(57)【要約】【課題】回転軸シールリングが多くの適用事例において１つの部品として高い動的密封性を発揮することができる組立体及び回転軸シールリングを提供する。【解決手段】組立体は軸１と回転軸シールリング２とを有し、回転軸シールリング２は軸１を包囲し、エラストマ体４と結合された支持体３を備える。エラストマ体４は軸１に当接するシールリップ５を形成し、シールリップ５は軸１に対向する面に、シールリップ５の内周に沿って延びる正弦波形に湾曲したシール先端部６を備える。シール先端部６は軸１の外周面７に当接しており、シール先端部６は、軸１の長手方向軸線と４０°乃至８０°の範囲内の少なくとも１つの角度αを成す第１の側面６ａを備えるとともに、軸１の長手方向軸線と１０°乃至６０°の範囲内の少なくとも１つの角度βを成す第２の側面６ｂを備える。回転軸シールリング２は、上記組立体において適用される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸（１）と回転軸シールリング（２）とを有する組立体であって、
前記回転軸シールリング（２）は前記軸（１）を包囲し、
前記回転軸シールリング（２）はエラストマ体（４）と結合された支持体（３）を備え、
前記エラストマ体（４）は前記軸（１）に当接するシールリップ（５）を形成し、
該シールリップ（５）は前記軸（１）に対向する面に、前記シールリップ（５）の内周に沿って延びる正弦波形に湾曲したシール先端部（６）を備え、
前記シール先端部（６）は前記軸（１）の外周面（７）に当接しており、
前記シール先端部（６）は、前記軸（１）の長手方向軸線と４０°乃至８０°の範囲内の少なくとも１つの角度（α）を成す第１の側面（６ａ）を備えるとともに、前記軸（１）の前記長手方向軸線と１０°乃至６０°の範囲内の少なくとも１つの角度（β）を成す第２の側面（６ｂ）を備えることを特徴とする組立体。
【請求項２】
前記第１の側面（６ａ）及び前記第２の側面（６ｂ）が、それぞれ前記外周面（７）上の位置において前記長手方向軸線と成す角度の合計は９０°であることを特徴とする請求項１記載の組立体。
【請求項３】
前記正弦波形に湾曲したシール先端部（６）の二倍振幅（２ａ）は、０．３乃至１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の組立体。
【請求項４】
前記シールリップ（５）は、ばねにより付勢されていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の組立体。
【請求項５】
前記シール先端部（６）には、前記外周面（７）から所定の距離（ｓ）離間されている二次シール先端部（８）が、前記軸線方向に隣接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の組立体。
【請求項６】
前記距離（ｓ）は、０．０３乃至０．０５ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項５記載の組立体。
【請求項７】
前記シール先端部（６）は、前記軸（１）に対向する前記シールリップ（５）の面（９）から突出しており、前記面（９）は前記外周面（７）から０．０５乃至０．５ｍｍの範囲内の間隙距離（ｘ）離間されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の組立体。
【請求項８】
前記シール先端部（６）の先端（６ｃ）は、前記シールリップ（５）の潤滑剤側の端部から０．５乃至１ｍｍ離間されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の組立体。
【請求項９】
ハウジング（１０）と前記回転軸シールリング（２）の前記支持体（３）との間に、嵌合部（１１）が配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の組立体。
【請求項１０】
回転軸シールリングであって、請求項１乃至９のいずれか１項記載の組立体において適用される回転軸シールリング（２）であることを特徴とする回転軸シールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸と回転軸シールリングとを有する組立体及び回転軸シールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
正弦波形に湾曲したシール先端部を備えた回転軸シールリングは特許文献１により既に公知となっている。
【０００３】
この公知の回転軸シールリングは、潤滑剤、特に油に対する完全な密封性を保証できないことが多く、そのため通常は標準的なシールと組み合わされる。このような組み合わせは、特許文献１の図１に開示されている。
【０００４】
こうした背景のもと、他のシール要素を必要としないように、動作条件とはほとんど無関係に、特に軸の回転数及び軸の回転方向と無関係に、あらゆる種類の潤滑剤を申し分なく確実に密封する回転軸シールリングの需要が生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第１９５２２８９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、先に述べた種類の組立体を改良して、回転軸シールリングが多くの適用事例において１つの部品として高い動的密封性を発揮することができる組立体及び回転軸シールリングを提供するという課題に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、前述の課題は、請求項１の特徴を備えた組立体により解決される。
【０００８】
本発明により、まず、油密性はたった１つのシール要素によって達成可能であることが判明した。複数の回転軸シールリングの組み合わせは不要であり、本発明においては備えられていない。回転軸シールリングは、正弦波形に湾曲したシール先端部を有するシールリップを備え、該シール先端部は、組み付けられた状態において、軸の長手方向軸線と２つの角度を形成する。これらの角度は、本発明によれば、少なくとも油密性が与えられるように選択される。他の幾何学的パラメータと相まって、あらゆる種類の潤滑剤に対する申し分のない密封性を保証する角度範囲が、適切な選択により見つかった。密封性は、本発明によれば、動作条件、特に軸の回転数とはほとんど無関係に保証される。
【０００９】
したがって、前述の課題は解決される。
【００１０】
本発明の一態様に係る組立体において、第１の側面及び第２の側面が軸の外周面上の位置においてそれぞれ長手方向軸線と成す角度の合計は、９０°であってもよい。これにより結果として特に良好なシール効果が得られる。さらに、異物粒子は潤滑剤側に戻されるのが有利である。
【００１１】
本発明の一態様に係る組立体において、正弦波形に湾曲したシール先端部の二倍振幅は０．３乃至１．０ｍｍであってもよい。これにより、上記シール先端部は、比較的幅広な接触面で、軸の外周面に接触する。その結果、軸への放熱が明らかにより迅速に行われる。したがって、シールリップの臨界温度は従来のシールリップに比べて明らかに低くなる。潤滑剤もまた、従来のシールリップの場合ほど、熱的及び機械的に著しく劣化されない。
【００１２】
本発明の一態様に係る組立体において、シールリップは、ばねにより付勢されなくてもよい。このため、有利なことに、通常、シールリップを軸の外周面に対して押圧する比較的高価なコイルばねを用いなくてもよい。シールリップを軸の外周面に対して押圧するためにコイルばね又は類似の別個のばねを備えないことは好適である。
【００１３】
本発明の一態様に係る組立体において、シール先端部には、軸の外周面から距離（ｓ）を隔てた二次シール先端部が軸線方向に隣接していてもよい。これによって、潤滑剤貯蔵部として機能することのできる一種の環状間隙又は環状空間が形成される。
【００１４】
本発明の一態様に係る組立体において、距離（ｓ）は、０．０３乃至０．０５ｍｍの範囲内にあってもよい。１０ｂａｒまでの耐圧性を保証するため、同時に潤滑油貯蔵部としての機能を果たす環状空間の後ろには、環状の二次シール先端部が配設される。この二次シール先端部は、無加圧状態においては軸の外周面までの距離（ｓ）を前述の範囲内に保持し、加圧時には軸に当接する。これによって加圧により誘起される追加的な接触圧力が相殺され、正弦波形のシール先端部は負荷が軽減される。
【００１５】
本発明の一態様に係る組立体において、シール先端部はシールリップの軸に対向する面から突出していてもよく、ここで、この軸に対向する面は軸の外周面から０．０５乃至０．５ｍｍの範囲内の間隙距離（ｘ）を持って離間されている。この間隙距離により良好な密封性がもたらされると同時に、異物粒子が潤滑剤側に保持される。
【００１６】
本発明の一態様に係る組立体において、シール先端部の先端は、シールリップの潤滑剤側の端部から０．５乃至１ｍｍ離間していてもよい。この距離の長さにより良好な密封性がもたらされると同時に、異物粒子が潤滑剤側に保持される。
【００１７】
本発明の一態様に係る組立体において、ハウジングと回転軸シールリングの支持体との間には嵌合部が配置されてもよい。嵌合部はエラストマ製であるのが有利である。このようにして、特許文献１に開示されているような金属同士によるシールが回避される。
【００１８】
上記回転軸シールリングは、ここに記載されている態様の組立体において適用可能である。請求項において、組立体に関して個々に又は参照して組み合わせて記載した独自の構造的特徴を備えた回転軸シールリングは、潤滑剤に対する密封に関して非常に良好な結果をもたらす。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る組立体及び回転軸シールリングによれば、回転軸シールリングが多くの適用事例において１つの部品として高い動的密封性を発揮することができるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】軸の外周面上に嵌着された、正弦波形に湾曲したシール先端部を有する回転軸シールリングを備える本発明の実施の形態に係る組立体の部分断面図である。
【図２】図１に記載のシール先端部を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図３】不織布からなる保護リップを有する一変形例としての回転軸シールリングを示す図である。
【図４】エラストマからなる前置きされたシールリップを有する一変化例としての回転軸シールリングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る回転軸シールリング及び組立体について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示すように、軸１と回転軸シールリング２とを有する本発明の実施の形態に係る組立体において、回転軸シールリング２は軸１に嵌着されている。回転軸シールリング２はエラストマ体４と結合されている支持体（補強環）３を備えており、エラストマ体４は軸１に当接するシールリップ５を形成している。シールリップ５は、軸１に対向する面に、シールリップ５の内周に沿って延びる正弦波形に湾曲したシール先端部（リップ先端部）６を備えており、シール先端部６は軸１の外周面７に当接している。
【００２３】
支持体３は金属製である。
【００２４】
図２に詳細に示すように、シール先端部６は、軸１の長手方向軸線と４０°乃至８０°の範囲内の少なくとも１つの角度（α）を成す第１の側面６ａを備え、また、シール先端部６は、軸１の長手方向軸線と１０°乃至６０°の範囲内の少なくとも１つの角度（β）を成す第２の側面６ｂを備える。
【００２５】
角度（α）は潤滑剤側に形成されている。
【００２６】
第１の側面６ａ及び第２の側面６ｂがそれぞれ軸１の外周面７上の位置において長手方向軸線と成す角度の合計は、９０°である。
【００２７】
正弦波形に湾曲したシール先端部６の二倍振幅（２ａ）は０．３乃至１．０ｍｍである。
【００２８】
シールリップ５はばねにより付勢されていない。
【００２９】
シール先端部６には、軸１の外周面７から距離（ｓ）を隔てて二次シール先端部８が軸線方向に隣接している。この距離（ｓ）は、０．０３乃至０．０５ｍｍの範囲内である。
【００３０】
シール先端部６は、軸１に対向するシールリップ５の面９から突出しており、面９は軸１の外周面７から０．０５乃至０．５ｍｍの範囲内の間隙距離（ｘ）だけ離間されている。
【００３１】
シール先端部６の先端６ｃは、シールリップ５の潤滑剤側の端部から０．５乃至１ｍｍの範囲内の長さ（ｙ）だけ離間している。
【００３２】
図１に示すように、ハウジング１０と回転軸シールリング２の支持体３との間にエラストマ製の嵌合部１１が配置されている。
【００３３】
図２は、最良の密封機能を確保するために必須の具体的な特徴を示している。シールリップ５は、軸径に応じて、内周全体にわたり３乃至５の正弦波形の周期を備える。
【００３４】
シールリップ５のシール先端部６の形状は、角度α及び角度β、間隙距離（ｘ）、ならびに長さ（ｙ）により画定され、ａは正弦波形曲線部の振幅に対応する。ｓは軸１の外周面７から二次シール先端部８までの距離を表す。
【００３５】
好適には、これらのパラメータは以下の値をとる。
α＝４０〜８０°
β＝１０〜６０°
ただし、両角度の合計は好適には９０°とし、両角度は同じ値をとることもできる。
【００３６】
ｘ＝０．０５〜０．５ｍｍ
ｙ＝０．５〜１．５ｍｍ
２ａ＝０．３〜１．０ｍｍ
ｓ＝０．０３〜０．０５ｍｍ
【００３７】
シール先端部６の軸線方向の伸長、すなわち二倍振幅は、軸径に応じて０．３ｍｍ乃至最大で１．０ｍｍである。
【００３８】
正弦波形の周期の数は、軸径が５乃至２５ｍｍの場合には好ましくは３、軸径が２５乃至２００ｍｍの場合には好ましくは５である。
【００３９】
パラメータｘ及びｙにより決定されて設定された間隔と、正弦波形のシール先端部６とによって、密封対象空間にあることの多い比較的大きな粒子が、シール先端部６に堆積することはなく、粒子の堆積によりシール効果に影響を及ぼすことはない、ということが保証されている。
【００４０】
１０ｂａｒまでの耐圧性を保証するため、同時に潤滑油貯蔵部としての機能を果たす環状空間１２の後ろには、環状の二次シール先端部８が配設されている。この二次シール先端部は、無加圧状態においては軸１の外周面７までの距離（ｓ）を維持し、加圧負荷時には軸１に当接する。これによって加圧により誘起される追加的な接触圧力は相殺され、正弦波形のシール先端部６は負荷が軽減される。
【００４１】
正弦波形のシール先端部６には、従来のシール先端部と比べて、以下の利点がある。
【００４２】
上記シール先端部６は、軸の全周に、従来のシール先端部に比べ最大で３００％大きな、又は幅広な接触面において接触する。その結果、軸１への放熱が明らかにより迅速に行われる。
【００４３】
したがって、シールリップの臨界温度が従来のシールリップに比べて明らかに低くなる。潤滑剤もまた、従来のシールリップの場合ほど、熱的及び機械的に著しく劣化されない。
【００４４】
正弦波形曲線部により、シール先端部６は明らかにより良好に潤滑される。その結果、発生する摩擦熱もしくは動力損失はより小さくなる。発生する軸摩耗はより小さくなり、摺動幅での摩耗はより小さくなる。
【００４５】
正弦波形のシール先端部は、一般的に、その曲線部に起因して、粘度の低い潤滑剤を、いずれの回転速度範囲においても確実に密封することは難しい。正弦波形のシール先端部の振幅及び傾きによっては、軸の回転数、及び例えば軸の振れ、ハウジングのずれ又は潤滑剤の湿潤特性といった他の動作条件に起因して、漏れが発生することがある。
【００４６】
さらに、上記シール先端部の、部分的に大きな送り作用により、上記シール先端部は、持続的に空気を吸い込むので、排気が行われない車軸、ギア装置、又はさらにエンジンにおいて、許容できない高い超過圧力がもたらされることが多い。
【００４７】
本発明によれば、上記点は、シールリップの幾何学形状の独特の構成により補償される。製造に起因して送りらせん条溝を備えた軸上でも、確実に密封される。図３及び４は、正弦波形のシール先端部を有する他の回転軸シールリングを示し、これらにおいては、空気の吸込みは、前置きされたエラストマ製のシールリップ（図４）及び／又は不織布製の保護リップによって最小に抑制される。
【符号の説明】
【００４８】
１  軸
２  回転軸シールリング
３  支持体（補強環）
４  エラストマ体
５  シールリップ
６  シール先端部（リップ先端部）
６ａ  第１の側面
６ｂ  第２の側面
６ｃ  先端
７  軸の外周面
８  二次シール先端部
９  面
１０  ハウジング
１１  嵌合部
１２  環状空間
ａ  振幅
ｓ  距離
ｘ  間隙距離
ｙ  長さ
α  角度
β  角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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