CN103688084A - 滚动体丝杠用密封件和滚动体丝杠 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在维持相对于与轴向垂直的方向倾斜的唇的优点的同时、防止与丝杠轴的不经意的接触的滚动体丝杠用密封件、和利用了该滚动体丝杠用密封件的滚动体丝杠。滚动体丝杠用密封件具有：圆环部（16），其固定于滚动体丝杠的螺母；和唇部（17），其与滚动体丝杠的丝杠轴（1a）滑动接触，其中，使所述唇部（17）相对于与所述丝杠轴的方向垂直的面具有倾斜角并从所述圆环部（16）向径向内侧延伸，且在所述唇部（17）的中途朝所述倾斜角减小的方向弯曲。

Description

滚动体丝杠用密封件和滚动体丝杠

技术领域

本发明涉及在滚珠丝杠、滚柱丝杠等滚动体丝杠中对丝杠轴周面进行密封的滚动体丝杠用密封件，并且涉及具有该密封件的滚动体丝杠。

背景技术

以往，在滚珠丝杠、滚柱丝杠等滚动体丝杠中，使用对螺母和丝杠轴之间进行密封的滚动体丝杠用密封件。其目的在于，保护丝杠轴和螺母的螺纹槽部免受尘埃等的侵入，并且对供给到螺母内部的润滑油脂类进行保持和密封等。

这样的滚动体丝杠用密封件设置在螺母的轴向两端，其唇部末端与丝杠轴的螺纹槽内滑动接触。这里，当使密封件的唇部相对于轴向垂直地向径向内侧延伸时，唇部90进行图13所示的举动。即，伴随螺母和丝杠轴的相对运动，通过唇部90末端和丝杠轴91表面的摩擦，对唇部90末端施加丝杠轴移动的方向的力，唇部90挠曲。这样，唇部90挠曲的方向是异物等的密封对象顶起唇部90而容易通过密封件的方向。因此，在这样的密封件中，对于轴向的任何方向都得不到高的密封性能。

因此，在现有的滚动体丝杠用密封件中，做法是使唇部相对于与轴向垂直的面具有倾斜（例如，参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开2008－133944号公报

发明概要

发明所要解决的课题

然而，当使密封件的唇部如专利文献1记载那样相对于与轴向垂直的面倾斜时，如图14所示，存在如下不良情况：唇部20的侧面与丝杠轴的槽部40中的槽脊端部30接触。这样，唇部20以接触部为支点进一步倾斜，因而发生唇部末端20a从槽部40的面浮起的现象。在该情况下，由于唇部20的末端20a从槽部40浮起，因而损坏了密封性，密封对象（例如异物）的通过变得容易，导致工作性能的恶化、寿命的缩短等，对滚动体丝杠的性能产生不良影响。

鉴于这样的问题，本发明的目的是提供一种能够在维持相对于与丝杠轴的轴向垂直的面倾斜的唇的优点的同时、防止与丝杠轴的不经意的接触的滚动体丝杠用密封件，和利用了该滚动体丝杠用密封件的滚动体丝杠。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的第1方式是一种滚动体丝杠用密封件，所述滚动体丝杠用密封件具有：圆环部，其固定于滚动体丝杠的螺母；和唇部，其与该圆环部的内侧连续并与滚动体丝杠的丝杠轴滑动接触，其中，所述唇部相对于与所述丝杠轴的轴向垂直的面具有倾斜角并从所述圆环部向径向内侧延伸，在所述唇部的中途具有朝所述倾斜角减小的方向弯曲的部分。

本发明的第2方式可以是，在所述第1方式中，从所述唇部的弯曲点到所述唇部末端的弯曲部长度处于作为安装对象的滚动体丝杠的滚动体的直径的0.5%以上、且30%以下的范围内。

本发明的第3方式是一种滚动体丝杠用密封件，所述滚动体丝杠用密封件具有：圆环部，其固定于滚动体丝杠的螺母；和唇部，其与该圆环部的内侧连续并与滚动体丝杠的丝杠轴滑动接触，其中，所述唇部具有：倾斜部，其与所述圆环部的内侧连续地形成并相对于与所述丝杠轴的轴向垂直的面倾斜；和弯曲部，其经由弯曲点与该倾斜部中的远离所述圆环部的一侧连续并朝所述倾斜角变小的方向弯曲。

本发明的第4方式可以是，在所述第3方式中，所述弯曲部与丝杠轴的轴向垂直。

本发明的第5方式可以是，在所述第3或第4方式中，所述弯曲部的径向的长度处于作为安装对象的滚动体丝杠的滚动体的直径的0.5%以上、30%以下的范围内。

本发明的第6方式可以是，在所述第1至第5方式中任一方的方式中，所述滚动体丝杠用密封件由软弹性部件构成。

本发明的第7方式可以是，在所述第3至第5方式中任一方的方式中，所述唇部中的弯曲部的轴向挠曲刚性比所述唇部中的倾斜部的挠曲刚性大。

本发明的第8方式是一种滚动体丝杠，其具有所述的第1至第7方式的滚动体丝杠用密封件。

发明效果

根据本发明，能够在维持相对于与丝杠轴的轴向垂直的方向倾斜的唇部的优点的同时，防止唇部的侧面与丝杠轴的槽脊部接触，能够使唇部的末端不离开丝杠轴的槽来实现密封性能的提高。

附图说明

图1是示出本申请的第1实施方式的丝杠轴的轴向的剖视图。

图2是示出本申请的第2实施方式的丝杠轴的轴向的剖视图。

图3是说明图2的末端部长度的丝杠轴的轴向的剖视图。

图4是示出本申请的第3实施方式的丝杠轴的轴向的剖视图。

图5是示出本申请的第4实施方式的丝杠轴的轴向的剖视图。

图6是示出本申请的第5实施方式的丝杠轴的轴向的剖视图。

图7是示出本申请的第6实施方式的丝杠轴的轴向的剖视图。

图8是示出本申请的第7实施方式的丝杠轴的轴向的剖视图。

图9的（a）是示出滚动体丝杠用密封件整体的立视图，（b）是示出滚动体丝杠用密封件整体的剖视图。

图10是示出将滚动体丝杠用密封件安装在循环管方式的滚珠丝杠机构上的状态的轴向的剖视图。

图11是示出在唇部的槽脊端部侧设置了突起部的参考例的剖视图。

图12是示出由唇弯曲部末端的圆弧形状表面和丝杠轴表面划分形成的楔状空间的剖视图。

图13是示出现有例的图，是在沿与丝杠轴的轴向垂直的方向延伸的唇的说明图。

图14是示出专利文献1记载的例子的图，是示出相对于与轴向垂直的方向倾斜的唇部与槽脊端部接触的状况的丝杠轴的轴向的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

该实施方式的滚动体丝杠用密封件用于滚动体丝杠。滚动体丝杠是将旋转运动转换成直线运动的机构，是指滚珠丝杠、滚柱丝杠等。滚动体丝杠机构使在内周具有螺纹槽的螺母（内螺纹部件）经由滚珠或滚柱与在外周具有螺纹槽的丝杠轴螺合而成。因此，通过使丝杠轴旋转，使螺母沿轴线方向移动。另外，反之通过使螺母旋转，使丝杠轴进退。

作为该滚动体丝杠的一例，参照图10说明循环管方式的滚珠丝杠机构的整体结构。在图10中，仅示出一部分的丝杠轴1是在外周具有槽截面是圆弧状的螺纹槽1a的轴部件。螺母2是在内周具有与丝杠轴1的螺纹槽1a对应的螺纹槽2a的圆筒形的部件。尽管未图示，但形成有从螺母2的上表面延伸到螺纹槽2a的2个贯通孔，如假想线所示，U字形的滚珠循环管4的两端部分别嵌插在所述贯通孔内。

贯穿插入在螺母2的内部的丝杠轴1配置成其螺纹槽1a与螺母的螺纹槽2a对置，在所述槽内转动自如地收纳有多个滚珠3。

当螺母2和丝杠轴1中的一方进行相对旋转运动时，伴随滚珠3的随后的运动，另一方在轴向上进行进退运动。也就是说，滚珠3沿着形成在螺纹槽1a、2a之间的传送路滚动，到达滚珠循环管4的端部。这里，滚珠3重复以下循环：由舌部（未图示）引导而从传送路被舀起到所述管并在该管4内被引导，通过该管内从相反端回到传送路。

在螺母2的两端部具有滚动体丝杠用密封件5，防止尘埃等异物从外部向螺母2内侵入。滚动体丝杠用密封件5通过固定螺钉安装在螺母2上。

该滚动体丝杠用密封件5具有图9所示的形状。图9（a）是示出滚动体丝杠用密封件的立视图。图9（b）是沿图9（a）所示的A－A线的剖视图。在图9中，唇部17作为一例采用后述的第3实施方式的形状，但在滚动体丝杠用密封件5应用使用图1至图8说明的第1至第7实施方式的唇形状。

如图9所示，滚动体丝杠用密封件5作为整体具有在中央设置了供所述丝杠轴1穿过的孔部的面包圈（doughnut）状。该滚动体丝杠用密封件5由圆环部16和唇部17构成，圆环部16套装在螺母2的端部并通过固定螺钉固定在螺母的端面，唇部17从圆环部16的内周面向径向内侧延伸并与丝杠轴滑动接触。

圆环部16由弹性部8和芯骨9构成，弹性部8由橡胶、弹性体等软弹性部件构成，芯骨9配置在弹性部8的螺母侧，由钢等金属构成，弹性部8和芯骨9粘结。通过具有芯骨9，滚动体丝杠用密封件5容易保持固定形状。

在芯骨9的3个部位设置有螺纹孔部10，该螺纹孔部10供用于固定在螺母上的固定螺钉穿过，与此对应地，在弹性部8的3个部位设置有缺口部11。这样，在螺钉固定时在螺钉头部和螺母端部之间不夹入弹性部8，能够将芯骨9直接用螺钉固定在螺母上，从而能够进行牢固的固定。

唇部17由橡胶、弹性体等软弹性部件构成，与所述圆环部16的弹性部8一体形成。如果是软弹性部件，即使在由于对螺母施加了外力等而使唇部7相对于丝杠轴的按压量变化的情况下，通过进行弹性变形，也能够发挥稳定的密封性能。

唇部17的内周部即末端形成为近似丝杠轴的截面的形状，以便能够利用一定的按压力与丝杠轴的螺纹槽和槽脊部没有间隙地滑动接触。因此，形成为，与螺纹槽滑动接触的部分离中心点近、与槽脊部滑动接触的部分离中心点远。唇部17的平面形状可以根据形成在丝杠轴上的螺纹槽的间距和形状等来进行各种变更。

圆环部16的内周面也具有与唇部17的形状匹配的形状。因此，唇部7的径向的长度在整周范围是恒定的。由此，能够在整周范围利用一定的按压力进行密封。

以下，对应用于滚动体丝杠用密封件5的唇部17的丝杠轴的轴向的截面形状进行说明。另外，截面形状在整周范围采用以下各实施方式中任一截面形状即可。然而，为了达到防止与丝杠轴不经意的接触的目的，仅丝杠轴的与螺纹槽接触的部分采用以下的截面形状即可。在该情况下，对于除此以外的部分，可以采用在径向的全长具有一定的倾斜角的唇形状，也可以采用其它形状。

（第1实施方式）

图1示出本发明的第1实施方式涉及的滚动体丝杠用密封件5。即，密封件5包含圆环部16和其内侧的唇部17，该唇部17由与圆环部16的径向内侧连续的倾斜部112、和从倾斜部112弯曲并进一步向径向内侧延伸的弯曲部113构成。弯曲部113的末端113a的截面形状是圆弧形状。通过采用该圆弧形状，能够减小滑动接触的丝杠轴表面的接触角对密封性能产生的影响。弯曲点15构成倾斜部112和弯曲部113的边界。

倾斜部112相对于与丝杠轴1的轴向垂直的面具有倾斜角，弯曲部113在弯曲点15弯折并朝减小倾斜角的方向延伸。优选的是，使所述的倾斜角为零而与丝杠轴1的轴向垂直。通过采用这样的结构，唇部17避开丝杠轴1的槽脊30端部，由于使其末端113a与螺纹槽1a内接触，因而能够防止图14所示的由不经意的接触引起的密封性能的下降。

并且，当设置了倾斜部112时，与使唇部17整体在与轴向垂直的方向延伸的情况相比较，相对于朝向径向外侧（在图1中是上方）的力的刚性变低。因此，即使对滚动体丝杠施加外力、唇部17相对于丝杠轴1的按压量不均匀，唇部17也能够跟随。由此，能够防止密封力矩上升，发挥稳定的密封性能。

而且，当设置了倾斜部112时，丝杠轴从倾斜部112的末端侧（在图1中左侧）螺入的情况下的刚性比丝杠轴从倾斜部112的根部侧（在图1中右侧）螺入的情况下的刚性高。因此，与后者相比，前者使唇部17的弯曲部113按压丝杠轴1的力变强，密封性高。这样通过使密封件具有方向性，能够进行有效的密封。例如，在想要防止尘埃从外部侵入的情况下，唇部17的弯曲部配置成位于螺母的外侧。并且，在想要防止润滑脂从螺母内部漏出的情况下，唇部17的弯曲部113配置成位于螺母的内侧。通过这样，能够在抑制密封力矩的同时达到密封目的。

而且，作为避免倾斜的唇部17与丝杠轴1的槽脊端部30进行不经意的接触的方法，考虑了图11所示的方法。也就是说，在唇部17的槽脊端部侧设置突起部110等，使唇部17的形状形成为特殊形状。然而，在采用了这样的手段的情况下，对唇部17的设计制约变多，设计的自由度下降。由于唇部17的形状是对防尘性、密封性、耐久性等密封件的特性产生大幅影响的部分，因而如图11所示设置突起部110从设计的自由度的观点来看还不能说是期望的形状。如本申请发明那样通过采用唇部17在途中弯曲并具有倾斜部112和弯曲部113的结构，没有唇部17的形状制约。其结果是，如后述的实施方式那样，能够针对用途采用各种弯曲部的形状。

而且，如图14所示使唇部20整体倾斜的情况下，越是增大倾斜角、就越容易在槽脊部30发生干涉，因而具有倾斜角的设计也产生制约的缺点。与此相对，如图1的第1实施方式所示通过采用唇部17具有倾斜部112和弯曲部113的结构，倾斜角的设计的自由度也增加。

（第2实施方式）

本发明的第2实施方式涉及的滚动体丝杠用密封件5如图2所示。这里，唇部17由倾斜部112和弯曲部113构成，倾斜部112从圆环部16向其径向内侧延伸，弯曲部113在倾斜部112的内侧的弯曲点15弯曲并进一步向径向内侧延伸。弯曲部113的末端113a的截面形状是圆弧形状。

该第2实施方式与所述第1实施方式的不同在于，弯曲部113的长度比倾斜部112的长度短，并且弯曲部113的长度比滚动体丝杠所使用的滚动体的直径短。在本申请中，用于说明“弯曲部长度”或者“弯曲部的长度”的定义的图是图3，在此，标号14所示的是所述长度。该长度14（弯曲部长度或者弯曲部的长度）定义为从唇部17的弯曲点15到末端113a的在与丝杠轴的轴向垂直的方向上的长度。并且，这里所说的“弯曲点15”定义为是指唇部17的弯曲的2个侧面中成为谷折的侧面弯曲的点。因此，从该弯曲点15到末端113a的部分在本申请中是弯曲部113。

优选的是，弯曲部长度14处于滚动体丝杠的滚动体的直径的0.5%以上、30%以下的范围。当低于该下限值时，由于长度14短，因而难以避免与丝杠轴的槽脊端部的不经意的接触。反之当超过上限值时，当由于与丝杠轴表面的摩擦而对唇部17施加了丝杠轴的轴向的力时，产生图13所示的类似于不具有倾斜角的唇90的挠曲，因而难以发挥具有倾斜部112的优点。因此，弯曲部长度14在能够避免与槽脊端部的不经意的接触的范围内尽可能短为好。另外，当然，末端113a的截面形状可以像后述的图5、图6的例子等那样不是所述圆弧状。

（第3实施方式）

本发明的第3实施方式涉及的滚动体丝杠用密封件5如图4所示。这里，唇部17由从圆环部16向径向内侧延伸的倾斜部112、和从倾斜部112进一步朝相同方向弯曲的弯曲部113构成。弯曲部113的末端113a的截面形状是圆弧形状。

该实施方式与所述第1、第2实施方式的不同在于，使弯曲部113随着朝向末端113a而变细，使末端113a的圆弧形状的直径减小。在使末端113a形成圆弧形状的情况下，具有能够减小滑动接触的丝杠轴表面的接触角对密封性能产生的影响的优点。然而，在该情况下，当关注于该滑动接触部时，如图12所示，通过该末端113a的圆弧形状表面120和丝杠轴表面121划分出楔状空间122，当存在该楔状空间122时，异物容易阻塞。然后，也可能发生阻塞的异物不久按压密封件并通过密封件的情况。因此，在本第3实施方式中，通过减小末端的圆弧形状，减小图12中的楔状空间122而使异物难以阻塞。

（第4实施方式）

本发明的第4实施方式涉及的滚动体丝杠用密封件如图5所示。即，密封件5的唇部17由从圆环部16延伸的倾斜部112、和从倾斜部112弯曲并进一步延伸的弯曲部113构成。

该第4实施方式与所述第1至第3实施方式的不同在于，使弯曲部113的截面形状为变尖的形状，使末端113a与螺纹槽的面线接触。由此，与圆弧状的情况相比较，能够防止异物进入到唇端部和丝杠轴表面之间的间隙内并通过密封件，能够发挥更高的密封性能。

（第5实施方式）

本发明的第5实施方式涉及的滚动体丝杠用密封件如图6所示。即，该密封件5的唇部17由从圆环部16延伸的倾斜部112、和从倾斜部112进一步延伸的弯曲部113构成。

该实施方式与所述第1至第4实施方式的不同在于，使弯曲部113的截面形状为多边形状。由此，与圆弧形状的情况相比较，能够防止异物进入到唇端部和丝杠轴表面之间的楔状间隙内并通过密封件。并且，与使末端113a变尖的情况相比较，具有能够减小滑动接触的丝杠轴表面的接触角对密封性能产生的影响的优点。

（第6实施方式）

这里，当在密封件5的唇部17中的倾斜部112的径向内侧设置弯曲部113时，具有发生以下事态的可能性。也就是说，如使用图13在前面所述，与由平板构成的密封件一样还存在弯曲部113的挠曲方向不能予以管理而赋予倾斜的意义消失的可能性。因此，若如图2、图3所示弯曲部113的长度与倾斜部11的长度或者这里使用的滚动体的直径相比小、而且弯曲部113的厚度与倾斜部112的厚度相同，则弯曲部113的挠曲刚性比倾斜部112的挠曲刚性大，因此弯曲部113的挠曲减小到可忽略不计的程度。

表示这一点是示出第6实施方式的图7，这里，可期待与唇部17仅为倾斜部12的情况相同的效果，形成倾斜部112的优点得到维持。因此，期望的是，弯曲部113的刚性至少大于倾斜部112的刚性。

（第7实施方式）

图8是本发明的第7实施方式。这里，作为使弯曲部113的挠曲刚性比倾斜部112大的手段，取代图7的手段而使弯曲部113的厚度尺寸比由相同材料构成的倾斜部112大。另外，作为使弯曲部113的挠曲刚性比倾斜部112大的手段，当然还可以采用使弯曲部113的材质为刚性大的材质、或者对弯曲部113附加别的部件等、使部件的刚性变大的其它公知手段。

如以上所述，根据本发明，能够提供可在维持相对于与丝杠轴的轴向垂直的方向倾斜的唇部的优点的同时、防止与丝杠轴的不经意的接触的滚动体丝杠用密封件，和利用了该滚动体丝杠用密封件的滚动体丝杠。

标号说明

1：丝杠轴；1a：螺纹槽（丝杠轴）；2：螺母；2a：螺纹槽（螺母）；3：滚珠；4：循环管；5：滚动体丝杠用密封件；8：弹性部；9：芯骨部；10：螺纹孔部；11：缺口部；14：弯曲部长度；15：弯曲点；16：圆环部；17：唇部；90：唇部；91：丝杠轴；110：突起部；112：倾斜部；113：弯曲部；113a：末端；120：圆弧形状表面；121：丝杠轴表面；122：楔状空间。

Claims (8)

1.一种滚动体丝杠用密封件，该滚动体丝杠用密封件具有：

圆环部，其固定于滚动体丝杠的螺母；和

唇部，其与该圆环部的内侧连续并与滚动体丝杠的丝杠轴滑动接触，

所述滚动体丝杠用密封件的特征在于，

所述唇部相对于与所述丝杠轴的轴向垂直的面具有倾斜角并从所述圆环部向径向内侧延伸，在所述唇部的中途具有朝所述倾斜角减小的方向弯曲的部分。

2.根据权利要求1所述的滚动体丝杠用密封件，其特征在于，

从所述唇部的弯曲点到所述唇部末端的弯曲部长度处于作为安装对象的滚动体丝杠的滚动体的直径的0.5%以上、且30%以下的范围内。

3.一种滚动体丝杠用密封件，所述滚动体丝杠用密封件具有：

圆环部，其固定于滚动体丝杠的螺母；和

唇部，其与该圆环部的内侧连续并与滚动体丝杠的丝杠轴滑动接触，

所述滚动体丝杠用密封件的特征在于，

所述唇部具有：

倾斜部，其与所述圆环部的内侧连续地形成并相对于与所述丝杠轴的轴向垂直的面倾斜；和

弯曲部，其经由弯曲点与该倾斜部中的远离所述圆环部的一侧连续并朝所述倾斜角变小的方向弯曲。

4.根据权利要求3所述的滚动体丝杠用密封件，其特征在于，

所述弯曲部与丝杠轴的轴向垂直。

5.根据权利要求3或4所述的滚动体丝杠用密封件，其特征在于，

所述弯曲部的径向的长度处于作为安装对象的滚动体丝杠的滚动体的直径的0.5%以上、30%以下的范围内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的滚动体丝杠用密封件，其特征在于，

所述滚动体丝杠用密封件由软弹性部件构成。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的滚动体丝杠用密封件，其特征在于，

所述唇部中的弯曲部的轴向挠曲刚性比所述唇部中的倾斜部的挠曲刚性大。

8.一种滚动体丝杠，其特征在于，

该滚动体丝杠具有权利要求1至7中任一项所述的滚动体丝杠用密封件。

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