(57)【要約】  本発明は、シャフト、ロッド、またはその他の円筒形部材の上に取り付けるために伸張可能である多層シールリングに関し、所定位置に配置された後では、広い温度範囲にわたって漏れを最小限のみにすることができる連続固体リングであるかのようにシールが形成される。特に、本発明は、構造内に間隙または破断部を有する第１および第２の環状または非環状の形態に関し、これらの第１および第２の環状または非環状の形態は互いに対して固定される。
2007525625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）内部に間隙を有する第１の環状形態と、
ｂ）内部に間隙を有する第２の環状形態と、を含み、
前記第２の環状形態は、前記第１の環状のポリマー形態と接触、または隣接し、
前記第１および第２の環状形態が、固定領域において固定材で互いに固定されていることを特徴とする多層シールリング。
【請求項２】
前記第１および第２の環状形態が、ポリマー、金属、または可撓性エラストマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項３】
前記ポリマーが、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンズイミダゾール、および熱可塑性ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、または液晶ポリマーであることを特徴とする請求項２に記載の多層シールリング。
【請求項４】
前記ポリイミドが、少なくとも１種類のジアミンと少なくとも１種類の無水物とから調製されることを特徴とする請求項３に記載の多層シールリング。
【請求項５】
前記ジアミンが、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、オキシジアニリン、メチレンジアニリン、トルエンジアミン、およびそれらの混合物であることを特徴とする請求項４に記載の多層シールリング。
【請求項６】
前記ジアミンが４，４’−オキシジアニリンであることを特徴とする請求項５に記載の多層シールリング。
【請求項７】
前記無水物が、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニル二無水物、無水トリメリット酸、ピロメリット酸二無水物、無水マレイン酸、無水ナジック酸、およびそれらの混合物であることを特徴とする請求項４に記載の多層シールリング。
【請求項８】
前記無水物がピロメリット酸二無水物であることを特徴とする請求項７に記載の多層シールリング。
【請求項９】
前記ポリイミドが、ＢＴＤＡ−ＭＰＤ、ＭＡ−ＭＤＡ、ＢＴＤＡ−ＭＤＡ−ＮＡ、ＴＭＡ−ＭＰＤおよびＴＭＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＭＰＤ、ＢＰＤＡ−ＰＰＤ、ＢＴＤＡ−４、４’−ジアミノベンゾフェノン、またはＢＴＤＡ−ビス（Ｐ−フェノキシ）−ｐ，ｐ’−ビフェニルであることを特徴とする請求項４に記載の多層シールリング。
【請求項１０】
少なくとも１種類のポリイミドと、約４００℃未満の温度で溶融加工可能であり、ポリアミドおよびポリエステル樹脂から選択され、約４５〜７９．９重量％の濃度で存在することができる少なくとも１種類の他のポリマーとのブレンドを含むポリイミド組成物を、前記第１および第２の環状形態が含むことを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項１１】
前記ポリアミドが、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６１０、およびナイロン６１２であることを特徴とする請求項３に記載の多層シールリング。
【請求項１２】
前記ポリエステルが、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項３に記載の多層シールリング。
【請求項１３】
前記液晶ポリマーが、ポリエステルアミドおよびポリエステルイミドを含むことを特徴とする請求項３に記載の多層シールリング。
【請求項１４】
前記第１および第２の環状形態が同じポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項１５】
第１および第２の環状形態が異なるポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項１６】
前記第１および第２の環状形態が約９０００〜約１８０００ｐｓｉの範囲の引張強度を有することを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項１７】
前記第１および第２の環状形態が約２．５％〜約１０％の範囲の伸びを有することを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項１８】
前記第１および第２の環状形態が、約３１０，０００〜約７５０，０００ｐｓｉの範囲の引張弾性率を有することを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項１９】
前記ポリマーが、添加剤、充填剤、または乾燥潤滑剤をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の多層シールリング。
【請求項２０】
前記第１および第２の環状形態中の前記間隙が約１８０°離れていることを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項２１】
前記固定材が、ダボ、接着剤、または前記第１および第２の環状形態中に形成された突出部／くぼみ構造であることを特徴とする請求項１に記載の多層シールリング。
【請求項２２】
前記ダボが、ワイヤ、ガラス繊維、炭素繊維、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ガラス、またはポリマーを含むことを特徴とする請求項２１に記載の多層シールリング。
【請求項２３】
請求項１に記載の多層シールリングを含むことを特徴とする圧縮機。
【請求項２４】
請求項１に記載の多層シールリングを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２５】
請求項１に記載の多層シールリングを含むことを特徴とする自動変速機。
【請求項２６】
ａ）内部に間隙を有する第１の非環状形態と、
ｂ）内部に間隙を有する第２の非環状形態と、を含み、
前記第２の非環状形態は、前記第１の非環状のポリマー形態と接触し、
前記第１および第２の非環状形態が、固定領域において固定材で互いに固定されることによって多層シールリングを形成することを特徴とする多層シール構造。
【請求項２７】
前記非環状の形状が楕円形であることを特徴とする請求項２６に記載の多層シール構造。
【請求項２８】
ａ）内部に破断部を有する第１の環状形態と、
ｂ）内部に破断部を有する第２の環状形態と、を含み、
前記第２の環状形態は、前記第１の環状のポリマー形態と接触、または隣接し、
前記第１および第２の環状形態が、固定領域において固定材で互いに固定されていることを特徴とする多層シールリング。
【請求項２９】
前記第１および第２の環状形態中の前記破断部が約１８０°離れていることを特徴とする請求項２８に記載の多層シールリング。
【請求項３０】
ａ）内部に破断部を有する第１の非環状形態と、
ｂ）内部に破断部を有する第２の非環状形態と、を含み、
前記第２の非環状形態は、前記第１の非環状のポリマー形態と接触、または隣接し、
前記第１および第２の非環状形態が、固定領域において固定材で互いに固定されていることを特徴とする多層シール構造。
【請求項３１】
多層シールリングの製造方法であって、
（ｉ）少なくとも、内部に間隙または破断部を有する第１の環状形態と、内部に間隙または破断部を有する第２の環状形態とを、固定領域において固定材で互いに固定するステップを含み、前記少なくとも第１の環状形態が、前記第２の環状形態と接触、または隣接していることを特徴とする方法。
【請求項３２】
多層シール構造の製造方法であって、
（ｉ）少なくとも、内部に間隙または破断部を有する第１の非環状形態と、内部に間隙または破断部を有する第２の非環状形態とを、固定領域において固定材で互いに固定するステップを含み、前記少なくとも第１の非環状形態が、前記第２の非環状形態と接触、または隣接していることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い温度範囲にわたって流体の漏れを最小限にする、制御する、または実質的に解消する多層シールリングまたはその他の幾何学的形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
シャフトまたはロッドと、たとえば、圧縮機、ポンプ、自動変速機、およびパワーステアリング装置などの多くの種類の機械装置中のボアまたはシリンダーの壁との間にシールを形成するために封止用リングが使用される。
【０００３】
シールリングは一般に、開放環状形状を有し、円筒形ハウジング内にあるシャフトまたはロッド（たとえばピストン）の周囲の溝に取り付けられる。このシールリングの通常の機能は、このリング構造を通過して一方の側から他方の側に流体が漏れるのを防止または制御しながら、シールリングが取り付けられたシャフトまたはロッドが円筒形ハウジング内で回転、脈動、または往復運動することができるようにすることである。
【０００４】
当産業においては継手を有する数種類のシールリングが開示されており、この継手によって、シールリングが取り付けられる円筒形部材、ロッド、またはシャフトの熱膨張および／または収縮に対応してシールリングが膨張または収縮できる。これらのシールリングの継手は、たとえば、ステップ継手、スカーフ継手、および突き合わせ継手などの種々の幾何学的形状を有する。しかし、シールリングの使用中に作用する熱膨張および他の力への曝露によって、これらの周囲の継手を使用するシールリングの構造中に間隙が形成される。これらの間隙は、それらの構造を通り抜ける流体の過度の漏れが生じる原因となるために欠点となる。
【０００５】
様々な程度の漏れは、ある温度にわたって生じ、これは適切に機能させるために流体系（たとえば自動変速機）において考慮すべき要因の１つである。初期始動から、機械プロセスの作業温度範囲の上限まで、広範囲の温度が観察される。たとえば、油などの流体は、温度変化に応じて粘度が変化し、そのため流体の粘度が低下すると漏れの速度が増加し、漏れの速度がより大きくなりうる。さらに、金属製のシャフトまたはロッドなどの特定の材料の寸法も、熱膨張のため温度とともに変化し、一般に温度が上昇すると、当技術分野で公知のシールリングにおける継手の間隙が大きくなり、これもより大きな漏れの原因となる。
【０００６】
当産業においては、シールリングを通過する漏れを最小限にするまたは解消するための処置を行ってきたが、このような試みでは不十分であることが分かっている。たとえば、微細切断されたステップ間隙または突き合わせ間隙（およびその他）などの公知の継手を通過する漏れの速度は、低温でより小さな間隙を有するシールリングを作製することで低下する。しかしこれは、作業温度に応じてリングが熱膨張すると、間隙が完全に閉じることによって溝内部でリングが結合したり曲がったりする場合があるので問題となる。結合または湾曲によって、早期の摩耗が起こり、および／または不適切なシールが形成され、これにより、特に高温で低粘度の油の場合に、実際の漏れ速度が増加する。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，１６９，９３３号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２４２，４９６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２３８，６００号明細書
【非特許文献１】ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ）ら，「液晶ポリマー：ＶＩ  置換ヒドロキノンの液晶ポリエステル」（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：ＶＩ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ  ｏｆ  Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  Ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅｓ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、広い温度範囲にわたって、漏れを解消する、または構造を通過する漏れの量を制御して最小限にするシールリングの開発が当産業において必要とされている。本発明はまさにそのようなシールリングを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シャフト、ロッド、または他の円筒形部材の上に取り付けることができる伸張可能な多層シールリング設計またはその他の幾何学的形状に関し、本発明は、広い作業温度範囲にわたって、漏れを実質的に解消する、または漏れを制御し最小限にすることができる。
【００１０】
本発明の一実施態様は、
ａ）内部に間隙または破断部を有する第１の環状または非環状の形態と、
ｂ）内部に間隙または破断部を有する第２の環状または非環状の形態と、を含み、
第２の環状形態は、第１の環状形態と接触、または隣接し、
少なくとも第１および第２の環状形態が、固定領域において固定材で互いに固定されている、多層シールリングまたはその他の幾何学的形状に関する。
【００１１】
本発明は、多層シールリングまたはその他の幾何学的形状を形成する方法であって、
（ｉ）少なくとも第１の環状または非環状の形態と、第２の環状または非環状の形態とを、固定領域において固定材で互いに固定するステップを含み、少なくとも第１の環状または非環状の形態が、第２の環状または非環状の形態と接触している（または隣接している）方法にも関する。
【００１２】
本発明のその他の代替物、修正、および同等物は、以下の詳細な説明を検討することによって当業者により明らかとなるであろう。このようなさらなる代替物、修正、および同等物のすべてが、以下の説明の範囲に含まれ、本発明の範囲内に含まれることを意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
特に明記しない限り、数値範囲が本明細書に記載される場合、その範囲は、その端点、ならびにその範囲内のすべての整数および分数を含むことを意図している。ある範囲が定義される場合、記載の特定の値に本発明の範囲が限定されることを意図するものではない。さらに、本明細書に記載されるすべての範囲は、特に記載される特定の範囲のみを含むのではなく、記載の最小値および最大値を含めたその範囲のあらゆる値の組み合わせを含むことを意図している。
【００１４】
本発明による多層シールリングは、封止機能を発揮するために静的、往復、および回転の用途などの種々の用途に使用することができる。本発明の多層シールリングは、流体がシールリングに対して圧力を発揮することによって封止面が形成される場合などの、液体または気体の形態の流体が分離される場合の用途に使用される。
【００１５】
本発明は、シャフト、ロッド、またはその他の円筒形部材の上に取り付けることができ、所定の位置に配置されると、連続した固体のリングであるかのようにシールを形成する、伸張可能な多層シールリング設計またはその他の幾何学的形状に関する。さらに、本発明は、広い作業温度範囲にわたって、漏れを実質的に解消する、または漏れを制御し最小限にする多層シールリングを提供する。さらに、図１〜３に示されるように、本発明の一実施態様は、
ａ）中に間隙（４）を有する第１の環状形態（２）と、
ｂ）中に間隙（４）を有する第２の環状形態（３）と、を含み、
第２の環状形態は、第１の環状形態と接触、または隣接し、
少なくとも第１および第２の環状形態が、固定領域（５）において固定材（６）で互いに固定されている多層シールリング（１）に関する。
【００１６】
本発明の設計は、少なくとも２つの個別の環状または非環状の形態が互いに接続されている複数の環状または非環状の形態の使用を考慮している。説明を容易にするため、２つの環状形態を使用する一実施態様が本明細書に記載される。好ましくは、２つの環状形態のみが使用される場合、個々の環状形態が、典型的な同等のシールリングの厚さの約半分の厚さを有する。
【００１７】
本発明による多層シールリングの少なくとも第１および第２の環状形態は、一般に広範囲の直径を有することができ、さらにそれによって特定の利点が得られる。
【００１８】
本発明による少なくとも第１（２）および第２（３）の環状形態は、必要なシーリング機能を得ることができ、同時に、使用される環境において発生する力および温度に耐えることができるあらゆる材料、たとえば鋳鉄などの金属、可撓性エラストマー、および種々のポリマーなどで構成されることができる。好ましくは、少なくとも第１（２）および第２（３）の環状形態がポリマー材料で構成され、ここで第１（２）および第２（３）の環状形態は、同じポリマーまたは異なるポリマーのいずれかを含むことができる。
【００１９】
多層シールリング（１）の好ましい実施態様は高性能ポリマーを含む。より好ましくは、本発明は、合成高性能ポリマーであって、耐熱性であり、高融点を有し、高圧縮強度を有し、脆性ではなく、低熱膨張係数および低摩擦係数を有する合成高性能ポリマーを含む。
【００２０】
たとえば、引張強度、弾性率、および伸びなどの他の物理的性質もシールリングにおいて重要となる。金属のシールリングは、引張強度および弾性率が高くなる傾向にあるが、伸びはポリマーの場合に大きくなる。本発明のリングの場合、引張強度が約９０００〜約１８０００ｐｓｉ（６２．１×１０３〜１２４．１×１０３ｋＰａ）の範囲、伸びが約２．５％〜約１０％の範囲、引張弾性率が約３１０，０００〜約７５０，０００ｐｓｉ（２．１４×１０６〜５．１７×１０ｋＰａ）の範囲となることが分かった。当業者であれば、これらが単に好ましい範囲であり、限定的なものではないことが理解できるであろう。多種多様のポリマーが、本発明の多層シールリング（１）への使用に適している。特に好適なものは、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンズイミダゾール、および熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）である。
【００２１】
ポリマーがポリイミドである場合は、そのポリイミドが少なくとも１種類のジアミンと少なくとも１種類の無水物とから調製されることが好ましい。好ましいジアミンとしては、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤ）、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、およびトルエンジアミン（ＴＤＡ）が挙げられる。好ましい無水物としては、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、無水マレイン酸（ＭＡ）、および無水ナジック酸（ＮＡ）が挙げられる。
【００２２】
好ましいポリイミドとしては、無水物およびジアミンの以下の組み合わせから調製されるものが挙げられる：ＢＴＤＡ−ＭＰＤ、ＭＡ−ＭＤＡ、ＢＴＤＡ−ＭＤＡ−ＮＡ、ＴＭＡ−ＭＰＤおよびＴＭＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＭＰＤ、ＢＰＤＡ−ＰＰＤ、ＢＴＤＡ−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、ならびにＢＴＤＡ−ビス（Ｐ−フェノキシ）−ｐ、ｐ’−ビフェニル。本発明のシールリングに有用な特に十分なポリイミドは、ピロメリット酸二無水物と４，４’−オキシジアニリンから調製されるポリイミド（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）である。さらにより好ましくは、多層シールリングは、ベスペル（ＶＥＳＰＥＬ）（登録商標）熱可塑性材料（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）（本願特許出願人より入手可能）などの市販のポリイミドを含む。
【００２３】
このポリイミド組成物は、少なくとも１種類のポリイミドと、約４００℃未満の温度で溶融加工可能であり、ポリアミドおよびポリエステル樹脂から選択され、約４５〜７９．９重量％の濃度で存在することができる少なくとも１種類の他のポリマーとのブレンドも含むことができる。溶融加工可能とは、そのポリマーを実質的に劣化させることなく指定温度において押出装置中でポリマーが加工可能であるという従来の意味で使用している。
【００２４】
本発明において、種々のポリアミドおよび／またはポリエステルを使用することができ、および／またはポリイミドとブレンドすることができる。たとえば、使用できるポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６１０、およびナイロン６１２が挙げられる。使用できるポリエステルとしては、ポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｔｈａｌａｔｅ）およびポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｔｈａｌａｔｅ）が挙げられる。
【００２５】
可融性または溶融加工可能なポリアミドまたはポリエステルは、さらに、液晶ポリマー（ＬＣＰ）の形態であってよい。ＬＣＰは、限定するものではないが、一般にポリエステルアミドおよびポリエステルイミド（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｍｄｅ）などのポリエステルである。ＬＣＰは、ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ）らによる、たとえば、米国特許公報（特許文献１）、米国特許公報（特許文献２）、および米国特許公報（特許文献３）、ならびに（非特許文献１）などに記載されている。
【００２６】
本発明の多層シールリング（１）のポリマーは、当業者には明らかなように、最終シールリングの全体の特性を低下させることがない他の添加剤、充填剤、および乾燥潤滑剤をさらに含むことができる。たとえば、組成物に黒鉛を混入することによって、耐摩耗性材料として実用性の範囲を広げることができる。他の有益な添加剤は、熱膨張係数を低下させるための炭素繊維である。種々の無機充填剤が、摩擦係数を低下させ、耐摩耗性を改善することで知られている。使用される充填剤は、本発明のシールリングの破壊を妨げるべきではない。
【００２７】
あるいは、前述したように、本発明による多層シールリング（１）は、複数のポリマーの種々の組み合わせで構成されることができ、それぞれの個別の環状形態が異なるポリマーを含むことができる。たとえば、これらのポリマーは、種々の用途におけるそれらの性能および用途に基づいて選択することができ、２層のリングの摩耗側が、高摩耗特性および低摩擦特性が得られる第１のポリマーを含むことができ、一方、隣接する環状形態が、静止面に対して良好な封止が行える可塑性のより高いポリマーを含む。複数のポリマーの組み合わせが使用される場合、好ましくは互いに１０％以内の類似した熱膨張速度を有するポリマーを使用することが好ましい。
【００２８】
回転機器が実質的に円形の経路を描くことが多いので、本発明は、好ましくは多層シールリング（１）に関する。しかし、限定するものではないが多層楕円封止構造などの種々の他の多層幾何学的形状も、より特殊な用途において使用することができる。
【００２９】
好ましくは、本発明による個々の環状形態は、正方形または長方形の断面形状を有するが、たとえば、面取りされた角などの他の断面形状を使用することもできる。この面取り部分はある角度をなしてもよいし、ある内側半径を有してもよい。
【００３０】
本発明の少なくとも第１（２）および第２（３）の環状形態は、それらの構造中に間隙（４）を有し、これによって隣接するリングが互いに対して摺動することができる。したがって、この間隙（４）は、取り付ける目的で本発明を取り付ける間の「継手」または伸張点として機能する。本発明の複数の環状形態中に形成された間隙（４）は、好ましくは直接形成された間隙である。図１〜３に示されるように、それぞれの個別の環状形態が、その厚さ全体を通過する間隙（４）を有し、それによって、互いに実質的に平行であり平滑な面を有する対向する面（４ａ、４ｂ）を有する１組の端部が形成される。さらに、間隙の対向する面（４ａ、４ｂ）は、特定の個々の環状形態の長軸または面に対して実質的に垂直である。
【００３１】
あるいは間隙の代わりに、本発明では、図４に示されるような破断した個々の形態が利用される。それぞれの個々の環状形態は、その厚さ全体を通過して完全に破断しており（１２）、それによって、互いに実質的に平行である対向する面（１１ａ、１１ｂ）を有する１組の端部が形成される。この破断部の対向する面（１１ａ、１１ｂ）または破断線は、好ましくは、特定の個々の環状形態の長軸または面に対して実質的に垂直である。一般に、破断部の対向する端面は起伏があり、これらの面を押しつけて接触させると互いに噛み合い、これによって漏れ防止をさらに促進することができる。
【００３２】
当業者には周知のように、多層シールリング（１）は、シャフト、ロッド、または他の円筒形部材の回転運動または往復運動中に温度が上昇していき、このため、多層シールリングが作業条件にあるときに多層シールリングが熱膨張する。この理由のため、対向する端面（４ａ、４ｂまたは１１ａ、１１ｂ）は、作業条件に到達するまで必ずしも接触させる必要はない。間隙（４）または破断部（１２）は、低温で開き、ピーク作業温度で閉じることが好ましく、それによって第１のリングによる漏れが最小限になる。
【００３３】
間隙（４）の幅は重要ではないが、多層シールリング（１）が形成されるときに、少なくとも第１（２）および第２（３）の環状または非環状の形態の重なり合う部分がなくなるほど、間隙が大きくなるべきではない。好ましくは、間隙の幅は、特定の環状形態の周囲全体の測定値のごく一部となる。さらに、間隙の幅は、一般に特定の環状形態の直径に対して線形的であり、個々の環状形態の直径が２倍になると、間隙の幅も同様に２倍になる。
【００３４】
温度とともに、流体圧力も別の作業条件であり、これは封止機能を発揮する多層シールリングの能力に影響を与える。多層シールリング（１）の加圧側で作業圧力に到達し作業、温度に到達すると、対向する面（４ａ、４ｂおよび１１ａ、１１ｂ）が接近することによって、シールリングを取り付けるために形成された間隙（４）または破断部（１２）が閉じ、それによって、間隙または破断部（１２）は漏れが発生する場所ではなくなり、したがって、封止機能を発揮するためには１つの多層シールリングのみが必要となる。
【００３５】
予想できるように、多層シールリング（１）を通過する流体の望ましくない漏れは、適切に機能していないことが明らかである。前述したように、漏れを完全に防止することが不可能である場合、実際には、流体の漏れを最小量のみに制御することが好ましい。たとえば、漏れの制御は、変速機内などの非加圧側の軸受けまたはブッシュの潤滑または熱除去に利用することができる。ボアまたはシリンダー中で使用されるシャフトまたはロッドに多層シールリングが取り付けられて、加圧される場合、適切に機能する多層シールリングは、流体の漏れを防止するか、少なくとも最小限にするかである。取り付けられた多層シールリングの加圧側上流と、そのシールリングの非加圧側とを有するシリンダー内では、加圧側を非加圧側と分離することによって一般に機能する。
【００３６】
さらに、流体が漏れる経路は、典型的には、第１の環状形態（２）中の間隙（４）または破断部（１２）を通り、次に、隣接する環状形態の間の界面を経由し、第２の環状形態（３）中の間隙（４）または破断部（１２）に到達する。隣接する環状形態の間隙（４）または破断部（１２）の間のこの経路の長さは、漏れを減少させるために重要となる。したがって、経路が長いほど、対応する流体の漏れを減少させやすくなる。したがって、多層シールリングを形成するときに、これらの間隙（４）または破断部（１２）の位置が互いに一致しないのであれば、間隙（４）または破断部（１２）は、個々の環状形態に沿った任意の位置に配置することができる。シャフト、ロッド、またはその他の円筒形部材（７）上で組み立てやすくするために、多層シールリング中の間隙（４）または破断部（１２）を互いに接近させて配置することができ、それによって漏れの経路が短くなるが、漏れの体積は増加する。間隙（４）または破断部（１２）は互いに実質的に反対側にあることが好ましく、より好ましくは約１８０°離され、それによって、漏れの量がなくなったり最小限となったりする。
【００３７】
個々の環状形態が互いに対して回転し、その結果、シャフト、ロッド、またはその他の円筒形部材（７）の上で間隙（４）または破断部（１２）の位置が一致すると、本発明の多層シールリング（１）中の間隙または破断部（１２）によって得られるこれらの利点が無効となる。したがって、互いに対する回転を防止するために、図２および４に示されるように、少なくとも第１（２）および第２の環状（３）形態は、固定領域（５）において固定材（６）を使用して互いに固定される。
【００３８】
固定材（６）は、たとえば、接着剤、ダボを使用したピン止め、または一方の環状形態が突出部を有し隣接する環状形態がこの突出部を収容できるくぼみを有するように成形または製造された環状形態（たとえばオス／メス構造）などの当技術分野で公知のあらゆる方法であってよい。多層シールリング（１）の個々の形態を固定することによって、多層シールリングが、多層リングを取り付けるために伸張させる目的で互いに対して摺動可能でありながら、互いに対しては回転しないようにすることができる。
【００３９】
本発明において使用されるダボは、断面の小さなピンに成形可能な強靱な材料から製造する必要がある。個々の環状形態のそれぞれの孔への挿入に耐えることができ、圧力、力、および流体系の熱的要求にも耐えることができ、多層シールリング（１）の個々の環状形態の完全性を劣化させることがないように、これらのダボは、十分な靭性となる寸法である必要がある。さらに、ダボは、使用される環状形態および流体系の両方に対して不活性である材料、または化学的に適合性である材料から製造する必要もある。本発明における使用に適したダボとしては、細線、ガラス繊維、炭素繊維、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ガラス、ポリマーなどから製造されたものが挙げられる。好ましくは、ダボの直径は、個々の環状形態の肉厚の５０％以下であり、より好ましくは肉厚の２０％以下である。
【００４０】
典型的には、ダボは、所定の位置に圧入した場合にそれらの位置を維持するような寸法であるが、環状形態を互いに固定することに関して後述するように、接着剤を使用することによってこの位置の維持を補助することができる。さらに、環状形態が使用される一部のシャフト、ロッド、または他の円筒形部材に見られるリング溝などの溝も、ダボが所定位置から外れるのを防止するのに使用される。ダボの位置決めにおいては、ダボが、環状形態を互いに接触した状態に維持し、環状形態の互いに対する回転を防止するように、各環状形態に十分貫入する必要があるが、ダボの横断面に対して垂直に環状形態の隣接していない平面を超えてまで延在すべきではない。
【００４１】
本発明において使用される接着剤は、環状形態を脆弱化（たとえば化学的劣化）させるべきではなく、このような接着剤は、手で適用したり、このような用途の技術分野で公知のあらゆる方法を使用して適用したりすることができる。個々の環状形態が互いに固定される多層シールリング（１）の部分が固定領域（５）であり、この領域は、多層シールリングの全周と比較すると一般に小さな領域である。典型的には、接着剤を使用する場合、固定領域の寸法（または幅）は、複数の間隙（４）または破断部（１２）の間の環状形態の中点付近でできるだけ小さく維持され、それでも、個々の環状または非環状の形態を互いに固定することができる。適用されるあらゆる接着剤は、隣接する環状形態の間から押し出されるべきではなく、そのため適用量に注意する必要がある。接着剤の適用量が多すぎると、多層構造の封止能力を妨害することがあり、分離して、残りの流体系を汚染することもある。
【００４２】
一般に、固定領域の位置を決定する場合、複数の間隙（４）または破断部（１２）の間の中心線の中点に配置される。好ましくは、間隙（４）または破断部（１２）が１８０°離れる場合に、固定領域が、これらの間隙（４）または破断部の位置から９０°の位置となる。
【００４３】
本発明において使用すると好適な接着剤は、当業者には公知であり、典型的には化学的に不活性であり、使用される個々の用途に適切な温度定格を有する。好適な接着剤は、市販もされており、たとえば、コネチカット州ロッキーヒルのヘンケル・ロックタイト・コーポレーション（Ｈｅｎｋｅｌ  Ｌｏｃｔｉｔｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｒｏｃｋｙ  Ｈｉｌｌ  ＣＴ）より入手可能なロックタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ）（登録商標）などが市販されている。
【００４４】
本発明による個々の環状形態は、射出成形、押出成形、圧縮成形などの当技術分野で公知の種々の方法によって製造することができる。
【００４５】
本発明による破断部（１２）を有する少なくとも第１（２）および第２（３）の個々の環状形態を製造する方法は当技術分野において公知であり、代理人整理番号ＡＤ７０５９（本願特許出願人）に記載の方法などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
本発明は、本発明による多層シールリングの製造方法であって、少なくとも、内部に間隙または破断部を有する第１の環状形態と、内部に間隙または破断部を有する第２の環状形態とを、固定領域において固定材で互いに固定するステップを含み、少なくとも第１の環状形態が、第２の環状形態と接触（または隣接）している方法にも関する。上記方法は、非環状形態を固定して多層シール構造を形成するためにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による多層シールリングの一実施態様の側面図を示している。
【図２】本発明による多層シールリングの一実施態様の分解側面図を示している。
【図３】ロッドまたはシャフトの上に配置された多層シールリングの一実施態様の側面図を示している。
【図４】内部に破断部を有する多層シールリングの一実施態様の側面図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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