(57)【要約】相対的に回転可能な部材を封止するための流体シール（１０）を製造する方法であって、流体シール（１０）はＰＴＦＥインサート（３０）に接合するエラストマシール部材（１８）を有する。ＰＴＦＥ材料のウェハ（３０）は、本体部分（３２）および本体部分（３２）より厚い端部（５４）を有する。ウェハ（３０）は、ウェハ（３０）の１方側がモールドキャビティ（６２）の表面部分と対向するようモールドキャビティに配置される。エラストマ材料はモールドキャビティ（６２）に押し出され、エラストマシール部材（１８）の、成形された予備的成形物を形成し、予備的成形物（１８）をウェハ（３０）の反対側に接合する。成形された予備的成形物（１８）および接合されたウェハ（３０）はモールドキャビティ（６２）から取除かれる。ウェハの端部（５４）および予備的成形物（１８）の端部は、流体シール（１０）を形成するためにトリミングされる。
2005532197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転可能な部材を封止するための流体シールの製造方法であって、前記流体シールはＰＴＦＥインサートに接合するエラストマシール部材を有し、前記方法は、
モールドキャビティを有する金型を準備するステップと、
所定の厚さの本体部分および前記本体部分の前記厚さより厚い端部を有するＰＴＦＥ材料のウェハを準備するステップと、
前記ウェハの一方側を前記モールドキャビティの表面部分と対向させて前記ウェハを前記モールドキャビティ内に配置するステップと、
エラストマ材料を前記モールドキャビティに押込んで、前記エラストマシール部材の成形された予備的成形品を形成し、前記予備的成形品を前記一方側の反対側の前記ウェハに接合するステップと、
前記成形された予備的成形品および前記ウェハを前記モールドキャビティから取出し、前記予備的成形品の端部および前記ウェハの前記端部をトリミングして、前記ＰＴＦＥインサートに接合される前記エラストマシール部材を有する前記流体シールを形成するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記ウェハの前記材料は前記エラストマ材料より相対的に硬い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウェハは、前記モールドキャビティに配置されるとき、前記一方側がモールドキャビティの前記表面部分で完全に支持される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記モールドキャビティは、前記ウェハが前記金型に配置されるとき、前記ウェハのベース端部と係合可能な保持部を提供する壁を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記モールドキャビティは前記壁に隣接する突出部を有し、前記壁は、前記ウェハが前記金型に配置されて前記エラストマ材料が前記金型に押込まれるとき、前記ウェハの前記ベース端部と係合可能な前記エラストマ材料の当接部を構成するためのダムを形成するよう適合される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハの前記材料は前記エラストマ材料より相対的に硬く、前記ウェハは、前記モールドキャビティに配置されるとき、前記モールドキャビティの前記表面部分で完全に支持される前記一方側を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記モールドキャビティは、前記ウェハが前記金型に配置されるとき、前記ウェハのベース端部と係合可能な保持部を提供する壁を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記モールドキャビティは前記壁に隣接する突出部を有し、前記壁は、前記ウェハが前記金型に配置されて前記エラストマ材料が前記金型に押込まれるとき、前記ウェハの前記ベース端部と係合可能な前記エラストマ材料の当接部を構成するためのダムを形成するよう適合される、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、相対的に回転可能な部材とともに使用するためのラジアルリップシールに関し、より特定的には、２つの異なる材料で形成される複合リップシールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リップ型流体シールは、典型的には、相対的に回転可能な部材のシール表面に係合するよう適合される１つまたは複数のシールリップを有する、柔軟なシール部材を採用する。リップ型流体シールの目的は、通常は潤滑剤である、使用される流体を保持し、周囲の汚染物の浸入を防ぐことにある。シール部材材料の選択は、シールが動作する環境を含む、多くの要素によって決定される。エラストマは、水、塩などの汚染物および、たとえばある重機分野で使われる駆動軸の軸受にとって有害な埃、泥、砂などの研削材を含む、汚れた環境にリップシールが晒されるような用途において、シールリップ材料としてしばしば採用される。リップシールはさらに、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料などの他の材料で作られても良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エラストマは、上述のような汚染された条件下で、ＰＴＦＥ材料より著しく高い耐性を有する。一方で、エラストマよりＰＴＦＥ材料が好まれる特定条件がある。その条件とは、高温や低温条件、および／または潤滑剤がまったく使われていない、もしくは少ない条件を含む。高温および低温条件、および／または乾燥条件、または利用される潤滑剤が少ない条件を含む、特定の環境的条件では、エラストマよりＰＴＦＥ材料が好まれる。シールは汚染された環境のみならず、低温や高温条件、および／または低潤滑条件に晒されることが珍しくない。過去には、複合エラストマ／ＰＴＦＥリップ端部のあるシールリップが採用され、その一例が、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６、２１３、４７６号に開示されている。しかしながら、このような複合エラストマ／ＰＴＦＥシールリップの製造には時に困難が伴った。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
複合エラストマ／ＰＴＦＥシールリップを形成するためにエラストマ材料をＰＴＦＥインサートに成形する場合、エラストマ材料が金型に流れ込むとき、ＰＴＦＥインサートをずらせ、または移動させる「流れる」という状態になりがちであることが知られている。ＰＴＦＥインサートが典型的には相対に薄く、通常０．０２０インチ以下の厚さであることが、圧縮成形機内でエラストマ材料に接合する際、インサートを安定して保持することをさらに困難にする。本発明にしたがって、ＰＴＦＥインサートの１つの端部に拡張部を形成することにより、インサートをモールドキャビティに装填するときさらに容易に扱うことができ、成形工程中、インサートが定位置に留まることが見出された。
【０００５】
さらに本発明によれば、本体部分と本体部分より厚い拡張端部とを有するＰＴＦＥ材料のウェハが、モールドキャビティの中で支持される。エラストマ材料はモールドキャビティの中に押込まれ、エラストマシール部材の、成形された予備的成形品を形成し、それをウェハに接合する。予備的成形品と接合されたウェハとがモールドキャビティから取除かれた後、予備的成形品の端部とウェハの拡張端部とがトリミングされて、エラストマ部材とＰＴＦＥインサートとを形成する。成形工程におけるウェハの保持をさらに助けるために、金型は好ましくは、ウェハのベース端部と係合可能な突出部を組込むよう設計される。
【０００６】
本発明のこれらの、および他の利点と特徴とは、付随する図面と関連付けて下記の詳細な説明を参照すればさらに良く理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
より特定的に図面を参照すると、図１に示すのは、円筒壁１４と環状ラジアルフランジ１６とを有する、好ましくは円筒形で、カップ型の金属製シェル形の剛性環状ケースまたは担体１２を有する、リップ型流体シール組品１０である。
【０００８】
シール組品１０はさらに、ケース１２に支持される環状シール部材１８を有する、流体シール１７を含む。シール部材１８は、ゴム、シリコーン、ポリアクリル、フッ素ゴム、エチレンアクリル、水素化ニトリルまたはニトリルエラストマなどの適切なエラストマ材料で作られる。シール部材１８は、ケース１４のフランジ１６に固定される環状本体部分２０と、本体部分２０から軸方向に外方向に傾斜して径方向に外向きに延在し、シールリップ端部２８を与える環状リップ２６で終端する環状柔軟部２２とを有する。
【０００９】
シール部材１８の材料より相対に硬いＰＴＦＥ材料で形成される環状非弾性インサート３０は、柔軟部２２の軸方向内側面と、シール部材１８のリップ２６とに接合される。インサート３０は、好ましくは約０．０２０インチまたはそれ未満の均一な厚さを有する環状本体部分３２を有する。インサート３０は、シールリップ端部３８を与える環状リップ３６を有する。エラストマリップ端部２８およびＰＴＦＥリップ端部３８は、回転可能な部材４４の円筒形シール表面４２にシール部材として組込まれるよう適合される。シール部材１８のリップ２６とインサート３０のリップ３６とはともに、複合構造体の環状シールリップ４６となる。
【００１０】
エラストマリップ２６は、ここで汚染された側または空気側と呼ぶ、複合シールリップ４６の側に配置され、ＰＴＦＥリップ３６は、ここで保護される側または流体側と呼ぶ、反対側に配置される。複合シールリップ４６は、埃、土、砂、汚れ、塩、水などの汚染物が流体側に入ることを防止することを目的とする。
【００１１】
エラストマリップ端部２８は、ＰＴＦＥリップ３６を空気側から遮蔽するため、円周状に連続して延在する。ＰＴＦＥリップ端部３８も同様に、好ましくは円周状に連続する。このように複合シールリップ４６は、空気側にエラストマ材料の連続した帯を、および流体側にＰＴＦＥ材料の連続した帯を有する、シール表面を提供する。
【００１２】
シール１７を製造する方法を図２に示すが、ＰＴＦＥ材料の環状ウェハ５０を利用する。ウェハ５０は、少なくとも一部がＰＴＦＥインサート３０となる環状本体部分５２を有し、さらに本体部分の１つの端部に環状端部または頭部５４を有する。ウェハ５０の頭部５４は拡張されて、図２に明示されるように、本体部分５２より相対的に厚さが増している。ウェハ５０の本体部分５２および頭部５４の表面５６および５８は、湾曲した、好ましくは円弧状で凹型の、遷移表面６０によって接続される。
【００１３】
さらに図２に関して、ウェハ５０およびシール部材１８のエラストマ予備的成形品６１は、後にさらに詳細に述べるが、金型ツール６６のモールドキャビティ６２内に示される。モールドキャビティは、それぞれ別個の金型部品７４、７６および７８の対向する輪郭表面６８、７０および７２により形成される。金型部品７８の表面７２は、表面部分８２および８４を有する、部分８０を含むが、これらの表面部分は好ましくは、ウェハ５０の本体部分５２の表面５６および頭部５４の表面５８と形状が一致して支持するよう適合される。表面部分８２および８４は、ウェハ５０の円弧状の表面６０と形状が一致して支持するよう適合される、湾曲した凸型表面部分８６に接続され、表面部分８６は金型部品７
８の突出部８８の上に形成される。より広い意味では、モールドキャビティの表面部分８２、８４、８６およびウェハの表面５６、５８、６０の形状は完全に一致する必要はない。なぜなら、成形時の圧力と熱とがウェハをこれらの金型表面に押付けるからである。部分８０は、ウェハ５０のベース端部９２と係合して位置を定めるよう適合される、壁９０で終端する。金型部品７８の輪郭表面７２には、壁９０に隣接する第２の突出部９４が形成され、後にさらに詳しく述べるように、エラストマ当接部９８を形成するダム９６を構成する。
【００１４】
金型ツール６６が開いているとき、ウェハ５０は金型部品７８の輪郭表面７２の部分８０に置かれるが、このとき表面５６、５８および６０は、表面と表面とが合わさるように部分８０の表面部分８２、８４および８６にそれぞれ完全に支持され、ウェハ５０のベース端部９２は壁９０に当接する。ウェハ５０の頭部５４の自由端部はモールドキャビティ６２の表面９３と当接する。
【００１５】
金型部品７４、７６および７８が閉じており、上述のように金型部品７８の輪郭表面７２の部分８０においてウェハ５０が定位置で支持されているとき、エラストマ材料はモールドキャビティ６２に押込まれ、シール部材１８の予備的成形品６１を形成し、それをウェハインサートに接合する。予備的成形品６１はリップ形成部１００を含む。
【００１６】
ウェハ５０の頭部５４は本体部分５２よりも厚いので、ウェハ５０が金型に装填されるとき、より扱いが容易である。頭部５４は、突出部８８と協働して、モールドキャビティ６２にエラストマ材料を導入する前および最中に、ウェハ５０が金型内で滑動または摺動しないよう保持する。金型部品７８の壁９０は、ウェハ５０の本体部分５４のベース端部９２と係合可能な保持部を与えて、エラストマ材料が金型に流れ込むとき、ウェハが動くのを防ぐのを助ける。
【００１７】
予備的成形品６１がセットされてウェハ５０に接合されると、金型が開き、担体、予備的成形品および接合されたウェハが取出され、その上で予備的成形品のリップ形成部１００およびウェハは線１０２に沿って横断方向に切込まれ、または切断されるが、このとき、エラストマリップ２６と、リップ３６があるＰＴＦＥインサート３０とを残し、予備的成形品の部分１００の内側部分および厚さを増した頭部５４を含むウェハの内側部分を捨てる。エラストマシール部材１８とＰＴＦＥインサート３０とを含む流体シール１７がここに完成する。ダム９６は、インサート３０のベース端部９２と係合するエラストマ当接部９８を形成する。エラストマリップ端部２８とＰＴＦＥリップ端部３８とが切断線１０２に沿って形成される。
【００１８】
図３は図２に類似するが、ウェハ５０とは異なる構造のウェハ１５０を示す。ウェハ１５０は、本体部分１５２が同一である点でウェハ５０と同様であるが、頭部１５４の形状の点で異なる。ウェハ１５０の頭部１５４は、ウェハ１５０の本体部分１５２より厚い点は、ウェハ５０の頭部５４と一般に同様である。しかし、頭部１５４の表面１５３が空気側で変更されることにより厚さが増加するのに対し、ウェハ５０の頭部５４の厚さは、頭部５４の対応する表面が流体側に向かって変更されすることにより増加する。その他はウェハ１５０はウェハ５０に類似し、モールドキャビティの残り部分は同じであり、エラストマ予備的成形品１６１の形成は、そのウェハ１５５の頭部に沿った領域がいくらか薄く見えること以外は、本質的に同じである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による、複合構造のシールリップが設けられた流体シールを有する流体シール組品の部分の、径方向の断面図である。
【図２】本発明による、図１のシール組品の製造に使用される金型の断面図である。
【図３】ＰＴＦＥウェハが異なる構造である、図２に類似の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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