JPH09152005A

JPH09152005A - ボールねじのシール装置

Info

Publication number: JPH09152005A
Application number: JP31074495A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nobutomo; 雅弘信朝; Yasushi Shibata; 靖史柴田; Takayuki Kowada; 貴之小和田; Kimito Ushida; 公人牛田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】シール剛性が高く、切削で外形加工が可能
で、自己潤滑作用に優れたボールねじのシール装置を提
供する。【解決手段】フッ素樹脂等の耐摩耗性のあるプラスチ
ックで形成した分割片10a〜10dを円環状に配置して構成
したシール部材10をナット４の端部に装着し、分割片10
a〜10cの内周にねじ軸２のねじ溝面22と摺接する突条16
a〜16cを形成し、かつ、突条16a〜16cに、超高分子量ポ
リオレフィンと潤滑グリースとの混合物からなる固形潤
滑組成物を埋め込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はボールねじのシー
ル装置に関する。ボールねじはねじ軸とナットとが鋼球
を介して作動する、回転運動と往復運動の相互変換用の
機械部品であって、ねじ軸とナットとが相対する部分
に、ねじ軸の外周面に設けたねじ溝面とナットの内周面
に設けたねじ溝面とでねじ状の空間すなわちねじ溝が形
成され、このねじ溝内を複数の鋼球が転動して循環する
ようになっている（ＪＩＳＢ１１９１，１１９２）。

【０００２】

【従来の技術】従来のボールねじは、内径側にねじ軸の
ねじ溝面と類似した形状の非接触の凸部を持ったシール
をナットの端面に装着したものが多い（非接触シー
ル）。しかし、この場合、シールとねじ軸のねじ溝面と
の間にはすきまが存在しているため、使用条件によって
はシール性に不足をきたすことがある。

【０００３】そこで、すべり性に優れたシールを円周方
向に複数個分割し、これを内径方向にガータスプリング
等を用いて押さえ付け、シール性を向上させた接触式シ
ールが提案されている（実開平６−８０９４７号公
報）。

【０００４】しかし、このシールはねじ軸のねじ溝面と
接触しているため摩擦による発熱が問題となり得る。こ
のため、この分割式接触シールをプラスチックグリース
で形成し、摩擦トルクの低減並びに潤滑剤の補助供給を
行うようにしたものも提案されている（実開平６−４７
７６２号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】接触式シールをプラス
チックグリースのみで製作した場合、次のような問題が
ある。シールの剛性が低く変形を起こしやすい。シ
ールの製作には高精度の金型が必要であり、切削加工に
比べてコスト高になりやすい。外周をスプリング等で
押圧した場合、摩擦により早期にシールが摩耗してしま
う。

【０００６】そこで、この発明の目的は、これらの問題
点を解消して、シール剛性が高く、切削で外形加工が可
能で、自己潤滑作用に優れた接触式シールを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のボールねじのシール装置は、外周にねじ
溝面を形成したねじ軸と、ねじ軸が貫通する穴の内周に
螺旋状のねじ溝面を形成したナットと、ねじ軸のねじ溝
面とナットのねじ溝面とで形成されたねじ溝内に挿入し
た複数の鋼球とで構成されたボールねじの、ナットの端
部に装着するシール装置であって、耐摩耗性のあるプラ
スチックで形成した複数の分割片を円環状に配置してシ
ール部材を構成し、少なくとも１の分割片の内周にねじ
軸のねじ溝面と摺接する突条を形成し、かつ、少なくと
も１の突条に、超高分子量ポリオレフィンと潤滑グリー
スとの混合物からなる固形潤滑組成物を埋め込んだもの
である。

【０００８】シール部材を構成する分割片の材料に、耐
摩耗性のあるプラスチック、たとえばすべり軸受用材料
として商品名ベアリーの下に市販されているフッ素樹脂
材料を採用することにより、剛性が高く、変形しにくく
耐摩耗性に優れたシール部材が得られる。また、その分
割片の一部にプラスチックグリースのような固形潤滑剤
を埋め込むことにより、摩擦熱によってプラスチックグ
リースから潤滑油がねじ軸のねじ溝面（鋼球の転走面）
に供給されるので、摩擦抵抗が下がり、ボールねじの潤
滑補助効果も得られる。したがって、耐摩耗性と自己潤
滑性の双方を兼ね備えたボールねじのシール装置が実現
した。

【０００９】さらに、シール部材を構成する分割片は、
たとえばフッ素樹脂をリング状の素材に成形し、その素
材の内周に切削加工により突条を形成し、これを円周等
配位置で分割することによって、切削加工で容易に製作
できる。このため、この発明のシール装置は、従来の射
出成形で製作するもののように精密な、したがって高価
な金型を必要としないから、比較的安価に製造すること
ができる。

【００１０】請求項２の発明によれば、分割片の突条は
当該分割片の内径面よりも小径側に突出し、ねじ軸のね
じ溝面に対応するねじ山の形態をとることができる（請
求項２）。そして、請求項３の発明のように、シール部
材を構成する分割片のうち突条を有する分割片の内径面
を、ねじ軸の外径よりも若干大径とすることにより、ね
じ軸やシール部材の寸法バラツキがあっても、突条とね
じ軸のねじ溝面との接触が維持される。

【００１１】請求項４の発明のように、シール部材を構
成する分割片のうち突条を有しない分割片の内径面をね
じ軸の外径に接触する円筒形とすることにより、ねじ軸
のねじ溝面と外径面の双方にてシールを行うことができ
る。

【００１２】請求項５の発明のように、シール部材を構
成する分割片をそれぞれ内径側に弾圧するのがシール性
向上の観点から好ましい。シール部材を構成する分割片
を、ねじ軸のねじ溝面と接触する突条を備えた分割片
と、ねじ軸の外径面に接触する内径面を備えた分割片と
の組合せとし、各分割片をそれぞれ内径側に弾圧するこ
とにより、シール性が一層向上する。すなわち、リング
状のシール部材を、ねじ軸のねじ溝面に接触する突条を
具備した分割片と、ねじ軸の外径面に接触する分割片を
含む分割片の組合せで構成し、それらの分割片を円環状
に配列し、ガータスプリングのような弾圧手段で外径側
から内径側に弾性的に押圧することにより、ねじ軸のね
じ溝面及び外径面のシール作用を、分割片と分割片とで
分担させるようにしたものである。つまり、突条はねじ
軸のねじ溝面と接触してねじ溝面からの異物の侵入、潤
滑剤の漏れを防止し、一方、突条を有しない分割片の内
径面はねじ軸の外径面と接触して外径からの異物の侵
入、潤滑剤の漏れを防止する。したがって、このシール
装置は、ねじ軸或いはシール部材の寸法バラツキに関係
なく常に、シール部材がねじ軸のねじ溝面及び外径面の
双方に接触するので極めて高いシール性を有する。

【００１３】しかも、少なくとも１つの分割片の突条の
少なくとも一部に、プラスチックグリースのような固形
潤滑剤が埋め込まれているため、固形潤滑剤の組織内に
保持された潤滑成分が、分割片の突条とねじ軸のねじ溝
面との摺接部に滲み出して油膜を形成し、摺接部におけ
る摩擦抵抗を低減する。さらに、ねじ軸のねじ溝面は鋼
球転走面でもあることから、上記油膜によって補助潤滑
作用も期待できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に示すように、ボールねじは
ねじ軸（２）とナット（４）と鋼球（６）を主要な構成
要素としており、ねじ軸（２）とナット（４）とが相対
する部分に、ねじ軸（２）の外周に設けたねじ溝面（２
２）とナット（４）の内周に設けたねじ溝面（４２）と
でねじ状の空間すなわちねじ溝が形成され、このねじ溝
内を複数の鋼球（６）が転動して循環する。

【００１５】ねじ軸（２）（又はナット（４））が回転
すると、その回転力が鋼球（６）の転動循環を介してナ
ット（４）（又はねじ軸（２））に伝達され、ナット
（４）（又はねじ軸（２））が軸方向に移動する。

【００１６】ナット（４）の両端部（図１（Ａ）ではナ
ット（４）の一端側のみを図示する。）には、ナット
（４）の内部に充填したグリース等の潤滑剤の漏出及び
外部からの異物の侵入を防止するため、リング状のシー
ル部材（１０）を装着する。

【００１７】シール部材（１０）は、図２に例示するよ
うに、複数（図２では４個）の扇形の分割片（１０ａ，
１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を円環状に配列して構成す
る。そして、各分割片の外径に環状溝（１２）を形成
し、その中に、分割片を内径側に向けて弾圧するための
手段としてガータスプリング（８）を装着する（図１
（Ａ））。

【００１８】図２に例示したシール部材（１０）の場
合、４つの分割片のうち３つの分割片（１０ａ〜１０
ｃ）は、その内径面（１４ａ〜１４ｃ）から内径側に突
出した突条（１６ａ〜１６ｃ）を有し、残りの１つの分
割片（１０ｄ）の内径面（１４ｄ）は、他の分割片（１
０ａ〜１０ｃ）の内径面（１４ａ〜１４ｃ）より若干小
径の円筒形である。突条（１６ａ〜１６ｃ）はねじ軸
（２）のねじ溝面（２２）に対応した形状・寸法のねじ
山の形態をとる。

【００１９】これらの分割片（１０ａ〜１０ｄ）の製作
方法を例示するならば、たとえば商品名ベアリーとして
市販されているフッ素樹脂をリング状の素材に成形し、
その素材の内周に切削加工によりねじ軸（２）のねじ溝
面（２２）と対応する形状、寸法の突条（１４ａ〜１４
ｃ）を形成し、これを円周等配位置で４分割する。突条
を有しない分割片（１０ｄ）については、内径面を円筒
形に切削する。なお、外周の環状溝（１２）はリング状
素材の成形の際に型形成することもできるが、リング状
素材を成形した後に切削加工により形成してもよい。

【００２０】これらの分割片（１０ａ〜１０ｄ）は、環
状溝（１２）に装着したガータスプリング（８）によっ
てそれぞれ内径側に押圧されてねじ軸（２）に接触す
る。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、分割片（１０
ａ〜１０ｃ）の突条（１６ａ〜１６ｃ）はねじ軸（２）
のねじ溝面（２２）と接触し、ねじ溝面（２２）からの
異物侵入、潤滑剤漏れを防止する。分割片（１０ａ〜１
０ｃ）の内径面（１４ａ〜１４ｃ）はねじ軸（２）の外
径面（２４）とは接触せず、両者の間には若干のすきま
（Ｓ）が存在する。このすきま（Ｓ）の存在により、ね
じ軸（２）やシール部材（１０）の寸法バラツキに関係
なく常に、突条（１６ａ〜１６ｃ）をねじ溝面（２２）
に接触させることができる。

【００２１】一方、図１（Ｃ）に示すように、分割片
（１０ｄ）の内径面（１４ｄ）はねじ軸（２）の外径面
（２４）に接触し、外径面（２４）からの異物侵入、潤
滑剤漏れを防止する。

【００２２】図３に、分割片（１０ａ〜１０ｃ）の突条
（１６ａ〜１６ｃ）の一部に穴加工を行い、この部分に
プラスチックグリース（２０）を充填した分割片の２種
類の形態を例示する。実際の加工は、既述したようにフ
ッ素樹脂を円筒形状に成形した素材にラジアル方向から
貫通穴加工を行い、その貫通穴にグリース状のプラスチ
ックグリースの素材を塗り込み、温度を上げて固化す
る。その後、内周面のねじ加工を切削で行い、これを４
分割することによって、フッ素樹脂からなる母材とプラ
スチックグリース部との間に段差のない一体物の分割片
（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）が得られる（図２
（Ａ））。

【００２３】プラスチックグリースは超高分子量ポリオ
レフィンと潤滑グリースとの混合物からなり、例えば、
超高分子量ポリオレフィン１〜９５重量％、好ましくは
３０重量％以上と、石鹸又は非石鹸増稠の潤滑グリース
９９〜５重量％との混合物を加熱して固形化したもので
ある。あるいは、上記成分に、油の滲み出しを抑制する
ための添加物を１〜５０重量％加える場合もある（詳細
については特公昭６３−２３２３９号公報参照）。

【００２４】或いはまた、突条（１６ａ〜１６ｃ）を具
備した分割片（１０ａ〜１０ｃ）を得た後、これに穴加
工を行い（図３（Ｂ））、その穴（１８）にプラスチッ
クグリースを充填、固化するようにしてもよい。

【００２５】図４に示した形態は、上述のような穴加工
でなく、ねじ直角方向にスリットを入れ、このスリット
にプラスチックグリース（２０）を充填して固化したも
のを示している。この場合でも、上述の形態のものと同
様、フッソ素樹脂（ベアリー）材の剛性が高いため、早
期にシールが摩耗することなく、プラスチックグリース
から必要なだけの潤滑油が供給される。

【００２６】以上のように、このシール装置は、リング
状のシール部材（１０）を、ねじ軸（２）のねじ溝面
（２２）にのみ接触する分割片（１０ａ〜１０ｃ）と、
ねじ軸（２）の外径面（２４）にのみ接触する分割片
（１０ｄ）とを有する分割片（１０ａ〜１０ｄ）を円環
状に配列し、ガータスプリング（８）で外径側から内径
側に弾性的に押圧することにより、ねじ軸（２）のねじ
溝面（２２）及び外径面（２４）のシール作用を、分割
片（１０ａ〜１０ｃ）と分割片（１０ｄ）とで分担させ
るようにしたものである。したがって、このシール装置
は、ねじ軸（２）或いはシール部材（１０）の寸法バラ
ツキに関係なく常に、シール部材（１０）がねじ軸
（２）のねじ溝面（２２）及び外径面（２４）の双方に
接触するので極めて高いシール性を有する。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、シール剛性が高く、それゆえに変形しにく
くて耐摩耗性に優れ、しかも、切削で外形加工が可能
で、自己潤滑作用に優れた接触式シールを提供すること
ができる。さらに、シールの接触抵抗を減らすのみなら
ず、シールの摩擦熱により固形潤滑剤から適量の油分が
ねじ溝面（鋼球の転走面）に常に供給されることより、
長寿命でメンテナンスフリーのボールねじが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは実施例を示す縦断面図、Ｂ及びＣはシール
部材の接触部を示す拡大断面図である。

【図２】Ａはシール部材を示す正面図、ＢはＢ−Ｂ矢視
図である。

【図３】Ａはプラスチックグリース充填固化後のシール
部材の分割片の斜視図、Ｂはプラスチックグリース充填
固化前のシール部材の分割片の斜視図である。

【図４】別の形態を示すシール装置の分割片の斜視図で
ある。

【符号の説明】

２ねじ軸２２ねじ溝面２４外径面４ナット６鋼球８ガータスプリング１０シール部材１０ａ〜１０ｄ分割片１２環状溝１４ａ〜１４ｃ内径面１６ａ〜１６ｃ突条１８穴２０プラスチックグリース（固形潤滑剤）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周にねじ溝面を形成したねじ軸と、ね
じ軸が貫通する穴の内周に螺旋状のねじ溝面を形成した
ナットと、ねじ軸のねじ溝面とナットのねじ溝面とで形
成されたねじ溝内に挿入した複数の鋼球とで構成された
ボールねじの、ナットの端部に装着するシール装置であ
って、耐摩耗性のあるプラスチックで形成した複数の分
割片を円環状に配置してシール部材を構成し、少なくと
も１の分割片の内周にねじ軸のねじ溝面と摺接する突条
を形成し、かつ、少なくとも１の突条に、超高分子量ポ
リオレフィンと潤滑グリースとの混合物からなる固形潤
滑組成物を埋め込んだことを特徴とするボールねじのシ
ール装置。
【請求項２】前記突条が、前記分割片の内径面よりも
小径側に突出しており、ねじ軸のねじ溝面に対応した形
状・寸法のねじ山の形態であることを特徴とする請求項
１のボールねじのシール装置。
【請求項３】前記分割片の内径面が、ねじ軸の外径よ
りも若干大径であることを特徴とする請求項２のボール
ねじのシール装置。
【請求項４】シール部材を構成する分割片のうち突条
を有しない分割片の内径面が、ねじ軸の外径に接触する
円筒形であることを特徴とする請求項１、２又は３のボ
ールねじのシール装置。
【請求項５】シール部材を構成する分割片をそれぞれ
内径側に弾圧したことを特徴とする請求項１、２、３又
は４のボールねじのシール装置。