JP2002323137A

JP2002323137A - ラジアルシャフトシール

Info

Publication number: JP2002323137A
Application number: JP2002108270A
Authority: JP
Inventors: Hans-Otto Wolf; ハンス−オットー・ヴォルフ; Hans-Peter Kochendoerfer; ハンス−ペーター・コッヘンデーファー; Rolf Vogt; ロルフ・フォークト
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2002-11-08
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: EP1249648A3; JP4167847B2; DE10117881A1; JP2007183005A; DE50206617D1; EP1249648B1; EP1249648A2; JP4966072B2

Abstract

(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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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。

【００１３】

【発明の実施の形態】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。

【００１４】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材料はいわゆる「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。

【００１５】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。

【００１６】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、シールリップ部20のわずかな損失熱を一層低
減することができる。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【発明の効果】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（2
0）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。

【図面の簡単な説明】

【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】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロルフ・フォークトドイツ国68723オフタースハイム，プランクシュテーター・シュトラーセ・15 Ｆターム(参考） 3J006 AE03 AE04 AE16 AE46 CA01 CA03

Claims

【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（3
1）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（N
BR）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。