(57)【要約】シールリング１３を構成する弾性材２１の第二のシールリップ２３の先端縁を、スリンガ１４ａの外側面に摺接させる。上記シールリング１３及びこのスリンガ１４ａを、予め組み合わせてから、外輪１６の端部内周面と回転軸３ａの中間部外周面との間に組み付ける。組み付け以前に第一、第二のシールリップ２２、２３を上記スリンガ１４ａにより保護する。これにより、スリンガ１４ａと組み合わされるシールリング１３を構成する第一、第二のシールリップ２２、２３を傷めずに組み付ける作業を、工業的手法により容易に行なえる様にする。
2003091573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しない部材の内周面とこの部材に挿通されたウォータポンプを構成する回転軸の外周面との間を塞ぐ為に外周縁を上記部材の内周面に係止したシールリングと、上記回転軸に外嵌したスリンガとを備え、このシールリングは、上記スリンガの一方の側面に摺接するシールリップを備え、このシールリップの先端縁をこの一方の側面に当接させる事に伴うこのシールリップの圧縮量を、このシールリップの自由状態での高さの１／１０以上、７／１０以下とすると共に、上記スリンガの一方の側面でこのシールリップの先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、又は最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしたウォータポンプ用シール装置を組み立てる際に、シールリングとスリンガとを、回転しない部材の内周面と回転軸の外周面との間に組み付けるのに先立って予め組み合わせ、組み合わせた状態のままこれら両周面同士の間に組み付けるウォータポンプ用シール装置の組立方法。
【請求項２】
回転しない部材の内周面とこの部材に挿通されたウォータポンプを構成する回転軸の外周面との間を塞ぐ為に外周縁を上記部材の内周面に係止したシールリングと、上記回転軸に外嵌したスリンガとを備え、このシールリングは、この回転軸又はこの回転軸と共に回転するスリンガの外周面に摺接する第一のシールリップと、このスリンガの一方の側面に摺接する第二のシールリップとを備え、この第二シールリップの先端縁を上記スリンガの一方の側面に当接させる事に伴うこの第二のシールリップの圧縮量を、この第二のシールリップの自由状態での高さの１／１０以上、７／１０以下とすると共に、上記スリンガの一方の側面で上記第二のシールリップの先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、又は最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしたウォータポンプ用シール装置を組み立てる際に、上記シールリングとスリンガとを、回転しない部材の内周面と回転軸の外周面との間に組み付けるのに先立って予め組み合わせ、組み合わせた状態のままこれら両周面同士の間に組み付けるウォータポンプ用シール装置の組立方法。
【請求項３】
シールリングとスリンガとを組み立てる前に、このシールリングの一部にグリースを塗布する、請求項１〜２の何れかに記載したウォータポンプ用シール装置の組立方法。
【請求項４】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する、ウォータポンプを構成する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の端部内周面に係止したシールリングと、上記回転軸に外嵌したスリンガとを備え、このシールリングは、この回転軸又はこのスリンガの外周面に摺接する第一のシールリップと、このスリンガの一方の側面に摺接する第二のシールリップとを備え、この第二のシールリップの先端縁を上記スリンガの一方の側面に当接させる事に伴うこの第二のシールリップの圧縮量を、この第二のシールリップの自由状態での高さの１／１０以上、７／１０以下とすると共に、上記スリンガの一方の側面でこの第二のシールリップの先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、又は最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしたウォータポンプ用回転支持装置を組み立てる際に、シールリングとスリンガとを、外輪の内周面と回転軸の外周面との間に組み付けるのに先立って予め組み合わせ、組み合わせた状態のままこれら両周面同士の間に組み付けるウォータポンプ用回転支持装置の組立方法。
【請求項５】
シールリングとスリンガとを組み立てる前に、このシールリングの一部にグリースを塗布する、請求項４に記載したウォータポンプ用回転支持装置の組立方法。
【請求項６】
スリンガを回転軸に外嵌する際に、軸方向に変位する押圧治具によりこのスリンガの側面を、この押圧治具の一部が外輪の一部又は上記回転軸の中間部外周面に形成された段部に突き当たるまで押圧する、請求項４〜５の何れかに記載したウォータポンプ用回転支持装置の組立方法。
【請求項７】
ハウジングと、このハウジングの内周面に直接又は別体の外輪を介して設けられた外輪軌道と、外周面に内輪軌道を有する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の端部内周面に係止したシールリングと、上記回転軸に外嵌したスリンガと、この回転軸の外端部に固定したプーリと、この回転軸の内端部に固定したインペラと、軸方向に関してこのインペラと上記スリンガとの間部分で、上記ハウジングの内周面と上記回転軸の外周面との間に設けられたメカニカルシールと、軸方向に関してこのメカニカルシールと上記シールリングとの間に設けられた空間とを備え、上記シールリングは、上記回転軸又は上記スリンガの外周面に摺接する第一のシールリップと、このスリンガの一方の側面に摺接する第二のシールリップとを備え、この第二のシールリップの先端縁を上記スリンガの一方の側面に当接させる事に伴うこの第二のシールリップの圧縮量を、この第二のシールリップの自由状態での高さの１／１０以上、７／１０以下とすると共に、上記スリンガの一方の側面でこの第二のシールリップの先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、又は最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしたウォータポンプを組み立てる際に、シールリングとスリンガとを、ハウジング又は外輪の内周面と回転軸の外周面との間に組み付けるのに先立って予め組み合わせ、組み合わせた状態のままこれら両周面同士の間に組み付けるウォータポンプの組立方法。
【請求項８】
シールリングとスリンガとを組み立てる前に、このシールリングの一部にグリースを塗布する、請求項７に記載したウォータポンプの組立方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明に係るウォータポンプ用シール装置、ウォータポンプ用回転支持装置、ウォータポンプの組立方法は、自動車用エンジンの冷却水を循環させる為のウォータポンプのシール装置の組立方法の改良に関する。
背景技術
自動車用エンジンの冷却水を循環させる為のウォータポンプとして例えば特開平８−２５４２１３号公報には、図１０に示す様な構造のものが記載されている。円筒形のハウジング１は、内端部（軸方向に関して内とは、エンジン寄りの側を言い、各図の右側）外周面に形成した取付フランジ２を利用して、エンジンのシリンダブロックに固定される。このハウジング１の内径側には回転軸３を、内側の玉軸受４と外側（軸方向に関して外とは、エンジンから遠い側を言い、各図の左側）のころ軸受５とを組み合わせて成る転がり軸受ユニット６により、回転自在に支持している。この転がり軸受ユニット６の軸方向（図１０の左右方向）両端部にはシールリング７、７を設けて、内部に封入したグリースの漏出防止と、外部に存在する塵芥や水蒸気等の異物の侵入防止とを図っている。又、上記回転軸３の外端部で上記ハウジング１の外端開口から突出した部分に、プーリ８を固定している。
エンジンへの組み付け状態では、このプーリ８に図示しないベルトを掛け渡し、上記回転軸３をエンジンのクランクシャフトにより回転駆動する。一方、この回転軸３の内端部で上記取付フランジ２の内側面から突出した部分に、インペラ９を固定している。この取付フランジ２をエンジンのシリンダブロックに固定した状態で上記インペラ９は、このシリンダブロック内に設けたウォータジャケットの内側に入り込む。そして、上記回転軸３の回転に伴って、上記ウォータジャケット内の冷却水を、図示しないラジエータ等との間で循環させる。
更に、回転軸３の外周面とハウジング１の内周面との間にはメカニカルシール１０を設けている。このメカニカルシール１０は、エンジンの運転時、回転軸３の回転を許容しつつ、ウォータジャケット内を流れる冷却水である熱水が外部に漏出するのを防止する。但し、上記メカニカルシール１０では完全なシールは困難であり、このメカニカルシール１０のシール面で発生する摩擦熱により、凍結防止剤や防錆剤等の化学物質を含んだ冷却水が蒸発して水蒸気となり、上記転がり軸受ユニット６側に漏出すると同時に、この蒸発によって上記化学物質が濃縮された冷却水も、上記転がり軸受ユニット６側に漏出してくる。この為に、上記回転軸３の中間部で上記メカニカルシール１０と内側のシールリング７との間にスリンガ１１を、上記ハウジング１の中間部でこのスリンガ１１の外周縁部に対向する部分に給排孔（図示省略）を、それぞれ設けて、上記メカニカルシール１０から漏出した水蒸気乃至は熱水を、上記ハウジング１外に排出自在としている。即ち、上記給排口は、軸方向に関して上記メカニカルシール１０と上記内側のシールリング７との間に設けられた、水蒸気室として機能する空間と外部とを連通して、この空間内の水蒸気及び熱水を、外部に排出自在としている。
上述の図１０に示した従来構造の第１例の場合には、上記内側のシールリング７を構成する１対のシールリップ１２、１２の内周縁を上記回転軸３の中間部外周面に、全周に亙って摺接させている。又、上記内側のシールリング７と上記スリンガ１１とは、関連付ける事なく、互いに独立した状態で設けている。
これに対して、特開平１１−１５３０９６号公報には、図１１に示す様に、シールリング７ａとスリンガ１１ａとを互いに関連付けて設置する事により、シール性向上を図った構造が記載されている。この構造の場合、上記シールリング７ａを構成する３本のシールリップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうち、２本のシールリップ１２ａ、１２ｂを回転軸３ａの外周面に、全周に亙って摺接させている。これに対して、残り１本のシールリップ１２ｃの先端縁を上記スリンガ１１ａの外側面に、全周に亙って摺接させている。この様に構成する事により、図１０に示した従来構造の第１例の場合に比べてシール性を向上させ、上記回転軸３ａを支持している転がり軸受ユニット内への、水蒸気や熱水等の異物進入防止をより有効に図れる。
図１１に示した第２例の構造の場合、図１０に示した第１例の構造に比べてシール性が良好ではあるが、長期間に亙って有効な異物進入防止を図る為には、更なる改良が望まれている。即ち、上記図１１の構造を記載した特開平１１−１５３０９６号公報には、単にシールリング７ａを構成する３本のシールリップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうちの１本のシールリップ１２ｃの先端縁をスリンガ１１ａの外側面に摺接させた構造が記載されているのみで、具体的な仕様等に関しては記載されていない。
これに対して、長期間に亙って有効な異物進入防止を図る為には、次の▲１▼▲２▼の様な条件を満たす事が必要になる。
▲１▼  上記シールリップ１２ｃの先端縁と上記スリンガ１１ａの外側面とが、全周に亙って隙間なく、しかも十分な当接圧で摺接する。
▲２▼  上記シールリップ１２ｃの先端縁の、上記スリンガ１１ａの外側面との擦れ合いに基づく摩耗を僅少に抑える。
単に上記▲１▼の条件を満たす事だけを考えれば、上記シールリップ１２ｃの弾性変形量を多くして、先端縁を上記スリンガ１１ａの外側面に押し付ける力を強くすれば良い。一方、単に上記▲２▼の条件を満たす事だけを考えれば、上記シールリップ１２ｃの弾性変形量を少なくして、先端縁を上記スリンガ１１ａの外側面に押し付ける力を弱くすれば良い。
この様に、シール性を確保する為の上記▲１▼の条件と、耐久性を確保する為の上記▲２▼の条件とは互いに相反する為、長期間に亙って有効な異物進入防止を図る為の具体的な構造を実現し、更にその構造を工業的手法により歩留良く組み立てられる方法を得る事が重要になる。
本発明のウォータポンプ用シール装置、ウォータポンプ用回転支持装置、ウォータポンプの組立方法は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
発明の開示
本発明のウォータポンプ用シール装置、ウォータポンプ用回転支持装置、ウォータポンプの組立方法うち、第１〜２の態様による組立方法の対象となるウォータポンプ用シール装置は、回転しない部材の内周面とこの部材に挿通されたウォータポンプを構成する回転軸の外周面との間を塞ぐ為、外周縁を上記部材の内周面に係止したシールリングと、上記回転軸に外嵌したスリンガとを備える。そして、このシールリングは、上記スリンガの一方の側面に摺接するシールリップを備えたものである。又、第２の態様による組立方法の対象となるウォータポンプ用シール装置の場合には、上記シールリングは、この回転軸又はこの回転軸と共に回転するスリンガの外周面に摺接する第一のシールリップと、このスリンガの一方の側面に摺接する第二のシールリップとを備える。
又、第３の態様による組立方法の対象となるウォータポンプ用回転支持装置は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する、ウォータポンプを構成する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の端部内周面に係止したシールリングと、上記回転軸に外嵌したスリンガとを備える。そして、このシールリングは、この回転軸又はこのスリンガの外周面に摺接する第一のシールリップと、このスリンガの一方の側面に摺接する第二のシールリップとを備えたものである。
更に、第４の態様による組立方法の対象となるウォータポンプは、ハウジングと、このハウジングの内周面に直接又は別体の外輪を介して設けられた外輪軌道と、外周面に内輪軌道を有する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の端部内周面に係止したシールリングと、上記回転軸に外嵌したスリンガと、この回転軸の外端部に固定したプーリと、この回転軸の内端部に固定したインペラと、軸方向に関してこのインペラと上記スリンガとの間部分で、上記ハウジングの内周面と上記回転軸の外周面との間に設けられたメカニカルシールと、軸方向に関してこのメカニカルシールと上記シールリングとの間に設けられた空間とを備える。そして、上記シールリングは、上記回転軸又は上記スリンガの外周面に摺接する第一のシールリップと、このスリンガの一方の側面に摺接する、第二のシールリップとを備えたものである。
更に、本発明の組立方法の対象となる、ウォータポンプ用シール装置、ウォータポンプ用回転支持装置、ウォータポンプは、上記シールリップ又は第二のシールリップの先端縁を上記スリンガの一方の側面に当接させる事に伴うこのシールリップ又は第二のシールリップの圧縮量を、このシールリップ又は第二のシールリップの自由状態での高さの１／１０以上、７／１０以下としている。これと共に、上記スリンガの一方の側面でこのシールリップ又は第二のシールリップの先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、又は最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしている。
尚、上記シールリップ又は第二のシールリップの圧縮量は好ましくは、このシールリップ又は第二のシールリップの自由状態での高さの２／１０以上、５／１０以下、最も好ましくは２／１０以上、３／１０以下とする。
又、シールリップ又は第二のシールリップの断面形状は、好ましくは先端縁に向う程径方向外方に傾斜したものとし、更に好ましくは、基端側から先端側に向う程幅（厚さ）寸法が小さくなる様な楔状とする。同時に、上記シールリップ又は第二のシールリップの長さ寸法を、このシールリップ又は第二のシールリップの平均厚さ寸法の２倍以上、好ましくは２．５倍以上とする。
更に、何れの場合でも、前記シールリングは、成形型のキャビティ内に材料（弾性材）を送り込む射出成形により造られたものとする。そして、上記シールリングのうちのシールリップ又は第二のシールリップの硬度（好ましくは第一のシールリップの硬度も）を、ショア硬さでＨｓ５０〜９０とする。
そして、上述の様なウォータポンプ用シール装置、ウォータポンプ用回転支持装置、ウォータポンプを組み立てる場合に、上記シールリングと前記スリンガとを、回転しない部材（外輪又はハウジングを含む）の内周面と回転軸の外周面との間に組み付けるのに先立って予め組み合わせる。そして、組み合わせた状態のまま、これら両周面同士の間に組み付ける。
又、好ましくは、上記シールリングとスリンガとを組み立てる前（又は組み立てる際）に、上記シールリングの一部にグリースを塗布する。
上述の様に構成する本発明の組立方法により造られるウォータポンプ用シール装置、ウォータポンプ用回転支持装置、ウォータポンプの組立方法によれば、ウォータポンプの回転軸を支持する転がり軸受ユニット内への異物進入防止を、長期間に亙って有効に図れる。
特に、本発明の組立方法によれば、組み立て作業時にシールリップ又は第二のシールリップに異物が付着したり、或はこのシールリップ又は第二のシールリップに傷等の損傷が生じる事を防止して、安定したシール性能を有するウォータポンプ用シール装置、ウォータポンプ用回転支持装置、ウォータポンプを、低コストで安定して造れる。
発明を実施するための最良の形態
先ず、本発明の組立方法の対象となるウォータポンプ用シール装置の構造の第１例に就いて、図１により説明する。尚、本例の組立方法の対象となるウォータポンプ用シール装置の特徴は、回転軸３ａの中間部でメカニカルシール１０（図１０参照）よりも外側部分に設けるシールリング１３及びスリンガ１４の形状及び寸法を適切に規制する事により、上記メカニカルシール１０を通過した水蒸気或は熱水が、複数の転動体（玉）１５を含む転がり軸受ユニット６ａの側に入り込みにくくする点にある。ウォータポンプの全体構造等、その他の部分の構造及び作用は、先に説明した上記図１０に示した構造を含め、従来から知られているウォータポンプと同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略乃至は簡略にし、以下、本発明の組立方法の対象となるウォータポンプ用シール装置の特徴部分及び先に説明しなかった部分を中心に説明する。
上記転がり軸受ユニット６ａの一部をなす玉軸受４ａを構成する為、外輪１６の内周面に形成した深溝型の外輪軌道１７と、上記回転軸３ａの外周面に形成した深溝型の内輪軌道１８との間に、上記各転動体１５を、図示しない保持器により保持した状態で回転自在に設けている。そして、上記外輪１６の内端部内周面に全周に亙って形成した係止溝１９に、上記シールリング１３の外周縁を係止している。このシールリング１３は、円輪状の芯金２０によりゴムの如きエラストマー等の弾性材２１を補強して成る。図示の例の場合、この弾性材２１の外周縁部を上記芯金２０の外周縁よりも径方向外方に突出させ、この弾性材２１の外周縁部を上記係止溝１９に係止している。但し、芯金２０を上記シールリング１３の外周縁部に露出させ、この芯金２０を上記係止溝１９に係止しても良い。
上記弾性材２１は、回転軸またはスリンガの外周面に摺接する第一のシールリップ２２と、スリンガの一方の側面に摺接するシールリップに相当する第二のシールリップ２３とを備える。このうちの第一のシールリップ２２は、上記シールリング１３の内周縁部を構成するもので、上記回転軸３ａの中間部外周面に、全周に亙って摺接させている。即ち、上記第一のシールリップ２２の自由状態での内径を上記回転軸３ａの中間部の外径よりも少し小さくして、この第一のシールリップ２２の内径側に上記回転軸３ａを挿通した状態で、この第一のシールリップ２２の内周縁がこの回転軸３ａの中間部外周面に、全周に亙って弾性的に当接する様にしている。
これに対して上記第二のシールリップ２３は、上記弾性材２１の側面から内方に、先端縁に向う程径方向外方に向かう方向に傾斜した状態で延出している。この様な第二のシールリップ２３の断面形状は、基端側から先端側に向う程幅（厚さ）寸法が小さくなる様な楔状としている。同時に、上記第二のシールリップ２３の長さ寸法を、この第二のシールリップ２３の平均厚さ寸法の２倍以上、好ましくは２．５倍以上としている。この様な第二のシールリップ２３の先端縁は、請求項に記載した一方の側面である次述するスリンガ１４の外側面に、全周に亙って摺接させている。この状態で上記第二のシールリップ２３は、断面円弧状に湾曲（カール）している。
上記回転軸３ａの中間部で上記シールリング１３の内側に隣接する部分に外嵌固定した上記スリンガ１４は、ステンレス鋼板等の耐腐食性金属板、或は、表面に防食処理を施した鋼板等、少なくとも上記第二のシールリップ２３の先端縁が摺接する部分の表面が腐食しない性状とされた金属板を曲げ形成する事により、断面クランク型で全体を円環状に形成している。即ち、上記スリンガ１４は、円輪部２４の内周縁部を軸方向内方に向け直角に折り曲げる事により内径側円筒部２５とし、同じく外周縁部を軸方向外方に向け直角に折り曲げる事により外径側円筒部２６としている。そして、このうちの内径側円筒部２５を上記回転軸３ａの中間部に、締り嵌めで外嵌する事により、上記スリンガ１４をこの回転軸３ａの中間部外周面に固定している。そして、このスリンガ１４の外側面に、上記第二のシールリップ２３の先端縁を、全周に亙り摺接させている。この様に第二のシールリップ２３の先端縁を摺接させる、上記スリンガ１４の外側面の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、又は最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしている。
本発明の組立方法の対象となるウォータポンプ用シール装置の場合、上記シールリング１３と上記スリンガ１４との間隔を適切に規制する事により、図１に鎖線で示した組み付け状態での上記第二のシールリップ２３の圧縮量δ（自由状態からの軸方向に関する弾性圧縮量）を、図に実線で示したこの第二のシールリップ２３の自由状態での高さＨの１／１０以上、７／１０以下（Ｈ／１０≦δ≦７Ｈ／１０）としている。尚、好ましくは、上記圧縮量δを、上記第二のシールリップ２３の自由状態での高さの２／１０以上、５／１０以下（２Ｈ／１０≦δ≦５Ｈ／１０）、最も好ましくは２／１０以上、３／１０以下（２Ｈ／１０≦δ≦３Ｈ／１０）とする。又、上記スリンガ１４の外周縁部に設けた外径側円筒部２６の内径Ｒ２６は、上記第二のシールリップ２３の弾性変形時の外径Ｄ２３よりも大きく（Ｒ２６＞Ｄ２３）して、この第二のシールリップ２３の先端縁と上記外径側円筒部２６の内周面とが干渉したり、擦れ合ったりしない様にしている。
次に、上述の様なウォータポンプ用シール装置の組立方法の２例に就いて、図２〜３により説明する。これら図２〜３に示す様な組立方法を採用する理由は、組み立て完了以前に、前記第一のシールリップ２２及び上記第二のシールリップ２３に、塵芥等の異物が付着したり、これら各シールリップ２２、２３に、傷等の損傷が生じる事を防止すると共に、組立完了状態での上記第二のシールリップ２３の圧縮量δを厳密に規制する為である。即ち、本発明の組立方法により組み立てられるウォータポンプ用シール装置は、上記第二のシールリップ２３の弾性変形量を規制する事により、転がり軸受ユニット内への異物進入防止を、長期間に亙って十分に図れる様にするものである。従って、上記各シールリップ２２、２３に異物の付着や損傷の発生を防止する事が、必要とするシール性能を得る為に必要である。又、上記第二のシールリップ２３の先端縁を摺接させるスリンガ１４の軸方向位置を規制しつつ、このスリンガ１４を回転軸３ａに外嵌固定する事も、重要である。
この為に、図２に示した第１例の方法では、スリンガ１４を回転軸３ａに外嵌する際に、軸方向に変位する押圧治具２８により、予め組み合わせた前記シールリング１３と上記スリンガ１４とを、前記外輪１６の端部内周面と上記回転軸３ａの中間部外周面との間の所定位置に組み付ける様にしている。上記押圧治具２８の先端面（図２の左端面）には、外径側端部に上記外輪１６の端面に突き当てる為の突き当て面２９を、径方向中間部外径寄り部分に、上記シールリング１３の側面外径側端部を押圧する為の押圧筒部３０を、径方向中間部乃至内径側端部に、上記スリンガ１４を押圧する為の押圧面３１を、それぞれ全周に亙って設けている。
上記シールリング１３と上記スリンガ１４とを、上記外輪１６の端部内周面と上記回転軸３ａの中間部外周面との間の所定位置に組み付ける場合には、上記シールリング１３と上記スリンガ１４とを、図２に示す状態に予め組み合わせる。尚、この組み合わせ作業は、これらシールリング１３と上記スリンガ１４との製造工場で行ない、組み合わせた状態のまま、ウォータポンプの製造工場に搬送する。従って、搬送作業の間、上記シールリング１３の第一、第二のシールリップ２２、２３は、梱包材に加えて上記スリンガ１４によっても保護された状態となり、これら各シールリップ２２、２３の保護を有効に図れる。
そして、上述の様に予め組み合わせた上記シールリング１３と上記スリンガ１４とを、前記押圧治具２８により軸方向に押圧して、上記所定位置に組み付ける。この場合に、上記押圧筒部３０の先端縁（図２の左端縁）を上記シールリング１３の側面外径側端部に突き当てると共に、上記押圧面３１を上記スリンガ１４に片側面に突き当てる。この状態で、上記第二のシールリップ２３の圧縮量δが適正値（Ｈ／１０≦δ≦７Ｈ／１０）になる様に、上記押圧筒部３０の先端縁と上記押圧面３１との、軸方向に関する段差Ｌを規制している。尚、上記圧縮量δの適正値への規制は、最終的には、前記突き当て面２９を上記外輪１６の軸方向端面に突き当てる事により行なう。従って、上記段差Ｌは、弾性材２１の外径寄り部分の弾性変形分を考慮して決定する。そして、上記押圧治具２８の突き当て面２９が外輪１６の軸方向端面に突き当たるまで、この押圧治具２８により、上記シールリング１３と上記スリンガ１４とを押圧する。この作業により、このシールリング１３の外周縁部を、上記外輪１６の端部内周面に形成した係止溝１９に押し込むと共に、上記スリンガ１４を前記回転軸３ａの所定位置にまで押し込む（締り嵌めで外嵌する）。この様にして上記シールリング１３と上記スリンガ１４とを上記所定位置に組み付ければ、上記第二のシールリップ２３の圧縮量δが、この第二のシールリップ２３の自由状態での高さＨの１／１０以上、７／１０以下に収まる。
又、図３に示した第２例の方法では、先端面の外周縁部に押圧筒部３０ａを設けた押圧治具２８ａを使用する。この押圧治具２８ａの先端面には、径方向中間部にスリンガ１４を押圧する為の押圧面３１ａを、径方向内端部に、回転軸３ａの中間部外周面に形成された段部３２に突き当たる為の突き当て面２９ａを、それぞれ形成している。本例の場合も、上記押圧筒部３０ａの先端縁にシールリング１３の片側面を、上記押圧面３１ａにスリンガ１４の片側面を、それぞれ突き当てた状態で、第二のシールリップ２３の圧縮量δが適正値（Ｈ／１０≦δ≦７Ｈ／１０）になる様に、上記押圧筒部３０ａの先端縁と上記押圧面３１ａとの、軸方向に関する段差Ｌを、弾性材２１の外径寄り部分の弾性変形分を考慮しつつ規制している。この様な押圧治具２８ａを使用する本例の場合、上記突き当て面２９ａが上記段部３２に突き当たるまで、上記押圧治具２８ａにより上記シールリング１３と上記スリンガ１４とを押圧する。この作業により、これらシールリング１３とスリンガ１４とを、外輪１６と回転軸３ａとの所定位置に組み付けて、上記第二のシールリップ２３の圧縮量δを適正量（第二のシールリップ２３の自由状態での高さＨの１／１０以上、７／１０以下）に収める事ができる。
この様に、何れの方法の場合でも、上記シールリング１３とスリンガ１４とを予め組み合わせた後に、これらシールリング１３とスリンガ１４とを、上記外輪１６と回転軸３ａとの所定位置に組み付ける。この為、組み付け以前に、上記シールリング１３を構成する第一、第二のシールリップ２２、２３が汚損したり損傷したりしにくくできる。同時に、上記押圧治具２８、２８ａの突き当て面２９、２９ａが外輪１６或は段部３２に突き当たり、この押圧治具２８、２８ａがそれ以上変位できない様になった状態で、第二のシールリップ２３の軸方向圧縮量が、この第二のシールリップ２３の自由状態での高さの１／１０〜７／１０となる。従って、上記第二のシールリップ２３を適正量弾性変形させる作業を、工業的手法により容易に行なえる。
上述の様な組立方法により組み立てられる、前述した様な構造を有するウォータポンプ用シール装置によれば、ウォータポンプの回転軸３ａを支持する転がり軸受ユニット６ａ内への、水蒸気、熱水等の異物進入防止を、長期間に亙って有効に図れる。
先ず、異物進入防止の為のシール性向上を図れる理由に就いて説明する。
第一に、上記第二のシールリップ２３が、先端縁に向う程径方向外方に向かう方向に傾斜している為、優れた異物進入防止効果を得られる。即ち、上記転がり軸受ユニット６ａ内に入り込もうとする異物は、上記外径側円筒部２６の先端縁と上記シールリング１３の本体部分との間の隙間を通って、上記第二のシールリップ２３の外径側に存在する空間２７内に入り込み、この第二のシールリップ２３の外周面を押圧する。この押圧力は、この第二のシールリップ２３の先端縁を上記スリンガ１４の外側面に押し付ける方向に作用する。この為、これら第二のシールリング２３の先端縁とスリンガ１４の外側面との間部分に隙間が生じにくくなる。
又、仮にこの間部分が高温の水蒸気と凍結防止剤や防錆剤等の化学物質が濃縮された状態で含まれている冷却水とに曝され（攻撃され）、これら２種類の物質（水蒸気及び冷却水）の相乗作用により上記第二のシールリップ２３が膨潤して円周方向に関し波形に変形し、上記第二のシールリング２３の先端縁と上記スリンガ１４の外側面との摺接部の所々に隙間が生じて、異物が上記転がり軸受ユニット６ａ内に入り込もうとしても、上記回転軸３ａと共に回転する上記スリンガ１４の外側面に接触する事で上記異物に加わる遠心力により、この異物が上記隙間から径方向外方に振り飛ばされる。前述した通り、上記スリンガ１４の外周縁部に設けた外径側円筒部２６の内径Ｒ２６は、上記第二のシールリップ２３が断面円弧形に（カール状に）弾性変形した状態での外径Ｄ２３よりも大きく、この第二のシールリップ２３の先端縁と上記外径側円筒部２６の内周面との間には、上記異物を排出する為に十分な隙間が存在するので、この異物の排出が効率良く行なわれ、この異物の上記転がり軸受ユニット６ａ内への進入防止は有効に図られる。
第二に、上記第二のシールリップ２３の圧縮量δを、この第二のシールリップ２３の自由状態での高さＨの１／１０以上（δ≧Ｈ／１０）確保している為、この第二のシールリップ２３の弾性変形に基づいて生じる、この第二のシールリップ２３の先端縁と上記スリンガ１４の外側面との摺接部の当接圧を確保できる。この為、この摺接部に隙間が生じにくくして、上記シール性向上を図れる。尚、上記第二のシールリップ２３の圧縮量δを、この第二のシールリップ２３の自由状態での高さＨの２／１０以上（δ≧２Ｈ／１０）確保すれば、上記シール性向上効果をより十分に得られる。
次に、上記進入防止作用を長期間に亙って確保すべく、耐久性向上を図れる理由に就いて説明する。
第一に、上記第二のシールリップ２３の圧縮量δを、この第二のシールリップ２３の自由状態での高さＨの７／１０以下（δ≦７Ｈ／１０）に抑えているので、この第二のシールリップ２３の弾性変形に基づく、この第二のシールリップ２３の先端縁と上記スリンガ１４の外側面との摺接部の当接圧が過大になる事を防止できる。この為、この摺接部での摩擦を抑えて、上記第二のシールリップ２３の先端縁の摩粍を抑える事ができる。
第二に、上記第二のシールリップの先端縁が摺接する、上記スリンガ１４の外側面の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、又は最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍに規制している（算術平均粗さＲａと最大高さＲｙとのうちの少なくとも一方の値を上記範囲内に収める事により、粗さの小さい平滑面としている）ので、上記先端縁が上記外側面で強く擦られる事がなく、やはりこの先端縁の摩粍を抑えられる。尚、この外側面の粗さが、算術平均粗さＲａで２．０μｍを、又は最大高さＲｙで８．０μｍを、それぞれ越えた場合には、上記先端縁の摩耗が著しくなって、十分な耐久性確保が難しくなる。これに対して、上記外側面の粗さが、算術平均粗さＲａで０．２μｍ未満、又は最大高さＲｙで０．８μｍ未満となった場合には、加工コストが嵩む程度が著しくなるのに対して、それ以上の耐久性向上効果を期待できない。
上記スリンガ１４の外側面の粗さを上述の様に規制した事に加えて、このスリンガ１４は、前述した様に、少なくとも上記第二のシールリップ２３の先端縁が摺接する部分の表面が腐食しない性状とされた金属板により造っている。この為、上記外側面の粗さが腐食により悪化する事はなく、上記摩耗防止の機能は、長期間に亙って維持される。
これらにより、上記第二のシールリップ２３の先端縁の摩粍を抑えられる。この為、長期間に亙る使用に拘らず、この第二のシールリップ２３の先端縁と上記スリンガ１４の外側面との摺接部の当接状態を適正にして、この摺接部のシール性確保を図れる。尚、上記算術平均粗さＲａの値と最大高さＲｙの値とは、少なくとも一方の値を上記範囲内に収める事が必要であるが、両方の値を何れも上記範囲内に収めれば、より優れた耐久性向上効果を得られる。
次に、図４は、本発明の組立方法の対象となる構造の第２例を示している。上述した本発明の組立方法の対象となる構造の第１例のシールリング１３が、回転軸３ａの外周面に摺接させる第一のシールリップ２２を１本だけ設けていたのに対して、この第２例のシールリング１３ａの場合には、互いに逆向きに傾斜した、２本の第一のシールリップ２２、２２ａを設けている。内径側に向かう程軸方向外側に向かう方向に傾斜した第一のシールリップ２２ａは、転がり軸受ユニット内に封入したグリースの漏洩防止に関して優れた作用・効果を奏する。この様な第２例の構造の組立方法は、図１に示した第１例の場合と同様に、前述の図２或は図３に示す様にして行なう。
次に、図５は、本発明の組立方法の対象となる構造の第３例として、シールリング１３とスリンガ１４ａとの別形状を示している。この図５に示した構造の場合にはこのスリンガ１４ａとして、内径側円筒部２５ａと外径側円筒部２６とが、円輪部２４に対し同方向に折れ曲がったものを使用している。そして、上記シールリング１３を構成する第一のシールリップ２２の内周縁を、上記内径側円筒部２５ａの外周面に摺接させている。尚、この様な構造の場合も、本発明の組立方法の対象となる構造の第４例を示す図６の様に、シールリングの内周縁部に２本の第一のシールリップ２２、２２ａを設ける事もできる。
この様な構造を有するスリンガ１４ａとシールリング１３とは、これらスリンガ１４ａとシールリング１３との製造工場で、図５に示す状態に組み合わせる。従って、本例の場合には、組み付け以前の状態で、第一、第二両シールリップ２２、２３が上記スリンガ１４ａにより覆われて、これら両シールリップ２２、２３の汚損や損傷を有効に防止できる。そして、外輪１６の端部内周面と回転軸３ａの中間部外周面との間に組み付ける場合には、図７〜８に示す様に、上記内径側円筒部２５ａを上記第一のシールリップ２２の内径側に挿入した状態のまま、押圧治具２８、２８ａにより、上記スリンガ１４ａを押圧する。この押圧治具２８、２８ａの押圧筒部３０、３０ａの先端縁と押圧面３１、３１ａとの軸方向の段差Ｌを、弾性材２１の外径寄り部分の弾性変形量を考慮しつつ規制する事により、第二のシールリップ２３の圧縮量δを規制する事は、前述の図２〜３に記載した組立方法の場合と同様である。
尚、本発明を実施する場合に、上記第二のシールリップ２３の硬度（ショア硬さ）をＨｓ５０〜９０の範囲に規制する事が好ましい。この理由は、シールリング１３、１３ａの歩留を確保しつつ、上記第二のシールリップ２３の剛性を適正にして、この第二のシールリップ２３の先端縁とスリンガ１４、１４ａの円輪部２４の外側面との摺接部の接触面圧を適正にする為である。上記第二のシールリップ２３の硬度が低過ぎる（Ｈｓ５０未満である）と、この第二のシールリップ２３の剛性が低過ぎて、上記摺接部の接触面圧が不足し、シール性確保が難しくなる。
これに対して、上記第二のシールリップ２３の硬度が高過ぎる（Ｈｓ９０を越える）と、この第二のシールリップ２３の剛性が高過ぎて、この第二のシールリップ２３を含む弾性材２１の成形時に、この第二のシールリップ２３を成形型から抜き取りにくくなる。この結果、この第二のシールリップ２３が千切れ易くなる等、シールリング１３、１３ａの歩留が悪化する。これに対して、上記第二のシールリップ２３の硬度をＨｓ５０〜９０の範囲に規制すれば、シールリング１３、１３ａの歩留を確保しつつ、必要とするシール性能を確保できる。尚、第一のシールリップ２２、２２ａに関しても、同様の理由で、Ｈｓ５０〜９０の範囲に規制する事が好ましい。
又、本発明を実施する場合に、上記シールリング１３、１３ａとスリンガ１４、１４ａとを予め組み立てた後（又は組み立てる際）に、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す様に、上記シールリング１３、１３ａの一部にグリース３３を塗布する事が好ましい。その後、組み立てられたままのシールリング１３、１３ａとスリンガ１４、１４ａとを、上記外輪１６又はハウジング１の内周面と回転軸３ａの外周面との間に組み付ける。グリース３３を塗布する位置は、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示した様に、第一、第二のシールリップ２２、２２ａ、２３の先端部近傍、即ち、これら各シールリップ２２、２２ａ、２３の先端縁と相手面との摺接部の近傍とする。この様に、上記両周面同士の間での組み付け以前にグリース３３の塗布作業を行なえば、この塗布作業が容易で、しかも必要個所に確実にグリースを塗布できる。
産業上の利用の可能性
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、コストが嵩んだり、或は大型化したりする事がない構造を工業的手法により低コストで組み立てる事ができて、ウォータポンプの耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の組立方法の対象となる構造の第１例を示す、図１０のＡ部に相当する部分断面図である。
図２は、本発明の組立方法の実施の形態の第１例を示す部分断面図である。
図３は、本発明の組立方法の実施の形態の第２例を示す部分断面図である。
図４は、本発明の組立方法の対象となる構造の第２例を示す、図１のＢ部に相当する部分断面図である。
図５は、本発明の組立方法の対象となる構造の第３例を示す、図４と同様の図である。
図６は、本発明の組立方法の対象となる構造の第４例を示す、図４と同様の図である。
図７は、本発明の組立方法の実施の形態の第３例を示す部分断面図である。
図８は、本発明の組立方法の実施の形態の第４例を示す部分断面図である。
図９（Ａ）〜（Ｄ）は、予め組み合わせたシールリングとスリンガとへのグリースの塗布状態の４例を示す部分断面図である。
図１０は、従来から知られているウォータポンプの第１例を示す断面図である。
図１１は、従来から知られているウォータポンプの第２例を示す部分断面図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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