JP2007100760A - ボールねじ用シールおよびボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】衝突時の緩衝機能と動作時の遮音機能を兼ね備えたボールねじ用シールを提供する。
【解決手段】ボールねじのナット端面に形成されたシール取付穴に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体２３と、ボールねじのねじ軸外周面に形成されたボール転動溝に向けてシール本体２３の内周面から突出するシールリップ２４とを備えたボールねじ用シールにおいて、シールリップ２４をシール本体２３の内周面の一部のみに形成し、かつシールリップ２４の根元部の厚さをシールリップ２４の先端部の厚さよりも厚くした。
【選択図】図５

Description

本発明は、ボールねじのねじ軸とナットとの間をシールするボールねじ用シールおよびボールねじに関する。

回転運動を直線運動に変換するボールねじは、図１８に示すように、ねじ軸１１及びナット１２を備えており、ねじ軸１１の外周面には螺旋状のボール転動溝１３が形成されている。このボール転動溝１３はナット１２の内周面に形成された螺旋状のボール転動溝１４と対向しており、ボール転動溝１３とボール転動溝１４との間に転動自在に組み込まれた多数のボール１５は、ねじ軸１１またはナット１２の回転運動に伴ってボール転動溝１３，１４上を転動するようになっている。

このようなボールねじは、ねじ軸１１とナット１２との間に塵埃などの異物が入り込むと、ねじ軸１１とナット１２との間に入り込んだ異物によってボール１５の転がり運動が妨げられることがある。そこで、従来においては、図１９及び図２０に示すようなボールねじ用シール１６をナット１２の両端部に設け、このボールねじ用シール１６でねじ軸１１とナット１２との間をシールして異物の侵入を防止するようにしている。

ボールねじ用シール１６はねじ軸１１の外周面に遊嵌する円環状のシール本体１６１を備えており、このシール本体１６１の内周面には、ねじ軸１１の外周面に形成されたボール転動溝１３とナット１２の内周面に形成されたボール転動溝１４との間をシールするために、図２０及び図２１に示すような非接触型のシールねじ山１６２が形成されている。

このようなボールねじ用シールでは、シール本体１６１の内周面に形成されたシールねじ山１６２で異物の侵入を防止することができるが、シールねじ山１６２がシール本体１６１の全周にわたって形成されている。このため、ボールねじのナット１２がねじ軸１１の端部に設けられたストッパ１７（図１８参照）に衝突し、その衝撃力がシール本体１６１に加わると、シールねじ山１６２がねじ軸１１のボール転動溝１３に強く食い込み、過度の減速により衝撃吸収効果が十分得られないという問題があった。また、シールねじ山１６２がねじ軸１１のボール転動溝１３に押し付けられることにより、シールねじ山１６２が変形してボールねじ用シールのシール機能を低下させるという問題もあった。

一方、特開平１０−２５２８５６号公報に開示されたボールねじ用シール１７１は、図２２に示すように、薄板形状のため、上記のような問題が生じることはないが、衝突時の衝撃吸収機能はなく、別途、緩衝部材が必要であった。さらに、このようなボールねじ用シールにあっては、図２３に示すように、ボールねじのナット内で発生した作動音が外部に漏れやすいという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、衝突時の緩衝機能と動作時の遮音機能を兼ね備えたボールねじ用シールおよびボールねじを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るボールねじ用シールは、ボールねじのナット端面に形成されたシール取付穴に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体と、前記ボールねじのねじ軸外周面に形成されたボール転動溝に向けて前記シール本体の内周面から突出するシールリップとを備えたボールねじ用シールにおいて、前記シールリップを前記シール本体の内周面の一部のみに形成し、かつ前記シールリップの根元部の厚さを該シールリップの先端部の厚さよりも厚くしたことを特徴とする。

本発明に係るボールねじ用シールにおいて、前記シールリップは前記シール本体の軸方向長さより小さいシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることが好ましい。また、前記シール本体の軸方向長さをＬ_Ａとしたとき、前記シールリップは１／５Ｌ_Ａ〜１／１０Ｌ_Ａのシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることが好ましい。さらに、前記ボールねじのボールの直径をＤａとしたとき、前記シールリップは１／８Ｄａ〜２／３Ｄａのシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることが好ましい。

また、本発明に係るボールねじ用シールにおいて、前記ボール転動溝のリードをＬ_Ｂとしたとき、前記シール本体は１／４Ｌ_Ｂ〜４／４Ｌ_Ｂの長さで円筒状に形成されていることが好ましい。さらに、前記シール本体の軸方向長さは前記シールリップのシール山幅の２〜１０倍であることが好ましい。
また、前記シールリップは、前記シール本体の端面に対して所定の角度で傾斜する傾斜面を前記シール本体の端面側に有することが好ましい。この場合、前記シールリップは前記シール本体の端面から１ｍｍ以上離れた前記シール本体の内周面端部に形成されていることが望ましい。

また、本発明に係るボールねじ用シールにおいて、前記シールリップは、前記ねじ軸の外周面に形成された複数条のボール転動溝に対応して前記シール本体の内周面に前記ボール転動溝のリード角に位相を合わせて複数設けられていることが好ましい。さらに、前記シール本体および前記シールリップは熱可塑性樹脂から形成されていることが好ましい。

本発明に係るボールねじは、外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボール転動溝と対向する螺旋状のボール転動溝を有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って前記ボール転動溝上を転動する多数のボールと、前記ナットの端部に設けられたボールねじ用シールとを備えたボールねじであって、前記ボールねじ用シールが前記ナットの端面に形成されたシール取付穴に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体と、前記ねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝に向けて前記シール本体の内周面から突出するシールリップとからなり、前記シールリップが前記シール本体の内周面の一部のみに形成され、かつ前記シールリップの根元部の厚さが該シールリップの先端部の厚さよりも厚く形成されていることを特徴とする。

本発明に係るボールねじ用シールでは、シールリップをシール本体の内周面の一部のみに形成し、かつシールリップの根元部の厚さを該シールリップの先端部の厚さよりも厚くしたことにより、ボールねじのナットがストッパなどに衝突したときの衝撃力をシールリップの根元部で吸収することが可能となるので、衝突時の緩衝機能を高めることができる。また、シール本体が円筒状に形成されているため、薄板状のシールと比較して、動作時の遮音機能を高めることができる。

また、本発明に係るボールねじでは、シールリップをシール本体の内周面の一部のみに形成し、かつシールリップの根元部の厚さを該シールリップの先端部の厚さよりも厚くしたことにより、ボールねじのナットがストッパなどに衝突したときの衝撃力をシールリップの根元部で吸収することが可能となるので、衝突時の緩衝機能を高めることができる。また、シール本体が円筒状に形成されているため、薄板状のシールと比較して、動作時の遮音機能を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るボールねじの概略構成を示す断面図、図２は図１に示すボールねじ用シールの正面図、図３は図２に示すボールねじ用シールの背面図、図４は図２のIV−IV断面図、図５は図４に示すボールねじ用シールの部分断面図であり、第１の実施形態に係るボールねじ２０は、外周面にボール転動溝１３を有するねじ軸１１と、このねじ軸１１のボール転動溝１３と対向するボール転動溝１４を内周面に有するナット１２とを備えている。

ボール転動溝１３，１４は螺旋状に形成されており、ボール転動溝１３とボール転動溝１４との間には多数のボール１５が転動自在に組み込まれている。これらのボール１５はねじ軸１１またはナット１２の回転運動に伴ってボール転動溝１３，１４上を転動するようになっており、ナット１２の両端部には、切削粉や塵埃などの異物がねじ軸１１とナット１２との間に侵入するのを防ぐために、ボールねじ用シール２１が設けられている。

ボールねじ用シール２１は、例えばデュポン社製ハイトレル３０４６（商品名）などの熱可塑性樹脂材から形成されている。また、ボールねじ用シール２１は例えば図６に示す成形型２６を用いて成形され、成形型２６は成形型本体２６ａと蓋体２６ｂとで構成されている。さらに、ボールねじ用シール２１は、図２〜図４に示すように、ナット１２の端面に形成されたシール取付穴２２（図１参照）に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体２３と、このシール本体２３と一体に形成された非接触型のシールリップ２４とを備えた構成となっている。

シールリップ２４はシール本体２３の内周面端部のみに形成されており、シール本体２３の軸方向長さをＬ_Ａとすると、軸方向長さＬ_Ａの１／５〜１／１６のシール山幅Ｗでシール本体２３の内周面端部に形成されている。また、シールリップ２４はねじ軸１１の外周面に形成されたボール転動溝１３に向かってシール本体２３の内周面から突出しており、ボール１５の直径をＤａとすると、シールリップ２４はボール直径Ｄａの１／８〜２／３倍のシール山幅Ｗでシール本体２３の内周面に形成されている。さらに、シールリップ２４の先端面２４ｂ（図７参照）の断面形状はねじ軸１１の外周面に形成されたボール転動溝１３の溝面と同一形状となっており、シールリップ２４の根元部の厚さ（シール山幅Ｗ）はシールリップ２４の先端部の厚さよりも厚くなっている。

シール本体２３は、ねじ軸１１の外周面に形成されたボール転動溝１３のリードをＬ_Ｂとすると、リードＬ_Ｂの１／４〜１倍の長さで円筒状に形成されている。また、シール本体２３は、シールリップ２４のシール山幅をＷとすると、シール山幅Ｗの２〜１０倍の長さで円筒状に形成されている。さらに、シールリップ２４は、シール本体２３の内径をＤとすると、内径Ｄの１／５〜１／１０の長さｌでシール本体２３の内周面端部に形成されている。

このように構成される本発明の第１の実施形態では、上述したように、シールリップ２４をシール本体２３の内周面の一部のみに形成し、かつシールリップ２４の根元部の厚さＷをシールリップ２４の先端部の厚さよりも厚くしたことにより、ナット１２がストッパなどに衝突したときの衝撃力をシールリップ２４の根元部で吸収することが可能となるので、衝突時の緩衝機能を高めることができる。また、シール本体２３が円筒状に形成されているため、図２２に示した薄板状のシール１７１と比較して、動作時の遮音機能を高めることができる。

さらに、シールリップ２４をシール本体２１の内周面の一部のみに形成したことにより、シールリップ２４によりシールされる部分の軸方向長さが従来のボールねじ用シールよりも小さくなる。これにより、ねじ軸１１の外周面に形成されたボール転動溝１３にシールリップ２４が接触してもシールリップ２４とボール転動溝１３との間に大きな摩擦抵抗が発生することを防止できるので、ボールねじの回転トルクを増大させることなくねじ軸１１とナット１２との間をシールすることができる。

また、上述した第１の実施形態ではシール本体２３の軸方向長さＬ_Ａをボール転動溝１３のリードＬ_Ｂの１／４〜１倍にしたことにより、ボールねじのナット内で発生した作動音が図８に示すようにシール本体２３で吸収されるため、前述した従来のボールねじ用シールに比べ、ボールねじ用シールの吸音性を高めることができ、ボールねじのナット内で発生した作動音が外部に漏れるのを抑制することができる。

図９〜図１１は本発明の第２の実施形態を示す図であり、この第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、シールリップ２４がシール本体２３の端面２３ａに対して所定の角度θ（例えばθ＝５°〜３０°）で傾斜する傾斜面２５をシール本体２３の端面側に有する点である。
このようにシールリップ２４がシール本体２３の端面２３ａに対して所定の角度で傾斜する傾斜面２５をシール本体２３の端面側に有することにより、ねじ軸１１のボール転動溝１３に付着した異物が傾斜面２５によって排除されるため、切削粉や塵埃などの異物がねじ軸１１とナット１２との間に侵入するのをより効果的に防止することができる。

図１２〜図１４は本発明の第３の実施形態を示す図であり、この第３の実施形態が上述した第２の実施形態と異なる点は、シールリップ２４をシール本体２３の端面２３ａから１ｍｍ以上離れたシール本体２３の内周面端部に形成した点である。
このようにシールリップ２４をシール本体２３の端面２３ａから１ｍｍ以上離れたシール本体２３の内周面端部に形成すると、第２の実施形態のように、シール本体２３の端面２３ａに対して斜めに傾斜する傾斜面２５をシールリップ２４に形成してもシールリップ２４の先端部がシール本体２３の外部に突出しなくなるので、ボールねじのナットがねじ軸の端部に移動した際にシールリップ２４の先端部がねじ軸の端部に設けられたストッパに当接して破損することを防止することができる。

上述した第１〜第４の実施形態ではシール本体２３の内周面に一つのシールリップ２４を形成したものを例示したが、ねじ軸の外周面に形成されるボール転動溝が二条以上である場合には、図１５〜図１７に示す第５の実施形態のように、シール本体２３の内周面に複数のシールリップ２４をねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝のリード角に位相を合わせて設けてもよい。
また、上述した第１〜第５の実施形態ではボールねじのねじ軸外周面に形成されたボール転動溝とナット内周面に形成されたボール転動溝との間をシールするシールリップとして非接触型のシールリップ２４を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、接触型のシールリップを用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るボールねじの概略構成を示す図である。 図１に示すボールねじ用シールの正面図である。 図２に示すボールねじ用シールの背面図である。 図２のIV−IV断面図である。 図４に示すＡ部の拡大図である。 図４に示すボールねじ用シールの製造方法を説明するための図である。 図４に示すボールねじ用シールの作用を説明するための図である。 図４に示すボールねじ用シールの吸音効果を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るボールねじ用シールの正面図である。 図９のX−X断面図である。 図１０に示すＢ部の拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係るボールねじ用シールの正面図である。 図１２のXIII−XIII断面図である。 図１３に示すＣ部の拡大図である。 本発明の第４の実施形態に係るボールねじ用シールの正面図である。 図１５のXVI−XVI断面図である。 図１６に示すＤ部の拡大図である。 ボールねじの概略構成を示す断面図である。 図１８に示すボールねじ用シールの正面図である。 図１９に示すボールねじ用シールの断面図である。 図２０に示すシールリップの断面図である。 ボールねじ用シールの他の従来例を示す図である。 図２２に示すボールねじ用シールの問題点を説明するための説明図である。

符号の説明

１１ ねじ軸
１２ ナット
１３，１４ ボール転動溝
１５ ボール
１６，２１ ボールねじ用シール
１７ ストッパ
２２ シール取付穴
２３ シール本体
２４ シールリップ
２５ 傾斜面

Claims (11)

1. ボールねじのナット端面に形成されたシール取付穴に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体と、前記ボールねじのねじ軸外周面に形成されたボール転動溝に向けて前記シール本体の内周面から突出するシールリップとを備えたボールねじ用シールにおいて、
   前記シールリップを前記シール本体の内周面の一部のみに形成し、かつ前記シールリップの根元部の厚さを該シールリップの先端部の厚さよりも厚くしたことを特徴とするボールねじ用シール。
2. 前記シールリップは前記シール本体の軸方向長さより小さいシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のボールねじ用シール。
3. 前記シール本体の軸方向長さをＬ_Ａとしたとき、前記シールリップは１／５Ｌ_Ａ〜１／１０Ｌ_Ａのシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のボールねじ用シール。
4. 前記ボールねじのボールの直径をＤａとしたとき、前記シールリップは１／８Ｄａ〜２／３Ｄａのシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のボールねじ用シール。
5. 前記ボール転動溝のリードをＬ_Ｂとしたとき、前記シール本体は１／４Ｌ_Ｂ〜４／４Ｌ_Ｂの長さで円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のボールねじ用シール。
6. 請求項１〜５のいずれか一項記載のボールねじ用シールにおいて、前記シール本体の軸方向長さを前記シールリップのシール山幅の２〜１０倍としたことを特徴とするボールねじ用シール。
7. 前記シールリップは、前記シール本体の端面に対して所定の角度で傾斜する傾斜面を前記シール本体の端面側に有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のボールねじ用シール。
8. 前記シールリップは前記シール本体の端面から１ｍｍ以上離れた前記シール本体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項７項記載のボールねじ用シール。
9. 前記シールリップは、前記ねじ軸の外周面に形成された複数条のボール転動溝に対応して前記シール本体の内周面に前記ボール転動溝のリード角に位相を合わせて複数設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のボールねじ用シール。
10. 前記シール本体および前記シールリップは熱可塑性樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載のボールねじ用シール。
11. 外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボール転動溝と対向する螺旋状のボール転動溝を有するナットと、前記ねじ軸または前記ナットの回転運動に伴って前記ボール転動溝上を転動する多数のボールと、前記ナットの端部に設けられたボールねじ用シールとを備えたボールねじであって、前記ボールねじ用シールが前記ナットの端面に形成されたシール取付穴に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体と、前記ねじ軸の外周面に形成されたボール転動溝に向けて前記シール本体の内周面から突出するシールリップとからなり、前記シールリップが前記シール本体の内周面の一部のみに形成され、かつ前記シールリップの根元部の厚さが該シールリップの先端部の厚さよりも厚く形成されていることを特徴とするボールねじ。

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