(57)【要約】【課題】第１摺接部材の第１摺接面と第２摺接部材の第２摺接面との間に異物が挟まれてもこの挟まれ状態を迅速に解消できるメカニカルシールを提供する。【解決手段】メカニカルシール２０を構成する第１摺接部材２２には第１摺接面２２１が回転軸１３の回転軸線１３１を包囲する環状形状に形成されている。メカニカルシール２０を構成する第２摺接部材２５には第２摺接面２５１が回転軸１３の回転軸線１３１を包囲する環状形状に形成されている。第２摺接部材２５の第２摺接面２５１には異物取り込み凹部２８が凹み形成されている。異物取り込み凹部２８は、環状の第２摺接面２５１に沿って回転軸線１３１を包囲する環状溝の形状に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体的に回転する第１摺接部材と、前記第１摺接部材に摺接する第２摺接部材と、前記第１摺接部材と前記第２摺接部材との一方を他方に押接して前記第１摺接部材の第１摺接面と前記第２摺接部材の第２摺接面とを接合させるバネ部材とを備え、前記第１摺接面及び前記第２摺接面は、前記回転軸の回転軸線を包囲する環状形状に形成されているメカニカルシールにおいて、
前記第２摺接面に異物取り込み凹部が設けられているメカニカルシール。
【請求項２】
前記異物取り込み凹部は、前記回転軸の半径方向に沿って前記回転軸線に向かうにつれて深くなる形状に形成されている請求項１に記載のメカニカルシール。
【請求項３】
前記異物取り込み凹部は、前記回転軸の回転軸線を包囲する環状溝の形状に形成されている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のメカニカルシール。
【請求項４】
前記異物取り込み凹部の最深距離は、前記異物取り込み凹部の幅よりも小さい請求項３に記載のメカニカルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のメカニカルシールが特許文献１に開示されている。環状の第２摺動部材（第２摺接部材）は、回転軸と一体的に回転する環状の第１摺動部材（第１摺接部材）にスプリングのバネ力によって押接されている。第２摺接部材と第１摺接部材とが接合した状態は、回転軸に止着されたインペラを収容するポンプ室（液領域）を大気領域から遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２２１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、スプリングのバネ作用を受ける第２摺動部材が振動し易いため、第１摺接部材の摺接面と第２摺接部材の摺接面との間に異物が挟まることがある。異物が第１摺接部材の摺接面と第２摺接部材の摺接面との間に挟まると、ポンプ室側の水が大気領域側へ漏れ出る。
【０００５】
本発明は、第１摺接部材の第１摺接面と第２摺接部材の第２摺接面との間に異物が挟まれてもこの挟まれ状態を迅速に解消できるメカニカルシールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、回転軸と一体的に回転する第１摺接部材と、前記第１摺接部材に摺接する第２摺接部材と、前記第１摺接部材と前記第２摺接部材との一方を他方に押接して前記第１摺接部材の第１摺接面と前記第２摺接部材の第２摺接面とを接合させるバネ部材とを備え、前記第１摺接面及び前記第２摺接面が前記回転軸の回転軸線を包囲する環状形状に形成されているメカニカルシールを対象とし、請求項１の発明では、前記第２摺接面に異物取り込み凹部が設けられている。
【０００７】
第１摺接面と第２摺接面との間に挟まれた異物は、異物取り込み凹部へ迅速に入り込み、第１摺接面と第２摺接面との間に挟まれた異物の挟まれ状態が迅速に解消される。
好適な例では、前記異物取り込み凹部は、前記回転軸の半径方向に沿って前記回転軸線に向かうにつれて深くなる形状に形成されている。
【０００８】
このような異物取り込み凹部の形状は、第１摺接面と第２摺接面との間に挟まれた異物を異物取り込み凹部に入れやすくする。
好適な例では、前記異物取り込み凹部は、前記回転軸の回転軸線を包囲する環状溝の形状に形成されている。
【０００９】
環状の異物取り込み凹部は、第２摺接部材の周方向のどの位置で挟まれても異物を取り込み易い。
好適な例では、前記異物取り込み凹部の最深距離は、前記異物取り込み凹部の幅よりも小さい。
【００１０】
このような構成は、第２摺接部材の強度確保の上で好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のメカニカルシールは、第１摺接部材の第１摺接面と第２摺接部材の第２摺接面との間に異物が挟まれてもこの挟まれ状態を迅速に解消できるという優れた効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態を示す側断面図。
【図２】（ａ）は、部分側断面図。（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】第２の実施形態を示し、（ａ）は部分側断面図。（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】第３の実施形態を示し、（ａ）は部分側断面図。（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】第４の実施形態を示し、（ａ）は部分側断面図。（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１は、ウォータポンプ１０（液体ポンプ）を示す。エンジン本体を構成する壁１１にはポンプハウジング１２が止着されており、ポンプハウジング１２には回転軸１３が軸受１４を介して回転可能に支持されている。軸受１４は、封止されており、大気が軸受１４を通過してポンプハウジング１２内に流入することはない。
【００１４】
回転軸１３の一端（左端）には被動プーリ１５が止着されている。回転軸１３は、エンジン本体を構成するクランクシャフト（図示略）からベルト１６及び被動プーリ１５を介して回転力を得る。
【００１５】
回転軸１３の他端（右端）にはインペラ１８が止着されている。回転軸１３と一体的に回転するインペラ１８は、ポンプハウジング１２内のポンプ室１９に配設されている。回転軸１３に連動するインペラ１８の回転に伴い、エンジン本体内の冷却水通路を通ってきた冷却水が壁１１に形成された流入口１１１からポンプ室１９へ導入される。ポンプ室１９へ導入された冷却水は、インペラ１８の回転に伴って図示しない流出通路から冷却水通路へ流出する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、インペラ１８〔図１参照〕の背側（インペラ１８の左側）における回転軸１３の部位にはメカニカルシール２０を構成する環状の保持器２１が嵌合して止着されている。保持器２１には環状の第１摺接部材２２が保持されており、第１摺接部材２２と保持器２１との間にはゴム製の環状のシール部材２３が介在されている。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、第１摺接部材２２には第１摺接面２２１が回転軸１３の回転軸線１３１を包囲する環状形状に形成されている。
図２（ａ）に示すように、インペラ１８〔図１参照〕の背側（インペラ１８の左側）におけるポンプハウジング１２の内壁面にはメカニカルシール２０を構成する環状の保持器２４が嵌合して止着されている。保持器２４には環状の第２摺接部材２５が保持されている。第２摺接部材２５には第２摺接面２５１が回転軸１３の回転軸線１３１を包囲する環状形状に形成されている。
【００１８】
保持器２４と第２摺接部材２５との間にはゴム製の環状のシール部材２６及び圧縮バネ２７が介在されている。バネ部材としての圧縮バネ２７は、シール部材２６を介して第２摺接部材２５を第１摺接部材２２に向けて付勢する。これにより、第２摺接部材２５の第２摺接面２５１が第１摺接部材２２の第１摺接面２２１に押接される。第１摺接面２２１と第２摺接面２５１とが接合した状態は、ポンプ室１９（インペラ１８側の液領域）を大気領域から遮断する。つまり、メカニカルシール２０は、ポンプハウジング１２内にポンプ室１９を区画する。
【００１９】
図１に示すように、ポンプハウジング１２の周壁下部には貯水室１２１及びドレイン１２２が形成されている。ドレイン１２２は、軸受１４とメカニカルシール２０との間におけるポンプハウジング１２内と貯水室１２１とを連通している。貯水室１２１は、栓１７によって塞がれており、栓１７には通路１７１が貫設されている。通路１７１は、貯水室１２１とポンプハウジング１２外の大気領域とを連通しており、軸受１４とメカニカルシール２０との間におけるポンプハウジング１２内は、大気領域となっている。
【００２０】
ポンプ室１９からメカニカルシール２０を通って漏れ出た水は、ドレイン１２２を通って貯水室１２１に貯められる。貯水室１２１に貯められた水は、エンジン温度の上昇等によって蒸発して通路１７１からポンプハウジング１２外へと流出する。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、第２摺接部材２５の第２摺接面２５１には異物取り込み凹部２８が凹み形成されている。
図２（ｂ）に示すように、異物取り込み凹部２８は、環状の第２摺接面２５１に沿って回転軸線１３１を包囲する環状溝の形状に形成されている。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、環状の異物取り込み凹部２８は、回転軸１３の半径方向に沿って回転軸線１３１に向かうにつれて深くなる斜面２８１と、円周面２８２とを備えた形状に形成されている。斜面２８１の横断面形状〔回転軸１３の回転軸線１３１に一致する仮想平面上での形状〕は、回転軸１３の半径方向に沿って回転軸線１３１に向かうにつれて深くなる形状である。斜面２８１は、回転軸線１３１に対して傾斜した直線の母線を回転軸線１３１を中心にして周回させた軌跡である。円周面２８２は、回転軸線１３１と平行な直線の母線を回転軸線１３１を中心にして周回させた軌跡である。
【００２３】
異物取り込み凹部２８の最深距離Ｄは、異物取り込み凹部２８の幅Ｗよりも小さくしてある。異物取り込み凹部２８の内周と第２摺接面２５１の内周との間隔Ｈは、異物取り込み凹部２８の外周と第２摺接面２５１の外周との間隔ｈよりも大きくしてある。つまり、異物取り込み凹部２８の内周と第２摺接面２５１の内周との間の摺接面２５２の幅は、異物取り込み凹部２８の外周と第２摺接面２５１の外周との間の摺接面２５３の幅よりも大きくしてある。
【００２４】
ポンプ室１９側にある異物が異物取り込み凹部２８の外周と第２摺接面２５１の外周との間の摺接面２５３と、第１摺接面２２１との間に挟まれた場合、異物は、ポンプ室１９側の水圧によって異物取り込み凹部２８側へ付勢される。
【００２５】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）摺接面２５３と第１摺接面２２１との間に挟まれている異物は、水圧によって異物取り込み凹部２８に向けて押される。そのため、摺接面２５３と第１摺接面２２１との間に挟まれている異物は、異物取り込み凹部２８へ迅速に入り込み、第１摺接面２２１と摺接面２５３（第２摺接面２５１）との間に挟まれた異物の挟まれ状態が迅速に解消される。
【００２６】
（２）第２摺接部材２５が仮に回転しているとすると、異物取り込み凹部２８の円周面２８２に接触した異物は、異物取り込み凹部２８の回転力を受けて第２摺接部材２５の外周側に向かい、再び摺接面２５３と第１摺接面２２１との間に挟まれるおそれがある。第２摺接部材２５は回転しないため、異物が異物取り込み凹部２８の円周面２８２に接触しても、異物が再び摺接面２５３と第１摺接面２２１との間に挟まれるおそれはない。
【００２７】
（３）異物取り込み凹部２８の断面形状が回転軸１３の半径方向に沿って回転軸線１３１に向かうにつれて深くなる形状となっているため、摺接面２５３（第２摺接面２５１）と第１摺接面２２１との間に挟まれた異物は、異物取り込み凹部２８に入り易い。
【００２８】
（４）異物取り込み凹部２８の環状形状とした構成では、異物が摺接面２５３（第２摺接面２５１）の周方向のどの位置で挟まれても、該異物を同等に異物取り込み凹部２８へ導入し易い。
【００２９】
（５）異物取り込み凹部２８の最深距離Ｄを異物取り込み凹部２８の幅Ｗよりも小さくした構成は、第２摺接部材２５の強度確保の上で好ましい。
（６）摺接面２５２の幅（間隔Ｈ）を摺接面２５３の幅（間隔ｈ）よりも大きくした構成は、第１摺接面２２１と第２摺接面２５１との接合状態におけるシール性能を確保する上で好ましい。
【００３０】
次に、図３（ａ），（ｂ）の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
図３（ｂ）に示すように、第２摺接面２５１には複数の円弧状の異物取り込み凹部２９が同一円上に位置するように形成されており、隣り合う異物取り込み凹部２９は、隔壁３０によって隔離されている。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、異物取り込み凹部２９は、回転軸１３の半径方向に沿って回転軸線１３１に向かうにつれて深くなる斜面２９１と、円周面２９２とを備えた形状に形成されている。斜面２９１は、回転軸線１３１に対して傾斜した直線の母線を回転軸線１３１を中心にして周回させた軌跡である。円周面２９２は、回転軸線１３１と平行な直線の母線を回転軸線１３１を中心にして周回させた軌跡である。異物取り込み凹部２９の最深距離Ｄ１は、異物取り込み凹部２９の幅Ｗ１よりも大きくしてある。
【００３２】
第２の実施形態では、第１の実施形態における（１）〜（３），（６）項と同様の効果が得られる。又、異物取り込み凹部２９の最深距離Ｄ１を大きくした構成は、異物を貯め込み易い。隔壁３０は、異物取り込み凹部２９の最深距離Ｄ１を大きくすることによる第２摺接部材２５の強度低下の回避に寄与する。
【００３３】
次に、図４（ａ），（ｂ）の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
図４（ａ）に示すように、第２摺接面２５１には複数の異物取り込み凹部３１が同一円上に位置するように形成されている。
【００３４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った展開図である。異物取り込み凹部３１は、回転軸１３の回転方向〔図４（ａ）に矢印Ｒで示す方向〕に向かうにつれて深くなる斜面３１１と、回転軸線１３１に一致する仮想平面上にある平面３１２と、内周側円周面３１３と、外周側円周面３１４とを備えている。内周側円周面３１３及び外周側円周面３１４は、回転軸線１３１を中心とする円周面である。
【００３５】
異物取り込み凹部３１に入り込んだ異物は、回転する第１摺接部材２２に接触した場合には異物取り込み凹部３１の奧へ送られる。回転軸１３の回転方向Ｒに向かうにつれて深くなる斜面３１１を備えた異物取り込み凹部３１は、異物取り込み凹部３１に入り込んだ異物が第１摺接面２２１と第２摺接面２５１との間に再び挟み込まれるおそれを抑制する。
【００３６】
次に、図５（ａ），（ｂ）の第４の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
第１摺接部材２２の第１摺接面２２１には複数の溝３２が形成されている。溝３２は、回転軸線１３１の半径方向に沿って回転軸線１３１から遠ざかるにつれて回転方向Ｒへ向かう形状に形成されている。第１摺接部材２２が回転すると、溝３２が回転軸線１３１の周囲を回転方向Ｒに周回する。摺接面２５３（第２摺接面２５１）と第１摺接面２２１との間に挟まれた異物は、周回する溝３２に捉えられて異物取り込み凹部２８へ送られる。溝３２は、摺接面２５３（第２摺接面２５１）と第１摺接面２２１との間に挟まれた異物の挟まれ状態を迅速に解消するのに寄与する。
【００３７】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第１の実施形態において、直線を母線として回転軸線１３１の周囲で周回して形成した斜面２８１の代わりに、曲線を母線として回転軸線１３１の周囲で周回して形成した曲面を用いてもよい。
【００３８】
○第１の実施形態において、円周面２８２の代わりに、回転軸線１３１に対して傾いた直線あるいは曲線を母線として回転軸線１３１の周囲で周回して形成した曲面を用いてもよい。
【００３９】
○異物取り込み凹部の内周と第２摺接面の内周との間隔が異物取り込み凹部の外周と第２摺接面の外周との間隔と同じであってもよい。
○第１摺接部材２２をバネ部材によって第２摺接部材２５側に向けて付勢し、第２摺接部材２５に第１摺接部材２２を押接するようにしてもよい。
【００４０】
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
（イ）異物取り込み凹部は、回転軸の半径方向に沿って回転軸線に向かうにつれて深くなる斜面を備えている請求項２に記載のメカニカルシール。
【００４１】
（ロ）前記異物取り込み凹部の内周と前記第２摺接面の内周との間隔は、前記異物取り込み凹部の外周と前記第２摺接面の外周との間隔よりも大きい請求項４に記載のメカニカルシール。
【符号の説明】
【００４２】
１３…回転軸。１３１…回転軸線。２０…メカニカルシール。２２…第１摺接部材。２２１…第１摺接面。２５…第２摺接部材。２５１…第２摺接面。２７…バネ部材としての圧縮バネ。２８，２９，３１…異物取り込み凹部。Ｄ…最深距離。Ｗ…幅。
【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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