(57)【要約】【課題】パッキンの封止リップと協働する構成部品の温度及び回転数には無関係に、封止リップのオーバーラップ部の温度発生感度を低下させるようにパッキンを構成する。【解決手段】軸方向封止リップ１１ａが、パッキン１ａの無応力の非組付け状態では、前記パッキンの対称軸線５に対して≧３５゜の設定角度αをとって方位づけられており、半径方向封止リップ７のシールエッジ８を起点として前記軸方向封止リップ１１ａが、前記パッキン１ａの非組付け状態において≧１．４ｍｍの長さＬにわたって延びており、組付け状態では前記軸方向封止リップ１１ａが、０．０５〜０．５５ｍｍの軸方向オーバーラップ値Ｘ２ をもって所属の封止面もしくは当接面２７に支持されており、前記パッキン１ａのパッキン材料の硬度が≦７５ショア硬度Ａを有している。【選択図】図５
2004125176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　特に互いに相対運動する２つの構成部分間に装嵌されて圧力室を液密に仕切るための弾性材料から成る軸用リップ・パッキンであって、溝（３）内に装嵌された該パッキン（１ａ〜１ｅ）が少なくとも１つの第１の半径方向封止リップ（７，３４，３５）を有し、該半径方向封止リップには少なくとも１つの第２の軸方向封止リップ（１１ａ〜１１ｄ；４０）が接続し、しかも少なくとも１つのシールエッジ（８，３６，３７）を有する前記半径方向封止リップ（７，３４，３５）が１つのばね手段によって支持されて、前記パッキン（１ａ〜１ｅ）の対称軸線（５）の方向に方位づけられて回転する構成部材、特に１本の軸（１９）に支持されており、前記軸方向封止リップ（１１ａ〜１１ｄ；４０）が組付け位置において、少なくとも１つのシールエッジ（１２，４１）を介して、前記パッキン（１ａ〜１ｅ）の対称軸線（５）に対して半径方向に方位づけられた当接面（２７，４２）に支持されており、かつ前記パッキン（１ａ〜１ｄ）の半径方向区分内に埋込まれた補強材（６）が少なくとも片側で弾性的なパッキン材料によって囲まれている形式のものにおいて、次の構成手段（ａ〜ｄ）すなわち：
（ａ）軸方向封止リップ（１１ａ〜１１ｄ；４０）が、パッキン（１ａ〜１ｅ）の無応力の非組付け状態では、前記パッキンの対称軸線（５）に対して≧３５゜の設定角度αをとって方位づけられており、
（ｂ）半径方向封止リップ（７；３４，３５）のシールエッジ（８；３６，３７）を起点として前記軸方向封止リップ（１１ａ〜１１ｄ；４０）が、前記パッキン（１ａ〜１ｅ）の非組付け状態において≧１．４ｍｍの長さＬにわたって延びており、
（ｃ）組付け状態では前記軸方向封止リップ（１１ａ〜１１ｄ；４０）が、０．０５〜０．５５ｍｍの軸方向オーバーラップ値Ｘ２ をもって所属の封止面もしくは当接面（２７，４２）に支持されており、
（ｄ）前記パッキン（１ａ〜１ｅ）のパッキン材料の硬度が≦７５ショア硬度Ａを有していること
を特徴とする、軸用リップ・パッキン。
【請求項２】
　軸方向封止リップ（１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）が、半径方向封止リップ（７）のシールエッジ（８）に対して間隔値Ｚ１ を隔てて、屈曲された区分（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）を有している、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項３】
　残余の軸方向封止リップ（１１ｂ，１１ｃ）に対して屈曲された区分（１６ｂ，１６ｃ）が、対称軸線（５）に対して直角に延びる辺を基準として≧６０゜の傾斜角度βをとって方位づけられている、請求項２記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項４】
　軸方向封止リップ（１１ｄ）の端部寄り区分（１６ｄ）が、対称軸線（５）に対して直角に方位づけられた辺を基準として≦４０゜の傾斜角度γをとって延びている、請求項２記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項５】
　軸方向封止リップ（１１ａ）が、パッキン（１ａ）の無応力状態において半径方向封止リップ（７）のシールエッジ（８）を起点として≧０．８ｍｍから≧０．２ｍｍへテーパを成す壁厚を有している、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項６】
　軸方向封止リップ（１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）が、設定角度αと傾斜角度βもしくは傾斜角度γとの間の屈曲移行部に撓みジョイント（１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）を形成している、請求項２記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項７】
　撓みジョイント（１７ｂ）が、軸方向封止リップ（１１ｂ）の内面側に対称軸線（５）の方に向いた窪みスロート（１８ｂ）を有し、かつ撓みジョイント（１７ｃ，１７ｄ）が、軸方向封止リップ（１１ｃ，１１ｄ）の外面側に配置された窪みスロート（１８ｃ，１８ｄ）を有している、請求項６記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項８】
　撓みジョイント（１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）が材料狭窄部も窪みスロートも有していない、請求項６記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項９】
　窪みジョイント（１８）が潤滑剤溜めとして設けられている、請求項６記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１０】
　パッキン（１ａ）の軸方向封止リップ（１１ａ）のシールエッジ（１２）が、表面成形構造、特にワッフル成形部（２８）を有する当接面（２７）に支持されている、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１１】
　軸方向封止リップ（１１ａ）が、表面成形構造を有する端面（１３）及び／又は表面成形構造を有するシールエッジ（１２）によって、扁平当接面又は表面成形構造を有する当接面（２７）に支持されている、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１２】
　軸方向封止リップ（１１ａ）のシールエッジ（１２）の端面が、ＰＴＦＥコーティングのような減摩性コーティングを有している、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１３】
　軸方向封止リップ（１１ａ）のシールエッジ（１２）が、少なくとも局所的に又は部分的に減摩性コーティングの施された当接面（２７，４２）に支持されている、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１４】
　軸方向封止リップ（１１ａ）が内面側で、当接面（２７）寄りに、もしくは対称軸線（５）の方に向いた変換スワールとして構成された表面成形構造（１４）を有している、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１５】
　パッキン（１ａ，１ｅ）の軸方向封止リップ（１ａ，４０）が、回転する跳ね飛ばしスリーブ（２３）又は回転する跳ね飛ばし円板（４３）と協働する、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１６】
　跳ね飛ばしスリーブ（２３）及び跳ね飛ばし円板（４３）が、回転する軸（１９）に位置固定されている、請求項１５記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１７】
　跳ね飛ばしスリーブ（２３）が円筒形区分（２５）をもって軸（１９）を包囲し、かつ前記跳ね飛ばしスリーブが、パッキン（１ａ）の軸方向封止リップ（１１ａ）を支持する当接面（２７）を有する半径方向区分（２６）を形成している、請求項１５記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１８】
　跳ね飛ばしスリーブ（２３）の円筒形区分（２５）が端面寄りの外周面（２４）に、パッキン（１ａ）と前記跳ね飛ばしスリーブ（２３）との逐次的な組付けを可能にする導入斜面（３１）を有している、請求項１５記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項１９】
　半径方向封止リップ及び／又は軸方向封止リップが、２つ又はそれ以上のシールエッジ（３６，３７）を有している、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項２０】
　パッキン（１ａ）の軸方向封止リップ（１１ａ）が、パッキン（１ａ）の組付け位置においてリングギャップ幅（３０）を維持した状態で当接面（２７）にまで延びる突出リップ（２９）を有している、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項２１】
　パッキンが、半径方向封止リップ（１ａ）を包囲する直径Ｄのチューブばね（９）を緊締ばね手段として有しており、該チューブばねがパッキン（１ａ）の、内法直径を有するリング溝（１０）内に装嵌されており、その場合の直径比Ｄ０：Ｄは≧１．１である、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項２２】
　チューブばね（９）が≦１．３ｍｍの直径Ｄを有している、請求項２１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項２３】
　パッキンが緊締ばね手段として、半径方向封止リップ（３４，３５）を包囲する、半径方向予荷重のかけられたスリット付きのスナップリング（３９）を有している、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項２４】
　パッキン用素材として、ＨＮＢＲのようなエラストマーが特定されている、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項２５】
　パッキン用素材として、ＦＰＭ又はＦＫＷのような弗素ゴムが特定されている、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【請求項２６】
　パッキンが、内燃機関の水ポンプにおいて適用される転がり軸受を封止するために特定されており、しかも軸受レース（４）の溝（３）又は円筒形収容部（４４）内に装嵌されたパッキン（１ａ，１ｅ）が、半径方向封止リップ（７，３４，３５）のシールエッジ（８，３６，３７）をもって軸（１９）又は跳ね飛ばしスリーブ（２３）の円筒形区分（２５）に直接支持されており、かつ前記パッキン（１ａ，１ｅ）の軸方向封止リップ（１１ａ，４０）のシールエッジ（１２，４１）が、前記跳ね飛ばしスリーブ（２３）もしくは跳ね飛ばし円板（４３）の半径方向に方位づけられた当接面（２７，４２）に支持されている、請求項１記載の軸用リップ・パッキン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、特に内燃機関用の水ポンプの転がり軸受において採用され、圧力室を液密もしくは流動媒体密に仕切るための弾性材料から成る軸用リップ・パッキンに関する。該軸用リップ・パッキンはその場合、互いに相対的に運動する２つの構成部分間に配置されている。殊に溝に回動不能に装嵌されたパッキンは、第１の半径方向封止リップと、該半径方向封止リップに接続する第２の軸方向封止リップとから成っている。その場合、少なくとも１つのシールエッジを有する半径方向封止リップは、パッキンの対称軸線の方向に方位づけられて回転する構成部品つまり軸に、ばね部材によって支持されている。別の軸方向封止リップは組付け位置において少なくとも１つのシールエッジを介して、パッキンの対称軸線に対して垂直に方位づけられた当接面に支持されている。軸用リップ・パッキンを補強するために補強材が設けられており、該補強材は殊に有利にはパッキンの半径方向区分内に埋込まれ、かつ少なくとも片面では弾性的なパッキン材料によって包囲されている。
【背景技術】
【０００２】
　明細書冒頭で述べた形式の構造を備えた軸用リップ・パッキンはすでに公知である（例えば特許文献１参照。）。この公知のパッキンの軸方向封止リップは組付け位置において、大きな軸方向のオーバーラップ値をもって遠心スリーブの当接面に支持されている。比較的短い長さ寸法の軸方向封止リップは、軸方向封止リップと当接面との間の軸方向オーバーラップ値が大きいことと相俟って、許容不能に高い過熱を伴うところの高い圧着力を生ぜしめる。その場合特に構成部品の回転数が高い場合には、強い摩耗が生じ、それに伴って封止リップは支持域において「焼ける」ことがあり、これはパッキンの機能にネガティブな影響を及ぼすことになる。
【０００３】
　内燃機関用の冷却水ポンプに装備された転がり軸受に軸用リップ・パッキンを使用する場合は特に、冷却液のような水、水蒸気又は類似媒体の浸透を恒久的に阻止するために、水ポンプ軸受の封止作用が要求される。水ポンプ用の転がり軸受パッキンでは、液状又はガス状の液体侵入を防止するために、パッキンの半径方向リップも軸方向リップも共に常時、転がり軸受の全耐用期間にわたって対応摺動面に永続的に接触させて封止する必要がある。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願第３８ ４３ ３３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　本発明の課題は、公知解決手段の欠点を考慮しつつ、パッキンの封止リップと協働する構成部品の温度及び回転数には無関係に、封止リップのオーバーラップ部の温度発生感度を低下させるようにパッキンを構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　前記課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段によって解決される。
【０００６】
　すなわち本発明の構成によれば、軸方向封止リップは、パッキンに応力のかかっていない無緊張の非組付け状態では、パッキンの対称軸線に対して≧３５゜の設定角度αをとって方位づけられている。半径方向封止リップのシールエッジを起点として軸方向封止リップは、パッキンの無応力状態において≧１．４ｍｍの長さＬにわたって延びている。更に本発明では軸用リップ・パッキンの組付け位置において、軸方向封止リップと所属の当接面もしくは封止面との間に、０．０５〜０．５５ｍｍのオーバーラップ値Ｘ２ が設定されている。これらの構成手段は互いに相俟って、組付け状態において軸方向封止リップと所属の封止面との間における軸方向封止リップのオーバーラップ部の温度発生感度を低減させることになる。本発明の構成手段は、支持域における軸方向封止リップの耐摩耗性を効果的に高め、これによって軸方向封止リップ、ひいてはパッキンの機能及び耐用寿命も改善される。この目的達成を付加的に支援するために本発明では、パッキンのパッキン材料の硬度は≦７５ショア硬度Ａを有しており、この硬度は軸方向封止リップの弾性率にポジティブに作用することになる。
【０００７】
　所属の当接面に支持される軸方向封止リップの設定角度の本発明による増大化は、軸方向封止リップの延長化並びに過度に硬質のパッキン素材の使用回避と相俟って、軸方向封止リップの弾性率を決定的に改善すると共に、本発明の設定した前記課題を具体的に解決することになる。
【０００８】
　特許請求の範囲の請求項２〜請求項２６に記載した構成手段は、本発明の更なる有利の実施形態に他ならない。
【０００９】
　本発明の有利な１実施形態では、軸方向封止リップは、半径方向封止リップのシールエッジに対して間隔を隔てて、屈曲された区分を有している。軸方向封止リップを付加的に屈曲することによって、弾性率を更に高めることが可能になる。本発明では付加的な屈曲部は、半径方向外向きにも半径方向内向きにも方位づけることができる。軸方向封止リップが、残余封止リップに対して半径方向内向きに屈曲された付加的な区分を有している場合、本発明では≧６０゜の傾斜角度βをとって設けることが提案される。屈曲区分の傾斜角度βがその場合、角度≧６０゜をとるのは、パッキンの対称軸線に対して直角なラインを基準としてである。
【００１０】
　前記とは択一的な実施形態として軸方向封止リップは、対称軸線から半径方向外向きに屈曲された端部区分を有することもできる。軸方向封止リップの、このように屈曲された端部区分はその場合、対称軸線に対して半径方向、つまり直角方向に方位づけられた辺を基準として≦４０゜の傾斜角度γをとる。
【００１１】
　軸方向封止リップの弾性率を改善するための更なる構成手段として本発明は、軸方向封止リップの設定角度αと軸方向封止リップの傾斜角度β又はγとの間の屈曲移行域にリング状の凹所もしくは窪みスロートを有している。負荷軽減溝とも呼ばれる前記窪みスロートは、軸方向封止リップの内面側に設けることも、或いは外面側に設けることもできる。この窪みスロートに伴って、軸方向封止リップの意識的な材料薄肉化（シンニング）が生じて、撓みジョイントが形成され、これによって軸方向封止リップには、撓み軟性の終端区分が有利に生じる。従って、許容可能な支持力を超えること無しに、所属の当接面に対する軸方向封止リップの最適な適合が得られる。
【００１２】
　本発明によれば、軸方向封止リップの内面側に配置された窪みスロートは、潤滑剤溜めとして有利に利用可能である。その場合、幾何学的な形状賦与によって、特に半円形状に窪みスロートを成形することによって、潤滑剤固体成分を該窪みスロート内に残留させることが可能になる。これに対して潤滑剤のオイル成分は、半径方向外向きに、つまり軸方向封止リップの支持ゾーンに達し、これによってシールエッジと所属当接面との間に必要とする油膜を保証する。
【００１３】
　更に本発明のパッキンの幾何学的形態では壁厚経過が特定されている。パッキンの無応力状態において軸方向封止リップの壁厚は、半径方向封止リップのシールエッジを起点として軸方向封止リップの自由端へ向かって≧０．９ｍｍから≧０．２ｍｍへテーパを成している。このように形成された軸方向封止リップは、充分な強度もしくは曲げ剛さと所期の高い弾性率とを最適に適合させることになる。
【００１４】
　本発明の有利な更なる構成は、軸方向封止リップと所属の当接面との間の接触域を最小限に抑え、もしくは該接触域を局限するための手段に関する。このために本発明は、当接面が適当な表面成形構造を有することを提案し、これによって軸方向封止リップの支持面は削減される。表面成形構造の成形された当接面としては、例えばワッフル成形部が適している。該ワッフル成形部は、幾何学的な表面構造を形成し、該表面構造は殊に円弧状に局所的に当接面内に凹設配置、或いは又、当接面から凸設配置することができる。削減された接触面は、軸方向封止リップへの熱導入を低減する。表面構造の成形された当接面は、更にまた潤滑剤の受容を助成し、これに伴って軸方向封止リップのシールエッジと所属当接面との間に該軸方向封止リップの耐用寿命のために必要な潤滑膜を保証する。
【００１５】
　表面構造の成形された当接面とは択一的に本発明は、表面構造の成形された端面を有する軸方向封止リップも含むものである。この構成手段によっても、所属の当接面に対する軸方向封止リップの接触面を所期のように削減することが可能になる。
【００１６】
　更に本発明によれば、所属当接面との軸方向封止リップの接触域に少なくともコーティングが設けられている。このためには、軸方向封止リップのシールエッジ端面もしくは自由端に設けたＰＴＦＥコーティングが特に適している。軸方向封止リップのコーティングとは択一的に、軸方向封止リップの支持域の当接面に減摩性コーティングを局所的に施すことも可能である。この当接面のためにも同じくＰＴＦＥコーティングを施すのが有利である。更にまた必要に応じて、当接面にも軸方向封止リップの端面にも共に減摩性コーテイングを施すことも可能である。
【００１７】
　軸方向封止リップの封止確実性を高めるために、該軸方向封止リップは、当接面の方に向いた終端ゾーンの内側にスワールリブを備えている。該スワールリブは、シールギャップの方向へ運動する潤滑剤に所期の戻し搬送を生ぜしめ、これによって封止作用を改善するように配置されている。この場合、回転方向に無関係なパッキン組付けを可能にする変換スワールを軸方向封止リップに設けるのが有利である。このためには例えば、パッキンの対称軸線の方向に方位づけられたＶ字形の矢印構造が適しており、該矢印構造は、回転方向には無関係に潤滑剤の戻し案内を常時保証する。
【００１８】
　本発明の軸用リップ・パッキンは組付け状態では跳ね飛ばしスリーブに有利に配設されており、該跳ね飛ばしスリーブはパッキンと共に、転がり軸受の外レースと軸との間の円環状領域を効果的に封止する。跳ね飛ばしスリーブはその場合、軸に相対回動不能に位置固定されており、かつ、軸用リップ・パッキンの軸方向封止リップのための当接面を形成している。軸の外周面に対して半径方向に方位づけられた領域を専ら形成する跳ね飛ばしスリーブとは択一的に、本発明は、円筒形区分を付加的に有する跳ね飛ばしスリーブも含んでいる。その場合、跳ね飛ばしスリーブの、軸を包囲して軸方向に延びる円筒形区分の外周面は、半径方向封止リップ用の当接面を形成し、かつ前記跳ね飛ばしスリーブの半径方向区分は、本発明の軸用リップ・パッキンの軸方向封止リップ用の当接面を形成している。
【００１９】
　跳ね飛ばしスリーブの円筒形区分は、少なくとも外面側に１つの円環状の導入斜面を有しているのが有利である。この構成手段は、構成部品つまりパッキンと跳ね飛ばしスリーブとの逐次的な組付けを容易にし、この場合パッキンの組付け後に軸は、所属の跳ね飛ばしスリーブを含めて転がり軸受内へ軸方向に導入される。前記導入斜面は、半径方向封止リップの破損のない組付けを可能にする。それというのは半径方向封止リップが、跳ね飛ばしスリーブの軸方向給送時に前記導入斜面によって半径方向に拡張され、かつ損傷や亀裂のリスクなしに跳ね飛ばしスリーブの円筒形区分の外周面における組付け位置を占めることができるからである。外面側の導入斜面に加えて、軸への跳ね飛ばしスリーブの組付けを簡便にするために、円筒形区分の端面寄りの内面側に、円環状の導入斜面、円弧面又は面取り部を設けることも可能である。
【００２０】
　本発明の軸用リップ・パッキンの封止作用を改善する手段として更にまた、半径方向封止リップ及び／又は軸方向封止リップに、２つ又はそれ以上のシールエッジを設けておくことも可能である。複数のシールエッジを有する封止リップは、段階的な適合した封止作用を生ぜしめる。この場合は、各シールエッジを異なった力で支持するように各封止リップを構成することが望ましい。このように構成すれば、より小さな支持力でもって設計されたシールエッジは、シールエッジと当接面とによって特定された後置の封止ゾーンへの不純物又は比較的大きな粒子の侵入を阻止し、ひいては封止性能を改善するプレ・パッキンの機能を果たすことになる。本発明の択一的な構成として、軸方向封止リップは、リングギャップ幅を維持した状態で所属の当接面にまで延びるような突出リップを有することもできる。前記リングギャップ幅はその場合、前記突出リップがリングギャップ幅内への潤滑グリースの侵入を阻止するが、摺動可能に配置された軸方向封止リップの耐用寿命にとって必要とされる潤滑膜を形成するために、潤滑オイルの流入は可能にするように設計もしくは特定されている。この構成手段が特に適しているのは、例えば回転軸が高速回転し、ひいては転がり軸受が高い回転負荷を受ける場合であり、この負荷に対処するために潤滑剤として潤滑グリースが使用され、これに伴なって使用される軸方向封止リップは、摺動シールエッジと非摺動シールエッジとから成る特殊構造の封止リップとして構成されており、かつ、摺動シールエッジに潤滑油を供給するために、使用される潤滑グリースからオイルを抽出できるようになっている。
【００２１】
　軸用リップ・パッキンの本発明の構成は更にまた、半径方向封止リップの摩擦接続式支持を助成する緊締ばね手段の設計にも関わっている。緊締ばね手段としては、≦１．１ｍｍの直径Ｄを有するチューブばねが設けられているのが有利である。この僅かな直径は、構造スペースに適合したチューブばねに設計することを可能にし、従って本発明の軸方向封止リップの設計に不都合な影響を及ぼすことはない。同時にまた、チューブばねの最適化された直径によって、僅かなばね質量が生じ、これは特に、高速回転する軸に半径方向封止リップが支持されている組付け条件にとってポジティブに作用し、これに伴って、僅かなばね質量に基づいて、半径方向封止リップの振動、ひいては回転軸の周面からの該封止リップの不利な離間を阻止することが実証された。
【００２２】
　チューブばねとは択一的な緊締ばね手段として本発明では更に、半径方向予荷重のかけられたスリット付きのスナップリングが設けられている。このためには特に方形成形断面のスナップリングが適しており、該スナップリングは、組付け状態において、軸の周面に対して半径方向に方位づけられて、半径方向封止リップのシールエッジの領域において、僅かな軸方向スペースを必要とするにすぎない。
【００２３】
　本発明による軸用リップ・パッキンの弾性材料のために適した素材として、エラストマー、特にＨＮＢＲが特定されている。エラストマーとしては更にまた、例えばＦＰＭ又はＦＫＷのような熱安定性の弗素ゴムが適している。前記パッキン素材とは無関係にパッキン材料の硬度は≦７５ショア硬度Ａを有している。
【００２４】
　本発明の軸用リップ・パッキンは特に、内燃機関の水ポンプのために特定された転がり軸受を封止するために適している。本発明のパッキンはこの場合、転がり軸受を包囲するアウター軸受レースとポンプ軸との間の円環状領域を効果的に封止する役目を有している。前記軸受レースの溝内に封止作用をもって装嵌された軸用リップ・パッキンは、半径方向封止リップのシールエッジをもって軸の周面にか又は、前記軸に配置された跳ね飛ばしスリーブの円筒形区分に直接支持されている。本発明のパッキンの別の軸方向に方位づけられた封止リップは、前記跳ね飛ばしスリーブの半径方向区分にか又は軸の当接面に摺動可能に支持されている。請求項１の特徴部分に記載した個々の構成手段、例えば軸方向封止リップの特定された設定角度、軸方向封止リップの拡大された長さ、並びに組付け位置に対して、予荷重のかかっていない無応力の封止リップの寸法値を特定する軸方向オーバーラップ値の具体的な限定値は、水ポンプにおいて適用する場合に特に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
　次に図面に基づいて本発明の種々異なった具体的な実施例を詳説する。
【００２６】
　図１では、軸用リップ・パッキンとして形成されたパッキン１ａが半割断面図で示されている。弾性材料、殊にエラストマーから製作されたパッキン１ａは、ビード２をもって摩擦接続式及び形状嵌合式に軸受レース４の溝３内に位置決めされている。対称軸線５の方向に該パッキン１ａは、補強のために円板状に設計された補強材６を有する半径方向区分を形成している。前記補強材６はその場合少なくとも片側を、パッキン１ａの弾性材料によって被覆されている。補強材６の内側輪郭の領域においてパッキン１ａは、側方にずらされて前記対称軸線５の方向に傾斜された半径方向封止リップ７を形成し、該半径方向封止リップのシールエッジ８は、パッキン１ａの組付け状態では、殊に回転する軸の周面に支持されて封止している。前記シールエッジ８には、ばね手段としてチューブばね９が配設されており、該チューブばねは、半径方向封止リップ７のリング溝１０内に装嵌されて、該封止リップ７の半径方向支持力を高めている。半径方向封止リップ７には軸方向封止リップ１１ａが続いており、該軸方向封止リップは対称軸線５に対して設定角度αをとって方位づけられている。軸方向封止リップ１１ａの自由端部はシールエッジ１２を形成しており、該シールエッジは組付け位置では、当接面、軸段部、又は軸と共に回転する別体構成部品に支持されて封止している。
【００２７】
　パッキン１ａは、特に軸方向封止リップ１１ａの弾性率を改善するための種々の手段を内包している。このために特に対称軸線５に対して設定角度αをとる軸方向封止リップ１１ａの特定位置が規定されており、つまり該軸方向封止リップは対称軸線に対して≧３５゜の設定角度αをとって方位づけられている。更に軸方向封止リップ１１ａは≧１．４ｍｍの長さＬにわたって延在している。軸方向封止リップ１１ａはその場合、チューブばね９の内周面部とシールエッジ８との間の寸法Ｓ１ ≧０．８ｍｍから、前記軸方向封止リップ１１ａの自由端では壁厚Ｓ２ ≧０．２ｍｍに連続的に減少するようにテーパを成している。軸方向封止リップ１１ａの弾性率を改善するための補充手段として更にまた、構成空間に適合した≦１．３ｍｍの直径Ｄを有するチューブばね９もしくはウォームばねが設けられている。該チューブばね９は、前記ばね直径Ｄを超える内法寸法Ｄ０ を有するリング溝１０内に装嵌されている。前記の構造手段は、比較的軟質のパッキン材料、例えば≦７５ショア硬度ＡのＨＮＢＲのようなエラストマーと相俟って、図５において詳説するように、軸方向封止リップ１１ａと所属の当接面との間に、狭い誤差の特定の軸方向オーバーラップを可能にする。
【００２８】
　図１ａには、図１の破線円Ａで囲んだ軸方向封止リップ１１ａの自由端部が拡大して図示されている。これによればシールエッジ１２の少なくとも１つの端面１３は表面成形構造を有し、これによってシールエッジ１２の接触面が減少すると共に、軸方向封止リップ１１ａの熱導入も低減されので、これはパッキン１ａの摩耗もしくは耐用寿命に有利に作用することになる。表面成形構造を有する端面１３もしくは全シールエッジ１２とは択一的に、或いはこれに加えて、この領域に減摩コーティングを施すことも可能である。このためには例えばＰＴＦＥコーティングが適している。
【００２９】
　図１ｂは、図１ａに示した矢印Ｈの方向に見た図であり、かつ軸方向封止リップ１１ａの内面に設けられた表面成形構造１４は変換スワールとして構成されている。このＶ形に形成された表面成形構造１４は、軸方向封止リップ１１ａの内側に溜まる潤滑剤が組付け状態では妨げなく半径方向外向きには変位せず、変向されることによって、軸方向封止リップ１１ａの封止作用を更に改善することになる。
【００３０】
　図２〜図４には、図１に示したパッキン１ａの構造にほぼ合致するパッキン１ｂ〜１ｄが図示されている。従って合致した構成部分には同一符号を付して示した。それ故に以下の説明は、特にパッキン１ａとは相異した点のみに限られる。
【００３１】
　図２に示したパッキン１ｂは、区分１５ｂ，１６ｂを形成する軸方向封止リップ１１ｂを有している。対称軸線５に対して設定角度αをとって延びる第１の区分１５ｂには、対称軸線５に向かって傾斜角度β分だけ傾斜された屈曲区分１６ｂが続いている。区分１５ｂと区分１６ｂとの間には、この場合、撓みジョイント１７ｂが形成されている。該撓みジョイント１７ｂは軸方向封止リップ１１ｂの内面側に沿って、１つの円環状の窪みスロート１８ｂを有しており、これによって軸方向封止リップ１１ｂの意識的な材料薄肉化（シンニング化）が生じ、これは組付け状態において軸方向封止リップ１１ｂの弾性率、特に屈曲区分１６ｂの弾性率を改善する。
【００３２】
　図２ａには、図２の軸方向封止リップ１１ｂとは択一的に構成された軸方向封止リップ１１ｅを有するパッキン１ｂが図示されている。撓みジョイント１７ｅは窪みスロートを有していないが、その他の構成は図２に等しい。
【００３３】
　図３に示したパッキン１ｃの軸方向封止リップ１１ｃは、撓みジョイント１７ｃを間に介在された両区分１５ｃ，１６ｃから成っている。図２とは異なって撓みジョイント１７ｃは、封止リップ１１ｃの外面側に円環状に配置された１つの窪みスロート１８ｃを有している。撓みジョイント１７ｃは、パッキン１ｃが組付けられていない無応力の状態では撓みジョイント１７ｃが半径方向封止リップ７のシールエッジ８から距離Ｚ１ を隔てて位置しているように配置されているのが有利であり、その場合距離Ｚ１ は、シールエッジ８と軸方向封止リップ１１ｃの端面１３との間の軸方向間隔を表わす距離Ｚの ≧０．５に等しい。パッキン１ｃを設計するために図３はその他の尺度表示を含んでいる。内径ｄは、パッキン１ｃの無応力状態で≧１６ｍｍであるのが有利である。チューブばね９の内径を確定する直径値ｄＦは≧１７ｍｍである。パッキン幅を決定する値Ｂは≧３．２ｍｍである。≧０．１５ｍｍの過剰寸法Ｂ１ は、補強材６とビード２との間の軸方向距離を規定する。
【００３４】
　図４に示したパッキン１ｄの軸方向封止リップ１１ｄは、傾斜角度γをとって対称軸線５から離反した終端区分１６ｄを有している。軸方向封止リップ１１ｄの撓みジョイント１７ｄはこの場合、軸方向封止リップ１１ｄの外面側に設けられた円環状の窪みスロート１８ｄによって形成される。
【００３５】
　図５には、回転する軸１９、特に水ポンプの回転するポンプ軸と軸受レース４との間に生じるリングギャップを封止するためのパッキン１ａが組付け状態で図示されている。パッキン１ａはこの場合、２つの圧力室、つまり転動体２１を収容するために特定されたオイル室２０と、冷却媒体、特に内燃機関の冷却水によって負荷されている水室２２、を仕切っている。パッキン１ａの封止リップはこの場合、軸１９に沿って位置決めされていて該構成部分と一緒に回転する跳ね飛ばしスリーブ２３に配設されている。半径方向封止リップ７のシールエッジ８はこの場合、跳ね飛ばしスリーブ２３の円筒形区分２５の外周面２４にチューブばね９によって圧着されて、摩擦接続式に支持されている。パッキン１ａに所属の別の軸方向封止リップ１１ａは、対称軸線５に対して垂直に方位づけられた、跳ね飛ばしスリーブ２３の半径方向区分２６に支持されている。
【００３６】
　跳ね飛ばしスリーブ２３の半径方向区分２６の半径方向当接面２７と軸方向封止リップ１１ａとの間に特定の軸方向オーバーラップ値Ｘ２ を得るために、軸受レース４と跳ね飛ばしスリーブ２３との間の寸法Ｘ１ によって表した特定の組付け位置が設けられている。軸方向オーバーラップ値Ｘ２　を確定することによって、特に軸方向封止リップ１１ａに関する設計上の手段と相俟って、跳ね飛ばしスリーブ２３における軸方向封止リップ１１ａの最適の当接が可能になる。それに基づいて生じる軸方向封止リップ１１ａの支持力によって充分な封止作用が得られる一方、封止作用に対して、ひいてはパッキン１ａ全体の耐用寿命もしくはこれに関連した軸受装置の耐用寿命に対して不利な作用を及ぼすことになる過度に強い摩擦作用及びこれに伴う許容不能に高い加熱作用が回避される。特に許容不能に高い加熱作用を回避するための助成手段として、封止リップ支持域における当接面には少なくとも局部的に表面成形構造が形成されている。この表面成形構造のためには、例えば当接面２７から軸方向に張出す複数の隆起を有するワッフル成形部２８が適しており、該ワッフル成形部は、択一的な実施形態として、当接面２７内への軸方向切削によって成形することもできる。これによって生じる軸方向封止リップ１１ａと当接面２７との間の接触域の縮小化に伴って摩擦作用は低減し、ひいては又、当接面２７と軸方向封止リップ１１ａのシールエッジ１２との間に油膜もしくは潤滑剤膜を形成するために必要な、潤滑油もしくは潤滑剤の封入が可能になる。
【００３７】
　図５では軸方向封止リップ１１ａは内面側に、つまり軸１９寄り方向の側に、突出リップ２９を有しており、該突出リップは、組付け状態においてリングギャップ３０を維持したままで、跳ね飛ばしスリーブ２３の当接面２７にまで導かれている。前記の突出リップ２９もしくはリングギャップ３０は、オイルの通流は可能にするが、潤滑グリースの通流は抑止するように構成もしくは設計されている。この構成手段は封止特性にも影響を及ぼし、この場合シールエッジ１２の支持面は充分な油膜を形成できるが、これに対して、シールエッジ１２に潤滑剤を許容不能に高い負荷をかける必要がないことが保証されている。パッキン１ａ及び跳ね飛ばしスリーブ２３を組付ける場合、跳ね飛ばしスリーブ２３を軸方向に供給する前に先ずパッキン１ａを溝３内に装嵌する逐次的な組付けを行うのが有利である。特に半径方向封止リップ７の損傷を避けるために、跳ね飛ばしスリーブ２３の円筒形区分２５は導入斜面３１を有している。該導入斜面３１は、組付け時に半径方向封止リップ７が損傷なく外周面２４に沿ってシフトできるようにするために、前記半径方向封止リップ７を拡開するような角度δに選ばれている。該導入斜面３１に加えて、跳ね飛ばしスリーブ２３の円筒形区分２５は端面側に、軸１９における跳ね飛ばしスリーブ２３の組付けを容易にする内法半径３２を有しているのが有利である。
【００３８】
　図６のパッキン１ｅも同じく組付け状態で図示されている。該パッキン１ｅは、軸方向間隔を隔ててシールエッジ３６，３７を介して軸１９の外周面３９に直接支持された２つの半径方向封止リップ３４，３５を有している。支持力を増強するために、パッキン１ｅのリング溝に装嵌された、半径方向予荷重のかけられたスリット付きのスナップリング３９が用いられている。軸方向封止リップ４０はシールエッジ４１を介して、跳ね飛ばし円板４３の当接面４２に支持されている。このために跳ね飛ばし円板４３は、軸方向封止リップ４０のシールエッジ４１と当接面４２との間に特定の軸方向オーバーラップ値Ｘ２ が生じるように、軸１９に位置決めされており、この場合、跳ね飛ばし円板４３は、軸受レース４に対して距離Ｘ１ を隔てて軸１９上に位置決めされている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による軸用リップパッキンの構成を示す半割断面図である。
【００４０】
【図１ａ】図１に破線円で囲んだ軸方向封止リップの端部域の構成を示す拡大詳細図である。
【００４１】
【図１ｂ】図１ａを矢印Ｈ方向に見た側面図である。
【００４２】
【図２】軸方向封止リップが屈曲終端区分を有し、該軸方向封止リップの各区分間の移行部の内面寄り側に窪みスロートを設けた実施形態の軸用リップ・パッキンの図１相当の半割断面図である。
【００４３】
【図２ａ】軸方向封止リップの屈曲終端区分に窪みスロートを有していない実施形態の軸用リップ・パッキンの図２相当の半割断面図である。
【００４４】
【図３】軸方向封止リップの屈曲終端区分の外面側に窪みスロートを配置した実施形態の軸用リップ・パッキンの図２相当の半割断面図である。
【００４５】
【図４】軸方向封止リップが外向き屈曲終端区分を形成している実施形態による本発明の軸用リップ・パッキンの半割断面図である。
【００４６】
【図５】軸に位置固定された跳ね飛ばしスリーブと協働する本発明の軸用リップ・パッキンを組付け状態で示した半割断面図である。
【００４７】
【図６】図５の択一的な実施形態であって、２つの半径方向封止リップを介して軸の外周面に支持され、かつ１つの軸方向封止リップを介して、前記軸と結合された跳ね飛ばし円板に支持されている本発明の軸用リップ・パッキンの半割断面図である。
【００４８】
【図７】軸受レースの円筒形収容部内に装嵌された軸用リップ・パッキンの半割断面図である。
【００４９】
【図８】図６に示した軸用リップ・パッキンに対比可能な、跳ね飛ばしスリーブと協働する軸用リップ・パッキンの半割断面図である。本発明の軸用リップ・パッキンの構造の半割断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
　１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ　　軸用リップ・パッキンとして形成されたパッキン、　２　　ビード、　３　　溝、　４　　軸受レース、　５　　対称軸線、　６　　補強材、　７　　半径方向封止リップ、　８　　シールエッジ、　９　　チューブばね、　１０　　リング溝、　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ　　軸方向封止リップ、　１２　　シールエッジ、　１３　　端面、　１４　　Ｖ形の表面成形構造、　１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ　　区分、　１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ　　撓みジョイント、　１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ　　窪みスロート、　１９　　軸、　２０　　オイル室、　２１　　転動体、　２２　　水室、２３　　跳ね飛ばしスリーブ、　２４　　外周面、　２５　　円筒形区分、　２６　　半径方向区分、　２７　　当接面、　２８　　ワッフル成形部、　２９　　突出リップ、　３０　　リングギャップ幅、　３１　　導入斜面、　３２　　内法半径、　３３　　跳ね飛ばし円板、　３４，３５　　半径方向封止リップ、　３６，３７　　シールエッジ、　３８　　周面、　３９　　スナップリング、　４０　　軸方向封止リップ、　４１　　シールエッジ、　４２　　当接面、　４３　　跳ね飛ばし円板、　４４　　収容部、　α　　設定角度、　β，γ　　傾斜角度、　Ｌ　　軸方向封止リップの長さ、　Ｘ２ 　　軸方向オーバーラップ値、　Ｚ１ 　　間隔値、　Ｄ　　チューブばねの直径、　Ｄ０　　　リング溝の内法直径
【図１】
2004125176.tif 000003
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
2004125176.tif 000006
【図２ａ】
2004125176.tif 000007
【図３】
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【図４】
2004125176.tif 000009
【図５】
2004125176.tif 000010
【図６】
2004125176.tif 000011
【図７】
2004125176.tif 000012
【図８】
2004125176.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月10日(2003.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
2004125176.tif 000017
【図２ａ】
2004125176.tif 000018
【図３】
2004125176.tif 000019
【図４】
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【図５】
2004125176.tif 000021
【図６】
2004125176.tif 000022
【図７】
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【図８】
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