28至32的任意一种构成中，外齿轮优选设置在行星螺纹滚柱的两端部，二个外齿轮的齿形互相相对另一方具有大于0°而小于360°的相位差(以下称为构成33)。
另外根据本发明，在上述构成33中，相位差优选大于90°而小于270°(以下称为构成34)。
另外根据本发明，在上述构成34中，相位差优选是180°(以下称为构成35)。
另外根据本发明，在上述构成28至35的任意一种构成中，优选外齿轮的齿廓定行星螺纹滚柱的螺纹的一部分(以下称为构成36)。
另外根据本发明，在上述构成28至35的任意一种构成中，优选外齿轮设置在行星螺纹滚柱的至少一个端部，内齿轮的齿至少在与滚柱螺母的轴线平行的轴线的周围可以自转地被滚柱螺母支撑在外齿轮的齿之间，并且被与外齿轮的齿扣合的多个旋转体廓定(以下称为构成37)。
另外根据本发明，在上述构成1至37的任意一种构成中，优选在通过螺纹轴的轴线的截面上看，螺纹轴和行星螺纹滚柱的螺纹的螺纹牙形状具有共同的压力角的部位(以下称为构成38)。
另外根据本发明，在上述构成38中，优选螺纹轴和行星螺纹滚柱的螺纹具有如下得到的螺纹牙形角基于螺纹轴和行星螺纹滚柱的螺距、有效螺纹直径、条数计算平均螺旋角，基于平均螺旋角计算平均压力角，基于平均压力角和螺旋角计算螺纹牙形角(以下称为构成39)。
另外根据本发明，在上述构成39中，优选螺纹轴的差动条数是正值，滚柱螺母的螺纹具有梯形的螺纹牙，行星螺纹滚柱的齿尖的螺纹牙形角和螺纹轴的齿根的螺纹牙形角与滚柱螺母的螺纹牙形角相同，行星螺纹滚柱的齿根的螺纹牙形角和螺纹轴的齿尖的螺纹牙形角的平均角度与滚柱螺母的螺纹牙形角相同(以下称为构成40)。
另外根据本发明，在上述构成39中，优选螺纹轴的差动条数是负值，滚柱螺母的螺纹具有梯形的螺纹牙，行星螺纹滚柱的螺纹牙形角和螺纹轴的齿尖的螺纹牙形角与滚柱螺母的螺纹牙形角相同，螺纹轴的齿根的螺纹牙形角是根据平均压力角和螺旋角计算得到的二个螺纹牙形角中的较小值(以下称为构成41)。
另外根据本发明，在上述构成1至41的任意一种构成中，优选行星螺纹滚柱两端的端面具有与轴线匹配的孔，轮架具有多个突起，通过将突起嵌入孔中而使行星螺纹滚柱可以在轴线的周围旋转地对其进行支撑(以下称为构成42)。
另外根据本发明，在上述构成42中，优选孔和突起呈圆锥状(以下称为构成43)。
另外根据本发明，在上述构成42或43中，优选轮架具有部分地包围支撑行星螺纹滚柱的端部侧面的侧面支撑部(以下称为构成44)。
另外根据本发明，在上述构成42至44的任意一种构成中，轮架优选由含油金属形成(以下称为构成45)。
另外根据本发明，作为上述构成1至41的任意一种行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，优选使用保持夹具对多个行星螺纹滚柱进行支撑，并使它们可以互相以规定的位置关系相对其它行星螺纹滚柱自转，使保持夹具在旋转的同时，与多个行星螺纹滚柱一起插入到滚柱螺母内(以下称为方法1)。
另外根据本发明，作为上述构成32的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，优选使用保持夹具对多个行星螺纹滚柱进行支撑，并使它们可以互相以规定的位置关系相对其它行星螺纹滚柱自转，使保持夹具在旋转的同时，与多个行星螺纹滚柱一起插入到滚柱螺母内，而后在内齿轮与外齿轮啮合的状态下将内齿轮固定在滚柱螺母上(以下称为方法2)。
另外根据本发明，在上述方法1或2的装配方法中，保持夹具优选具有可以旋转地支撑多个行星螺纹滚柱的一端的第一支撑部；可以旋转地支撑多个行星螺纹滚柱的另一端的第二支撑部；和一体地连接第一和第二支撑部的连接部(以下称为方法3)。
另外根据本发明，在上述方法3的装配方法中，优选保持夹具被用于上述构成33的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配，多个行星螺纹滚柱的上述一端和上述另一端具有外径相互不同的第一和第二轴部，第一和第二支撑部分别具有内径与第一和第二轴部的直径相对应的孔(以下称为方法4)。
另外根据本发明，在上述方法1至4的任意一种装配方法中，优选保持夹具在完成行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配后，作为与上述一方部件一起动作，使行星螺纹滚柱保持在螺纹轴的轴线周围的规定位置，并使支撑行星螺纹滚柱可以在它们的轴线周围旋转地对其进行支撑的轮架而作用(以下称为方法5)。
另外根据本发明，在上述方法1至5的任意一种的装配方法中，保持夹具优选由树脂形成(以下称为方法6)。
图1是表示将滚柱螺母的旋转运动变换成螺纹轴的直线运动的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第一实施例的纵剖面图。
图2是以除去螺纹轴的状态表示第一实施例的主要部分的俯视剖面图。
图3是表示第一实施例的右侧面(右半部)和与轴线垂直的纵剖面(左半部)的图。
图4是第一实施例的左视图。
图5是用与螺纹轴的轴线平行的剖面表示螺纹轴的阳螺纹的放大部分剖面图。
图6是表示第一实施例的动作原理的图解的说明图，其中特别地用(A)表示从图1的右侧看旋转-直线运动变换装置时的螺纹轴、滚柱螺母、行星螺纹滚柱、轮架的旋转方向，用(B)表示相对从图1的右侧上方看旋转-直线运动变换装置时的轮架固定的螺纹轴、滚柱螺母、行星螺纹滚柱的推力移动方向。
图7是表示将滚柱螺母的旋转运动变换成螺纹轴的直线运动的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第二实施例的纵剖面图。
图8是表示作为第一实施例的修正例而构成的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第三实施例的纵剖面图。
图9是表示将螺纹轴的旋转运动变换成滚柱螺母的直线运动的本发明的的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第四实施例的纵剖面图。
图10是表示在螺纹轴的旋转运动和滚柱螺母的直线运动之间进行运动变换的本发明的的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第五实施例的纵剖面图。
图11是表示将螺纹轴的旋转运动变换成滚柱螺母的直线运动的本发明的的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第六实施例，其中(A)是通过轴线的纵剖面图，(B)是表示在除去沿(A)的线B-B的螺纹轴的状态下，将第六实施例沿(A)的线B-B切开的剖面的剖面图。
图12是图11所示的行星螺纹滚柱的放大主视图(A)、放大左视图(B)、和放大右视图(C)。
图13是图11所示的轮架的主视图(A)、左视图(B)、和右视图(C)。
图14是沿图11所示的各螺纹的轴线的放大部分剖面图，(A)表示滚柱螺母的阴螺纹，(B)表示行星螺纹滚柱的阳螺纹，(C)表示螺纹轴的阳螺纹。
图15是在螺纹轴的差动条数Ns为+1时，表示滚柱螺母的阴螺纹和行星螺纹滚柱的阳螺纹的啮合状态(A)、以及行星螺纹滚柱的阳螺纹和螺纹轴的阳螺纹的啮合状态(B)的剖面图。
图16是表示与第六实施例的运动变换装置的长度方向中央部的轴线垂直的剖面的放大纵剖面图。
图17是在螺纹轴的差动条数Ns为-1时，沿各螺纹的轴线的放大部分剖面图，(A)表示滚柱螺母的阴螺纹，(B)表示行星螺纹滚柱的阳螺纹，(C)表示螺纹轴的阳螺纹。
图18是在螺纹轴的差动条数Ns为-1时，表示滚柱螺母的阴螺纹和行星螺纹滚柱的阳螺纹的啮合状态(A)，和行星螺纹滚柱的阳螺纹和螺纹轴的阳螺纹的啮合状态(B)的剖面图。
图19是以支撑行星螺纹滚柱的状态表示轮架的主视图。
图20是表示行星螺纹滚柱插入到滚柱螺母规定位置，二个正齿轮分别与对应的内齿轮啮合而插入滚柱螺母内，并通过压入而固定的状态的剖面图。
图21是表示作为第六实施例的修正例而构成的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第七实施例的与图11(B)同样的纵剖面图。
图22是表示作为第六实施例的修正例而构成的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第八实施例的部分纵剖面图(A)、部分左视图(B)、和部分主视图(C)。
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明就几个优选实施例详细进行说明。
第一实施例1
图1是表示将滚柱螺母的旋转运动变换成螺纹轴的直线运动的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第一实施例的纵剖面图，图2是以除去螺纹轴的状态表示第一实施例的主要部分的主剖面图，图3是表示第一实施例的右侧面(右半部)和与轴线垂直的纵剖面(左半部)的图，图4是第一实施例的左视图。
在这些图中，10整体地表示行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，旋转-直线运动变换装置10通过二个支柱12和14而被台座16支撑。旋转-直线运动变换装置10包括沿轴线18延伸的螺纹轴20，螺纹轴20由带阳螺纹22的螺纹部20A和与该螺纹部20A构成为一体的旋转阻止轴部20B构成。
螺纹部20A插入沿轴线18延伸且实质上为圆筒形的滚柱螺母24中，具有比滚柱螺母24大的轴线方向的长度。旋转阻止轴部20B具有对角部进行倒角的正方形的截面形状，设置在支柱12上，插入到具有对应的截面形状的贯通孔12A中，由此，沿轴线18可以发生推力位移且在轴线18的周围不可旋转地被支柱12支撑。
滚柱螺母24在内周面具有阴螺纹26，插入到设置在支柱14上的贯通孔14A中，通过球轴承28可以在轴线18的周围旋转地被支柱14支撑。球轴承28的外圈和内圈分别通过C形圈30和32固定在支柱14和滚柱螺母24的一端的外周部。
在螺纹轴20和滚柱螺母24之间配置具有阳螺纹34的多个行星螺纹滚柱36，各行星螺纹滚柱36沿与轴线18平行的轴线38延伸，具有比滚柱螺母24短的长度。在图示的实施例中，设置9个行星螺纹滚柱36，在轴线18的周围以等间隔相互在周方向上间隔设置。各行星螺纹滚柱36在两端具有圆柱状的轴部36A和36B，轴部36A和36B分别被围绕螺纹轴20的环状的轮架40和42支撑，并且可以在轴线38的周围自转，可以在轴线18的周围公转，相对滚柱螺母24不可相对发生推力位移。
轮架40和42具有比螺纹轴20的阳螺纹22大的内径和比滚柱螺母24的阴螺纹26小的外径，相对螺纹轴20和滚柱螺母24可以在轴线18的周围相对地自由旋转。另外轮架40和42例如由含油金属那样的摩擦系数低的材料构成，分别通过C形圈44和46而被支撑，并且因固定在滚柱螺母24上的止动环48和50而不向轴线方向外方移动。
轮架40和42分别具有向轴线方向外方延伸的套筒部，在套筒部的外周面设置实质上具有半圆状的截面形状，并在周方向延伸的环状突起52和54。在轮架40和42的套筒部的周围嵌合由树脂及橡胶那样具有弹性的橡胶状弹性材料构成的异物侵入防止部件56和58，异物侵入防止部件56和58，通过在其凹部嵌合突起52和54，而可以从轮架40和42卸下地、也就是可以更换地被支撑。异物侵入防止部件56和58分别具有向轮架40和42的轴线方向外方延伸的套筒部，各套筒部具有在对螺纹轴20的阳螺纹22弹性施力的状态下与其螺合的阴螺纹60和62。
滚柱螺母24的阴螺纹26和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34是相同方向的螺纹，相反，螺纹轴20的阳螺纹22和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34是互为反方向的螺纹。各行星螺纹滚柱36的阳螺纹34与螺纹轴20的阳螺纹22和滚柱螺母24的阴螺纹26螺合。特别是滚柱螺母24相对螺纹轴20相对地在轴线18的周围旋转时，行星螺纹滚柱36不滑动，并通过螺纹牙的啮合相对螺纹轴20和滚柱螺母24相对旋转。
另外，“行星螺纹滚柱36不滑动，并通过螺纹牙的啮合相对螺纹轴20和滚柱螺母24相对旋转”，使“行星螺纹滚柱36通过螺纹牙的啮合相对螺纹轴20和滚柱螺母24相对旋转时的摩擦损失”，比”行星螺纹滚柱36相对螺纹轴20或滚柱螺母24不相对旋转，而相对螺纹轴20或滚柱螺母24相对滑动时的摩擦损失”要小，通过以与各螺纹之间的摩擦系数等的关系最佳地设定各螺纹的螺距角等来达成上述事实。
图5是用与轴线18平行的剖面表示螺纹轴20的阳螺纹22的放大部分剖面图。另外在图5中，双点划线22A表示有效螺纹直径的位置。如图5所示，阳螺纹22呈90度的夹角，具有前端带圆角且实质上为等腰三角形的螺纹牙形状，在轴线18的周围螺旋状延伸。另外阳螺纹22的螺纹牙形成如下在与螺纹的延伸方向垂直的截面上看不是左右对称的，在沿轴线18的截面上看是左右对称的。各螺纹牙的斜面在沿轴线18的截面上看，呈半径为Rs的圆弧状，有效螺纹直径的位置22A上的各螺纹牙的斜面相对轴线18的倾斜角是45度。
另外滚柱螺母24的阴螺纹26和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34也与螺纹轴20的阳螺纹22同样地形成，从而螺纹轴20的阳螺纹22和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34、以及行星螺纹滚柱36的阳螺纹34和滚柱螺母24的阴螺纹26，与它们的旋转方向及旋转角度的大小无关，总是分别在有效螺纹直径的径方向位置上，在轴线方向上互相间隔螺距程度而设置的多个位置上，实质上相互维持点接触的状况。另外异物侵入防止部件56和58的雌螺纹60和62具有实质上与螺纹轴20的阳螺纹22紧贴的截面形状。
另外螺纹轴20的阳螺纹22、滚柱螺母24的阴螺纹26、行星螺纹滚柱36的阳螺纹34是具有相同的间距的多条螺纹，但是要相对即使滚柱螺母24旋转，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24也都不发生推力位移的螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的有效螺纹直径和条数的关系，将螺纹轴20的条数设定成增减1条的条数。即将螺纹轴20的差动条数设定成+1或-1的条数。
即，令螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的有效螺纹直径分别为Ds、Dp、Dn，令螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的条数分别为Ns、Np、Nn，即使螺纹轴24旋转，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24也都不发生推力位移的螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的有效螺纹直径和条数的关系为Ns∶Np∶Nn＝Ds∶Dp∶Dn成立的关系，将螺纹轴20的条数Ns设定为比满足此关系的值大1的数或小1的数，在图示的第一实施例中，螺纹轴20的差动条数设定成-1。
如由以上的说明，螺纹轴20、滚柱螺母24、行星螺纹滚柱36、轮架40和42，相互共同动作而构成与行星齿轮减速机构同样的减速机构，并由于螺纹轴20的差动条数而构成如下的差动螺纹机构相对滚柱螺母24和行星螺纹滚柱36使螺纹轴20沿轴线18相对发生推力位移。
图6是表示第一实施例的动作原理的分解的说明图，特别地，图6(A)表示从图1的右侧看旋转-直线运动变换装置10时的螺纹轴20、滚柱螺母24、行星螺纹滚柱36、轮架40和42的旋转方向，图6(B)表示从图1的右侧上方看旋转-直线运动变换装置10时，轮架40和42固定时的螺纹轴20、滚柱螺母24、行星螺纹滚柱36的推力移动方向。
如图6(A)所示，由于螺纹轴20不旋转，滚柱螺母24在轴线18的周围顺时针方向旋转时，各行星螺纹滚柱36分别在对应的轴线38的周围顺时针方向自转，同时在螺纹轴20的周围顺时针方向公转，轮架40和42在轴线18的周围顺时针方向旋转。
如图6(B)所示，固定轮架40和42而对带右螺纹的一个行星螺纹滚柱36进行考虑时，行星螺纹滚柱36，由于在该轴线38的周围顺时针方向旋转，而要向右螺纹的锁入方向发生推力位移，与其螺合的左螺纹的螺纹轴20，由于在轴线18的周围逆时针方向旋转，而要向靠前侧发生推力位移。
这时，由于行星螺纹滚柱36的推力位移被轮架40和42阻止，所以螺纹轴20由于在轴线18的周围逆时针方向旋转而相对行星螺纹滚柱36相对发生推力位移。从而滚柱螺母24在轴线18的周围顺时针方向旋转时，螺纹轴20由于其差动条数是-1，所以向靠前侧发生推力位移，滚柱螺母24在轴线18的周围逆时针方向旋转时，螺纹轴20向相对侧发生推力位移。
另外螺纹轴20的差动条数是+1时，螺纹轴20向与上述情形相反的方向移动。另外在滚柱螺母24的差动条数是+1时，滚柱螺母24在轴线18的周围顺时针方向旋转时，螺纹轴20向靠前侧发生推力位移，滚柱螺母24在轴线18的周围逆时针方向旋转时，螺纹轴20向相对侧发生推力位移，在滚柱螺母24的差动条数是-1时，螺纹轴20发生反向推力位移。
螺纹轴20相对行星螺纹滚柱36的相对推力位移量的大小是行星螺纹滚柱36的每公转一次移动1条的长度、即螺纹的间距P，由于滚柱螺母24每旋转一次对应的公转数是用“螺纹轴20的有效螺纹直径Ds和滚柱螺母24的有效螺纹直径Dn的和”去除“滚柱螺母24的有效螺纹直径Dn”得到的值，因而滚柱螺母24每旋转一次对应的螺纹轴20的推力位移量的大小Ls用下述式1表示。
Ls＝P·Dn/(Ds+Dn)……(1)例如在图示的第一实施例中，间距P是1mm，行星螺纹滚柱36的阳螺纹34是4条(Np＝4)的右螺纹，其有效螺纹直径是7mm，滚柱螺母24的雌螺纹26的有效直径Dn是行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的4.5倍，也就是31.5mm，假设其右螺纹的条数Nn是行星螺纹滚柱36和行星螺纹滚柱36不相发生推力位移的条件4.5×4的18条，则螺纹轴20的阳螺纹22的有效螺纹直径Ds是行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的2.5倍，也就是17.5mm，假设其左螺纹的条数Ns是比螺纹轴20和行星螺纹滚柱36不相对发生推力位移的条件的条数少1的条数，也就是比1条的2.5×4倍少1的9条，则滚柱螺母24每旋转一次对应的螺纹轴20的推力位移量的大小Ls根据上式1为17.5/49mm。
另外在图示的第一实施例中的行星螺纹滚柱36的个数如上所述是9个，这是在上述具体例中用正整数3去除螺纹轴20和滚柱螺母24的总计条数27得到的值，在行星螺纹滚柱36的个数是用正整数去除螺纹轴20和滚柱螺母24的总计条数得到的值(正整数)时，能够将行星螺纹滚柱36在轴线18的周围以等间隔配置成相互在周方向上间隔设置的状态。
这样根据图示的第一实施例，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24相互共同动作，得到与行星齿轮减速机构同样的减速功能，同时螺纹轴20和行星螺纹滚柱36相互共同动作得到作为差动螺纹的功能，另外由于螺纹轴20不可旋转且可发生推力位移地被支撑，滚柱螺母24可旋转且不可发生推力位移地被支撑，所以能够使旋转角度和直线位移量一比一正确地对应，使滚柱螺母24的旋转运动正确地变换成螺纹轴20的微小的直线运动。
关于此点，为了具体地说明第一实施例的装置和上述专利文献3中记述的装置的差异，针对螺纹的间距是1mm、螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的有效螺纹直径分别是20mm、5mm、30mm的情形说明两者的推力位移量的差异。
在上述专利文献3记述的装置中，行星螺纹滚柱通常是间距为1mm的1条螺纹，滚柱螺母的螺纹是条数为6的相同方向的螺纹的阳螺纹，螺纹轴的螺纹是相同方向的阳螺纹，是共6条的螺纹。这时，行星螺纹滚柱旋转一次时的螺纹轴的推力位移为6mm，不管行星螺纹滚柱是否旋转都相同。
对此在第一实施例中，行星螺纹滚柱36和滚柱螺母24的螺纹与上述的情形相同，但螺纹轴20的螺纹与行星螺纹滚柱的螺纹为相反的方向，其螺纹条数设定为在与行星螺纹滚柱36的有效螺纹直径的比4之上加1的5条。即在螺纹轴20为4条的时候不发生推力位移，但通过将差动条数设定为1而在螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的导程角上产生差，螺纹轴20发生推力位移。该推力位移量，如上所述，是行星螺纹滚柱36在螺纹轴20的周围公转一周时的差动条数长度的螺距(差动条数×螺距)。
从而，在滚柱螺母24旋转1周时，行星螺纹滚柱36在螺纹轴20的周围进行0.6周旋转的公转运动，通过该公转运动在螺纹轴20和行星螺纹滚柱36之间发生0.6mm的推力位移。换句话说，即使是与上述专利文献3的构造相同的大小和相同的螺距，也能够使螺纹轴20的推力位移量非常小，为上述专利文献3记述的装置的1/10。
另外作为利用螺纹的以往的旋转-直线运动变换机构，有利用滑动摩擦的滑动螺纹、利用旋转摩擦的滚珠丝杠、利用滑动摩擦和旋转摩擦的行星滚柱螺纹、循环式滚柱螺纹等。这些以往的旋转-直线运动变换机构的正效率和反效率都依赖于所利用的摩擦，从而依赖于螺纹的导程角。因此正效率例如为90％左右较好时反效率也肯定高，相反直线动能不变换成旋转动能时，正效率必定降低，为50％以下左右。换句话说，不能够不降低正效率而阻止推力方向上的逆输入运动变换成旋转运动。
与此相对，根据图示的第一实施例，推翻了在以往的旋转-直线运动变换机构中的物理常识，能够不依赖于螺纹的导程角而使正效率为80％以上的高值，由此，能够将滚柱螺母24的旋转运动有效地变换成螺纹轴20的直线运动，并且不依赖于螺纹的导程角而使反效率为0，能够有效地阻止螺纹轴20的直线运动变换成滚柱螺母24的旋转运动。
如上所述，螺纹轴20的阳螺纹22和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34相互处于反螺纹的关系，这些螺纹的螺纹牙在沿轴线18的截面上看为左右对称。因此，严格地说，螺纹轴20的阳螺纹22和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的结合不是“螺纹结合”，而是导程角、即螺旋角不同的二个斜齿齿轮的“齿轮结合”。螺旋角不同的二个斜齿齿轮啮合旋转时，由于在它们之间产生相对的推力位移，所以螺纹轴20随此现象而发生推力位移。由此根据图示的第一实施例，能够使把滚柱螺母24的旋转变换成螺纹轴20的推力位移的效率、即正效率为机械的斜齿齿轮的效率80％以上的值。
另外，如上所述，由于螺纹轴20的阳螺纹22和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34是二个斜齿齿轮的“齿轮结合”，所以即使螺旋角不同，螺纹轴20和行星螺纹滚柱36中的一方的推力位移也不会变换成另一方的旋转运动。也就是即使向螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的一方施加推力方向的力，也仅对两者的齿的啮合部作用有压缩应力。换句话说，即使想要向螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的一方施加推力方向的力而使另一方旋转，另一方也不旋转。由此根据图示的第一实施例，能够使螺纹轴20的推力位移变换成滚柱螺母24的旋转运动的效率、即反效率可靠地为0。
另外根据图示的第一实施例，设置与滚柱螺母24一起动作而将行星螺纹滚柱36保持在螺纹轴20的轴线周围的规定位置，并使行星螺纹滚柱36可以在它们的轴线38的周围旋转地对其进行支撑的轮架40和42，轮架40和42相对滚柱螺母相对可以相对旋转且相对滚柱螺母不可相对发生推力位移地被滚柱螺母24支撑，所以可以在将行星螺纹滚柱36可靠地保持在螺纹轴20的轴线18周围的规定位置的同时，能够可靠地对行星螺纹滚柱36进行支撑并使其可以在它们的轴线38的周围旋转，由此，在可靠地阻止行星螺纹滚柱36相对滚柱螺母24相对发生推力位移的同时，能够可靠地使行星螺纹滚柱36相对螺纹轴20和滚柱螺母24相对旋转而做公转。
另外根据图示的第一实施例，行星螺纹滚柱36通过螺纹的齿的啮合而相对螺纹轴20和滚柱螺母24相对旋转时的摩擦损失，比行星螺纹滚柱36相对螺纹轴20或滚柱螺母24不相对旋转而相对螺纹轴20或滚柱螺母24相对滑动时的摩擦损失小，所以螺纹轴20和滚柱螺母24相对旋转时，可以确保行星螺纹滚柱36不滑动，并通过螺纹牙的啮合而相对螺纹轴20和滚柱螺母24相对旋转的状况。
另外根据图示的第一实施例，由于螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24相互螺合，所以能够确保与上述专利文献3记述的装置的情形相同的优良的耐负荷性能，特别是螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的各螺纹牙的斜面在沿对应的轴线的截面上看呈圆弧状，由于与它们的旋转无关，而总是分别在有效螺纹直径的径方向位置上，在轴线方向上相互间隔螺距而设置的多个位置上，互相维持实质上为点接触的状况，所以能够与旋转方向及旋转角度的大小等无关，而使旋转角度和直线位移量非常正确地一比一对应而进行运动的变换。
另外根据图示的第一实施例，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24分别具有在对应的轴线的周围螺旋状地延伸的螺纹22、34、26，由于与各螺纹的轴线18平行的截面为左右对称，所以螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24相互共同动作，能够可靠地确保实现与行星齿轮减速机构同样的减速功能的状况，螺纹轴20和行星螺纹滚柱36能够相互共同动作而可靠地确保实现作为差动螺纹的功能的状况。
另外根据图示的第一实施例，设置异物侵入防止部件56和58，异物侵入防止部件56和58相对螺纹轴20和滚柱螺母24可以相对旋转且相对滚柱螺母24不可相对发生推力位移地被支撑，异物侵入防止部件56和58具有与螺纹轴20的阳螺纹22扣合的螺纹形截面的扣合面的雌螺纹60、62，其中，螺纹轴相对滚柱螺母24和轮架40、42相对发生推力位移，由于异物侵入防止部件56和58沿螺纹轴20的阳螺纹22相对螺纹轴20相对旋转，同时相对发生推力位移，所以可有效地防止异物侵入螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的啮合部，能够有效地防止异物的侵入导致的运动变换装置10的动作不良，同时能够可靠地防止异物侵入防止部件56和58阻碍螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的旋转。
另外根据图示的第一实施例，由于异物侵入防止部件56和58分别由和轮架40和42支撑，所以能够可靠地支撑异物侵入防止部件56和58，并使其相对滚柱螺母24可以相对旋转且不可相对发生推力位移，同时，由于轮架40和42由诸如含油金属那样摩擦系数低的材料构成，所以可以使行星螺纹滚柱36可以在它们的轴线38的周围圆滑旋转地对其进行支撑，能够确保良好的耐久性及安静性。
特别是根据图示的第一实施例，即使滚柱螺母24旋转，行星螺纹滚柱36也不发生推力位移，仅螺纹轴20发生推力位移，所以例如与后述的第二和第五的实施例的情形比较，能够使发生推力位移的部件整体的质量变小。另外在后述的第四实施例也同样。
第二实施例图7是表示将滚柱螺母的旋转运动变换成螺纹轴的直线运动的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第二实施例的纵剖面图。另外在图7中对与图1所示的部件相同的部件标以与图1相同的标号。
在此第二实施例中，在对应第一实施例的螺纹部20A的大径部20C中，仅在与行星螺纹滚柱36相对的中央部设置螺纹部20A，在大径部20C的两端部不设置阳螺纹22。另外轮架40和42，与第一实施例的情形相同，相对螺纹轴20和滚柱螺母24可以相对旋转，但分别设置成通过固定在大径部20C上的C形环44、46和止动环48、50而相对大径部20B不相对发生推力位移。
另外在轮架40和42的套筒部的外周面实质上设置截面为半圆形的环槽，异物侵入防止部件56和58，设置在它们的内周面上，通过使在周方向上延伸的突起52A和54A嵌入对应的环槽内，而被轮架40和42支撑。异物侵入防止部件56和58的外周面具有阳螺纹60A和62A，阳螺纹60A和62A在向滚柱螺母24的阴螺纹26弹性施力的状态下与其扣合螺合。
另外在此第二实施例中，滚柱螺母24的差动条数设定成+1或-1，此实施例的其它方面为与上述第一实施例同样的构成。从而螺纹轴20、滚柱螺母24、行星螺纹滚柱36、轮架40和42构成为相互一起动作而构成与行星齿轮减速机构同样的减速机构，同时根据滚柱螺母24的差动条数构成使螺纹轴20和行星螺纹滚柱36相对滚柱螺母24沿轴线18发生推力位移的差动螺纹机构。
作为具体例，行星螺纹滚柱36的有效直径Dp为7mm，其阳螺纹34是4条右螺纹，滚柱螺母24的有效螺纹直径Dn为行星螺纹滚柱的4.5倍，为31.5mm，其右螺纹的阴螺纹26的条数是比不相对发生位移的条件的条数少1条的17条。另外螺纹轴20的有效螺纹直径Ds是行星螺纹滚柱36的2.5倍，为17.5mm，其左螺纹的阳螺纹22的条数是不相对发生位移的条件2.5×4的10条。
在此第二实施例中，滚柱螺母24在轴线18的周围旋转时，各行星螺纹滚柱36在轴线38的周围自转的同时在螺纹轴20的螺纹部20A的周围公转，由此螺纹轴20与行星螺纹滚柱36一起沿轴线18发生推力位移。在这时滚柱螺母24的每旋转1周对应的螺纹轴20的推力位移量的大小Ls上述式1表示。
这样根据图示的第二实施例，与上述的第一实施例的情形相同，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24相互一起动作而实现与行星齿轮减速机构同样的减速功能，同时，行星螺纹滚柱36和滚柱螺母24相互一起动作实现作为差动螺纹的功能，另外螺纹轴20不可旋转地且可发生推力位移地被支撑，滚柱螺母24可旋转地且不可发生推力位移地被支撑。从而使旋转角度和直线位移量一比一地正确地对应，能够将滚柱螺母24的旋转运动正确地变换成螺纹轴20的微小的直线运动，另外能够得到上述第一实施例的上述其他的作用效果。
特别是根据图示的第二实施例，由于将行星螺纹滚柱36配设在螺纹轴20的周围，可以在此状态下通过螺入将行星螺纹滚柱36和螺纹轴20插入到滚柱螺母24内，所以与要求行星螺纹滚柱36配设在滚柱螺母24内侧的上述第一实施例的情形比较，能够容易进行运动变换装置10的装配。另外这也与后述的第五实施例相同。
第三实施例图8是表示作为第一实施例的修正例而构成的的本发明的的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第三实施例的纵剖面图。另外在图7中对与图1所示的部件相同的部件标以与图1相同的标号，或者在图1标号上加上L或R。
此第三实施例的运动变换装置10具有具备与上述的第一实施例的运动变换装置10同样构造的第一运动变换单元10L和第二运动变换单元10R，第一运动变换单元10L和第二运动变换单元10R在相互相对另一方呈镜像关系的同时，沿轴线18相互与对方匹配。第一运动变换单元10L的螺纹轴20L的阳螺纹22L、行星螺纹滚柱36L的阳螺纹34L、滚柱螺母24L的阴螺纹26L和第二运动变换单元10R的螺纹轴20R的阳螺纹22R、行星螺纹滚柱36R的阳螺纹34R、滚柱螺母24R的阴螺纹26R分别互为反方向。
螺纹轴20具有设置左螺纹22L的螺纹部20AL和设置右螺纹的螺纹部20AR，螺纹部20AL和20AR一体地形成，在螺纹部20AL的周围配置有行星螺纹滚柱36L、轮架40L、42L、异物侵入防止部件56L、滚柱螺母24L。同样在螺纹部20AR的周围配置有行星螺纹滚柱36R、轮架40R和42R、异物侵入防止部件56R、滚柱螺母24R，行星螺纹滚柱36R和滚柱螺母24R分别具有左螺纹的阳螺纹34R和阴螺纹26R。
另外，相互相对侧的轮架42L和42R沿轴线18相互间隔设置，由此行星螺纹滚柱36L和36R也沿轴线18相互间隔设置。滚柱螺母24L和24R以相互相对的端部抵接的状态进行焊接或者通过螺栓那样的机械结合装置而连接成一体，一体地旋转。在第一运动变换单元10L和第二运动变换单元10R中不设置与上述的第一实施例中的异物侵入防止部件58对应的异物侵入防止部件，异物侵入防止部件56L和56R靠近第一运动和第二运动变换单元的行星螺纹滚柱36L和36R的相互离开侧的端部而设置。
在图示的实施例中，第一运动变换单元10L的滚柱螺母24L的一端通过球轴承28而由支柱12可以旋转地支撑，但也可以修正成第二运动变换单元10R的滚柱螺母24R也通过球轴承由支柱可以旋转地支撑。
此第三实施例的其它方面为与上述第一实施例的情形同样的构成，从而滚柱螺母24L和24R在轴线18的周围旋转时，在各行星螺纹滚柱36L边在轴线38L的周围自转，边在螺纹轴20的螺纹部20AL的周围公转，同时，各行星螺纹滚柱36R边在轴线38R的周围自转，边在螺纹轴20的螺纹部20AR的周围公转，由此螺纹轴20沿轴线18发生推力位移。
这样根据图示的第三实施例，与上述的第一实施例的情形相同，可以使旋转角度和直线位移量一比一地正确地对应，并将滚柱螺母24的旋转运动正确地变换成螺纹轴20的微小的直线运动，另外能够得到上述的第一实施例所述的其他的作用效果。
另外在上述的第一实施例中，由于螺纹轴20的阳螺纹22和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34是反螺纹的关系，所以螺纹轴20和行星螺纹滚柱36之间的螺纹的咬合部向推力方向滑动时，行星螺纹滚柱36要向与原来的公转方向相反的方向公转，因此对滚柱螺母24作用有与原来的旋转方向相反的方向的旋转力。
根据图示的第三实施例，由于如上所述，向与原来的旋转方向相反的方向而作用于滚柱螺母的旋转力，在第一运动变换单元10L的滚柱螺母24L和第二运动变换单元10R的滚柱螺母24R之间相互抵消，所以能够可靠地机械地阻止螺纹轴20和行星螺纹滚柱36之间的推力方向上的滑动。
第四实施例图9是表示将螺纹轴的旋转运动变换成滚柱螺母的直线运动的本发明的的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第四实施例的纵剖面图。另外在图9中，对与图1所示的部件相同的部件标以与图1相同的标号。
在此第四实施例中，螺纹轴20在轴线18的周围可以旋转且不可发生推力位移地被支柱12支撑，滚柱螺母24在图9中没有详细显示，但其通过锯齿形槽等装置，在轴线18的周围不可旋转而可以发生推力位移地被支柱14支撑。
特别是在图示的实施例中，轴部20B具有大径部和小径部，小径部通过耐磨轴衬64而被插入到支柱12的截面圆形的贯通孔12A中。耐磨轴衬64具有介于大径部和小径部之间的台肩与支柱12之间的凸缘部，在耐磨轴衬64的另一端配置通过C形环66而固定在小径部上的耐磨垫圈68。
此第三实施例其它方面为与上述第一实施例同样的构成，从而螺纹轴20在轴线18的周围旋转时，行星螺纹滚柱36边在轴线38的周围自转，边在螺纹轴20的螺纹部20A的周围公转，由此滚柱螺母24与行星螺纹滚柱36一起沿轴线18发生推力位移。这时螺纹轴20的每旋转一次对应的滚柱螺母24的推力位移量的大小Ln由下述的式2表示。
Ln＝P·Ds/(Ds+Dn)……(2)这样，根据图示的第四实施例，与上述的第一实施例的情形相同，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24相互一起动作而实现与行星齿轮减速机构同样的减速功能，同时，螺纹轴20和行星螺纹滚柱36相互一起动作而实现作为差动螺纹的功能，另外由于滚柱螺母24不可旋转而可以发生推力位移地被支撑，螺纹轴20可旋转而不可发生推力位移地被支撑，所以可以使旋转角度和直线位移量一比一地正确地对应，而将螺纹轴20的旋转运动正确地变换成滚柱螺母24的微小的直线运动，另外能够得到上述第一实施例所述的其他的作用效果。
第五实施例图10是表示将螺纹轴的旋转运动变换成滚柱螺母的直线运动的本发明的的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第五实施例的纵剖面图。另外在图10中对与图7和图9所示的部件相同的部件标以与图7和图9相同的标号。
在此第五实施例中，与上述的第四实施例的情形相同，螺纹轴20在轴线18的周围可以旋转且不可发生推力位移地被支柱12支撑，滚柱螺母24在轴线18的周围不可旋转且沿轴线18可发生推力位移地被支柱14支撑。另外此实施例其它方面为与上述的第二实施例同样的构成。
从而螺纹轴20在轴线18的周围旋转时，行星螺纹滚柱36边在轴线38的周围自转，边在螺纹轴20的螺纹部20A的周围公转，由此滚柱螺母24沿轴线18发生推力位移。这时螺纹轴20的每旋转一次对应的滚柱螺母24的推力位移量的大小Ln由上述的式2表示。
这样，根据图示的第五实施例，与上述的第一实施例的情形相同，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24相互一起动作，实现与行星齿轮减速机构同样的减速功能，同时，行星螺纹滚柱36和滚柱螺母24相互一起动作而实现作为差动螺纹的功能，另外与上述的第四实施例的情形相同，由于滚柱螺母24不可旋转且可发生推力位移地被支撑，螺纹轴20可旋转且不可发生推力位移地被支撑，所以使旋转角度和直线位移量一比一地正确地对应，而将螺纹轴20的旋转运动正确地变换成滚柱螺母24的微小的直线运动，另外能够得到上述第一实施例所述的以外的作用效果。
第六实施例图11是表示将螺纹轴的旋转运动变换成滚柱螺母的直线运动的本发明的的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第六实施例，其中(A)是通过轴线的纵剖面图，(B)是表示在除去沿(A)的线B-B的螺纹轴的状态下，将第六实施例沿(A)的线B-B切开的截面的剖面图。另外图11(A)的上半部分是切开滚柱螺母的状态下的剖面图，图11(A)的下半部分在切开滚柱螺母的同时除去螺纹轴靠前侧的行星螺纹滚柱的状态的剖面图。另外在图11中，对与图1所示的部件相同的部件标以与图1相同的标号。
此第六实施例的运动变换装置10，除了各螺纹的方向不同，其余基本上为与上述的第一实施例的运动变换装置10同样的构成，在图1中没有显示，但螺纹轴20在轴线18的周围不可旋转且可发生推力位移地被支撑，滚柱螺母24在轴线18的周围可旋转且不可发生推力位移地被支撑。
特别是在第六实施例中，如在图12详细地显示那样，各行星螺纹滚柱36具有阳螺纹34、在其轴线方向两侧一体形成的正齿的外齿轮70和72、和在外齿轮70和72的轴线方向外侧一体地形成的轴部36A和36B。轴部36A和36B呈圆柱形，按后面详细说明的目的，轴部36A和36B的直径相互不同，特别是在图示的实施例中，轴部36A的直径设定为比轴36B的直径小。另外该轴部的直径的大小关系也可以相反。
外齿轮70和72通过在阳螺纹34的两端部的区域加工出正齿轮的齿形来形成，从而外齿轮70和72呈如下形态阳螺纹34的螺纹牙沿轴线38延伸，并被均等地间隔设置于轴线38的周围的正齿轮的齿槽断开。另外，外齿轮70和72的齿的高度比阳螺纹34的螺纹牙稍微低，从而由外齿轮70和72的外端廓定的直径比由阳螺纹34的螺纹牙的顶点廓定的直径稍微小。
外齿轮70和72的齿形相互相对另一方，具有大于0°而小于360°的相位差。外齿轮70和72分别与正齿的内齿轮74和76啮合，从而内齿轮74和76的齿形也相互相对另一方具有与外齿轮70和72的相位差相同的相位差。内齿轮74和76相对滚柱螺母24的阴螺纹26的区域，配置在轴线方向两侧，被压入滚柱螺母24的孔中。另外，外齿轮和内齿轮的相位差为大于90°而小于270°的相位差，从而使得一端的外齿轮的齿尖和内齿轮的齿根扣合时另一端的外齿轮的齿根和内齿轮的齿尖可以扣合，特别优选如图示的实施例的180°的相位差。
外齿轮70和72的轴线与行星螺纹滚柱36的轴线38匹配，外齿轮70和72的分度圆的直径与行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的分度圆的直径(有效螺纹直径)相等。另外，外齿轮70、72和内齿轮74、76的齿数比与阳螺纹34和阴螺纹26的有效螺纹直径的比相等，从而与阳螺纹34和阴螺纹26的条数的比相等。另外不需要外齿轮70、72和内齿轮74、76是正齿轮，例如当考虑装配性能时，也可以是齿的螺旋角为30°以下的斜齿齿轮。
各行星螺纹滚柱36可以在轴线38的周围旋转地被轮架78支撑。如图13所示，轮架78具有对行星螺纹滚柱36的轴部36A进行支撑，并使其在轴线38的周围可以旋转的作为第一支撑部的支撑环80；对行星螺纹滚柱36的轴部36B进行支撑，并使其在轴线38的周围可以旋转的作为第二支撑部的支撑环82；和一体地连接支撑环80和82的多个连接部84。
支撑环80和82具有比螺纹轴20的阳螺纹22的外径稍大的内径，同时具有比滚柱螺母24的阴螺纹26的内径稍小的外径。另外支撑环80和82分别具有承受行星螺纹滚柱36的轴部36A和轴部36B的多个孔86和88。对应轴部36A和36B的直径的大小关系，孔86的直径设定成比孔88的直径小。孔86和88均等地间隔设置在轮架78的轴线90的周围，具有向径方向外方打开的实质为U形的截面形状。连接部84呈如下的板状在孔86和88之间在轴线90的周围放射状地配置，且沿轴线90延伸。另外轮架78也可由具有形状保持性和需要的强度的金属等任意的材料构成，但由于具有上述的构造，优选由树脂构成。
在滚柱螺母24的内侧，且在支撑环80和82的轴线方向外侧配置止动环92和94，其具有比支撑环80和82的外径大的外径，通过压入而固定在滚柱螺母24的孔中。止动环92和94呈延伸到轮架78的支撑环80和82的轴线方向外侧的截面L形，由此可阻止轮架78向轴线方向外方相对滚柱螺母24相对移动。
另外如在图11中所示，在第六实施例中，不设置相当于上述各实施例中的异物侵入防止部件56和58的部件，轮架78的支撑环80和82也可以实现作为异物侵入防止部件的功能，可以可靠地防止异物侵入各螺纹的螺合部，也可以设置与上述各实施例的情形相同的异物侵入防止部件。
接着对第六实施例中的滚柱螺母24的阴螺纹26、行星螺纹滚柱36的阳螺纹34、螺纹轴20的阳螺纹22的螺纹牙形状(齿形)进行说明。
本发明的旋转-直线运动变换装置10中的各螺纹在作为螺纹而作用的同时，还要作为齿轮的齿而作用。为了使各螺纹作为螺纹而作用，在有效螺纹直径的位置必须相互恰当地啮合。另外为了使各螺纹作为齿轮的齿而作用，需要各螺纹(齿轮)的模数相互相同且压力角相互相同。但是在本发明的旋转-直线运动变换装置10中，相互啮合的螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的螺纹的模数和压力角都不能够相互相同，从而容易发生齿(螺纹牙)的干涉，因此装配性能不好。
一般地，为了二个螺纹彼此啮合，需要使二个螺纹的螺纹牙的间距相互相同且螺纹牙的角度相互相同。但是在本发明的旋转-直线运动变换装置10中，由于相对有效螺纹直径的比的条数的关系，增减螺纹轴20的条数，所以使螺纹牙的角度相同时，螺纹轴和行星螺纹滚柱的作为圆周方向的啮合角度的压力角为不同的值。
令螺纹牙的角度(在通过轴线的截面上看的压力角)为λ，令螺纹的导程角和导程分别为γ和L，令螺纹的间距和条数分别为P和N，令有效螺纹直径(基准间距直径)为φ时，导程L、导程角γ、螺纹牙的螺旋角β、正面啮合压力角α分别由下述的式3～6表示L＝P·N……(3)
γ＝Tan-1{P/(·π)}……(4)β＝0.5π-γ ……(5)α＝Tan-1{Tan(λ)·Tan(β)} ……(6)因此，如果决定了间距P、螺纹条数N、有效螺纹直径，通过计算可求压力角α。令行星螺纹滚柱36的间距Pp为1mm，令条数Np为1，令有效螺纹直径p为4mm。另外令螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的有效螺纹直径的比为3∶1，令螺纹轴20的差动条数为+1时，螺纹轴20的导程L为4mm，有效螺纹直径s为12mm。
从而在令行星螺纹滚柱36的螺旋角βp为85.45°，令螺纹轴20的螺旋角βs为83.94°，令行星螺纹滚柱36的螺纹牙形角λp为27.5°时，普通齿轮的行星螺纹滚柱36的压力角αp为81.31°。满足此压力角的螺纹轴20的螺纹牙形角λs为34.76°，由这样的螺纹的啮合，压力角不相同，螺纹牙形角产生7.26°的差，干涉阻碍螺纹的啮合。
从而需要克服螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的螺纹的模数和压力角相互不同的问题，在防止齿的干涉的同时，努力消除齿隙。如上所述，模数和压力角不同，是因为相对与有效螺纹直径的比对应的条数的关系而增减螺纹轴20的条数，条数的增减引起的导程角的不同，从而导致发生齿的干涉。因此为了使导程角不同的螺纹恰当地螺合，重要的是应该如何设定螺纹牙的形状。
由于在本发明的旋转-直线运动变换装置10中的螺纹也具有齿轮的功能，所以将螺纹看作齿轮时，行星螺纹滚柱36和螺纹轴20的齿在分度圆的位置相互啮合，伴随行星螺纹滚柱36和螺纹轴20的旋转，行星螺纹滚柱的齿的齿尖和螺纹轴的齿的齿根扣合，行星螺纹滚柱的齿的齿根和螺纹轴的齿的齿尖扣合。因此，也可以设定螺纹牙的形状以使这些扣合紧密。
首先，决定作为行星螺纹滚柱36和螺纹轴20的螺纹牙形角的平均值的假想的螺纹牙形角，如果将此假想的螺纹牙形角变换成压力角，其值是两者的啮合的压力角的平均值。从该压力角反向求出根据各个导程角(lead angle)的不同而计算的螺纹牙形角。
计算的流程如下。首先从行星螺纹滚柱36和螺纹轴20的螺纹的条件求出平均螺旋角βa，决定平均螺纹牙形角λa，根据上述式6计算平均压力角αa。接着基于此平均压力角αa和各个螺旋角βp、βs，根据上述式6计算行星螺纹滚柱36的螺纹牙形角λp和螺纹轴20的螺纹牙形角λs。
以上述的螺纹的条件为例说明时，首先根据螺纹的条件，如下计算平均螺旋角βa。
βa＝(βp+βs)/2＝(85.31+83.94)/2＝84.70接着决定平均螺纹牙形角λa为27.5°时，平均压力角αa为79.89°。满足此压力角的行星螺纹滚柱36的螺纹牙形角λp为30.75°，螺纹轴20的螺纹牙形角λs为24.05°。另外螺纹牙形角λs、λp在螺纹轴20的差动条数为正值时λs＜λp，在螺纹轴20的差动条数为负值时λs＞λp。因此在螺纹轴20的差动条数为-1时行星螺纹滚柱36的螺纹牙形角λp为24.05°，螺纹轴20的螺纹牙形角λs为30.75°。
这样完成螺纹牙形角的计算时，基于螺纹牙形角求出各螺纹的螺纹牙形状。以下说明螺纹牙形状的决定方法。
本发明的装置10是螺纹轴20或滚柱螺母24相对另一方而被向推力方向推动的旋转-直线运动变换装置。为了能够耐受推力方向的大的负荷并消除齿隙，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的螺纹牙被要求如下在通过轴线18的截面上看，螺纹牙的角度尽量小，螺纹牙的强度高，螺纹牙在有效螺纹直径的位置相互啮合，螺纹牙无间隙地相互嵌合。
与以往的斜齿齿轮啮合的不同点在于，在与轴线垂直的截面上看，斜齿齿轮的齿相互无间隙地啮合，从而圆滑地进行旋转运动的传递，与此相对，在本发明的装置中，螺纹牙不仅要在与轴线垂直的方向上无间隙地相互啮合，而且还需要在推力方向上也无间隙地相互啮合。即，在本发明的装置中，不仅在与轴线垂直的截面上，而且在通过轴线的截面上螺纹牙也必须相互紧密地嵌合。
另外在滑动螺纹及滚珠丝杠等的以往的装置中，螺纹等的接触部呈以轴线为中心的螺旋状，但为了使反效率可靠地为0，重要的是螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的螺纹牙的接触部在轴线18的周围不呈螺旋状，在本发明的装置中为了可以向推力方向传递大的力，在通过轴线18的截面上看，螺纹牙相互无间隙地嵌合，螺纹牙的接触部呈以轴线18为中心的放射线状。
当决定螺纹牙的形状时，从滚柱螺母24的阴螺纹26的干涉和加工性的方面出发，不能将滚柱螺母24的螺纹槽的角度设定在45°以下。一般地，螺纹槽的角度如果不是55°以下，从而螺纹牙形角λn如果不是27.5°以上，就不能够连续地加工滚柱螺母24的螺纹，在通过轴线的截面上看则不能够形成直线的螺纹牙形状的螺纹。
另外基于螺纹轴20的差动条数是正值还是负值，齿形的决定方法不同。
(1)螺纹轴的差动条数是正值时首先决定滚柱螺母24的螺纹槽的角度。滚柱螺母24的螺纹牙形角λn是螺纹槽的角度的1/2。
现在令滚柱螺母24的螺纹槽的角度为55°时，螺纹牙形角λn为27.5°。另外在螺纹轴20的差动条数是正值时，在螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的模数相互不同的情况下，由此导致的螺纹牙的干涉在行星螺纹滚柱36的螺纹的齿根和螺纹轴20的螺纹的齿尖集中发生。为了计算行星螺纹滚柱36的螺纹和螺纹轴20的螺纹的平均的压力角，令螺纹牙的角度(在通过轴线的截面的平均压力角λa)为27.5°。这时行星螺纹滚柱36的齿根的螺纹牙形角λpi为24.05°，螺纹轴20的螺纹的齿尖的螺纹牙形角λso为30.75°。
因此，行星螺纹滚柱36的螺纹，在齿尖有27.5°的螺纹牙形角λpo，在齿根有24.05°的螺纹牙形角λpi时，在通过轴线18的截面上看，与滚柱螺母24的螺纹紧密地嵌合。
另外螺纹轴20的螺纹在齿尖有30.75°的螺纹牙形角λso，在齿根有与滚柱螺母24的齿尖的螺纹牙形角相同的27.5°的螺纹牙形角λsi时，在推力方向和旋转方向上都与滚柱螺母24的螺纹紧密地嵌合。
在与作为旋转传递方向的轴线18垂直的截面上看，行星螺纹滚柱36的齿根和螺纹轴20的齿尖必须具有相同的压力角。另外螺纹轴20和行星螺纹滚柱36以有效直径的位置为中心在其径方向内侧和外侧的区域必须为连续的啮合状态。因此，在通过轴线18的截面上的平均压力角是与滚柱螺母24的螺纹牙形角λn、行星螺纹滚柱36的齿尖的螺纹牙形角λpo、螺纹轴20的齿根的螺纹牙形角λsi相同的27.5°。
由上述可知，在滚柱螺母24的螺纹牙形角是在加工上的限定的范围内尽量小的锐角，行星螺纹滚柱36的齿尖的螺纹牙形角和螺纹轴20的齿根的螺纹牙形角与滚柱螺母24的螺纹牙形角相同，行星螺纹滚柱36的齿根的螺纹牙形角和螺纹轴20的齿尖的螺纹牙形角的平均角度与滚柱螺母24的螺纹牙形角相同时，各螺纹的齿形为最理想的齿形。
从而上述例中的各螺纹优选的螺纹牙形角如下所述。
滚柱螺母24的螺纹牙形角λn＝行星螺纹滚柱36的齿尖的螺纹牙λpo＝螺纹轴20的齿根的螺纹牙形角λsi＝27.5°行星螺纹滚柱36的齿根的螺纹牙形角λsi＝24.05°螺纹轴20的齿尖的螺纹牙形角λso＝30.75°另外为了不产生旋转带来的干涉，通过渐开线函数修正各螺纹的齿形形状。
(2)螺纹轴的差动条数是负值的时候在这时，滚柱螺母24的螺纹牙形角λn受到螺纹槽的角度带来的制约。另外在螺纹轴20的差动条数是负值时，在螺纹轴20和行星螺纹滚柱36的模数相互不同时，由此导致的螺纹牙的干涉在行星螺纹滚柱36的螺纹的齿尖和螺纹轴20的螺纹的齿根集中发生。
从而与螺纹轴20的差动条数是正值的时候相同，令滚柱螺母24的螺纹槽的角度为55°时，螺纹牙形角λn为27.5°。因此行星螺纹滚柱36的螺纹的齿尖的螺纹牙形角λpo也为27.5°，由于在通过轴线18的截面上看需要齿根紧密地啮合，因而齿根的螺纹牙形角λpi也为27.5°。另外由于螺纹轴20的螺纹的齿尖也与滚柱螺母24的螺纹的齿根啮合，所以螺纹轴20的螺纹的齿尖的螺纹牙形角λso也为27.5°。
因此，由于仅螺纹轴20的螺纹的齿根的螺纹牙形角λsi受到模数的不同的影响，所以也可以根据上述式6进行计算，其值为19.14°。
由上述可知，在滚柱螺母24的螺纹牙形角是在加工上的限定的范围内尽量小的锐角，行星螺纹滚柱36的齿尖和齿根的螺纹牙形角和螺纹轴20的齿尖的螺纹牙形角与滚柱螺母24的螺纹牙形角相同，螺纹轴20的齿根的螺纹牙形角是基于平均压力角和螺旋角计算的二个螺纹牙形角中较小的值时，各螺纹的齿形为最理想的齿形。
另外在螺纹轴的差动条数是负值时，为了不产生旋转带来的干涉，也通过渐开线函数修正各螺纹的齿形形状。
图14是沿各螺纹的轴线放大部分剖面图，(A)表示滚柱螺母24的阴螺纹26，(B)表示行星螺纹滚柱36的阳螺纹34，(C)表示螺纹轴20的阳螺纹22。在图14中，符号100、102、104分别表示将阴螺纹26、阳螺纹34、阳螺纹22看作齿轮时的分度圆。
如图14所示，滚柱螺母24的阴螺纹26具有梯形的齿形，行星螺纹滚柱36的阳螺纹34和螺纹轴20的阳螺纹22具有渐开线齿形。滚柱螺母24的阴螺纹26的螺纹槽具有θn的开口角(与θn/2相等的螺纹牙形角λn)，行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的螺纹牙具有比λpo的齿尖的螺纹牙形角和λpo小的λpi的齿根的螺纹牙形角。螺纹轴20的阳螺纹22的螺纹牙具有比λso的齿尖的螺纹牙形角和λso小的λsi的齿根的螺纹牙形角。
螺纹轴20的差动条数Ns设定为+1，也就是相对即使滚柱螺母24或螺纹轴20旋转，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24也都不发生推力位移的螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的有效螺纹直径和条数的关系，设定为大1的数，所以如图14所示，行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的齿尖的螺纹牙形角λpo被设定成与滚柱螺母24的阴螺纹26的螺纹牙形角λn相同的值，螺纹轴20的阳螺纹22的齿根的螺纹牙形角λsi也设定成与λn相同的值。
图15是对螺纹轴20的差动条数Ns为+1的图示的第六实施例，表示如上述设定齿形的滚柱螺母24的阴螺纹26与行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的啮合状态(A)、和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34和螺纹轴20的阳螺纹22的啮合状态(B)。如图15可知，在通过轴线18的截面上看，行星螺纹滚柱36相对螺纹轴20和滚柱螺母24良好地啮合。
另外图16是表示与第六实施例的运动变换装置10的长方向中央部的轴线18垂直的截面的放大纵剖面图。另外在图16中，细线表示各螺纹的有效螺纹直径(齿轮的节圆直径)，粗线表示螺纹的齿形的截面。另外在图16中，为了明确，省略各部件的剖面线。由图16可知，即使在与轴线18垂直的截面上，行星螺纹滚柱36相对螺纹轴20和滚柱螺母24维持作为齿的啮合，从而行星螺纹滚柱36、螺纹轴20、滚柱螺母24相互以齿轮的啮合相互传递旋转力。
另外在螺纹轴20的差动条数Ns设定为-1，即，相对即使滚柱螺母24或螺纹轴20旋转，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的也都不发生推力位移的螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24的有效螺纹直径和条数的关系，设定成小1的数时，如图17所示，滚柱螺母24的阴螺纹26的开口角θn、行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的齿根角λpi、螺纹轴20的阳螺纹22的齿尖角λso设定成相互相同的值。另外螺纹轴20的阳螺纹22的齿根角λsi设定成基于平均压力角和螺旋角计算螺纹轴20的齿根的螺纹牙形角而得到的二个螺纹牙形角中较小的值。
图18是对螺纹轴20的差动条数Ns为-1时，表示如上述设定齿形的滚柱螺母24的阴螺纹26和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的啮合状态(A)、和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34与螺纹轴20的阳螺纹22的啮合状态(B)。如图18可知，在螺纹轴20的差动条数Ns为-1时，在通过轴线18的截面上看，行星螺纹滚柱36相对螺纹轴20和滚柱螺母24良好地啮合。另外在图中虽没有显示，但与图16的情形相同，即使在与轴线18垂直的截面，行星螺纹滚柱36相对螺纹轴20和滚柱螺母24也可维持作为齿的啮合，从而行星螺纹滚柱36、螺纹轴20、滚柱螺母24相互以齿轮的啮合相互传递旋转力。
这样根据图示的第六实施例，与上述第一实施例的情形相同，螺纹轴20、行星螺纹滚柱36、滚柱螺母24相互一起动作而实现与行星齿轮减速机构同样的减速功能的同时，行星螺纹滚柱36和滚柱螺母24相互一起动作，实现作为差动螺纹的功能，另外螺纹轴20不可旋转且可以发生推力位移地被支撑，滚柱螺母24可以旋转且不可发生推力位移地被支撑。从而可以使旋转角度和直线位移量一比一地正确地对应，而将滚柱螺母24的旋转运动正确地变换成螺纹轴20的微小的直线运动，另外能够得到上述的第一实施例的上述其他的作用效果。
如上所述，上述第一至第五实施例的运动变换装置10也良好地作用，在螺纹轴20上付着脏物等异物时，螺纹轴20和行星螺纹滚柱36变成粘固的状态，其结果，在滚柱螺母24和行星螺纹滚柱36之间发生滑动，仅滚柱螺母24相对螺纹轴20和行星螺纹滚柱36相对地沿轴线18发生位移。特别是此现象在滚柱螺母24和行星螺纹滚柱36之间涂有润滑剂的时候变得显著。另外由于螺纹轴20不遵从上述的差动原理而相对行星螺纹滚柱36滑动，有在行星螺纹滚柱36和螺纹轴20之间发生螺纹的滑动位移的情形。
针对此，根据第六实施例，各行星螺纹滚柱36相对阳螺纹34具有在轴线方向两侧一体形成的外齿轮70和72，这些外齿轮分别相对滚柱螺母24的阳螺纹26的区域与固定在轴线方向两侧的内齿轮74和76啮合，通过外齿轮70和72和内齿轮74和76的啮合，滚柱螺母24或行星螺纹滚柱36的旋转被强制地传递向另一方，所以能够可靠地防止在滚柱螺母24和行星螺纹滚柱36之间发生的滑动所导致的仅滚柱螺母24相对螺纹轴20和行星螺纹滚柱36相对地沿轴线18发生位移的情形。
另外滚柱螺母24在轴线18的周围旋转时，如上所述，通过其旋转使行星螺纹滚柱36可靠地旋转，由于行星螺纹滚柱36在自身的轴线38的周围可靠地旋转的同时在螺纹轴20的周围可靠地公转，所以基于差动原理能够可靠地使螺纹轴20沿轴线发生推力位移、而防止螺纹轴20滑动。
特别是根据第六实施例，如上所述，外齿轮70和72的轴线与行星螺纹滚柱36的轴线38匹配，外齿轮70和72的分度圆的直径与行星螺纹滚柱36的阳螺纹34的分度圆的直径相等。另外外齿轮70和72和内齿轮74、76的齿数比与阳螺纹34和阴螺纹26的有效螺纹直径的比相等，从而与阳螺纹34和阴螺纹26的条数的比相等。
从而在通过外齿轮70、72和内齿轮74、76的齿数比正确地限定滚柱螺母24和行星螺纹滚柱36的旋转数的关系的同时，能够正确地使其与阳螺纹34和阴螺纹26原本应有的有效螺纹直径的比的关系一致。因此，即使产生阳螺纹34和阴螺纹26的公差所导致的有效螺纹直径的比的关系的偏差、以及老化等所导致的实际的有效螺纹直径的比的变化，也能够可靠地维持滚柱螺母24和行星螺纹滚柱36的旋转数的关系，其中，该关系用于确保基于差动原理的动作，由此，与上述第一至第五实施例的情形相比，能够长时间地确保运动变换装置10的可靠且正确的动作。
如前所述，在专利文献2记述的轴承装置中，在螺纹结合之外，还设置行星齿轮。第六实施例中的外齿轮70和72和内齿轮74、76与专利文献2记述的轴承装置中的行星齿轮，它们的追加目的不同，另外作为对象的螺纹的动作也不同。
在专利文献2记述的轴承装置中，所有的螺纹都是相同方向的螺纹。从而通过滚柱螺母和螺纹轴的螺纹的作用，对行星螺纹滚柱施加向相同方向、即向垂直于螺纹的导程角的方向倾斜的力。因此，如果不通过行星齿轮支撑行星螺纹滚柱的两端，进行限制而使其不倾斜，则行星螺纹滚柱倾斜，其结果螺纹不动作，以锁定的状态、即不能旋转的状态停止。从而在于专利文献2记述的轴承装置中，行星齿轮是使滚柱螺母和行星螺纹滚柱不呈锁定的状态而旋转所必须的构成部件。
对此，在第六实施例的构成中，螺纹轴20的阳螺纹22和行星螺纹滚柱36的阳螺纹34是反螺纹，这些螺纹自身构成斜齿的齿轮结合。由此在旋转的传递和运动变换装置10的基本的动作中不需要外齿轮70和72和内齿轮74、76。从而在第六实施例的构成中，外齿轮70和72和内齿轮74、76是作为可靠地排除如上述由滑动导致的不遵守差动原理的动作，并可靠地进行所希望的遵守差动原理的动作的最简便的装置而辅助追加的装置。
另外在第六实施例的构成中，外齿轮70和72和内齿轮74、76如上所述还能够限定螺纹轴20的动作。即，在第六实施例的构成中，还能够消除螺纹轴20和行星螺纹滚柱36之间的滑动，与此相对，专利文献2中记述的轴承装置中，完全停留在制约行星螺纹滚柱36和滚柱螺母24之间的动作。
这样在第六实施例的构成中，初看以为是追加与专利文献2中记述的齿轮构造相同的齿轮构造，但由于运动变换装置10的构造的不同，所追加的齿轮构造的功能和效果有很大不同。
另外在相同地形成所有行星螺纹滚柱36的时候，由于外齿轮70的相位相对行星螺纹滚柱36的一端的阳螺纹34的相位的关系可能与外齿轮72的相位相对行星螺纹滚柱36的另一端的阳螺纹34的相位的关系不同，所以必须可靠地使相对滚柱螺母24的所有行星螺纹滚柱36的方向为相同方向，而相对滚柱螺母24对行星螺纹滚柱36进行装配。
根据第六实施例，如上所示行星螺纹滚柱36的一端的轴部36A的直径设定成比另一端的轴部36B的直径小，与此相对，轮架78的支撑环80的孔86的直径设定成比支撑环82的孔88的直径小。从而能够使相对滚柱螺母24的所有行星螺纹滚柱36的方向容易且可靠地为相同的方向，由此能够相对滚柱螺母24适当地对所有行星螺纹滚柱36进行装配，并能够使外齿轮70和72相对内齿轮74和76恰当地进行啮合。
另外为了顺畅地通过行星螺纹滚柱36的外齿轮70和72和内齿轮74和76的啮合进行旋转的传递，优选这些外齿轮和内齿轮的齿数较多，但若使齿轮较多，则不能够缩小行星螺纹滚柱36的直径，另外齿数变多时，齿的大小变小，由轧制等进行的齿轮的加工变得困难或不可能。
根据第六实施例，行星螺纹滚柱36的外齿轮70和72的齿形相互相对另一方具有大于0°而小于360°的相位差，内齿轮74和76的齿形也相互相对另一方具有与外齿轮70和72的相位差相同的相位差。从而能够不缩小齿的大小而得到与齿数2倍的情形相同的效果，由此能够在防止行星螺纹滚柱36的直径变大、运动变换装置10大型化的同时，与螺纹轴20的阳螺纹22和滚柱螺母24的阴螺纹26的加工同样，能够不用切削加工，而通过廉价的滚轧形成行星螺纹滚柱36的阳螺纹34和外齿轮70和72。
进而根据第六实施例，如上所述，外齿轮70和72在阳螺纹34的两端部的区域通过加工正齿轮的齿形而形成，阳螺纹34的螺纹牙呈如下形态沿轴线38延伸，并由在轴线38的周围均等地间隔设置的正齿轮的齿槽而断开。从而外齿轮70和72构成为与行星螺纹滚柱36的主体分开的部件，与固定在行星螺纹滚柱36的主体上的情形比较，使行星螺纹滚柱36能够容易、高效并且低廉地制造。另外如后所述，在行星螺纹滚柱36相对滚柱螺母24进行装配的时候，外齿轮70和72能够作为阳螺纹34的一部分而作用。
另外由于第六实施例的运动变换装置10具有上述的构造，所以可按以下的要领进行装配。
如图19所示，首先通过在轮架78的孔86和88分别嵌入各行星螺纹滚柱36的轴部36A和36B，而由轮架78支撑9个行星螺纹滚柱36。接着在9个行星螺纹滚柱36这样被轮架78支撑的状态下，使轮架78在其轴线90的周围旋转，同时插入到滚柱螺母24中。由此，各行星螺纹滚柱36，通过阳螺纹34与滚柱螺母24的阴螺纹26啮合，而在自身的轴线38的周围自转，同时在滚柱螺母24的轴线的周围公转，与轮架78一起渐渐地进入到滚柱螺母24内。
行星螺纹滚柱36相对滚柱螺母24插入到图20所示的规定的位置时，正齿轮70和72分别与内齿轮74和76啮合而插入到滚柱螺母24内，通过压入而相对滚柱螺母24固定。接着在滚柱螺母24内插入止动环92和94，通过压入而相对滚柱螺母24固定。
进而在止动环92或94和支撑环80或82中插入螺纹轴20的一端，使螺纹轴20在轴线18的周围旋转，以使螺纹轴20的阳螺纹22与行星螺纹滚柱36的阳螺纹34螺合，从而向行星螺纹滚柱36的环状列内插入螺纹轴20，直至螺纹轴20相对滚柱螺母24和行星螺纹滚柱36定位在规定的位置。
这样根据此第六实施例的装配方法，螺纹轴20的阳螺纹22、行星螺纹滚柱36的阳螺纹34、滚柱螺母24的阴螺纹26可以恰当地啮合，同时，行星螺纹滚柱36的外齿轮70和72与内齿轮74和76恰当地啮合，能够高效地装配运动变换装置10。
另外根据此装配方法，在运动变换装置10的装配时，对轮架78进行装配，使其作为装配夹具而作用，由于在装配完成后使轮架78残存在运动变换装置10内，能够作为可旋转地支撑行星螺纹滚柱36的轮架而作用，所以与轮架和装配夹具为另外的部件的情形比较，能够高效地进行运动变换装置10的装配。
第七实施例图21是表示作为第6实施例的修正例而构成的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第七实施例的与图11(B)同样的纵剖面图。另外在图21中对与图11所示的部件相同的部件标以与图11相同的标号。
在此第七实施例中，在上述第六实施例中的内齿轮74和76的螺纹牙的位置上设置如多个滚珠或滚柱(圆筒)的旋转体106来代替内齿轮，各旋转体106至少在与轴线18平行的轴线的周围可以旋转地被保持环108支撑，该保持环108通过压入而固定在滚柱螺母24的两端。另外行星螺纹滚柱36的外齿轮70和72形成为与旋转体106圆滑地啮合的外形。因此外齿轮70和72在接触旋转体106的同时进行旋转，旋转体106在固定位置自转，从而使齿的啮合变得圆滑。
另外旋转体106由于实现与上述第六实施例中的内齿轮74和76同样的功能，所以将旋转体106看作内齿轮时，在此实施例中，外齿轮和内齿轮的齿数比也设定成行星螺纹滚柱36的阳螺纹34和滚柱螺母24的阴螺纹26的有效螺纹直径的比。
从而根据此第七实施例，与上述的第六实施例的情形相同，行星螺纹滚柱36和滚柱螺母24不滑动且在它们之间能够可靠地传递旋转运动，同时，与上述第六实施例的情形相比能够降低齿碰击声。另外使外齿轮70和72的齿的齿尖圆的直径比阳螺纹34的螺纹内径小，沿行星螺纹滚柱36的轴线38来看，能够使外齿轮70和72的齿不重叠于阳螺纹34，由此与上述第六实施例的情形比较，在能够提高运动变换装置10的装配性能的同时，能够实现可以进行模成形的外齿轮的形状。
第八实施例图22是表示作为第6实施例的修正例而构成的本发明的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的第八实施例的部分纵剖面图(A)、部分左视图(B)、部分俯视图(C)。另外在图22中也对与图11所示的部件相同的部件标以与图11相同的标号。
在此第八实施例中，在各行星螺纹滚柱36的两端的端面形成沿轴线38延伸的圆锥形槽110。另外设置一对轮架112，该轮架对各行星螺纹滚柱36的两端进行支撑并使其可以在轴线38的周围旋转，轮架112实质上呈如下圆环板状具有比图22中未图示的滚柱螺母24的阴螺纹26的内径小的外径、和比图22中未图示的螺纹轴20的阳螺纹22的外径大的内径。
另外轮架112具有在周方向均等地间隔设置的圆锥状的多个突起114，各突起114分别嵌入到对应的圆锥槽110中，由此支撑行星螺纹滚柱36的端部并使其在轴线38的周围可以旋转。进而在轮架112上，在突起114之间一体设置多个侧面支撑部116。各侧面支撑部116具有比行星螺纹滚柱36的外齿轮70和72的外径稍微大的直径的圆弧状的侧壁面118，由侧壁面118可以旋转地支撑外齿轮70和72。另外轮架112优选由含油金属那样的金属构成。
一般地，在轴线38周围可以旋转地支撑各行星螺纹滚柱36的两端的轮架的外径是比滚柱螺母24的阴螺纹26的内径小的值，其内径必须是比螺纹轴20的阳螺纹22的外径大的值。另外各行星螺纹滚柱36在其两端的轴部36A和36B被轮架可以旋转地支撑的时候，轴部的直径应该设定成能够确保行星螺纹滚柱的可靠的旋转支撑状态的大小。
为此，特别是在较小地设定行星螺纹滚柱36的直径而使运动变换装置10小型化的时候，不得不减小轮架的径方向宽度，从而轮架的径方向内侧和外侧区域的宽度相对轴部减小，难以确保行星螺纹滚柱的可靠的旋转支撑状态。
对此，根据第六实施例，轮架112，通过将突起114嵌入到对应的圆锥槽110中，而对行星螺纹滚柱36的端部进行支撑并使其在轴线38的周围可以旋转，同时由于侧面支撑部116的侧壁面118可以旋转地支撑外齿轮70和72，所以在行星螺纹滚柱36的直径小的时候也能够确保行星螺纹滚柱的可靠的旋转支撑状态。
另外，一般地，在行星螺纹滚柱36的阳螺纹34及外齿轮70和72由滚轧形成时，在行星螺纹滚柱36的两端的端面形成沿轴线38延伸的定中心用的圆锥槽，由于嵌入突起的圆锥槽也可以是定心用的圆锥槽，所以能够有效地利用定心用的圆锥槽，可靠且良好地可以旋转地支撑行星螺纹滚柱。
另外，在此实施例中，也与上述第六实施例的情形相同，在行星螺纹滚柱36的两端的端面形成的圆锥槽110的圆锥角或深度也可以设定成相互不同的值，以使相对滚柱螺母24的所有行星螺纹滚柱36的方向可靠地为相同的方向。
在以上对本发明就特定的实施例进行了详细说明，但本发明不是限定于上述实施例的发明，在本发明的范围内可以实施其它的种种实施例，这点作为本领域技术人员是清楚的。
例如在上述的各实施例中，螺纹轴20或滚柱螺母24的差动条数是+1或-1，但也可以任意设定差动条数，在第一至第五实施例中，螺纹轴20的阳螺纹22也可以设定成右螺纹，行星螺纹滚柱36的阳螺纹34和滚柱螺母24的阴螺纹26也可以设定成左螺纹，另外在第六至第八实施例中，螺纹轴20的阳螺纹22也可以设定成左螺纹，行星螺纹滚柱36的阳螺纹34和滚柱螺母24的阴螺纹26也可以设定成右螺纹。
另外在上述第一至第五实施例中，没有设置用于限定螺纹轴20和滚柱螺母24之间的相对推力位移的范围的装置，但可以在螺纹轴20或滚柱螺母24上设置用于限定螺纹轴20和滚柱螺母24之间的相对推力位移的范围的挡块。
另外在上述第一至第五实施例中，异物侵入防止部件56和58分别由轮架40和42支撑，具有与螺纹轴20的螺纹22扣合的阴螺纹60、62，或者具有与滚柱螺母24的阴螺纹26扣合的阳螺纹60A、62A，但也可以省略这些螺纹，另外异物侵入防止部件也可以置换成筒形的防尘套，该防尘套一端被发生推力位移的部件支撑，另一端可以相对旋转地连接在旋转的部件上，且由如橡胶那样的弹性材料构成。
另外在上述第一至第五实施例中，将行星螺纹滚柱36保持在螺纹轴20的轴线周围的规定的位置，使行星螺纹滚柱36可以在它们的轴线38的周围旋转地对其进行支撑的轮架40和42呈环状的块状，但轮架40和42也可以构成为与轴线18垂直而延伸的圆环板状的部件，在这时为了能够有效地使行星螺纹滚柱36的旋转振动衰减，优选用制振钢板构成。
另外上述第三实施例是作为第一实施例的修正例而构成的，一体地连接具有第一实施例的构成的第一和第二运动变换单元，但也可以一体地连接具有上述第二至第五实施例或第六至第八实施例的构成的第一和第二运动变换单元，在这时也可以得到与上述第三实施例的情形同样的作用效果。
另外第六和第七实施例中的外齿轮70和72及内齿轮74和76等，也可以仅设置在行星螺纹滚柱36的任一个的端部侧，另外在这些实施例中，如上所述，由于滚柱螺母24、行星螺纹滚柱36、旋转螺纹轴20的各螺纹的齿形在这些部件间设定成可以恰当地传递旋转的齿形，所以也可以省略外齿轮70和72及内齿轮74和76。
另外第六实施例中的各部件的螺纹的螺纹牙形角及齿形也可以适用于第一至第五中任一个实施例，外齿轮70和72及内齿轮74和76或者轮架78的构造也可以适用于第一至第五中任一个实施例，第七实施例中的外齿轮70和72和旋转体106的构造也可以适用于第一至第五中任一个实施例，第八实施例中的轮架112的构造也可以适用于第一至第五中任一个实施例。
权利要求
1.一种行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，具有螺纹轴、配置在所述螺纹轴的周围与所述螺纹轴螺合的多个行星螺纹滚柱、和围绕所述螺纹轴及所述行星螺纹滚柱并与所述行星螺纹滚柱螺合的滚柱螺母，其特征在于，所述螺纹轴和所述行星螺纹滚柱由互为反方向的螺纹螺合，所述行星螺纹滚柱和所述滚柱螺母由互为同方向的螺纹螺合，所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的螺距相互相等，相对即使所述螺纹轴或所述滚柱螺母旋转，所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母也都不发生推力位移的所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的有效螺纹直径和条数的关系，增减所述螺纹轴或所述滚柱螺母的条数，所述螺纹轴和所述滚柱螺母相对旋转时，所述行星螺纹滚柱不滑动，并通过螺纹牙的啮合相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母相对旋转。
2.如权利要求1所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述螺纹轴和所述滚柱螺母中的一方部件可以旋转且不可发生推力位移地被支撑，所述螺纹轴和所述滚柱螺母中的另一方部件不可旋转且可发生推力位移地被支撑，增减所述另一方部件的条数。
3.如权利要求2所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于具有轮架，该轮架与所述一方部件共同动作，将所述行星螺纹滚柱保持在所述螺纹轴的轴线周围的规定位置，并使所述行星螺纹滚柱可以在它们的轴线周围旋转地对其进行支撑。
4.如权利要求3所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架可以相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母相对旋转且不能相对所述一方部件相对发生推力位移地被所述一方部件支撑。
5.如权利要求1所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述行星螺纹滚柱通过螺纹牙的啮合而相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母相对旋转时的摩擦损失，小于所述行星螺纹滚柱相对所述螺纹轴或所述滚柱螺母不相对旋转而相对所述螺纹轴或所述滚柱螺母相对滑动时的摩擦损失。
6.如权利要求1至5中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母分别具有在对应的轴线的周围螺旋状地延伸的螺纹，在沿对应的轴线的截面上看，各螺纹的螺纹牙分别成左右对称。
7.如权利要求4所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于具有防止异物向所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的啮合部侵入的异物侵入防止部件，所述异物侵入防止部件相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母可以相对旋转且相对所述一方部件不能相对发生推力位移地被支撑。
8.如权利要求7所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件具有与所述另一方部件的螺纹扣合的螺纹形截面的扣合面，并沿所述另一方部件的螺纹相对该另一方部件相对旋转，同时相对发生推力位移。
9.如权利要求7或8所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于由所述轮架支撑所述异物侵入防止部件。
10.如权利要求1至9中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述行星螺纹滚柱的个数是用正整数去除所述螺纹轴和所述滚柱螺母的总计条数而得到的值。
11.如权利要求3或4所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架由含油金属形成。
12.如权利要求3或4所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架呈圆板状，由制振钢板形成。
13.如权利要求9所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架和所述异物侵入防止部件被设置在所述行星螺纹滚柱的轴线方向两侧。
14.如权利要求1至12中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于具有具备权利要求1至12中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的构造的第一和第二运动变换单元，所述第一运动变换单元的所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的螺纹和第二运动变换单元的所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的螺纹分别互为反方向，所述第一和第二运动变换单元的所述螺纹轴相互匹配而连为一体，所述第一和第二运动变换单元的所述滚柱螺母相互匹配而连为一体，所述第一和第二的运动变换单元的所述行星螺纹滚柱沿所述螺纹轴的轴线相互间隔设置。
15.如权利要求14所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件接近所述第一和第二运动变换单元的所述行星螺纹滚柱的相互离开侧的端部而设置。
16.如权利要求1所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于令所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的有效螺纹直径分别为Ds、Dp、Dn，令所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的条数分别为Ns、Np、Nn，即使所述螺纹轴或所述滚柱螺母旋转，所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母也都不发生推力位移的所述螺纹轴、所述行星螺纹滚柱、所述滚柱螺母的有效螺纹直径和条数的关系为Ns∶Np∶Nn＝Ds∶Dp∶Dn成立的关系，将所述螺纹轴的条数Ns或所述滚柱螺母的条数Nn设定为比满足此关系的值大1的数或小1的数。
17.如权利要求2所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述滚柱螺母可以旋转且不可发生推力位移地被支撑，所述螺纹轴不可旋转且可以发生推力位移地被支撑，增减所述螺纹轴的条数。
18.如权利要求2所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述螺纹轴可以旋转且不可发生推力位移地被支撑，所述滚柱螺母不可旋转且可以发生推力位移地被支撑，增减所述滚柱螺母的条数。
19.如权利要求2所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于即使对所述另一方部件施加推力位移方向的力，所述一方部件也不旋转。
20.如权利要求4所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母可以相对旋转且相对所述滚柱螺母不可相对发生推力位移地被所述滚柱螺母支撑。
21.如权利要求4所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母可以相对旋转且相对所述螺纹轴不可相对发生推力位移地被所述螺纹轴支撑。
22.如权利要求7所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件由橡胶状弹性材料形成。
23.如权利要求7所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母可以相对旋转且相对所述滚柱螺母不可相对发生推力位移地被支撑。
24.如权利要求7所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件相对所述螺纹轴和所述滚柱螺母可以相对旋转且相对所述螺纹轴不可相对发生推力位移地被支撑。
25.如权利要求8所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件的扣合面对所述另一方部件的螺纹弹性地施力。
26.如权利要求9所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件可以卸下地安装在所述轮架上。
27.如权利要求10所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述异物侵入防止部件相对所述轮架位于所述行星螺纹滚柱的相反侧。
28.如权利要求1至27中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述行星螺纹滚柱和所述滚柱螺母是相同方向的螺纹，并且通过齿轮构造相互传递旋转，该齿轮构造由设置在所述行星螺纹滚柱上的外齿轮和设置在所述滚柱螺母上的与所述外齿轮啮合的内齿轮构成。
29.如权利要求28所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述外齿轮的轴线与所述行星螺纹滚柱的轴线匹配，所述外齿轮的分度圆的直径与所述行星螺纹滚柱的螺纹的分度圆的直径相等。
30.如权利要求28或29所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述外齿轮和所述内齿轮的齿数比与所述外齿轮和所述内齿轮的有效螺纹直径比相等。
31.如权利要求28至30中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述外齿轮和所述内齿轮的齿数比与所述外齿轮和所述内齿轮的条数比相等。
32.如权利要求28至31中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述外齿轮一体地形成于所述行星螺纹滚柱的至少一个端部，所述内齿轮固定在所述滚柱螺母上。
33.如权利要求28至32中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述外齿轮设置在所述行星螺纹滚柱的两端部，所述二个外齿轮的齿形互相相对对方具有大于0°而小于360°的相位差。
34.如权利要求33所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述相位差大于90°而小于270°。
35.如权利要求34所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述相位差是180°。
36.如权利要求28至35中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述外齿轮的齿廓定所述行星螺纹滚柱的螺纹的一部分。
37.如权利要求28至35中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述外齿轮设置在所述行星螺纹滚柱的至少一个端部，所述内齿轮的齿至少在与所述滚柱螺母的轴线平行的轴线的周围可以自转地被所述滚柱螺母支撑在所述外齿轮的齿之间，并且被与所述外齿轮的齿扣合的多个旋转体廓定。
38.如权利要求1至37中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于在通过所述螺纹轴的轴线的截面上看，所述螺纹轴和所述行星螺纹滚柱的螺纹的螺纹牙形状具有共同的压力角的部位。
39.如权利要求38所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述螺纹轴和所述行星螺纹滚柱的螺纹具有如下得到的螺纹牙形角基于所述螺纹轴和所述行星螺纹滚柱的螺距、有效螺纹直径、条数计算平均螺旋角，基于所述平均螺旋角计算平均压力角，基于所述平均压力角和螺旋角计算螺纹牙形角。
40.如权利要求39所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述螺纹轴的差动条数是正值，所述滚柱螺母的螺纹具有梯形的螺纹牙，所述行星螺纹滚柱的齿尖的螺纹牙形角和所述螺纹轴的齿根的螺纹牙形角与所述滚柱螺母的螺纹牙形角相同，所述行星螺纹滚柱的齿根的螺纹牙形角和所述螺纹轴的齿尖的螺纹牙形角的平均角度与所述滚柱螺母的螺纹牙形角相同。
41.如权利要求39所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述螺纹轴的差动条数是负值，所述滚柱螺母的螺纹具有梯形的螺纹牙，所述行星螺纹滚柱的螺纹牙形角和所述螺纹轴的齿尖的螺纹牙形角与所述滚柱螺母的螺纹牙形角相同，所述螺纹轴的齿根的螺纹牙形角是根据所述平均压力角和螺旋角计算得到的二个螺纹牙形角中的较小值。
42.如权利要求1至41中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述行星螺纹滚柱两端的端面具有与轴线匹配的孔，所述轮架具有多个突起，通过将所述突起嵌入孔中而使所述行星螺纹滚柱可以在轴线的周围旋转地对其进行支撑。
43.如权利要求42所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述孔和所述突起呈圆锥状
44.如权利要求42或43中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架具有部分地包围支撑所述行星螺纹滚柱的端部侧面的侧面支撑部。
45.如权利要求42至44中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置，其特征在于所述轮架由含油金属形成。
46.一种行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，是如权利要求1至41中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，其特征在于使用保持夹具对多个行星螺纹滚柱进行支撑，并使它们可以互相以规定的位置关系相对其它行星螺纹滚柱自转，使所述保持夹具在旋转的同时，与所述多个行星螺纹滚柱一起插入到所述滚柱螺母内。
47.一种行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，是如权利要求32所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，其特征在于使用保持夹具对多个行星螺纹滚柱进行支撑，并使它们可以互相以规定的位置关系相对其它行星螺纹滚柱自转，使所述保持夹具在旋转的同时，与所述多个行星螺纹滚柱一起插入到所述滚柱螺母内，而后在内齿轮与所述外齿轮啮合的状态下将所述内齿轮固定在所述滚柱螺母上。
48.如权利要求46或47所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，其特征在于所述保持夹具具有可以旋转地支撑所述多个行星螺纹滚柱的一端的第一支撑部；可以旋转地支撑所述多个行星螺纹滚柱的另一端的第二支撑部；和一体地连接所述第一和第二支撑部的连接部。
49.如权利要求48所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，其特征在于所述保持夹具用于权利要求33所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配，所述多个行星螺纹滚柱的所述一端和所述另一端具有外径相互不同的的第一和第二轴部，所述第一和第二支撑部分别具有内径与所述第一和第二轴部的直径相对应的孔。
50.如权利要求46至49中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，其特征在于所述保持夹具在完成行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配后，作为与所述一方部件一起动作，使所述行星螺纹滚柱保持在所述螺纹轴的轴线周围的规定位置，并使所述行星螺纹滚柱可以在它们的轴线周围旋转地对其进行支撑的轮架而作用。
50.如权利要求46至50中任一项所述的行星式差动螺纹型旋转-直线运动变换装置的装配方法，其特征在于所述保持夹具由树脂形成。
全文摘要
本发明的目的在于利用行星螺纹机构和差动螺纹原理两者，与以往相比能够正确地将旋转运动变换成直线运动。本发明的旋转－直线运动变换装置具有螺纹轴20、在螺纹轴的周围与螺纹轴螺合的多个行星螺纹滚柱36、和围绕螺纹轴及行星螺纹滚柱并与行星螺纹滚柱螺合的滚柱螺母24，螺纹轴20和行星螺纹滚柱36通过相反方向的螺纹相互螺合，行星螺纹滚柱36和滚柱螺母24通过相同方向的螺纹相互螺合，各螺纹的间距相等，相对即使螺纹轴20或滚柱螺母24旋转，也都不产生推力位移的螺纹轴、行星螺纹滚柱、滚柱螺母的有效螺纹直径和条数的关系，增减螺纹轴或滚柱螺母的条数，螺纹轴或滚柱螺母旋转时行星螺纹滚柱不滑动而相对螺纹轴和滚柱螺母相对旋转。
文档编号F16H25/20GK1717553SQ20048000156
公开日2006年1月4日 申请日期2004年4月20日 优先权日2003年4月24日
发明者杉谷伸芳 申请人:丰田自动车株式会社