(57)【要約】【目的】　軸受内部に侵入しようとする冷却水や水蒸気などをほぼ確実に防止し、同時に軸受内のグリースの流出を防止するウォータポンプ用軸受シール装置を提供することである。【構成】　インペラ側のシール環は、補強環と、ゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと、該主リップよりも外径側に位置する第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有し、軸体と共に回転する軸側シール環とで構成され、前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と摺接し、第１副リップが主リップより軸方向内側の回転部材の外周面と摺接し、第２副リップが主リップよりも外径側で軸側シール環と摺接し、軸側シール環の外径側に延びた部分は、外輪側シール環または外輪との間でラビリンスシールを構成している。【選択図】　図２
2004108372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた軸体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール環は、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有する軸側シール環よりなり、少なくとも前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部との間で接触または非接触のシール部を形成してい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】
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた回転する軸体と、上記外輪と軸体との間に配される複数列の転動体と、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと、該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環および軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有する軸側シール環とからなるインペラ側のシール装置とによって構成され、少なくとも前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部との間で接触または非接触のシール部を形成していることを特徴とするウォータポンプ用軸受。
【請求項３】
　端部にインペラを有し、ケーシングに固定された請求項２記載のウォータポンプ用軸受を使用したことを特徴とする自動車の水冷用ウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、自動車の水冷エンジン等に好適なウォータポンプ用軸受シール装置、軸受およびウォータポンプ、詳しくは、ウォータポンプ回転軸を支持する軸受内に水、水蒸気などが侵入するのを防止し、同時に軸受内のグリースの流出を防止するウォータポンプ用軸受シール装置、ウォータポンプ用軸受およびウォータポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　エンジンの冷却水を圧送するウォータポンプは一般に、インペラが固定された回転軸を、軸方向に間隔を置いて配した複数個のベアリング（転がり軸受）によりケーシングに支承して形成され、通常のポンプと同様に上記軸受内への冷却水の侵入を防止するため、軸受はシール付き密封軸受となっている。　
【０００３】
　ところがエンジンにおいては運転、停止が繰り返されるため、上記シール付き密封軸受は加熱、冷却されて膨張、収縮を繰り返し、シール機能を損ないやすくなっている。
【０００４】
　特にエンジン運転時にエンジン冷却水が加熱されることによって発生した水蒸気は、シール装置を通過して軸受内に侵入しやすくなる。
ポンプ回転軸を支持する軸受内には通常、軸受を潤滑するグリース等の潤滑剤が収納されているが、上述のようにして軸受内に冷却水、水蒸気が侵入すると特にこの潤滑剤の潤滑性能、耐久性が劣下して潤滑不良をきたしポンプ回転軸の回転抵抗の増大や焼付き等を招く危険がある。
【０００５】
　そこで、従来の軸受シール装置を見てみると、例えば実開昭６２−６６０２６号公報記載のものが知られており、該公報の第２図、第３図および第４図に開示されているように、軸受は外周部が外輪端部に固定され、内周部に形成された複数のラジアルリップが軸の外周面と摺接する構造のシール体によってシールされている（特許文献１参照）。
しかし、この種の従来技術にあっては、内周部に形成されたラジアルリップのみによってシールされているため、エンジン運転時にエンジン冷却水が加熱されることによって発生した水蒸気が軸受内に侵入しやすい。
【０００６】
　また、実開昭６０−１０７４５９号公報記載のものも知られているが、該従来技術は、複数のラジアル接触リップを有する外輪環と、該外輪環のシールリップと接触する金属で形成された内輪環とよりなり、外輪環の主シールリップを小径側に、補助シールリップを大径側にそれぞれ外方に突出させて設け、内輪環は外輪環より小径で、複数の軸方向部をもち、主シールリップ及び補助シールリップを内輪環のそれぞれの軸方向外周面に接触させる構造のものであり、補助シールリップは内輪環と４５゜の角度をもって接触している（特許文献２参照）。
しかし、この種の従来技術にあっては、主シールリップ及び補助シールリップの二重のシール構造により、エンジン運転時にエンジン冷却水が加熱されることによって発生した水蒸気が軸受内に入り込むのを防止するのは効果的であるが、主シールリップは外方に向け突出しているために軸受内のグリースの流出を防止することは不十分であった。
【０００７】
　また、実開昭６１−１１２１１９号公報記載のものも知られているが、該従来技術は複数のシールリップを有する外輪環と、外輪環のシールリップと接触するコ字形に形成された内輪環の小径部外周に、また、内向リップを大径部内周にそれぞれ接触させる構造のものである。
しかしながら、この従来技術にあっては、外向リップは外方に向け突出しているために、軸受内のグリースの流出に防止することは不十分であった。
【０００８】
　さらに従来技術として、実開昭６１−１１２１１９号に記載のものも知られている（特許文献３参照）。
しかし、実開昭６１−１１２１１９号に開示のシール装置は、回転体に嵌合固定された円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた大径円筒部とから構成されるスリーブと、該スリーブの円筒部外周に接する外向きリップと、スリーブの大径円筒部の内周に摺接する内向きリップとから構成されるシール体からなるものである。
しかしながら、該従来技術は、３重シール構造ではなく軸受内のグリースの流出を防止することは不十分であった。
【特許文献１】実開昭６２−　６６０２６号公報
【特許文献２】実開昭６０−１０７４５９号公報
【特許文献３】実開昭６１−１１２１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、軸受内部に侵入しようとする冷却水や水蒸気などをほぼ確実に防止し、同時に軸受内のグリースの流出を防止するウォータポンプ用軸受シール装置、ウォータポンプ用軸受およびウォータポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　上記課題を解決するための技術的手段は次の通りである。
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた軸体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール環は、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有する軸側シール環よりなり、少なくとも前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部との間で接触または非接触のシール部を形成していることである。
また、ウォータポンプ用軸受として、ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた回転する軸体と、上記外輪と軸体との間に配される複数列の転動体と、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと、該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環および軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有する軸側シール環とからなるインペラ側のシール装置とによって構成され、少なくとも前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部との間で接触または非接触のシール部を形成していることである。
さらに、自動車の水冷用ウォータポンプとして、端部にインペラを有し、ケーシングに固定された上記記載のウォータポンプ用軸受を使用したことである。
【発明の効果】
【００１１】
　本発明によれば、シール部を二重シール構造としたことにより軸方向スペースを増すことなく低トルクで、かつ強力なシール機能を如何なく発揮できる。
特に軸の回転に伴う軸側シール環のスリンガ作用と第２副リップとの相乗効果により更に有効に機能する。
【００１２】
また、軸側シール環の第２円筒部の先端と相手部材との間に接触または非接触のシール部を形成した場合には、そのシール効果により外部からの水、水蒸気などの異物の侵入防止に対し、更に有効に作用する。
【００１３】
　特に、主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面もしくは軸体の外周面と摺接することにより、外部からの異物の侵入を防止し、軸方向内向きに形成された第１副リップにより、軸受内のグリースが洩れるのを防止し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部との間で接触または非接触のシール部を形成することにより、軸受内に侵入しようとする冷却水、水蒸気を防止することができる。
従って、軸受寿命の著しい延長が図れることは勿論のこと、ウォータポンプ自体の信頼性を高めることのできるなど本発明特有の作用効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　以下図に基づいて本発明の技術的手段の一実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
　図１は本発明装置を組込んだウォータポンプの一例を示す要部縦断面図、図２は図１の要部拡大断面図である。
【００１６】
　10はウォータポンプ用転がり軸受の全体を表す。
101 は転がり軸受10の外輪で、該外輪101 はケーシング11の内周面に固定され、該外輪101 の内周面には複数列の軌道溝1011が形成されると共にその両端部にシール溝1012が形成されている。
【００１７】
　12は前記外輪101 内に複数列の転動体13を介して嵌挿された軸体で、該軸体12の一端側にはプーリ130を備え、他端側にはインペラ14を備えている（図１参照）。
121 は外輪101 の軌道溝1011と対向して軸体12の外周面に形成された軌道溝である。
【００１８】
　15は前記外輪101 のインペラ14側のシール溝1012に固定された外輪側シール環151 と軸側シール環152 からなるシール装置で、該シール装置15の外輪側シール環151 は補強環1511とゴム、合成樹脂などの弾性体でもって形成された少なくとも軸方向内向きの第１副リップ1512と軸方向外向きの主リップ1513と該主リップ1513よりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップ1514とから構成されてなる。
また、補強環1511は、一端部1511a を外輪101 に固定され、円筒状に形成された中間部1511b を介して他端部1511c が軸体側に延びている（図２参照）。
【００１９】
　次に、前記軸側シール環152 は耐腐蝕性にとむ特殊鋼板例えばステンレス鋼板を用いて成形されたもので、その形状は断面ほぼコ字状にして前記軸体12に緊密嵌合固定される第１円筒部1521とこれよりも外径側に延びた中間部1522とこれに続き軸方向内側に延びた第２円筒部1523とから構成されてなる。
【００２０】
　前記外輪側シール環151 の前記第１副リップ1512が軸方向内向きに設けられて軸体12の外周面122 と接触し、主リップ1513が軸方向外向きに設けられて前記軸側シール環152 の第１円筒部1521の外周面1524と接してシール部を形成し、第２副リップ1514が軸側シール環152 の第２円筒部1523の内周面1525との間で接触のシール部を形成する。
【００２１】
　上記実施例において、外輪側シール環151 の第１副リップ1512は軸方向内向きに設けられて軸体12の外周面122 に接触していることにより軸受内のグリースが洩れるのを防ぐと共に、主リップ1513が軸側シール環152 の第１円筒部1521の外周面1524と接することにより外部からの異物の侵入を防止する中間シールの役目をなしシール部が形成される。
尚、本実施例においては第１副リップ1512は軸体12の外周面122 に接触していることにより、軸側シール環152 と軸体12とのはめあい面から軸受内のグリースが洩れるのを防ぐのにも効果的である。
また、第２円筒部1523の端面1526と外輪側シール環151 の側壁1515間にすきまＣのラビリンスシールが形成される。
【００２２】
　また、外輪側シール環151 の第２副リップ1514が軸側シール環152 の第２円筒部1523の内周面に接触（または非接触状態）により外部シールの役目をなすシール部が形成され、また該シール部は、軸側シール環152 の中間部1522と第２円筒部1523との協働作用により軸受側に侵入しようとする冷却水、水蒸気を振り切ることができる。
【００２３】
　要するに、本発明の軸受シール装置は、第１副リップ1512が軸体12の外周面122 と接触、また主リップ1513が第１円筒部1521の外周面1524と接触することにより形成されるシール部と、第２副リップ1514が第２円筒部1523の内周面との間で接触することにより形成されるシール部の二重構造が形成される。
【００２４】
　また外輪側シール環151 の第２副リップ1514は、腕部1514a と、該腕部1514a の先端に設けられた突起1514b とを有し、腕部1514a は軸側シール環152 の第２円筒部1523と平行に軸方向内側に延び、第２円筒部1523との間に軸方向シール隙間を形成している。また、腕部1514a の先端に設けられた突起1514b が、第２円筒部1523の内周面と接触している。
また、仮に摩耗により接触状態が非接触状態になったとしても、軸方向シール隙間によるラビリンスシールが形成されているため、冷却水、水蒸気等の侵入は防止される。
【００２５】
　さらに、軸側シール環152 の第２円筒部1523は、外輪101 の端部よりも軸方向内側に延びて、端面1526と外輪側シール環151 の側壁1515間にすきまＣのラビリンスシールを形成することにより、ウォータポンプ内の冷却水、水蒸気の侵入をくい止めることができる。
【００２６】
　また、外輪側シール環151 の補強環1511は、一端部1511a が外輪101 に固定され、円筒状に形成された中間部1511b を介して、他端部1511c が軸体側に延びているので、他端部1511c は一端部1511a より軸方向外側に位置し、他端部1511cは第１副リップ1512を補強している。
このため、第１副リップ1512 は軸体12 の外周面122 と緊迫力をもって摺接することができ、ガータスプリング等を使用する必要がない。
【実施例２】
【００２７】
　図３は本発明の第２実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は軸側シール環152 の第２円筒部1523を半径方向外方に延ばしたフランジ部1527にある。
従って、外輪側シール環151 の側壁1515とフランジ部1527間のすきまＣ1 によりラビリンスシールが形成される。
作用効果は前記第１実施例と略同一につきその説明を省略する。
【実施例３】
【００２８】
　図４は本発明の第３実施例を示す要部拡大断面図で、第２実施例と異なる点は軸側シール環152 の第２円筒部1523の半径方向外方にさらに延びたフランジ部1527にある。
従って、前記フランジ部1527の外周端部と外輪101 の端部内周面1014間にすきまＣ2 によるラビリンスが形成される。
作用効果は前記第２実施例と略同一につき、その説明を省略する。
【実施例４】
【００２９】
　図５は本発明の第４実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は補強環1611を有する外輪側シール環161 の第１副リップ1612と主リップ1613の両リップが軸体12に緊密嵌合固定された軸側シール環162 の第１円筒部1621の外周と接触状態にしたところと、軸側シール環162 の第２円筒部1623を半径方向外方に延びたフランジ部1627の側壁1628と外輪101 の端面1013間との間にすきまＣ3 によりラビリンスシールを形成したところにある。
【００３０】
　従って、主リップ1613と第１円筒部1621の外周面1524間にシール部が形成され、またラビリンスシールがフランジ部1627の側壁1628と外輪101 の端面1013間のすきまＣ3 により形成される。また、フランジ部1627は、第２円筒部1623より半径方向外方に延びており、外輪側シール環161 をカバー状に覆っている。このため、外輪側シール環に冷却水等が直接かかることを防ぐことができる。
作用効果は前記第１実施例と略同一につきその説明を省略する。
【実施例５】
【００３１】
　図６は、本発明の第５実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は、補強環1711を有する外輪側シール環171 の第２副リップ1714が軸方向外側に延び、該第２副リップ1714に対応する位置に、軸側シール環172 の外周縁部1723の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体よりなる第２円筒部1724が形成されており、該第２円筒部1724の内周面と前記第２副リップ1714の外周面との間にすきまＣ4 をもった非接触型シール部を設けたところにある。
また前記第２円筒部1724は前記第２副リップ1714の外方傾斜端面1715に接触しない程度の内方傾斜端面1725が形成されている。
【００３２】
　また、軸側シール環の第２円筒部1724の端面1726と外輪側シール環171 の側壁1716間にわずかなすきまＣ5 が形成される。
従って、前記外輪側シール環の第２副リップと軸側シール環の非接触型シール部および軸側シール環のシール部の端面と外輪シール環の側壁間のすきまＣ4,Ｃ5によりラビリンスシールが形成され、冷却水、水蒸気などの侵入を防止することができる。符号1712は第１副リップ、1713は主リップである。
【実施例６】
【００３３】
　図７は本発明の第６実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は、補強環1811を有する外輪側シール環181 の第２副リップ1814が軸方向外側に延び、該第２副リップ1814に対応する位置に、軸側シール環182 の外周縁部1823の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体による第２円筒部1824とその周縁部にリップが形成されており、該第２円筒部1824の内周面1525と第２副リップ1814の外周面との間にすきまＣ6 を有する非接触型シール部と接触型シール部1825を兼ね備えたところにある。
また前記第２円筒部1824は前記第２副リップ1814の外方傾斜面1816とこれに対応する内方傾斜面1826のすきまＣ6 によりラビリンスシールが形成される。
そして、前記第２円筒部1824はその周縁部のリップが外輪101 の端部内周面1014に接触してシールが形成される。
【実施例７】
【００３４】
　図８は本発明の第７実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は、軸側シール環152 の第２円筒部1523の外周縁部を半径方向外方に延ばしたフランジ部1527の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体よりなる半径方向外向きの接触型シール部1528を設けたところにある。
該接触型シール部1528はそのリップが外輪101 の端部内周面1014に接触してシールが形成される。
【実施例８】
【００３５】
　図９は本発明の第８実施例を示す要部拡大断面図で、前記第７実施例と異なる点は、軸側シール環152 の第２円筒部1523の外周縁部を半径方向外方に延ばしたフランジ部1527の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体よりなる半径方向外向きの接触型シール部1529を設けたところにある。
従って、該接触型シール部1529はその先端が外輪101 の端面1013に接触してシールが形成される。
【実施例９】
【００３６】
　図１０は本発明の第９実施例を示す要部拡大断面図で、第１実施例と異なる点は、軸側シール環152 を、軸体12に緊密嵌合固定される第１円筒部1530と、これよりも軸方向内方で外径側に延びた中間部1531と、これに続き軸方向内側に延びた第２円筒部1532とにより断面ほぼＺ形状に形成したところにある。
従って、外輪側シール環151 の第１副リップ1512と主リップ1513の両リップは軸体12の外周面に接触状態にあると共に第２円筒部1532の端面1533と外輪側シール環151 の側面1515間のすきまＣ7 によりラビリンスシールが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明装置を組込んだウォータポンプの要部断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第５実施例を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第６実施例を示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第７実施例を示す要部拡大断面図である。
【図９】本発明の第８実施例を示す要部拡大断面図である。
【図１０】本発明の第９実施例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
　101 ：外輪 
　11：ケーシング 
　12：軸体
　13：転動体
　130 ：プーリ
　14：インペラ 
　15：シール装置
　151,161,171,181 ：外輪側シール環 
　1511,1611,1711,1811 ：補強環
　1512,1612,1712 ：第１副リップ
　1514,1714,1814：第２副リップ
　1513,1613,1713：主リップ
　152,162,172,182 ：軸側シール環
　1521,1530,1621,1721 ：第１円筒部
　1522,1531,1622,1722 ：中間部
　1523,1532,1623,1724,1824 ：第２円筒部
【図１】
2004108372.tif 000003
【図２】
2004108372.tif 000004
【図３】
2004108372.tif 000005
【図４】
2004108372.tif 000006
【図５】
2004108372.tif 000007
【図６】
2004108372.tif 000008
【図７】
2004108372.tif 000009
【図８】
2004108372.tif 000010
【図９】
2004108372.tif 000011
【図１０】
2004108372.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月31日(2003.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた軸体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール環は、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した軸方向内向きの第１副リップと軸方向外向きの主リップと該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有する軸側シール環よりなり、少なくとも前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部の内周面との間で接触または非接触のシール部を形成し、軸側シール環の外周端部と、外輪側シール環の外側面または外輪との間で接触または非接触のシール部を形成し、上記軸側シール環は、第２円筒部より半径方向外方に延びたカバー状部分を有することを特徴とするウォータポンプ用軸受シール装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、自動車の水冷エンジン等に好適なウォータポンプ用軸受シール装置、軸受およびウォータポンプ、詳しくは、ウォータポンプ回転軸を支持する軸受内に水、水蒸気などが侵入するのを防止し、同時に軸受内のグリースの流出を防止するウォータポンプ用軸受シール装置、ウォータポンプ用軸受およびウォータポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　エンジンの冷却水を圧送するウォータポンプは一般に、インペラが固定された回転軸を、軸方向に間隔を置いて配した複数個のベアリング（転がり軸受）によりケーシングに支承して形成され、通常のポンプと同様に上記軸受内への冷却水の侵入を防止するため、軸受はシール付き密封軸受となっている。　
【０００３】
　ところがエンジンにおいては運転、停止が繰り返されるため、上記シール付き密封軸受は加熱、冷却されて膨張、収縮を繰り返し、シール機能を損ないやすくなっている。
【０００４】
　特にエンジン運転時にエンジン冷却水が加熱されることによって発生した水蒸気は、シール装置を通過して軸受内に侵入しやすくなる。
ポンプ回転軸を支持する軸受内には通常、軸受を潤滑するグリース等の潤滑剤が収納されているが、上述のようにして軸受内に冷却水、水蒸気が侵入すると特にこの潤滑剤の潤滑性能、耐久性が劣下して潤滑不良をきたしポンプ回転軸の回転抵抗の増大や焼付き等を招く危険がある。
【０００５】
　そこで、従来の軸受シール装置を見てみると、例えば実開昭６２−６６０２６号公報記載のものが知られており、該公報の第２図、第３図および第４図に開示されているように、軸受は外周部が外輪端部に固定され、内周部に形成された複数のラジアルリップが軸の外周面と摺接する構造のシール体によってシールされている（特許文献１参照）。
しかし、この種の従来技術にあっては、内周部に形成されたラジアルリップのみによってシールされているため、エンジン運転時にエンジン冷却水が加熱されることによって発生した水蒸気が軸受内に侵入しやすい。
【０００６】
　さらに従来技術として、実開昭６１−１１２１１９号に記載のものも知られている（特許文献２参照）。
しかし、実開昭６１−１１２１１９号に開示のシール装置は、回転体に嵌合固定された円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた大径円筒部とから構成されるスリーブと、該スリーブの円筒部外周に接する外向きリップと、スリーブの大径円筒部の内周に摺接する内向きリップとから構成されるシール体からなるものである。
しかしながら、該従来技術は、３重シール構造ではなく軸受内のグリースの流出を防止することは不十分であった。
【特許文献１】実開昭６２−　６６０２６号公報
【特許文献２】実開昭６１−１１２１１９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、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、軸受内部に侵入しようとする冷却水や水蒸気などをほぼ確実に防止し、同時に軸受内のグリースの流出を防止するウォータポンプ用軸受シール装置、ウォータポンプ用軸受およびウォータポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　上記課題を解決するための技術的手段は次の通りである。
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた軸体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール環は、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された円筒部と、これよりも外径側に延びた外径方向部分とを有する軸側シール環よりなり、少なくとも前記主リップが軸側シール環の円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の外径方向部分との間で接触または非接触のシール部を形成していることである。
また、ウォータポンプ用軸受として、ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた回転する軸体と、上記外輪と軸体との間に配される複数列の転動体と、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと、該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環および軸体に嵌合固定された円筒部と、これよりも外径側に延びた外径方向部分とを有する軸側シール環とからなるインペラ側のシール装置とによって構成され、少なくとも前記主リップが軸側シール環の円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の外径方向部分との間で接触または非接触のシール部を形成していることである。
さらに、自動車の水冷用ウォータポンプとして、端部にインペラを有し、ケーシングに固定された上記記載のウォータポンプ用軸受を使用したことである。
また、ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた軸体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール環は、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した軸方向内向きの第１副リップと軸方向外向きの主リップと該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有する軸側シール環よりなり、少なくとも前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部の内周面との間で接触または非接触のシール部を形成し、軸側シール環の外周端部と、外輪側シール環の外側面または外輪との間で接触または非接触のシール部を形成し、上記軸側シール環は、第２円筒部より半径方向外方に延びたカバー状部分を有することである。
【０００９】
　本発明の構成によれば、主リップが軸側シール環の円筒部の外周面もしくは軸体の外周面と摺接することにより、外部からの異物の侵入を防止し、第１副リップにより、軸受内のグリースが洩れるのを防止し、第２副リップが軸側シール環の外径方向部分との間で接触または非接触のシール部を形成することにより、軸受内に侵入しようとする冷却水、水蒸気を防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
　本発明によれば、シール部を三重シール構造としたことにより軸方向スペースを増すことなく低トルクで、かつ強力なシール機能を如何なく発揮できる。
特に軸の回転に伴う軸側シール環のスリンガ作用と第２副リップとの相乗効果により更に有効に機能する。
【００１１】
　また、軸側シール環の外周端部と相手部材との間に接触または非接触のシール部を形成した場合には、そのシール効果により外部からの水、水蒸気などの異物の侵入防止に対し、更に有効に作用する。
【００１２】
　特に、主リップが軸側シール環の円筒部の外周面もしくは軸体の外周面と摺接することにより、外部からの異物の侵入を防止し、第１副リップにより、軸受内のグリースが洩れるのを防止し、第２副リップが軸側シール環の外径方向部分との間で接触または非接触のシール部を形成することにより、軸受内に侵入しようとする冷却水、水蒸気を防止することができる。
従って、軸受寿命の著しい延長が図れることは勿論のこと、ウォータポンプ自体の信頼性を高めることのできるなど本発明特有の作用効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
　以下図に基づいて本発明の技術的手段の一実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
　図１は本発明装置を組込んだウォータポンプの一例を示す要部縦断面図、図２は図１の要部拡大断面図である。
【００１５】
　10はウォータポンプ用転がり軸受の全体を表す。
101 は転がり軸受10の外輪で、該外輪101 はケーシング11の内周面に固定され、該外輪101 の内周面には複数列の軌道溝1011が形成されると共にその両端部にシール溝1012が形成されている。
【００１６】
　12は前記外輪101 内に複数列の転動体13を介して嵌挿された軸体で、該軸体12の一端側にはプーリ130を備え、他端側にはインペラ14を備えている（図１参照）。
121 は外輪101 の軌道溝1011と対向して軸体12の外周面に形成された軌道溝である。
【００１７】
　15は前記外輪101 のインペラ14側のシール溝1012に固定された外輪側シール環151 と軸側シール環152 からなるシール装置で、該シール装置15の外輪側シール環151 は補強環1511とゴム、合成樹脂などの弾性体でもって形成された少なくとも軸方向内向きの第１副リップ1512と軸方向外向きの主リップ1513と該主リップ1513よりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップ1514とから構成されてなる。
また、補強環1511は、一端部1511a を外輪101 に固定され、円筒状に形成された中間部1511b を介して他端部1511c が軸体側に延びている（図２参照）。
【００１８】
　次に、前記軸側シール環152は耐腐蝕性にとむ特殊鋼板例えばステンレス鋼板を用いて成形されたもので、その形状は断面ほぼコ字状にして前記軸体12に緊密嵌合固定される円筒部（以下第１円筒部ともいう。各実施例においても同じ。）1521とこれよりも外径側に延びた中間部1522とこれに続き軸方向内側に延びた第２円筒部1523とから構成されてなる。尚、本実施例においては、この中間部1522と第２円筒部1523により外径方向部分を構成する。この外径方向部分の構成は本実施例に限定されない。また、以下各実施例においても同じである。
【００１９】
　前記外輪側シール環151 の前記第１副リップ1512が軸方向内向きに設けられて軸体12の外周面122 と接触し、主リップ1513が軸方向外向きに設けられて前記軸側シール環152 の第１円筒部1521の外周面1524と接してシール部を形成し、第２副リップ1514が軸側シール環152 の第２円筒部1523の内周面1525との間で接触のシール部を形成する。
【００２０】
　上記実施例において、外輪側シール環151 の第１副リップ1512は軸方向内向きに設けられて軸体12の外周面122 に接触していることにより軸受内のグリースが洩れるのを防ぐと共に、主リップ1513が軸側シール環152 の第１円筒部1521の外周面1524と接することにより外部からの異物の侵入を防止する中間シールの役目をなしシール部が形成される。
尚、本実施例においては第１副リップ1512は軸体12の外周面122 に接触していることにより、軸側シール環152 と軸体12とのはめあい面から軸受内のグリースが洩れるのを防ぐのにも効果的である。
また、第２円筒部1523の端面1526と外輪側シール環151 の側壁1515間にすきまＣのラビリンスシールが形成される。
【００２１】
　また、外輪側シール環151 の第２副リップ1514が軸側シール環152 の第２円筒部1523の内周面に接触（または非接触状態）により外部シールの役目をなすシール部が形成され、また該シール部は、軸側シール環152 の中間部1522と第２円筒部1523との協働作用により軸受側に侵入しようとする冷却水、水蒸気を振り切ることができる。
【００２２】
　要するに、本発明の軸受シール装置は、第１副リップ1512が軸体12の外周面122 と接触、また主リップ1513が第１円筒部1521の外周面1524と接触することにより形成されるシール部と、第２副リップ1514が第２円筒部1523の内周面との間で接触することにより形成されるシール部の三重構造が形成される。
【００２３】
　また外輪側シール環151 の第２副リップ1514は、腕部1514a と、該腕部1514a の先端に設けられた突起1514b とを有し、腕部1514a は軸側シール環152 の第２円筒部1523と平行に軸方向内側に延び、第２円筒部1523との間に軸方向シール隙間を形成している。また、腕部1514a の先端に設けられた突起1514b が、第２円筒部1523の内周面と接触している。
また、仮に摩耗により接触状態が非接触状態になったとしても、軸方向シール隙間によるラビリンスシールが形成されているため、冷却水、水蒸気等の侵入は防止される。
【００２４】
　さらに、軸側シール環152 の第２円筒部1523は、外輪101 の端部よりも軸方向内側に延びて、端面1526と外輪側シール環151 の側壁1515間にすきまＣのラビリンスシールを形成することにより、ウォータポンプ内の冷却水、水蒸気の侵入をくい止めることができる。
【００２５】
　また、外輪側シール環151 の補強環1511は、一端部1511a が外輪101 に固定され、円筒状に形成された中間部1511b を介して、他端部1511c が軸体側に延びているので、他端部1511c は一端部1511a より軸方向外側に位置し、他端部1511cは第１副リップ1512を補強している。
このため、第１副リップ1512 は軸体12 の外周面122 と緊迫力をもって摺接することができ、ガータスプリング等を使用する必要がない。
【実施例２】
【００２６】
　図３は本発明の第２実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は軸側シール環152 の第２円筒部1523を半径方向外方に延ばしたフランジ部1527にある。
従って、外輪側シール環151 の側壁1515とフランジ部1527間のすきまＣ1 によりラビリンスシールが形成される。
作用効果は前記第１実施例と略同一につきその説明を省略する。
【実施例３】
【００２７】
　図４は本発明の第３実施例を示す要部拡大断面図で、第２実施例と異なる点は軸側シール環152 の第２円筒部1523の半径方向外方にさらに延びたフランジ部1527にある。
従って、前記フランジ部1527の外周端部と外輪101 の端部内周面1014間にすきまＣ2 によるラビリンスが形成される。
作用効果は前記第２実施例と略同一につき、その説明を省略する。
【実施例４】
【００２８】
　図５は本発明の第４実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は補強環1611を有する外輪側シール環161 の第１副リップ1612と主リップ1613の両リップが軸体12に緊密嵌合固定された軸側シール環162 の第１円筒部1621の外周と接触状態にしたところと、軸側シール環162 の第２円筒部1623を半径方向外方に延びたフランジ部1627の側壁1628と外輪101 の端面1013間との間にすきまＣ3 によりラビリンスシールを形成したところにある。
【００２９】
　従って、主リップ1613と第１円筒部1621の外周面1524間にシール部が形成され、またラビリンスシールがフランジ部1627の側壁1628と外輪101 の端面1013間のすきまＣ3 により形成される。また、フランジ部1627は、第２円筒部1623より半径方向外方に延びており、外輪側シール環161 をカバー状に覆っている。このため、外輪側シール環に冷却水等が直接かかることを防ぐことができる。
作用効果は前記第１実施例と略同一につきその説明を省略する。
【実施例５】
【００３０】
　図６は、本発明の第５実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は、補強環1711を有する外輪側シール環171 の第２副リップ1714が軸方向外側に延び、該第２副リップ1714に対応する位置に、軸側シール環172 の外周縁部1723の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体よりなる第２円筒部1724が形成されており、該第２円筒部1724の内周面と前記第２副リップ1714の外周面との間にすきまＣ4 をもった非接触型シール部を設けたところにある。
また前記第２円筒部1724は前記第２副リップ1714の外方傾斜端面1715に接触しない程度の内方傾斜端面1725が形成されている。
【００３１】
　また、軸側シール環の第２円筒部1724の端面1726と外輪側シール環171 の側壁1716間にわずかなすきまＣ5 が形成される。
従って、前記外輪側シール環の第２副リップと軸側シール環の非接触型シール部および軸側シール環のシール部の端面と外輪シール環の側壁間のすきまＣ4,Ｃ5によりラビリンスシールが形成され、冷却水、水蒸気などの侵入を防止することができる。符号1712は第１副リップ、1713は主リップである。
【実施例６】
【００３２】
　図７は本発明の第６実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は、補強環1811を有する外輪側シール環181 の第２副リップ1814が軸方向外側に延び、該第２副リップ1814に対応する位置に、軸側シール環182 の外周縁部1823の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体による第２円筒部1824とその周縁部にリップが形成されており、該第２円筒部1824の内周面1525と第２副リップ1814の外周面との間にすきまＣ6 を有する非接触型シール部と接触型シール部1825を兼ね備えたところにある。
また前記第２円筒部1824は前記第２副リップ1814の外方傾斜面1816とこれに対応する内方傾斜面1826のすきまＣ6 によりラビリンスシールが形成される。
そして、前記第２円筒部1824はその周縁部のリップが外輪101 の端部内周面1014に接触してシールが形成される。
【実施例７】
【００３３】
　図８は本発明の第７実施例を示す要部拡大断面図で、前記第１実施例と異なる点は、軸側シール環152 の第２円筒部1523の外周縁部を半径方向外方に延ばしたフランジ部1527の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体よりなる半径方向外向きの接触型シール部1528を設けたところにある。
該接触型シール部1528はそのリップが外輪101 の端部内周面1014に接触してシールが形成される。
【実施例８】
【００３４】
　図９は本発明の第８実施例を示す要部拡大断面図で、前記第７実施例と異なる点は、軸側シール環152 の第２円筒部1523の外周縁部を半径方向外方に延ばしたフランジ部1527の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体よりなる半径方向外向きの接触型シール部1529を設けたところにある。
従って、該接触型シール部1529はその先端が外輪101 の端面1013に接触してシールが形成される。
【実施例９】
【００３５】
　図１０は本発明の第９実施例を示す要部拡大断面図で、第１実施例と異なる点は、軸側シール環152 を、軸体12に緊密嵌合固定される第１円筒部1530と、これよりも軸方向内方で外径側に延びた中間部1531と、これに続き軸方向内側に延びた第２円筒部1532とにより断面ほぼＺ形状に形成したところにある。
従って、外輪側シール環151 の第１副リップ1512と主リップ1513の両リップは軸体12の外周面に接触状態にあると共に第２円筒部1532の端面1533と外輪側シール環151 の側面1515間のすきまＣ7 によりラビリンスシールが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明装置を組込んだウォータポンプの要部断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第５実施例を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第６実施例を示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第７実施例を示す要部拡大断面図である。
【図９】本発明の第８実施例を示す要部拡大断面図である。
【図１０】本発明の第９実施例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
　101 ：外輪 
　11：ケーシング 
　12：軸体
　13：転動体
　130 ：プーリ
　14：インペラ 
　15：シール装置
　151,161,171,181 ：外輪側シール環 
　1511,1611,1711,1811 ：補強環
　1512,1612,1712 ：第１副リップ
　1514,1714,1814：第２副リップ
　1513,1613,1713：主リップ
　152,162,172,182 ：軸側シール環
　1521,1530,1621,1721 ：第１円筒部
　1522,1531,1622,1722 ：中間部
　1523,1532,1623,1724,1824 ：第２円筒部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004108372.tif 000013
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004108372.tif 000014
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004108372.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月26日(2003.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた軸体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール環は、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された円筒部と、これよりも外径側に延びた外径方向部分とを有する軸側シール環よりなり、少なくとも前記主リップが軸側シール環の円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の外径方向部分との間で接触または非接触のシール部を形成してい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】
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた回転する軸体と、上記外輪と軸体との間に配される複数列の転動体と、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主リップと、該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環および軸体に嵌合固定された円筒部と、これよりも外径側に延びた外径方向部分とを有する軸側シール環とからなるインペラ側のシール装置とによって構成され、少なくとも前記主リップが軸側シール環の円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の外径方向部分との間で接触または非接触のシール部を形成していることを特徴とするウォータポンプ用軸受。
【請求項３】
　端部にインペラを有し、ケーシングに固定された請求項２記載のウォータポンプ用軸受を使用したことを特徴とする自動車の水冷用ウォータポンプ。
【請求項４】
　ケーシングに固定された外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを備えた軸体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール環は、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成した軸方向内向きの第１副リップと軸方向外向きの主リップと該主リップよりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定された第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有する軸側シール環よりなり、少なくとも前記主リップが軸側シール環の第１円筒部の外周面と接するか、もしくは軸体の外周面と接し、第２副リップが軸側シール環の第２円筒部の内周面との間で接触または非接触のシール部を形成し、軸側シール環の外周端部と、外輪側シール環の外側面または外輪との間で接触または非接触のシール部を形成し、上記軸側シール環は、第２円筒部より半径方向外方に延びたカバー状部分を有することを特徴とするウォータポンプ用軸受シール装置。