(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車エンジンまたはギアボックスのケース部分を密封するためのラジアル・シャフト・シールリングおよびラジアル・シャフト・シールリングを製造する方法を提供する。【解決手段】支持体２と、支持体２に接続され、かつ密封される側の方向に曲がるスリーブ型シールリップ１５とを備える、自動車エンジンまたはギアボックスのケース部分を密封するためのラジアル・シャフト・シールリング１であり、スリーブ型シールリップ１５は、シャフト３上に軸方向長さＬで置かれ、かつ密封されるべき体積空間１８に媒体を輸送して戻すために、シャフト３と接触する領域に輸送溝１２を有し、シールリップ１５は、追加手段なしに十分な接触圧を得るために十分な曲げ弾性を有し、シールリップ１５の材料は基本的に、高温架橋ＬＳＲ液体シリコン材料９からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体（２）と、前記支持体（２）に接続され、かつ密封される側の方向に曲がるスリーブ型シールリップ（１５）とを備え、自動車エンジンまたはギアボックスのケース部分を密封するためのラジアル・シャフト・シールリングであって、
前記スリーブ型シールリップ（１５）は、シャフト（３）上に軸方向長さＬで置かれ、かつ密封されるべき体積空間（１８）に媒体を輸送して戻すために、前記シャフト（３）と接触する領域に輸送溝（１２）を有し、
前記シールリップ（１５）は、追加手段なしに十分な接触圧を得るために十分な曲げ弾性を有し、
前記シールリップ（１５）の材質は基本的に、高温架橋ＬＳＲ液体シリコン材料（９）からなる、ラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項２】
前記シリコン材料は、高温において低粘度のシリコンゴムを成形型に注入することにより製造される、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項３】
前記シリコン材料（９）は付加架橋されている、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項４】
前記シリコン材料（９）は過酸化架橋されている、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項５】
未装着のラジアル・シャフト・シールリング（１）の前記シールリップ（１５）のシール部分（１０）と前記シャフト（３）との間の角度αは、３０°から７０°の間の値にある、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項６】
前記シールリップ（１５）は、前記支持体（２）への接続部と前記シール部分（１０）との間に、比較的小さい半径（Ｓ１）で湾曲する湾曲部分（１３）を備える、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項７】
前記半径（Ｓ１）が極めて小さいために、前記湾曲部分（１３）に示される円が前記シャフトに対して距離ｄを有する、請求項６に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項８】
前記シールリップ（１５）は、前記支持体（２）への前記接続部と前記シール部分（１０）との間に反対方向の湾曲部分（１６）を有する、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項９】
前記シールリップ（１５）は全体的にスワンネック形状を有する、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項１０】
前記シール部分（１０）の厚さｂは０．９ｍｍより大きい、請求項１に記載のラジアル・シャフト・シールリング。
【請求項１１】
支持体（２）と、前記支持体（２）に接続され、かつ密封される側の方向に曲がるスリーブ型シールリップ（１５）とを備える、ラジアル・シャフト・シールリング（１）を製造する方法であって、
前記スリーブ型シールリップ（１５）は、シャフト（３）上に軸方向長さＬで置かれ、かつ密封されるべき体積空間（１８）に媒体を輸送して戻すために、前記シャフト（３）と接触する領域に輸送溝（１２）を有し、
前記支持体（３）に対して前記シールリップ（１５）を加硫処理するために、液体シリコン材料は前記支持体（２）を含む成形型に高温で注入される、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は支持体と、密封される側の方向に曲がる該支持体に接続されたスリーブ型シールリップとを備える、自動車のエンジンまたはギアボックスのケース部分を密封するためのラジアル・シャフト・シールリングに関し、シールリップは、シャフト上に軸方向長さＬで置かれ、かつ密封されるべき体積空間内に媒体を輸送して戻すために、シャフトと接触する領域に輸送溝を有し、そしてシールリップは追加手段なしに十分な接触圧を得るために十分な曲げ弾性を有する。本発明はさらに、ラジアル・シャフト・シールリングを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＦＥから作られるこのようなスリーブ型シールリップを備える自動車用のラジアル・シャフト・シールリングは、以前から知られており、Ｈ.‐Ｋ. Ｍｕｅｌｌｅｒ“Ａｂｄｉｃｈｔｕｎｇ  ｂｅｗｅｇｔｅｒ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｔｅｉｌｅ”，Ｍｅｄｉｅｎｖｅｒｌａｇ  Ｕ．  Ｍｕｅｌｌｅｒ，１９９０を参照されたい。最近では、エラストマから作られるスリーブ型シールリップが開発されており、ＤＥ１００  ３３  ４４６  Ｃ２号を参照されたい。永続的なコスト圧力のため、自動車用のラジアル・シャフト・シールリングのコストをさらに下げることへの要求が常に存在する。
【０００３】
ＦＲ１  ４４７  ７４９号は、例えばメチル・ビニル・シリコンゴム（ＭＶＱ）から成る、シールリップのラジアル・シャフト・シールリングを開示しており、該シールリングはリング・コイル・バネにより装着され、したがって汎用ではない。
【０００４】
ＥＰ１  ５６１  ７７３  Ａ１号は、熱可塑性マトリクス中に分散されたエラストマのシールリップを備えるラジアル・シャフト・シールリングを開示している。
【０００５】
ＥＰ１  ９９２  ８４９  Ａ１号およびＦＲ２  １７３  ５７１号はさらなるラジアル・シャフト・シールリングを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ１００  ３３  ４４６  Ｃ２号
【特許文献２】ＦＲ１  ４４７  ７４９号
【特許文献３】ＥＰ１  ５６１  ７７３  Ａ１号
【特許文献４】ＥＰ１  ９９２  ８４９  Ａ１号
【特許文献５】ＦＲ２  １７３  ５７１号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈ.‐Ｋ. Ｍｕｅｌｌｅｒ“Ａｂｄｉｃｈｔｕｎｇ  ｂｅｗｅｇｔｅｒ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｔｅｉｌｅ”，Ｍｅｄｉｅｎｖｅｒｌａｇ  Ｕ．  Ｍｕｅｌｌｅｒ，１９９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、より低コストのラジアル・シャフト・シールリングを提供し、またスリーブ型シールリップおよび完全なシーリング機能の利点を維持するラジアル・シャフト・シールリングの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、独立請求項の特徴を通じてこの目的を解決する。高温架橋シリコンエラストマは、全利用範囲において、すなわち高いエンジン温度においても耐熱性を有し、弾性材料であり、そして一般に使用されるエラストマより安価である。シリコンゴムまたはエラストマは一般に、シール材料としてよく知られている。しかし、シリコン材料は、様々な溶剤、燃料および油と一緒に用いると大きな膨張（bulking）を生じる。内燃エンジンでは、大きな膨張は、具体的にはモータ室内に燃料が堆積することにより、例えば、ガソリン凝縮液、特にディーゼルエンジンの触媒コンバータの再生フェーズにおけるディーゼルまたはＲＭＥまたはＦＡＭＥによって引き起こされる。アルコールを含有するガソリンでは、エンジンのウォームアップがなされずに、モータ室内で凝縮したブローバイ・ガス（blow-by-gas）からのアルコールが気化しない場合、特に低温では、短い走行運転中における凝縮のために、相当な量のアルコールがモータ室内に発生する。これらの理由のため、シリコンエラストマは、シャフト上に軸方向長さＬで置かれ、かつ密封されるべき体積空間内に媒体を輸送して戻すために、シャフトと接触する領域に輸送溝を有する、一般的なスリーブ型シールリップについては、これまでは考慮されていなかった。この設計では、シリコン材料の膨張のため、シール部分が膨張してシャフトから持ち上げられ、したがって、シール機能および輸送溝の機能の損失は不可避に思われる。しかしながら、驚くべきことに、大きな膨張に関わらず、シリコン材料から作られるこのようなスリーブ型シールリップを用いて、十分な接触圧およびシール効果ならびに輸送効果を実現できることが判明した。
【００１０】
本発明によると、シリコン材料は、ＬＳＲまたは液体シリコンゴムとも称される液体シリコン材料である。液体シリコンは、処理の間は固体シリコンまたは一般的なエラストマに比べてかなり低い粘度を有する、高温加硫シリコンゴムであり、この低粘度であることが、射出成形により液体シリコン材料を有利に処理できる理由である。これにより、液体シリコンの加硫の所用時間は一般的なエラストマに比べて著しく短くなる。したがって、製造において大幅に短いサイクル時間を得ることができる。一般に、フッ素化および非フッ素化シリコン材料を使用できる。
【００１１】
好ましくは、液体シリコン材料は付加架橋され、すなわち、好ましくは貴金属添加物、特に白金による触媒作用を受ける、シリコン結合ビニル基にＳｉ‐Ｈ基を加えることを基本とする、架橋メカニズムにより重合される。一般的な過酸化架橋とは対照的に、非分解生成物が放出され、これにより成形型上への沈積または堆積を避けることができるので、射出成形には有利である。しかしながら、本発明は付加架橋結合に限定されない。詳細には、過酸化物架橋結合は特定の理由で有利な場合に用いることができる。
【００１２】
好ましくは、未装着のラジアル・シャフト・シールリングのシールリップのシール部分とシャフトとの間の角度αは、３０°から７０°の間の値を有し、さらに好ましくは少なくとも４０°の値を有する。この角度は、エラストマシールリップと比較すると比較的急傾斜の設定角度であり、シールリップの大きな膨張が発生した場合であっても十分な接触圧を加える。
【００１３】
好ましくは、支持体へのシールリップの接続部とシール部分との間のシールリップの湾曲部分は、比較的小さい半径で湾曲している。これにより、比較的小さい半径は、シャフトとの接触部分と支持体との接続部分との間の全領域において概して一定の半径で湾曲している、従来の単一の湾曲スリーブ型シールリップの半径に関係する。より正確には、本発明に従う比較的小さい曲げ半径は、好ましくは最大でも従来のスリーブ型シールリップの半径の３分の２であり、さらに好ましくは最大でも半分に等しい。比較的小さい半径で湾曲するシールリップの部分は、好ましくはゼロより大きい、シャフトまでの距離ｄを有する。これにより、湾曲したシールリップ部分の領域におけるシャフトの望ましくない接触と、結果として生じる時期尚早な摩耗とはシールリップの著しい膨張の場合でさえ避けることができる。有利には、比較的小さい半径で湾曲する部分とシャフトとの間の距離ｄは、シールリップの厚さｂの半分の、少なくとも５０％さらに好ましくは少なくとも１００％に等しい。この場合、シールリップが元の体積の１００％およびそれ以上までの非常に大きな膨張を生じるとしても、シールリップの湾曲部分の領域においてシャフトと接触することはない。
【００１４】
好ましくは、シールリップは、特に支持体への接続部とシール部分との間のシール部分に結合する、反対方向に湾曲した部分を有する。この場合の反対方向湾曲部分は、当該部分の湾曲がシールリップの湾曲と全く反対方向であることを意味する。特に反対方向湾曲部分は、シャフトに対するシールリップの、上述の有利な比較的大きい設定角度を可能にする。特に、反対方向湾曲部分のため、シールリップの好ましい全体的なスワンネック（swan neck）形状またはＳ字形状が結果として得られる。シールリップのスワンネック形状は、実用の限界値内で発生する膨張の程度に関係なく、シャフトに対するシールリップの十分ではあるが過大でない接触圧を得るためには、好ましい形状であることが実証されている。
【００１５】
好ましくは、特に膨張によって生じる圧力による伸張に関わらず、十分な形状安定性を保証するために、シール部分の厚さｂを少なくとも０．９ｍｍ厚とされる。
【００１６】
本発明は、添付図面を参照して、有利な実施形態について以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるラジアル・シャフト・シールリングの部分断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
点線により示されるシャフト３を密封するためのラジアル・シャフト・シールリング１は、自動車エンジンまたはギアボックスのケース部分１７を通して案内され、図１では未装着の状態で示されている。シールリング１は、好ましくは金属またはプラスチック材料からなる円形の支持体２を有し、そしてシールリップ１５を備えるシール要素１１が支持体２に対して直接加硫処理される。シールリップ１５は、装着状態では、接触部８の領域においてシャフト上に軸方向長さＬの層で置かれる、シール部分１０を有する。追加手段なく、特に従来のリングコイルばねなしに、シール機能を保証するのに十分はシール部分１０の接触圧を得るために、シールリップ１５は十分な曲げ弾性を有する。シールリップ１５はさらに、密封されるべき体積空間１８に戻る漏出油または媒体の動的な輸送のために、シャフト３に対向する側面上に１つ以上の輸送溝１２を有する。輸送溝１２は、具体的には、ＤＥ１００  ３３  ４４６  Ｃ２号に開示されたようにらせん状または部分的にらせん状であってもよく、または、ＤＥ１０１  ５４  ７８９  Ｂ４号に開示されたように波形で、それ自体閉じていてもよい。以前に説明した設計は、本出願の文脈においてはスリーブ型シールリップとして示されている。シャフトに接触するシール部分１０の軸方向長さＬは、好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。乾燥状態での稼働および時期尚早の摩耗を避けるためと、摩擦トルクを低減するために、シール部分１０の接触する軸方向長さＬは、好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下である。
【００１９】
シール要素１１は、高温架橋シリコン材料から作られる。用語の「シリコン材料」は、例えば、ＭＶＱ、ＦＭＶＱ、ＬＳＲ、フッ素化ＬＳＲを含むがこれらに限定されない。以下の説明は、好ましいＬＳＲ（液体シリコンゴム）材料９に関する。低粘度のシリコンゴムは原材料として使用され、この原材料には主として、例えば、架橋のためにビニル基を備える、６０％から８０％のシリコンまたはポリ（有機）シロキサンと、さらに例えば所望の機械的属性を調整するための２０％から４０％の強化添加物と、架橋反応を触媒するための触媒添加物例えば白金とを含む。しかしながら、好ましくは、シール要素１１の材料は、負の効果を有する場合がある熱可塑性成分を含まない。したがって、好ましくは、シール要素１１の原材料は、可能な強化添加物および/または触媒添加物からなり、これら添加物は両方とも熱可塑性成分を含まない。
【００２０】
ＨＭＶ（高温架橋）液体シリコンゴムは、好ましくは２成分系であり、好ましくは、付加架橋により、すなわち、シリコン結合ビニル基にＳｉ‐Ｈ基を加えることにより、重合される。液体シリコンゴムの成分は、射出成形機において処理可能な十分な低粘度を有する。架橋が開始されるまで処理時間（“Ｔｏｐｆｚｅｉｔ”）を調整するために、好ましくは、抑制剤または処理時間制御成分を含む。他の成分に対しては、触媒、特に貴金属化合物が加えられるのが望ましい。２つの液体シリコン成分は、支持体２が内部に置かれた成形型に注入される。架橋は成形型の温度の影響を受けて開始される。成形型の温度は１００℃より高く、好ましくは１５０℃より高く、具体的には、シリコンゴムに依存して１６０℃から２２０℃の範囲に及ぶ。これらの温度では、架橋反応は壁の厚さ（ｍｍ）当たり５秒で非常に速く進行し、そのため従来のエラストマと比較すると大幅に短いサイクル時間を実現できる。
【００２１】
未装着状態におけるシール部分１０の中心軸５は、好ましくは少なくとも３０°、さらに好ましくは少なくとも４０°、さらに好ましくは少なくとも５０°、例えば６０°のシャフト３に対する設定角度αを形成する。従来のエラストマスリーブ型シールリップと比較すると、このかなり急勾配の設定角度αは、シールリップ１５の著しい膨張が発生したとしても、シャフト３に対してシール部分１０の十分な接触圧を加える。理想的な接触圧状態を得るために、設定角度αは好ましくは７０°未満とされる。シールリップ１５の寸法は、シャフト３の円周に対する接触圧が、０．２Ｎ／ｃｍから０．８Ｎ／ｃｍ、好ましくは０．３Ｎ／ｃｍから０．６Ｎ／ｃｍの範囲となるように決められる。
【００２２】
接続領域１９に隣接して、シールリップ１５は、好ましくは、比較的小さい半径で湾曲する部分１３を有する。この湾曲部分１３では、円Ｓ１はシールリップ１５の中間軸に沿って示されており、上記円の半径は極めて小さく、好ましくは、従来の単一湾曲スリーブ型シールリップの半径の少なくとも３分の２、さらに好ましくは少なくとも５０％小さい。湾曲部分１３が円の線Ｓ１に沿って進むと考える場合、結果的に、ゼロより大きい、シャフト３に対する湾曲部分１３の図１に示された距離ｄをもたらす。距離ｄがあるために、著しい膨張の場合であっても、シールリップ１５は、接続部１９とシール部分１０との間の領域においてシャフト３との望ましくない接触を有しない。このことは、距離ｄが好ましくはシールリップ１５の厚さｂの半分の５０％より大きく、さらに好ましくは１００％より大きい場合、元の体積の１００％およびそれ以上までの非常に大きな膨張についても当てはまる。
【００２３】
シールリップ１５は、好ましくは比較的小さい半径で湾曲した、具体的にはシール部分１０に結合する湾曲部分１６を有する。この湾曲部分１６では、円Ｓ２は、シールリップ１５の中間軸に沿って示されており、上記円の半径は極めて小さく、好ましくは、従来の単一湾曲スリーブ型シールリップの半径より少なくとも５０％小さい。具体的には、湾曲部分１６は、シールリップ１５に対して反対方向に湾曲している、および／または第１湾曲部分１３に対して反対方向に湾曲している。湾曲部分１６の反対方向の湾曲部は、シールリップ１５の著しい膨張においてさえ、シャフト３に対してシール部分１０の十分な接触圧を加える。
【００２４】
図１から明らかなように、シールリップ１５は全体としてスワンネック形状を有する。この形状は、実際的な限界値内の膨張の程度に基本的には関係なく、シャフトに対するシールリップの十分ではあるが過大でない接触圧を得るためには、好ましい形状であることが実証されている。
【００２５】
シャフト３の反対側のシールリップ１５の側面には、有利には円周溝形状の窪み７が、シールリップ１５と移行部分１３、１６間に設けられるのが好ましく、これにより、シール効果に悪影響を与えるシールリップ１５の横方向収縮を抑制し、柔軟性を改善する。
【００２６】
著しい膨張の可能性を考慮すると、具体的には膨張により生じる圧力によるひずみに関わらず、十分な形状安定性を得るためには、シール部分１０の厚さｂは、少なくとも０．９ｍｍであり、有利には、０．９ｍｍから１．２ｍｍの範囲にある。
【００２７】
ちりおよびほこりの粒子から保護するために、外気側２０に配置された保護リップ６は好ましくは、シール要素１１と一体的に形成される。ケース部分１７に対してシールリング１を密封するために、この例では外形が円筒形状の支持体２に固定される固定シール要素４は、好ましくは液体シリコン材料９から同様に作られる。有利には、液体シリコン材料９からなるすべての構成要素４、６、１１は、１つの処理工程で支持体２に対して加硫処理される。
【図１】
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【外国語明細書】
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【図１】
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