JP2806179B2 - ボールスプライン - Google Patents

ボールスプライン

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JP2806179B2
JP2806179B2 JP4289426A JP28942692A JP2806179B2 JP 2806179 B2 JP2806179 B2 JP 2806179B2 JP 4289426 A JP4289426 A JP 4289426A JP 28942692 A JP28942692 A JP 28942692A JP 2806179 B2 JP2806179 B2 JP 2806179B2
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雅裕 塚本
孝文 岡本
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0678Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body, i.e. the body carrying the circulating rolling elements, provided in the interior of a sleeve-like guide member defining the opposing raceways, e.g. in a telescopic shaft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は滑らかな直線運動を実現
するボールスプラインに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種ボールスプラインとして
は、例えば図6および図7に示されるようなものがあ
る。これは軸方向に長いスプラインシャフト21にスプ
ラインナット24が篏合されている。スプラインシャフ
ト21はその外周面に軸方向にスプライン突起22が形
成され、スプラインナット24は内部に軸方向溝26を
含む循環路にボール27を保持した保持部25を有し、
溝部においてボール27がスプラインシャフトのスプラ
イン突起22と当接するようになっている。これによ
り、ボール27がスプラインシャフトのスプライン突起
22を支持して、軸方向の相対変位に対しては転がり軸
受けとして機能し、摩擦抵抗の小さい摺動が得られると
ともに、相対的な回転、ねじれは阻止され、直線動作の
みが確保される。
【0003】このような回転やねじれが発生せず、直線
動作のみが滑らかに確保される機能が求められるもの
に、例えば図8に示されるブレーキアクチュエータなど
がある。これは車輪のアンチスキッド制御やトラクショ
ン制御のための制動システムに用いられるもので、圧力
制御用シリンダ40を備え、モータ55によりギア56
a、56bを介して駆動されてピストン50がその内部
を摺動する。圧力制御用シリンダ40はピストン50に
より第1および第2の室41,42に分割される。ピス
トン50はそれから延びるピストンロッド51の延長上
にボールねじのねじシャフト53が形成され、ねじシャ
フト53と係合するボールねじナット54がギア56b
と一体とされ、モータ55により回転駆動されて軸方向
に移動されるように構成されている。
【0004】また,第1および第2のバルブ34,35
を備えるバルブ部が設けられ、制御用シリンダ40の第
1室41が第2バルブ35を素通りし第1バルブ34を
介してマスターシリンダ30へ接続され、他方で別置き
のアキュムレータ45に接続されている。第2室42は
一方でホイールシリンダ61へ接続され、他方で第2バ
ルブ35および第1バルブ34を介してマスターシリン
ダ30に接続されている。第1室41および第2室42
のそれぞれ外側にはピストン50を中立位置に付勢する
リターンスプリング57,58が設けられる。第1バル
ブ34はオペレートチェック弁として制御用シリンダ4
0からマスターシリンダ30方向への作動液の流通は許
し、逆方向への流通は阻止するように構成されている。
【0005】ここで車輪がスリップ状態のときにはコン
トロールユニット70からの指令により、第1バルブ3
4および第2バルブ35が閉じられ、マスターシリンダ
30からさらに高圧が入ってこないように遮断されたう
えで、スリップ率が所定の値になるようモータ55が駆
動されて第2室42の容積が拡張されホイールシリンダ
61の液圧が減圧制御されることによりアンチスキッド
制御が行われる。またトラクション制御としては、車輪
の駆動トルクが大きすぎて空転するときに、第2バルブ
35が閉じられ、モータ55が第2室42の容積を縮小
する方向に駆動されて、ブレーキ圧が増圧されて空転が
抑えられる。また、アンチスキッド制御の際、第1バル
ブ34が閉じているときでも、ブレーキペダル31にお
ける所要の踏力の減少があればこれが速やかにホイール
シリンダ61に伝達される。
【0006】ところで、上述のようにピストン50はボ
ールねじナット54がモータ55により回転駆動されて
これによりボールねじナットと係合しているねじシャフ
ト53が軸方向に変位することによって移動されるので
あるが、ねじシャフトとつながるピストン50あるいは
ピストンロッド51は一般に断面が円形であり、これら
はそれ自体の回転を抑さえるようには支持されていない
ため、モータ55のトルクとブレーキ圧力が対抗すると
ねじシャフト53はボールねじナット54などと一緒に
回転してしまうことになる。この対策として直線移動は
できるが回転は阻止される機能構造がねじシャフトに組
み込まれることが要請される。ここに直線動作に対して
摩擦抵抗の小さいボールスプラインは上記の要請に対し
て望ましい特性を有していると言える。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボールスプラインはその有利な機能特性にもかかわ
らず直ちにこれを用いることは困難である。すなわち、
上記目的のためのボールスプラインの組み込み態様とし
ては、第1に、スプラインナット24を固定してスプラ
インシャフト21をねじシャフトの軸延長上に一直線に
並べる方法がある。また第2の態様は、ねじシャフトま
たはピストンロッド部分を中空構造としてその先端にス
プラインナット24を固定あるいは形成し、スプライン
シャフト21の一端側をスプラインナット内側に篏合さ
せて他端を固定するものである。
【0008】しかしながら、第1の態様のようにスプラ
インシャフトをねじシャフトの軸延長上に配置するとき
には、スプラインシャフトの必要長さ、すなわち(ピス
トンストローク+スプラインナット長さ)がそのまま加
わることになるので装置全体のサイズが大型化してしま
う。また、第2の態様では、ねじシャフトあるいはピス
トンロッドの径をスプラインシャフトが篏合摺動する穴
が形成できる程度に太くしなければならず、やはり大型
化を免れず設計の自由度も制限されてしまう。
【0009】これは、ねじシャフトにはボールねじナッ
ト、スプラインシャフトにはスプラインナット、そして
ピストンロッドにはシールと、それぞれ外周側に相対的
に移動する部材が組み合わされているのに対して、これ
らを互いに重ね合わせて用いることの可能性が考慮され
ていないことによる。したがって本発明は、上記従来の
問題点に鑑み、組み込み容易で、その組み込みによって
装置全体が大型化することのないボールスプラインを提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、内壁
に軸方向の第1の溝を有する筒状のガイドと、このガイ
ドの内側に配設され、外周面に形成された軸方向の第2
の溝を含む循環路を有するナットと、前記循環路に配置
されたボールとからなり、循環路は、ナットの軸心側に
形成され外周面に露出しない軸方向の内側通路を備え、
この内側通路に第2の溝が両端部で連通しており、ボー
ルは第2の溝に位置するとき該第2の溝から一部突出し
てガイドの第1の溝と係合し、ガイドとナットの相対回
転を阻止し軸方向移動のみを可能とするものとした。
記内側通路は、ナットの軸心から第2の溝を通る放射線
上に形成することができる。また、ナットは、筒状のナ
ットハウジングと該ナットハウジングに挿入されるボー
ルサポートを有し、ナットハウジングの外周面に上記第
2の溝が形成され内壁に内側ナット溝が形成されるとと
もに、第2の溝の両端部が内側ナット溝の両端部と連通
し、ボールサポートは内側ナット溝に対応するグルーブ
を有して、内側ナット溝とグルーブとが上記の内側通路
を形成するのが好ましい。
【0011】
【作用】ナットの第2の溝に並んだボールがガイドの第
1の溝に係合して支持されるから、ナットとガイドの相
対的な回転が阻止される。ナットがガイドに対して軸方
向に移動するときには、ボールが軸方向の第2の溝を含
む循環路を転動するから、摩擦抵抗の小さい転がり軸受
けとして機能する。ナットと接続される他部材がガイド
内まで入り込むことができるから、その分だけ全体サイ
ズの増大を抑さえて組み付けることができ、また、ボー
ルや溝が外部に露出しないから、異物などの付着が防止
される。また、循環路がナットの外周面に形成された第
2の溝と軸心側に形成された内側通路とで形成されてい
るので、ナット外周面に形成される第2の溝のすべてに
ガイドと接触して負荷を受け転動するボールの支持機能
を発揮させることができ、狭い外周面でも有効に活用さ
れる。さらに、ナットは筒状のナットハウジングにボー
ルサポートを挿入し、ナットハウジングの内壁に形成し
た内側ナット溝とボールサポートに形成したグルーブと
で内側通路を形成することにより、簡単に作成すること
ができる。
【0012】
【実施例】図1〜図4は本発明の実施例を示し、とくに
図1は最外側部材となるスプラインガイドの外観斜視図
で、図2はスプラインガイド内を摺動するスプラインナ
ットを取り出して示す斜視図である。詳細断面が図3、
図4に示される。スプラインガイド1は円筒状をなし、
内壁に90゜間隔で第1の溝としての軸方向のスプライ
ン溝2が形成されている。スプラインナット4はナット
ハウジング5とボールサポート9からなり、有底筒状の
ナットハウジング5にはその両端部を除いて外周面に第
2の溝としての軸方向の外側ナット溝7が形成されてい
る。外側ナット溝7はスプラインガイドのスプライン溝
2に対応して90゜間隔で設けられ、それぞれボール循
環路6の一部を形成している。
【0013】ナットハウジング5の内壁には軸心から各
外側ナット溝7を通る放射線上に軸方向の内側ナット溝
8が形成され、各外側ナット溝7は両端部で内側ナット
溝8と連通している。そしてボールサポート9は、ナッ
トハウジング5の開口端から内部に挿入され、内側ナッ
ト溝8の長さに対応する幅のグルーブ10を有して、内
側ナット溝8と協働してボール循環路6を形成する。ボ
ールサポート9はナットハウジング5の開口端に固定さ
れるキャップ11により保持される。
【0014】互いに対向するスプラインガイドのスプラ
イン溝2とナットハウジングの外側ナット溝7で構成さ
れたボール循環路に複数のボール3が並べられて配置さ
れる。スプライン溝2と外側ナット溝7の断面形状はそ
れぞれボール3に対応する円弧形状となっている。な
お、ナットハウジング5の底部およびキャップ11には
他部材との接続のための取付穴12、13が設けられて
いる。
【0015】これにより、ナットハウジング5の外側ナ
ット溝7に並んだボール3はスプラインガイド1のスプ
ライン溝2に支持されて、スプラインナット4とスプラ
インガイド1の相対的な回転、ねじれは阻止される。ま
た、図3においてスプラインナット4が左方へ移動しよ
うとするときには、ボール3が図中に示した矢印方向に
転動、循環してリニアベアリングと同様の摩擦抵抗の小
さい転がり軸受けとして機能する。したがって、回転、
ねじれがなく、直線動作のみが確保される。
【0016】この実施例は以上のように構成され、内側
にスプラインを形成したスプラインガイドの内部に、外
周面にボールを突出させて支持する外側ナット溝を有す
るスプラインナットをかん合させたものとしたから、ス
プラインナットと接続される他部材がスプラインガイド
内まで入り込むことができ、その分だけ全体サイズの増
大を抑さえて組み付けることができるという効果があ
る。さらにまた、ボール、およびボールの転動面である
スプライン溝は外部に露出しないから、異物などの付着
が防止され、耐久信頼性が向上するという利点を有す
る。
【0017】図5はブレーキアクチュエータに用いた具
体例を示す。先の図8に示されたねじシャフトにスプラ
インナットを接続し、スプラインガイドを固定側とす
る。ここでは、先端の余り寸法分を切り落としたねじシ
ャフト53’が、その端自体をスプラインナット4’の
キャップとしてある。またスプラインガイド1’はモー
タ55のハウジングとギア56b支持用ベアリング保持
を兼ねる壁部材48に一体に形成されている。スプライ
ンガイド1’の内径はその内側に入り込むねじシャフト
53’の径よりも大径とされている。
【0018】このようにボールスプラインが組み込まれ
たブレーキアクチュエータにおいては、車両状態がブレ
ーキ圧力を増加する必要があると判断されたとき、コン
トロールユニット70からの指令により第2バルブ35
が閉じられるとともに、ピストン50を左方向に移動さ
せる方向にモータ55が駆動される。この場合ギア56
a、56bを介してボールねじナット54は矢視Bに見
たとき反時計方向に回転する。この回転によりねじシャ
フト53’およびこれと一体のピストン50が左方向に
移動する。第2バルブ35が閉じられて密閉されたうえ
でピストン50によって容積が縮小された第2室42の
油圧は上昇し、ホイールシリンダ61への圧力が増大す
る。
【0019】このとき、第1室41の圧力はアキュムレ
ータ45の作用によりほとんど変化しないため、ピスト
ン50には(ピストンの受圧面積×圧力変化幅)の力が
図中右方向に作用する。圧力制御中はこの力とモータの
トルクによる力とが釣り合うことになるが、同時にねじ
シャフト53’にはボールねじナット54から反時計方
向の回転トルクも加わる。しかしねじシャフト53’に
接続されたスプラインナット4’の外側ナット溝に保持
されたボール3が固定側のスプラインガイド1’のスプ
ライン溝2に係合しているから、このねじシャフト5
3’が受ける回転トルクは、スプラインガイド1’によ
る支持によって打ち消され、この結果モータ55からの
トルクは効率的にピストン50の軸方向推力に変換され
る。以上のようにこの適用例では、ねじシャフト端の余
分な部分をスプラインナットに置き換え、内部にこのス
プラインナットをかん合するスプラインガイドをモータ
のハウジングを兼ねる壁部材に一体に形成したから、ブ
レーキアクチュエータ全体のサイズを大きくすることな
く直線動作機能が実現される。
【0020】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、内壁に軸方向
の溝を有する筒状のガイドの内側に、外周面の軸方向溝
にボールを突出させて循環可能に並べたナットをかん合
させ、ボールをガイドの溝と係合するようにしたから、
ナットとガイドの相対的な回転が阻止されるとともに、
ナットがガイドに対して軸方向に移動するときには、ボ
ールが軸方向に転動するから、摩擦抵抗の小さい転がり
軸受けとして機能する。また、循環路がナットの外周面
に形成された第2の溝と軸心側に形成された内側通路と
で形成されているので、ナット外周面に形成される第2
の溝のすべてにガイドと接触して負荷を受け転動するボ
ールの支持機能を発揮させることができ、狭い外周面で
も有効に活用される。したがって、がたのない剛性の高
い軸受け機能が得られる。そしてとくに、ナットがガイ
ドの長さ範囲内で移動するとともに、ナットと接続され
る他部材がガイド内まで入り込むことができるから、そ
の分だけ全体サイズの増大を抑さえて組み付けることが
できる効果を有する。また、ボールや溝が外部に露出し
ないから、異物などの付着が防止される利点も併せ有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるスプラインガイドの外
観斜視図である。
【図2】スプラインナットの斜視図である。
【図3】実施例の縦断面図である。
【図4】図3におけるA−A部の断面図である。
【図5】ブレーキアクチュエータへの組み込み例を示す
図である。
【図6】従来例を示す図である。
【図7】図6におけるC−C部の断面図である。
【図8】ブレーキアクチュエータを示す図である。
【符号の説明】
1、1’ スプラインガイド 2 スプライン溝 3 ボール 4、4’ スプラインナット 5 ナットハウジング 6 ボール循環路 7 外側ナット溝 8 内側ナット溝 9 ボールサポート 10 グルーブ 11 キャップ 12、13 取付穴 21 スプラインシャフト 22 スプライン突起 24 スプラインナット 25 保持部 26 溝 27 ボール 30 マスターシリンダ 31 ブレーキペダル 34 第1バルブ 35 第2バルブ 40 圧力制御用シリンダ 41 第1室 42 第2室 45 アキュムレータ 48 壁部材 50 ピストン 51 ピストンロッド 53、53’ ねじシャフト 54 ボールねじナット 55 モータ 56a、56b ギア 57,58 リターンスプリング 61 ホイールシリンダ 70 コントロールユニット

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内壁に軸方向の第1の溝を有する筒状の
    ガイドと、該ガイドの内側に配設され、外周面に形成さ
    れた軸方向の第2の溝を含む循環路を有するナットと、
    前記循環路に配置されたボールとからなり、前記循環路
    は、ナットの軸心側に形成され外周面に露出しない軸方
    向の内側通路を備え、該内側通路に前記第2の溝が両端
    部で連通しており、前記ボールは前記第2の溝に位置す
    るとき該第2の溝から一部突出して前記ガイドの第1の
    溝と係合し、前記ガイドとナットの相対回転を阻止し、
    軸方向移動のみを可能とするよう構成されたことを特徴
    とするボールスプライン。
  2. 【請求項2】 前記内側通路がナットの軸心から前記第
    2の溝を通る放射線上に形成されていることを特徴とす
    る請求項1記載のボールスプライン。
  3. 【請求項3】 前記ナットは、筒状のナットハウジング
    と該ナットハウジングに挿入されるボールサポートを有
    し、 ナットハウジングの外周面に前記第2の溝が形成され内
    壁に内側ナット溝が形成されるとともに、第2の溝の両
    端部が内側ナット溝の両端部と連通し、 前記ボールサポートは前記内側ナット溝に対応するグル
    ーブを有して、 内側ナット溝とグルーブとが前記内側通路を形成してい
    ることを特徴とする請求項1または2記載のボールスプ
    ライン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01172630A (ja) * 1987-12-28 1989-07-07 Fuji Heavy Ind Ltd ボールスプラインの調整方法

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