(57)【要約】      （修正有）【課題】メイティングリングとシールリングとの間における軸線方向の位置ずれを抑制することが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１は、軸線ｘ周りに環状のスリーブ１０と、スリーブ１０に嵌着されている環状のガスケット２０と、ガスケット２０に嵌着されている環状のメイティングリング３０と、軸線ｘ周りに環状のカートリッジ４０と、カートリッジ４０に嵌着されている環状のベローズ５０と、ベローズ５０の外周面に嵌着されている環状のドライビングバンド６０と、カートリッジ４０の支持部４１に摺動可能に取り付けられている環状のシールリング７０とを備える。ベローズ５０の押さえ部５２は、シールリング７０と係合する係合部を有しており、ベローズ５０は、軸線ｘ周りの円周方向に亘って延びる外周側に向かって凸のリブ５７を有しており、ドライビングバンド６０はリブ５７よりも軸線ｘ方向において他方の側に位置している。【選択図】図１
0003210688.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる筒状の部分である筒部と、前記軸線方向において前記筒部の一方の側の端部から外周側に延びる円盤状の部分である壁部とを有する前記軸線周りに環状のスリーブと、
前記スリーブに嵌着されている前記軸線周りに環状のガスケットと、
前記ガスケットに嵌着されている前記軸線周りに環状の部材であって、前記軸線方向において他方の側に面する面である環状の接触面を有するメイティングリングと、
前記スリーブの筒部を収容可能に形成された前記軸線方向に延びる筒状の部分である支持部と、前記軸線方向において前記支持部の他方の側の端部から外周側に延びる円盤状の部分である壁部と、該壁部の外周側の端部から前記軸線方向において一方の側に延びる環状の部分である嵌合部とを有する前記軸線周りに環状のカートリッジと、
前記カートリッジに嵌着されている前記軸線周りに環状の部分である取付部と、該取付部よりも外周側において前記軸線周りに環状の部分である押さえ部と、前記取付部と前記押さえ部との間に延びる環状の部分である押圧部とを有する弾性体から形成されたベローズと、
前記ベローズの取付部の外周面に嵌着されている前記軸線周りに環状のドライビングバンドと、
前記カートリッジの支持部に摺動可能に取り付けられており、前記軸線方向において前記メイティングリングの接触面に対向する面である押圧面を有する前記軸線周りに環状のシールリングとを備えており、
前記ベローズの押さえ部は、前記軸線方向において他方の側から前記シールリングと係合する係合部を有しており、
前記ベローズは、前記取付部において、前記軸線周りの円周方向の少なくとも一部に亘って延びる外周側に向かって凸のリブを有しており、前記ドライビングバンドは前記リブよりも前記軸線方向において他方の側に位置していることを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】
前記リブは、前記軸線周りの円周方向の全体に亘り連続して延びていることを特徴とする請求項１記載のメカニカルシール。
【請求項３】
前記ガスケットは、前記軸線方向において一方の側に面する面である内側接触面において、前記スリーブの壁部に接触しており、
前記ガスケットの自由状態において、前記内側接触面は、前記軸線方向において一方の側に出っ張っていることを特徴とする請求項１記載のメカニカルシール。
【請求項４】
前記ガスケットの内側接触面は、内周側にテーパ状の面を有することを特徴とする請求項３記載のメカニカルシール。
【請求項５】
前記メイティングリングは、外周側の面に、内周側に凹んだ前記軸線方向に延びる溝部を少なくとも一つ有しており、
前記スリーブは、該スリーブの壁部の外周側の端部から前記軸線方向において他方の側に延び、前記メイティングリングの溝部内に挿入されている少なくとも一つの係止爪を有しており、
前記係止爪は、前記軸線方向において他方の側に位置する部分である先端部において、前記軸線方向において一方の側に位置する部分である根元部よりも、幅が狭く形成されていることを特徴とする請求項１又は３記載のメカニカルシール。
【請求項６】
前記係止爪の前記先端部の幅は、前記軸線方向において他方の側に向かって徐々に狭く形成されていることを特徴とする請求項５記載のメカニカルシール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、メカニカルシールに関し、特に、内燃機関のウォータポンプの回転軸に用いられるメカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ウォータポンプの回転軸にはメカニカルシールが使用されている。図６は、この種の従来のメカニカルシール１００の使用状態を示すための部分断面図である。
【０００３】
図６に示すように、メカニカルシール１００は、ウォータポンプ２００のハウジング２０１の軸孔２０２と、ウォータポンプ２００の回転軸２０３との間の間隙２０４に配設されている。メカニカルシール１００は、回転軸２０３の外周面に嵌着されている軸線ｘ周りに環状のスリーブ１０１と、スリーブ１０１に取り付けられている軸線ｘ周りに環状のガスケット１０２と、ガスケット１０２を介在させてスリーブ１０１に圧入されているメイティングリング１０３とを備えている。また、メカニカルシール１００は、ハウジング２０１の軸孔２０２に嵌着されているカートリッジ１０４と、カートリッジ１０４においてメイティングリング１０３に対向する位置に、軸線ｘに沿って移動可能に支持されているシールリング１０５と、軸線ｘ方向内側においてシールリング１０５に取り付けられ、軸線ｘ方向外側においてカートリッジ１０４に取り付けられているベローズ１０６と、ベローズ１０６に軸線ｘに向かう押付力を付与しているドライビングバンド１０７と、軸線ｘに沿う方向においてカートリッジ１０４とベローズ１０６との間に配設されているスプリング１０８とを備えている。
【０００４】
メカニカルシール１００の使用状態において、ベローズ１０６及びスプリング１０８により、シールリング１０５は、軸線ｘ方向において内側に向かって押圧されてメイティングリング１０３と接触しており、冷却液の漏洩の抑制を図っている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、従来のメカニカルシール１００は、メイティングリング１０３とシールリング１０５との間において、軸線ｘを中心として環状に円周方向に連続する接触面を有しているため、この接触面の全体に亘り均一な接触圧力を有していることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、実際には、メカニカルシール１００の各構成部品１０１〜１０８の加工公差や各構成部品１０１〜１０８の組立公差の点から、組み立てられたメカニカルシール１００において、メイティングリング１０３とシールリング１０５との間における軸線ｘに沿う方向の位置ずれが生じる場合がある。
【０００７】
この結果、メイティングリング１０３とシールリング１０５との接触面の面圧が不均一になることにより、メイティングリング１０３を回転させた場合、シールリング１０５との接触面において鳴きが生じるとともに、この接触面における密封性が低下してしまうことがある。このため、従来のメカニカルシール１００においては、使用状態において、メイティングリング１０３とシールリング１０５との間における軸線ｘに沿う方向の位置ずれの抑制を図ることが求められていた。
【０００８】
本考案は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、メイティングリングとシールリングとの間における軸線方向の位置ずれを抑制することが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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本考案に係るメカニカルシールは、軸線方向に延びる筒状の部分である筒部と、前記軸線方向において前記筒部の一方の側の端部から外周側に延びる円盤状の部分である壁部とを有する前記軸線周りに環状のスリーブと、前記スリーブに嵌着されている前記軸線周りに環状のガスケットと、前記ガスケットに嵌着されている前記軸線周りに環状の部材であって、前記軸線方向において他方の側に面する面である環状の接触面を有するメイティングリングと、前記スリーブの筒部を収容可能に形成された前記軸線方向に延びる筒状の部分である支持部と、前記軸線方向において前記支持部の他方の側の端部から外周側に延びる円盤状の部分である壁部と、該壁部の外周側の端部から前記軸線方向において一方の側に延びる環状の部分である嵌合部とを有する前記軸線周りに環状のカートリッジと、前記カートリッジに嵌着されている前記軸線周りに環状の部分である取付部と、該取付部よりも外周側において前記軸線周りに環状の部分である押さえ部と、前記取付部と前記押さえ部との間に延びる環状の部分である押圧部とを有する弾性体から形成されたベローズと、前記ベローズの取付部の外周面に嵌着されている前記軸線周りに環状のドライビングバンドと、前記カートリッジの支持部に摺動可能に取り付けられており、前記軸線方向において前記メイティングリングの接触面に対向する面である押圧面を有する前記軸線周りに環状のシールリングとを備えており、前記ベローズの押さえ部は、前記軸線方向において他方の側から前記シールリングと係合する係合部を有しており、前記ベローズは、前記取付部において、前記軸線周りの円周方向の少なくとも一部に亘って延びる外周側に向かって凸のリブを有しており、前記ドライビングバンドは前記リブよりも前記軸線方向において他方の側に位置していることを特徴とする。
【００１０】
本考案の一態様に係るメカニカルシールにおいて、前記リブは、前記軸線周りの円周方向の全体に亘り連続して延びている。
【００１１】
本考案の一態様に係るメカニカルシールにおいて、前記ガスケットは、前記軸線方向において一方の側に面する面である外側接触面において、前記スリーブの壁部に接触しており、前記ガスケットの自由状態において、前記外側接触面は、前記軸線方向において一方の側に出っ張っている。
【００１２】
本考案の一態様に係るメカニカルシールにおいて、前記ガスケットの外側接触面は、内周側にテーパ状の面を有する。
【００１３】
本考案の一態様に係るメカニカルシールにおいて、前記メイティングリングは、外周側の面に、内周側に凹んだ前記軸線方向に延びる溝部を少なくとも一つ有しており、前記スリーブは、該スリーブの壁部の外周側の端部から前記軸線方向において他方の側に延び、前記メイティングリングの溝部内に挿入されている少なくとも一つの係止爪を有しており、前記係止爪は、前記軸線方向において他方の側に位置する部分である先端部において、前記軸線方向において一方の側に位置する部分である根元部よりも、幅が狭く形成されている。
【００１４】
本考案の一態様に係るメカニカルシールにおいて、前記係止爪の前記先端部の幅は、前記軸線方向において他方の側に向かって徐々に狭く形成されている。
【考案の効果】
【００１５】
本考案に係るメカニカルシールによれば、メイティングリングとシールリングとの間における軸線方向の位置ずれを抑制することができるメカニカルシールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の実施の形態に係るメカニカルシールの概略構成を示すための軸線に沿う断面における断面図である。
【図２】図１に示すメカニカルシールの部分拡大断面図である。
【図３】図１に示すメカニカルシールのガスケットの自由状態における部分拡大断面図である。
【図４】図１に示すメカニカルシールのメイティングリング、スリーブ、及びガスケットを図１におけるＺ方向に見た部分拡大平面図である。
【図５】本考案の実施の形態に係るメカニカルシールの使用状態を示すための軸線に沿う断面における断面図である。
【図６】従来のメカニカルシールの概略構成を示すための軸線に沿う断面における部分断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
以下、本考案の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本考案の実施の形態に係るメカニカルシール１の概略構成を示すための軸線ｘに沿う断面における断面図であり、図２は、図１に示すメカニカルシール１の部分拡大断面図である。本考案の実施の形態に係るメカニカルシール１は、例えば、自動車のウォータポンプにおいて、ウォータポンプのハウジングと、このハウジング内に挿通されたウォータポンプの回転軸との間を密閉するために適用される。
【００１９】
以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向を内側（軸線方向において一方の側）とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向を外側（軸線方向において他方の側）とする。具体的には、外側とは、メカニカルシール１の使用状態において、冷却液（クーラント液）等の密封対象物が存在しない若しくは密封対象物を存在させないようにする領域に面する方向であり、内側とは、メカニカルシール１の使用状態において、密封対象物が存在する領域に面する方向である。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、径方向ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側とし、軸線ｘに近付く方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側とする。
【００２０】
メカニカルシール１は、図１に示すように、軸線ｘ方向に延びる筒状の部分である筒部１１と、軸線ｘ方向において筒部１１の一方の側（内側）の端部から外周側に延びる円盤状の部分である壁部１２とを有する軸線ｘ周りに環状のスリーブ１０を備えている。スリーブ１０は、更に、スリーブ１０の壁部１２の外周側の端部から軸線ｘ方向において他方の側（外側）に延びている少なくとも一つの係止爪１３を有している。
【００２１】
スリーブ１０の筒部１１は、例えば図２に示すように、外側の部分が内周側に出っ張っており、軸線ｘに沿って延びる円筒状又は略円筒状の部分である内側筒部１４と、内側筒部１４よりも外側且つ内周側において軸線ｘに沿って延びる円筒状又は略円筒状の部分である外側筒部１５とを有している。なお、スリーブ１０の筒部１１は、内側筒部１４を有しておらず、外側の部分において内周側に出っ張っていなくてもよい。メカニカルシール１は、後述するように、メカニカルシール１の使用状態において、スリーブ１０の外側筒部１５において、ウォータポンプ２の回転軸２ａに嵌着される。
【００２２】
壁部１２は、図１，２に示すように、中空円盤状の部分である。係止爪１３は、スリーブ１０の壁部１２の外周側の端部から外側に向かって延びており、延び方向に直交する幅方向に、直線状に又は曲線状に延びている。係止爪１３の形状の詳細については後述する。
【００２３】
また、メカニカルシール１は、図１に示すように、スリーブ１０に嵌着されている軸線ｘ周りに環状のガスケット２０を備えている。ガスケット２０は、図１，２に示すように、軸線ｘ方向に延びる筒状の部分である嵌着部２１と、嵌着部２１の内側の端部から外周側に延びる鍔状の部分である突き当て部２２とを有している。
【００２４】
ガスケット２０は、嵌着部２１においてスリーブ１０に嵌着されており、ガスケット２０の嵌着部２１は、図２に示すように、内周側の面である内周面２３において、スリーブ１０の内側筒部１４の外周側の面である外周面１４ａと接触している。嵌着部２１の内周面２３は、径が内側筒部１４の外周面１４ａの径より小さくなっており、この領域において内側筒部１４の外周面１４ａに押し付けられるように、内側筒部１４に対する嵌着部２１の締め代が設定されている。嵌着部２１には、内周面２３に背向して外周面２５が広がっている。外周面２５は、外周方向に面する面であり、軸線ｘに沿って筒状に広がっている。
【００２５】
ガスケット２０は、図１，２に示すように、軸線ｘ方向において一方の側（内側）に面する面である内側接触面２４を有しており、この内側接触面２４においてスリーブ１０の壁部１２に接触している。内側接触面２４は、ガスケット２０の突き当て部２２に形成されている。突き当て部２２には、内側接触面２４に背向して外側接触面２６が広がっている。
【００２６】
また、メカニカルシール１は、図１に示すように、ガスケット２０に嵌着されている軸線ｘ周りに環状の部材であって、軸線ｘ方向において他方の側（外側）に面する面である環状の接触面３１を有するメイティングリング３０を備えている。また、メイティングリング３０は、外周側の面である外周面３２に、内周側に凹んだ軸線ｘ方向に延びる溝部３３を少なくとも一つ有している。メイティングリング３０の溝部３３内には、スリーブ１０の係止爪１３が挿入されている。
【００２７】
メイティングリング３０は、図２に示すように、断面が矩形又は略矩形であり、内周側の面である内周面３４において、ガスケット２０の嵌着部２１の外周面２５と接触している。メイティングリング３０の内周面３４は、径がガスケット２０の嵌着部２１の外周面２５の径より小さくなっており、メイティングリング３０と嵌着部２１との間の締め代が設定されている。また、メイティングリング３０は、図２に示すように、内側に面する面である押付面３５において、ガスケット２０の突き当て部２２の外側接触面２６に接触している。外周面３２及び内周面３４は、具体的には、軸線ｘに沿って筒状に広がっている。また、接触面３１及び押付面３５は、具体的には、軸線ｘに直交又は略直交する平面上又は略平面上に広がる面である。
【００２８】
また、メカニカルシール１は、図１に示すように、軸線ｘ周りに環状のカートリッジ４０を備えている。カートリッジ４０は、支持部４１と壁部４２と嵌合部４３とを有している。支持部４１は、スリーブ１０の筒部１１を収容可能に形成された軸線ｘ方向に延びる筒状の部分である。壁部４２は、軸線ｘ方向において支持部４１の他方の側（外側）の端部から外周側に延びる円盤状の部分である。嵌合部４３は、壁部４２の外周側の端部から軸線ｘ方向において一方の側（内側）に延びる環状の部分である。
【００２９】
支持部４１は、図２に示すように、軸線ｘに沿って延びる円筒状又は略円筒状の部分である。支持部４１は、支持部４１の画成する内周側の空間にスリーブ１０の筒部１１が収容可能になっている。
【００３０】
壁部４２は、図２に示すように、中空円盤状の部分であり、例えば軸線ｘに直交する又は略直交する平面に沿って延びている。嵌合部４３は、図２に示すように、軸線ｘに沿って延びる円筒状又は略円筒状の部分である。
【００３１】
また、カートリッジ４０は、支持部４１と壁部４２と嵌合部４３とによって形成された外側に向かって凹む軸線ｘ周りに環状の空間を有している。
【００３２】
メカニカルシール１は、後述するように、メカニカルシール１の使用状態において、カートリッジ４０の嵌合部４３において後述するウォータポンプ２のハウジング２ｂに嵌合されて固定される。従って、カートリッジ４０の嵌合部４３の外径は、ハウジング２ｂの軸孔の径よりも大きくなっている。
【００３３】
また、メカニカルシール１は、図１に示すように、弾性体から形成されたベローズ５０を備えている。ベローズ５０は、カートリッジ４０に嵌着されている軸線ｘ周りに環状の部分である取付部５１と、取付部５１よりも外周側において軸線ｘ周りに環状の部分である押さえ部５２と、取付部５１と押さえ部５２との間に延びる環状の部分である押圧部５３とを有している。
【００３４】
ベローズ５０の押さえ部５２は、図２に示すように、軸線ｘ方向において他方の側（外側）からシールリング７０と係合する係合部５５を有している。ベローズ５０の係合部５５は、内側を向いた面である環状の面である接触面５５ａと、内周側に面する面である押さえ面５５ｂとを有している。押さえ面５５ｂは、後述するシールリング７０の外周面７３に外周側から押し付けられるようになっている。
【００３５】
また、ベローズ５０は、取付部５１においてカートリッジ４０の支持部４１に外周側から嵌着されており、ベローズ５０の取付部５１は、内周側の面である内周面５６において、カートリッジ４０の支持部４１の外周側の面である外周面４１ａと接触している。取付部５１の内周面５６は、カートリッジ４０の支持部４１の外周面４１ａに外周側から押し付けられるようになっている。
【００３６】
押圧部５３は、環状の部材であり、円筒状であってもよく、断面が曲線を描く形状であってもよい。押圧部５３は、メカニカルシール１の使用状態において弾性変形することにより、押さえ部５２を内側に付勢するような形態となっている。また、ベローズ５０は、図２に示すように、取付部５１の外側の端部から外周側に延びる中空円盤状の部分であるフランジ部５４を有している。
【００３７】
更に、ベローズ５０は、取付部５１において、軸線ｘ周りの円周方向の少なくとも一部に亘って延びる外周側に向かって凸のリブ５７を有している。リブ５７は、軸線ｘ周りの円周方向の全体に亘り連続して延びていてもよい。ベローズ５０のリブ５７は、図２に示すように、取付部５１の外周側の面である外周面５１ａから外周側に突出した環状の部分である。リブ５７は、内側の端部である内側端部分５７ａが軸線ｘ方向において取付部５１の内周面５６よりも内側に位置していることが好ましい。これにより、後述するドライビングバンド６０をベローズ５０の取付部５１の内周面５６の外周側に配設することができる。
【００３８】
また、メカニカルシール１は、図１，２に示すように、ベローズ５０の取付部５１の外周面５１ａに嵌着されている軸線ｘ周りに環状のドライビングバンド６０を備えている。
【００３９】
ドライビングバンド６０は、内周側の面である内周面６０ａにおいて、ベローズ５０の取付部５１の外周面５１ａと接触している。ドライビングバンド６０は、内周面６０ａにおいて取付部５１の外周面５１ａを外周側から押圧するようになっている。
【００４０】
また、ドライビングバンド６０は、図１に示すように、リブ５７よりも軸線ｘ方向において他方の側（外側）に位置している。ドライビングバンド６０は、図２に示すように、ドライビングバンド６０の内側の面である内側端面６０ｂが、ベローズ５０のリブ５７に当接する位置に配設されている。ベローズ５０において、リブ５７とフランジ部５４との間の軸線ｘ方向における間隔は、ドライビングバンド６０の軸線ｘ方向における間隔と同じ又は略同じであることが好ましい。後述するように、使用状態におけるドライビングバンド６０の位置ずれを抑制できるからである。
【００４１】
また、メカニカルシール１は、図１に示すように、カートリッジ４０の支持部４１に摺動可能に取り付けられており、軸線ｘ方向においてメイティングリング３０の接触面３１に対向する面である押圧面７６を有する軸線ｘ周りに環状のシールリング７０を備えている。
【００４２】
シールリング７０は、図２に示すように、ベローズ５０の係合部５５の押さえ面５５ｂに接触する外周面７３を有する断面が略矩形の基体部７１と、基体部７１において外側面７５とは軸線ｘ方向において背向する側（内側）から突出する、メイティングリング３０の接触面３１に押し付けられる押圧面７６を有する押圧部７２とを有している。
【００４３】
基体部７１は、図２に示すように、軸線ｘを中心とする円筒状又は略円筒状の形状を有しており、外周面７３と、内周面７４と、外側面７５とを有している。外周面７３は、上述のように、ベローズ５０の押さえ部５２の係合部５５の押さえ面５５ｂが押し付けられるように形成されている。内周面７４は、基体部７１において外周面７３に背向する面であり、カートリッジ４０の支持部４１が挿入可能になっており、シールリング７０が内周面７４においてカートリッジ４０の支持部４１上を摺動可能に形成されている。外側面７５は、外周側の縁部において、ベローズ５０の押さえ部５２の係合部５５の接触面５５ａが接触するように形成されている。
【００４４】
押圧部７２は、基体部７１の外側面７５に背向して基体部７１から内側に向かって飛び出しており、内側に押圧面７６を有している。
【００４５】
また、メカニカルシール１は、図１に示すように、ベローズ５０の押さえ部５２の外周側の面である外周面５２ａに嵌着されている軸線ｘ周りに環状のケース８０と、軸線ｘ方向においてカートリッジ４０の壁部４２とケース８０との間に圧縮した状態で配設される軸線ｘ周りに環状のスプリング９０とを備えている。
【００４６】
次に、図３を用いて、本考案に係るメカニカルシール１のガスケット２０についてより詳細に説明する。図３は、図１に示すメカニカルシールのガスケットの自由状態における部分拡大断面図である。
【００４７】
図３に示すように、ガスケット２０の自由状態において、ガスケット２０の内側接触面２４は、軸線ｘ方向において一方の側（内側）に出っ張っている。ガスケット２０の自由状態とは、メカニカルシール１の組立前、即ちガスケット２０がスリーブ１０に嵌着される前の無負荷の状態である。また、ガスケット２０において、図３に示すように、ガスケット２０の内側接触面２４は、内周側にテーパ状の面２７を有する。
【００４８】
ガスケット２０は、具体的には図３に示すように、突き当て部２２の内側接触面２４の断面における輪郭が内側に凸となるようになっている。内側接触面２４は、軸線ｘ方向において内側に向かうに連れて拡径するテーパ状の面若しくは略テーパ状の面であるテーパ面２７と、テーパ面２７の外周側の端部から外周側に軸線ｘに対し直交又は略直交する平面上又は略平面上に広がる面である垂直面２８とから形成されている。ガスケット２０において、内周面２３とテーパ面２７との間は、図３に示すように、角面取りがなされて傾斜面２９が形成されていてもよい。なお、突き当て部２２の内側接触面２４は垂直面２８を有していなくてもよい。
【００４９】
ガスケット２０は、具体的には図３に示すように、嵌着部２１の内周面２３及び外周面２５間の径方向厚さが、軸線ｘ方向において外側に向かうに連れて内側における径方向厚さｔ１から径方向厚さｔ２に至るまで徐々に増加し、次いで、径方向厚さｔ２から径方向厚さｔ３に至るまで徐々に減少している。嵌着部２１の外側における径方向厚さｔ３は、嵌着部２１の内側における径方向厚さｔ１よりも薄い。また、ガスケット２０は、嵌着部２１の内周面２３が嵌着部２１の外周面２５よりも、内側に長く形成されている。
【００５０】
次に、図４を用いて、本考案に係るスリーブ１０の係止爪１３とメイティングリング３０の溝部３３とについて説明する。図４は、図１に示すメカニカルシールのメイティングリング、スリーブ、及びガスケットを図１におけるＺ方向に見た部分拡大平面図である。
【００５１】
メカニカルシール１において、図４に示すように、スリーブ１０の係止爪１３は、メイティングリング３０の溝部３３内に挿入されている。また、スリーブ１０の係止爪１３は、図４に示すように、軸線ｘ方向において他方の側（外側）に位置する部分である先端部１３ｂにおいて、軸線ｘ方向において一方の側（内側）に位置する部分である根元部１３ｃよりも、幅ｗが狭く形成されている。具体的には、スリーブ１０の係止爪１３は、係止爪１３の先端部１３ｂの延び方向に直交する方向の幅である幅ｗ１が係止爪１３の根元部１３ｃの延び方向に直交する方向の幅である幅ｗ２よりも狭く形成されている。また、スリーブ１０の係止爪１３は、係止爪１３の根元部１３ｃの幅ｗ２がメイティングリング３０の溝部３３の延び方向に直交する方向の幅である幅ｗ３よりも狭く形成されている。加工公差や組立公差の点から根元部１３ｃの幅ｗ２と溝部３３のｗ３とを全く同一に設定することは難しいため、後述するように、根元部１３ｃの幅ｗ２と溝部３３のｗ３との間隙ｇを極力狭くすることが好ましい。
【００５２】
また、係止爪１３の先端部１３ｂの幅ｗ１は、軸線ｘ方向において他方の側（外側）に向かって徐々に狭く形成されている。係止爪１３は、具体的には図４に示すように、根元部１３ｃにおいて、軸線ｘに沿って延びる周方向を向く根元側側面１３ｄ，１３ｄを有しており、先端部１３ｂにおいて、係止爪１３の外側に面する端面である端面１３ａに向かって係止爪１３が先細りになるように形成された円周方向を向く先端側側面１３ｅ，１３ｅを有している。また、係止爪１３は、先端部１３ｂの先端側側面１３ｅ，１３ｅから端面１３ａに滑らかに繋がる丸面取り部であるＲ部１３ｆ，１３ｆを有している。係止爪１３は、Ｒ部１３ｆを有していなくてもよい。
【００５３】
メカニカルシール１において、スリーブ１０の材質は、密封対象である冷却液（クーラント液）等の特性に応じて適宜選択されるものであり、例えばスリーブ１０は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、鋼板等から形成されている。ガスケット２０は、ゴム製材料から形成されており、具体的にはフッ素ゴム（ＦＫＭ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等から形成されている。メイティングリング３０は、具体的には、炭化珪素、セラミック、超硬合金、カーボン材等から形成されている。カートリッジ４０は、例えばステンレス鋼、アルミニウム、銅、鋼板等から形成されている。ベローズ５０は、ゴム材から形成されている。シールリング７０は、具体的には、炭化珪素、セラミック、超硬合金、カーボン材等から形成されている。
【００５４】
次に、上述の構成を有する本考案の実施の形態に係るメカニカルシール１の使用状態について説明する。図５は、本考案の実施の形態に係るメカニカルシール１の使用状態を示すための軸線に沿う断面における断面図である。
【００５５】
メカニカルシール１は、図５に示すように、スリーブ１０の外側筒部１５において、ウォータポンプ２の回転軸２ａに嵌着されている。また、メカニカルシール１は、カートリッジ４０の嵌合部４３においてウォータポンプ２のハウジング２ｂの軸孔２ｃに嵌合しており、ウォータポンプ２のハウジング２ｂに対して位置決めされている。
【００５６】
また、使用状態におけるメカニカルシール１において、シールリング７０の押圧面７６は、ベローズ５０の押圧部５３とスプリング９０とによってメイティングリング３０の接触面３１に押し付けられている。シールリング７０は、シールリング７０の押圧面７６を介して、ベローズ５０の係合部５５の接触面５５ａにより加えられる軸線ｘ方向における押付力と、スプリング９０により加えられる軸線ｘ方向における押付力との合力から成る軸線ｘ方向の合成押付力を、メイティングリング３０の接触面３１に加えている。
【００５７】
ドライビングバンド６０がベローズ５０の取付部５１に設けられたリブ５７よりも外側に位置していることにより、即ちドライビングバンド６０が軸線ｘ方向においてリブ５７とフランジ部５４との間に位置していることにより、メカニカルシール１の使用状態において、ベローズ５０の取付部５１に対するドライビングバンド６０の軸線ｘ方向における位置ずれの抑制を図ることができる。このため、ドライビングバンド６０を介して、ベローズ５０の取付部５１に所望の押付力を加えることができ、また、カートリッジ４０の支持部４１に対する均一な押付力を加えることができ、シールリング７０を所望の力でメイティングリング３０に押し付けることができる。このようにして、本考案によれば、メイティングリング３０の接触面３１とシールリング７０の押圧面７６との間の鳴きの発生の抑制を図るとともに、接触面３１と押圧面７６との間の密封性能の低下の抑制を図っている。
【００５８】
また、メカニカルシール１において、図５に示すように、ガスケット２０の嵌着部２１は、スリーブ１０とメイティングリング３０との径方向の間において圧縮され、スリーブ１０とメイティングリング３０との間の径方向の隙間の密閉を図っている。本実施の形態に係るメカニカルシール１においては、ガスケット２０の嵌着部２１は、径方向厚さが軸線ｘ方向において外側に向かうに連れて厚くなっており、内周側及び外周側に凸となっているので、径方向においてメイティングリング３０が移動した場合であっても、スリーブ１０とメイティングリング３０との間の間隔が径方向厚さｔ２を超えない範囲において、嵌着部２１はスリーブ１０とメイティングリング３０との間の密封を図ることができる。このため、メイティングリング３０の径方向における位置ずれに対する密封性能を向上させることができる。
【００５９】
また、メカニカルシール１において、図５に示すように、ガスケット２０の突き当て部２２は、スリーブ１０とメイティングリング３０との軸線ｘ方向の間において圧縮され、メイティングリング３０を外側に押圧している。本実施の形態に係るメカニカルシール１においては、ガスケット２０の突き当て部２２は、内側接触面２４が内側に向かって出っ張っているので、軸線ｘ方向においてメイティングリング３０が移動した場合であっても、メイティングリング３０のスリーブ１０に対する軸線ｘ方向におけるずれ幅が内側接触面２４の出っ張り分を超えない範囲において、突き当て部２２はメイティングリング３０を軸線ｘ方向に押圧することができ、メイティングリング３０の接触面３１とシールリング７０の押圧面７６との接触状態を維持することができる。このため、メイティングリング３０の軸線ｘ方向におけるずれに対して、メイティングリング３０の接触面３１に対するシールリング７０の押圧面７６の押付力の維持を図ることができる。このため、メイティングリング３０とシールリング７０との接触面における鳴きの発生の抑制を図るとともに、この接触面における密封性能の低下の抑制を図ることができる。
【００６０】
また、本考案によれば、根元部１３ｃの幅ｗ２と溝部３３のｗ３との間隙ｇを極力狭くできるため、メカニカルシール１の使用状態において、係止爪１３の溝部３３内での往復動する範囲を小さくでき、ひいては鳴きの発生を抑制することができる。
【００６１】
このように、本考案の実施の形態に係るメカニカルシール１によれば、メイティングリング３０とシールリング７０との間における軸線方向の位置ずれを抑制することができる。
【００６２】
以上、本考案の実施の形態について説明したが、本考案は上記本考案の実施の形態に係るメカニカルシール１に限定されるものではなく、本考案の概念及び実用新案登録請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要の形状、材料、配置、サイズ等は、本考案の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
【００６３】
また、本実施の形態に係るメカニカルシール１は、内燃機関のウォータポンプの回転軸に適用されるものとしたが、本考案に係るメカニカルシールの適用対象はこれに限られるものではなく、他の車両や汎用機械、産業機械等の回転軸等、本考案の奏する効果を利用し得る全ての構成に対して、本考案は適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１，１００  メカニカルシール
２，２００  ウォータポンプ
２ａ，２０３  回転軸
２ｂ，２０１  ハウジング
２ｃ，２０２  軸孔
１０，１０１  スリーブ
１１  筒部
１２  壁部
１３  係止爪
１３ａ  端面
１３ｂ  先端部
１３ｃ  根元部
１３ｄ  根元側側面
１３ｅ  先端側側面
１３ｆ  Ｒ部
１４  内側筒部
１４ａ  外周面
１５  外側筒部
２０，１０２  ガスケット
２１  嵌着部
２２  突き当て部
２３  内周面
２４  内側接触面
２５  外周面
２６  外側接触面
２７  テーパ面
２８  垂直面
２９  傾斜面
３０，１０３  メイティングリング
３１  接触面
３２  外周面
３３  溝部
３４  内周面
３５  押付面
４０，１０４  カートリッジ
４１  支持部
４１ａ  外周面
４２  壁部
４３  嵌合部
５０，１０６  ベローズ
５１  取付部
５１ａ  外周面
５２  押さえ部
５２ａ  外周面
５３  押圧部
５４  フランジ部
５５  係合部
５５ａ  接触面
５５ｂ  押さえ面
５６  内周面
５７  リブ
５７ａ  内側端部分
６０，１０７  ドライビングバンド
６０ａ  内周面
６０ｂ  内側端面
７０，１０５  シールリング
７１  基体部
７２  押圧部
７３  外周面
７４  内周面
７５  外側面
７６  押圧面
８０  ケース
９０，１０８  スプリング
２０４  間隙
ａ  内側
ｂ  外側
ｃ  外周側
ｄ  内周側
ｇ  間隙
ｔ１，ｔ２，ｔ３  厚さ
ｗ１，ｗ２，ｗ３  幅
ｘ  軸線
【図１】
0003210688.tif 000003
【図２】
0003210688.tif 000004
【図３】
0003210688.tif 000005
【図４】
0003210688.tif 000006
【図５】
0003210688.tif 000007
【図６】
0003210688.tif 000008