(57)【要約】【課題】バックアップリング側にチェック機能をもたせることで全体としてチェック機能を発揮し得るシール構造を提供する。【解決手段】シール構造４を構成するバックアップリング２にピストン６のロッド側の流体圧力がボトム側より高圧になった際に、シール溝６ａのロッド側からパックアップリング２のＵパッキン３側へ、作動流体の流通を可能とする流体通路１を設け、その流体通路１は、バックアップリング２の幅方向に貫通する貫通孔１ａと、この貫通孔１ａに連通しＵパッキン３側の側面に設けられた環状溝１ｂとを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧単動シリンダのピストンのシール溝に外嵌され、前記ピストンで仕切られるボトム側とロッド側間の流体密を維持するＵパッキンと、前記Ｕパッキンのロッド側に外嵌されるバックアップリングとで構成されるシール構造であって、
前記パックアップリングは、前記ピストンのロッド側の流体圧力がボトム側より高圧になった際に、前記シール溝のロッド側から前記パックアップリングの前記Ｕパッキン側へ、作動流体の流通を可能とする流体通路を備え、
前記流体通路は、前記バックアップリングの幅方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔に連通し、前記バックアップリングのＵパッキン側の側面に設けられた環状溝とで構成されることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
Ｕパッキンの開口側がボトム側とされ、そのＵパッキンの非開口側であってバックアップリング側に、該バックアップリングの流体通路から流通してきた作動流体を外周側に導く放射状のガイド溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載のシール構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のシール構造を用いたことを特徴とする流体圧単動シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧単動シリンダのピストンのシール溝に外嵌され、前記ピストンで仕切られるボトム側とロッド側間の流体密を維持するＵパッキンと、前記Ｕパッキンのロッド側に外嵌されるバックアップリングとで構成されるシール構造、及び、このシール構造を備えた流体圧単動シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧や水圧などを用いた流体圧シリンダの内、そのピストンのボトム側だけに作動流体を供給して直線駆動力を発生させる流体圧単動シリンダがある。
【０００３】
この流体圧単動シリンダでは、作動流体が作用すべきボトム側から反対側のロッド側に作動流体が漏れないように、この両者間の流体密を維持するのにＵパッキンと、このＵパッキンの高圧による変形を防止するためのバックアップリングとからなるシール構造が用いられている。
【０００４】
そのようなシール構造を用いた流体圧単動シリンダの一例について以下、図４を用いて説明する。この図４は、本発明の背景技術であるシール構造を用いた流体圧単動シリンダを例示する断面図であり、特許文献１に記載されたものである。
【０００５】
この流体圧単動シリンダ３０は、シリンダ本体２５と、このシリンダ本体２５内で流体密にスライドするピストン２６と、このピストン２６を先端に備え、外部へ作動流体によって発生する直線駆動力を出力するピストンロッド２７とを備えている。
【０００６】
ピストン２６の外周には、シール溝２６ａが設けられ、このシール溝２６ａに、ピストン２６で仕切られるボトム側流体室Ｃａとロッド側流体室Ｃｂとの間の流体密を維持するＵパッキン２３と、このＵパッキン２３の高圧による変形を防止するためのバックアップリング２２が設置されている。
【０００７】
このバックアップリング２２とＵパッキン２３とがシール構造２４を構成する。
【０００８】
シリンダ本体２５のボトム側は、シリンダボトム２５ａで閉止され、このシリンダボトム２５ａに作動流体の流通のための通路２５ｃが設けられている。シリンダ本体２５のロッド側は、ピストンロッド２７を流体密かつスライド可能に突出させるシリンダヘッド２５ｂで閉止されている。
【０００９】
流体圧単動シリンダ３０は、駆動時にはボトム側流体室Ｃａに作動流体の供給を受けて、ピストン２６をこの図で上方に押し上げ、非駆動時（ピストン２６が下降する場合をいう。）には、ピストンロッド２７への負荷に押されてピストン２６が下降するものである。
【００１０】
この際、バックアップリング２２とＵパッキン２３とからなるシール構造２４で、ボトム側流体室Ｃａからロッド側流体室Ｃｂへの作動流体の漏れを防止しているのであるが、漏れを完全に防止することが出来ず、そのため、ロッド側流体室Ｃｂに溜まった作動流体が、ピストン２６がその上限まで達するのを阻止することとなる。
【００１１】
そのため、この流体圧単動シリンダ３０は、ピストン２６がその上限に達しようとする際に、このロッド側流体室Ｃｂに溜まった作動流体をボトム側流体室Ｃａに戻すためのチェック機構２８を備えている。
【００１２】
このチェック機構２８は、上記Ｕパッキン２３よりロッド側で、ロッド側流体室Ｃｂからボトム側流体室Ｃａに通じるように、ピストン２６とピストンロッド２７との間に設けられた流体通路２８ａ、２８ｂ、２８ｃと、流体通路２８ｃのボトム側流体室Ｃａへの出口に設けられたチェック弁２８ｄとを備えている。
【００１３】
チェック弁２８ｄは、ロッド側流体室Ｃｂの作動流体の圧力が、ボトム側流体室Ｃａの作動流体の圧力より高くなった際に、ロッド側流体室Ｃｂからボトム側流体室Ｃａへの作動流体の流通を許可するものである。
【００１４】
こうして、このチェック機構２８を備えた流体圧単動シリンダ３０においては、ピストン２６がその上限まで達しようとする場合に、ロッド側流体室Ｃｂの作動流体の圧力がボトム側流体室Ｃａの作動流体より高くなった際には、ロッド側流体室Ｃｂの作動流体がボトム側流体室Ｃａに戻され、ピストン２６は支障なくその上限に達することができる。
【００１５】
しかしながら、このようなチェック機構２８は、チェック弁２８ｄを必要とし、また、ピストン２６や、ピストンロッド２７に流体通路２８ａ、２８ｂ、２８ｃを設ける必要があり、それだけのコストが掛かるものであった。
【００１６】
この問題を解決する方法としては、シール構造を構成するＵパッキン、あるいは、これを補助するバックアップリングにチェック機能を持たせるようにすればよいが、これまで、バックアップリングにチェック機能を持たせることでシール構造全体としてチェック機能をもたせようとしたものはなかった。
【特許文献１】特開２００３−４９８０６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題を改善しようとするもので、バックアップリング側にチェック機能をもたせることで全体としてチェック機能を発揮し得るシール構造、及び、このシール構造を用いた流体圧単動シリンダを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のシール構造は、流体圧単動シリンダのピストンのシール溝に外嵌され、前記ピストンで仕切られるボトム側とロッド側間の流体密を維持するＵパッキンと、前記Ｕパッキンのロッド側に外嵌されるバックアップリングとで構成されるシール構造であって、
前記パックアップリングは、前記ピストンのロッド側の流体圧力がボトム側より高圧になった際に、前記シール溝のロッド側から前記パックアップリングの前記Ｕパッキン側へ、作動流体の流通を可能とする流体通路を備え、前記流体通路は、前記バックアップリングの幅方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔に連通し、前記バックアップリングのＵパッキン側の側面に設けられた環状溝とで構成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の流体圧単動シリンダは、上記シール構造を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のシール構造は、流体圧単動シリンダのピストンのシール溝に、前記ピストンで仕切られるボトム側とロッド側間の流体密を維持するＵパッキンと、前記Ｕパッキンのロッド側に外嵌されるバックアップリングとを備え、このバックアップリングは前記ピストンのロッド側の流体圧力がボトム側より高圧になった際に、前記シール溝のロッド側から前記パックアップリングの前記Ｕパッキン側へ、作動流体の流通を可能とする流体通路を備えているので、バックアップリング側にチェック機能をもたせることで全体としてチェック機能を発揮し得る。
【００２１】
本発明の流体圧単動シリンダは、上記シール構造を用いたので、このシール構造の効果を、シリンダとして発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明のシール構造の一例を示すもので、（ａ）はそのシール構造を構成するバックアップリングの正面図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）は同シール構造を構成するＵパッキンの正面図、（ｄ）はその要部断面図、（ｅ）は他例のバックアップリングの要部断面図、図２（ａ）は、図１（ａ）〜（ｄ）のシール構造を用いた流体圧単動シリンダの要部断面図、（ｂ）〜（ｅ）はそのシール構造のチェック機能の説明図である。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）に示すバックアップリング２は、本発明のシール構造４を構成するもので、全体としては矩形断面のリング状であって、高圧が作用しても変形しないような剛性のある材料で製され、シールを主目的とするＵパッキン３と共に用いられる。
【００２５】
具体的には、ここに例示したように、このバックアップリング２は、流体圧単動シリンダ１０のピストン６のシール溝６ａに、Ｕパッキン３と共に、このＵパッキン３のロッド側に外嵌され、高圧下でＵパッキン３が変形しないようにバックアップして、Ｕパッキン３のシール性能が十分に発揮されるようにするものである。
【００２６】
Ｕパッキン３は、図１（ｃ）、（ｄ）に示すが規格形状、寸法の公知のものであり、詳細は省略するが、上記バックアップリング２と組み合わされて、本発明のシール構造４を構成するものである。
【００２７】
なお、Ｕパッキン３の開口端の外周側と内周側には、蓄圧破損防止ための切り欠き溝３ａが設けられている。
【００２８】
そして、本発明のシール構造４を特徴づけるこのバックアップリング２は、上記基本機能を発揮しながら、ピストン６のロッド側の流体圧力がボトム側より高圧になった際に、シール溝６ａのロッド側からパックアップリング２のＵパッキン３側へ、作動流体の流通を可能とする流体通路１を設けたことを特徴とする。
【００２９】
この流体通路１は、バックアップリング２の幅方向に貫通する貫通孔１ａと、この貫通孔１ａに連通し、バックアップリング２のＵパッキン側の側面に設けられた環状溝１ｂとを備えている。
【００３０】
バックアップリング２の素材は、通常のバックアップリングと同様の素材、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であって、作動流体の高圧を受けても変形しない剛性を持ったもので構成され、シール溝６ａには、分割面で一旦切り離して嵌め込むようにして用いられるものである。
【００３１】
このバックアップリング２は、シール構造４として、図２（ａ）に示すような流体圧単動シリンダ１０に用いられる。
【００３２】
この流体圧単動シリンダ１０は、フォークリフトのフォークの昇降などに用いられるもので、シリンダ本体５と、このシリンダ本体５内で流体密にスライドするピストン６と、このピストン６を一端に備え、他端はシリンダ本体５外へ突出し、外部負荷に直線駆動を与えるピストンロッド７とを備えている。
【００３３】
シリンダ本体５の両側はシリンダカバーで封止されているが、この図２（ａ）では、そのボトム側のシリンダボトム５ａが見えている。このシリンダボトム５ａに作動流体の流通のための通路５ｃが設けられている。
【００３４】
ピストン６の外周にシール溝６ａが設けられ、このシール溝６ａに本発明のバックアップリング２が、Ｕパッキン３のロッド側であって、その環状溝１ｂ側がＵパッキン３側となるように填め込まれ、シリンダ本体５とピストン６との間の流体密、換言すれば、ピストン６で仕切られるボトム側流体室Ｃａとロッド側流体室Ｃｂとの間の流体密が維持されている。
【００３５】
なお、これらのシリンダ本体５、ピストン６、ピストンロッド７などの基本的機能は、図４で説明した流体圧単動シリンダ３０のものと同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
シール溝６ａの軸方向の溝幅は、バックアップリング２とＵパッキン３とを加えたシール構造４の厚さに対して、ピストン６の軸方向つまりスライド方向に所定の隙間を生じる程度に大きく、ボトム側流体室Ｃａの作動流体とロッド側流体室Ｃｂの作動流体との圧力差により、流体通路１を備えたバックアップリング２は、Ｕパッキン３と共にシール溝６ａ内で軸方向に移動し、チェック機能を発揮する。
【００３７】
以下、図２（ｂ）〜（ｅ）を用いて説明する。
【００３８】
図２（ｂ）は駆動時であって、ピストン６が最上限に達する前の状態で、ボトム側流体室Ｃａの作動流体の圧力（正圧）が、ロッド側流体室Ｃｂの作動流体の圧力（背圧）より高く、この圧力差により、バックアップリング２の反Ｕパッキン３側がシール溝６ａのロッド側壁面６ｂに当接し、貫通孔１ａがロッド側壁面６ｂにより閉止されている状態である。
【００３９】
この状態では、バックアップリング２はＵパッキン３と共に、ボトム側流体室Ｃａとロッド側流体室Ｃｂとの間の流体密機能を発揮し、作動流体は、ボトム側流体室Ｃａからロッド側流体室Ｃｂへは流れない。
【００４０】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）から更にピストン６が上昇してその最上限に達しようとする状態で、ロッド側流体室Ｃｂに漏れ出た作動流体が、徐々に小さくなるロッド側流体室Ｃｂ内に封じ込められて、その圧力（背圧）がボトム側流体室Ｃａの作動流体の圧力（正圧）より高くなった状態を示している。
【００４１】
この際、その圧力差により、バックアップリング２と共移動したＵパッキン３の開口側端面がシール溝６ａのボトム側壁面６ｃに当接し、一方、バックアップリング２側がロッド側壁面６ｂから離間して貫通孔１ａが開放されている状態となる。
【００４２】
すると、ロッド側流体室Ｃｂ内の作動流体は、図２（ｄ）に示すように、バックアップリング２の流体通路１、つまり、貫通孔１ａと環状溝１ｂとを通って、Ｕパッキン３側へ流れようとする。
【００４３】
この際、貫通孔１ａと環状溝１ｂとは、Ｕパッキン３の外周側方向に作用するので、このＵパッキン３のより外周側をより強力に押圧することとなり、最終的には、Ｕパッキン３の外周側を内に向かっておじぎさせるように作用して、Ｕパッキン３の外周と、シリンダ本体５の内周との間に隙間を生じさせて、ロッド側流体室Ｃｂからボトム側流体室Ｃａへ作動流体が戻され、ピストン６は支障なく、その最上限まで上昇することができる。
【００４４】
つまり、本発明のシール構造４は、そのバックアップリング２に流体通路１を設けただけという簡単な構成でありながら、必要なチェック機能を果たすことができ、加えて、背景技術である図４の流体圧単動シリンダ３０で不可欠であったチェック機構２８が不要になり、コストダウンを図ることができる。
【００４５】
換言すれば、本発明のシール構造４は、バックアップリング２側にチェック機能をもたせることで全体としてチェック機能を発揮することができる。
【００４６】
また、かかるシール構造４を用いた流体圧単動シリンダ１０は、そのシール構造４の効果をシリンダ１０として発揮することができる。
【００４７】
なお、バックアップリング２において、流体通路１は、貫通孔１ａだけでも、十分に上記効果を発揮し得るので、環状溝１ｂは設けなくともよい場合がある。
【実施例２】
【００４８】
図１（ｅ）に示すシール構造体４Ａを構成するバックアップリング２Ａは、図１（ａ）、（ｂ）のバックアップリング２に比べて、その貫通孔１ｃ、環状溝１ｄの態様が異なっている。
【００４９】
つまり、このバックアップリング２Ａでは、複数箇所設けられた貫通孔１ｃの中心をつなぐ孔中心円の直径Ｄｃは、バックアップリング２Ａの径方向の幅中心円の直径Ｄ２より大きくしてあり、これに伴い、環状溝１ｄの径方向の幅中心円Ｄｄ（＝Ｄｃ）も、バックアップリング２Ａの径方向の幅中心円の直径Ｄ２より大きくなっている。
【００５０】
このようにすると、図２（ｂ）〜（ｅ）の説明でも解るように、貫通孔１ｃ、環状溝１ｄからの作動流体が、Ｕパッキン３のより外周側に作用することになり、Ｕパッキン３のおじぎ効果を高めることができる。
【００５１】
つまり、このような構成のシール構造４Ａによれば、バックアップリング２Ａのおじぎ助長作用により、シール構造４Ａ全体として、チェック機能をより確実に発揮することができ、このようなシール構造４Ａを用いた流体圧単動シリンダは、そのシール構造４Ａの効果をシリンダとして発揮することができる。
【００５２】
また、貫通孔１ｃと環状溝１ｄとは、これらの通路を通過した作動流体が、Ｕパッキン３に対してより外周側に作用するように設けるのがよいが、双方を設ける場合には、貫通孔１ｃの中心円の径は大きくしないで、環状溝１ｄの径方向の中心円の径だけを大きくするようにしてもよい。
【実施例３】
【００５３】
図３（ａ）は、本発明のシール構造の他例を構成するＵパッキンの正面図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）は、そのシール構造のチェック機能を説明する要部正面図、（ｄ）は、（ｃ）の断面図である。これより、すでに説明した部分には同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００５４】
このシール構造４Ｂにおいては、図１（ａ）〜（ｄ）のシール構造４に比べ、バックアップリング２は、図１（ａ）、（ｂ）のものと共通であり、図３（ａ）、（ｂ）に示すＵパッキン３Ａのみが、図１（ｃ）、（ｄ）のＵパッキン３と異なっている。
【００５５】
このＵパッキン３Ａは、図３（ａ）、（ｂ）で解るように、Ｕパッキン３Ａの非開口側であってバックアップリング２側に、該バックアップリング２の流体通路１から流通してきた作動流体を外周側に導く放射状のガイド溝３ｂが設けられている点を特徴とする。
【００５６】
このようなガイド溝３ｂを設けたＵパッキン３Ａによれば、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、図２（ｃ）と同じように、ロッド側流体室Ｃｂの圧力（背圧）がボトム側流体室Ｃａの作動流体の圧力（正圧）より高くなった際、シール構造４Ｂ全体がボトム側に移動した際、流体通路１からＵパッキン３Ａ側へ流れ込む作動流体は、Ｕパッキン３Ａのロッド側側面に阻害されることなく即座にＵパッキン３Ａの外周に導かれ、この外周のおじぎ効果を高めることができる。
【００５７】
つまり、このような構成のシール構造４Ｂによれば、ガイド溝３ｂを設けたＵパッキン３Ａにより、Ｕパッキン３Ａのおじぎ助長作用により、シール構造４Ｂ全体として、チェック機能をより確実に発揮することができ、このようなシール構造４Ｂを用いた流体圧単動シリンダは、そのシール構造４Ｂの効果をシリンダとして発揮することができる。
【００５８】
なお、本発明のシール構造及び流体圧単動シリンダは、上記の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施例の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のシール構造及び流体圧単動シリンダは、流体圧単動シリンダにおいて、バックアップリング側にチェック機能をもたせることで全体としてチェック機能を発揮し得ることが要請される産業分野に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のシール構造の一例を示すもので、（ａ）はそのシール構造を構成するバックアップリングの正面図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）は同シール構造を構成するＵパッキンの正面図、（ｄ）はその要部断面図、（ｅ）は他例のバックアップリングの要部断面図
【図２】（ａ）は、図１（ａ）〜（ｄ）のシール構造を用いた流体圧単動シリンダの要部断面図、（ｂ）〜（ｅ）はそのシール構造のチェック機能の説明図
【図３】（ａ）は、本発明のシール構造の他例を構成するＵパッキンの正面図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）は、そのシール構造のチェック機能を説明する要部正面図、（ｄ）は、（ｃ）の断面図
【図４】背景技術であるシール構造を用いた流体圧単動シリンダを例示する断面図
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ          流体通路
１ａ        貫通孔
１ｂ        環状溝１ｂ
２、２Ａ          バックアップリング
３、３Ａ          Ｕパッキン
４〜４Ｂ          シール構造
５          シリンダ本体
６          ピストン
６ａ        シール溝
６ｂ        ロッド側側壁
７          ピストンロッド
１０          流体圧単動シリンダ
【図１】
2008025649.tif 000003
【図２】
2008025649.tif 000004
【図３】
2008025649.tif 000005
【図４】
2008025649.tif 000006