(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を有する密封流体が関与する２対向面の間の環状保持部に配置されるもので、
接続部から互いに反対向きに延出し前記２対向面の一方の側に当接する２つの第１リップ部と、
前記接続部から互いに反対向きに延出し前記２対向面の他方の側に当接する２つの第２リップ部と、
対向する前記第１リップ部と前記第２リップ部との間に設けられた周方向溝と、
を備えた密封装置において、
前記第１リップ部の前記２対向面の一方の側に対するしめ代をαとし、
前記第２リップ部の前記２対向面の他方の側に対するしめ代をβとし、
前記周方向溝の溝幅をγとした場合に、
溝幅γを第１リップ部と第２リップ部のしめ代α＋βよりも小さく設定するとともに、
前記接続部の内外周面が前記２対向面にそれぞれ当接するように設定し、
前記２対向面の間に配置することで前記周方向溝の周囲が常に圧縮状態となるように前記周方向溝を閉じた状態とする
ことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記第１リップ部または第２リップ部の端面から前記周方向溝の溝底部まで密封流体を導く圧力導入溝を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記２つの第１リップ部同士のリップ先端部の間または前記２つの第２リップ部同士のリップ先端部の間の少なくとも一方に、複数本の微小突起をリップ部に平行に設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記接続部は前記２対向面に対して平行となる当接面を備え、
前記第１リップ部及び第２リップ部は、前記接続部から当接する対向面側に傾斜してリップ先端部へと続く傾斜面を有し、
前記第１リップ部及び第２リップ部の傾斜面に設けられた微小突起の断面形状は、リップ先端部に向かう側の前記対向面との当接角度を接続部に向かう側の前記対向面との当接角度よりも大きく設定した非対称の山型形状であり、
前記接続部に設けられた微小突起の断面形状は、ほぼ対称の山型形状である
ことを特徴とする請求項３に記載の密封装置。
【請求項５】
前記第１リップ部及び第２リップ部のリップ先端部をアール形状とした
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体圧シリンダ等に使用される密封装置に関し、特に両側から密封流体の圧力を受ける両圧用ピストンシール等の密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高圧の密封流体をシリンダ内部に導入する流体圧シリンダ等では、シリンダ内を両側から密封流体の圧力を受けて軸方向に摺動するピストンの外周面とシリンダ内周面との環状隙間のシールを行なうためにピストンシールを備えている。
【０００３】
このように両方向からの圧力がかかる部位に用いられるピストンシールは、その要求される性能に応じて、様々な断面形状（例えばＯ型、矩形型、Ｘ字型等）のものが使用されている。
【０００４】
図５は実開昭６２−１２８２７７号公報に開示されている、このような両圧型のゴム状弾性体によるピストンシール１０１の断面構成説明図である。
【０００５】
ピストンシール１０１は、シリンダ１０２内周面とピストン１０３外周面の間の環状隙間１０４のシールを行なうもので、ピストン１０３の外周面に形成された凹溝１０３ａに収容される。
【０００６】
ピストンシール１０１の断面形状は、略Ｘ字型となっており、外周リップ１０５ａ，１０５ｂと内周リップ１０６ａ，１０６ｂが形成されている。ピストンシール１０１の軸方向の端面１０８，１０９には、外周リップと内周リップを分割するように溝１０７ａ，１０７ｂが設けられている。
【０００７】
１１０ａ，１１０ｂは密封流体の圧力を溝１０７ａ，１０７ｂへと導入するための径方向溝である。
【０００８】
そして、外周リップ１０５ａ，１０５ｂ及び内周リップ１０６ａ，１０６ｂと溝１０７ａ，１０７ｂとの寸法関係を、外周リップのしめ代α、内周リップのしめ代β、溝幅γとした場合に、γ−（α＋β）＝δ（差分）＝０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとなるように設定している。
【０００９】
図６は、ピストンシール１０１をピストン１０３の外周面の凹溝１０３ａに収容した状態であり、各リップは変形し溝１０７ａ，１０７ｂは細い隙間となり存在している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６のように凹溝１０３ａに収容されたピストンシール１０１は、溝１０７ａ，１０７ｂが依然として細い隙間として存在するため、例えば図において環状隙間１０４の上側から密封流体の圧力が印加された時に、圧力側の溝１０７ａはその隙間が増大し、反圧力側の溝１０７ｂは溝１０７ｂを埋めるようにリップのゴム状弾性体が変形することになる。
【００１１】
その結果、反圧力側の溝１０７ｂの周囲には、溝１０７ｂを埋めるために溝１０７ｂの周囲のゴム状弾性体が溝１０７ｂ方向へと移動して変形することでリップ内部で引張り応力が発生し、差分δが大きくなるに従い（図６のピストンシール１０１の場合最大０．５ｍｍ）、溝１０７ｂの周囲の引張り応力もより大きくなり、衝撃圧が繰り返し入力されるような使用条件では応力の集中し易い溝底部などに亀裂などの破損が発生し易くなる虞が有る。
【００１２】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決するものであり、その目的とするところは、圧力の繰り返し入力に対して破損し難く、長期にわたり安定したシール性を発揮する密封装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、圧力を有する密封流体が関与する２対向面の間の環状保持部に配置されるもので、接続部から互いに反対向きに延出し前記２対向面の一方の側に当接する２つの第１リップ部と、前記接続部から互いに反対向きに延出し前記２対向面の他方の側に当接する２つの第２リップ部と、対向する前記第１リップ部と前記第２リップ部との間に設けられた周方向溝と、を備えた密封装置において、前記第１リップ部の前記２対向面の一方に対するしめ代をαとし、前記第２リップ部の前記２対向面の他方に対するしめ代をβとし、前記周方向溝の溝幅をγとした場合に、溝幅γを第１リップ部と第２リップ部のしめ代α＋βよりも小さく設定するとともに、前記接続部の内外周面が前記２対向面にそれぞれ当接するように設定し、前記２対向面の間に配置することで前記周方向溝の周囲が常に圧縮状態となるように前記周方向溝を閉じた状態とすることを特徴とする密封装置。
【００１４】
このように周方向溝の溝幅とリップ部のしめ代を設定することにより、密封装置の周方向溝を閉じた状態で２対向面の間に配置することができ、周方向溝の周囲を常に圧縮状態とする。
【００１５】
密封流体の圧力を受ける側のリップ部及び周方向溝は、周方向溝の周囲の圧縮状態がより圧縮した状態となり、また、密封流体の圧力が反対側からかかる側のリップ部は、周方向溝が閉じられて環状保持部内に圧接した状態となるが、周方向溝を埋めるために周方向溝の周囲の部材が周方向溝方向へと移動して変形することがなく、リップ部内部で引張り応力の発生を抑制している。
【００１６】
従って、周方向溝の周囲の部材の応力は、圧縮と引張りの両方の応力状態となるものではなく、常に圧縮状態での応力変動となり、圧力の繰り返し入力に対して破損し難く、長期にわたり安定したシール性を発揮することができる。
【００１７】
前記第１リップ部または第２リップ部の端面から前記周方向溝の溝底部まで密封流体を導く圧力導入溝を設けたことも好適である。
【００１８】
この圧力導入溝により閉じられた周方向溝の溝底部まで密封流体の圧力を導入することができ、圧力に応じてリップ部の拡張力を増加させ、シール性を高めることができる。
【００１９】
前記２つの第１リップ部同士のリップ先端部の間または前記２つの第２リップ部同士のリップ先端部の間の少なくとも一方に、複数本の微小突起をリップ部に平行に設けたことも好適である。
【００２０】
この微小突起により、密封流体を対向面との間に保持することができ、潤滑性を高めて摩擦を抑え、対向面とリップ部の摺動抵抗の低減を図ることができる。
【００２１】
前記接続部は前記２対向面に対して平行となる当接面を備え、
前記第１リップ部及び第２リップ部は、前記接続部から当接する対向面側に傾斜してリップ先端部へと続く傾斜面を有し、
前記第１リップ部及び第２リップ部の傾斜面に設けられた微小突起の断面形状は、リップ先端部に向かう側の前記対向面との当接角度を接続部に向かう側の前記対向面との当接角度よりも大きく設定した非対称の山型形状であり、
前記接続部に設けられた微小突起の断面形状は、ほぼ対称の山型形状であることも好適である。
【００２２】
微小突起をこのように設けることにより、第１リップ部及び第２リップ部の傾斜面に設けられた微小突起はリップ先端から接続部方向への密封流体の漏れ防止として機能し、接続部に設けられた微小突起は密封流体の潤滑膜を形成して密封流体を保持するように機能する。  前記第１リップ部及び第２リップ部のリップ先端部をアール形状としたことも好適である。
【００２３】
成形時にリップ先端部のカット仕上げを行なう必要がなくなり、密封装置の製造工程の簡素化とコスト低減を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した環状の密封装置１の断面構成を説明する図である。密封装置１は軸対称であるので、図１では慣例に従い片側の断面のみ示している。尚、図において左側が外周側で右側が内周側である。
【００２５】
この密封装置１は、図２のように２対向面としてのシリンダ２の内周面２ａとピストン３の外周面３ａの間の環状隙間４を密封するもので、環状隙間４には、例えば作動油等の密封流体が両方向から圧力Ｐ１，Ｐ２のように繰り返しかかり、ピストン３を移動させるものである。
【００２６】
ピストン３の外周面３ａには断面矩形状の環状保持部３ｂが全周にわたり形成され、環状保持部３ｂに密封装置１は配置される。そして、密封装置１の外周側がシリンダ２の内周面２ａに対する摺動面となる。
【００２７】
密封装置１は、ゴム状弾性体によりフリーの状態（図１）で断面略Ｘ字状に一体成形されたものであり、軸方向中央に位置する接続部１１から互いに軸方向反対向きに延出しシリンダ２の内周面２ａに当接する２つの第１リップ部１２，１３と、接続部１１から互いに軸方向反対向きに延出し環状保持部３ｂの底面に当接する２つの第２リップ部１４，１５と、対向する第１リップ部１２と第２リップ部１４及び対向する第１リップ部１３と第２リップ部１５との間に設けられた周方向溝１６，１７と、を備えている。
【００２８】
接続部１１は密封装置１の軸方向長さの１／３程度であり、接続部外周面１１ａはシリンダ２の内周面２ａと軽く当接しており、接続部内周面１１ｂは環状保持部３ｂの底面に軽く当接するように設定されている。
【００２９】
第１リップ部１２，１３はリップ先端部１２ａ，１３ａに向かって盛りあがるように外周側に突出し、端面１２ｂ，１３ｂの外周側には、環状隙間４への食い込みを防止する逃げ１２ｃ，１３ｃが設けられている。
【００３０】
リップ先端部１２ａ，１３ａはアール形状となっており、成形時にリップ先端部のカット仕上げを行なう必要がなくなる。
【００３１】
また、端面１２ｂ，１３ｂには、周方向の複数箇所に、閉じられている周方向溝１６，１７への圧力導入を行なう圧力導入溝１２ｄ，１３ｄと、圧力導入溝１２ｄ，１３ｄと周方向溝１６，１７との境界（端面１２ｂ，１３ｂの内周側）に、密封流体を周方向溝１６，１７へと導くノズル部１２ｅ，１３ｅが設けられている。
【００３２】
第２リップ部１４，１５には、内周側に突出するアール形状となるリップ先端部１４ａ，１５ａを有し、端面１４ｂ，１５ｂと周方向溝１６，１７との境界（端面１４ｂ，１５ｂの外周側）に、密封流体を周方向溝１６，１７へと導くノズル部１４ｃ，１５ｃが設けられている。
【００３３】
第２リップ部１４，１５の端面１４ｂ，１５ｂから周方向溝１６，１７の溝底部まで接続する圧力導入溝１４ｄ，１５ｄが備えられている。
【００３４】
図３は、周方向溝１７への圧力導入溝１３ｄ，１５ｄの構成を説明する図である。図３（ａ）は図１のＶ１−Ｖ１矢視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ１−Ｃ１断面図であり、図３（ｃ）は図１のＶ２−Ｖ２矢視図であり、図３（ｄ）は図３（ｃ）のＣ２−Ｃ２断面図である。
【００３５】
圧力導入溝１３ｄ，１５ｄにより、圧力導入溝１３ｄ，１５ｄが存在する側からの密封流体を周方向溝１７へ導き、また圧力が反対側からかかる場合には周方向溝１７から密封流体を排出する経路となる。
【００３６】
さらに、第１リップ部１２，１３のシリンダ２の内周面２ａに対するしめ代をαとし、第２リップ部１４，１５の環状保持部３ｂの底面に対するしめ代をβとし、周方向溝１６，１７の溝幅をγとした場合に、溝幅γを第１リップ部１２，１３と第２リップ部１４，１５のしめ代α＋βよりも小さく設定している。
【００３７】
従って、密封装置１を環状保持部３ｂに配置した状態で、図２に示されるように周方向溝１６，１７は閉じた状態となる。
【００３８】
このように周方向溝１６，１７の溝幅γとリップ部のしめ代α＋βを設定することにより、密封装置１の周方向溝１６，１７の周囲が常に圧縮状態となる。
【００３９】
これは、図２において例えば圧力Ｐ１が密封流体の圧力として作用している場合、圧力Ｐ１を受ける側の第１リップ部１２と第２リップ部１４及び周方向溝１６は、周方向溝１６の周囲の圧縮状態がより圧縮した状態となる。
【００４０】
圧力Ｐ１の密封流体は、圧力導入溝１２ｄから周方向溝１６へ向かって密封流体を導くノズル部１２ｅとノズル部１４ｃに囲まれる領域へと進み、閉じた状態の周方向溝１６を押し広げるようにして溝内部へと進入する。
【００４１】
また、第２リップ部１４の端面１４ｂから周方向溝１６の溝底部まで接続する圧力導入溝１４ｄにより、密封流体の周方向溝１６への進入が補助され、圧力に応じて圧力側の第１リップ部１２と第２リップ部１４の拡張力を増加させ、シール性を高めることができる。
【００４２】
密封流体の圧力が反対側からかかる側の第１リップ部１３と第２リップ部１５は、周方向溝１７が閉じられて環状保持部３ｂの周壁面に圧接した状態となるので、周方向溝１７を埋めるために周方向溝１７の周囲のゴム状弾性体が周方向溝１７方向へと移動して変形することがなく、リップ部内部で引張り応力の発生を抑制している。
【００４３】
従って、圧力側と反圧力側の周方向溝１６，１７のいずれも、その周囲のゴム状弾性体の応力は、圧縮と引張りの両方の応力状態となるものではなく、常に圧縮状態での応力変動となり、圧力の繰り返し入力に対して破損し難く、長期にわたり安定したシール性を発揮することができる。
【００４４】
尚、圧力がかかる方向が変わっても同様の作用が反対側のリップ部及び周方向溝で発揮される。
【００４５】
図４は、第１リップ部１２と接続部外周面１１ａを拡大して表示した図である。シリンダ２の内周面２ａに対する摺動面となるリップ先端部１２ａ，１３ａの間の摺動領域Ｓ１には、複数本の微小突起１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１９ａ，１９ｂ・・・をリップ先端部１２ａ，１３ａに平行に設けている。
【００４６】
第１リップ部１２は、接続部１１から当接する内周面２ａ側に傾斜して（フリーの状態で）リップ先端部１２ａへと続く傾斜面１２ｆを有している（第２リップ１３も同様である）。
【００４７】
傾斜面１２ｆ上の微小突起１８ａ，１８ｂ，１８ｃの断面形状は、リップ先端部１２ａに向かう側の内周面２ａとの当接角度Ｋ１（微小突起の先端から微小突起の斜面と内周面２ａとにより挟まれる角度）を接続部１１に向かう側の内周面２ａとの当接角度Ｋ２よりも大きく設定した非対称の山型形状である。尚、第２リップ部１３側も同様に、リップ先端部１３ａ側に向かう側の当接角度が大きくなっている。
【００４８】
また、接続部１１に設けられた微小突起１９ａ，１９ｂ・・・の断面形状は、ほぼ対称の山型形状となっている。
【００４９】
微小突起１８ａ，１９ａ等を形成することにより、密封流体を対向面である内周面２ａとの間に潤滑膜として保持することができ、潤滑性を高めて摩擦を抑え、内周面２ａとリップ部との摺動抵抗の低減を図ることができる。
【００５０】
また、第１リップ部１２及び第２リップ部１３の傾斜面に設けられた微小突起の当接角度を図４のように設定することにより、リップ先端部１２ａから接続部１１方向への密封流体の漏れ防止として機能し、接続部１１に設けられた微小突起１９ａ，１９ｂ・・・は密封流体の潤滑膜を形成して密封流体を保持するように機能することで、より密封装置１のシール性を摺動性を高めることができる。
【００５１】
上記説明では、密封装置１が配置される２対向面をシリンダ内周とピストン外周の摺動面部として説明を行なったが、２つの第１リップと２つの第２リップを径方向に沿って反対向きに延出させ、スラスト方向に対向する摺動面部に本発明を適用することも可能であり、径方向に圧力差の発生する装置のシールを行なうこともできる。
【００５２】
【発明の効果】
上記に説明されたように、本発明を適用することにより、圧力の繰り返し入力に対して破損し難く、長期にわたり安定したシール性を発揮する密封装置が得られる。
【００５３】
すなわち、周方向溝の周囲の部材の応力は、圧縮と引張りの両方の応力状態となるものではなく、常に圧縮状態での応力変動となり、圧力の繰り返し入力に対して破損し難く、長期にわたり安定したシール性を発揮することができる。
【００５４】
圧力導入溝により閉じられた周方向溝の溝底部まで密封流体の圧力を導入することができ、圧力に応じてリップ部の拡張力を増加させ、シール性を高めることができる。
【００５５】
微小突起により、密封流体を対向面との間に保持することができ、潤滑性を高めて摩擦を抑え、対向面とリップ部の摺動抵抗の低減を図ることができる。
【００５６】
微小突起の断面形状を特定することにより、第１リップ部及び第２リップ部の傾斜面に設けられた微小突起はリップ先端から接続部方向への密封流体の漏れ防止として機能し、接続部に設けられた微小突起は密封流体の潤滑膜を形成して密封流体を保持するように機能する。
【００５７】
第１リップ部及び第２リップ部のリップ先端部をアール形状としたことで、成形時にリップ先端部のカット仕上げを行なう必要がなくなり、密封装置の製造工程の簡素化とコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。
【図２】図２は実施の形態に係る密封装置を環状保持部に配置した断面構成説明図。
【図３】図３は圧力導入溝の説明図。
【図４】図４はリップ部に設けた微小突起の説明図。
【図５】図５は従来の密封装置の断面図。
【図６】図６は従来の密封装置の装着状態の図。
【符号の説明】
１  密封装置
２  シリンダ
２ａ  内周面
３  ピストン
３ａ  外周面
３ｂ  環状保持部
４  環状隙間
１１  接続部
１２，１３  第１リップ部
１２ａ，１３ａ  リップ先端部
１２ｂ，１３ｂ  端面
１２ｃ，１３ｃ  逃げ
１２ｄ，１３ｄ  圧力導入溝
１２ｅ，１３ｅ  ノズル部
１２ｆ  傾斜面
１４，１５  第２リップ部
１４ａ，１５ａ  リップ先端部
１４ｂ，１５ｂ  端面
１４ｃ，１５ｃ  ノズル部
１４ｄ，１５ｄ  圧力導入溝
１６，１７  周方向溝
１８ａ，１９ａ  微小突起
α，β  しめ代
γ  溝幅
Ｐ１，Ｐ２  圧力
Ｋ１，Ｋ２  当接角度
Ｓ１  摺動領域
【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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