(57)【要約】【課題】シール機能を低下させることなく、シールトルクを低減するとともに、シール温度の上昇及びシール音を抑制し、また金型の分割数を減少させ、コスト低減を図る。【解決手段】本発明のウォータポンプ用軸受シール装置１０は、シール部材２０の弾性体２１の主リップ部２４及び副リップ部２５を、回転軸６に接触されるとともに、弾性体２１の第３リップ部２６及び第４リップ部２７を、スリンガー部３０との間で非接触とされてラビリンスを形成される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに固定された外輪と、一端部にプーリを設けられるとともに、他端部にインペラを設けられた回転軸と、外輪及び回転軸間に軸方向に沿って複数列に設けられた転動体とを備え、各転動体によって回転軸を外輪を介してハウジングに回転自在に支持するウォータポンプ用装置において、外輪と回転軸との間を、外輪側に設けられたシール部材及び回転軸側に設けられたスリンガー部によってシールするウォータポンプ用軸受シール装置であって、
前記シール部材は、弾性体に補強材を組み合わされてなり、且つ弾性体は、外輪の内周面に形成されたシール取付溝に圧入される基端部と、
軸方向外向きに延設され、回転軸又はスリンガー部に接触される主リップ部と、主リップ部と反対側向きに延設され、回転軸又はスリンガー部に接触される副リップ部と、
主リップ部より外径側に主リップ部と同じ向きに延設され、スリンガー部に非接触とされる第３リップ部と、
主リップ部と第３リップ部との間に第３リップ部と所定の間隔をあけて、主リップ部及び第３リップ部と同じ向きに延設され、スリンガー部に非接触とされる第４リップ部とを備え、
前記主リップ部及び副リップ部を、回転軸又はスリンガー部に接触されるとともに、前記第３リップ部及び第４リップ部を、スリンガー部との間で非接触とされてラビリンスを形成されることを特徴とするウォータポンプ用軸受シール装置。
【請求項２】
前記シール部材の弾性体材料が、ＮＢＲ又はＳ−ＮＢＲであることを特徴とする請求項１記載のウォータポンプ用軸受シール装置。
【請求項３】
前記シール部材の弾性体の基端部には、軸方向外側又は内側に切り欠きが設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のウォータポンプ用軸受シール装置。
【請求項４】
前記シール部材の弾性体の第３リップ部及び第４リップ部が、厚さを均一に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウォータポンプ用軸受シール装置。
【請求項５】
前記スリンガー部の材料が、ＳＥＣＣ材又は真鍮材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウォータポンプ用軸受シール装置。
【請求項６】
前記スリンガー部の材料が、耐熱性プラスチック材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウォータポンプ用軸受シール装置。
【請求項７】
前記シール部材の弾性体の主リップ部の形状は、主リップ部のボリュームが所定値以上となるように設定されることを特徴とする請求項１記載のウォータポンプ用軸受シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車の水冷エンジン等に使用され、回転軸を回転自在に支持するウォータポンプ用装置内への冷却水、水蒸気等の浸入を防止するウォータポンプ用軸受シール装置に関し、詳しくは軸受トルク及び生産コストを低減するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から回転軸を回転自在に支持するウォータポンプ用装置内への冷却水や水蒸気等の浸入を防止するウォータポンプ用軸受シール装置は知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１で開示されているウォータポンプ用軸受シール装置を示す図である。図５に示されるように、ウォータポンプ用軸受シール装置５０は、第１副リップ５１、主リップ５２、及び第２副リップ５３を備えた外輪側シール環５４と、回転軸５５に嵌合固定された第１円筒部５６、中間部５７、及び第２円筒部５８を備えた軸側シール環５９とからなる。ウォータポンプ用軸受シール装置５０において、外輪側シール環５４の主リップ５２は、軸側シール環５９の第１円筒部５６の外周面に接触されるとともに、外輪側シール環５４の第２副リップ５３は、軸側シール環５９の第２円筒部５８の外周面に接触されており、これらの接触シールにより外輪６０と回転軸５９との間がシールされている。
【０００４】
図６は、特許文献２で開示されているウォータポンプ用軸受シール装置を示す図である。図６に示されるように、ウォータポンプ用軸受シール装置７０において、外輪７１の端部に形成されたシール溝７１ａには、シール部材７２が設けられており、シール部材７２は、ステンレス製のフリンガー７３との組み合わせによって外輪７１と回転軸７４との間をシールしている。
【０００５】
すなわち、シール部材７２は、芯金７５、シール体７６、主リップ部７７、副リップ部７８、及び第３リップ部７９を備えている。主リップ部７７はフリンガー７３の小円筒部７３ａの外周面に接触され、副リップ部７８は回転軸７４の外周面に接触され、第３リップ部７９はフリンガー７３の中円筒部７３ｂの外周面に接触されて、それぞれシール機能を達成している。また、第３リップ部７９は、フリンガー７３の大円筒部７３ｃによって外部から遮蔽されるように非接触状態で覆われ、冷却水の蒸気や水滴が直接降りかかることを防止されている。
【０００６】
上述した図５及び図６に示すいずれのウォータポンプ用軸受シール装置５０，７０でも、３重リップ形式の接触式シールの採用による高いシール性が確保されており、ウォータポンプ用装置内への冷却水、水蒸気等の浸入による不具合は激減されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９―２１３９６号公報（第２〜３頁、第２図）
【特許文献２】
特開平１１―１３８９１号公報（第３頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、水浸入等に対する軸受シール性能が向上したのと同様に、メカニカルシールのシール性能も向上してきており、メカニカルシールを通過してウォータポンプ用装置内に浸入しようとする冷却水、水蒸気等が減少している。このため、必ずしも上述した図５及び図６に示すような３重リップ形式の接触式シールでなくても、ウォータポンプ用装置内への冷却水や水蒸気等の浸入を確実に防止できる可能性が出てきた。
【０００９】
本発明は、シール機能を低下させることなく、シールトルクを低減することができるとともに、シール温度の上昇及びシール音を抑制することができるウォータポンプ用軸受シール装置を提供することを目的としている。また、金型の分割数を減少させることができ、コスト低減を図ることができるウォータポンプ用軸受シール装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のウォータポンプ用軸受シール装置は、ハウジングに固定された外輪と、一端部にプーリを設けられるとともに、他端部にインペラを設けられた回転軸と、外輪及び回転軸間に軸方向に沿って複数列に設けられた転動体とを備え、各転動体によって回転軸を外輪を介してハウジングに回転自在に支持するウォータポンプ用装置において、外輪と回転軸との間を、外輪側に設けられたシール部材及び回転軸側に設けられたスリンガー部によってシールするウォータポンプ用軸受シール装置であって、前記シール部材は、弾性体に補強材を組み合わされてなり、且つ弾性体は、外輪の内周面に形成されたシール取付溝に圧入される基端部と、軸方向外向きに延設され、回転軸又はスリンガー部に接触される主リップ部と、主リップ部と反対側向きに延設され、回転軸又はスリンガー部に接触される副リップ部と、主リップ部より外径側に主リップ部と同じ向きに延設され、スリンガー部に非接触とされる第３リップ部と、主リップ部と第３リップ部との間に第３リップ部と所定の間隔をあけて、主リップ部及び第３リップ部と同じ向きに延設され、スリンガー部に非接触とされる第４リップ部とを備え、前記主リップ部及び副リップ部を、回転軸又はスリンガー部に接触されるとともに、前記第３リップ部及び第４リップ部を、スリンガー部との間で非接触とされてラビリンスを形成されることを特徴とする。
【００１１】
前記構成のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、第３リップ部及び第４リップが、スリンガー部と積極的に接触することなく、ラビリンスを形成してシール機能を果たす。すなわち、第３リップ部及び第４リップ部は、例えばメカニカルシールを通過してウォータポンプ用装置内に浸入しようとする冷却水、水蒸気等を、第３リップ部とスリンガー部との間に形成されたラビリンス、及び第４リップ部とスリンガー部との間に形成されたラビリンスにより確実に阻止する。
この際、第３リップ部及び第４リップが、スリンガー部と積極的に接触しないので、シールトルクが低減されるとともに、シール温度の上昇及びシール音が抑制される。また、金型の分割数を減少させることができ、コスト低減が図られる。
【００１２】
なお、本発明のウォータポンプ用軸受シール装置が適用される軸受は、ウォータポンプ用に限定されるものではなく、類似条件で使用されるあらゆる軸受に適用可能であり、それらの軸受においても同様な作用効果を期待できるものである。また、適用可能な軸受のサイズ及び用途に何等制限はなく、あらゆるサイズ及び用途の軸受に適用可能である。
【００１３】
前記シール部材の弾性体材料が、ＮＢＲ又はＳ−ＮＢＲであることが好ましい。
【００１４】
前記構成のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、回転軸又はスリンガー部に接触される主リップ部及び副リップ部には、近傍のグリースによって潤滑されることから温度上昇が小さい。また、第３リップ部及び第４リップ部は、スリンガー部との間で積極的に接触しないことから温度上昇が小さい。したがって、弾性体材料が低価格材料としてのＮＢＲ又はＳ−ＮＢＲであっても、十分な性能が確保され、コスト低減が図られる。
【００１５】
前記シール部材の弾性体の基端部には、軸方向外側又は内側に切り欠きが設けられることが好ましい。
【００１６】
前記構成のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、切り欠きは、例えば肉抜きにより形成されており、弾性体の基端部が外輪の内周面に形成されたシール取付溝に圧入される際、基端部を弾性変形し易くさせ、圧入性及び作業性を向上させる。
【００１７】
前記シール部材の弾性体の第３リップ部及び第４リップ部が、厚さを均一に形成されることが好ましい。
【００１８】
前記構成のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、第３リップ部及び第４リップ部の厚さが均一であることにより、シール部材製造時の型抜きが容易となり、コスト低減及び作業性向上が図られる。
【００１９】
前記スリンガー部の材料が、ＳＥＣＣ材又は真鍮材であることが好ましい。
【００２０】
前記構成のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、低価格材料としてのＳＥＣＣ材又は真鍮材が選定され、スリンガー部の耐久性低下を生じることなく、コスト低減が図られる。すなわち、ウォータポンプ用装置におけるメカニカルシールの性能向上によって、ウォータポンプ用装置内への冷却水、水蒸気等の浸入自体も減少されており、スリンガー部の材質として、例えば防錆効果の高いＳＵＳ材を選定せず、低価格材料としてのＳＥＣＣ材又は真鍮材を選定しても、錆発生による耐久性低下の問題等を生じなくなった。したがって、スリンガー部の耐久性低下を生じることなく、コスト低減が図られる。
【００２１】
前記スリンガー部の材料が、耐熱性プラスチック材であることが好ましい。
【００２２】
前記構成のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、軽量かつ低価格な材料としての耐熱性プラスチック材が選定され、スリンガー部の耐久性低下を生じることなく、コスト低減及び軽量化が図られる。すなわち、ウォータポンプ用装置におけるメカニカルシールの性能向上によってウォータポンプ用装置内への冷却水、水蒸気等の浸入自体も減少されており、スリンガー部の材質として、例えば高耐蝕性を有するＳＵＳ材を選定せず、軽量かつ低価格な材料としての耐熱性プラスチック材を選定しても、腐食発生による耐久性低下の問題等を生じなくなった。したがって、スリンガー部の耐久性低下を生じることなく、コスト低減及び軽量化が図られる。
なお、耐熱性プラスチック材の具体例としては、ナイロン６６、ＰＥＳ、ＰＥＩ等が挙げられる。
【００２３】
前記シール部材の弾性体の主リップ部の形状は、主リップ部のボリュームが所定値以上となるように設定されることが好ましい。
【００２４】
前記構成のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、主リップ部のボリュームが所定値以上であるので、主リップ部の追従性又は剛性が向上され、生産コストを増大させることなく、軸受内への冷却水、水蒸気等の浸入が確実に防止される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のウォータポンプ用軸受シール装置の実施形態を図１〜４に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態であるウォータポンプ用軸受シール装置を適用されたウォータポンプを示す断面図であり、図２は図１のウォータポンプ用軸受シール装置のＡ部拡大断面図、図３は図１のウォータポンプ用軸受シール装置のシール部材の弾性体の基端部及び切り欠きを示す要部拡大断面図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、第１実施形態のウォータポンプ用軸受シール装置１０を適用されたウォータポンプ用装置１は、ハウジング２に固定された外輪３と、一端部にプーリ４を設けられるとともに、他端部にインペラ５を設けられた回転軸６と、外輪３及び回転軸６間に、軸方向（図１中左右方向）に沿って複数列に設けられた転動体（図示しない）とを備えており、各転動体によって回転軸６を外輪３を介してハウジング２に回転自在に支持させる。
【００２８】
ウォータポンプ用軸受シール装置１０は、上記ウォータポンプ用装置１において、外輪３と回転軸６との間を、外輪３側に設けられたシール部材２０及び回転軸６側に設けられたスリンガー部３０によってシールする。
【００２９】
シール部材２０は、ＮＢＲ又はＳ−ＮＢＲからなる弾性体２１に補強材２２を組み合わされてなる。弾性体２１は、基端部２３、主リップ部２４、副リップ部２５、第３リップ部２６、及び第４リップ部２７を備える。また、スリンガー部３０は、ＳＥＣＣ材又は真鍮材で図２中クランク形状に形成されており、基端部（図２中右端部）３１を回転軸６の外周面に嵌合されている。
【００３０】
シール部材２０において、弾性体２１は、基端部２３を外輪３の内周面に形成されたシール取付溝３ａに圧入により嵌合されて外輪３に固定された状態で、主リップ部２４及び副リップ部２５をそれぞれ回転軸６の外周面に接触されるとともに、第３リップ部２６及び第４リップ部２７をそれぞれスリンガー部３０との間で非接触とされてラビリンスを形成している。
【００３１】
すなわち、主リップ部２４は、軸方向外向き（図２中右向き）に延設されており、回転軸６の外周面に接触されている。副リップ部２５は、主リップ部２４と反対側向き（図２中左向き）に延設されており、回転軸６の外周面に接触されている。
【００３２】
第３リップ部２６は、主リップ部２４より外径側に主リップ部２４と同じ向きに延設されており、第４リップ部２７との間隙に位置されるスリンガー部３０の先端部３２に非接触とされている。第４リップ部２７は、主リップ部２４と第３リップ部２６との間に第３リップ部２６と所定の間隔をあけて、主リップ部２４及び第３リップ部２６と同じ向きに延設されており、スリンガー部３０の先端部３２に非接触とされている。
【００３３】
基端部２３には、切り欠き２３ａが、軸方向外側（図２及び図３中右側）に設けられる。切り欠き２３ａは、肉抜きにより断面視略半円形状に形成されており、基端部２３が外輪３の内周面に形成されたシール取付溝３ａに圧入される際、基端部２３を弾性変形し易くさせる。これにより、外輪３のシール取付溝３ａへの基端部２３の圧入性及び作業性を向上させる。
【００３４】
また、主リップ部２４の形状は、主リップ部２４のボリュームが所定値以上となるように設定されている。これにより、主リップ部２４の追従性又は剛性が向上され、生産コストを増大させることなく、ウォータポンプ用装置１内への冷却水、水蒸気等の浸入が確実に防止される。
更に、第３リップ部２６及び第４リップ部２７は、厚さを均一に形成されている。これにより、シール部材２０製造時の型抜きが容易となり、コスト低減及び作業性向上が図られる。
【００３５】
本実施形態の作用を説明する。
ウォータポンプ用軸受シール装置１０では、シール部材２０の弾性体２１において、主リップ部２４及び副リップ部２５がそれぞれ、回転軸６の外周面に接触されてシール機能を果たすとともに、第３リップ部２６及び第４リップ部２７がそれぞれ、スリンガー部３０と非接触状態でラビリンスを形成してシール機能を果たす。
【００３６】
すなわち、第３リップ部２６及び第４リップ部２７は、回転軸６におけるシール部材２０よりインペラ５側（図１中右側）に設けられたメカニカルシール８を通過してウォータポンプ用装置１内に浸入しようとする冷却水、水蒸気等を、第３リップ部２６とスリンガー部３０との間に形成されたラビリンス、及び第４リップ部２７とスリンガー部３０との間に形成されたラビリンスにより確実に阻止する。この際、第３リップ部２６及び第４リップ部２７がそれぞれスリンガー部３０と接触しないので、シールトルクが低減されるとともに、シール温度の上昇及びシール音が抑制される。また、シール部材２０製造用金型の分割数を減少させることができ、コスト低減が図られる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施形態であるウォータポンプ用軸受シール装置を説明する。図４は、本発明の第２実施形態であるウォータポンプ用軸受シール装置の要部拡大断面図である。
【００３８】
図４に示すように、第２実施形態のウォータポンプ用軸受シール装置４０において、スリンガー部４１は、図４中ほぼコの字状形状に形成されており、シール部材２０の弾性体２１の主リップ部２４が、スリンガー部４１の基端部４２に接触されている。
その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。
【００３９】
以上のように上記各実施形態によれば、シール部材２０の弾性体２１の主リップ部２４及び副リップ部２５を、回転軸６（第１実施形態）又はスリンガー部４１（第２実施形態）に接触されるとともに、弾性体２１の第３リップ部２６及び第４リップ部２７を、スリンガー部３０，４１との間で非接触とされてラビリンスを形成される。したがって、シール機能を低下させることなく、シールトルクを低減することができるとともに、シール温度の上昇及びシール音を抑制することができる。また、シール部材２０製造用金型の分割数を減少させることができ、コスト低減を図ることができる。
【００４０】
なお、上記各実施形態において、スリンガー部３０，４１の材料をナイロン６６、ＰＥＳ、ＰＥＩ等の耐熱性プラスチック材とすることもできる。軽量かつ低価格な材料としての耐熱性プラスチック材を選定することにより、スリンガー部３０，４１の耐久性低下を生じることなく、コスト低減及び軽量化を図ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のウォータポンプ用軸受シール装置によれば、シール部材の弾性体の主リップ部及び副リップ部を、回転軸又はスリンガー部に接触されるとともに、弾性体の第３リップ部及び第４リップ部を、スリンガー部との間で接触又は非接触とされてラビリンスを形成される。したがって、シール機能を低下させることなく、シールトルクを低減することができるとともに、シール温度の上昇及びシール音を抑制することができる。また、金型の分割数を減少させることができ、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるウォータポンプ用軸受シール装置を適用されたウォータポンプを示す断面図である。
【図２】図１のウォータポンプ用軸受シール装置のＡ部拡大断面図である。
【図３】図１のウォータポンプ用軸受シール装置のシール部材の弾性体の基端部及び切り欠きを示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態であるウォータポンプ用軸受シール装置の要部拡大断面図である。
【図５】従来のウォータポンプ用軸受シール装置を示す要部断面図である。
【図６】従来の別のウォータポンプ用軸受シール装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１    ウォータポンプ用装置
２    ハウジング
３    外輪
３ａ  シール取付溝
４    プーリ
５    インペラ
６    回転軸
１０  ウォータポンプ用軸受シール装置
２０  シール部材
２１  弾性体
２２  補強材
２３  基端部
２３ａ  切り欠き
２４  主リップ部
２５  副リップ部
２６  第３リップ部
２７  第４リップ部
３０  スリンガー部
３１  スリンガー部の基端部
３２  スリンガー部の先端部
【図１】
2004340210.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004340210.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004340210.tif 000008