CN109899473A - 滚珠丝杠副及密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杠副及密封结构，其中密封结构用于滚珠丝杠副的密封，在滚珠丝杠副的螺母端部或螺母总成端部具有连接头；提供与连接头固定连接的密封总成，该密封总成的内表面具有密封螺纹，该密封螺纹与滚珠丝杠副的丝杠旋合形成接触式密封滑动副；其中，螺母总成是指两个螺母配对使用所形成的总成。依据本发明可以提高滚珠丝杠副的密封能力。

Description

滚珠丝杠副及密封结构

技术领域

本发明涉及一种滚珠丝杠副，本发明还涉及一种滚珠丝杠副上螺母的密封结构。

背景技术

公知的滚珠丝杠副（GB/T17587.3-1998）由螺杆（又称丝杠）、螺母（又称丝母）、滚动体、预压片、反向器和防尘器组成，其中的滚动体即滚珠，此即滚珠丝杠名称的由来。滚珠丝杠副的基本原理是在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，两者配合形成螺旋滚道，在滚道内装满滚珠，使丝杠与螺母间的摩擦构造为滚动摩擦。

丝杠作为主动构件时，螺母会随丝杠的转动角度按照对应规格的螺距转化成直线运动，被动构件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现被动构件的直线运动。位于滚道内的滚珠用于螺母与丝杠间的载荷传递。相比于传统的梯形丝杠（即丝杠丝母滑动副），滚珠丝杠副基于滚动摩擦而具有摩擦力小、传动效率高的特点，因此滚动丝杠副在机床等领域中得到广泛应用。然而，现有滚珠丝杠副的接触角α一般不大于45°，因此限制了滚珠丝杠副的轴向刚度和传动效率的提高。

为了提高滚珠丝杠副的承载能力和传动效率，中国专利文献CN108757871A公开了一种滚珠丝杠副，其以滚珠作为介于丝杠轴（即丝杠）与丝杠螺母（即螺母）之间的滚动体。在中国专利文献CN108757871A中，在丝杠轴的外圆柱面和丝杠螺母的内圆柱面上均有螺纹，丝杠轴的螺纹和丝杠螺母的螺纹在轴向上以交叉方式配置，即丝杠轴的螺旋齿位于丝杠螺母的螺旋齿槽间，丝杠螺母的螺旋齿位于丝杠轴的螺旋齿槽间，多个滚珠位于丝杠轴螺旋齿和螺母螺旋齿两侧的螺旋通道内，其中任意一个滚道可作为滚珠的负荷行进滚道，另一个滚道同时作为滚珠的无负荷返回滚道，因为滚珠与螺旋滚道的接触角一般可以大于45°，所以相对于传统的滚珠丝杠副，能够提高滚珠丝杠副的轴向刚度和传动效率。

尽管中国专利文献CN108757871A提出了一种新型的丝母丝杠副，从而增加丝母丝杠副的轴向刚度和传动效率，但其并没有涉及滚珠丝杠副的密封问题，若密封问题无法解决，其使用的可靠性则无法保证。

关于圆锥滚子丝杠副的密封问题，发明人有进一步的研究，并于2019年3月3日提出了申请号为“2019101608604”、发明名称为“圆锥滚子丝杠副及密封结构”的发明专利申请，同期进一步研究了将该发明专利申请中的密封结构用在滚珠丝杠副上的可能性。

关于滚珠丝杠副的密封，典型地，如中国专利文献CN108138924A，其指出了丝杠装置的一般装配结构，以及在螺母安装有防止异物进入螺母内部的密封环，密封环在螺母的轴向相对较短，大致呈片状，密封能力受自身轴向结构限制较大。

而如中国专利文献CN107532698A则公开了一种基于螺母密封腔内外气压差的方式以减少细微颗粒物进入螺母内部的滚珠丝杠，具体是在螺母的两端装配有密封部件，并在螺母侧面开有气体进孔，以使螺母内气压高于外界气压，从而避免细微颗粒物进入螺母内部。其中的密封部件为接触密封部件，但并未具体描述接触密封部件的结构，应是一种轴封结构的部件，为保持接触，类似于轴封，接触密封部件的孔部由相对柔性的材质制作。由于螺母在丝母丝杠机构中通常属于往复式部件，装设在螺母上的配气管路等部件需要考虑运动干涉问题，增加产品的设计难度。而对于轴封式结构件，需要考虑其自身的耐磨性，并且其轴向长度相对也较小，主要靠接触实现相对较高的密封能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封能力相对较高的滚珠丝杠副，本发明还提供了一种适配于该滚珠丝杠副的密封结构。

依据本发明的实施例，提供一种密封结构，用于滚珠丝杠副的密封，在滚珠丝杠副的螺母端部或螺母总成端部具有连接头；

提供与连接头固定连接的密封总成，该密封总成的内表面具有密封螺纹，该密封螺纹与滚珠丝杠副的丝杠旋合形成接触式密封滑动副；

其中，螺母总成是指两个螺母配对使用所形成的总成。

上述密封结构，可选地，所述密封总成为一体结构；或

密封总成包括：

密封座，该密封座为管套件，该密封座的一端与螺母的连接；

螺旋密封圈，该螺旋密封圈为嵌入密封座内的密封套，该密封套的内表面提供所述密封螺纹。

可选地，螺旋密封圈与密封座间为过盈配合。

可选地，密封座与螺旋密封圈间还具有：

密封座开有径向的紧定螺钉孔，以用于密封座与螺旋密封圈间的锁固；或：

密封座在背离螺母的一端设有挡圈，以用于螺旋密封圈在密封座轴向的限位。

可选地，所述挡圈为弹簧挡圈；或：

挡圈构造为螺旋密封挡圈，该螺旋密封挡圈一端与密封座背离螺母的一端连接。

可选地，螺旋密封挡圈具有与丝杠螺旋齿形状相同的螺旋槽，该螺旋槽与丝杠螺旋齿旋合并留有配合间隙，以用于形成非接触式的密封结构。

可选地，螺旋密封挡圈与密封座间的连接结构为：

螺旋密封挡圈具有装配部和定位部，其中，装配部为具有内螺纹的端盖，且装配部上开有至少两个弧形装配孔；

定位部为自装配部向密封座所在侧延伸出的内螺纹套状体，套状体探入密封座，用于螺旋密封圈的轴向定位；

相应地，密封座的端部开有螺钉孔，提供螺钉，通过弧形装配孔将螺旋密封挡圈装配在密封座上。

可选地，定位部外径小于密封座内径，以用于形成螺旋密封挡圈的径向调整间隙；

相应地，弧形装配孔为光孔，且弧形孔的宽度大于用于装配部装配的螺钉的大径。

可选地，螺旋密封圈的外表面具有外螺纹；

相应地，密封座的内表面具有与所述外螺纹配合的内螺纹。

可选地，密封总成与螺母连接头连接的一端为台阶孔；

相应地，连接头具有台阶台肩，该台阶台肩与台阶孔间构成轴孔配合；

其中，密封总成在台阶孔处开有紧定螺钉孔；

提供与旋入紧定螺钉孔的紧定螺钉，用于密封总成与连接头间的锁固。

可选地，台阶台肩与台阶孔的配合面至少设有一道密封圈。

可选地，密封螺纹的螺纹槽的形状与丝杠螺旋齿的形状相同。

可选地，在所述滚珠丝杠副的螺母螺牙的两侧各构造出一个螺旋形通道；

相应地，螺母侧螺牙探入丝杠侧螺旋槽，在轴向一侧与确定出螺旋槽的该侧丝杠螺牙确定出一螺旋形通道，而在另一侧与确定出螺旋槽的该另一侧丝杠螺牙确定出另一螺旋形通道；

在螺旋形通道内沿通道走向连续地排列有滚珠；

相应地，在滚道的两端适配有有反向器。

依据本发明的实施例，还提供了一种前述密封结构的滚珠丝杠副。

依据本发明的实施例，在滚珠丝杠副的两端各配有一个基于滑动摩擦结构的螺旋密封结构，通过密封总成所具有的螺旋密封圈与丝杠配合形成的滑动副，提供相对可靠的接触式密封，可以降低润滑剂的泄漏量，同时减少细小灰尘进入到滚珠丝杠副内部。

附图说明

图1为本发明第一实施例中滚珠丝杠副的轴向剖面示意图。

图2为本发明第一、第二、第三和第四实施例中丝杠的轴向剖面示意图。

图3为本发明第一、第二、第三和第四实施例中螺旋密封圈的轴向剖面示意图。

图4为本发明第一、第二、第三和第四实施例中螺旋密封圈的外形结构示意图。

图5为本发明第一和第二实施例中螺旋密封挡圈的轴向剖面示意图。

图6为本发明第一和第二实施例中螺旋密封挡圈的外形结构示意图。

图7为本发明第一和第二实施例中螺旋密封圈、螺旋密封挡圈和丝杠的轴向剖面示意图。

图8、图9为本发明第一和第二实施例中螺旋密封挡圈和丝杠之间的配合间隙示意图。

图10为本发明第一实施例中密封座的轴向剖面示意图。

图11为本发明第一实施例中密封座的外形示意图。

图12为本发明第一实施例中密封座、螺旋密封圈和螺旋密封挡圈的轴向剖面示意图。

图13为本发明第一、第二、第三和第四实施例中丝杠、密封座和螺旋密封圈的径向截面示意图。

图14为本发明第一和第三实施例中螺母的安装密封总成端与反向器的配合示意图。

图15、图16为本发明第一和第三实施例中螺母的安装密封总成端的结构示意图。

图17、图18、图19为本发明第一和第三实施例中滚珠反向器的结构示意图。

图20为本发明第一和第三实施例中滚珠反向器底部与螺母之间密封垫的结构示意图。

图21为本发明第一和第三实施例中螺母、滚珠反向器和滚珠的配合示意图。

图22为本发明第一实施例中密封总成与螺母的配合示意图。

图23为本发明第二实施例中滚珠丝杠副的轴向剖面示意图。

图24为本发明第二实施例中密封座的轴向剖面示意图。

图25为本发明第二实施例中密封座的外形示意图。

图26为本发明第二实施例中密封座、螺旋密封圈和螺旋密封挡圈配合的轴向剖面示意图。

图27、图28为本发明第二和第四实施例中螺母的安装密封总成端的结构示意图。

图29、图30为本发明第二和第四实施例中滚珠反向器的结构示意图。

图31为本发明第二和第四实施例中滚珠反向器底部与螺母之间密封垫的结构示意图。

图32为本发明第二和第四实施例中螺母、滚珠反向器和滚珠的配合示意图。

图33为本发明第二实施例中密封总成与螺母的配合示意图。

图34为本发明第三实施例中滚珠丝杠副的轴向剖面示意图。

图35为本发明第四实施例中滚珠丝杠副的轴向剖面示意图。

图中，1.丝杠；1a、1b.第一侧面；1c.第一顶面；1d.第一底面；2.螺母；2a.第一作用面；2b.楔形面；21.第一螺钉孔；22.第一O形密封槽；23.第一缺口；24、25.第二螺钉孔；26.第一密封槽；27.第一注油孔；3.滚珠；4.反向器；4a.反向引导作用面；4b.定位面；41.第二O形密封槽；42、43.第三螺钉孔；44.第二密封槽；5.密封座；5a.第二作用面；5b.第三作用面；51.密封座内螺纹；52.第三O形密封槽；53.第二缺口；54.第四螺钉孔；55.第五螺钉孔；56.第三缺口；6.螺旋密封圈；61.第一螺旋槽；6a、6b.第二侧面；6c.第二底面；6d.螺旋密封槽中心孔壁；62.第二螺旋槽；7.挡圈；7a、7b.第三侧面；7c.第三底面；7d.第四作用面；71.第三螺旋槽；72.弧形孔；8.O形密封圈；9、10.紧定螺钉；11.密封垫；Δ₁、Δ₂.径向间隙；Δ₃、Δ₄.轴向间隙。

具体实施方式

滚珠丝杠副的全称是滚珠丝杠螺母副，常规滚珠丝杠副的螺纹滚道型面是单圆弧或者双圆弧，滚珠在滚道内的接触角通常为45°。而中国专利文献CN108757871A所公开滚珠丝杠副的滚道型面建立在丝杠和螺母的螺牙沿轴向交叉布置的结构基础上，即丝杠的螺牙探入到螺母的螺牙槽内，并且螺母的螺牙探入到丝杠的螺牙槽内，这样在一个螺牙两侧形成两个螺旋形滚珠运动通道，并以螺牙的侧面作为滚珠的滚道面，这种结构能够显著增大滚珠与滚道的接触角，从而提高滚珠丝杠副的轴向刚度和传动效率。

本发明是在中国专利文献CN108757871A所公开滚珠丝杠副的基础上设计的密封装置，并根据密封要求对滚珠丝杠副结构进行的改进，所适用范围以中国专利文献CN108757871A所公开滚珠丝杠副为例进行描述。在此，将中国专利文献CN108757871A的全部内容援引至此。

对于本领域的技术人员，可以理解的是，滚珠3分布在螺母2所约束的范围之内，密封结构需要配置在螺母2或者螺母总成的两端。

第一实施例：

以下，参照附图1～22说明本发明的滚珠丝杠副及其密封结构的第一实施例。

首先，在前文中对滚珠丝杠副的基本结构做出了说明，而对于丝杠和螺母的螺牙沿轴向交叉布置的滚珠丝杠副则可见于中国专利文献CN108757871A，该专利文献对具有双滚道的滚珠丝杠副进行了比较详细的描述，除了所使用密封结构不一样外，其余部分只是术语名称上的差异，基础结构完全相同。

如图1、2所示，常规丝杠与图1和2中所示的丝杠1都采用基础的外螺纹结构，区别在于外螺纹的牙型不同，常规丝杠的牙型深度相对较小，用于部分的容置滚珠3，而对于图1和图2中所示的丝杠1，其牙型应有足够的深度，能够完全容置滚珠3。

此外，常规丝杠的滚道不仅浅而且比较简单，其深度小于滚珠3的半径，滚道的型面为弧形。图1中所示的位于丝杠1侧的滚道不能独立承载滚珠3，需要与螺母2上的螺牙配合确定出滚道。

丝杠1侧螺牙和螺母2侧螺牙依靠螺牙侧面形成滚珠3的滚道，因此，螺牙的牙高大于滚珠3的直径。同时，丝杠1侧螺牙和螺母2侧螺牙确定出的滚道不会使滚珠3直接与图2所示的第一底面1d及螺母2侧螺牙牙底产生接触，减少运动干涉。

具体地，在丝杠1侧设有外螺纹，螺母2侧则设有内螺纹，内外螺纹的牙型配合，在图1中可以清楚地看出，螺母2侧螺牙大部位于丝杠1侧相邻螺牙之间，并居中设置，螺母2侧螺牙与丝杠1侧相邻两螺牙间确定出滚珠3的滚道。

从图2中可以看出，丝杠1侧螺牙上第一侧面1a、1b具有一个滚道部分，换言之，丝杠1侧螺牙的两个侧面均设有滚道部分。加以适配地，从图1中可以看出，部分地探入到丝杠1侧相邻螺牙间的螺母2侧螺牙的两个侧面也各自形成滚道部分。

进而，螺母2侧滚道部分与丝杠1滚道部分确定出整体的滚道，用于规制出滚珠3的运行路线。

每一滚道在螺母2的螺牙两端形成闭环，从而使滚道构造出一个完整的闭环。

在一些应用中，滚珠3还存在外循环的结构，即不在螺纹副上直接构成闭环，而是通过在例如螺母2上设置外部连接通道，将滚珠从一端向另一端输送，从而将滚道两端连接成闭环。对于本发明同样适用，即滚道自身开环，在开环处适配外部通道，连接开环的两个端，形成完整的闭环。

对于直接在螺纹副部分构造闭环滚道的情形，相应地，滚道为螺旋形，在螺母2的内螺纹的端部设有反向器4，用于两个滚道间的连通，滚珠3在滚动过程中在两个滚道内流转。此结构在中国专利文献CN108757871A中有比较详细的记载，在此不再赘述。

反向器4上的反向引导作用面4a位于螺母2内侧并且面向螺母2内螺纹的端部，从而使滚珠3能够从螺母2内螺纹的任意一侧滚道反向进入螺母2内螺纹的另一侧滚道。

在图1所示的结构中，于螺母2的两端各设有一个连接头，图中所示的连接头是轴头结构，图中密封座5的螺母2所在端套在轴头上，然后使用顶丝（即紧定螺钉）锁固。

以密封座5为基体构造出密封总成，对于密封总成，其可以是单体结构，例如具有较好密封和耐磨性能的聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯，以及在刚性体件上喷涂形成聚四氟乙烯层的部件。

密封总成还可以是分体结构，通过装配形成总成，分体结构有利于降低整体成本，而不至于整个密封总成都必须采用相同的价格较为昂贵的材质，材质的选择余地也比较大。

图1所示结构只配有一个螺母2，关于丝母丝杠机构，在一些应用中会存在双螺母，双螺母装配到一起，需要密封的是双螺母装配所形成螺母总成的两端。相应地，在螺母总成的两端设置连接头，其余同单螺母2结构。

在图1所示的结构中，密封总成是多件结构组合件，密封总成在图中包括密封座5、螺旋密封圈6、挡圈7（整体上该挡圈7的内部也是与丝杠1形成滑动配合的螺旋形结构）和O形密封圈8。

其中，螺旋密封圈6和密封座5均为管套结构，而密封总成相当于续接螺母2，尽管从整体上相当于增加了螺母2的总长度，不过密封可靠性会更好，从而具备更加良好的工况而具有更长的使用寿命。

相应地，用于续接螺母2的密封总成与丝杠1间也形成螺纹副，相对于滚珠丝杠副，密封总成与丝杠1间所形成的螺纹副为滑动摩擦。如前所述，由于螺母2为主承载部分，密封总成与丝杠1间的正压力比较小，所产生的摩擦力也比较小，在形成为滑动摩擦副的条件下，对滚珠丝杠副的效率影响较小。

关于密封总成用于形成摩擦副的部分，应具有较好的密封性能，同时能够满足动密封的要求，由于丝母丝杠机构中的密封属于普通密封，而不属于高温密封（工作温度高于120℃）或者有压密封，技术要求相对比较低，因此，基于动密封的材质均可使用。

对于形成摩擦副的第一部分和与螺母2连接的第二部分间是分体结构时，第二部分可以是刚性部件，例如金属材质的部件，第一部分采用柔性耐磨密封件，如毛毡圈、骨架油封、树脂或尼龙密封件等，这些动密封件适于接触式的滑动密封结构。

第二部分与螺母2间为固定连接，所形成密封结构属于静密封，密封能力容易保证。

在图1所示的结构中，进一步在第二部分，即密封座5，其与螺母2连接的结合面之间设有O型密封圈7，以提高静密封的密封能力。

O型密封圈7可采用橡胶或树脂类材料O型密封圈。

关于滚珠3的约束，即将其约束在滚道内，使其沿滚道运行，滚珠3的型面为球面，约束其相对比较简单，如图2所示，在第一侧面1a、1b成型出槽，槽沿螺牙型面延伸，实质也是螺旋形。槽的横断面曲率半径略大于滚珠3的曲率半径。

如图3所示，螺旋密封圈6为管套结构，套内形成螺旋槽，即图3中所示的第一螺旋槽61，第一螺旋槽61的形状和螺距与丝杠1螺旋齿的形状和螺距相同。

由于螺旋密封圈6不必考虑构造滚道的问题，因此，其结构体现在能够形成管密封的螺纹，螺旋密封圈6的螺纹整体上采用梯形螺纹结构，同时考虑到丝杠1上的螺牙侧面开有如前所述的螺旋形槽，为适配密封，如图3所示，螺旋密封圈6螺牙的侧面设有适配于丝杠1侧螺牙侧面螺旋形槽的螺旋形脊。

如图4所示，在螺旋密封圈6的外圆周面上具有第二螺旋槽62，其螺距与第一螺旋槽61的螺距相同。螺旋密封圈6的外周面与密封座5之间所形成的密封属于静密封，要求相对较低，可以采用纯粹的管螺纹，并可以在密封界面涂密封胶。

如图5、6所示，挡圈7在图中的结构为一个端盖结构，其具有中心孔，用于丝杠1穿过，端盖具有弧形孔72，用作挡圈7的装配孔，通过螺钉将其装配在密封座5的端部。

挡圈7具有端盖状的装配部，即开有装配孔（弧形孔72）的部分，以及图中具有第四作用面7d的部分，记为定位部，定位部探入到密封座5内，用于螺旋密封圈6的轴向定位。

定位部为管套结构，其外径小于密封座5的内径，据此可获得挡圈7的径向调整量。

挡圈7的中心孔内具有与丝杠螺旋齿形状相同的第三螺旋槽71，在实现定位锁紧的条件下，用于滚珠丝杠副的非接触式密封。

如图7所示，螺旋密封圈6的内螺纹与丝杠1的外螺纹表面完全适配形成滑动副，具体是：螺旋密封圈6内螺纹的第一螺旋槽61的两个第二侧面6a、6b分别与丝杠1外螺纹的第一侧面1a、1b紧密接触，第一螺旋槽61的第二底面6c与丝杠1外螺纹的第一顶面1c紧密接触，螺旋密封圈6的中心孔壁6d（牙顶）与丝杠1外螺纹的第一底面1d（牙底）紧密接触。

如图8、9所示，挡圈7的第三螺旋槽71与丝杠1的螺旋齿旋合但不接触，挡圈7在图中是螺旋密封挡圈，其第三螺旋槽71的尺寸大于丝杠螺旋齿的尺寸，挡圈7与丝杠1的配合间隙具有径向间隙Δ₁、Δ₂和轴向间隙Δ₃、Δ₄，这两种间隙大小优选为0.2～0.3mm。径向间隙Δ₁、Δ₂的大小通过调节挡圈7相对于丝杠1轴心的径向偏心量进行调整，其最大值由第三作用面5b和第四作用面7d之间的间隙大小限定。轴向间隙Δ₃、Δ₄的大小通过调节挡圈7相对于螺母2绕丝杠1轴线的旋转角度进行调整，其值应大于丝母丝杠副的轴向游隙。

通过密封总成所具有的挡圈7在接触式密封件的轴向外侧与丝杠1配合形成非接触式密封结构，对附于丝杠1表面的较大硬质污染物具有刮除能力，但对细小灰尘起不了密封作用。在具有较大颗粒污染物的工况环境中，采用螺旋密封挡圈还可以允许适当减小接触式螺旋密封圈的轴向长度，从而降低密封滑动副的摩擦力矩。

弧形孔72会产生周向的调整量，在存在前述的轴向间隙Δ₃、Δ₄的条件下，通过弧形孔72能够调整轴向间隙的大小。在丝杠1导程确定的前提下，轴向间隙Δ₃、Δ₄的最大调整量由弧形孔72的圆弧角度决定。

而对于径向间隙Δ₁、Δ₂，则基于螺钉与弧形孔72的配合，以及挡圈7与密封座5的配合确定。一般而言，弧形装配孔通常为光孔，且光孔孔径大于装配用螺钉大径，装配用螺钉与所适配的弧形装配孔间具有装配余量，同时，挡圈7的伸入密封座5内部分的外径小于密封座5的内径，即在第三作用面5b与第四作用面7d之间留有间隙，因此径向间隙Δ₁、Δ₂的大小可以调整。

图6所示的装配孔为弧形孔72，装配余量同样存在，即图中弧形孔72的宽度大于装配用螺钉的大径。基于机械设计标准和前述的径向间隙Δ₁、Δ₂的大小基本可以适配。如果容许的调整量较大，可以在机械设计标准的基础上加宽弧形孔72。

挡圈7的材料可选用QAL10-3-1.3铝青铜管材。

附图1和图23中，所配为挡圈7的装配结构，在一些实施例中，可以采用弹性挡圈取代挡圈7。

如图10、11所示，密封座5为骨架结构，是刚度相对较大的管套件，其内表面可以是光面也可以加工出螺纹，在图10和图11所示的结构中，密封座5具有内螺纹，该内螺纹的形状和螺距与螺旋密封圈6的外螺纹，即图4中的第二螺旋槽62的形状和螺距相同，两者通过螺纹形成基础连接。

进一步地，在密封座5的与螺母2连接的一端具有第二作用面5a、第三O形密封槽52、第二缺口53以及沿周向分布的多个第四螺钉孔54，用于密封座5与螺母2的固定连接；在密封座5的背离螺母的一端具有至少三个沿周向分布的第五螺钉孔55，用于密封座5与挡圈7的固定连接。

关于密封座5，其管套内为光孔时，其与螺旋密封圈6之间可以采用过盈配合（又称过盈连接）。

为了提高装配的可靠性，在采用了过盈配合的条件下，在密封座5侧面开顶丝孔，使用顶丝进行进一步的固定。

此外，如前所述，密封总成可以采用一体结构，例如整体上采用尼龙套或者树脂套，尼龙套或者树脂套套内开内螺纹，以适配地与丝杠1间形成滑动副。

如图12所示，螺旋密封圈6的第二螺旋槽62与密封座5的螺旋齿51相贴合，在一些实施例中可以采用胶黏结等方式固定联接；在螺旋密封圈6的远离螺母2的一端具有挡圈7，以用于螺旋密封圈6在该端的限位，相应地，螺旋密封圈6的端面与挡圈7相接触。

如图13所示，在有效密封范围内，螺旋密封圈6的内螺纹与丝杠1的外螺纹完全贴合，并且螺旋密封圈6的外螺纹与密封座5的内螺纹完全贴合，从而可以防止滚珠丝杠副内部的润滑剂从密封座5与丝杠1之间泄漏，同时可以防止外部的灰尘等异物从密封座5与丝杠1之间进入滚珠丝杠副内部。螺旋密封圈6在丝杠1轴向上的有效密封长度根据滚珠丝杠的使用要求确定，当要求滚珠丝杠具备较低的摩擦力矩时，可适当减小螺旋密封圈6的有效密封长度，例如取其值为丝杠螺纹导程的0.2～0.6倍，当要求提高滚珠丝杠的密封效果时，可适当增大螺旋密封圈6的有效密封长度，例如取其值为丝杠螺纹导程的1.0～2.0倍。

如图15、16所示，在螺母2的端部具有：1）固定密封座5的第一作用面2a，在第一作用面2a上具有第一O形密封槽22和沿圆周分布的多个第一螺钉孔21；2）固定反向器4的第一缺口23和第二螺钉孔24、25。第一作用面2a与密封座的第二作用面5a相配合；第一O形密封槽22与密封座5上的第三O形密封槽52相配合，用于容纳O形密封圈8；第一缺口23的侧面为楔形面2b，用于反向器4在螺母2上的轴向定位；在第一缺口23的底部具有第一密封槽26，用于放置反向器4与螺母2之间的密封垫11；在螺母2的法兰上加工有第一注油孔27。

如图17、18、19、21所示，在反向器4的内侧具有引导滚珠3反向的反向引导作用面4a；在反向器4的一侧具有定位面4b，定位面4b与螺母2上的楔形面2b相配合，以实现反向器4的轴向定位；在反向器4端部的外圆柱面上具有第二O形密封槽41，用于放置O形密封圈8，以实现反向器4与密封座5之间的密封；在反向器4的底部具有第二密封槽44，用于放置密封垫11，以实现反向器4与螺母2之间的密封；在反向器4上具有两个第三螺钉孔42、43，用于将反向器4固定在螺母2上。

如图20所示，密封垫11与第二密封槽44、第一密封槽26的形状及尺寸相匹配。

如图22所示，挡圈7通过多个沿圆周方向分布的紧定螺钉9固定在密封座5的端部，密封座5通过多个沿圆周方向分布的紧定螺钉10固定在螺母2的端部，为了避免反向器4与密封座5产生干涉，将反向器4的凸出部分置于密封座5的端部第二缺口53内。

第二实施例：

如图23、32所示，在丝杠1的外圆柱面以及螺母2的内圆柱面上均有螺纹，相应形成外螺纹、内螺纹，并且丝杠1和螺母2的螺纹在轴向上以交叉方式配置，即螺母2上的螺纹部分的介入到丝杠1相邻螺牙间，用于确定出滚道。

进而，多个滚珠3位于丝杠1与螺母2所确定出的滚道内，受滚道约束，并沿滚道流转；在螺母2螺纹的两端分别具有反向器4，反向器4上的反向引导作用面4a位于螺母2内侧并且面向螺母2螺纹的端部，从而使滚珠3能够从螺母2螺纹的任意一侧滚道反向进入螺母2螺牙的另一侧滚道；在螺母2的至少一端具有密封装置及密封总成，所述密封装置包括螺旋密封圈6、密封座5、O形密封圈8和挡圈7；螺旋密封圈6和密封座5均为管套结构，且丝杠1从螺母2、螺旋密封圈6和密封座5的套内穿过，形成螺纹副；密封座5与螺母2固定联接；螺旋密封圈6固定在密封座5的套内，并且与丝杠1的螺纹及螺纹牙槽表面紧密接触；在螺母2与密封座5的配合面之间具有O形密封圈8。

从图2中可以看出，丝杠1侧螺牙上第一侧面1a、1b具有一个滚道部分，换言之，丝杠1侧螺牙的两个侧面均设有滚道部分。加以适配地，从图1中可以看出，部分地探入到丝杠1侧相邻螺牙间的螺母2侧螺牙的两个侧面也各自形成滚道部分。

进而，螺母2侧滚道部分与丝杠1滚道部分确定出整体的滚道，用于规制出滚珠3的运行路线。

每一滚道在螺母2的螺牙两端形成闭环，从而使滚道构造出一个完整的闭环。

在一些应用中，滚珠3还存在外循环的结构，即不在螺纹副上直接构成闭环，而是通过在例如螺母2上设置外部连接通道，将滚珠从一端向另一端输送，从而将滚道两端连接成闭环。对于本发明同样适用，即滚道自身开环，在开环处适配外部通道，连接开环的两个端，形成完整的闭环。

对于直接在螺纹副部分构造闭环滚道的情形，相应地，滚道为螺旋形，在螺母2的内螺纹的端部设有反向器4，用于两个滚道间的连通，滚珠3在滚动过程中在两个滚道内流转。此结构在中国专利文献CN108757871A中有比较详细的记载，在此不再赘述。

反向器4上的反向引导作用面4a位于螺母2内侧并且面向螺母2内螺纹的端部，从而使滚珠3能够从螺母2内螺纹的任意一侧滚道反向进入螺母2内螺纹的另一侧滚道。

如图5、6所示，挡圈7在图中的结构为一个端盖结构，其具有中心孔，用于丝杠1穿过，端盖具有弧形孔72，用作挡圈7的装配孔，通过螺钉将其装配在密封座5的端部。

挡圈7具有端盖状的装配部，即开有装配孔（弧形孔72）的部分，以及图中具有第四作用面7d的部分，记为定位部，定位部探入到密封座5内，用于螺旋密封圈6的轴向定位。

定位部为管套结构，其外径小于密封座5的内径，据此可获得挡圈7的径向调整量。

挡圈7的中心孔内具有与丝杠螺旋齿形状相同的第三螺旋槽71，在实现定位锁紧的条件下，用于滚珠丝杠副的非接触式密封。

如图7所示，螺旋密封圈6的内螺纹与丝杠1的外螺纹表面完全适配形成滑动副，具体是：螺旋密封圈6内螺纹的第一螺旋槽61的两个第二侧面6a、6b分别与丝杠1外螺纹的第一侧面1a、1b紧密接触，第一螺旋槽61的第二底面6c与丝杠1外螺纹的第一顶面1c紧密接触，螺旋密封圈6的中心孔壁6d（牙顶）与丝杠1外螺纹的第一底面1d（牙底）紧密接触。

如图8、9所示，挡圈7的螺旋槽71与丝杠1的螺旋齿旋合但不接触，挡圈7在图中是螺旋密封挡圈，其螺旋槽，即第三螺旋槽71的尺寸大于丝杠螺旋齿的尺寸，挡圈7与丝杠1的配合间隙具有径向间隙Δ₁、Δ₂和轴向间隙Δ₃、Δ₄，这两种间隙的大小优选为0.2～0.3mm。径向间隙Δ₁、Δ₂大小通过调节挡圈7相对于丝杠1轴心的径向偏心量进行调整，其最大值由第三作用面5b和第四作用面7d之间的间隙大小限定。轴向间隙Δ₃、Δ₄的大小通过调节挡圈7相对于螺母2绕丝杠1轴线的旋转角度进行调整，其值应大于丝母丝杠副的轴向游隙。

通过密封总成所具有的挡圈7在接触式密封件的轴向外侧与丝杠1配合形成非接触式密封结构，对附于丝杠1表面的较大硬质污染物具有刮除能力，但对细小灰尘起不了密封作用。在具有较大颗粒污染物的工况环境中，采用螺旋密封挡圈还可以允许适当减小接触式螺旋密封圈的轴向长度，从而降低密封滑动副的摩擦力矩。

弧形孔72会产生周向的调整量，在存在前述的轴向间隙Δ₃、Δ₄的条件下，通过弧形孔72能够调整轴向间隙的大小。在丝杠1导程确定的前提下，轴向间隙Δ₃、Δ₄的最大调整量由弧形孔72的圆弧角度决定。

而对于径向间隙Δ₁、Δ₂，则基于螺钉与弧形孔72的配合，以及挡圈7与密封座5的配合确定。一般而言，弧形装配孔通常为光孔，且光孔孔径大于装配用螺钉大径，装配用螺钉与所适配的弧形装配孔间具有装配余量，同时，挡圈7的伸入密封座5内部分的外径小于密封座5的内径，即在第三作用面5b与第四作用面7d之间留有间隙，因此径向间隙Δ₁、Δ₂的大小可以调整。

图6所示的装配孔为弧形孔72，装配余量同样存在，即图中弧形孔72的宽度大于装配用螺钉的大径。基于机械设计标准和前述的径向间隙Δ₁、Δ₂的大小基本可以适配。如果容许的调整量较大，可以在机械设计标准的基础上加宽弧形孔72。

挡圈7的材料可选用QAL10-3-1.3铝青铜管材。

如图24、25所示，在密封座5的中心孔内具有密封座内螺纹51，其形状和螺距分别与螺旋密封圈6第二螺旋槽62的形状和螺距相同；密封座5的一端是法兰结构，在第二作用面5a上具有第三O形密封槽52和沿圆周分布的多个第四螺钉孔54。

在密封座5的背离螺母的一端具有至少三个沿周向分布的第五螺钉孔55，用于密封座5与挡圈7的固定连接。

在密封座的外圆柱面上开有多个沿周向分布的第三缺口56，第三缺口56在圆周方向上的位置及分布与第四螺钉孔54相同，用于容纳所适配的紧定螺钉的螺钉帽以及方便紧定螺钉的装配操作。第三缺口56的设置能够减小螺母2和密封座5连接端的径向尺寸。

如图26所示，螺旋密封圈6的第二螺旋槽62与密封座5的螺旋齿51相贴合，在一些实施例中可以采用胶黏结等方式固定联接；在螺旋密封圈6的远离螺母2的一端具有挡圈7，用于螺旋密封圈6在该端的限位，相应地，螺旋密封圈6的端面与挡圈7相接触。

在有效密封范围内，螺旋密封圈6的内螺纹与丝杠1的外螺纹完全贴合，并且螺旋密封圈6的外螺纹与密封座5的内螺纹完全贴合，从而可以防止滚珠丝杠副内部的润滑剂从密封座5与丝杠1之间泄漏，同时可以防止外部的灰尘等异物从密封座5与丝杠1之间进入滚珠丝杠副内部。螺旋密封圈6在丝杠1轴向上的有效密封长度根据滚珠丝杠的使用要求确定。当要求滚珠丝杠具备较低的摩擦力矩时，可适当减小螺旋密封圈6的有效密封长度，例如取其值为丝杠螺纹导程的0.2～0.6倍，当要求提高滚珠丝杠的密封效果时，可适当增大螺旋密封圈6的有效密封长度，例如取其值为丝杠螺纹导程的1.0～2.0倍。

如图27、28所示，在螺母2的端部具有：1）固定密封座5的法兰，在第一作用面2a上具有第一O形密封槽22和沿圆周分布的多个第一螺钉孔21；2）固定反向器4的第一缺口23和第二螺钉孔24、25。第一作用面2a与密封座第二作用面5a相配合；第一O形密封槽22与密封座5上的第三O形密封槽52相配合，用于容纳O形密封圈8；第一缺口23的侧面为楔形面2b，用于反向器4在螺母2上的轴向定位；在第一缺口23的底部具有第一密封槽26，用于放置反向器4与螺母2之间的密封垫11。

如图29、30、32所示，在反向器4的内侧具有引导滚珠3反向的反向引导作用面4a；在反向器4的一侧具有定位面4b，定位面4b与螺母2上的楔形面2b相配合，以实现反向器4的轴向定位；在反向器4的端面上具有第二O形密封槽41和两个第三螺钉孔42、43，第二O形密封槽41用于放置O形密封圈8，以实现反向器4与密封座5之间的密封，两个第三螺钉孔42、43用于实现反向器4在螺母2的固定；在反向器4的底部具有第二密封槽44，用于放置密封垫11，以实现反向器4与螺母2之间的密封。

如图31所示，密封垫11与第二密封槽44、第一密封槽26的形状及尺寸相匹配。

如图33所示，反向器4固定于螺母2端部的第一缺口23内。

如图34所示，挡圈7通过多个沿圆周方向分布的紧定螺钉9固定在密封座5的端部；密封座5通过多个沿圆周方向分布的紧定螺钉10将密封座5固定在螺母2的端部。

第三、四实施例：

如图35所示，分别记为第三、四实施例，其中，将第一、二实施例的挡圈7更换为普通的弹性挡圈，同时保留螺旋密封圈6及其接触式密封结构。因为弹性挡圈不具备密封功能，所以相比较于第一、二实施例，这两种实施方式降低了密封装置刮除粘附于丝杠表面的较大硬质颗粒污染物的能力，但是能够简化结构，适用于无较大硬质颗粒污染物的较洁净的工况环境。

本发明实施不限于上述四种方式，也包含其它能够实现其结构和功能的实施方式，例如在一根丝杠上成对安装两个螺母时，在两个螺母的远端分别配置一个密封总成的实施方式。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (14)

1.一种密封结构，用于滚珠丝杠副的密封，其特征在于，在滚珠丝杠副的螺母端部或螺母总成端部具有连接头；

提供与连接头固定连接的密封总成，该密封总成的内表面具有密封螺纹，该密封螺纹与滚珠丝杠副的丝杠旋合形成接触式密封滑动副；

其中，螺母总成是指两个螺母配对使用所形成的总成。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封总成为一体结构；或

密封总成包括：

密封座，该密封座为管套件，该密封座的一端与螺母的连接；

螺旋密封圈，该螺旋密封圈为嵌入密封座内的密封套，该密封套的内表面提供所述密封螺纹。

3.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，螺旋密封圈与密封座间为过盈配合。

4.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，密封座与螺旋密封圈间还具有：

密封座开有径向的紧定螺钉孔，以用于密封座与螺旋密封圈间的锁固；或：

密封座在背离螺母的一端设有挡圈，以用于螺旋密封圈在密封座轴向的限位。

5.根据权利要求4所述的密封结构，其特征在于，所述挡圈为弹簧挡圈；或：

挡圈构造为螺旋密封挡圈，该螺旋密封挡圈一端与密封座背离螺母的一端连接。

6.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于，螺旋密封挡圈具有与丝杠螺旋齿形状相同的螺旋槽，该螺旋槽与丝杠螺旋齿旋合并留有配合间隙，以用于形成非接触式的密封结构。

7.根据权利要求6所述的密封结构，其特征在于，螺旋密封挡圈与密封座间的连接结构为：

螺旋密封挡圈具有装配部和定位部，其中，装配部为具有内螺纹的端盖，且装配部上开有至少两个弧形装配孔；

定位部为自装配部向密封座所在侧延伸出的内螺纹套状体，套状体探入密封座，用于螺旋密封圈的轴向定位；

相应地，密封座的端部开有螺钉孔，提供螺钉，通过弧形装配孔将螺旋密封挡圈装配在密封座上。

8.根据权利要求7所述的密封结构，其特征在于，定位部外径小于密封座内径，以用于形成螺旋密封挡圈的径向调整间隙；

相应地，弧形装配孔为光孔，且弧形孔的宽度大于用于装配部装配的螺钉的大径。

9.根据权利要求2~8任一所述的密封结构，其特征在于，螺旋密封圈的外表面具有外螺纹；

相应地，密封座的内表面具有与所述外螺纹配合的内螺纹。

10.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，密封总成与螺母连接头连接的一端为台阶孔；

相应地，连接头具有台阶台肩，该台阶台肩与台阶孔间构成轴孔配合；

其中，密封总成在台阶孔处开有紧定螺钉孔；

提供与旋入紧定螺钉孔的紧定螺钉，用于密封总成与连接头间的锁固。

11.根据权利要求10所述的密封结构，其特征在于，台阶台肩与台阶孔的配合面至少设有一道密封圈。

12.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，密封螺纹的螺纹槽的形状与丝杠螺旋齿的形状相同。

13.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，在所述滚珠丝杠副的螺母螺牙的两侧各构造出一个螺旋形通道；

相应地，螺母侧螺牙探入丝杠侧螺旋槽，在轴向一侧与确定出螺旋槽的该侧丝杠螺牙确定出一螺旋形通道，而在另一侧与确定出螺旋槽的该另一侧丝杠螺牙确定出另一螺旋形通道；

在螺旋形通道内沿通道走向连续地排列有滚珠；

相应地，在通道的两端适配有反向器。

14.一种具有权利要求1~13任一所述的密封结构的滚珠丝杠副。