(57)【要約】  本発明は、シール組立体（１０）に関し、シール組立体（１０）は、・第１の機械要素（１２）および第２の機械要素（１４）であって、両方の機械要素（１２，１４）の間に配置されたシール間隙（１８）を形成するように相互に間隔を置いて配置されているとともに、運動軸線（１６）を中心に／運動軸線（１６）に沿って互いに対して運動可能に配置されている、第１の機械要素（１２）および第２の機械要素（１４）と、・シール間隙（１８）の低圧側Ｎに対して、シール間隙（１８）の、流体により加圧可能な高圧側Ｈをシールするためのシール（２０）と、・支持リング（３０）であって、支持リング（３０）は、高圧側Ｈに面する第１の側面（３６）を有し、第１の側面（３６）は、高圧側Ｈの方へ少なくとも部分的に凸状に湾曲している、または少なくとも部分的に、両方の機械要素（１２，１４）の運動軸線（１６）に対して鋭角α，βを成して斜めに延在するように構成されている、支持リング（３０）と、を備え、・シール（２０）は、保持部分（２２）と少なくとも１つの１次シールリップ（２４）とを有し、１次シールリップ（２４）は、高圧側で、保持部分（２２）から離反する方へ延在しているとともに、第２の機械要素（１４）のシール面（２８）に、動的にシールするように当接している。
2020512510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール組立体（１０）であって、
・第１の機械要素（１２）および第２の機械要素（１４）であって、両方の前記機械要素（１２，１４）の間に配置されたシール間隙（１８）を形成するように相互に間隔を置いて配置されているとともに、運動軸線（１６）を中心にまたは運動軸線（１６）に沿って互いに対して運動可能に配置されている、第１の機械要素（１２）および第２の機械要素（１４）と、
・前記シール間隙（１８）の低圧側Ｎに対して、前記シール間隙（１８）の、流体により加圧可能な高圧側Ｈをシールするためのシール（２０）と、
・支持リング（３０）であって、該支持リング（３０）は、前記高圧側Ｈに面する第１の側面（３６）を有し、該第１の側面（３６）は、前記高圧側Ｈの方へ少なくとも部分的に凸状に湾曲している、または少なくとも部分的に、両方の前記機械要素（１２，１４）の前記運動軸線（１６）に対して鋭角α，βを成して斜めに延在するように形成されている、支持リング（３０）と、を備え、
・前記シール（２０）は、保持部分（２２）と少なくとも１つの１次シールリップ（２４）とを有し、該１次シールリップ（２４）は、高圧側で、前記保持部分（２２）から離反する方へ延在しているとともに、前記第２の機械要素（１４）のシール面（２８）に、動的にシールするように当接しており、
前記１次シールリップ（２４）は、低圧側で、その延在長さの大部分にわたって、前記支持リング（３０）の前記第１の側面（３６）に直接に当接しているとともに支持されており、
前記シール（２０）の前記保持部分（２２）は、前記支持リング（３０）と前記第１の機械要素（１２）との間にクランプされて保持されるように配置されているとともに、前記第１の機械要素（１２）に、直接にまたは間接に静的にシールするように当接している、
シール組立体。
【請求項２】
前記支持リング（３０）は、該支持リング（３０）の、前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に面する面（３４）に、トライボロジー構造（５８）を有することを特徴とする、請求項１記載のシール組立体。
【請求項３】
前記支持リング（３０）は、前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に当接していることを特徴とする、請求項１または２記載のシール組立体。
【請求項４】
前記シール（２０）の前記１次シールリップ（２４）は、その延在長さの８０％超にわたって、前記支持リング（３０）の前記第１の側面（３６）に当接しているとともに支持されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項５】
前記支持リング（３０）または前記シール（２０）に、成形突出部（４０）が、好ましくは複数の成形突出部（４０）が設けられており、該成形突出部（４０）は、前記支持リング（３０）または前記シール（２０）から離反して、それぞれ別の構成部材の、前記成形突出部（４０）に対応する凹部（４２）内へ延在していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項６】
前記シール（２０）は、一端で前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に当接しているワイパリップ（５４）または２次シールリップ（５４’）を有し、前記支持リング（３０）は、前記低圧側Ｎに面する第２の側面（３８）を有し、該第２の側面（３８）は、前記低圧側Ｎの方へ凸状に湾曲している、または前記運動軸線（１６）に対して鋭角α，βを形成して斜めに延在するように構成されており、前記ワイパリップ（５４）または前記２次シールリップ（５４’）は、前記支持リング（３０）の前記第２の側面（３８）に直接に当接しているとともに支持されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項７】
前記ワイパリップ（５４）または前記２次シールリップ（５４’）は、その延在長さの大部分にわたって、好ましくはその延在長さの８０％超にわたって、前記支持リング（３０）の前記第２の側面（３８）に当接しているとともに支持されていることを特徴とする、請求項６記載のシール組立体。
【請求項８】
前記１次シールリップおよび／または前記ワイパリップ（５４）または前記２次シールリップ（５４’）は、前記シール（２０）とは別個に形成された、弾性変形可能な、好ましくはゴム弾性変形可能な付勢要素（４４）によって、前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に付勢されて当接していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項９】
前記シール（２０）は、ワンピースに構成されていることを特徴とする、請求項６から８までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項１０】
前記シール（２０）と前記第１の機械要素（１２）との間に、弾性変形可能な材料から成る緊締ディスク（６４）が配置されており、該緊締ディスク（６４）は、前記第１の機械要素（１２）に、静的にシールするように当接していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項１１】
前記シール（２０）は、前記緊締ディスク（６４）によって、少なくとも部分的に、径方向にかつ軸方向に、前記支持リング（３０）に対して緊締されていることを特徴とする、請求項１０記載のシール組立体。
【請求項１２】
前記シール（２０）は、粘弾性材料、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはＰＴＦＥ化合物から成ることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項１３】
前記支持リング（３０）は、金属、特に鋼もしくは青銅、または熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂、またはセラミック材料から成ることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載のシール組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール組立体に関し、シール組立体は、第１の機械要素および第２の機械要素であって、両方の機械要素の間に配置されたシール間隙を形成するように相互に間隔を置いて配置されているとともに、運動軸線を中心に／運動軸線に沿って互いに対して運動可能である、第１の機械要素および第２の機械要素を備える。シール間隙の低圧側に対して、シール間隙の、加圧可能な高圧側をシールするために、シールが用いられる。この場合、シール組立体は、シールに対する支持リングを有する。
【０００２】
このようなシール組立体は、実地において多くの技術用途で確立されているとともに、ドライブシャフトと同様に、たとえば液圧用途においてピストンシリンダユニットにも認められる。
【０００３】
シール組立体は、低い製造コストで、使用されるシールの緊密性および耐用期間に関してますます高くなる要件に適合させなければならない。したがって、本発明の課題は、特に簡単であるが、その際、高い負荷をかけることが可能であるとともに低コストで製造可能なシール組立体を提供することである。
【０００４】
シール組立体に該当する課題は、請求項１に記載された特徴を有するシール組立体によって解決される。本発明の発展形態は、従属請求項および明細書に記載されている。
【０００５】
本発明に係るシール組立体は、支持リングが、高圧側に面する第１の側面を有し、第１の側面は、高圧側の方へ少なくとも部分的に凸状に湾曲している、または少なくとも部分的に、運動軸線に対して鋭角α，βを成して斜めに延在するように配置されていることを特徴とする。シールは、保持部分と少なくとも１つの１次シールリップとを有し、１次シールリップは、第１の保持部分から離反する方へ延在しているとともに、第２の機械要素のシール面に、動的にシールするように当接している。１次シールリップは、低圧側で、その延在長さの大部分にわたって、支持リングの第１の側面に当接しているとともに、支持リングのこの側面に直接に支持されている。シールの保持部分は、支持リングと第１の機械要素との間に、径方向にプレス嵌めで保持されるように配置されているとともに、第１の機械要素に、直接にまたは間接に静的にシールするように当接している。
【０００６】
本発明に係るシール組立体は、低コストに製造するかつ組み付けることができる。シールは、高いシール能力を有する。１次シールリップが、その延在長さの大部分にわたって、好ましくは８０％超にわたって、支持リングの第１の側面に直接に当接しているとともに、この第１の側面に低圧側で支持されていることによって、１次シールリップは、動作使用中に確実に機械的なまたは熱的な過負荷から防護することができる。一方では、支持リングによって、シール組立体の高圧側Ｈが加圧されるとき、１次シールリップの、低圧側の方での確実な支持ひいては変形防止が保証されている。これによって、シール隙間への１次シールリップの押し出しを確実に妨げることができる。軸方向にかつ径方向に延在するように配置された１次シールリップによって、１次シールリップは、径方向にシールするシール（＝ラジアルシールリング）の場合、両方の機械要素の偏心を、また軸方向にシールするシールの場合、両方の機械要素の方向付けられた相対運動を、限定的に補整するまたは補償することができ、その際、これによってシールのシール機能が損なわれることはない。この場合、第２の機械要素が、支持リングを、径方向にシールするシールでは、径方向に、また軸方向にシールするシールでは、軸方向に連行することによって、支持リングによって、シールまたはシール縁とシール面との過剰な、ひいては摩耗を伴う接触面圧を妨げることができる。支持リングの第１の側面が、高圧側Ｈの方へ、外方へ湾曲している、または低圧側Ｎから高圧側Ｈの方へシール面に対して斜めに延在するように構成されていることによって、１次シールリップは、シール面との接触面領域で、またそのシール縁の領域で確実に負荷軽減することができる。支持リングによっても、大きなまたは極めて大きな動作圧によりシール間隙の高圧側が加圧されるときに過剰な接触面圧を阻止することができる。というのも、支持リングによって、第２の機械要素のシール面へ向かうまたはシール面に対する１次シールリップの過剰な変形が制限されているからである。
【０００７】
支持リングは、本発明の１実施の形態によれば、シール組立体の通常動作時に、第２の機械要素から間隔を置いて配置されてよい。これによって、径方向に動的にシールするシールでは、一方または両方の機械要素の僅かな偏心によって、また軸方向に動的にシールするシールでは、僅かな軸方向の相対運動によって、直接にまたは直ちに、シール面を有する機械要素による支持リングとの接触が生じることはない。
【０００８】
支持リングは、本発明の代替的な形態によれば、第２の機械要素に直接に当接しており、ゆえにこれによって、機械要素の偏心または軸方向の相対運動に対する支持リングの特に敏感な応答特性を、ひいては機械的な／熱的な過負荷からの１次シールリップの特に確実な防護を達成することができる。さらに、そのような持続的なシール面と支持リングとの接触によって、シールを、シール組立体の高圧のかつ最高圧の用途でも、ブローバイからまたはシール間隙への所望されない押し出しから確実に防護することができる。
【０００９】
支持リングは、本発明によれば、第２の機械要素のシール面に面する面に、トライボロジー構造を有してよい。このようなトライボロジー構造によって、一方では、１次シールリップの高圧側Ｈから低圧側Ｎへ達する流体に関する、シール組立体の戻し送り能力、つまりいわゆる引き戻し能力を改善することができる。同時にこれによって、シール面との接触面領域におけるシールリップの潤滑および冷却をさらに改善することができる。トライボロジー構造体は、（径方向で）内側をシールするラジアルシールでは、ラジアルシールの内周面に、また（径方向で）外側をシールするラジアルシールでは、ラジアルシールの外周面に配置されていることに留意されるべきである。スラストシールでは、トライボロジー構造は、シールの上側または下側に配置されている。
【００１０】
本発明の好ましい発展形態によれば、支持リングまたはシールに、成形突出部が設けられており、成形突出部は、支持リングまたはシールから離反する方へ、それぞれ別の構成部材の、成形突出部に対応する凹部内に延在している。これによって、シールは、支持リングと相対回動不能に連結されて、支持リングからの所望されない滑落に対して確保することができる。このことは、シール組立体の動作確実性にとって有利であり、シール組立体のさらに簡単化された組付けを可能にする。成形突出部は、形状結合式にかつ／または摩擦力結合式に凹部に保持されるように配置されてよい。特に好ましくは、支持リングおよび／またはシールリングは、そのような複数の成形突起部と凹部とを有する。この場合、成形突出部は、好ましくは、シールの周方向で相互間隔を置いて配置されている。成形突出部は、複数の列を成して相互にずらして支持リングにまたはシールに配置されてもよい。支持リングは、代替的に複数の成形突出部を有してもよく、これらの成形突出部は、シールの材料に掛止する爪要素の形態で構成されている。これによって、シールは、成形突出部に対する事前作成された凹部を有しなくてよく、これによって、製造コストを削減するとともに、シール組立体の組付けをさらに簡単化することができる。この場合、支持リングの、爪要素として構成された成形突出部は、シール材料を押し退けるように、またはシール材料を局所的に破壊して、つまりシールの材料に爪要素が切り込んで、シールに係合することができる。成形突出部は、本発明によれば、特に尖った円錐状にまたは角錐状に構成されてもよい。
【００１１】
シールは、本発明によれば、第２の機械要素のシール面に当接している２次シールリップまたはワイパリップを有してよい。ワイパリップは、２次シールリップとは、主に、そのシール縁の接触面角度に関して相違している。ワイパリップでは、低圧側の接触面角度が、高圧側の接触面角度よりも大きい。２次シールリップでは、高圧側の接触面角度が、低圧側の接触面角度よりも大きい。この場合、支持リングは、好ましくは、低圧側Ｎに面する第２の側面を有し、第２の側面は、低圧側Ｎの方へ少なくとも部分的に凸状に、または運動軸線に対して鋭角を成して斜めに延在するように配置されている。この場合、２次シールリップまたはワイパリップは、支持リングの第２の側面に好ましくは直接に当接していて、この第２の側面に、高圧側で支持されている。２次シールリップの場合、シールは、ある種のタンデムシールとして、高圧側に配置された流体の所望されない低圧側への越流に対する特に確実な防護を実現することができる。ワイパリップの場合、特に運動軸線に沿って両方の機械要素が並進的に相対運動するとき、シール間隙の高圧側への、異物、たとえば汚染粒子、水などの所望されない進入を妨げることができる。
【００１２】
２次シールリップまたはワイパリップは、本発明によれば、好ましくは、その大部分にわたって、好ましくは８０％超にわたって、支持リングの第２の側面に直接に当接しているとともに、この第２の側面に支持されている。これによって、両方の機械要素が並進的に相対運動するとき、ワイパリップまたはシールリップの所望されないめくれ、ひいてはワイパリップまたはシールリップの機能喪失を妨げることができる。さらに、２次シールリップは（またはワイパリップも）、たとえシール間隙内で圧力が逆転しても、つまり高圧側に作用する動作圧と比べてより大きな圧力により低圧側が加圧されるときでも、シール機能を及ぼすことができる。
【００１３】
シールの１次シールリップまたはワイパリップ／２次シールリップには、それぞれ弾性変形可能な付勢要素が設けられてよく、付勢要素によって、各々の１次シールリップまたは２次シールリップ／ワイパリップは、第２の機械要素のシール面に付勢されている。これによって、構成部材のシール機能またはワイパ機能をさらに高めることができる。弾性変形可能な付勢要素は、エラストマリングもしくはゴムリングまたはウォーム状ばねまたはこれに類するものであってよい。
【００１４】
シールは、好ましくはワンピースに構成されている。これによって、シール組立体の製造技術的な利点が提供されるとともに、特に簡単な組付けおよび保守が可能となる。
【００１５】
本発明の特に好ましい発展形態によれば、シールと第１の機械要素との間に、弾性変形可能な材料から成る緊締ディスクが配置されており、緊締ディスクは、第１の機械要素に、直接に、静的にシールするように当接している。緊締ディスクは、好ましくはエラストマまたはゴムから成る。このような構成では、たとえ静的なシールの目的にはあまり適さないシールの材料を使用したとしても、第１の機械要素に対するシール間隙の確実なシールを達成することができる。
【００１６】
本発明の特に好ましい発展形態によれば、シールは、緊締ディスクによって、少なくとも部分的に、径方向にかつ軸方向に、支持リングに対して緊締されている。つまり、緊締ディスクは、この場合、緊締要素または保持要素としての２つの機能を有する。これによって、シールまたはシール組立体の組付けをさらに簡単化することができる。ゆえに、シールは、シール組立体にシールを組み付ける前に、すでに緊締ディスクによって、支持リングに固定して、そうして一緒に操作可能な組付けユニットまたはシールユニットを提供することができる。
【００１７】
シールは、本発明によれば、特に粘弾性材料、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはＰＴＦＥ化合物から成ってよい。これによって、シールと第２の機械要素との間に生じる摩擦力を小さく保つことができる。
【００１８】
支持リングは、本発明によれば、金属、または合金、特に鋼もしくは青銅、または熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂、またはセラミック材料から成ってよい。
【００１９】
以下、本発明を、図示された実施の形態に基づいて詳説する。図示され、説明される実施の形態は、限定的な列挙を意味するのではなく、むしろ本発明を記述するための例示的な特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】軸方向にかつ径方向に支持リングに支持された、ラジアルシールリングとして構成されたシールを有する、シール組立体を示す。
【図２】１次シールリップに対して付加的に、低圧側に配置された２次シールリップまたはワイパリップを有する、ラジアルシールリングとして構成されたシールを具備する、シール組立体を部分断面図で示す。
【図３】支持リングがシール面側に凹部を有し、凹部は、潤滑剤リザーバまたは分離剤リザーバとして用いられる、シール組立体を示す。
【図４】支持リングに、シール面側で、シール組立体の引き戻し特性を改善するためのトライボロジー構造が設けられた、シール組立体を部分断面図で示す。
【図５】シール要素が、専らその材料に内在する弾性的な戻し能力に基づいて第２の機械要素のシール面に当接していて、シールが、付加的に支持リングによって第１の機械要素に付勢されて（静的に）シールするように当接している、シール組立体を部分断面図で示す。
【図６】支持リングが半球状のまたは略半球状の横断面形状を有する、シール組立体を部分断面図で示す。
【図７】シールが、緊締ディスクによって、支持体に、軸方向にかつ径方向に保持されるように配置されており、緊締ディスクは、ゴム弾性変形可能な材料から成り、支持リングによって、径方向で、第１の機械要素に、径方向に付勢されて静的にシールするように当接している、シール組立体を部分断面図で示す。
【図８】図７によるシール組立体と同様のシール組立体を部分断面図で示す。
【図９】支持リングが、先細りに延在する成形突出部を有し、成形突出部は、シールの材料に掛止する、シール組立体を部分断面図で示す。
【図１０】シールがツーピースに構成されており、支持リングが中央の突出部を有し、突出部は、ゴム弾性変形可能な緊締ディスクの材料に局所的に圧縮させられる、シール組立体を部分断面図で示す。
【図１１】シールがスラストシールリングとして構成された、シール組立体を部分断面図で示す。
【図１２】図７によるシール組立体を製造する方法の個々の方法ステップを有するブロック線図を示す。
【００２１】
図１は、第１の機械要素１２と第２の機械要素１４とを有するシール組立体１０を示しており、機械要素１２，１４は、符号１６が付された運動軸線を中心にまたは運動軸線に沿って互いに対して運動可能である。両方の機械要素１２，１４の間には、シール間隙１８が形成されている。シール間隙の低圧側Ｎに対して、シール間隙１８の、流体により加圧可能な高圧側Ｈをシールするために、シール２０が用いられる。シール２０は、ここでは単に例示的に、径方向で（動的に）内側をシールするように構成されているとともに、１次シールリップ２４を有する保持部分２２を有し、１次シールリップ２４は、高圧側で、保持部分２２から離反する方へ、ここでは径方向に延在している。当然ながら、シール２０は、径方向で外側をシールするように構成されてもよい。１次シールリップ２４は、一端にシール縁２６を有し、シール縁２６を介して、シールリング２０の１次シールリップ２４は、第２の機械要素１４のシール面２８に、動的にシールするように当接している。シール縁の接触面角度には、γ１，γ２が付されている。高圧側へ開いた接触面角度γ１は、低圧側へ開いた接触面角度γ２よりも大きい。シール２０は、全体的にまたは部分的に、ゴム弾性変形可能な材料、特にエラストマ、または粘弾性変形可能な材料、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）もしくはＰＴＦＥ化合物などから成ってよい。
【００２２】
シール組立体１０は、支持リング３０をさらに有する。支持リング３０は、シール２０の材料と比べて大きなモジュール（弾性係数）を有する。換言すると、支持リング３０は、それ自体高い曲げ剛性を有し、シール組立体１０の動作使用中に支持リング３０に作用する力に対して形状安定性を有する。これに関して、支持リング３０は、特に金属、たとえば青銅または鋼から成ってよいが、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂から成ってもよい。支持リング３０は、工業用セラミックから成ってもよい。
【００２３】
支持リング３０は、第１の機械要素１２に面する第１の面３２と、第２の機械要素１４に面する、つまりそのシール面２８に面する第２の面３４とを有する。ここでは、第１の面３２は、支持リング３０の径方向で外側の周面に相応し、第２の面は、径方向で内側の周面に相応する。支持リング３０は、図１によれば、第２の機械要素１４のシール面２８から（通常動作時に）僅かに間隔を置いて配置されてよい。支持リング３０は、この場合、第２機械要素の外径と比べてより大きな内径を有する（図示されていない）。したがって、この場合、シール間隙１８は、支持リング３０の第２の面３４とシール面２８との間では、小さな自由空間１８ａへと低減されている。自由空間１８ａは、支持リング３０の全幅にわたってシール面２８に対して平行に延在している。自由空間１８ａとは、シール組立体１０の構成部材が占有していない空間容積と解される。
【００２４】
支持リング３０は、横断面で、高圧側Ｈに面する第１の側面３６と、低圧側Ｎに面する第２の側面３８とを有する。第１の側面３６は、第２の機械要素１４のシール面２８に対して斜めに延在するように配置されていて、シール面２８または運動軸線１６と、低圧側Ｎへ向いて開いた角度αを形成する。シール２０の１次シールリップ２４は、支持リング３０の第１の側面３６に直接に当接していて、第１の側面３６に、低圧側Ｎの方で支持されている。図１によれば、第２の側面３８は、シール面２８に対して略直角に延在するように配置されてよい。
【００２５】
シール２０の保持部分２２は、支持リング３０と第１の機械要素１２との間に（径方向に）プレス嵌めで保持されて配置されていて、第１の機械要素１２に、直接に静的にシールするように当接している。支持リング３０に対して相対的にシール２０を位置固定するために、シール２０は、複数の成形突出部４０を有する。成形突出部４０は、それぞれ、支持リング３０の、成形突出部４０に対応する凹部４２に係合する。成形突出部４０は、支持リング３０の第１の面３２または第１の側面３６に配置されてよい。
【００２６】
成形突出部４０、および支持リング３０の、成形突出部４０に対応する凹部４２は、支持リング３０またはシールの周方向で、相互に間隔を置いて並んで配置されている。シール２０と支持リング３０とのこの相互の係合によって、シールの組付けを簡単化することができ、動作使用中の支持リング３０からのシール２０の所望されない滑落を回避することができる。さらに、これによって、シール２０を支持リング３０に相対回動不能に固定することができる。
【００２７】
シールの成形突出部４０は、支持リング３０の各々の凹部４２内に、形状結合式にまたはプレス嵌めで保持されるように配置されてよい。当然ながら、代替的にまたは付加的に、支持リング３０に、シール２０の、成形突出部４０に対応する凹部に係合する成形突出部４０を設けてもよい。支持リング３０とシール２０とは、たとえば、成形突出部／凹部の領域で必要に応じて相互に接着されてよい。
【００２８】
支持リング３０は、動作使用中にシール２０をガイドし、安定化させるために、かつ機械的なまたは熱的な過負荷から防護するために用いられる。その一方、支持リング３０によって、動作圧Ｐで高圧側Ｈが加圧されるとき、１次シールリップ２４の確実な支持、ひいては変形防止が保証されている。この場合、シール２０の１次シールリップ２４は、好ましくは、その延在長さの大部分、好ましくは８０％超にわたって、支持リング３０の第１の側面３６に当接している。軸方向にかつ径方向に延在するように配置された１次シールリップ２４によって、１次シールリップ２４は、両方の機械要素１２，１４の比較的小さな偏心を限定的に補整するまたは補償することができ、その際、これによってシール２０のシール機能が損なわれることはない。この場合、支持リング３０によって、シール２０またはシール縁２６とシール面２８との過剰な接触面圧を防止することができる。たとえば、シール面２８を有する第２の機械要素１４が偏心を有すると、シール面２８は、支持リング３０に衝突し、これを径方向に連行するおそれがある。低圧側Ｎから高圧側Ｈの方へシール面に対して斜めに延在するように構成された第１の側面３６によって、１次シールリップ２４を、それ自体、支持リング３０によって（部分的に）径方向に確実に連行して、そのシール縁２６の領域で負荷軽減することができる。
【００２９】
１次シールリップ２４は、そのシール縁２６でもって、弾性変形可能な付勢要素４４によって、第２の機械要素１４のシール面２８に対して付勢され得る。この場合、付勢要素４４は、図１によれば、ウォーム状若しくはコイル状ばねとして、または代替的にエラストマリングもしくはゴムリングとして構成されてよい。
【００３０】
第１の機械要素１２は、シール２０に対する溝底４８と少なくとも１つの溝側面５０とを有する保持溝４６の形態のシール保持構造を有してよい。したがって、径方向にシールするシール２０の場合、シール２０の保持部分は、径方向に、保持溝４６の溝底４８に静的にシールするように当接している。シール組立体は、さらに、それ自体公知の止め輪５２を有してよい。
【００３１】
図２は、図１に示された実施の形態とは、主に、シール２０がワイパリップ５４または破線で示された２次シールリップ５４’を有するという点で相違する、別のシール組立体１０を示している。図示された別の実施の形態では、描画の理由から、統一的にワイパリップ５４が示されているが、ワイパリップ５４は、同時に、図２に破線で示された２次シールリップ５４’の代替的な実施の形態を代表するものとみなされる。ワイパリップ５４は、２次シールリップ５４’とは、その接触面角度γ１，γ２に関して相違している。ワイパリップ５４では、高圧側の接触面角度γ１は、低圧側の接触面角度γ２よりも小さい。２次シールリップ５４’では、高圧側の接触面角度γ１は、低圧側の接触面角度γ２よりも大きい。ワイパリップ５４または２次シールリップ５４’と１次シールリップ２４とは、シール２０の共通の保持部分２２を介して相互に一体に結合されている。１次シールリップ２４は、ここでは、保持部分２２から離反して径方向に延在していて、そのシール縁２６でもって、第２の機械要素１４のシール面２８に、動的にシールするように当接している。支持リング３０は、台形の横断面形状を有してよい。支持リング３０の低圧側の第２の側面３８は、シール面２８または運動軸線１６に対して斜めに延在するように配置されていて、シール面２８または運動軸線１６と、高圧側Ｈへ開いた角度βを形成する。角度βは、好ましくは４５°〜８０°、好適には約７０°である。角度αと角度βとは、ここでは相互に一致する、または相互にほぼ一致する。
【００３２】
１次シールリップ２４は、支持リング３０の第１の側面３６に直接に当接していて、この第１の側面３６に、低圧側で、軸方向および径方向の両方で支持されている。ワイパリップ５４または２次シールリップ５４’は、１次リシールリップ２４に相応する形式で、その延在長さの８０％超にわたって、支持リングの第２の側面３８に当接していて、第２の側面３８に、径方向にかつ軸方向に（高圧側Ｈに向かって）支持されている。１次シールリップ２４およびワイパリップ５４／２次シールリップ５４’の両方は、それぞれ弾性変形可能な付勢要素４４によって、ここではウォーム状ばねによって、第２の機械要素１４のシール面２８に付勢されて（動的に）シールするように当接することができる。図２に示されたシール組立体では、両方のシールリップが、軸方向に延在する自由空間１８ａを画定する。この自由空間１８ａは、潤滑剤リザーバなまたはこれに類するものとして用いられてよい。
【００３３】
支持リング３０は、図３によれば、そのシール面側の第２の面３４に、１つまたは複数の凹部５６、特に環状溝を有してよく、凹部５６は、シール面２８の方へそれぞれ開いて形成されている。各凹部５６は、この場合、潤滑剤または液体のシール剤もしくは分離剤（図示されていない）用のリザーバとして用いられてよい。分離剤として、たとえばシリコーンオイルまたは他の適切な液体が使用されてよい。
【００３４】
シール組立体１０の支持リング３０は、図４に示された実施の形態によれば、第２の機械要素１４のシール面２８に当接してよい。径方向にシールするシールの場合、支持リングは、径方向で、また軸方向にシールするシールの場合、軸方向で、第２の機械要素１４のシール面に当接している。したがって、いずれの場合でも、支持リング３０は、第２の機械要素１４のシール面２８に支持される。
【００３５】
支持リング３０は、その第２の面３４に、つまりここでは内周面側に、好適にはトライボロジー構造５８を有し、これによって、シールリング２０とシール面２８との動的な接触面領域におけるシール組立体１０の引き戻し特性、ひいてはシール組立体１０の潤滑特性が改善される。図４に例示されているように、これによってシール組立体１０の引き戻し特性をその上さらに高めることが可能になっても、支持リング３０は、トライボロジー構造５８の機能性に関してシール面２８に直接に接触しなくてよいことに留意されるべきである。トライボロジー構造５８は、凹み、特に筋溝、溝およびこれに類するもの、または支持リング３０の第２の面における隆起部を含んでよい。
【００３６】
シール２０は、図５によれば、保持部分２２から隆起して、シール面２８から離反する方へ延在する２つまたは３つ以上のシール隆起部６０を有する保持部分２２を具備してよい。シールの保持部分は、これらのシール隆起部６０を介して、第１の機械要素１２に、たとえば保持溝４６の溝底４８に、静的にシールするように当接してよい。シールリング２０は、ここでは、その動的なシール縁２６およびそのシール隆起部６０でもって、その材料に内在する独自の弾性に基づいて、第２の機械要素１４のシール面２８にまたは第１の機械要素１２にシールするように当接している。当然ながら、支持リング３０は、図４に示される実施の形態に相応する形でシール面２８に接触してもよい。
【００３７】
支持リング３０は、図６に示されたシール組立体１０によれば、略半球状のまたは（半）球欠面状の横断面形状を有してよい。したがって、この場合、支持リング３０は、（外方へ凸状に）湾曲した側面３６，３８を有する、支持リング３０の幅方向に湾曲して延在する第１の面３２と、第２の機械要素１４のシール面２８に面する第２の面３４とを有する。第１の面３２と第２の面３４とは、ここでは、支持リング３０の縁部６２の領域で、相互に直接に結合している。シール２０は、本実施の形態でも、弾性変形可能な２つの付勢要素４４、たとえばウォーム状ばねまたはエラストマリングもしくはゴムリングによって、第２の機械要素１４のシール面２８に付勢することができる。
【００３８】
支持リング３０に対して相対的にシールリング２０を位置固定するために、ここでも、支持リング３０またはシール２０の成形突出部４０が用いられてよく、成形突出部４０は、それぞれ他方の構成部材の、成形突出部４０に対応する凹部に形状結合式にまたは摩擦力結合式に係合する。これらの凹部４２は、組付けられていない状態で、各々の構成部材に予め設けられてよい。
【００３９】
図７に示されたシール組立体１０は、図６に示されたシール組立体１０とは、主に、第１の機械要素１２とシール２０との間に別個に形成された環状のまたはスリーブ状の緊締ディスク６４が配置されている点で相違する。緊締ディスク６４は、ここではゴム弾性変形可能な材料から成る。この材料は、たとえばエラストマまたはゴムであってよい。当然ながら、緊締ディスク６４の材料は、充填剤または別の添加剤を有してよい。緊締ディスク６４は、緊締ディスク６４の（ここでは径方向の）厚さ６８よりも何倍も大きい（ここでは軸方向の）幅６６を有する。緊締ディスク６４の厚さ６８は、好ましくは均一である、または略均一である。しかし、緊締ディスク６４の厚さ６８は、部分的に変化してもよい。緊締ディスク６４は、シール面２８に面する内側面７０と、第１の機械要素１２に面する外側面７２とを有する。緊締ディスク６４の内側面７０は、軸方向で凹状に構成されている。緊締ディスク６４の外側面７２は、軸方向で凸状に構成されている。緊締ディスク６４は、外側で、そのシール部分６４ａでもって、第１の機械要素１２に、静的にシールするように当接している。
【００４０】
緊締ディスク６４は、さらに、その全幅６６にわたって、その凹状に成形された内側面７０でもって、シール２０の外側に周方向に沿って（そしてここでもシールするように）当接している。したがって、緊締ディスク６４は、シール２０に対して形状結合式に当接するシールキャップを形成している。この場合、緊締ディスク６４とシール２０との間に、形状結合が存在する。緊締ディスク６４によって、シール２０は、径方向および軸方向の両方で、支持リング３０上に固く緊締されて保持されるように配置されている。緊締ディスク６４からシール２０に作用する力Ｆは、図７において矢印により明確に図示されている。したがって、緊締ディスク６４は、２つの機能を有する。一方では、緊締ディスク６４は、シール２０を、支持リング３０の凸状に湾曲した第１の面３２と２つの湾曲した側面３６，３８に対して緊締し、他方では、緊締ディスク６４によって、動的に作用するシール２０に対する第１の機械要素１２の静的なシールがもたらされる。
【００４１】
当然ながら、図８に示されているように、このような構成のシール組立体１０でも、支持リング３０にシール２０を位置固定するための成形突出部４０がシール２０に一体に成形されてよい。支持リング３０の、シール面２８に面する第２の面３４に、潤滑剤リザーバまたは分離剤リザーバとして用いられる溝または潤滑剤を戻し送るためのトライボロジー構造が設けられてもよい。
【００４２】
シール組立体１０の構造的かつ製造技術的に好ましい実施の形態が、図９に示されている。ここでは、支持リング３０に、複数の成形突出部４０が一体に成形されている。成形突出部４０は、シール２０の材料に掛止する爪の形態で構成されている。ここで、シール２０は、シール組立体１０を組み付ける前に、支持リング３０の成形突出部４０のための凹部を有しない。それどころか、成形突出部４０は、組付けに際して、シール２０の材料を押し退けるように、またこれに切り込みを入れるように、つまり局所的に破壊するように掛止する。成形突出部４０は、そのために、好適には、好ましくは尖った自由端７４の方向へ先細りになる横断面形状を有する。緊締ディスク６４は、シール組立体１０の動作状態で、第１の機械要素１２に、常に静的にシールするように当接している。
【００４３】
シール２０は、図５に示す構成と同様に、第１の機械要素１２の保持溝４６内に配置されてよい、かつ／または止め輪５２によって、第１の機械要素１２に、軸方向で低圧側Ｎの方で位置固定されてよい。
【００４４】
図１０は、図９に示されたシール組立体１０とは、主に、シール２０がここではツーピースで構成されている点で相違する、別のシール組立体１０を示している。シール２０は、ここでは、高圧側に配置された１次シールリップ２４と、低圧側に配置されたワイパリップ／２次シールリップ５４、５４’とを有する。シール２０の両方の保持部分２２は、軸方向で相互に間隔を置いて配置されている。支持リング３０は、その頂点の領域に環状カラー７６を有する。環状カラー７６は、支持リング３０に一体に成形されていて、好ましくは周方向で連続して構成されている。環状カラー７６は、シール２０がラジアルシールとして構成されるとき、径方向に、支持リング３０の第１の面３２から離反して第１の機械要素１２の方へ延在している。この環状カラー７６は、緊締ディスク６４を径方向に第１の機械要素１２に対して付勢するために用いられる。環状カラー７６によって、ゴム弾性変形可能な緊締ディスク６４は、局所的にその領域で圧縮させられる。したがって、緊締ディスク６４と第１の機械要素１２との間の接触面圧７８は、緊締ディスク６４の、径方向に環状カラー７６に重畳するシール部分６４ａの領域で最大であり、環状カラー７６の両側へ向けて減少している。
【００４５】
図１１には、シール２０が両方の機械要素１２，１４の運動軸線１６に対して軸方向でシールするように構成されたシール組立体１０が示されている。両方の機械要素１２，１４は、ここでは、運動軸線１６を中心に互いに対して回動位置調整可能である。シール組立体１０は、図１１によれば、ロータリーフィードスルー８０の形態で構成されてよい。この場合、第１の機械要素１２および第２の機械要素１４は、それぞれ流体チャネル８２，８４を有し、流体チャネル８２，８４は、シール間隙１８の高圧側Ｈを介して互いに流体連通されている。第１の機械要素の流体チャネル８２を介して、ここでは、流体８６、たとえば液体および気体／気体混合物を、第２の機械要素１４の流体チャネル８４内に導入することが可能である。支持リング３０は、ここでは、その第２の面３４でもって、第２の機械要素１４のシール面２８に、各動作状態で当接している。この場合、シール面２８は、支持リング３０に対する受けとして用いられるので、シール２０および緊締ディスク６４は、支持リング３０と第１の機械要素１２との間に、軸方向のプレス嵌め状態で保持されるように配置されている。緊締ディスク６４は、そのシール部分６４ａでもって、第１の機械要素１２に、静的にシールするように当接していて、第１の機械要素１２に相対回動不能に固定されている。
【００４６】
図１〜図１１に関連して前述されたシール組立体１０のシール２０は、特に、粘弾性材料、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などから成ってよい。図７〜図１１に示された緊締ディスク６４は、好ましくはエラストマから成る。シール２０および支持リング３０は、また配設される場合には緊締ディスク６４も、必要に応じて、シール間隙１８に位置決めされた、金属または他の適切な材料から成るそれ自体公知のカートリッジ内に配置されてもよい。
【００４７】
以下、図７〜図１１によるシール組立体１０の、本発明に係る製造方法１００を、図１２をさらに参照して説明する。
【００４８】
ステップ１０２において、用意されたゴム弾性的なホース８８から緊締ディスク６４が突っ切られるまたは切り落とされることによって、緊締ディスク６４が製作される（図７）。さらなるステップ１０４では、シール２０が、支持リング３０に組み付けられるまたは被着される。ステップ１０４と同時に任意に行ってもよいさらなるステップ１０６では、緊締ディスク６４は、緊締ディスクが弾性変形されつつ、周面側で、シール２０に組み付けられるので、シール２０は、支持リング３０に押し付けられる。よって、緊締ディスク６４、シール２０、および支持リング３０は、一緒に操作されるべきかつ組み付けられるべきシールユニット９０を形成する。さらなるステップ１０８において、シールユニット９０が、両方の機械要素１２，１４の間のシール間隙１８に配置される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月11日(2019.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール組立体（１０）であって、
・第１の機械要素（１２）および第２の機械要素（１４）であって、両方の前記機械要素（１２，１４）の間に配置されたシール間隙（１８）を形成するように相互に間隔を置いて配置されているとともに、運動軸線（１６）を中心にまたは運動軸線（１６）に沿って互いに対して運動可能に配置されている、第１の機械要素（１２）および第２の機械要素（１４）と、
・前記シール間隙（１８）の低圧側Ｎに対して、前記シール間隙（１８）の、流体により加圧可能な高圧側Ｈをシールするためのシール（２０）と、
・支持リング（３０）であって、該支持リング（３０）は、前記高圧側Ｈに面する第１の側面（３６）を有し、該第１の側面（３６）は、前記高圧側Ｈの方へ少なくとも部分的に凸状に湾曲している、または少なくとも部分的に、両方の前記機械要素（１２，１４）の前記運動軸線（１６）に対して鋭角α，βを成して斜めに延在するように形成されている、支持リング（３０）と、を備え、
・前記シール（２０）は、保持部分（２２）と少なくとも１つの１次シールリップ（２４）とを有し、該１次シールリップ（２４）は、高圧側で、前記保持部分（２２）から離反する方へ延在しているとともに、前記第２の機械要素（１４）のシール面（２８）に、動的にシールするように当接しており、
前記１次シールリップ（２４）は、低圧側で、その延在長さの大部分にわたって、前記支持リング（３０）の前記第１の側面（３６）に直接に当接しているとともに支持されており、
前記シール（２０）は、一端で前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に当接しているワイパリップ（５４）または２次シールリップ（５４’）を有し、前記支持リング（３０）は、前記低圧側Ｎに面する第２の側面（３８）を有し、該第２の側面（３８）は、前記低圧側Ｎの方へ凸状に湾曲している、または前記運動軸線（１６）に対して鋭角α，βを形成して斜めに延在するように構成されており、前記ワイパリップ（５４）または前記２次シールリップ（５４’）は、前記支持リング（３０）の前記第２の側面（３８）に直接に当接しているとともに支持されており、
前記シール（２０）の前記保持部分（２２）は、前記支持リング（３０）と前記第１の機械要素（１２）との間にクランプされて保持されるように配置されているとともに、前記第１の機械要素（１２）に、直接にまたは間接に静的にシールするように当接しており、
前記支持リングは、前記シール組立体の通常動作時に前記第２の機械要素から間隔を置いており、
前記シール（２０）は、ワンピースに構成されており、
前記シール（２０）と前記第１の機械要素（１２）との間に、弾性変形可能な材料から成る緊締ディスク（６４）が配置されており、該緊締ディスク（６４）は、前記第１の機械要素（１２）に、静的にシールするように当接しており、
前記シール（２０）は、前記緊締ディスク（６４）によって、少なくとも部分的に、径方向にかつ軸方向に、前記支持リング（３０）に対して緊締されている、
シール組立体。
【請求項２】
前記支持リング（３０）は、該支持リング（３０）の、前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に面する面（３４）に、トライボロジー構造（５８）を有することを特徴とする、請求項１記載のシール組立体。
【請求項３】
前記支持リング（３０）は、前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に当接していることを特徴とする、請求項１または２記載のシール組立体。
【請求項４】
前記シール（２０）の前記１次シールリップ（２４）は、その延在長さの８０％超にわたって、前記支持リング（３０）の前記第１の側面（３６）に当接しているとともに支持されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項５】
前記支持リング（３０）または前記シール（２０）に、成形突出部（４０）が、好ましくは複数の成形突出部（４０）が設けられており、該成形突出部（４０）は、前記支持リング（３０）または前記シール（２０）から離反して、それぞれ別の構成部材の、前記成形突出部（４０）に対応する凹部（４２）内へ延在していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項６】
前記ワイパリップ（５４）または前記２次シールリップ（５４’）は、その延在長さの大部分にわたって、好ましくはその延在長さの８０％超にわたって、前記支持リング（３０）の前記第２の側面（３８）に当接しているとともに支持されていることを特徴とする、請求項１記載のシール組立体。
【請求項７】
前記１次シールリップおよび／または前記ワイパリップ（５４）または前記２次シールリップ（５４’）は、前記シール（２０）とは別個に形成された、弾性変形可能な、好ましくはゴム弾性変形可能な付勢要素（４４）によって、前記第２の機械要素（１４）の前記シール面（２８）に付勢されて当接していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項８】
前記シール（２０）は、粘弾性材料、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはＰＴＦＥ化合物から成ることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項９】
前記支持リング（３０）は、金属、特に鋼もしくは青銅、または熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂、またはセラミック材料から成ることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のシール組立体。
【国際調査報告】
2020512510.tif 000015
2020512510.tif 000016
2020512510.tif 000017
2020512510.tif 000018