(57)【要約】  【課題】  シャフトが回転運動しているときでもシャフトが停止しているときでも、向上した密閉特性を有するラジアルシャフトシールを提供する。  【解決手段】  本願発明のラジアルシャフトシールは、シール体（２）が取外し不能に取り付けられている堅くて耐久性のある材料からなる支持リング（１）を含むラジアルシャフトシールであって、このシール体（２）が、封止されるべきシャフト（４）の軸方向に湾曲可能であり、弾性的に変形可能なシールリップ部（20）を含み、このシールリップ部（20）が、ラジアルシャフトシールを取扱指示どおりに使用される場合に、半径方向の初期応力のもとでシャフト（４）に当接して封止する表面輪郭（６）を有し、それによってシャフト（４）が回転した際に、封止されるべき空間（３）への漏れ液体の還流がもたらされるものにおいて、シール体（２）とシールリップ部（20）が一体的に形成され、かつエラストマー材料から形成されていることを特徴とする。【選択図】  図２
2007183005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール体（２）が取外し不能に取り付けられている堅くて耐久性のある材料からなる支持リング（１）を含むラジアルシャフトシールであって、このシール体（２）が、封止されるべきシャフト（４）の軸方向に湾曲可能であるとともに弾性的に変形可能なシールリップ部（20）を含み、このシールリップ部（20）が、半径方向の初期応力のもとで前記シャフト（４）に当接して封止する表面輪郭（６）を有し、それによって前記シャフト（４）が回転した際に、封止されるべき空間（３）への漏れ液体の還流がもたらされるものにおいて、
前記シール体（２）と前記シールリップ部（20）が一体的に形成され、かつエラストマー材料から形成されていることを特徴とするラジアルシャフトシール。
【請求項２】
前記表面輪郭（６）が、前記シールリップ部（20）において周回する溝状の切欠き（９）を有し、雌ねじ形状のリターンツイスト部（29）を形成している請求項１に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項３】
前記リターンツイスト部（29）の周回する溝状の切欠き（９）が、前記封止されるべき空間（３）と反対を向く側で、閉じている環状の切欠き（31）に連通し、これによって画定されている請求項２に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項４】
前記シールリップ部（20）が、前記封止されるべき空間（３）と反対を向く側の端面に、前記封止されるべきシャフト（４）の表面を封止をするように当接可能な汚れよけシールリップ（32）を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項５】
前記シャフト（４）の側表面と前記シールリップ部（20）が当接する領域で、リターンツイスト部（29）の雌ねじ形状部分の谷の部分に閉止体（21）が配置され、この閉止体が、雌ねじ形状部分の谷の部分を、前記封止されるべき空間（３）に向かって開いている中空スペース（12）と、外部空間（24）に向かって開いている中空スペース（11）とに分割する請求項１〜４のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項６】
溝状の切欠き（９）が、断面が実質的に三角形の中空スペース（11、12）を画定し、前記封止されるべき空間（３）から遠い側の壁面が、前記シャフト（４）の軸（13）に対して実質的に垂直に延伸している請求項１〜５のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項７】
前記シールリップ部（20）が1.5mm以下の厚み（30）である請求項１〜６のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項８】
前記封止されるべきシャフト（４）の直径と、湾曲しない前記シールリップ部（20）の内径とによって形成される比が1.03から1.08の範囲にある請求項１〜７のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項９】
前記エラストマー材料が、窒化アクリレートゴム（ACM）、アクリロニトリルブタジエンゴム（NBR）又はフルオロ重合体（FPM）から構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項１０】
前記シールリップ部（20）が、前記シャフト（４）と反対を向く側の表面に、第２の表面輪郭（８）を有する請求項１〜９のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項１１】
前記第２の表面輪郭（８）における溝状の切欠き（10）の断面が、Ｕ字形に形成され、又は前記表面輪郭（６）における切欠き（９）の断面と同一に構成されている請求項１０に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項１２】
前記支持リング（１）が、一体的に薄板リングとして形成され、半径方向突出部（19）とともに軸方向突出部（18）を有し、この軸方向突出部（18）が段差をつけられた区域（７）を有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項１３】
前記シール体（２）が、前記半径方向突出部（19）の、外部空間（24）に対向する側に位置する端面にわたって延伸し、かつ前記段差のついた区域（７）の被覆部（５）によってケーシング（23）に対する静的密閉部を形成している請求項１２に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項１４】
前記半径方向突出部（19）の端面の領域において、前記シール体（２）が前置シール部（25）及び／又は汚れよけリップ（27）を有する請求項１３に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項１５】
前記前置シール部（25）が、埃シール部として形成され、連続気泡発泡体材料、格別に好ましくは不織布から構成されている請求項１４に記載のラジアルシャフトシール。
【請求項１６】
前記前置シール部（25）が付着するように前記シール体（２）と結合している請求項１４又は１５に記載のラジアルシャフトシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラジアルシャフトシールに関する。より詳細には、本発明は、シール体が取外し不能に取り付けられているとともに堅くて耐久性のある材料からなる支持リングを含むラジアルシャフトシールであって、このシール体が、封止されるべきシャフトの軸方向で前方に湾曲可能でかつ弾性的に変形可能なシールリップ部を含み、ラジアルシャフトシールが取扱指示どおりに使用される場合に、このシールリップ部が半径方向の初期応力のもとでシャフトを封止しながら当接可能な表面輪郭を有し、それによってシャフトが回転したときに封止されるべき空間への漏れ液体の戻り流れ、還流、すなわちリターンフローをもたらすラジアルシャフトシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなラジアルシャフトシールはDE19740822から公知である。このラジアルシャフトシールでは、支持体に、エラストマーと熱可塑性フッ化合成樹脂の混合物からなる弾性的なシール部材が取り付けられている。混合物における熱可塑性フッ化合成樹脂の割合は30重量％を越えている。この改質エラストマー材料は、ポリテトラフルオロエチレンなどの純粋な熱可塑性フッ化合成樹脂と比べて弾性は比較的高いが、シャフトが偏心して回転する場合には、液体の流出を防ぐことはできない。さらに欠点として、架橋剤も添加されるエラストマーと熱可塑性フッ化合成樹脂からなる混合物の製造が、比較的コスト高になる点が挙げられる。この混合物から製造されるシール部材は、ケーシング又は支持体へ直接加硫結合することができるものの、フッ化エラストマーの割合に基づいて、固定特性又は結合特性が損なわれてしまう。そのうえ製造が困難であり、あるいは不可能である場合もある。通常用いられているラジアルシャフトシールの従来のシールエッジの線状接触に代えて、ここではシールリップが面状に接触しており、したがってリターンツイスト部、還流ツイスト部を欠かすことができない。
【０００３】
支持リングと、ポリテトラフルオロエチレンからなる実質的に半径方向に延伸する円形のシールディスクとを備えるラジアルシャフトシールが、ドイツ特許公開公報19821146、DE19539057及びDE3607662から公知である。この場合もシールリップ部はシャフトに当接する表面でリターンツイスト部として構成され、シャフトが回転したとき、封止されるべき媒体を、封止されるべき空間へと送り返す表面輪郭を有している。しかしポリテトラフルオロエチレンからなるシールディスクは、基本的に低い弾性特性しか有さない。特に、真円ではないシャフトが作動する場合及び／又はケーシングが振動する場合、動的なシール間隙に振動が伝達され、弾性が低いことによって、シールリップ部は、不十分な弾性的ばね作用によって、シャフトの側表面に載置されることとなる。たとえば衝撃が伝達され又はシャフトが偏心していることによって、漏れが発生する可能性がある。あるいは停止状態のときにも、封止されるべき液体の流出につながることがある。動作温度に起因して、封止されるべき媒体の粘性がしばしば非常に高くなり、そのためシャフトの停止状態のときに、又は油面に依存して、又は過圧が低いときに、雌ねじ形状、又は螺旋形状のリターンツイスト部を介して、液体が封止されるべき内部空間から外部に出る。製造の際には、純粋なポリテトラフルオロエチレンからなるシールリップ部の取付が、このシール部材及び場合により支持体のコスト高な取扱を必要とすることが欠点である。たとえば液体アンモニアや揮発性ポリアクリルに溶解したアルカリ金属、揮発性有機溶剤に溶解したアルカリ金属といった、攻撃性があって環境に悪影響をおよぼす化学薬品を利用する化学的なエッチング法が広く利用されている。PTFE製のシールリップ部は、しばしばきわめて磨耗作用の高いガラス繊維の添加物を含んでいるため、封止されるべきシャフトの側表面が早期に磨耗することも欠点として挙げられる。自動車業界においては、オイル交換の間隔を長くすることができ、低製造コスト、かつ高付加価値のシール部材を求める要求が目に見えて高まっており、しかも将来的には、新しい大型トラックで100万キロメートルにまで走行距離を伸ばすことを目標としている。
【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、当分野に属するラジアルシャフトシールをさらに改良して、シャフトが回転運動しているときでもシャフトが停止しているときでも、向上した密閉特性を有し、シャフトが偏心して回転する場合でも漏れが防止され、特にコストを削減しながら簡単に製造可能なラジアルシャフトシールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、本発明によれば、シール体とシールリップ部が一体的に構成されるとともに、エラストマー材料でできていることによって解決される。ここで決定的に重要なのは、本願発明が、ラジアルシャフトシールの動的なシールメカニズムにとっては、シール間隙での流れが重要なのであり、シール部材を半径方向に押し付ける力をできるだけ大きくすることではないという発想に基づいているということである。このような押し付ける力、すなわち圧着力は、摩擦熱を発生するために、耐熱性の高い材料を必要とする。こうした従来技術の開発方針とは逆に、本発明では材料として熱可塑性フッ化合成樹脂ではなく、エラストマーからなる柔軟なシールリップ部が利用される。このシールリップ部は、支持体に取外し不能に固定されているシール体と同じ材料から一体的に形成される。驚くべきことに、エラストマーの耐熱性がPTFEよりも低いことは、ラジアルシャフトシールの耐用寿命に関して欠点とはならない。すなわち材料に弾性があるので、シャフトの回転数が低いときから、弾性的に撓曲するシールリップ部とシャフトの側表面との間に間隙流が生成される。これによりシールリップ部は「浮かび上がる」。エラストマーと金属の摩擦係数は、PTFEと金属の摩擦係数よりも大きいにもかかわらず、このような浮かび上がる効果又は流動効果のために、シールリップ部とシャフトの間のシール間隙にはわずかな摩擦熱しか生じない。封止されるべき内部空間から外方に向かう毛管流は、シールリップ部の半径方向内側の表面輪郭のツイスト部で生成されて内方に向かう前進流によって阻止される。シャフトが偏心的に作動、回転する場合であっても、本発明に基づいて構成された弾性的に撓曲するシールリップ部では、このツイスト部の密閉作用が失われない。ケーシングから伝搬する振動、又はシール間隙の方向に伝搬する振動は、弾性的に撓曲する材料によって減衰され、漏れを生じない。螺旋状の表面輪郭は、射出成形可能なエラストマーによって一層正確に製造することができ、したがって作用の点では、型押しや彫込みによってPTFEから製造されるシールディスクの螺旋形状を凌いでいる。本発明に基づいてエラストマーから形成されるシール体は、コストがかかり環境に負荷をかける表面処理法を利用しない加硫によって、シールリップ部の輪郭とともに１回の作業ステップで製造することができる。エラストマーの従来技術から適用可能なプロセスを援用することができる。したがって本発明のラジアルシャフトシールは、大量生産に好適である。
【０００６】
表面輪郭は、略雌ねじ形状又は螺旋形状のリターンツイスト部を形成し、シールリップ部において螺旋状に周回する溝状の切欠きから構成されることが好ましい。エラストマー製のシールリップ部に形成されるこのリターン雌ねじ形状部分又はリターンツイスト部の螺旋形状部分は、わずかなシャフト回転数のときでさえも、非常に優れたリターンフロー作用を有している。
【０００７】
リターンツイスト部の周回する溝状の切欠きを、封止されるべき空間と反対を向く側で、外部空間に対して閉じている環状の切欠きと連通し、これによって画定する構成とすることができる。
【０００８】
シールリップ部とシャフトの側表面が当接する領域で、リターンツイスト部の雌ねじ形状部分の谷の部分に閉止体が配置されており、この閉止体が雌ねじ形状部分を、封止されるべき空間に向かって開いた中空スペースと、外部空間に向かって開いた中空スペースとに分割していることが好ましい。シャフトが停止しているとき、閉止体は静的密閉部を形成して、封止されるべき媒体が雌ねじ形状部分の送出路又は周回する切欠きを通って外に出るのを防ぐ。シャフトとシールリップ部の間の間隙流が生成されるシャフトの回転時には、この静的密閉部は機能を失い、リターンツイスト部で生成されて内方に向かう前進流が、外方に向かう毛管流を阻止する。この構成が特に意味を持つのは、自動車においてエンジンの部分負荷と全負荷の切換が激しいために、エンジンオイルの温度とこれに伴いエンジンオイルの粘性が著しく変動をするような場合である。エラストマー製のシールリップ部の弾性挙動に基づいて、停止時には閉止体の当接により、また作動時にはリターン雌ねじ形状部分の作用により、シールリップ部とシャフトの接触面でのオイル流出が確実に防止される。溝状の切欠きが、断面が実質的に三角形の中空スペースを画定しており、封止されるべき空間から遠い側が、シャフトの軸に対して実質的に垂直に延伸していることが、格別に好都合であることが判明している。このようにして、回転速度が遅いときから支持能力のある液体膜がシールリップ部とシャフトの間に生じ、油室から外方に向かう毛管流を防ぐ内方に向かう前進流が生じる。ラジアルシャフトシールで通常用いられるエラストマー製のシールリップ部は、厚みが５mm以下であることが好ましく、1.5mm以下であればより好ましいことが判明している。この場合、封止されるべきシャフトの直径と、前方に湾曲していないシールリップ部の内径とにより形成される比率が1.03〜1.08の範囲にあることが好都合である。この構成により、シールリップ部は、シャフトの振動と変位に対して非常に優れた追随能力を有することになる。このことは特に、補償されていない慣性力と、燃焼工程による曲げ振動及びねじり振動とを受けるようなクランクシャフトを封止する場合に大きな意味を持つ。シールリップ部とシャフトの側表面の間に油膜が生成されるので、このシールシステムはわずかな摩擦モーメント又は摩擦力しか引き起こさず、したがってシール材料はわずかに加熱されるにとどまる。エラストマー材料としては、窒化アクリレートゴム（ACM）、アクリロニトリルブタジエンゴム（NBR）又はフルオロ重合体（FPM）が適している。
【０００９】
さらに、シールリップ部が、シャフトと反対を向く側の表面に、第２の表面輪郭を有することが好ましい。この表面輪郭は、断面が略Ｕ字形の溝状の切欠きが連続する形状、あるいは断面が波形である凹凸が連続する形状、あるいはキャタピラのような断面形状とすることができる。このキャタピラ形状の断面によって表面積が大きくなり、それによってエラストマー材料における摩擦に起因して生じる局所的な加熱を、封止されるべき媒体に非常にうまく逃がすことができる。あるいは、第２の表面輪郭における溝状の切欠きの断面を、シャフトに対向する側の表面輪郭における切欠きの断面と同一に構成することも可能である。この構成によれば、シールリップ部は軸方向でどちらの側にも湾曲させることが可能となり、封止されるべき軸の側表面と当接しながら、内部空間の方を向いたリターンフロー作用又は還流作用がもたらされる。このリターンフロー作用は、軸方向で互いに反対を向いているシャフトの両端部に、同一に構成されたラジアルシャフトシールを使用する可能性を開くものであり、この場合、これらのラジアルシャフトシールの各々が、封止されるべき空間の方向への、封止されるべき媒体のリターンフロー作用を生じる。
【００１０】
支持リングが一体的に薄板リングとして構成されるとともに、段差のついた区域を含む軸方向突出部と半径方向突出部を有していることが製造コストの点で好ましい。たとえば射出成形技術によって、ケーシングとともに静的密閉部を形成するように、シール体を低コストで構成することができる。この場合、エラストマー材料は、外部空間に対向して位置する半径方向突出部の端面を覆い、段差のついた区域の被覆を形成する。
【００１１】
特に商用車に採用する場合、シール体が、半径方向突出部の端面の領域に、前置シール部及び／又は汚れよけリップを配置されていることが好ましい。それによってメインシール部が、外部空間から、及び発生する汚れ粒子から保護される。
【００１２】
この場合、前置シール部が埃シール部として構成され、連続気泡発泡体材料、格別に好ましくは不織布から形成されていることが好ましい。不織布は埃フィルタとして作用し、たとえばクラッチ磨耗屑などのように侵入してきて部材を磨耗させる粒子を主たるシール部から遠ざける。それと同時に多孔性材料によって、シール間隙での送出作用によって引き起こされる吸引効果のために、主たるシール部とこれに前置された埃リップとの間で負圧が発生することがない。製造に際して、簡単なやり方で、射出成形によって前置シール部をシール体に付着するように結合することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明は、シール体（２）が取外し不能に取り付けられている堅くて耐久性のある材料からなる支持リング（１）を含むラジアルシャフトシールであって、このシール体（２）が、封止されるべきシャフト（４）の軸方向に湾曲可能であり、弾性的に変形可能なシールリップ部（20）を含み、このシールリップ部（20）が、前記ラジアルシャフトシールを取扱指示どおりに使用される場合に、半径方向の初期応力のもとで前記シャフト（４）に当接して封止する表面輪郭（６）を有し、それによって前記シャフト（４）が回転した際に、封止されるべき空間（３）への漏れ液体の還流がもたらされるものにおいて、
前記シール体（２）と前記シールリップ部（20）が一体的に形成され、かつエラストマー材料から形成されていることを特徴とするラジアルシャフトシールに関する。この構成であることによって、シャフトが回転運動しているときでもシャフトが停止しているときでも、向上した密閉特性を有し、シャフトが偏心して回転する場合でも漏れが防止され、特にコストを削減しながら簡単に製造可能することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明をさらに説明するため、本発明の好ましい実施形態を示す図面を参照する。
【００１５】
図１は、従来技術に基づくラジアルシャフトシールの軸方向断面の片側を示している。このラジアルシャフトシールは、ケーシング23の中に配置されており、半径方向内側でシャフト４を包囲し、これによって封止されるべき空間３を外部空間24から分離している。このシールシステムは、支持リング１からなり、この支持リング１は、シールディスク２が取外し不能に取り付けられているとともにエラストマーにより被覆されている半径方向突出部19を有する。封止されるべきシャフト４の軸方向で前方に、すなわち封止されるべき空間の方に湾曲している弾性的なシールリップ部20が、シャフト４と接触する接触面領域で、動的なシール間隙を形成している。シールディスク２は、エラストマーにより被覆された支持リング１の半径方向突出部19と付着するように取り付けられ、場合により溝26が形成されている被覆部５は、半径方向外側では、ケーシング23の円筒状の側表面28とともに静的密閉部を形成している。図１に示すように、主たるシールリップ部20には前置シール部25が外部空間24側に前置されている。半径方向突出部19のエラストマーによる被覆は、前置シール部とメインシール部の間に汚れよけリップ27を有している。支持リング１は、軸方向の延伸部分で、軸方向突出部18と、段差のある区域７とに区分される。シールディスク２の、封止されるべきシャフト４に対向する側の表面は表面輪郭６を有している。この表面輪郭６は、雌ねじ形状又は螺旋形状のリターンツイスト部29を形成する溝状の切欠き９から構成されている。シールディスク又はシールリップ部20の、封止されるべきシャフト４とは反対を向く側の表面も、輪郭８を有する。この第２の表面輪郭８は、断面が略Ｕ字形の溝状の切欠きが連続する形状、あるいは断面が波形である凹凸が連続する形状、あるいはキャタピラのような断面形状であり、図中、半径方向外側に向かって開いている切欠き10によって構成されている。半径方向内側及び外側の表面輪郭６及び８の、断面における互いの凸状部分又は凹状部分は互いにずれるように構成され、この構成によってシールリップ部20はシャフト４の軸方向で前方湾曲可能、すなわち封止されるべき空間３側に湾曲可能であるとともに、シャフト４の側表面を半径方向への初期応力をもって取り囲む。シャフト４の軸方向に前方湾曲したディスク状のシールリップ部20の材料としては、好ましくはポリテトラフルオロエチレン及びこれに類似する種類のポリマーなどの熱可塑性プラスチックのみが使用される。このような材料はわずかな弾性しか有さず、比較的変形しにくい。好適に使用される材料であるポリテトラフルオロエチレンは、高い耐熱性と、攻撃性媒体に対する高い耐化学薬品性とを備えていることによって適している。従来のラジアルシャフトシールのシールエッジがシャフト表面と線状接触することに代えて、面状接触がもたらされる。したがって、自動車産業界でこのシールシステムを採用するには、原則として、シャフト４との接触面全体にわたるリターンツイスト部が必要である。ポリテトラフルオロエチレンからなるシールリップ部20は、ある程度の初期磨耗の後、シャフト４に当接する表面領域がガラス化し、それによって非常に耐久性が高くなるので、実質上磨耗しない。PTFE材���はいわゆる「記憶効果（メモリー効果）」を有しているので、載置されるコイルばね又は環状渦巻ばねによる追加的なサポートがなくても、材料に起因する初期応力によって、シールリップ部は回転するシャフト４の側表面に当接する。しかしこの半径方向のシャフト４の側表面に当接する力は、シャフト４への組付け時には比較的高く、その後作動時に加熱されることによって、PTFEのクリープによって不可逆的に減少する。このことは、動作に起因する加熱によって、オイルが流動的になったまさにそのときに、シールシステムの効果が減ることを意味している。この材料の場合には型押しによって製造されるリターンツイスト部の雌ねじ形状部分の断面は、限定的な精度でしか設定することができない。
【００１６】
流体工学の観点から、リターンツイスト部の断面における最適な凹凸形状又はキャタピラのような断面形状は、型押し法によって実現することができない。このことは特に、温度作用又は材料のクリープ挙動によって、リターンツイスト部29が封止されるべきシャフト４と必ずしも最適に当接していない場合に欠点となる。リターンフロー作用にとって決定的に重要なのは、能動的なリターンツイスト部29の雌ねじ形状部分の山の間隔又は切欠き９の間隔と、切欠き９の断面の寸法及び形状である。シールリップ部20の厚みは、膨張又は被覆に影響を及ぼす。シール作用のためには、一定の半径方向の初期応力が必要であり、このことはシールリップ部20が一定の最低限の厚みであることを必要とする。そのため、特に内燃機関のクランクシャフトの場合に発生するような、周期的な三次元のシャフト変位に対するシールリップ部20の追随能力は限定される。シールリップ部20の弾性が低いので、特に流動性のエンジンオイルが外部空間24に達する可能性がある。ポリテトラフルオロエチレンの優れた化学的な耐性は、製造時には欠点となる。なぜならばエラストマー製のシール体と付着結合させるために、環境に悪影響を及ぼし、反応性に富んだ表面処理法が必要だからである。
【００１７】
本発明によるラジアルシャフトシールの好ましい実施形態が、図２に軸方向断面を片側だけ示す図により示されている。図１と比較すると容易にわかるように、シールリップ部20は、一体的かつ同じ材料から、支持リング１の半径方向突出部19を被覆する被覆部とともに製造されている。この構成であることによって、本発明によれば、シールリップ部20を製造するのにエラストマー材料が使用され、それによりシール体２は、大きくコストを削減しつつ、１回の作業ステップで支持リング１に加硫結合することが可能となる。反応性に富んだ化学薬品が製造時に必要とされないので、製造プロセスが環境に悪影響を及ぼすことがない。内方に向かう効果的な前進流をシール間隙で発生させるための流体工学上の要請に合わせて、射出成形技術を利用して、リターンツイスト部29の溝状の切欠き９を非常に正確に寸法決めすることができる。封止されるべきシャフト４の軸13が振動しても、シールリップ部20は、柔軟であり、追随能力が非常に優れているので、回転するシャフト４の振動に従動し、内部空間３の方に向く送出作用又は還流作用を維持する。シャフト４が十分の数ミリの半径方向への衝撃又はずれによって、漏れが生じる従来のポリテトラフルオロエチレン製のシールリップ部20と比較して、本発明によるエラストマーのシールリップ部20は、シャフト４の軸13の偏心的な変位を３mm〜４mmまで許容することができ、軸13がこの程度変位しても、封止されるべき媒体が内部空間３から外部空間24へ漏出することがない。つまり、使用するエラストマー材料の弾性によって、このシールシステムは、ケーシング23の円筒状の側表面28に対するシャフト４の軸13の変位と傾斜位置に関してロバスト性が高い。エラストマーの摩擦係数はPTFEと比べて高いが、それにもかかわらず、シールリップ部20で発生する出力損失は非常に小さい。なぜなら、シールリップ部とシャフト４の側表面の間の相対的な回転速度が遅いときでさえも、シールリップ部をシャフト４の側表面に対して支持する支持能力のある液体膜が生成されるからである。その結果、本願発明のシールシステムは、非常にわずかな摩擦モーメント又は摩擦力と、好ましい磨耗挙動をもたらす。シールリップ部20の表面輪郭６は、射出成形技術を利用して、流体工学の観点から非常に正確に製作することができる。本発明のシールリップ部20は、それ自体公知の方法で、汚れよけリップ27及び前置シール部25によって外部空間24に対して追加的に防護される。支持リング１は、すでに図１で示したように、軸方向突出部18と、段差のある区域７と、半径方向突出部19とを備える。本発明の実施形態でも、支持体１の軸方向突出部18及び段差のある区域７をエラストマー製の被覆部５により取り囲んでいる。つまり被覆部５及び場合により溝26から形成されるケーシング23に対する静的密閉部は、主たるシールリップ部20と一体的にかつ同じ材料から製造されている。加硫型枠は構造が簡単であり、従来式の方法で離型することができ、本発明によるラジアルシャフトシールを低コストで製造可能である。シールリップ部20は、それ自体公知の方法で、シャフト４と反対を向く側の表面に第２の表面輪郭８を有していてもよく、それによってシールリップ部20の表面積が拡大し、シールリ��プ部20のわずかな損失熱を一層低減することができる。
【００１８】
図２では、シャフト４の側表面と当接する領域におけるシールリップ部20の区域が一点鎖線で強調され、符合Ｚを付されている。
【００１９】
図３は、図２の区域Ｚを著しく拡大して示す概略断面図である。シールリップ部20は、完全な巻き付き部又は巻線部分14、15、16、17によって、軸13を中心に回転可能なシャフト４の側表面に当接している。シールリップ部20は、巻線部分14、15、16、17がシャフト４の側表面に略螺旋状に巻き付くように構成されている。表面輪郭６は、リターンツイスト部29を構成するとともに略螺旋状に周回する切欠き９を有する。この表面輪郭６は、略雌ねじ形状をなす。巻線部分15と16の間には、リターンツイスト部29の雌ねじ形状部分の谷の部分を分割する閉止体21が配置されている。これによって、外部空間24に対して開いている中空スペース11と、封止されるべき内部空間３に対して開いている中空スペース12とが形成される。閉止体21は、シャフト４が回転していないときに、封止されるべき媒体が、封止されるべき内部空間３から外部空間24に漏出するのを防止する静的密閉部となる。リターンツイスト部29の雌ねじ形状部分の谷の部分を点状に断絶するエラストマー栓による静的密閉部は、射出成形技術で非常に簡単に製造することができる。シャフト４が回転しているときは、この静的密閉部21は特別な機能を持たない。シール間隙の中では、キャタピラのような断面形状の輪郭29によって引き起される前進流が主に生成され、この前進流が、封止されるべき媒体の、外部空間24に向かう外方への毛管流を阻止する。外方に向いた毛管流と、シャフトの回転運動によって引き起こされる内部空間３の方を向いた前進流とは、矢印22によって図示されている。中空スペース11及び12の断面は、図３に図示した実施例では、略三角形の区域によって区切られている。この場合、中空スペースの封止されるべき空間から遠い側の壁面は、シャフト４の軸13に対して実質的に垂直に延伸する。このようにして、低いシャフト回転数においてさえも、非常に効率的な送出作用又は還流作用が得られる。シールリップ部20の厚み30は、好ましくは1.5mm以下である。この構成によって、柔軟なシールリップ部20の非常に優れた動的な追随性能を得ることができる。シャフト４が偏心したりあるいは傾いて回転する場合にも、シールリップ部20はシャフト４の側表面に確実に当接し、流体を外部空間に漏出することがない。図３の好ましい実施例では、シールリップ20部の、封止されるべきシャフトと反対を向く側の表面は、螺旋状に延伸するキャタピラのような断面形状の、半径方向外方に向かって開いている略Ｕ字形の断面の切欠き10を有する。この構成によって、表面積が増大し、封止されるべき媒体に熱をよく逃がすことができるので、摩擦に起因するシールリップ部の加熱が一層低減される。当然ながら、略Ｕ字形のキャタピラのような断面形状の代わりに、シールリップ部20の半径方向外側表面に半径方向内側表面のリターンツイスト部と同様の形状が形成されても良く、この構成によって本発明によるラジアルシャフトシールは、さまざまな回転方向に対して汎用的に利用できるようなり、又はシャフトの反対側の端部でも利用できるようになる。
【００２０】
図４には、図２に示す実施例と類似する別の実施例が示されている。シールリップ部20は、封止されるべき空間３と反対側に湾曲している。さらにシールリップ部20は、封止されるべき空間３と反対を向く側、すなわち外部空間に対向する側の端面に、封止されるべきシャフトの表面を封止するように当接可能な汚れよけシールリップ32を有している。この実施例では、リターンツイスト部29の中空スペース12は、封止されるべき空間３と反対を向く側で、外部空間24に対して閉じている環状の切欠き31に連通し、これによって画定されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術に基づくラジアルシャフトシールの軸方向断面の片側を示す図である。
【図２】本発明に基づくラジアルシャフトシールの第１実施例の軸方向断面の片側を示す図である。
【図３】図２に示すシールリップ部とシャフトの間の構成を、領域を大きく拡大して示す詳細断面図である。
【図４】図２の実施例に類似する第２実施例を示す別の詳細断面図であり、ここではシールリップ部が、封止されるべき空間３に対向して湾曲しているとともに、封止されるべき空間と反対を向く側の端面に、封止されるべきシャフトの表面を封止するように当接可能な汚れよけシールリップを有している。
【符号の説明】
【００２２】
１      支持リング
２      シール体
３      封止されるべき空間
４      シャフト
５      被覆部
６      表面輪郭
７      段差のある区域
８      第２の表面輪郭
９      切欠き
１３    軸
１８    軸方向突出部
１９    半径方向突出部
２０    シールリップ部
２３    ケーシング
２５    前置シール部
２７    泥よけリップ
２８    側表面
２９    リターンツイスト部
【図１】
2007183005.tif 000003
【図２】
2007183005.tif 000004
【図３】
2007183005.tif 000005
【図４】
2007183005.tif 000006