(57)【要約】【課題】  シールエレメントの製造を簡単に行うことができ、かつ少ない部品から、簡単かつ安価に製造することができるシールを提供する。【解決手段】  本発明は、支持体（２）及び柔軟に変形可能なシールエレメント（３）を含むシール（１）に関し、シールエレメント（３）が支持体（２）によって少なくとも部分的に固定可能であり、かつシールエレメント（３）が、一体に形成されて、支持体（２）によって少なくとも３つの機能領域（４、５、６）に分割可能であり、支持体（２）が、一体に形成されて、シールエレメント（３）をその両面から取り囲んでいるものにおいて、シールエレメント（３）が円板形状又は中空円錐台形状に形成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2006194442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体（２）及び柔軟に変形可能なシールエレメント（３）を含むシール（１）であって、該シールエレメント（３）が該支持体（２）によって少なくとも部分的に固定可能であり、かつ該シールエレメント（３）が、一体に形成されて、該支持体（２）によって少なくとも３つの機能領域（４、５、６）に分割可能であり、該支持体（２）が、一体に形成されて、該シールエレメント（３）をその両面から取り囲んでいるものにおいて、
前記シールエレメント（３）が円板形状又は中空円錐台形状に形成されていることを特徴とするシール。
【請求項２】
前記少なくとも３つの機能領域の第１の領域（４）が、前記シール（１）の内周側部分として形成され、当該第１の領域（４）に、密封すべき機械要素（８）に当接可能なシールリップ（７）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシール。
【請求項３】
前記少なくとも３つの機能領域の第２の領域（５）が、前記支持体（２）への接続部分として機能することを特徴とする請求項１又は２に記載のシール。
【請求項４】
前記少なくとも３つの機能領域の第３の領域（６）が、前記シール（１）の外周側部分として形成され、剛性の高い構造体（12）に当接可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール。
【請求項５】
前記シールエレメント（３）が、PTFEコンパウンドから、あるいはPTFE分散液に含浸された不織布層及び／又はフェルト地層から、あるいはラテックスで結合されたポリマー不織布から形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシール。
【請求項６】
前記シールエレメント（３）が、均質な材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール。
【請求項７】
前記シールエレメント（３）の３つの領域（４、５、６）が、相互に異なるPTFEコンパウンドから形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール。
【請求項８】
前記支持体（２）が、その外周に半径方向外側へ突出する少なくとも１つの突出部（９）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシール。
【請求項９】
前記支持体（２）が、その少なくとも１つの端面に少なくとも１つの固定用凹部（10）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシール。
【請求項１０】
前記支持体（２）が、その内周に半径方向内側に配向されている少なくとも１つの舌片部（11）を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシール。
【請求項１１】
前記第３の領域（６）が、その半径方向に少なくとも部分的に延伸するスリットを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体及び、柔軟に変形可能な平坦なシールエレメントを含むシールに関する。より詳細には、本発明は、シールエレメントが支持体によって少なくとも部分的に固定可能であり、シールエレメントが、一体に形成されているとともに支持体によって少なくとも３つの機能領域に分割可能であり、支持体が、一体に形成されているとともにシールエレメントを両面で取り囲んでいるシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような形式のシールは公知である（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の公知のシールは、ともに高分子材料から形成されている支持体及びシールエレメントを含む。シールエレメントは、支持体によってその両面を取り囲まれ、固定されている。これらの支持体及びシールエレメントの製造は、射出成形法による成形により実施される。このような場合、射出成形法で製造されたシールエレメントに対して、あらゆるシール材を使用することができないということが欠点として挙げられる。
【特許文献１】独国特許出願公開第2709000号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、簡単に製造することができるシールエレメントを有するシールの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、支持体及び柔軟に変形可能な平坦なシールエレメントを含むシールであって、シールエレメントが支持体によって少なくとも部分的に固定可能であり、かつシールエレメントが、一体に形成されて、支持体によって少なくとも３つの機能領域に分割可能であり、支持体が、一体に形成されて、シールエレメントをその両面から取り囲んでいるものにおいて、シールエレメントが円板形状又は中空円錐台形状に形成されていることを特徴とするシールによって解決される。すなわち上記の課題は、請求項１に記載の特徴によって解決することができる。有利な実施の形態を従属形式の請求項に記載する。
【０００５】
上記課題を解決するために、シールエレメントは円板形状又は中空円錐台形状に形成される。
【０００６】
円板形状又は中空円錐台形状として形成されたシールエレメントは、特に簡単に製造することができる。このような形状のシールエレメントを、射出成形のほかに、管形状又は円筒形状の半製品から製造することができる。このような形状の半製品から円板形状又は中空円錐台形状を所望の厚みで、例えば旋削によって突切ることができる。半製品は種々の材料からキャスティング又は焼結によって製造することができる。シールエレメントの輪郭形状は、型押し又は旋削によってシールエレメントに施すことができる。本発明のシールは、２つのみの簡単な形状の部品から形成され、したがってシールを簡単かつ安価に製造することができる。
【０００７】
支持体によって分割された領域のうちの第１の領域を、シールの内周に割り当てることができ、この第１の領域に、密封すべき機械要素に当接可能なシールリップを設けることができる。第１の領域を、シールの内周側部分として形成することができ、この領域に密封すべき機械要素又はシャフトに当接可能なシールリップを設けることができる。シールエレメントが円板形状に形成されている場合には、付加的なばね要素又はスプリングエレメントを使用することなく、シールエレメントは、弾性的な予荷重の下、密封すべき機械要素に密着可能である。シールエレメントが中空円錐台形状に形成されている場合には、シールエレメントが円板形状である場合と同様に、このシールエレメントも密封すべき機械要素に密着可能である。しかしながら、弾性的な予荷重は、シールエレメントが中空円錐台形状である場合は円板形状である場合よりも小さい。
【０００８】
支持体によって分割された領域のうちの第２の領域を、支持体への接続部分として機能させることができる。第２の領域によって、シールをその所定の位置に固定することができる。
【０００９】
支持体によって分割された領域のうちの第３の領域を、シールの外周に割り当てることができ、硬い、剛性の高い構造体に当接させることができる。第３の領域を、シールの外側部分として形成することができ、剛性の高い構造体又はハウジングに当接可能である。したがって本発明のシールエレメントは、密封すべき機械要素に対する動的な密封性とハウジングに対する静的な密封性をただ１つの部材により同時にもたらす。本発明のシールエレメントは、動的な密閉と静的な密閉をただ１つのエレメントにより同時に行うことのできるシールエレメントである。このような構成であることによって、シールエレメントをただ１つの支持体に固定することのみが必要とされるため、シールの構造を簡単にすることができる。
【００１０】
本発明のシールリングを、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）コンパウンドから、あるいはPTFE分散液に含浸された不織布層及び／又はフェルト地層から、あるいはラテックスで結合されたポリマー不織布から形成することができる。ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）からなるシールエレメントを半製品を介して製造することができる。PTFEは数多くの媒体に対して安定である。静的な封止もPTFEからなるため、密封すべき穴又は構造体にシールを押し込む際、適用すべき力を低減することができる。本発明のシールでは、シールを密封すべき穴又は構造体に押し込むための、潤滑用塗料も潤滑用被覆も必要としない。
【００１１】
ある実施形態においては、シールエレメントを均質な材料から形成することができる。このようなシールエレメントは安価に製造可能である。
【００１２】
他の実施形態においては、支持体によって分割されたシールエレメントの３つの領域を相互に異なるPTFEコンパウンドから形成することができる。このような構成によって、どの領域に対しても、使用される状況に適合した材料を使用することが可能となる。シールリップの領域では摩耗が少なくかつシャフトの摩耗を少なくするPTFE、支持体の領域では最適化された付着特性を有するPTFEコンパウンドを使用し、シールの外周の領域ではクリープ傾向が少ないPTFEコンパウンドを使用することができる。
【００１３】
支持体の外周に、その半径方向外側へ突出又は延伸する少なくとも１つの突出部を設けることができる。突出部を、密封すべき穴又は構造体に設けられている切欠、アンダーカットに噛み合わせることができ、したがってシールを軸方向で確実に固定することができる。
【００１４】
支持体の少なくとも１つの端面に、少なくとも１つの固定用凹部を設けることができる。固定用凹部により、シールエレメントをシールの製造の際に製造用工具に固定することができる。
【００１５】
支持体の内周に、半径方向内側に配向する少なくとも１つの舌片部を設けることができる。舌片部により、シールを密封箇所へ組付ける際に、密封すべきシャフト上で心合わせすることができる。このような構成によって、シールの組付けを簡略化することができる。
【００１６】
支持体によって分割された領域のうちの第３の領域に、製造状態において、少なくとも部分的に、半径方向に延伸するスリットを設けることができる。スリットを設ける場合には、そのスリットは材料の厚みの半分の位置に形成され、設けられる。このスリットにより、シールエレメントの柔軟性が高められ、シールを密封すべき穴又は構造体に組付ける際に、シールエレメントの第３の領域を前方に湾曲させることが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、支持体（２）及び柔軟に変形可能なシールエレメント（３）を含むシール（１）に関し、シールエレメント（３）が支持体（２）によって少なくとも部分的に固定可能であり、かつシールエレメント（３）が、一体に形成されて、支持体（２）によって少なくとも３つの機能領域（４、５、６）に分割可能であり、支持体（２）が、一体に形成されて、シールエレメント（３）をその両面から取り囲んでいるものにおいて、シールエレメント（３）が円板形状又は中空円錐台形状に形成されていることを特徴とする。このような構成であることによって、シールエレメントの製造を簡単に行うことができる。またシールを少ない部品から製造することができ、したがってシールを簡単かつ安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明によるシールのいくつかの実施例を図面に基づき説明する。それらの図はそれぞれ、本発明のシールを概略的に示す。
【００１９】
添付の図は、支持体２と、柔軟に変形可能な円板形状のシールエレメント３を有するシール１をそれぞれ示す。シールエレメント３は支持体２によって、その両面を取り囲まれ、部分的に固定されている。また取り付けられる前の状態において、支持体２で固定されていることにより、シールエレメント３は同心に配置された３つの機能領域４、５、６に分割されている。第１の領域４は、シール１の内周に割り当てられ、半径方向最も内側に位置し、内周側部分として形成され、シールリップ７を形成する。第２の領域５は、その両面で支持体２の材料によって取り囲まれ、したがって支持体２に対する接続部分として機能している。第３の領域６は、シール１の外周に割り当てられ、半径方向最も外側に位置し、外周側部分として形成されている。この第３の領域を、剛性の高い構造体12、例えばハウジングに当接させることができ、シール１の静的な封止、密封を形成する。シールエレメント３は一体に形成されている。シールエレメント３のための材料としてポリテトラフルオロエチレン（PTFE）コンパウンド、加熱圧力下で積層されてPTFE分散液に含浸された不織布層及び／又はフェルト地層ならびにラテックスで結合されたポリマー不織布を例示することができる。支持体２を、熱可塑性もしくは熱硬化性の材料から、グラスファイバにより補強された硫化ポリプロピレンから、グラスファイバにより補強されたポリアミドから製造することができる。支持体２の両面に、周方向にわたって分散して配置される複数の固定用凹部10を設けることができる。
【００２０】
本発明によるシール１を製造するための環状のシールエレメント３を、例えば焼結されたPTFEからなる管形状の半製品を突切ることによって又は板材の半製品を打抜くことによって、製造することができる。中間工程において、型押し又は旋削によってパターン、例えば還流溝をシールエレメントの表面に形成することができる。さらにシールエレメント３を成形金型に入れ、その所定の位置に固定し、そして支持リング２を形成する材料でインサート成形することができる。
【００２１】
図１は、シールエレメント３が均質な材料のPTFEコンパウンドから形成されているシール１を示す。シールリップ７は、密封すべき媒体を戻し、送るための還流装置又は還流溝13を有する。還流装置13には静的な密封をもたらすための隔壁が組み込まれている。他の実施形態では、還流装置13にシールストリップ又は隔壁とシールストリップの組合せを組み込むことができる。シールエレメント３の第３の領域６には、その両面に連続して延伸する凹部14が設けられている。この凹部14によって第３の領域６の単位面積当りの接触圧したがって静的な密封性を改善することが可能となる。この図に示す実施例では、シールエレメント３の第２の領域５をプラズマ照射し、その表面を活性化し、それによって付着特性を改善している。
【００２２】
図２は、図１示すシール１を、組付け、ハウジング又は剛性の高い構造体と密封すべき機械要素８との間に配置した状態で示す。シールリップ７は、この状態において、密封すべき機械要素８、この実施の形態ではシャフトに対して動的に密着する。シールリップ７により、シャフト８が動的にシールされる。第３の領域６は、剛性の高い構造体12、この実施の形態ではハウジングに接触、当接し、静的な密封をもたらすように機能する。第３の領域６により、ハウジングが静的にシールされる。
【００２３】
図３は、シールエレメント３が相互に異なるPTFEコンパウンドから形成されているシール１を示す。第１の領域４は、機械要素８の摩耗を少なくする摩耗の少ないPTFEコンパウンドから形成されている。機械要素８及び第１の領域４の摩耗を少なくするために、ガラスファイバとともに、グラファイト、硫化モリブデン、黒鉛を粉末もしくは繊維の形状で充填材として使用することが好ましい。第２の領域５は、付着特性が良好であるPTFEコンパウンドから形成されている。有機物質、例えば熱可塑性プラスチックが充填材として混合される場合に、付着特性が特に強化される。第２の領域５の表面は、付着特性をさらに改善するために、その表面を付加的に活性化されている。第３の領域６は、クリープ傾向が少ないPTFEコンパウンドから形成されている。充填材としてグラスファイバを混合することによってクリープ効果（低温流れ）を顕著に減少することができ、受入れ穴、剛性の高い構造体内、又はハウジング内での十分な締まりばめを保証することができる。支持体２の外周に、半径方向外側へ突出、延伸する突出部９を設け、この突出部を、シール１に設けられている相補的な形状を有する切欠15と噛み合わせ、シール１を軸方向で固定することができる。突出部９を、環状に形成することも、又は半径方向外側に向く複数の別個の舌片として形成することもできる。剛性の高い構造体又はハウジング12に対してシール１が押込まれる深さを制限するために、支持体２の端面に半径方向外側を向いて形成されているカラー16を設けることができ、このような構成では、押し込まれ、組み付けられた後、このカラー16によりシール１は支持される。カラー16に、固定エレメントを受容するための穴を設けることができる。この図に示す実施形態では、支持体２の内周に、半径方向内側に向けられ、突出する４つの舌片部11が周方向に配分されて設けられている。
【００２４】
図４は、図２に示すシールを、組付けた状態で示す。シールエレメント３には、その第３の領域６に、組付ける前に、材料の厚みの半分の位置に半径方向に延伸するスリット17が設けられている。スリット17は、組付けられた状態で、シャフト８の軸方向に延伸する。
【００２５】
図５は、そのシールエレメント３が均質な材料のPTFEコンパウンドから形成されているシール１を示す。この実施例では、シールエレメント３の第２の領域５に、プラズマ照射により活性化された表面が形成され、それによって付着特性が改善されている。支持体２の軸方向に延伸する部分に凹部18が設けられ、この凹部18は引抜き道具とかみ合うように形成され、シールの取り外しを容易にする。ハウジング12の穴には、半径方向内側に延伸するストッパ19が形成されている。
【００２６】
図６はシール１を示し、その第３の領域６は、半径方向外向きに作用する圧縮ばね20によって密封すべき穴の内周に押しつけられている。圧縮ばね20は、ハウジング凹部21にクリップ止めされている。
【００２７】
図７はシール１を示し、この実施例では、支持リング２は、外周側に周方向全体にわたって分散して軸方向外側に向く複数のセグメント22が設けられ、これらのセグメント22はハウジング12に形成されている相補的な形状のセグメント凹部23と噛み合っている。この構成により、シールの軸方向での位置が固定される。シールエレメント３は均質な材料のPTFEコンパウンドから形成されている。シールリップ７には密封すべき媒体を送り、戻す還流溝、還流装置13が設けられている。ハウジング12の穴は、半径方向内側へ延びるストッパ19を有する。
【００２８】
図８はシール１を示し、この実施形態では、シールエレメント３は中空円錐台形に形成されている。このシールエレメント３は、円筒形状の管を突切ることにより製造した、薄い横断面の円錐台形状から形成され、この場合、突切る方向は管の対称軸に対して鋭角又は鈍角をなす。中空円錐台形状のシールエレメント３を有するシール１は、特にわずかな半径方向の広がりしか有さず、したがって密封すべき穴の半径方向での空間が不足している場合、穴の内径が小さい場合に特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるシールを示す図である。
【図２】密封箇所への組付け後の、本発明によるシールを示す図である。
【図３】固定用突出部及び固定用舌片部を有するシールを示す図である。
【図４】スリットの入った第３の領域を有するシールを示す図である。
【図５】引抜き用の補助装置を有するシールを示す図である。
【図６】半径方向外向きに作用する圧縮ばねを有するシールを示す図である。
【図７】シールの軸方向の位置を固定するためのセグメントを有するシールを示す図である。
【図８】中空円錐台形のシールエレメントを有するシールを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      シール
２      支持体
３      シールエレメント
４      第１の領域
５      第２の領域
６      第３の領域
７      シールリップ
８      シャフト
１０      固定用凹部
１１      舌片部
１２      ハウジング
１３      還流溝
１４      凹部
１５      切欠
１６      カラー
１７      スリット
１８      凹部
１９      ストッパ
２０      圧縮ばね
２１      ハウジング凹部
２２      セグメント
２３      セグメント凹部
【図１】
2006194442.tif 000003
【図２】
2006194442.tif 000004
【図３】
2006194442.tif 000005
【図４】
2006194442.tif 000006
【図５】
2006194442.tif 000007
【図６】
2006194442.tif 000008
【図７】
2006194442.tif 000009
【図８】
2006194442.tif 000010