(57)【要約】【課題】接着剤を使用せずともインサート部材とゴム部との密着性を確保して、接着剤使用の従来品と同等レベルのシール性能を発揮し得るシール部材を提供する。【解決手段】シール部材１Ａは、インサート部材１０Ａと、当該インサート部材を包含するゴム部２０Ａとを一体成形してなると共に、ゴム部２０Ａの一部がシールリップ２１，２２として機能するものである。インサート部材１０Ａには、一体成形時にゴム部２０Ａの一部を係合させる環状凹部としての環状係合溝１６が設けられ、この環状凹部１６は、その凹部が開口しているインサート部材の表面に対して非直角に傾斜した奥行き又は深さを有している。インサート部材の環状係合溝１６とゴム部の一部との係合に基づくアンカー効果により、インサート部材１０Ａとゴム部２０Ａとの密着性が高められる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサート部材と当該インサート部材を包含するゴム部とを一体成形してなると共に、前記ゴム部の少なくとも一部がシールリップとして機能する、環状の部材としてのシール部材であって、
前記インサート部材には、一体成形時に前記ゴム部の一部を係合させる環状の凹部が設けられ、前記環状の凹部は、その凹部が開口している前記インサート部材の表面に対して非直角に傾斜した奥行き又は深さを有しており、
前記インサート部材の環状の凹部と前記ゴム部の一部との係合に基づくアンカー効果により、前記インサート部材と前記ゴム部との密着性を高めたことを特徴とするシール部材。
【請求項２】
前記インサート部材は、円筒部（１１）と、その円筒部の一端から半径方向内向きに延設された内側フランジ部（１２）とを備えており、
前記環状の凹部（１６）は、その凹部（１６）が開口している前記インサート部材の内側フランジ部（１２）の側面に対して非直角に傾斜した奥行き又は深さを有していることを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
【請求項３】
前記環状の凹部（１６）は、半径方向断面で見た場合に、その開口端部よりも底部の方が内側フランジ部（１２）の内周端部の端面に近くなるような傾斜勾配を持った奥行き又は深さを有していることを特徴とする請求項２に記載のシール部材。
【請求項４】
前記ゴム部が互いに略反対方向に突出する第１及び第２のシールリップ（２１，２２）を備え、
前記インサート部材は、その内側フランジ部（１２）の内周端部が前記ゴム部における第１及び第２シールリップの連結部又はその近傍に位置するように前記ゴム部と一体成形されていることを特徴とする請求項２または３に記載のシール部材。
【請求項５】
前記インサート部材の円筒部（１１）と内側フランジ部（１２）との境界位置には、当該円筒部の内側に開口した環状溝形状の切り欠き（１５）が設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のシール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用機械その他の機械に使用される密封装置用のシール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示された油圧緩衝器には、そのシリンダ開口端においてシリンダ内部の油密性を保持するためのシール部材が設けられている。そのシール部材は、金属製のインサートメタルに対してゴムを一体成形したものであり、インサートメタルを包含するゴム部によってオイルシール部（オイル側シールリップ）及びダストシール部（ダスト側シールリップ）が構成されている。
【０００３】
このようなインサートメタル・ゴム一体成形型のシール部材にあっては、インサートメタルに対するゴムの密着性がシール性能に少なからぬ影響を及ぼす。即ち、インサートメタルに対するゴムの密着性が低く、インサートメタルからゴムが剥離し易いと、ピストンロッド等の可動部品の稼働時にシールリップが捲くれ上がったり、不自然に座屈したりしてシール性が低下し、設計時に想定した所期のシール性能を発揮できなくなってしまう。
【０００４】
それ故、かかる不都合を回避するために、インサートメタルの表面に特殊な接着剤（例えば、ゴムと金属との接着用に開発されたゴム・金属間加硫接着剤）を予め塗布し、その接着剤を介してインサートメタルの表面にゴム材料を焼き付け接着して、インサートメタルとゴムとを一体成形していた（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３３２１５号（第００２５，００２６段落）
【特許文献２】特開２００２−７０９２０号（第０００９段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のインサートメタル・ゴム一体成形型のシール部材では、その製造過程において接着剤の塗布及び乾燥のための工程が必要であり、これらの工程の存在が製造コストの上昇要因となっていた。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００７】
本発明の目的は、接着剤を使用せずともインサート部材とゴム部との密着性を確保することにより、接着剤使用の従来品と同等レベルのシール性能を発揮し得るシール部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、インサート部材と当該インサート部材を包含するゴム部とを一体成形してなると共に、前記ゴム部の少なくとも一部がシールリップとして機能する、環状の部材としてのシール部材に関するものである。前記インサート部材には、一体成形時に前記ゴム部の一部を係合させる環状の凹部が設けられている。この環状の凹部は、その凹部が開口している前記インサート部材の表面に対して非直角に傾斜した奥行き又は深さを有している。そして、前記インサート部材の環状の凹部と前記ゴム部の一部との係合に基づくアンカー効果により、前記インサート部材と前記ゴム部との密着性が高められている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシール部材によれば、インサート部材には一体成形時にゴム部の一部を係合させる環状の凹部が設けられているので、インサート部材の環状の凹部とゴム部の一部との係合に基づくアンカー効果により、インサート部材とゴム部との密着性を高めることができる。従って、従来例のように製造工程において接着剤を使用せずとも、インサート部材とゴム部との間に十分な密着性を確保して、従来品と同等レベルのシール性能を発揮及び維持することができる。また、接着剤を使用しないことで、接着剤に関わる製造コストの低減を図ることができ、更には、接着剤から揮発する有機溶剤による作業空間の汚染や作業者の健康被害を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、参考形態と、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
［参考形態］
図１に示すように、参考形態のシール部材１は、中心軸線Ｃの周りで回転対称な概して環状の部材であって、インサート部材１０と、そのインサート部材１０を包含するゴム部２０とを一体成形したものである。
【００１２】
インサート部材１０は、前記中心軸線Ｃを取り囲む円筒部１１と、その円筒部１１の一端（図１では右端）から半径方向内向きに延設された鍔状の内側フランジ部１２とを備えている。内側フランジ部１２が円筒部１１とつながる部位を内側フランジ部１２の外周端部とすれば、その外周端部と反対側に位置する内側フランジ部１２の内周端部には、インサート部材１０における凹部としての環状係合溝１３が形成されている。
【００１３】
この環状係合溝１３は、内側フランジ部１２の内周端部の端面（内周側端面）に開口するように設けられている。加えて、環状係合溝１３は、図１の半径方向断面で見た場合に、当該係合溝１３の開口端部の幅よりも、やや奥まった部位（奥部）の幅の方が若干広くなるような断面形状に形成されている。つまり環状係合溝１３は、その開口端部が相対的に狭くなり且つ奥部が相対的に広くなるように形成されている。
【００１４】
なお、この環状係合溝１３は、インサート部材１０の内側フランジ部１２の内周端部にあって前記環状係合溝１３の両側（図１では左右両側）に位置する二つの区画壁１４によって区画されている。このため、これら二つの区画壁１４を、凹部としての環状係合溝１３を区画形成すべくインサート部材１０に設けられた凸部として把握することもできる。
【００１５】
またインサート部材１０には、円筒部１１と内側フランジ部１２との境界位置において、当該円筒部１１の内側に開口した環状溝形状の切り欠き１５が設けられている。この環状溝形状の切り欠き１５も、その開口端部が相対的に狭くなり且つ奥部が相対的に広くなるように形成されている。環状溝形状の切り欠き１５は、前記環状係合溝１３に比べて小さいが、インサート部材１０に設けられた第２の凹部として位置付けることができる。
【００１６】
図１に示すように、インサート部材１０には、当該インサート部材１０を包含するようにゴム部２０が一体成形されている。この一体成形は、いわゆるインサート成形によるものである。ゴム部２０は例えばＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）等のゴムでできている。なお、本実施形態では、インサート部材１０とゴム部２０とを相互に接着するための接着剤は一切使用されていない。
【００１７】
ゴム部２０は、第１のシールリップとしてのオイルリップ２１と、第２のシールリップとしてのダストリップ２２とを有している。オイルリップ２１及びダストリップ２２はいずれも、中心軸線Ｃを取り囲む環形状をなしている。また、オイルリップ２１及びダストリップ２２は、それぞれの基端部が互いに連結されると共に、それぞれの先端部が中心軸線Ｃに沿って互いに略反対方向に突出している。このシール部材１にあっては、オイルリップ２１とダストリップ２２との連結部の近傍にインサート部材１０の内側フランジ部１２の内周端部が位置し得るように、インサート部材１０とゴム部２０とが一体成形されている。
【００１８】
なお、オイルリップ２１及びダストリップ２２はいずれも、それぞれの基端部よりも先端部の方が中心軸線Ｃに近づくような勾配で傾斜して設けられている。このため、オイルリップ２１とダストリップ２２との間で且つ両リップの内側には、両リップ２１，２２の各内周面を天井面とするような断面略三角形状のポケット領域Ｐが確保されている。なお、オイルリップ２１の周囲には、当該リップ２１を締め付けるためのガータスプリングＧが装着される。
【００１９】
図１のシール部材１では、インサート部材１０の内側フランジ部１２の内周側端面に開口形成された環状係合溝１３と、インサート成形時にその環状係合溝１３内に進入したゴム部２０の一部とが互いに係合している。あるいは、インサート部材１０の内側フランジ部１２の内周端部に設けられた二つの区画壁１４と、インサート成形時に前記二つの区画壁１４間に進入したゴム部２０の一部とが互いに係合していると見ることもできる。
【００２０】
それ故、インサート部材１０の環状係合溝１３（又は二つの区画壁１４）と前記ゴム部２０の一部との相互係合に基づき、インサート部材１０に対するゴム部２０のアンカー効果が生じ、接着剤不使用にもかかわらず、インサート部材１０とゴム部２０との密着性が確保されている。
【００２１】
図１のシール部材１の性能が、接着剤を使用した従来のシール部材の性能に匹敵し得ることは、コンピュータシミュレーションによる強度及び耐久性試験により証明される。
【００２２】
図４（ａ）は、インサート部材１０とゴム部２０とを接着剤を用いて接着してなる従来のシール部材（従来例）を示す。この従来例におけるインサート部材１０Ｄは、上記環状係合溝１３及び環状溝形状の切り欠き１５を有していない点を除いて図１のインサート部材１０と実質的に同じである。
【００２３】
また、この従来例におけるゴム部２０Ｄは、図１のゴム部２０と実質的に同じである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の従来例を仮想ロッド（破線Ｒで示す）に装着すると共に０．５ＭＰａの圧力を付与、更に時間が経過したと仮定した場合における従来例の変形状態を示す。なお、図４（ｂ）ではガータスプリングＧの図示を省略しているが、ガータスプリングＧが装着された状態での変形状態を示す。また図４（ｂ）における仮想線は、従来例のシール部材が自然状態（非装着・無負荷の状態）にあるときの形態を示す（図５（ｂ）の仮想線も同じ意味）。
【００２４】
図５（ａ）は、図４（ａ）の従来例と同一構造のシール部材において接着剤を全く使用しないで製造したシール部材（比較例）を示す。それ故、この比較例におけるインサート部材１０Ｄは、上記環状係合溝１３及び環状溝形状の切り欠き１５を有していない点を除いて図１のインサート部材１０と実質的に同じである。
【００２５】
また、この比較例におけるゴム部２０Ｄは、図１のゴム部２０と実質的に同じである。図５（ｂ）は、図５（ａ）の比較例を仮想ロッド（破線Ｒで示す）に装着すると共に０．５ＭＰａの圧力を付与、更に時間が経過したと仮定した場合における比較例の変形状態を示す。なお、図５（ｂ）ではガータスプリングＧの図示を省略しているが、ガータスプリングＧが装着された状態での変形状態を示す。
【００２６】
他方で、図２は、図１のシール部材１を仮想ロッド（破線Ｒで示す）に装着すると共に０．５ＭＰａの圧力を付与、更に時間が経過したと仮定した場合におけるシール部材１（参考形態）の変形状態を示す。なお、図２ではガータスプリングＧの図示を省略しているが、ガータスプリングＧが装着された状態での変形状態を示す。また、図２における仮想線は、シール部材１が自然状態（非装着・無負荷の状態）にあるときの形態を示す。
【００２７】
図２、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示したコンピュータシミュレーションの結果から、参考形態及び従来例は比較例よりも優れた強度及び耐久性を示すこと、及び、参考形態は従来例に匹敵する強度及び耐久性を示すことがわかる。これを以下説明する。
【００２８】
先ず、図５（ｂ）に示す比較例によれば、インサート部材１０Ｄの内側フランジ部１２の内周端部の直下に大きな隙間Ｓが生ずると共に、オイルリップ２１の内周面もダストリップ２２の内周面もほぼ全体が仮想ロッドＲの表面に貼り付いてしまい、両リップ２１，２２と仮想ロッドＲの表面との間に確保されるべきポケット領域Ｐが全く存在しない。
【００２９】
これに対し、図４（ｂ）に示す従来例によれば、インサート部材１０Ｄの内側フランジ部１２の内周端部の直下においてもその他の部位においても、インサート部材１０Ｄとゴム部２０Ｄとの間の剥離を示唆するような隙間は生じていない。それのみならず、図４（ｂ）では、オイルリップ２１の内周面及びダストリップ２２の内周面が仮想ロッドＲの表面に強く押し付けられてはいるものの、両リップ２１，２２と仮想ロッドＲの表面との間には、断面略三角形状のポケット領域Ｐが依然として確保されている。
【００３０】
つまり従来例では、上記のような圧力付与下でも、オイルリップ２１及びダストリップ２２がシールリップとしての本来的機能を発揮可能な状況が維持されている。このように従来例と比較例との比較から、接着剤の使用によってインサート部材１０Ｄとゴム部２０Ｄとの相互剥離が防止され、そのことによって高負荷時でもシール部材の機能が担保されることがわかる。
【００３１】
他方、図２に示すシール部材１によれば、環状係合溝１３の内壁面とその環状係合溝内に進入したゴム部２０の一部との間において小さな隙間Ｓ１が生ずると共に、二つの区画壁１４の直下においても小さな隙間Ｓ２がそれぞれ生じている。しかしながら、これらの隙間Ｓ１，Ｓ２は非常に小さなものであり、環状係合溝１３内のゴム部２０の一部は依然として当該係合溝１３内にとどまってアンカー効果を保っている。
【００３２】
このため、オイルリップ２１及びダストリップ２２の各基端部が仮想ロッドＲの表面から離間した状態が保たれ、両リップ２１，２２と仮想ロッドＲの表面との間には、断面略三角形状のポケット領域Ｐが確保されている。図２におけるポケット領域Ｐの状態は、図４（ｂ）の従来例におけるポケット領域Ｐの状態と比べて遜色ないものである。
【００３３】
これらの結果から、参考形態のシール部材１は、同じく接着剤不使用の比較例に比べて、強度及び耐久性の面で格段に優れている。また、参考形態のシール部材１は、接着剤使用の従来例とほぼ同等の強度及び耐久性を有することが期待できる。
【００３４】
このように参考形態のシール部材１によれば、インサート部材１０には、一体成形時にゴム部２０の一部を係合させる凹部としての環状係合溝１３（又は凸部としての区画壁１４）が設けられているので、インサート部材１０の環状係合溝１３（又は区画壁１４）とゴム部２０の一部との相互係合に基づくアンカー効果により、インサート部材１０とゴム部２０との密着性を高めることができる。
【００３５】
参考形態によれば、従来例のように製造工程において接着剤を使用せずとも、インサート部材１０とゴム部２０との間に十分な密着性を確保して、従来例と同等レベルのシール性能を発揮し維持することができる。特に、シール部材１が時間の経過に伴って形崩れする現象（へたり）や使用時におけるシール部材１の過度な変形を極力防止することができるため、シール部材としての基本性能を損なうことなく長寿命化を図ることができる。
【００３６】
参考形態によれば、製造工程で接着剤を使用しないことで、接着剤に関わる製造コストを低減することができる。また、インサート部材１０とゴム部２０とが接着剤で貼り合わされていないため、シール部材１の廃棄時にインサート部材１０とゴム部２０とを分離し易く、資源リサイクルの点でも有利である。
【００３７】
参考形態によれば、インサート部材１０の内側フランジ部１２の内周端部がゴム部２０におけるオイルリップ２１及びダストリップ２２の連結部又はその近傍に位置する共に、前記環状係合溝１３がインサート部材１０の内周端部の端面に開口するように設けられている。それ故、その環状係合溝１３と当該環状係合溝１３内に進入したゴム部２０の一部との相互係合に基づいて、両リップ２１，２２の連結部の形状維持がより確実になり、両リップ２１，２２の連結部の直下に確保される前記ポケット領域Ｐの形崩れを極力防止することができる。その結果、オイルリップ２１及びダストリップ２２がシールリップとしての本来的機能を長期にわたって発揮することができ、シール部材１の耐久性を少なくとも従来例と同程度にすることができる。
【００３８】
参考形態によれば、インサート部材１０の凹部としての環状係合溝１３は、その開口端部が相対的に狭くなり且つ奥部が相対的に広くなるように形成されているため、インサート成形時に環状係合溝１３に進入したゴム部２０の一部は、環状係合溝１３から外に向かう引張作用を受けた場合でも当該係合溝１３から離脱し難い。このため、参考形態では、インサート部材１０に対するゴム部２０の密着力（あるいは凹部からの離脱防止能力）が非常に高い。
【００３９】
参考形態によれば、インサート部材１０の円筒部１１と内側フランジ部１２との境界位置には、当該円筒部１１の内側に開口した環状溝形状の切り欠き１５が設けられ、この切り欠き１５もインサート部材１０とゴム部２０との密着性向上に貢献する。従って、第１の凹部としての環状係合溝１３及び第２の凹部としての切り欠き１５の併設により、インサート部材１０に対するゴム部２０の密着性を飛躍的に高めることができる。
【００４０】
なお、環状溝形状の切り欠き１５は、円筒部１１と内側フランジ部１２とによって形作られるインサート部材１０の内側コーナー部に位置しているため、かかる内側コーナー部において生じ易いゴム部２０の剥離を防止することに大変役立つ。
【００４１】
［実施形態］
図３は、本発明の実施形態のシール部材１Ａを示す。以下では参考形態と異なる点を中心に説明し、参考形態と共通する構成については説明を極力省略する。
【００４２】
図３のシール部材１Ａも、インサート部材１０Ａとそれを包含するゴム部２０Ａとを一体成形したものである。ゴム部２０Ａは、互いに略反対方向に突出するオイルリップ２１及びダストリップ２２を備えている。図３のインサート部材１０Ａは、円筒部１１と鍔状の内側フランジ部１２とを備えており、内側フランジ部１２の内周端部は、ゴム部２０Ａにおけるオイルリップ２１とダストリップ２２との連結部の近傍に位置している。
【００４３】
そして、その内側フランジ部１２の内周端部には、インサート部材１０Ａにおける凹部としての環状係合溝１６が形成されている。この環状係合溝１６は、内側フランジ部１２の内周端部の側面に開口するように設けられている。加えて、環状係合溝１６は、図３の半径方向断面で見た場合に、その開口端部よりも底部の方が内側フランジ部１２の内周端部の端面に近くなるような傾斜勾配を持った奥行き又は深さを有している。つまり、凹部としての環状係合溝１６は、その係合溝１６が開口しているインサート部材１０Ａの内側フランジ部１２の内周端部の表面（この場合、側面）に対して非直角に傾斜した奥行き又は深さを有している。
【００４４】
環状係合溝１６が上述のよう傾斜した奥行き又は深さを持っているため、オイルリップ２１及びダストリップ２２の基端部（つまり両リップ２１，２２の連結部）に対して、シール部材１Ａの中心に向かうような引張作用（図３で下向きの引張作用）が働いた場合でも、環状係合溝１６内に進入しているゴム部２０Ａの一部が当該係合溝１６から離脱し難い。換言すれば、環状係合溝１６に対するゴム部２０Ａの引っ掛かりがよい。従って、内側フランジ部１２の内周端部付近は特に、インサート部材１０Ａとゴム部２０Ａとの密着性が高められている。
【００４５】
図３によれば、上記環状係合溝１６は、インサート部材１０Ａの内側フランジ部１２の内周端部にあって当該係合溝１６の直下に位置する端部区画壁１７によって区画されている。このため、この端部区画壁１７を、凹部としての環状係合溝１６を区画形成すべくインサート部材１０に設けられた凸部として把握することもできる。
【００４６】
また、図３のインサート部材１０Ａには、前記参考形態と同様、円筒部１１と内側フランジ部１２との境界位置において、当該円筒部１１の内側に開口した環状溝形状の切り欠き１５が設けられている。
【００４７】
このように本実施形態のシール部材１Ａによれば、インサート部材１０Ａには、一体成形時にゴム部２０Ａの一部を係合させる凹部としての環状係合溝１６（又は凸部としての端部区画壁１７）が設けられているので、インサート部材１０Ａの環状係合溝１６（又は端部区画壁１７）とゴム部２０Ａの一部との相互係合に基づくアンカー効果により、インサート部材１０Ａとゴム部２０Ａとの密着性を高めることができる。従って、本実施形態のシール部材１Ａは、参考形態のシール部材１と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００４８】
（削除）
【００４９】
（削除）
【００５０】
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【００５１】
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【００５２】
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【００５３】
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【００５４】
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【００５５】
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【００５６】
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【００５７】
（削除）
【００５８】
（削除）
【００５９】
［変更例］
図１の参考形態では、凹部としての環状係合溝１３をインサート部材１０の内側フランジ部１２の内周端部の端面に開口形成したが、これに代えて、同様の環状係合溝１３を内側フランジ部１２の内周端部の側面に開口するように形成してもよい。
【００６０】
図３の実施形態では、凹部としての環状係合溝１６をインサート部材１０Ａの内側フランジ部１２の内周端部の側面に開口形成したが、これに代えて、同様の環状係合溝１６を内側フランジ部１２の内周端部の端面に開口するように形成してもよい。
【００６１】
上記の実施形態及び変更例はいずれも、二つのシールリップ２１，２２を有するタイプのシール部材であったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、シールリップが一つだけのタイプのシール部材に本発明が適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のシール部材は、例えば、油圧緩衝器、ガススプリング、各種シリンダ装置などに使用される密封装置の構成部品として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】参考形態に従うシール部材の半径方向の断面図。
【図２】図１のシール部材の強度及び耐久性試験における変形状態を示す概略断面図。
【図３】実施形態に従うシール部材の半径方向の断面図。
【図４】（ａ）は従来例たるシール部材（接着剤使用）の半径方向の断面図、（ｂ）はそのシール部材の強度及び耐久性試験における変形状態を示す概略断面図。
【図５】（ａ）は比較例たるシール部材（接着剤不使用）の半径方向の断面図、（ｂ）はそのシール部材の強度及び耐久性試験における変形状態を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ…シール部材
１０，１０Ａ…インサート部材
１１…円筒部
１２…内側フランジ部
１３…環状係合溝（凹部）
１４…二つの区画壁（凸部）
１５…環状溝形状の切り欠き
１６…環状係合溝（凹部）
１７…端部区画壁（凸部）
２０，２０Ａ…ゴム部
２１…オイルリップ（第１のシールリップ）
２２…ダストリップ（第２のシールリップ）
【図１】
2011075110.tif 000003
【図２】
2011075110.tif 000004
【図３】
2011075110.tif 000005
【図４】
2011075110.tif 000006
【図５】
2011075110.tif 000007