(57)【要約】  本発明は、弾性的に変形可能なシール膜（２８）により互いに結合されている保持区分（２４）とシール区分（２６）とを備えた軸方向の運動用接触形シールリング（２０）に関する。シール膜（２８）は、運動用接触形シールリング（２０）の周方向で複数の空間構造領域Ｒを有している。空間構造領域Ｒは、シール膜（２８）の周辺リザーバとして働く。中心軸線（２２）を中心とした運動用接触形シールリング（２０）の回転運動に付随する、シール膜（２８）に作用する遠心力ＦＲにより、少なくとも空間構造領域において、半径方向でのシール膜（２８）の拡張が引き起こされ、これによりシール区分（２６）にシール膜（２８）によって、圧着力ＦＡとは反対方向である軸方向に向けられた引張力Ｆｚが加えられるようになっている。本発明はさらにこのような軸方向の運動用接触形シールリング（２０）を備えたシールアセンブリ（１０）に関する。
2021517946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の運動用接触形シールリング（２０）であって、
回転軸線（１６）を中心として回転可能なシャフト（１２）に静的に密着して配置可能である保持区分（２４）と、
前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）の中心軸線に対して軸方向でシール面（３０）に動的に密着して当て付けるためのシール区分（２６）と
を備え、
前記保持区分（２４）と前記シール区分（２６）とが、弾性的に変形可能なシール膜（２８）を介して互いに結合されていて、該シール膜（２８）が、前記保持区分（２４）から半径方向で前記シール区分（２６）に向かって離れるように延びていて、前記シール膜（２８）によって前記シール区分（２６）に、前記シール面（３０）に向かう圧着力ＦＡで予荷重を加えることができる、運動用接触形シールリング（２０）において、
前記シール膜（２８）が、前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）の周方向で、複数の空間構造領域Ｒを有していて、該空間構造領域Ｒが、前記シール膜（２８）の周辺リザーバとして働き、前記中心軸線（２２）を中心とした前記運動用接触形シールリング（２０）の回転運動に付随する、前記シール膜（２８）に作用する遠心力ＦＲにより、前記空間構造領域Ｒにおいて、前記シール膜（２８）の半径方向での拡張が引き起こされ、これにより前記シール区分（２６）に、前記シール膜（２８）によって、前記圧着力ＦＡとは反対方向である軸方向に向けられた引張力Ｆｚが加えられるようになっていることを特徴とする、軸方向の運動用接触形シールリング（２０）。
【請求項２】
前記空間構造領域Ｒが、前記シール膜（２８）の襞（４２）を含んでいる、請求項１記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項３】
前記空間構造領域Ｒが、前記シール膜（２８）の凹設部（４８）および／または突出部を含んでいる、請求項１記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項４】
前記凹設部（４８）が、少なくとも部分的に多角形または楕円形、特に長円形、または真円形の基本形状を有している、請求項３記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項５】
前記シール区分（２６）が、前記シール膜（２８）に比べて、前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）の運転使用時に発生する遠心力ＦＲに対して形状安定性であるか、またはその形状を安定化されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項６】
前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）の前記シール区分（２６）が、前記中心軸線（２２）を中心とした前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）の回転運動時に前記シール区分（２６）の半径方向の拡張に抗して作用するために、支持リング（３６）により補強されていて、該支持リング（３６）が、前記シール区分（２６）を好適には半径方向外側で取り囲んでいる、請求項１から５までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項７】
前記シール区分（２６）と前記支持リング（３６）とが互いに一体的に形成されているか、互いに接着されているか、または多成分射出成形部材として形成されているか、あるいは前記シール区分（２６）が、前記支持リング（３６）内に緊締されて保持されて配置されている、請求項６記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項８】
前記保持区分（２４）、前記シール膜（２８）および前記シール区分（２６）が互いに一体的に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項９】
前記支持リング（３６）が、プラスチック材料から、金属から、セラミックから、または複合材料から成っている、請求項６から８までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項１０】
前記シール膜（２８）が、好適には半径方向内側で、少なくとも１つの質量エレメント（５２）、好適には複数の質量エレメント（５２）を備えていて、該質量エレメント（５２）により、前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）の回転運動時の前記シール膜（２８）の半径方向の拡張が支援される、請求項１から９までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項１１】
前記保持区分（２４）が、緊締リングまたは保持リング（３２）を含んでいる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項１２】
前記シール区分（２６）が、少なくとも１つのシールエッジ（２６ａ）または複数のシールエッジ（２６ａ）を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項１３】
前記シール膜（２８）が、粘塑性またはゴム弾性的に変形可能な材料から成っている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング。
【請求項１４】
シャフトケーシング（１４）と、前記シャフトケーシング（１４）に対して相対的に回転軸線（１６）を中心として回転可能であるシャフト（１２）と、前記シャフトケーシングと前記シャフトとの間に形成されるシールギャップ（１８）を密封するための、請求項１から１３までのいずれか１項記載の軸方向の運動用接触形シールリング（２０）とを含むシールアセンブリであって、前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）が前記シャフト（１２）上に相対回動不能に組み付けられていて、前記軸方向の運動用接触形シールリング（２０）のシール区分（２６）が、前記シャフトケーシング（１４）のシール面（３０）に、前記運動用接触形シールリング（２０）の中心軸線（２２）に対して軸方向で密着して当て付けられている、シールアセンブリ。
【請求項１５】
シール膜（２８）にストッパ面（３８）が対応配置されていて、該ストッパ面（３８）において、前記運動用接触形シールリング（２０）の前記シール膜（２８）が、前記シャフト（１２）の予め規定された回転数への到達時に、半径方向外側で支持される、請求項１４記載のシールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向の運動用接触形シールリング（Axial-Wellendichtring）およびこのような軸方向の運動用接触形シールリングを備えたシールアセンブリに関する。
【０００２】
軸方向の運動用接触形シールリング（ＡＷＤＲ）は、実際には、通常は下位の密封タスクのために使用される。したがって、軸方向の運動用接触形シールリングは、しばしば防塵または防滴のために役立つ。いわゆる半径方向の運動用接触形シールリング（ＲＷＤＲ）とは異なり、軸方向の運動用接触形シールリングの動的なシール区分は、シャフト（軸）ではなく、通常はケーシング部分に、シールリングの中心軸線に対して軸方向で密着して当て付けられる。
【０００３】
公知の構造形式は、付加的にラビリンス機能を作用させるいわゆるＶ字形リングおよびガンマ（γ）形リングである。
【０００４】
たとえば、たとえば自動車または工作機械における今日の電動モータの駆動シャフトにより簡単に達成することができる４００００回転／分までの回転数では、軸方向の運動用接触形シールリングは、極めて大きな機械的かつ熱的な負荷にさらされている。このことは、運動用接触形シールリングの寿命を著しく短縮してしまう。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、軸方向の運動用接触形シールリングならびにこのような軸方向の運動用接触形シールリングを備えたシールアセンブリを改良して、上述のような大きな回転数でも改善された寿命を有するようにすることである。
【０００６】
軸方向の運動用接触形シールリングに関する課題は、請求項１に記載された特徴を有する軸方向の運動用接触形シールリングにより解決される。本発明に係るシールアセンブリは、請求項１４に記載されている。本発明の好適な変化形は、従属請求項および明細書の対象である。
【０００７】
本発明に係る軸方向の運動用接触形シールリングは、保持区分を有している。この保持区分は、回転軸線を中心として回転可能なシャフト上に静的に密着して配置可能である。軸方向の運動用接触形シールリングのシール区分は、軸方向の運動用接触形シールリングの中心軸線に対して軸方向でのシール面における動的に密着した当付けのために働く。軸方向の運動用接触形シールリングは、中心軸線を環状に取り囲んでいるので、軸方向の運動用接触形シールリングの中心軸線は、軸方向の運動用接触形シールリングがシャフト上に組み付けられた状態で、シャフトの回転軸線に一致する。保持区分とシール区分とは、弾性的に変形可能なシール膜により互いに結合されている。このシール膜は、保持区分から半径方向で外方に向かってシール区分に向かって離れるように延びている。シール区分には、シール膜によって、軸方向の運動用接触形シールリングがシャフト上に組み付けられている状態で、シール面に対する圧着力ＦＡで予荷重を加えることができる。したがって、シール膜は、軸方向の運動用接触形シールリングが組み付けられた状態で、シール区分のための予荷重エレメントとして働く。本発明によれば、シール膜は、運動用接触形シールリングの周方向で複数の空間構造領域を有している。これらの空間構造領域は、シール膜の周辺リザーバとして働く。中心軸線を中心とした運動用接触形シールリングの回転運動に付随する、シール膜に作用する遠心力により、本発明によれば、少なくとも、シール膜の空間構造領域において、シール区分に対して相対的に半径方向でのシール膜の拡張が生じ、これによりシール区分に、シール膜によって軸方向に向けられた引張力Ｆｚを加えることができる。これにより、軸方向の運動用接触形シールリングの動的に密着したシール区分を、中心軸線を中心とした軸方向の運動用接触形シールリングのその都度の回転数に関連して、つまり回転数に依存して負荷軽減することができる。軸方向の運動用接触形シールリングの設計に応じて、シール区分を、それどころかそれぞれ対応配置されたシール面から離すことができる、つまり軸方向で離れるように運動させることができる。これにより、全体的に、シャフトを極めて大きな回転数で使用した場合に、シール区分自体の機械的かつ熱的な過剰負荷に信頼性をもって抗して作用することができる。本発明に係る軸方向の運動用接触形シールリングのシール区分は、軸方向の運動用接触形シールリングの運転使用時に発生する軸方向の運動用接触形シールリングの回転数もしくは周速度ではそれ自体が変形する必要がない、もしくは変形することができず、これにより、シール区分の材料は、優先的にそれぞれのシール要求に応じて選択することができる。その限りでは、軸方向の運動用接触形シールリングのシール区分は、簡単に粘塑性（zaehelastisch）の材料、たとえばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはシール膜に比べて形状安定性であるか、または主に形状安定性の材料、たとえば金属または（技術的な）セラミックから成っていてよい。シール膜は、粘塑性またはゴム弾性的に変形可能な材料から成っていてよい。基本的に、ここでは、特に当業者にとってよく知られている標準材料、たとえばアクリ��ニトリル・ブタジエンゴムまたはシリコーン、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）ＦＫＭ（フルオロカーボンゴム）またはＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）が考慮される。
【０００８】
シール膜の周辺リザーバとして働く空間構造領域は、運動用接触形シールリングの周方向で、好適には規則的に、互いに対して離間して配置されていてよく、または直接に互いに接して相前後して配置されていてよい。本発明に係る軸方向の運動用接触形シールリングは、幅広い使用可能性を有していて、特に医学、方法技術、工作機械ならびに移動用途でも使用することができる。シール区分の、内在する回転数に依存した自己負荷軽減に基づいて、本発明に係る軸方向の運動用接触形シールリングは、４００００回転／分までの回転数で回転するシャフトの密封タスクのために予定されている。
【０００９】
シール膜は、その延在長さ全体にわたって、またはほぼその延在長さ全体にわたって一様な、つまり均一な肉厚を有していてよい。このことは、製造技術的な利点を提供する。
【００１０】
本発明の好適な実施形態によれば、シール膜の、周辺リザーバとして働く空間構造領域は、シール膜の膜襞を含んでいる。膜襞は、好適には軸方向または厳密に軸方向に延びるように配置されている。シール膜が熱可塑性の材料から成っている場合、たとえばシール膜のエッジの領域における収縮の形の材料弱化部がシール膜の、遠心力により引き起こされる所望の変形性を容易にする。これにより、変形性に関する過度に大きな制限を甘受する必要なしに、シール膜の肉厚、ひいてはその質量を増大させることができる。
【００１１】
シール膜の空間構造領域は、本発明の好適な実施形態によれば、シール膜の凹設部および／または突出部を含んでいてよい。凹設部もしくは突出部は、多角形または楕円形、特に長円形または真円形の基本形状を有していてよい。
【００１２】
極めて特に好適には、シール区分は、シール膜に比べて、軸方向の運動用接触形シールリングの運転使用時に発生する遠心力ＦＲに対して（自体）形状安定的に構成されているか、またはその形状を安定化されている。前者は、たとえば、シール区分が、シール膜の材料に比べて大きな弾性係数を備える材料から成っていることにより達成することができる。
【００１３】
シール区分の形状安定化のために、運動用接触形シールリングは、本発明の変化形によれば、支持リングを含んでいてよい。支持リングにより、シール区分の半径方向の拡張が、運動用接触形シールリングの運転使用時に制限されるか、または阻止されている。シール区分は、支持リングにより、換言すると、半径方向の拡張に対して補強されている。支持リングは、シール区分を本発明により半径方向外側で取り囲むことができる。シール区分は、支持リングに一体成形されていてよく、特に一体的に射出成形されているか、または接着されていてよい。代替的には、シール区分は、支持リング内にプレス嵌めで保持されて配置されていてよい。特に好適には、シール区分と支持リングとは二成分射出成形部材（２Ｋ）として構成されている。支持リングは、プラスチック材料から、金属から、または複合材料から成っていてよい。
【００１４】
支持リングが軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜を取り囲んでいる場合、支持リングは、シール膜のための支持面もしくはストッパ面を形成することができる。これにより、シール膜の遠心力により引き起こされる変形を半径方向で制限することができる。したがってこの場合、支持リングは二重機能を有している。
【００１５】
軸方向の運動用接触形シールリングの保持区分、シール膜およびシール区分は本発明の好適な実施形態によれば、互いに一体的に形成されていてよい。これにより、軸方向の運動用接触形シールリングは廉価に射出成形法により形成することができる。このことは，特に、軸方向の運動用接触形シールリングの大量生産時にコストの利点を提供し、全体的に小さな製造誤差を可能にする。
【００１６】
軸方向の運動用接触形シールリングのシール区分は、１つまたは複数のシールエッジを有していてよい。これにより、軸方向の運動用接触形シールリングの密封性を必要に応じて適合させることができる。
【００１７】
本発明の有利な変化形によれば、シール膜は、好適には半径方向内側で、単に１つの質量エレメントを備えているか、または中心軸線を中心として環状に配置された複数の質量エレメントを備えている。質量エレメントにより、運動用接触形シールリングの回転運動時のシール膜の半径方向の拡張が支援される。質量エレメントは、本発明によれば特に環状に構成されていてよい。
【００１８】
各質量エレメントは、有利には、シール膜に接着、溶接または圧入されている。代替的には、各質量エレメントは、外周側でシール膜に取り付けられていて、特に接着されていてよい。これにより全体的に、軸方向の運動用接触形シールリングの回転運動により派生する遠心力に対するシール膜の応答特性をさらに改善することができる。これにより、シール膜は、必要に応じて、より大きな肉厚を備え、かつ／またはより粘塑性の材料から実現することができる。代替的には、シール膜はフィルム状に極めて小さな、つまり最小化された肉厚で実現することができる。
【００１９】
軸方向の運動用接触形シールリングの保持区分は、シャフト上での信頼性のよい（静的な）密着のために、緊締リングまたは保持リングを含んでいてよい。保持リングは、たとえば保持区分の材料内に埋め込まれて配置されているか、または保持区分に接着されていてよい。保持区分は保持リングに一体的に射出成形されていてもよい。
【００２０】
本発明に係るシールアセンブリは、シャフトケーシングと、シャフトケーシングに対して相対的に回転軸線を中心として回るように回転可能であるシャフトと、上述の軸方向の運動用接触形シールリングとを含んでいる。軸方向の運動用接触形シールリングにより、シャフトケーシングとシャフトとの間に形成されるシールギャップが密封される。軸方向の運動用接触形シールリングは、シャフト上に相対回動不能に組み付けられていて、そのシール区分で、シャフトケーシングのシール面に、運動用接触形シールリングの中心軸線に対して軸方向で好適には予荷重を加えられて、密着して当て付けられている。軸方向の運動用接触形シールリングがシャフト上で軸方向で位置固定されて保持されて配置されていることは自明である。
【００２１】
シャフトは、特に電動モータのモータシャフトとして構成されていてよい。
【００２２】
本発明の別の利点は、明細書および図面から明らかになる。以下に本発明を図面に再現した実施例につき詳しく説明する。図示され説明された実施形態は、決定的な列挙として理解すべきではなく、むしろ本発明を記述するための例示的な性質を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】シャフトと、シャフトケーシングと、シャフトとシャフトケーシングとの間に形成されたシールギャップを密封するための軸方向の運動用接触形シールリングとを備えたシールアセンブリであって、軸方向の運動用接触形シールリングは、シャフト上に静的に密着して配置された保持区分と、シール区分とを有していて、該シール区分は、シャフトケーシングのシール面において軸方向で密着して当て付けられ、かつ保持区分にシール膜を介して結合されており、シール膜は、シール区分を負荷軽減するために遠心力により作動可能であるシールアセンブリを、シャフトが静止している、つまり回転していない状態で示す部分的な断面図である。
【図２】シャフトの回転時の図１に示したシールアセンブリと、シール膜に作用する遠心力により作動させられた、シール面に対して相対的に軸方向の運動用接触形シールリングのシール区分の軸方向に向けて負荷軽減するためのシール膜とを示す部分的な断面図である。
【図３】図１に示したシールアセンブリを、シャフトの最大回転数で、かつ摺動面から軸方向で離間したシール区分と一緒に示す図であって、これは、力ＦＡの克服をもたらす。
【図４】別のシールアセンブリを、シャフトが静止した状態で示す部分的な断面図であり、軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜がその中立位置で、図１に示したシール膜に対して別の賦形を有している。
【図５】図１から図４に示した軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜の実施例を示す部分的な側面図である。
【図６】図５に示したシール膜を示す部分斜視図である。
【図７】図１〜図４に示した軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜の別の実施例を示す部分的な側面図である。
【図８】図７に示したシール膜を示す別の部分的な側面図である。
【図９】図７に示したシール膜を示す部分的な詳細斜視図である。
【図１０】図１〜図４に示した軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜の別の実施例を示す部分的な詳細斜視図である。
【図１１】図１〜図４に示した軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜の別の実施例を示す部分的な側面図である。
【図１２】図１１に示したシール膜を示す部分的な側面図である。
【図１３】軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜がその内面に付加的な質量エレメントを備えているシールアセンブリを示す部分的な断面図である。
【００２４】
図１は、シャフト１２と、ここではシャフトケーシング１４として形成されている機械部分とを備えたシールアセンブリ１０を示している。シャフト１２は、シャフトケーシング１４に対して相対的に、符号１６で示された回転軸線を中心として回転可能である。シャフト１２と、シャフトケーシング１４との間には、シールギャップ１８が形成されている。シールギャップ１８を密封するためには、軸方向の運動用接触形シールリング２０が働く。この軸方向の運動用接触形シールリング２０の中心軸線２２は、シャフト１２の回転軸線１６と一致する。図１では、軸方向の運動用接触形シールリング２０は、シャフト１２が静止、もしくは停止した状態で示されている。
【００２５】
軸方向の運動用接触形シールリング２０は、基部区分または保持区分２４と、シール区分２６とを有している。これらの保持区分２４とシール区分２６とは、シール膜２８を介して互いに結合されている。
【００２６】
シール区分２６は、シャフトケーシング１４の摺動面またはシール面３０に、回転軸線１６に対して軸方向で当て付けられている。当然ながら、シール面３０は、図面に詳細に図示されていない１つの実施例では、シャフトケーシング１４とは別個に形成された機械部分に形成されていてもよい。
【００２７】
軸方向の運動用接触形シールリング２０は、保持区分２４を介してシャフト１２上に相対回動不能に、かつ軸方向で位置固定されて保持されて配置されている。したがって、軸方向の運動用接触形シールリングは、シャフト１２と一緒に回転軸線１６を中心としてシャフトケーシング１４に対して回転可能である。軸方向の運動用接触形シールリング２０の保持区分２４は、シャフト１２において静的に密着して当て付けられている。保持区分２４は、緊締または保持リング３２を備えていてよく、この緊締または保持リング３２により、保持区分２４はシャフト１２上で半径方向のプレス嵌めで保持されている。保持区分２４は、付加的または代替的に、シャフト１２上に軸方向のプレス嵌めにおいて保持されて配置されていてもよい。
【００２８】
シール膜２８は、保持区分２４に一体成形されていて、保持区分２４から、軸方向の運動用接触形シールリング２０の中心軸線に対して半径方向で外方に向かって離れるように延びている。シール膜２８は、ばねエレメントまたは予荷重エレメントとして作用し、ばねエレメントまたは予荷重エレメントにより、シール区分２６は、圧着力ＦＡにより軸方向でシール面３０に対して弾性的に予荷重を加えられている。シール膜２８は、保持区分側の膜セグメント２８ａと、シール区分側の膜セグメント２８ｂとを有している。両方のセグメントは、本明細書では互いに対して曲げられていて、一緒にここでは約１０５°の角度αを形成する。角度αは、１０５°よりも大きくても小さくてもよい。保持区分側の膜セグメント２８ａは、回転軸線１６に対してほぼ半径方向に延びるように配置されている。シール区分側の膜セグメント２８ｂは、回転軸線１６に対してほぼ軸方向に延びるように配置されている。
【００２９】
シール膜２８は、図１に示した実施例によれば、保持区分２４の、シール面から離れる方向に向いた端部区分２４ａに一体成形されていてよい。これにより、軸方向の運動用接触形シールリング２０の特にコンパクトな構造サイズで、シール面３０に対するシール区分２６の十分に大きな軸方向の予荷重を保証することができる。しかし、シール膜２８が、シール面３０に面した端部区分２４ｂにおいて、または保持区分２４の、両端部区分２４ａ，２４ｂの間に配置された中心区分２４ｃにおいて一体成形されていてもよい。シール膜は、シャフトの回転軸線１６とここではたとえば約７５°の角度βを形成する。
【００３０】
シール区分２６は、シール膜２８に一体成形されていてよく、かつこのシール膜２８と一体的に形成されていてよく、または図１に示した実施例のようにシール膜２８とは別個の構造部材の形で形成されていてよい。
【００３１】
環状のシール区分は、支持リング３６の保持溝３４内に配置されていてよい。支持リング３６は、シール膜２８および好適にはシール区分２６の材料に比べてあまり弾性的に変形可能ではないか、もしくは形状安定的に形成されている材料から成っている。したがって、支持リング３６により、シャフト１２の回転時の軸方向の運動用接触形シールリング２０のシール区分２６の望ましくない拡張に抗して作用することができる。シール膜２８は、換言すると、シャフト１２の回転により生じる遠心力ＦＲによってシール区分２６よりも半径方向でより強く変形可能である。シール区分２６の上述の補強により、シール区分２６は、要求に応じてゴム弾性的または粘塑性的に変形可能な材料から成っていてよい。適切な材料として、特にたとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）のようなポリオレフィン材料または当業者によく知られている別のシール材料、たとえば金属またはセラミックが考慮される。支持リング３６および軸方向の運動用接触形シールリング２０のシール区分は、たとえば二成分射出成形法により製造されていてよい。シール区分２６は、図面に詳細に再現されていない１つの実施例によれば、シール膜２８と一体的に構成されていてよい。図１によれば、支持リング３６は、シール膜２８を半径方向で取り囲むことができ、シール膜２８のためのストッパ面または支持面３８を形成することができる。
【００３２】
図２には、シールアセンブリ１０が、シャフトが回転している運転状態で示されている。軸方向の運動用接触形シールリング２０は、シャフトケーシング１４に対して相対的に、符号４０で示された回転方向で回転軸線１６を中心として回転する。シール膜２８には、軸方向の運動用接触形シールリング２０の回転運動に基づいて派生した遠心力ＦＲが作用する。この遠心力ＦＲは、半径方向でのシール膜２８の拡張を引き起こす。この拡張は、シール膜２８の特別な空間構造領域により支援されるか、もしくは可能にされる。この空間構造領域は、シール膜２８の周辺リザーバとして作用する。上述の空間構造領域には、下記で詳しく言及する。
【００３３】
軸方向の運動用接触形シールリング２０の、支持リング３６により半径方向で補強されたシール区分２６は、半径方向で拡開できないか、または僅かにしか拡開することができない。したがって、シール区分２６と支持リング３６とには、半径方向に変形したシール膜２８により、軸方向に向けられた引張力Ｆｚが加えられる。この引張力Ｆｚは、シール面３０から離れる方向に向いていて、したがってシール区分２６をシール膜２８により軸方向でシール面３０に対して押し付ける圧着力ＦＡとは反対方向に向けられている。これにより、シール面３０に密着して当て付けられていたシール区分２６が負荷軽減される。したがって、シール区分２６とシール面３０との間の接触面圧は減じられる。
【００３４】
シール膜２８に作用する遠心力ＦＲの大きさは、シャフト１２の回転数に関連する。回転数が上昇すると、弾性的に変形可能なシール膜２８に作用する遠心力ＦＲ、ひいてはシール膜２８の変形の度合いが拡大する。回転数が低下すると、対応して遠心力ＦＲが減じられ、シール膜２８は自動的に図１に示した出発位置または中立位置の方向に戻るように変形する。これにより、全体的に、回転数に依存したシール区分２６の、軸方向での負荷軽減が達成される。この場合に、シール区分２６が、シャフト１２の回転数の変更時に、半径方向でシール面３０に沿って運動しないように注意すべきである。これにより、シール区分２６もしくはそのシールエッジ２６ａ，２６ｂは機械的にあまり強く負荷されない。必要な場合に、シール膜２８、特にその上述の空間構造領域は、引張力Ｆｚが、シール膜２８の、シール区分２６に作用する圧着力ＦＡを、シャフト１２が所定の回転数に到達した場合に上回るように、設計されていてよい。この場合に、シール区分２６は、シール面３０から（厳密に）軸方向で離れるように運動する。したがって、軸方向の運動用接触形シールリング２０のシール区分２６は、シャフト１２の所定の回転数への到達時に、図３に図示されているように、シール面３０から離間して配置されている。ここで、ＦＡに対して、ＦＡ＝０が当てはまる。
【００３５】
したがって、軸方向の運動用接触形シールリングの構造上の構成により、シール区分２６の摩擦に基づく機械的かつ熱的な過剰負荷に信頼性をもって抗して作用することができる。これにより、軸方向の運動用接触形シールリング２０は、たとえば４００００回転／分までのシャフト１２の極端に大きな回転数でさえ使用することができる。軸方向の運動用接触形シールリング２０の機能原理に基づいて、運動用接触形シールリング２０の寿命も対応して改善することができる。
【００３６】
図４では、シールアセンブリ１０の別の実施例が示されている。軸方向の運動用接触形シールリング２０は、図４では、シャフト１２が静止した運転状態で、つまりその中立状態で示されている。この運転状態では、シール膜２８は、回転軸線１６と、図１に示したシールアセンブリ１０の場合のよりも鋭い角βを形成する。角度βは、図４では約６０°である。角度αは、約１２０°である。
【００３７】
シール膜２８の半径方向の延在長さは、シール膜２８の軸方向の延在長さよりも小さい。シール膜２８の、軸方向の延在長さに対する半径方向の延在長さの比は、特に（約）５：７であってよい。
【００３８】
上述のシールアセンブリ１０では、シール膜２８が代替的に半径方向外方に向かって凸状に湾曲して構成されていてよい。したがって、両膜セグメント２８ａ，２８ｂは、互いに対して曲げられていない。さらに、軸方向の運動用接触形シールリング２０のシール区分２６とシール膜２８とは互いに一体的に形成されていてよい。支持リング３６と、シール区分２６とは、互いに接着されていてよく、二成分射出成形構造部材として、または別の形式で互いに取り付けられていてよい。
【００３９】
図５〜図１２には、種々異なる空間構造領域を備えた、図１〜図４に関連して示された軸方向の運動用接触形シールリングのシール膜２８の種々異なる実施例がそれぞれ部分的にかつ独立した図面で示されている。
【００４０】
図５および図６には保持区分側の膜セグメント２８ａと、シール区分側の膜セグメント２８ｂとを備えた、軸方向の運動用接触形シールリング２０のシール膜２８が、独立した図面で示されている。図５および図６に示したシール膜２８の空間構造領域Ｒは、シール膜２９の襞４２の形で構成されている。この襞４２は、シール膜２８の周方向で相前後して位置して配置されている。シール膜２８の襞のこの形式は、周方向のシール膜２８のいわゆる経本襞またはジクザク襞に相当する。符号４４でシール膜２８の第１の膜折り部が、符号４６で第２の膜折り部が示されている。膜折り部４４，４６は、それぞれシール膜２８全体にわたって、またはほぼシール膜２８全体にわたって延びていてよい。
【００４１】
第２の膜セグメント２８ｂの第１の膜折り部４４は、第２の膜折り部４６よりも半径方向でさらに外側に位置して配置されている。保持区分側の第１の膜セグメント２８ａの領域では、第１の膜折り部４４が第２の膜折り部４６よりもシール区分２６から軸方向でさらに離間して位置している。
【００４２】
シール膜２８の襞４２により、このシール膜２８は、シャフト１２（図１）の回転により生じる遠心力ＦＲの影響下で「広がる」、つまり半径方向で拡張することができる。シール膜２８の材料に固有の弾性的な戻り性に基づいて、シール膜２８は、広がった状態から、図５および図６に示された中立状態へと（シャフトが静止時に）自動的に戻るように変形する。
【００４３】
図７〜図９に部分的に示されたシール膜２８によれば、シール膜２８の周辺リザーバを生じさせる空間構造領域Ｒは、シール膜２８の外面の複数の溝状の凹設部４８を含んでいる。これらの凹設部４８は、それぞれ多角形の基本形状を有していてよい。凹設部４８同士の間には、軸方向の運動用接触形シールリング２０の周方向でそれぞれ膜ウェブ５０が配置されていてよい。膜ウェブ５０により、シール膜の局所的に制限された補強が生じている。これにより、シール膜２８を、特にシールアセンブリ１０のシャフト１２が静止している場合に（図１を参照）、予め規定された形状で安定化することができる。両膜セグメントの凹設部４８は、軸方向の運動用接触形シールリング２０（図１）の周方向で交互に内外に係合する、つまり互いにかみ合っている。
【００４４】
図１０に示したシール膜２８によれば、シール膜２８の凹設部４８は、それぞれ少なくとも部分的に螺旋状に構成されていてもよい。
【００４５】
図１１および図１２に（中立位置で）示されたシール膜２８では、空間構造領域Ｒが、長円形、ここでは楕円形の基本形状を備えたシール膜２８の個別の凹設部４８を含んでいる。凹設部４８は、軸方向の運動用接触形シールリング２０（図１）の周方向で、好適には規則的に、互いに離間して配置されている。空間構造領域Ｒは、図１１および図１２に示した凹設部４８の代わりに、シール膜２８の膨出部または突出部を含んでいてもよい。
【００４６】
シール膜２８の図１３に示した構成によれば、シャフトの回転数変化に対するシール膜２８の応答特性は、個別の質量エレメント５２により、あるいはまた複数の質量エレメント５２により、さらに改善することができる。質量エレメント５２は、シール膜２８に配置されている。質量エレメント５２は、シール膜２８に内側または外側で取り付けられているか、または少なくとも部分的にシール膜２８の材料内に埋め込まれて保持されて配置されていてよい。単独の質量エレメント５２は、たとえば環状に構成されていてよく、特にエラストマから成っていてよい。複数の質量エレメント５２が設けられている場合、これらの質量エレメントは、任意の材料、特に金属から成っていてもよい。複数の質量エレメントは、必要に応じて、シール膜２８とは別個に形成されているエラストマ結合部材（図示せず）により互いに機械的に連結されていてよい。１つの質量エレメント５２もしくは複数の質量エレメント５２の使用により、シール膜２８のために考慮される材料の多彩さが拡大される、かつ／またはシール膜２８を、変更された肉厚、つまりより大きな肉厚またはより小さな肉厚で実現することができる。これにより、全体的に軸方向の運動用接触形シールリング２０もしくはシールアセンブリ１０の多彩な使用可能性をさらに拡大することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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