(57)【要約】【課題】既存の密封機構をそのまま利用しつつ密封性能に優れた低コストの水ポンプ軸受を提供する。【解決手段】インペラ２に接続されて共に回転可能な回転部材(外輪)４と、回転部材に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材(内輪)６と、回転部材と静止部材との間に設けられた密封機構１２とを備えた水ポンプ軸受であって、密封機構は、静止部材に固定された環状のスリンガ１４と、回転部材に固定された環状のシール体１６とを備えており、スリンガは、その基端(固定部１４ａ)が静止部材に固定され、その先端(延出端１４ｔ)がシール体に接触した状態で位置決めされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラに接続され且つ当該インペラと共に回転可能な回転部材と、回転部材に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材と、回転部材と静止部材との間に設けられた密封機構とを備えた水ポンプ軸受であって、
密封機構は、回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定された環状のスリンガと、回転部材及び静止部材のいずれか他方に固定された環状のシール体とを備えており、
スリンガは、その基端が回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定され、その先端がシール体に接触した状態で位置決めされていることを特徴とする水ポンプ軸受。
【請求項２】
スリンガは、その基端と先端との間において、その一部がシール体に接触した状態で位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の水ポンプ軸受。
【請求項３】
スリンガは、その基端と先端との間の一部、或いは、先端のいずれか一方をシール体から僅かに離間して位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水ポンプ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水や水蒸気などで満たされた雰囲気中で使用される水ポンプ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水ポンプ軸受には、例えば特許文献１に示すように、インペラを回転させるための軸体と、当該軸体を覆って対向配置された外輪との間に密封機構が設けられている。密封機構は、外輪に固定されたシール体を備えており、シール体の先端には、軸体に摺接可能なリップが突設されている。この場合、軸受回転中に、軸体に対してリップが常時摺接することで、例えば水や水蒸気などの異物の浸入が防止されている。
【０００３】
ところで、かかる水ポンプ軸受は、比較的高い水圧や水蒸気圧が作用する雰囲気中で使用される場合がある。そこで、例えば特許文献２には、シール体の先端に主リップと補助リップとを突設させた二重シール構造を成す密封機構が提案されており、これにより、密封機構の密封性能の向上が図られている。
【０００４】
しかしながら、従来の二重シール構造では、既存の密封機構をそのまま利用することはできず、主リップに加えて補助リップを増設しなければならない。この場合、各リップを製造するためのプロセスが煩雑になると共に、手間もかかる。このため、密封機構の製造コストが上昇し、その結果、水ポンプ軸受全体の製造コストが上昇してしまう。
【０００５】
また、従来の二重シール構造において、主リップは外部に向けて突設されているため、外部からの例えば水や水蒸気の浸入を防止することはできるが、軸受内部の潤滑剤が外部に漏洩してしまう虞がある。また、外輪回転で使用される場合、その軸受回転中の遠心力の大きさによっては、補助リップが変形し、その結果、密封性能を一定に維持することが困難になってしまう虞がある。
【０００６】
そこで、既存の密封機構をそのまま利用しつつ密封性能に優れた低コストの水ポンプ軸受の開発が望まれているが、現在そのような軸受は知られていない。
【特許文献１】実公昭６２−６６０２６号公報
【特許文献２】実公昭６３−１６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、既存の密封機構をそのまま利用しつつ密封性能に優れた低コストの水ポンプ軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、インペラに接続され且つ当該インペラと共に回転可能な回転部材と、回転部材に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材と、回転部材と静止部材との間に設けられた密封機構とを備えた水ポンプ軸受であって、密封機構は、回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定された環状のスリンガと、回転部材及び静止部材のいずれか他方に固定された環状のシール体とを備えており、スリンガは、その基端が回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定され、その先端がシール体に接触した状態で位置決めされている。この場合、スリンガの基端と先端との間において、その一部をシール体に接触した状態で位置決めしても良い。また、スリンガの基端と先端との間の一部、或いは、先端のいずれか一方をシール体から僅かに離間して位置決めしても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、既存の密封機構をそのまま利用しつつ密封性能に優れた低コストの水ポンプ軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る水ポンプ軸受について、添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)には、外輪回転タイプの水ポンプ軸受が示されており、水ポンプ軸受は、インペラ２に接続され且つ当該インペラ２と共に回転可能な回転部材(外輪)４と、回転部材４に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材(内輪)６と、回転部材４と静止部材６との間に複列で組み込まれた複数の転動体８とを備えている。なお、回転部材４には、駆動源(図示しない)により回転制御されるプーリＲが接続され、プーリＲを介して回転軸Ａｘに接続されており、当該プーリＲを回転させることで、回転軸Ａｘに接続されたインペラ２を回転させることができる。一方、静止部材６は、ハウジングフレームＨｆを介して固定部位(図示しない)に固定され、非回転状態に維持されている。
【００１１】
かかる水ポンプ軸受には、例えば水や水蒸気などの異物の浸入を防止すると共に、潤滑剤の漏洩を防止ために、インペラ２寄りに配置された外側シール１０と、回転部材４と静止部材６との間に設けられた密封機構１２とが設けられている。この場合、外側シール１０としては、密封板(例えば、シール、シールド)や既存の密封装置(例えば、パッキン)などを適用すれば良いため、ここでは特に説明しないが、当該外側シール１０は、必ずしも必要では無い。
【００１２】
また、密封機構１２は、図１(ｂ)に示すように、静止部材６に固定された環状のスリンガ１４と、当該スリンガ１４と転動体８との間に介在され、回転部材４に固定された環状のシール体１６とを備えている。なお、図面には、転動体８として“玉”を例示しているが、これに代えて、“ころ”が適用される場合もある。また、図面には、各転動体８を回転自在に保持する保持器１８が例示されているが、当該保持器１８の種類は、例えば水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて、冠形保持器や波形保持器など任意のものを選択することができるため、ここでは特に限定しない。
【００１３】
シール体１６は、既存のものをそのまま利用することが可能であり、一例として回転部材(外輪)４側から静止部材(内輪)６側に向けて延出した心金１６ａにゴム材１６ｂを被覆して構成されている。また、シール体１６は、その基端が回転部材４に形成された環状のシール溝４ｇに嵌合して固定され、その先端がスリンガ１４及び静止部材６に対して摺接した状態で位置決めされている。この場合、シール体１６の先端には、スリンガ１４に向けて延出し且つ当該スリンガ１４に摺接する環状の主リップＬ１と、静止部材６に向けて延出し且つ当該静止部材６に摺接する環状の副リップＬ２とが設けられている。なお、主リップＬ１は、スリンガ１４に摺接して例えば水や水蒸気などの異物の軸受内部への浸入を防止し、副リップＬ２は、静止部材６に摺接して潤滑剤の軸受外部への漏洩を防止している。
【００１４】
一方、スリンガ１４は、その基端が静止部材６に固定され、その先端がシール体１６に接触した状態で位置決めされている。この場合、スリンガ１４は、静止部材６に嵌合して固定された筒状の固定部(基端)１４ａと、固定部１４ａから垂直方向に立ち上げられた中空円板状の立上部１４ｂと、立上部１４ｂからシール体１６方向に延出し、その延出端(先端)１４ｔがシール体１６に接触した状態で位置決めされた筒状の接触部１４ｃとを備えている。
【００１５】
このような密封機構１２では、スリンガ１４(接触部１４ｃ)の延出端１４ｔがシール体１６に摺接した状態で位置決めされている。具体的には、シール体１６を構成するゴム材１６ｂは、心金１６ａの外側(即ち、スリンガ１４に対向する側)に被覆されているため、スリンガ１４(接触部１４ｃ)の延出端１４ｔは、シール体１６のゴム材１６ｂに摺接した状態で位置決めされている。
【００１６】
なお、シール体１６に対するスリンガ１４の延出端１４ｔの摺接圧力は、密封性能を高く維持し、同時に軸受の回転性能を低下させることが無いように設定されるが、このときの圧力値は、例えばスリンガ１４(接触部１４ｃ)の大きさや形状、シール体１６のゴム材１６ｂの種類や表面形状、或いは水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定しない。
【００１７】
以上、本実施の形態によれば、軸受回転中に例えば水や水蒸気などの異物が外側シール１０を越えて軸受内部に浸入した場合でも、当該異物は、接触部１４ｃの延出端１４ｔがシール体１６に摺接しているスリンガ１４によって確実に塞き止めることができる。この場合、シール体１６(主リップＬ１、副リップＬ２)が異物に直接晒されることを防止することができる。これにより、シール体１６(主リップＬ１、副リップＬ２)の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００１８】
即ち、本実施の形態によれば、既存の密封機構をそのまま利用し、スリンガ１４の延出端１４ｔをシール体１６に摺接させるだけでシール体１６(主リップＬ１、副リップＬ２)の密封性能を一定に維持することができる。これにより、従来に比べて低コストで密封性能に優れた水ポンプ軸受を実現することができる。
【００１９】
なお、本発明は、上述した第１の実施の形態に限定されることは無く、以下のような各変形例としても同様の効果を実現することができる。
第１の変形例として、図２(ａ)に示された水ポンプ軸受において、スリンガ１４は、静止部材(内輪)６に嵌合して固定された筒状の固定部１４ａと、固定部１４ａからシール体１６方向に延出し、その延出端１４ｔがシール体１６に摺接した状態で位置決めされた筒状の接触部１４ｃとを備えている。
【００２０】
本変形例によれば、上述した実施の形態の立上部１４ｂが不要となるため、スリンガ１４の構成を簡略化することができる。これにより、密封機構１２の製造コストを低減させることが可能となり、その結果、水ポンプ軸受の低コスト化を実現することができる。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２１】
第２の変形例として、図２(ｂ)に示された水ポンプ軸受は、上記第１の変形例の改良であり、スリンガ１４は、その基端と先端との間において、その一部がシール体１６に接触した状態で位置決めされている。具体的には、スリンガ１４の延出端１４ｔから更に延出部１４ｄを延在させ、当該延出部１４ｄの延出端(先端)１４ｅをシール体１６に摺接した状態で位置決めしている。なお、図面では一例として、延出部１４ｄは、延出端１４ｔを基端としてシール体１６から離間させた後、再びシール体１６方向へ延出させているが、要するに、延出部１４ｄの延出端１４ｅをシール体１６に摺接させることができれば図の構成に限定されることは無い。
【００２２】
本変形例によれば、スリンガ１４をシール体１６に対して２箇所(延出端１４ｔ、延出端１４ｅ)で摺接させた二重シール構造の密封機構１２を実現することができる。これにより、密封性能を飛躍的に向上させることができる。また、延出端１４ｔから更に延出部１４ｄを延在させるだけで済むため、製造コストもかからない。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２３】
第３の変形例として、図２(ｃ)に示された水ポンプ軸受は、上記第２の変形例の改良であり、スリンガ１４は、その基端と先端との間の一部、或いは、先端のいずれか一方をシール体から僅かに離間して位置決めされている。具体的には、延出端１４ｔ又は延出端１４ｅのいずれか一方をシール体１６に対して非接触状態に位置決めしている。図面では一例として、接触部１４ｃの延出端(先端)１４ｔをシール体１６から僅かに離間させた状態に位置付けている。
【００２４】
本変形例によれば、延出端１４ｔをシール体１６に対して非接触状態としたことで、スリンガ１４とシール体１６との間の接触面積を小さくすることが可能となり、その結果、軸受の低トルク化を図ることができる。また、これと同時に、延出端１４ｔとシール体１６との間には、密封性に優れたラビリンス領域Ｐが構成されるため、二重シール構造と同様の密封性能を維持することができる。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２５】
第４の変形例として、図２(ｄ)に示された水ポンプ軸受は、上記第３の変形例の改良であり、延出端１４ｔとシール体１６との間のラビリンス領域Ｐを延長させている。ラビリンス領域Ｐの延長方法は、図面では一例として、シール体１６に対して非接触状態に位置決めした延出端１４ｔを基端とし、延出部１４ｄをシール体１６から僅かに離間した状態で当該シール体１６に沿って延長した後、その延出端１４ｅをシール体１６に摺接させている。かかる方法は一例であり、ラビリンス領域Ｐを延長させることができれば図の構成に限定されることは無い。
【００２６】
本変形例によれば、ラビリンス領域Ｐを延長させたことで、軸受の低トルク化を図りつつ、密封性能を飛躍的に向上させた二重シール構造を実現することができる。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２７】
また、上述した第１の実施の形態(図１(ａ),(ｂ))及び各変形例(図２(ａ)〜(ｄ))において、シール体１６の副リップＬ２は、静止部材６に摺接させているが、これに代えて、副リップＬ２を静止部材６に対して僅かに離間させて位置決めしても良い。このようにしても、副リップＬ２と静止部材６との間には、ラビリンスを構成することができるため、潤滑剤の漏洩を防止することができる。
【００２８】
また、上述した第１の実施の形態及び各変形例の密封機構１２では、スリンガ１４を静止部材(内輪)６に固定し、シール体１６を回転部材(外輪)４に固定した構成としたが、これに代えて、スリンガ１４を回転部材(外輪)４に固定し、シール体１６を静止部材(内輪)６に固定した構成としても良い。このような構成の場合、回転部材(外輪)４の回転中において、スリンガ１４は、遠心力の影響を受けることは無い。このため、副リップＬ２が変形してしまう虞も無い。これにより、密封機構の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る水ポンプ軸受について、添付図面を参照して説明する。
図３(ａ)には、軸回転タイプの水ポンプ軸受が示されており、水ポンプ軸受は、インペラ２に接続され且つ当該インペラ２と共に回転可能な回転部材(軸)４と、回転部材４に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材(外輪)６と、回転部材４と静止部材６との間に複列で組み込まれた複数の転動体８(図３(ｂ))とを備えている。なお、回転部材４には、駆動源(図示しない)により回転制御されるプーリＲが接続されており、当該プーリＲを回転させることで、回転部材４に接続されたインペラ２を回転させることができる。一方、静止部材６は、ハウジングフレームＨｆを介して固定部位(図示しない)に固定され、非回転状態に維持されている。
【００３０】
かかる水ポンプ軸受には、例えば水や水蒸気などの異物の浸入を防止すると共に、潤滑剤の漏洩を防止ために、インペラ２寄りに配置された外側シール１０と、回転部材４と静止部材６との間に設けられた密封機構１２とが設けられている。この場合、外側シール１０としては、密封板(例えば、シール、シールド)や既存の密封装置(例えば、パッキン)などを適用すれば良いため、ここでは特に説明しないが、当該外側シール１０は、必ずしも必要では無い。
【００３１】
また、密封機構１２は、図３(ｂ)に示すように、回転部材４に固定された環状のスリンガ１４と、当該スリンガ１４と転動体８との間に介在され、静止部材６に固定された環状のシール体１６とを備えている。なお、図面には、転動体８として“玉”を例示しているが、これに代えて、“ころ”が適用される場合もある。また、図面には、各転動体８を回転自在に保持する保持器１８が例示されているが、当該保持器１８の種類は、例えば水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて、冠形保持器や波形保持器など任意のものを選択することができるため、ここでは特に限定しない。
【００３２】
シール体１６は、既存のものをそのまま利用することが可能であり、一例として静止部材(外輪)６側から回転部材(軸)４側に向けて延出した心金１６ａにゴム材１６ｂを被覆して構成されている。当該シール体１６は、その基端が静止部材６に形成された環状のシール溝４ｇに嵌合して固定され、その先端がスリンガ１４及び回転部材４に対して摺接した状態で位置決めされている。この場合、シール体１６の先端には、スリンガ１４に向けて延出し且つ当該スリンガ１４に摺接する環状の主リップＬ１と、回転部材４に向けて延出し且つ当該回転部材４に摺接する環状の副リップＬ２とが設けられている。なお、主リップＬ１は、スリンガ１４に摺接して例えば水や水蒸気などの異物の軸受内部への浸入を防止し、副リップＬ２は、回転部材４に摺接して潤滑剤の軸受外部への漏洩を防止している。
【００３３】
一方、スリンガ１４は、その基端が回転部材４に固定され、その先端がシール体１６に接触した状態で位置決めされている。この場合、スリンガ１４は、回転部材４に嵌合して固定された筒状の固定部(基端)１４ａと、固定部１４ａから垂直方向に立ち上げられた中空円板状の立上部１４ｂと、立上部１４ｂからシール体１６方向に延出し、その延出端(先端)１４ｔがシール体１６に接触した状態で位置決めされた筒状の接触部１４ｃとを備えている。
【００３４】
このような密封機構１２では、スリンガ１４(接触部１４ｃ)の延出端１４ｔがシール体１６に摺接した状態で位置決めされている。具体的には、シール体１６を構成するゴム材１６ｂは、心金１６ａの外側(即ち、スリンガ１４に対向する側)に被覆されているため、スリンガ１４(接触部１４ｃ)の延出端１４ｔは、シール体１６のゴム材１６ｂに摺接した状態で位置決めされている。
【００３５】
なお、シール体１６に対するスリンガ１４の延出端１４ｔの摺接圧力は、密封性能を高く維持し、同時に軸受の回転性能を低下させることが無いように設定されるが、このときの圧力値は、例えばスリンガ１４(接触部１４ｃ)の大きさや形状、シール体１６のゴム材１６ｂの種類や表面形状、或いは水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定しない。
【００３６】
以上、本実施の形態によれば、軸受回転中に例えば水や水蒸気などの異物が外側シール１０を越えて軸受内部に浸入した場合でも、当該異物は、接触部１４ｃの延出端１４ｔがシール体１６に摺接しているスリンガ１４によって確実に塞き止めることができる。この場合、シール体１６(主リップＬ１、副リップＬ２)が異物に直接晒されることを防止することができる。これにより、シール体１６(主リップＬ１、副リップＬ２)の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００３７】
即ち、本実施の形態によれば、既存の密封機構をそのまま利用し、スリンガ１４の延出端１４ｔをシール体１６に摺接させるだけでシール体１６(主リップＬ１、副リップＬ２)の密封性能を一定に維持することができる。これにより、従来に比べて低コストで密封性能に優れた水ポンプ軸受を実現することができる。また、上述した実施の形態によれば、回転部材(軸)４の回転中において、スリンガ１４は、遠心力の影響を受けることは無い。このため、副リップＬ２が変形してしまう虞も無い。これにより、密封機構の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述した第２の実施の形態に限定されることは無く、以下のような第１〜第４の変形例(図４(ａ)〜(ｄ))としても同様の効果を実現することができる。なお、これら各変形例において、密封機構１２のスリンガ１４を回転部材４に固定し、シール体１６を静止部材６に固定した構成以外は、図２(ａ)〜(ｄ)の各変形例の水ポンプ軸受と同一構成であるため、その説明は省略する。
【００３９】
また、上述した第２の実施の形態(図３(ａ),(ｂ))及び各変形例(図４(ａ)〜(ｄ))において、シール体１６の副リップＬ２は、回転部材４に摺接させているが、これに代えて、副リップＬ２を回転部材４に対して僅かに離間させて位置決めしても良い。このようにしても、副リップＬ２と回転部材４との間には、ラビリンスを構成することができるため、潤滑剤の漏洩を防止することができる。
【００４０】
また、上述した第２の実施の形態(図３(ａ),(ｂ))及び各変形例(図４(ａ)〜(ｄ))の密封機構１２では、スリンガ１４を回転部材(軸)４に固定し、シール体１６を静止部材(外輪)６に固定した構成としたが、これに代えて、スリンガ１４を静止部材(外輪)６に固定し、シール体１６を回転部材(軸)４に固定した構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】(ａ)は、本発明の第１の実施の形態に係る外輪回転タイプの水ポンプ軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の水ポンプ軸受に設けられた密封機構の構成を一部拡大して示す断面図。
【図２】(ａ)は、第１の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、第２の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｃ)は、第３の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｄ)は、第４の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図。
【図３】(ａ)は、本発明の第２の実施の形態に係る内輪回転タイプの水ポンプ軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の水ポンプ軸受に設けられた密封機構の構成を一部拡大して示す断面図。
【図４】(ａ)は、第１の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、第２の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｃ)は、第３の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｄ)は、第４の変形例に係る水ポンプ軸受の構成を一部拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
２  インペラ
４  回転部材
６  静止部材
１２  密封機構
１４  スリンガ
１４ａ  固定部(基端)
１４ｔ  延出端(先端)
１６  シール体
【図１】
2008303896.tif 000003
【図２】
2008303896.tif 000004
【図３】
2008303896.tif 000005
【図４】
2008303896.tif 000006