密封構造
【課題】低圧から高圧まで使用可能であって、ロッド摺動抵抗が小さく寿命の長い密封構造を提供する。
【解決手段】往復動ロッド１が挿通される孔部の内周面に形成された凹溝４に装着される内径リップ１３と外径リップ１４を備えたゴム製の弾性シール１０、及び弾性シール１０の背面１５を受持するバックアップリング１６とを具備した密封構造に於て、低圧側端部２５がバックアップリング１６に当接すると共に弾性シール１０のシール内周面１０Ｃを背面１５寄りにて受持する薄肉壁部２０Ｂと、薄肉壁部２０Ｂに連設されてシール内周面１０Ｃの軸心方向中間部に凹設された小凹溝部１９に嵌合する丸山形膨出部２０Ａとを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング２０を設け、受圧の際に、弾性シール１０の内径リップ１３の付け根部近傍のゴムを、丸山形膨出部２０Ａによって外径方向へ誘導するように構成した。
【解決手段】往復動ロッド１が挿通される孔部の内周面に形成された凹溝４に装着される内径リップ１３と外径リップ１４を備えたゴム製の弾性シール１０、及び弾性シール１０の背面１５を受持するバックアップリング１６とを具備した密封構造に於て、低圧側端部２５がバックアップリング１６に当接すると共に弾性シール１０のシール内周面１０Ｃを背面１５寄りにて受持する薄肉壁部２０Ｂと、薄肉壁部２０Ｂに連設されてシール内周面１０Ｃの軸心方向中間部に凹設された小凹溝部１９に嵌合する丸山形膨出部２０Ａとを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング２０を設け、受圧の際に、弾性シール１０の内径リップ１３の付け根部近傍のゴムを、丸山形膨出部２０Ａによって外径方向へ誘導するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧等の往復動の密封構造として、最近、次のような強い要望がある。即ち、 （ｉ）
機器のコンパクト化と高圧化に寄与できること。（ii）シールを装着する溝を、一体加工溝として部品点数を減少すること。
上記要望（ｉ）に応える密封構造としては、シール自体のコンパクト化、シール剛性のアップ、シール形状の複雑化が必要であるが、上記一体加工溝から成るシール溝（凹溝）内に、シールを装着する作業性（シール装着性）が極めて悪くなって、上記要望（ii）に対応できなくなる。
また、上記要望（ｉ）に於て、高圧に使用可能な密封構造として、２本のシール溝（凹溝）を形成して、各々に、シールを装着する２重密封構造が採用される。例えば、特許文献１に記載の発明では、図13に示すような２本のシール溝（凹溝）40，41にゴム製のＵ字状の第１シール46・第２シール47を夫々装着し、かつ合成樹脂製バックアップリング42を第２シール47の背面47ａ側に装着する２重密封構造が提案されている。
【０００３】
ピストンロッド43が往復動自在に挿通されたシリンダヘッド44に直接的に２本のシール溝40，41を形成した一体加工溝構造であり、第１シール46と第２シール47を弾性に富んだゴム製とすることで装着性を確保し、かつ、バックアップリング42もその横断面積をできるだけ小さく設定して、薄片状受け片（変形規制片）42Ａを内径端縁から流体収納室45側へ延設している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３７４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の図13に示した密封構造では、図14に示した圧力Ｐが作用した受圧状態下で、ゴム製の第２シール47は、バックアップリング42の受け片42Ａによって、間隙48Ｂへのはみ出しが防止されるが、第１シール46は間隙48Ａにはみ出して、噛み込み49を発生し、第１シール46が局部的に破損するという問題がある。
さらに、圧力Ｐが上昇すると、図14に示す如く、変形し易いゴム製の第１シール46・第２シール47は、矢印ｆ1 ，ｆ2 にて示す大きな圧接面圧をもって、ピストンロッド43の外周面に圧接し、ピストンロッド43の往復作動抵抗が過大となり、かつ、第１シール46・第２シール47の圧接部位の摩耗も過大となる。
【０００６】
従って、図13と図14に示した構成の密封構造は、多大な問題を有し、高圧使用条件下では実用性を欠くものである。
そこで、仮に、第１シール46・第２シール47を合成樹脂製とすると、往復作動抵抗が減少して比較的良好な結果が得られ、間隙48Ａへのはみ出し（噛み込み49）も防止できる。しかし、低圧時のシール性に劣り、かつ、シール溝40，41への装着性が悪くなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、一体加工溝への装着が可能で、しかも、その装着の作業性に優れると共に、高圧仕様に十分に耐えて、噛み込み等の変形を生ずることがなく、また、往復動ロッドへの摩擦抵抗力も低く、耐久性にも優れ、かつ、低圧時にも十分なシール性（密封性）を発揮できる密封構造の提供を目的とする。さらに、背圧が蓄積せず、２重密封構造にも好適なものを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明に係る密封構造は、往復動ロッドが挿通される孔部の内周面に形成された凹溝に装着される内径リップと外径リップを備えたゴム製の弾性シール、及び、上記弾性シールの背面を受持するバックアップリングとを、具備した密封構造に於て；低圧側端部が上記バックアップリングに当接すると共に上記弾性シールのシール内周面を上記背面寄りにて受持する薄肉壁部と、該薄肉壁部に連設されて上記シール内周面の軸心方向中間部に凹設された小凹溝部に嵌合する丸山形膨出部とを、一体に有する合成樹脂製ガイドリングを設け；受圧の際に、上記弾性シールの内径リップの付け根部近傍のゴムを、上記丸山形膨出部によって外径方向へ誘導するように構成したものである。
【０００９】
また、上記弾性シールが横断面Ｕ字状の弾性シールである。
また、上記弾性シールが横断面Ｙ字状のＹシールである。
また、上記弾性シールが横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、上記外径リップの外周面の付け根部近傍に、小凹窪を形成した。
【００１０】
また、上記ガイドリングは、上記弾性シールの内径リップの内周面に沿って、上記膨出部から密封流体側へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片を一体に備えている。
また、上記バックアップリングは、その外周端面に低圧側へ拡径する勾配誘導面を形成して、受圧の際に、上記弾性シールの背面基部のゴムを低圧側かつ外径方向へ誘導するように構成した。
また、上記凹溝は、一体加工溝であり、上記ガイドリングは切れ目の無い閉環状である。そして、２重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る密封構造によれば、一体加工溝への装着が容易に行い得て、装着作業性に優れ、コンパクトであり、高圧使用条件にも対応でき、かつ、低圧時にも十分なシール性を発揮する。さらに、往復動ロッドの外周面に過大な接触面圧をもって張り付く（圧接）することを（軽減）防止し、摺動抵抗が低く、シールの耐久性に優れる。さらに、高圧化に対応して、２重密封構造にも好適であり、背圧が蓄積しない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の一形態を示す要部断面説明図である。
【図２】自由状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】装着未受圧状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】受圧状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】弾性シールの一例の要部拡大断面図である。
【図６】ガイドリングの一例の要部拡大断面図である。
【図７】ガイドリングの一部破断斜視図である。
【図８】ガイドリングの他の例を示す図であって、（Ａ）は一部破断斜視図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図９】ガイドリングの別の例を示す図であって、（Ａ）は一部破断斜視図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図１０】ガイドリングのさらに他の例を示す図であって、（Ａ）は一部破断斜視図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態を示す要部断面説明図である。
【図１２】自由状態を示す要部拡大断面図である。
【図１３】従来例を示す要部拡大断面図である。
【図１４】受圧状態の従来例の要部拡大断面図である。
【図１５】別の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図１６】さらに他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図１７】組立て前の状態の一例を示すガイドリングの拡大断面図である。
【図１８】変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１９】他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２０】別の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２１】さらに他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２２】本発明のさらに別の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１に示す密封構造の実施の一形態に於て、１は矢印Ａ，Ｂのように往復作動する往復ロッドであり、２はシリンダヘッド等のシール取付部材であって、ロッド１が挿通される孔部３が貫設されると共に、この孔部３には、流体収納室側（高圧側）５から大気側（低圧側）７に、第１凹溝４と第２凹溝６とスクレーパ凹溝８が、独立したシール溝として、かつ、一体加工溝（一体溝という場合もある）として、形成されている。
第１・第２凹溝４，６は断面矩形状であり、スクレーパ凹溝８は低圧側７へ開口状である。
第１凹溝４内には第１シール、第２凹溝６には第２シール12、そして、スクレーパ凹溝８にはスクレーパ９が、各々内装される。
【００１４】
図１では、第２シール12は、Ｏリング12Ａとキャップシール12Ｂと、２枚のバックアップリング12Ｃ，12Ｃとから成る。また、スクレーパ９は、低圧側７に向いて開口するコの字型断面のスクレーパ本体９Ａと、その開口溝に内装されたＯリング９Ｂとから成る。なお、図１では、第１シール，第２シール12及びスクレーパ９は、自由状態を示すと共に、往復ロッド１及び取付部材２は２点鎖線をもって示すように、仮想位置を示している。
【００１５】
そして、高圧側５の第１シールに、本発明に係る密封構造が適用され、10はゴム製の弾性シールであり、図１〜図５では、Ｕ字状のＵシールを例示し、ＥＰＤＭ，フッ素系ゴム，ニトリルゴム等のゴムが好ましい。この弾性シール10は、内径リップ13と外径リップ14を有し、両リップ13，14によって形成されたＵ字溝11は、高圧側５へ向いて開口し、さらに、図１、及び、その拡大図を示す図２と、未加圧装着状態を示す図３に示すように、弾性シール10の背面15をＰＴＦＥ等の合成樹脂製のバックアップリング16にて受持し、かつ、弾性シール10の内周面の中間乃至背面寄りを、ＰＴＦＥ等の合成樹脂製のガイドリング20にて、受持している。
【００１６】
図１〜図３、及び、圧力Ｐが作用した受圧状態を示した図４と、分解した状態の単品を示す図５・図６に示したように、ガイドリング20は、横断面が丸山形（半円形乃至半楕円形）の膨出部20Ａと、横断面一文字形の薄肉壁部20Ｂとを、一体に有し、軸心Ｌと平行方向に偏平な横断面であって、（このガイドリング20は切れ目の無い閉環状であるが、）一体加工溝の凹溝４への装着作業は容易である。上記膨出部20Ａは、その横断面に於て、直線状底辺17がロッド１の外周面に当接（摺接）し、所定小半径Ｒ20の弯曲凸部18は、弾性シール10の小凹溝部19に嵌合する。
【００１７】
薄肉壁部20Ｂは、ロッド１との間に0.05mm〜0.20mm程度の微小間隙21を形成するように、前記底辺よりも僅かに外径方向位置に配設する。言い換えれば、丸山形膨出部20Ａの低圧側７の側面に、底辺17より0.05mm〜0.20mm程度だけ外径方向位置にずらせて、薄肉壁部20Ｂが軸心Ｌ方向に突出状に形成されている。
【００１８】
また、図５に於て、内径側の２点鎖線Ｃは通常のＵシール（Ｕパッキン）の横断面形状の一部を示し、この２点鎖線Ｃを基準とすると、本発明の弾性シール10は、盗みＥが切欠形成されていると言える。この盗みＥに対して、ガイドリング20が嵌め込まれると言うこともできる。さらに、後述のような形状のバックアップリング16の一部も、この盗みＥの一部に嵌め込まれる。
【００１９】
バックアップリング16は、厚さ寸法Ｔ16が比較的に大きく設定され、その外周端面に、低圧側７へしだいに拡径する勾配誘導面22が形成されている。さらに、このバックアップリング16の外径寸法Ｄ16は、凹溝４の底面の内径寸法Ｄ4 よりも十分に小さく設定して、図２と図３に示すような（変形ゴム流入用）空間部23を、凹溝４の低圧側隅部に形成する。（後述するように）図４に矢印Ｋにて示すゴムの流れを、受圧の際に生じさせて、弾性変形した弾性シール10の背面基部のゴム24を、空間部23内へ流入させる。前記勾配誘導面22は、図４に示すような受圧状態下で、弾性シール10の背面基部のゴム24を低圧側から外径方向へ誘導する。
【００２０】
さらに追加説明すると、合成樹脂製のガイドリング20の低圧側端部25は、バックアップリング16に当接し、また、このガイドリング20は、弾性シール（Ｕシール）10のシール内周面10Ｃを受持（サポート）する。この受持（サポート）の状態について説明すると、薄肉壁部20Ｂは、弾性シール（Ｕシール）10のシール内周面10Ｃを、背面15寄りにて受持し、特に、弾性シール10の背面15側の内角部26を、薄肉壁部20Ｂとバックアップリング16にて受持（サポート）する。さらに、ガイドリング20の丸山形膨出部20Ａは、シール内周面10Ｃの軸心方向中間部に凹設された小凹溝部19に嵌合して、底辺17がロッド１の外周面に摺動自在に当接することで、ゴム製の弾性シール10の軸心方向中間部が、往復ロッド１の外周面に直接的に接触することを防ぎ、高圧が作用した受圧状態での摩擦抵抗を著しく低減する。つまり、ガイドリング20は高圧負荷時には、低摺動抵抗のリングとして機能する。このとき、ガイドリング20の材質としては、前述のＰＴＦＥ等の低摩擦材が好ましい。
図４に示すように、受圧の際には、弾性シール10の内径リップ13の付け根部近傍27のゴムを、丸山形膨出部20Ａによって、矢印Ｇの如く、外径方向へ誘導する。
【００２１】
図14にて述べたように、従来例では、矢印ｆ1 ，ｆ2 にて示すようにロッド43に強く圧接した張り付き状態となり、ロッド摺動抵抗が過大となっていたのに対し、本発明に於ては、図４に矢印Ｇにて示すように、ゴムの流れを生じさせて、内リップ13を外径方向へ誘導しつつロッド１から分離する方向へ案内して、矢印Ｆにて示すロッド圧接力を、減少させ、ロッド摺動抵抗を低減する。バックアップリング16の勾配誘導面22及び空間部23等の作用によって、図４の矢印Ｊ，Ｋのようなゴムの流れも付加されることにより、一層矢印Ｇ方向へのゴム流れが増加できる。本発明に係る密封構造では、このような作用によって、高圧負荷時（高圧Ｐの作用時）にも、弾性シール10のロッド１への摺接面圧が低く維持できて、ロッド１の摺動抵抗は小さくできる。
【００２２】
なお、矢印Ｇ，Ｊ，Ｋ等のゴムの流れに伴って、ガイドリング20の底辺17、及び、バックアップリング16の底辺が、矢印ｆ3 ，ｆ4 にて示す摺動面圧をもってロッド１に接触する。しかし、ＰＴＦＥ等の低摩擦部材から成る上記ガイドリング18及びバックアップリング16と往復ロッド１との摩擦抵抗は小さくて済み、図14について述べた従来例の過大な摩擦抵抗の問題は、確実に解決できる。
【００２３】
なお、圧力Ｐが低い時（低圧状態）、弾性シール10が弾性変形しやすいゴムシールであるため、十分なシール性（密封性能）を発揮する。
上述のように、高圧状態では、ガイドリング20は低摺動抵抗に大きく貢献し、さらに、このガイドリング20は弾性シール10に嵌合して、一体化した動きが期待でき、小型で剛性が小さくても、押し潰されたり、脱落の虞はない。
ところで、図２，図５に於て（外周側に）２点鎖線で示す如く、外径リップ14の外周側の付け根部近傍に、小凹窪50を（切欠状に）形成するも、好ましい場合がある。言い換えると、弾性シール10が、横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、小凹窪50を凹設するも、好ましい。
【００２４】
図７は、図６及び図２〜図４と同じ具体例のガイドリング20を一部破断にて示す斜視図であるが、段差（微小間隙）21を有している点に特徴があり、さらなる低摺動抵抗が期待できる。これに対し、図８に示す他の例では、軸心と平行な方向に多数本の潤滑小溝29を付設している。つまり、摺動面（下辺）17に潤滑小溝29を凹設することで、作動油が溜まって、ロッド１との摺動抵抗の一層の低減が図り得る。また、この小溝29によって、ガイドリング20の剛性が幾分低下して、一体加工凹溝４への装着性が更に改善できる。
また、図９又は図10は、各々別の例を示し、段差21を省略して、製作の容易化を図り、剛性を少々アップしている。そして、図10では、軸心と平行な方向に多数本の潤滑小溝29を凹設して、図９に対して摺動抵抗の一層の低減及び装着性の改善を図っている。
【００２５】
なお、図１に示すように、２重密封構造体の流体密封側（高圧側）５に本発明の上述した密封構造を配設した場合、背圧も蓄積せず、かつ、ゴム製弾性シール10によって低圧にも優れたシール性を発揮するので、第２シール12としては、摺動抵抗の小さい、高圧に耐える図１に示したような構成が望ましい。なお、図１の第２シール12及びスクレーパ９は、これ以外に、設計変更自由であり、各種の他の構成のものも適用できる。また、図１の第１シールと第２シール12を入れ替えることも可能であり、さらには、図２〜図６の密封構造を第１シールと第２シールの両者に適用しても良い。
【００２６】
次に、図11は他の実施の形態を示し、第１シールに適用した密封構造は、図12に示すように、ガイドリング20の形状が（図２と比較して）相違している。つまり、弾性シール10の内径リップ13の傾斜状の内周面に沿って、丸山形膨出部20Ａから密封流体側（高圧側）５へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片30を一体に有する。
内径リップ13の最先端縁部13Ａをも内径側から、傾斜薄肉片30が被覆しており、従って、ロッド１へは、この傾斜薄肉片30の最先端縁部30Ａが摺接して、密封作用をなす。ＰＴＦＥ等の合成樹脂から成る傾斜薄肉片30は、摩擦係数が小さく、かつ、ゴムのようにロッド１の表面に張り付くこともなく、ロッド摺動抵抗が小さいという利点があり、高圧負荷時に特にその利点が顕著となるので、図12の密封構造は、一層の高圧使用条件に適応できる。
【００２７】
また、図12ではバックアップリング36，37が図２等に示したバックアップリング16とは相違しており、勾配誘導面22の無い縦１文字形のものを２枚使用している。なお、バックアップリング36，37はバイアスカット等の切れ目31，32を有し、ガイドリング20には切れ目が無い（閉円環状である）。それ以外の構成は、既述の図２〜図６にて説明した実施の形態と同様であり、同一符号は同様の構成を示し、重複説明を省略する。
【００２８】
ところで、図11に於て、第２シール12が、図１で述べたものとは相違している。図11と図12に示すように、合成樹脂製の傾斜薄肉片30がロッド１に摺接して、シール作用をなすため、図１の場合よりも高圧にも耐え得るのであるが、逆に、低圧受圧（使用）状態では、傾斜薄肉片30とロッド１との圧接力が弱く、僅かな流体洩れを生ずることが予測されるので、ゴム製のＵシール（Ｕパッキン）33と、バックアップリングから成る密封構造のものを第２シール12として用いている。
【００２９】
次に、図15と図16は、各々、別の実施の形態を示した自由状態の要部拡大断面図であって、ガイドリング20の膨出部20Ａから延設された縮径テーパ状傾斜薄肉片30の延伸寸法が、図12よりも短く設定されている。即ち、弾性シール10の内径リップ13が往復ロッド１に摺接する密封先端縁部13Ｂに到達しないように短く設定されている。
前述の図12では、合成樹脂製の（ガイドリング20の）最先端縁部30Ａがロッド１に摺接する構成であるが、図15，図16では、ゴム製の（弾性シール10の）密封先端縁部13Ｂがロッド１に摺接して、密封性能を向上させている。言い換えれば、図15，図16では、既述した図２〜図４、及び、図12の実施の形態についての僅かな弱点を、中間的に補って、高圧仕様で、かつ、摺動摩擦抵抗を低く抑えている、といえる。
【００３０】
ところで、図11，図12、及び、図15，図16に例示した傾斜薄肉片30は、ゴム製弾性シール10と一体状に組み合わせた状態下でテーパ状であれば良く、図17に実線にて示す如く、自由状態に於て、ガイドリング20の傾斜薄肉片予定部30Ｚが、テーパ状ではなくストレート円筒状であって、ゴム製弾性シール10と組み合わせた状態下でゴム弾性力によって、図17の矢印Ｎ方向へ弾発的に付勢されて、２点鎖線に示したテーパ状となるように、構成するも自由である。これによって、加工が容易となる。
さらに、図17に実線にて示すガイドリング20の断面形状に於て、丸山形膨出部20Ａの中心線Ｌ20に関して、左右対称形として、中心線Ｌ20から左右端までの寸法Ｗ1 ，Ｗ2 を同一とするのが望ましい場合もある。
即ち、上記寸法Ｗ1 ，Ｗ2 を相等しくして、かつ、薄肉壁部20Ｂの肉厚寸法Ｔ2 と傾斜薄肉予定部30Ｚの肉厚寸法Ｔ1 とを相等しく設定することによって、ゴム製弾性シール10に組み合わせる際の組み間違いを防止できる。
なお、自由状態下で傾斜薄肉片30がテーパ状であることも望ましいことである。
また、図12，図15，図16、及び、後述の図18〜図21の横断面図に於て、外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、２点鎖線で示す小凹窪50を形成するも、好ましい。このとき、弾性シール10の横断面形状は、Ｕ字状乃至Ｙ字状であると言える。
【００３１】
次に、図18〜図21は、各々異なった他の実施の形態を示し、弾性シール10の内径リップ13の断面形状が既述した実施の形態と相違しており、高圧側最先端縁部13Ｃが鋭角を成す三角山型であって、その角度βは90°未満とする。好ましくは、50°≦β≦85°である。
このように、鋭角の三角山型の高圧側最先端縁部13Ｃとすることによって、受圧状態下で圧力の相殺が期待でき、ラジアル内方向への受圧に伴うロッド接触圧力（接触抵抗）を、低減可能である。
なお、図18は図２〜図４の変形例に相当し、図19は図12の変形例に相当し、図21は図15の変形例に相当する。また、図20では、ガイドリング20が独自の断面形状の場合を示し、傾斜薄肉片30の最先端縁部30Ａから、逆テーパとして延設した高圧側拡径テーパ部34を有する。
【００３２】
そして、図18〜図21に示すように、周方向潤滑小溝29Ａをガイドリング20の内周面に形成するのも望ましい。また、図８や図10で述べた軸心方向の潤滑小溝29は、図18及び図15，図16に適用するのが良いが、図19，図20ではシールパスを生ずるので上記軸心方向の潤滑小溝29は不可である。しかしながら、周方向潤滑小溝29Ａは、いずれの実施の形態でも、適用できるという利点がある。
なお、図示省略するが、本発明に於ける弾性シール10としては、高圧側に分岐状の内径リップ13と外径リップ14の軸心方向寸法に対して、断面略矩形状のシール基部35の軸心方向長さが、上述の図例よりも、一層大きいものであっても、本発明の上述の構成を適用可能である。
【００３３】
次に、図22に示すさらに別の実施の形態では、弾性シール10が横断面Ｙ字状のＹシールであり、外径リップ14の横断面積が十分に大きく、かつ、小凹窪50が外径リップ14の外周面形状から滑らかに連続形成されている。
【００３４】
以上説明したように、本発明に係る密封構造は、ゴムと合成樹脂とを組み合わせたものであって、往復動シールとして高圧仕様に耐えうると共に、低圧時にも十分なシール性能を発揮し、また、高圧仕様として２重シール構造に好適であり、高圧側に使用した構造（図１，図11参照）が望ましいが、それ以外に、低圧側（第２シール）に使用したり、高圧・低圧の両方に使用することも可能である。
【００３５】
そして、シール用の凹溝４が一体加工溝であっても、容易に装着が可能であり、ゴムの内径リップ13によって低圧から高圧まで優れた密封性能（シール性）を発揮し（図１〜図４参照）、しかも、従来の図14に示した噛み込み49及び矢印ｆ1 ，ｆ2 のような過大な接触面圧を確実に防止できる構造であって、摩擦抵抗及びロッド摺動抵抗を低減でき、かつ、ゴムの摩耗や破損も発生せず、寿命も長く優れた発明である。
特に、図４，図12に矢印Ｇにて示したように、合成樹脂の丸山形膨出部20Ａによってゴムの流れが誘導（案内）され、内径リップ13が高圧時にロッド表面に張り付く（密着する）ことが、巧妙に避け得る構成を具備する。
【００３６】
なお、バックアップリング16，36，37は、バイアスカット等の切れ目31を有し、一体加工溝への装着が容易であり、ガイドリング20はラジアル方向へは小寸法とした偏平型であって剛性が低く弾性変形しやすいので、一体加工溝への装着が容易であり、横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状の弾性シール10は弾性変形可能なゴム製であるから装着は当然に容易となっている。そして、ゴム製弾性シール10の小凹溝部19に、偏平小型のガイドリング20の丸山形膨出部20Ａが嵌合していることによって、弾性シール10とガイドリング20は一体化した動きを期待でき、ガイドリング20が押し潰されたり、あるいは、脱落することもなく、装着性も向上できる。また、本発明では背圧が蓄積せず、２重密封（シール）構造としても好適である。
【００３７】
そして、図22に実線にて示し、あるいは、図２，図５，図12，図15，図16，図18，図19，図20，図21に２点鎖線にて示したように、小周溝を形成するように（断面に於て）小凹窪50を凹設することによって、次のような作用・効果が発揮できる。
（ｉ）高圧が密封流体側５に掛った際、Ｕ字状乃至Ｙ字状の弾性シール10の外径リップ14が、凹溝４の溝底面に沿って低圧側７へ移動しつつ、凹窪部50に流れ込み（食い込み）、上記溝底面に強く圧接（高い圧接面圧を発生）して、いわばスクイーズシールの作用によって、流体の外部漏洩が防止できる。
（ii）図１や図11に例示した２重シールの場合、弾性シール10の背面15側に圧力（いわゆる背圧）が蓄積しない。これは、前述のスクイーズシールの作用により背圧が蓄積されるように見えるが、背圧が少しでも高圧側５よりも高くなると、直ちに、小凹窪50内に食い込んだゴム材が押し戻されて、背圧が解消すると、期待できる。
【００３８】
本発明は、以上述べたように、往復動ロッド１が挿通される孔部３の内周面に形成された凹溝４に装着される内径リップ13と外径リップ14を備えたゴム製の弾性シール10、及び、上記弾性シール10の背面15を受持するバックアップリング16，36，37とを、具備した密封構造に於て；低圧側端部25が上記バックアップリング16に当接すると共に上記弾性シール10のシール内周面10Ｃを上記背面15寄りにて受持する薄肉壁部20Ｂと、該薄肉壁部20Ｂに連設されて上記シール内周面10Ｃの軸心方向中間部に凹設された小凹溝部19に嵌合する丸山形膨出部20Ａとを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング20を設け；受圧の際に、上記弾性シール10の内径リップ13の付け根部近傍27のゴムを、上記丸山形膨出部20Ａによって外径方向へ誘導するように構成したので、所期目的を達成して、高圧時にゴム製の内径リップ13がロッド１に過大接触面圧をもって圧接することを有効防止して、摩擦抵抗を低減して、ロッド摺動抵抗が減少でき、また、ゴム製の内径リップ13の早期摩耗も防止できる。しかも、ゴム製内径リップ13によって密封作用をなすので、低圧時にも優れたシール性を発揮できる。さらに、ゴム製弾性シール10の背面15側の内角部の噛み込み（図14の符号49参照）も確実に防止でき、また、合成樹脂製のガイドリング20がロッド１に摺接する際の摺動抵抗が確実に低減可能である。
さらに、一体加工溝への装着性も優れている。かつ、背圧の蓄積も生じないので、２重シール（密封）構造用に好適である。
【００３９】
また、上記弾性シール10が横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、上記外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、小凹窪50を形成した構成であるので、高圧が密封流体側５に掛った際、Ｕ字状乃至Ｙ字状の弾性シール10の外径リップ14が、凹溝４の溝底面に沿って低圧側７へ移動しつつ、凹窪部50に流れ込み（食い込み）、上記溝底面に強く圧接（高い圧接面圧を発生）して、いわばスクイーズシールの作用によって、流体の外部漏洩が防止できる。しかも、図１や図11に例示した２重シールの場合、弾性シール10の背面15側に圧力（いわゆる背圧）が蓄積しない。これは、前述のスクイーズシールの作用により背圧が蓄積されるように見えるが、背圧が少しでも高圧側５よりも高くなると、直ちに、小凹窪50内に食い込んだゴム材が押し戻されて、背圧が解消すると、期待できる。
【００４０】
また、上記ガイドリング20は、上記弾性シール10の内径リップ13の内周面に沿って、上記膨出部20Ａから密封流体側５へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片30を一体に備えているので、一層の高圧使用条件にも耐えることが可能となる。即ち、ゴム製内径リップ13が内径側から合成樹脂製傾斜薄肉片30にてサポートされて、過大ゴム変形を防ぎ、ロッド１へは合成樹脂製傾斜薄肉片30が摺接して、ロッド１の表面への張り付き（密着）を防ぎ、ロッド摺動抵抗も小さい。
【００４１】
また、上記バックアップリング16は、その外周端面に低圧側７へ拡径する勾配誘導面22を形成して、受圧の際に、上記弾性シール10の背面基部のゴム24を低圧側７かつ外径方向へ誘導するように構成したので、（図４に示すように）矢印Ｊ，Ｋのようにゴムが流れ（変形）して、空間部23へ流入し、内径リップ13のロッド１への接触面圧が過大とならないように作用し、内径リップ13の早期摩耗を防ぎ、かつ、ロッド摺動抵抗を低減できる。
また、上記凹溝４は、一体加工溝であり、上記ガイドリング20は切れ目の無い閉環状であるので、油圧機器等のコンパクト化・軽量化に寄与でき、密封性能（シール性）も十分良好である。
また、２重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成ることによって、一層の高圧使用条件にも適用可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１ （往復）ロッド
３ 孔部
４ 凹溝
５ 高圧側（密封流体側）
７ 低圧側
10 弾性シール
10Ｃ シール内周面
13 内径リップ
14 外径リップ
15 背面
16, 36, 37 バックアップリング
19 小凹溝部
20 ガイドリング
20Ａ 丸山形膨出部
20Ｂ 薄肉壁部
22 勾配誘導面
24 背面基部のゴム
25 低圧側端部
26 内角部
27 付け根部近傍
30 傾斜薄肉片
50 凹窪部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧等の往復動の密封構造として、最近、次のような強い要望がある。即ち、 （ｉ）
機器のコンパクト化と高圧化に寄与できること。（ii）シールを装着する溝を、一体加工溝として部品点数を減少すること。
上記要望（ｉ）に応える密封構造としては、シール自体のコンパクト化、シール剛性のアップ、シール形状の複雑化が必要であるが、上記一体加工溝から成るシール溝（凹溝）内に、シールを装着する作業性（シール装着性）が極めて悪くなって、上記要望（ii）に対応できなくなる。
また、上記要望（ｉ）に於て、高圧に使用可能な密封構造として、２本のシール溝（凹溝）を形成して、各々に、シールを装着する２重密封構造が採用される。例えば、特許文献１に記載の発明では、図13に示すような２本のシール溝（凹溝）40，41にゴム製のＵ字状の第１シール46・第２シール47を夫々装着し、かつ合成樹脂製バックアップリング42を第２シール47の背面47ａ側に装着する２重密封構造が提案されている。
【０００３】
ピストンロッド43が往復動自在に挿通されたシリンダヘッド44に直接的に２本のシール溝40，41を形成した一体加工溝構造であり、第１シール46と第２シール47を弾性に富んだゴム製とすることで装着性を確保し、かつ、バックアップリング42もその横断面積をできるだけ小さく設定して、薄片状受け片（変形規制片）42Ａを内径端縁から流体収納室45側へ延設している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３７４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の図13に示した密封構造では、図14に示した圧力Ｐが作用した受圧状態下で、ゴム製の第２シール47は、バックアップリング42の受け片42Ａによって、間隙48Ｂへのはみ出しが防止されるが、第１シール46は間隙48Ａにはみ出して、噛み込み49を発生し、第１シール46が局部的に破損するという問題がある。
さらに、圧力Ｐが上昇すると、図14に示す如く、変形し易いゴム製の第１シール46・第２シール47は、矢印ｆ1 ，ｆ2 にて示す大きな圧接面圧をもって、ピストンロッド43の外周面に圧接し、ピストンロッド43の往復作動抵抗が過大となり、かつ、第１シール46・第２シール47の圧接部位の摩耗も過大となる。
【０００６】
従って、図13と図14に示した構成の密封構造は、多大な問題を有し、高圧使用条件下では実用性を欠くものである。
そこで、仮に、第１シール46・第２シール47を合成樹脂製とすると、往復作動抵抗が減少して比較的良好な結果が得られ、間隙48Ａへのはみ出し（噛み込み49）も防止できる。しかし、低圧時のシール性に劣り、かつ、シール溝40，41への装着性が悪くなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、一体加工溝への装着が可能で、しかも、その装着の作業性に優れると共に、高圧仕様に十分に耐えて、噛み込み等の変形を生ずることがなく、また、往復動ロッドへの摩擦抵抗力も低く、耐久性にも優れ、かつ、低圧時にも十分なシール性（密封性）を発揮できる密封構造の提供を目的とする。さらに、背圧が蓄積せず、２重密封構造にも好適なものを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明に係る密封構造は、往復動ロッドが挿通される孔部の内周面に形成された凹溝に装着される内径リップと外径リップを備えたゴム製の弾性シール、及び、上記弾性シールの背面を受持するバックアップリングとを、具備した密封構造に於て；低圧側端部が上記バックアップリングに当接すると共に上記弾性シールのシール内周面を上記背面寄りにて受持する薄肉壁部と、該薄肉壁部に連設されて上記シール内周面の軸心方向中間部に凹設された小凹溝部に嵌合する丸山形膨出部とを、一体に有する合成樹脂製ガイドリングを設け；受圧の際に、上記弾性シールの内径リップの付け根部近傍のゴムを、上記丸山形膨出部によって外径方向へ誘導するように構成したものである。
【０００９】
また、上記弾性シールが横断面Ｕ字状の弾性シールである。
また、上記弾性シールが横断面Ｙ字状のＹシールである。
また、上記弾性シールが横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、上記外径リップの外周面の付け根部近傍に、小凹窪を形成した。
【００１０】
また、上記ガイドリングは、上記弾性シールの内径リップの内周面に沿って、上記膨出部から密封流体側へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片を一体に備えている。
また、上記バックアップリングは、その外周端面に低圧側へ拡径する勾配誘導面を形成して、受圧の際に、上記弾性シールの背面基部のゴムを低圧側かつ外径方向へ誘導するように構成した。
また、上記凹溝は、一体加工溝であり、上記ガイドリングは切れ目の無い閉環状である。そして、２重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る密封構造によれば、一体加工溝への装着が容易に行い得て、装着作業性に優れ、コンパクトであり、高圧使用条件にも対応でき、かつ、低圧時にも十分なシール性を発揮する。さらに、往復動ロッドの外周面に過大な接触面圧をもって張り付く（圧接）することを（軽減）防止し、摺動抵抗が低く、シールの耐久性に優れる。さらに、高圧化に対応して、２重密封構造にも好適であり、背圧が蓄積しない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の一形態を示す要部断面説明図である。
【図２】自由状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】装着未受圧状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】受圧状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】弾性シールの一例の要部拡大断面図である。
【図６】ガイドリングの一例の要部拡大断面図である。
【図７】ガイドリングの一部破断斜視図である。
【図８】ガイドリングの他の例を示す図であって、（Ａ）は一部破断斜視図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図９】ガイドリングの別の例を示す図であって、（Ａ）は一部破断斜視図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図１０】ガイドリングのさらに他の例を示す図であって、（Ａ）は一部破断斜視図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態を示す要部断面説明図である。
【図１２】自由状態を示す要部拡大断面図である。
【図１３】従来例を示す要部拡大断面図である。
【図１４】受圧状態の従来例の要部拡大断面図である。
【図１５】別の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図１６】さらに他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図１７】組立て前の状態の一例を示すガイドリングの拡大断面図である。
【図１８】変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１９】他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２０】別の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２１】さらに他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２２】本発明のさらに別の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１に示す密封構造の実施の一形態に於て、１は矢印Ａ，Ｂのように往復作動する往復ロッドであり、２はシリンダヘッド等のシール取付部材であって、ロッド１が挿通される孔部３が貫設されると共に、この孔部３には、流体収納室側（高圧側）５から大気側（低圧側）７に、第１凹溝４と第２凹溝６とスクレーパ凹溝８が、独立したシール溝として、かつ、一体加工溝（一体溝という場合もある）として、形成されている。
第１・第２凹溝４，６は断面矩形状であり、スクレーパ凹溝８は低圧側７へ開口状である。
第１凹溝４内には第１シール、第２凹溝６には第２シール12、そして、スクレーパ凹溝８にはスクレーパ９が、各々内装される。
【００１４】
図１では、第２シール12は、Ｏリング12Ａとキャップシール12Ｂと、２枚のバックアップリング12Ｃ，12Ｃとから成る。また、スクレーパ９は、低圧側７に向いて開口するコの字型断面のスクレーパ本体９Ａと、その開口溝に内装されたＯリング９Ｂとから成る。なお、図１では、第１シール，第２シール12及びスクレーパ９は、自由状態を示すと共に、往復ロッド１及び取付部材２は２点鎖線をもって示すように、仮想位置を示している。
【００１５】
そして、高圧側５の第１シールに、本発明に係る密封構造が適用され、10はゴム製の弾性シールであり、図１〜図５では、Ｕ字状のＵシールを例示し、ＥＰＤＭ，フッ素系ゴム，ニトリルゴム等のゴムが好ましい。この弾性シール10は、内径リップ13と外径リップ14を有し、両リップ13，14によって形成されたＵ字溝11は、高圧側５へ向いて開口し、さらに、図１、及び、その拡大図を示す図２と、未加圧装着状態を示す図３に示すように、弾性シール10の背面15をＰＴＦＥ等の合成樹脂製のバックアップリング16にて受持し、かつ、弾性シール10の内周面の中間乃至背面寄りを、ＰＴＦＥ等の合成樹脂製のガイドリング20にて、受持している。
【００１６】
図１〜図３、及び、圧力Ｐが作用した受圧状態を示した図４と、分解した状態の単品を示す図５・図６に示したように、ガイドリング20は、横断面が丸山形（半円形乃至半楕円形）の膨出部20Ａと、横断面一文字形の薄肉壁部20Ｂとを、一体に有し、軸心Ｌと平行方向に偏平な横断面であって、（このガイドリング20は切れ目の無い閉環状であるが、）一体加工溝の凹溝４への装着作業は容易である。上記膨出部20Ａは、その横断面に於て、直線状底辺17がロッド１の外周面に当接（摺接）し、所定小半径Ｒ20の弯曲凸部18は、弾性シール10の小凹溝部19に嵌合する。
【００１７】
薄肉壁部20Ｂは、ロッド１との間に0.05mm〜0.20mm程度の微小間隙21を形成するように、前記底辺よりも僅かに外径方向位置に配設する。言い換えれば、丸山形膨出部20Ａの低圧側７の側面に、底辺17より0.05mm〜0.20mm程度だけ外径方向位置にずらせて、薄肉壁部20Ｂが軸心Ｌ方向に突出状に形成されている。
【００１８】
また、図５に於て、内径側の２点鎖線Ｃは通常のＵシール（Ｕパッキン）の横断面形状の一部を示し、この２点鎖線Ｃを基準とすると、本発明の弾性シール10は、盗みＥが切欠形成されていると言える。この盗みＥに対して、ガイドリング20が嵌め込まれると言うこともできる。さらに、後述のような形状のバックアップリング16の一部も、この盗みＥの一部に嵌め込まれる。
【００１９】
バックアップリング16は、厚さ寸法Ｔ16が比較的に大きく設定され、その外周端面に、低圧側７へしだいに拡径する勾配誘導面22が形成されている。さらに、このバックアップリング16の外径寸法Ｄ16は、凹溝４の底面の内径寸法Ｄ4 よりも十分に小さく設定して、図２と図３に示すような（変形ゴム流入用）空間部23を、凹溝４の低圧側隅部に形成する。（後述するように）図４に矢印Ｋにて示すゴムの流れを、受圧の際に生じさせて、弾性変形した弾性シール10の背面基部のゴム24を、空間部23内へ流入させる。前記勾配誘導面22は、図４に示すような受圧状態下で、弾性シール10の背面基部のゴム24を低圧側から外径方向へ誘導する。
【００２０】
さらに追加説明すると、合成樹脂製のガイドリング20の低圧側端部25は、バックアップリング16に当接し、また、このガイドリング20は、弾性シール（Ｕシール）10のシール内周面10Ｃを受持（サポート）する。この受持（サポート）の状態について説明すると、薄肉壁部20Ｂは、弾性シール（Ｕシール）10のシール内周面10Ｃを、背面15寄りにて受持し、特に、弾性シール10の背面15側の内角部26を、薄肉壁部20Ｂとバックアップリング16にて受持（サポート）する。さらに、ガイドリング20の丸山形膨出部20Ａは、シール内周面10Ｃの軸心方向中間部に凹設された小凹溝部19に嵌合して、底辺17がロッド１の外周面に摺動自在に当接することで、ゴム製の弾性シール10の軸心方向中間部が、往復ロッド１の外周面に直接的に接触することを防ぎ、高圧が作用した受圧状態での摩擦抵抗を著しく低減する。つまり、ガイドリング20は高圧負荷時には、低摺動抵抗のリングとして機能する。このとき、ガイドリング20の材質としては、前述のＰＴＦＥ等の低摩擦材が好ましい。
図４に示すように、受圧の際には、弾性シール10の内径リップ13の付け根部近傍27のゴムを、丸山形膨出部20Ａによって、矢印Ｇの如く、外径方向へ誘導する。
【００２１】
図14にて述べたように、従来例では、矢印ｆ1 ，ｆ2 にて示すようにロッド43に強く圧接した張り付き状態となり、ロッド摺動抵抗が過大となっていたのに対し、本発明に於ては、図４に矢印Ｇにて示すように、ゴムの流れを生じさせて、内リップ13を外径方向へ誘導しつつロッド１から分離する方向へ案内して、矢印Ｆにて示すロッド圧接力を、減少させ、ロッド摺動抵抗を低減する。バックアップリング16の勾配誘導面22及び空間部23等の作用によって、図４の矢印Ｊ，Ｋのようなゴムの流れも付加されることにより、一層矢印Ｇ方向へのゴム流れが増加できる。本発明に係る密封構造では、このような作用によって、高圧負荷時（高圧Ｐの作用時）にも、弾性シール10のロッド１への摺接面圧が低く維持できて、ロッド１の摺動抵抗は小さくできる。
【００２２】
なお、矢印Ｇ，Ｊ，Ｋ等のゴムの流れに伴って、ガイドリング20の底辺17、及び、バックアップリング16の底辺が、矢印ｆ3 ，ｆ4 にて示す摺動面圧をもってロッド１に接触する。しかし、ＰＴＦＥ等の低摩擦部材から成る上記ガイドリング18及びバックアップリング16と往復ロッド１との摩擦抵抗は小さくて済み、図14について述べた従来例の過大な摩擦抵抗の問題は、確実に解決できる。
【００２３】
なお、圧力Ｐが低い時（低圧状態）、弾性シール10が弾性変形しやすいゴムシールであるため、十分なシール性（密封性能）を発揮する。
上述のように、高圧状態では、ガイドリング20は低摺動抵抗に大きく貢献し、さらに、このガイドリング20は弾性シール10に嵌合して、一体化した動きが期待でき、小型で剛性が小さくても、押し潰されたり、脱落の虞はない。
ところで、図２，図５に於て（外周側に）２点鎖線で示す如く、外径リップ14の外周側の付け根部近傍に、小凹窪50を（切欠状に）形成するも、好ましい場合がある。言い換えると、弾性シール10が、横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、小凹窪50を凹設するも、好ましい。
【００２４】
図７は、図６及び図２〜図４と同じ具体例のガイドリング20を一部破断にて示す斜視図であるが、段差（微小間隙）21を有している点に特徴があり、さらなる低摺動抵抗が期待できる。これに対し、図８に示す他の例では、軸心と平行な方向に多数本の潤滑小溝29を付設している。つまり、摺動面（下辺）17に潤滑小溝29を凹設することで、作動油が溜まって、ロッド１との摺動抵抗の一層の低減が図り得る。また、この小溝29によって、ガイドリング20の剛性が幾分低下して、一体加工凹溝４への装着性が更に改善できる。
また、図９又は図10は、各々別の例を示し、段差21を省略して、製作の容易化を図り、剛性を少々アップしている。そして、図10では、軸心と平行な方向に多数本の潤滑小溝29を凹設して、図９に対して摺動抵抗の一層の低減及び装着性の改善を図っている。
【００２５】
なお、図１に示すように、２重密封構造体の流体密封側（高圧側）５に本発明の上述した密封構造を配設した場合、背圧も蓄積せず、かつ、ゴム製弾性シール10によって低圧にも優れたシール性を発揮するので、第２シール12としては、摺動抵抗の小さい、高圧に耐える図１に示したような構成が望ましい。なお、図１の第２シール12及びスクレーパ９は、これ以外に、設計変更自由であり、各種の他の構成のものも適用できる。また、図１の第１シールと第２シール12を入れ替えることも可能であり、さらには、図２〜図６の密封構造を第１シールと第２シールの両者に適用しても良い。
【００２６】
次に、図11は他の実施の形態を示し、第１シールに適用した密封構造は、図12に示すように、ガイドリング20の形状が（図２と比較して）相違している。つまり、弾性シール10の内径リップ13の傾斜状の内周面に沿って、丸山形膨出部20Ａから密封流体側（高圧側）５へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片30を一体に有する。
内径リップ13の最先端縁部13Ａをも内径側から、傾斜薄肉片30が被覆しており、従って、ロッド１へは、この傾斜薄肉片30の最先端縁部30Ａが摺接して、密封作用をなす。ＰＴＦＥ等の合成樹脂から成る傾斜薄肉片30は、摩擦係数が小さく、かつ、ゴムのようにロッド１の表面に張り付くこともなく、ロッド摺動抵抗が小さいという利点があり、高圧負荷時に特にその利点が顕著となるので、図12の密封構造は、一層の高圧使用条件に適応できる。
【００２７】
また、図12ではバックアップリング36，37が図２等に示したバックアップリング16とは相違しており、勾配誘導面22の無い縦１文字形のものを２枚使用している。なお、バックアップリング36，37はバイアスカット等の切れ目31，32を有し、ガイドリング20には切れ目が無い（閉円環状である）。それ以外の構成は、既述の図２〜図６にて説明した実施の形態と同様であり、同一符号は同様の構成を示し、重複説明を省略する。
【００２８】
ところで、図11に於て、第２シール12が、図１で述べたものとは相違している。図11と図12に示すように、合成樹脂製の傾斜薄肉片30がロッド１に摺接して、シール作用をなすため、図１の場合よりも高圧にも耐え得るのであるが、逆に、低圧受圧（使用）状態では、傾斜薄肉片30とロッド１との圧接力が弱く、僅かな流体洩れを生ずることが予測されるので、ゴム製のＵシール（Ｕパッキン）33と、バックアップリングから成る密封構造のものを第２シール12として用いている。
【００２９】
次に、図15と図16は、各々、別の実施の形態を示した自由状態の要部拡大断面図であって、ガイドリング20の膨出部20Ａから延設された縮径テーパ状傾斜薄肉片30の延伸寸法が、図12よりも短く設定されている。即ち、弾性シール10の内径リップ13が往復ロッド１に摺接する密封先端縁部13Ｂに到達しないように短く設定されている。
前述の図12では、合成樹脂製の（ガイドリング20の）最先端縁部30Ａがロッド１に摺接する構成であるが、図15，図16では、ゴム製の（弾性シール10の）密封先端縁部13Ｂがロッド１に摺接して、密封性能を向上させている。言い換えれば、図15，図16では、既述した図２〜図４、及び、図12の実施の形態についての僅かな弱点を、中間的に補って、高圧仕様で、かつ、摺動摩擦抵抗を低く抑えている、といえる。
【００３０】
ところで、図11，図12、及び、図15，図16に例示した傾斜薄肉片30は、ゴム製弾性シール10と一体状に組み合わせた状態下でテーパ状であれば良く、図17に実線にて示す如く、自由状態に於て、ガイドリング20の傾斜薄肉片予定部30Ｚが、テーパ状ではなくストレート円筒状であって、ゴム製弾性シール10と組み合わせた状態下でゴム弾性力によって、図17の矢印Ｎ方向へ弾発的に付勢されて、２点鎖線に示したテーパ状となるように、構成するも自由である。これによって、加工が容易となる。
さらに、図17に実線にて示すガイドリング20の断面形状に於て、丸山形膨出部20Ａの中心線Ｌ20に関して、左右対称形として、中心線Ｌ20から左右端までの寸法Ｗ1 ，Ｗ2 を同一とするのが望ましい場合もある。
即ち、上記寸法Ｗ1 ，Ｗ2 を相等しくして、かつ、薄肉壁部20Ｂの肉厚寸法Ｔ2 と傾斜薄肉予定部30Ｚの肉厚寸法Ｔ1 とを相等しく設定することによって、ゴム製弾性シール10に組み合わせる際の組み間違いを防止できる。
なお、自由状態下で傾斜薄肉片30がテーパ状であることも望ましいことである。
また、図12，図15，図16、及び、後述の図18〜図21の横断面図に於て、外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、２点鎖線で示す小凹窪50を形成するも、好ましい。このとき、弾性シール10の横断面形状は、Ｕ字状乃至Ｙ字状であると言える。
【００３１】
次に、図18〜図21は、各々異なった他の実施の形態を示し、弾性シール10の内径リップ13の断面形状が既述した実施の形態と相違しており、高圧側最先端縁部13Ｃが鋭角を成す三角山型であって、その角度βは90°未満とする。好ましくは、50°≦β≦85°である。
このように、鋭角の三角山型の高圧側最先端縁部13Ｃとすることによって、受圧状態下で圧力の相殺が期待でき、ラジアル内方向への受圧に伴うロッド接触圧力（接触抵抗）を、低減可能である。
なお、図18は図２〜図４の変形例に相当し、図19は図12の変形例に相当し、図21は図15の変形例に相当する。また、図20では、ガイドリング20が独自の断面形状の場合を示し、傾斜薄肉片30の最先端縁部30Ａから、逆テーパとして延設した高圧側拡径テーパ部34を有する。
【００３２】
そして、図18〜図21に示すように、周方向潤滑小溝29Ａをガイドリング20の内周面に形成するのも望ましい。また、図８や図10で述べた軸心方向の潤滑小溝29は、図18及び図15，図16に適用するのが良いが、図19，図20ではシールパスを生ずるので上記軸心方向の潤滑小溝29は不可である。しかしながら、周方向潤滑小溝29Ａは、いずれの実施の形態でも、適用できるという利点がある。
なお、図示省略するが、本発明に於ける弾性シール10としては、高圧側に分岐状の内径リップ13と外径リップ14の軸心方向寸法に対して、断面略矩形状のシール基部35の軸心方向長さが、上述の図例よりも、一層大きいものであっても、本発明の上述の構成を適用可能である。
【００３３】
次に、図22に示すさらに別の実施の形態では、弾性シール10が横断面Ｙ字状のＹシールであり、外径リップ14の横断面積が十分に大きく、かつ、小凹窪50が外径リップ14の外周面形状から滑らかに連続形成されている。
【００３４】
以上説明したように、本発明に係る密封構造は、ゴムと合成樹脂とを組み合わせたものであって、往復動シールとして高圧仕様に耐えうると共に、低圧時にも十分なシール性能を発揮し、また、高圧仕様として２重シール構造に好適であり、高圧側に使用した構造（図１，図11参照）が望ましいが、それ以外に、低圧側（第２シール）に使用したり、高圧・低圧の両方に使用することも可能である。
【００３５】
そして、シール用の凹溝４が一体加工溝であっても、容易に装着が可能であり、ゴムの内径リップ13によって低圧から高圧まで優れた密封性能（シール性）を発揮し（図１〜図４参照）、しかも、従来の図14に示した噛み込み49及び矢印ｆ1 ，ｆ2 のような過大な接触面圧を確実に防止できる構造であって、摩擦抵抗及びロッド摺動抵抗を低減でき、かつ、ゴムの摩耗や破損も発生せず、寿命も長く優れた発明である。
特に、図４，図12に矢印Ｇにて示したように、合成樹脂の丸山形膨出部20Ａによってゴムの流れが誘導（案内）され、内径リップ13が高圧時にロッド表面に張り付く（密着する）ことが、巧妙に避け得る構成を具備する。
【００３６】
なお、バックアップリング16，36，37は、バイアスカット等の切れ目31を有し、一体加工溝への装着が容易であり、ガイドリング20はラジアル方向へは小寸法とした偏平型であって剛性が低く弾性変形しやすいので、一体加工溝への装着が容易であり、横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状の弾性シール10は弾性変形可能なゴム製であるから装着は当然に容易となっている。そして、ゴム製弾性シール10の小凹溝部19に、偏平小型のガイドリング20の丸山形膨出部20Ａが嵌合していることによって、弾性シール10とガイドリング20は一体化した動きを期待でき、ガイドリング20が押し潰されたり、あるいは、脱落することもなく、装着性も向上できる。また、本発明では背圧が蓄積せず、２重密封（シール）構造としても好適である。
【００３７】
そして、図22に実線にて示し、あるいは、図２，図５，図12，図15，図16，図18，図19，図20，図21に２点鎖線にて示したように、小周溝を形成するように（断面に於て）小凹窪50を凹設することによって、次のような作用・効果が発揮できる。
（ｉ）高圧が密封流体側５に掛った際、Ｕ字状乃至Ｙ字状の弾性シール10の外径リップ14が、凹溝４の溝底面に沿って低圧側７へ移動しつつ、凹窪部50に流れ込み（食い込み）、上記溝底面に強く圧接（高い圧接面圧を発生）して、いわばスクイーズシールの作用によって、流体の外部漏洩が防止できる。
（ii）図１や図11に例示した２重シールの場合、弾性シール10の背面15側に圧力（いわゆる背圧）が蓄積しない。これは、前述のスクイーズシールの作用により背圧が蓄積されるように見えるが、背圧が少しでも高圧側５よりも高くなると、直ちに、小凹窪50内に食い込んだゴム材が押し戻されて、背圧が解消すると、期待できる。
【００３８】
本発明は、以上述べたように、往復動ロッド１が挿通される孔部３の内周面に形成された凹溝４に装着される内径リップ13と外径リップ14を備えたゴム製の弾性シール10、及び、上記弾性シール10の背面15を受持するバックアップリング16，36，37とを、具備した密封構造に於て；低圧側端部25が上記バックアップリング16に当接すると共に上記弾性シール10のシール内周面10Ｃを上記背面15寄りにて受持する薄肉壁部20Ｂと、該薄肉壁部20Ｂに連設されて上記シール内周面10Ｃの軸心方向中間部に凹設された小凹溝部19に嵌合する丸山形膨出部20Ａとを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング20を設け；受圧の際に、上記弾性シール10の内径リップ13の付け根部近傍27のゴムを、上記丸山形膨出部20Ａによって外径方向へ誘導するように構成したので、所期目的を達成して、高圧時にゴム製の内径リップ13がロッド１に過大接触面圧をもって圧接することを有効防止して、摩擦抵抗を低減して、ロッド摺動抵抗が減少でき、また、ゴム製の内径リップ13の早期摩耗も防止できる。しかも、ゴム製内径リップ13によって密封作用をなすので、低圧時にも優れたシール性を発揮できる。さらに、ゴム製弾性シール10の背面15側の内角部の噛み込み（図14の符号49参照）も確実に防止でき、また、合成樹脂製のガイドリング20がロッド１に摺接する際の摺動抵抗が確実に低減可能である。
さらに、一体加工溝への装着性も優れている。かつ、背圧の蓄積も生じないので、２重シール（密封）構造用に好適である。
【００３９】
また、上記弾性シール10が横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、上記外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、小凹窪50を形成した構成であるので、高圧が密封流体側５に掛った際、Ｕ字状乃至Ｙ字状の弾性シール10の外径リップ14が、凹溝４の溝底面に沿って低圧側７へ移動しつつ、凹窪部50に流れ込み（食い込み）、上記溝底面に強く圧接（高い圧接面圧を発生）して、いわばスクイーズシールの作用によって、流体の外部漏洩が防止できる。しかも、図１や図11に例示した２重シールの場合、弾性シール10の背面15側に圧力（いわゆる背圧）が蓄積しない。これは、前述のスクイーズシールの作用により背圧が蓄積されるように見えるが、背圧が少しでも高圧側５よりも高くなると、直ちに、小凹窪50内に食い込んだゴム材が押し戻されて、背圧が解消すると、期待できる。
【００４０】
また、上記ガイドリング20は、上記弾性シール10の内径リップ13の内周面に沿って、上記膨出部20Ａから密封流体側５へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片30を一体に備えているので、一層の高圧使用条件にも耐えることが可能となる。即ち、ゴム製内径リップ13が内径側から合成樹脂製傾斜薄肉片30にてサポートされて、過大ゴム変形を防ぎ、ロッド１へは合成樹脂製傾斜薄肉片30が摺接して、ロッド１の表面への張り付き（密着）を防ぎ、ロッド摺動抵抗も小さい。
【００４１】
また、上記バックアップリング16は、その外周端面に低圧側７へ拡径する勾配誘導面22を形成して、受圧の際に、上記弾性シール10の背面基部のゴム24を低圧側７かつ外径方向へ誘導するように構成したので、（図４に示すように）矢印Ｊ，Ｋのようにゴムが流れ（変形）して、空間部23へ流入し、内径リップ13のロッド１への接触面圧が過大とならないように作用し、内径リップ13の早期摩耗を防ぎ、かつ、ロッド摺動抵抗を低減できる。
また、上記凹溝４は、一体加工溝であり、上記ガイドリング20は切れ目の無い閉環状であるので、油圧機器等のコンパクト化・軽量化に寄与でき、密封性能（シール性）も十分良好である。
また、２重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成ることによって、一層の高圧使用条件にも適用可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１ （往復）ロッド
３ 孔部
４ 凹溝
５ 高圧側（密封流体側）
７ 低圧側
10 弾性シール
10Ｃ シール内周面
13 内径リップ
14 外径リップ
15 背面
16, 36, 37 バックアップリング
19 小凹溝部
20 ガイドリング
20Ａ 丸山形膨出部
20Ｂ 薄肉壁部
22 勾配誘導面
24 背面基部のゴム
25 低圧側端部
26 内角部
27 付け根部近傍
30 傾斜薄肉片
50 凹窪部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動ロッド（１）が挿通される孔部（３）の内周面に形成された凹溝（４）に装着される内径リップ（13）と外径リップ（14）を備えたゴム製の弾性シール（10）、及び、上記弾性シール（10）の背面（15）を受持するバックアップリング（16）（36）（37）とを、具備した密封構造に於て、
低圧側端部（25）が上記バックアップリング（16）（36）に当接すると共に上記弾性シール（10）のシール内周面（10Ｃ）を上記背面（15）寄りにて受持する薄肉壁部（20Ｂ）と、該薄肉壁部（20Ｂ）に連設されて上記シール内周面（10Ｃ）の軸心方向中間部に凹設された小凹溝部（19）に嵌合する丸山形膨出部（20Ａ）とを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング（20）を設け、
受圧の際に、上記弾性シール（10）の内径リップ（13）の付け根部近傍（27）のゴムを、上記丸山形膨出部（20Ａ）によって外径方向へ誘導するように構成したことを特徴とする密封構造。
【請求項２】
上記弾性シール（10）が横断面Ｕ字状のＵシールである請求項１記載の密封構造。
【請求項３】
上記弾性シール（10）が横断面Ｙ字状のＹシールである請求項１記載の密封構造。
【請求項４】
上記弾性シール（10）が横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、上記外径リップ（14）の外周面の付け根部近傍に、小凹窪（50）を形成した請求項１，２又は３記載の密封構造。
【請求項５】
上記ガイドリング（20）は、上記弾性シール（10）の内径リップ（13）の内周面に沿って、上記膨出部（20Ａ）から密封流体側（５）へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片（30）を一体に備えている請求項１，２，３又は４記載の密封構造。
【請求項６】
上記バックアップリング（16）は、その外周端面に低圧側（７）へ拡径する勾配誘導面（22）を形成して、受圧の際に、上記弾性シール（10）の背面基部のゴム（24）を低圧側（７）かつ外径方向へ誘導するように構成した請求項１，２，３，４又は５記載の密封構造。
【請求項７】
上記凹溝（４）は、一体加工溝であり、上記ガイドリング（20）は切れ目の無い閉環状である請求項１，２，３，４，５又は６記載の密封構造。
【請求項８】
２重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成る請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の密封構造。
【請求項１】
往復動ロッド（１）が挿通される孔部（３）の内周面に形成された凹溝（４）に装着される内径リップ（13）と外径リップ（14）を備えたゴム製の弾性シール（10）、及び、上記弾性シール（10）の背面（15）を受持するバックアップリング（16）（36）（37）とを、具備した密封構造に於て、
低圧側端部（25）が上記バックアップリング（16）（36）に当接すると共に上記弾性シール（10）のシール内周面（10Ｃ）を上記背面（15）寄りにて受持する薄肉壁部（20Ｂ）と、該薄肉壁部（20Ｂ）に連設されて上記シール内周面（10Ｃ）の軸心方向中間部に凹設された小凹溝部（19）に嵌合する丸山形膨出部（20Ａ）とを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング（20）を設け、
受圧の際に、上記弾性シール（10）の内径リップ（13）の付け根部近傍（27）のゴムを、上記丸山形膨出部（20Ａ）によって外径方向へ誘導するように構成したことを特徴とする密封構造。
【請求項２】
上記弾性シール（10）が横断面Ｕ字状のＵシールである請求項１記載の密封構造。
【請求項３】
上記弾性シール（10）が横断面Ｙ字状のＹシールである請求項１記載の密封構造。
【請求項４】
上記弾性シール（10）が横断面Ｕ字状乃至Ｙ字状であって、上記外径リップ（14）の外周面の付け根部近傍に、小凹窪（50）を形成した請求項１，２又は３記載の密封構造。
【請求項５】
上記ガイドリング（20）は、上記弾性シール（10）の内径リップ（13）の内周面に沿って、上記膨出部（20Ａ）から密封流体側（５）へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片（30）を一体に備えている請求項１，２，３又は４記載の密封構造。
【請求項６】
上記バックアップリング（16）は、その外周端面に低圧側（７）へ拡径する勾配誘導面（22）を形成して、受圧の際に、上記弾性シール（10）の背面基部のゴム（24）を低圧側（７）かつ外径方向へ誘導するように構成した請求項１，２，３，４又は５記載の密封構造。
【請求項７】
上記凹溝（４）は、一体加工溝であり、上記ガイドリング（20）は切れ目の無い閉環状である請求項１，２，３，４，５又は６記載の密封構造。
【請求項８】
２重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成る請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の密封構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１６３５５４（Ｐ２０１１−１６３５５４Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８９１９７（Ｐ２０１０−２８９１９７）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００３２６３）三菱電線工業株式会社 (734)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００３２６３）三菱電線工業株式会社 (734)
【Ｆターム（参考）】
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