(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部にインペラが、他端部にプーリがそれぞれ備えられているポンプ軸に、軸受の外輪が転動体を介して回動自在に取り付けられていると共に、当該外輪の両端部に、軸受内部をシールするシール体が設けられているウォータポンプ軸受であって、
前記シール体のうち、インペラ側のシール体は、
一端部側が外輪の嵌合溝に固定され、他端側がポンプ軸側に延びる外輪側シール環と、
ポンプ軸に嵌合固定されて、ポンプ軸と共に回転する円筒部と、当該円筒部からポンプ軸の半径方向外側へ延びるフランジ部とからなる軸側シール環とからなり、
前記外輪側シール環は、補強環と当該補強環によって補強された弾性体からなり、当該補強環からポンプ軸側に延びる弾性体の先端と、ポンプ軸の外周面、又は、前記軸側シール環の円筒部の外周面との間でラビリンスシールが形成されると共に、当該補強環から、ポンプ軸の半径方向の異なる位置で、ポンプ軸の軸方向外側であってポンプ軸の半径方向外側に向かって斜めに延びる第一サイドリップ及び、第二サイドリップが、前記軸側シール環のフランジ部の軸方向内側の面に摺接していると共に、
前記外輪側シール環の補強環からポンプ軸側に延びる弾性体の先端の、ポンプ軸外周面、又は、軸側シール環の円筒部外周面に対向する内周面には、軸方向内側から軸方向外側に向かうネジ山、若しくは、軸方向外側から軸方向内側に向かうネジ山、又は、軸方向内側から軸方向外側に向かうネジ山と軸方向外側から軸方向内側に向かうネジ山とが設けられている
ことを特徴とするウォータポンプ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の水冷エンジン等に用いられるウォータポンプ軸受に関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車の水冷エンジン等に用いられるウォータポンプとしては、図４図示のように、ポンプ軸２３の一端部にインペラ２１を、他端部にプーリ２２をそれぞれ取り付け、プーリ２２を回転することによりインペラ２１を回転させて、冷却水を循環させるものが知られている。このウォータポンプは、例えば、図４図示のように、エンジン本体に固定されるポンプハウジング２０にウォータポンプ軸受が圧入されているのが一般的である。ウォータポンプ軸受は、一端部にインペラ２１が、他端部にプーリ２２がそれぞれ備えられているポンプ軸２３に、軸受の外輪２４が転動体２５を介して回動自在に取り付けられている。
【０００３】
外輪２４と、インペラ２１との間には、ポンプハウジング２０とポンプ軸２３との間の空間２８をシールする目的でメカニカルシール２７が設けられている。
【０００４】
また、外輪２４の両端部には軸受内部をシールする目的でシール体が設けられている。このシール体のうち、インペラ側のシール体２６は、金属製の補強環と、この補強環に補強された弾性部材とで形成されているのが一般的である。
【０００５】
このような従来公知のウォータポンプにおいて、メカニカルシール２７の密封性が経時変化等により劣化した場合、冷却水がインペラ２１側からポンプハウジング２０とポンプ軸２３との間の空間２８に入ってくることがある。
【０００６】
一方、前述したインペラ側のシール体２６は、エンジンの運転、停止が繰り返されることにより、加熱あるいは冷却されて膨脹、収縮等を繰り返し、シール機能が損なわれやすい。
【０００７】
そこで、前記のように、ポンプハウジング２０とポンプ軸２３との間の空間２８に侵入した冷却水、あるいは、冷却水が加熱されて発生した水蒸気が、シール体２６の部分を通過して軸受内に侵入することがある。
【０００８】
こうして軸受内に水分が侵入すると、軸受内部に充填されているグリースが劣化したり、軸受内部に錆が生じたりしてウォータポンプ軸受が故障し、ウォータポンプの寿命が短くなるという問題があった。
【０００９】
また、前記のように、シール機能が損なわれたシール体２６の部分を通過して、軸受内部からグリースが流出することもある。このようになると、転動体２５とポンプ軸２３との間の摩擦が大きくなり、ウォータポンプ軸受が破損して、同じく、ウォータポンプの寿命が短くなるという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前述した従来の問題点に鑑み、ウォータポンプ軸受の軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を防止でき、また、軸受内部からのグリースの流出を防止できるウォータポンプ軸受を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明が提案するウォータポンプ軸受は、以下の構造からなるものである。
【００１２】
まず、このウォータポンプ軸受は、従来公知のように、一端部にインペラ２１が、他端部にプーリ２２がそれぞれ備えられているポンプ軸２３に、軸受の外輪２４が転動体２５を介して回動自在に取り付けられていると共に、外輪２４の両端部に、軸受内部をシールするシール体が設けられているものである。
【００１３】
本発明のウォータポンプ軸受は、外輪２４の両端部に設けられている軸受内部をシールするシール体うち、インペラ２１側のシール体２６が、一端部側が外輪２４の嵌合溝３４に固定され、他端側がポンプ軸２３側に延びる外輪側シール環３と、ポンプ軸２３に嵌合固定されて、ポンプ軸２３と共に回転する円筒部４と、当該円筒部４からポンプ軸２３の半径方向外側へ延びるフランジ部５とからなる軸側シール環６とから構成されている。
【００１４】
そして、外輪側シール環３は、補強環１と当該補強環１によって補強された弾性体２とからなり、補強環１からポンプ軸２３側に延びる弾性体２の先端７と、ポンプ軸２３の外周面３３、又は、前記軸側シール環６の円筒部４の外周面１４との間でラビリンスシールが形成されると共に、当該補強環１から、ポンプ軸２３の半径方向の異なる位置で、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びる第一サイドリップ８及び、第二サイドリップ９が、前記軸側シール環６のフランジ部５の軸方向内側面１５に摺接しているものである。
【００１５】
この発明のウォータポンプ軸受によれば、外輪側シール環３の補強環１からポンプ軸２３側に延びる弾性体２の先端７と、ポンプ２３軸の外周面３３との間にクリアランスＣ１（図２）からなるラビリンスシールが形成され、あるいは、軸側シール環６の円筒部４の外周面１４との間にクリアランスＣ２（図３）からなるラビリンスシールが形成される。
【００１６】
そこで、前記のラビリンスシールによって効果的に軸受側（図２、図３中、図面の左側）からのグリースの流出を防止できる。
【００１７】
また、外輪側シール環３の補強環１から、ポンプ軸２３の半径方向の異なる位置で、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びる第一サイドリップ８及び、第二サイドリップ９が、前記軸側シール環６のフランジ部５の軸方向内側面１５に摺接することによって二重のシールが形成されるので、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を確実に防止できる。
【００１８】
特に、第一サイドリップ８は、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びているので、第一サイドリップ８と外輪側シール環３との間には、軸受方向に向かう窪み部１８が形成される。そこで、軸受け内部側に侵入しようするする水分があっても、この水分は、第一サイドリップ８の外周面８ａを伝わって、窪み部１８に集まり、遠心力によって振り切られるので、容易に排除することができる。
【００１９】
また、第一サイドリップ８、第二サイドリップ９は、図２、図３図示のように、ポンプ軸２３の半径方向の異なる位置に設けられているので、第一サイドリップ８、第二サイドリップ９と軸側シール環６のフランジ部５との間に密閉された空間１０が形成される。そこで、たとえ、第一サイドリップ８と軸側シール環６のフランジ部５との間のシール部を通過してきた水分があったとしても、この水分は、密閉された空間１０内に保持される。これによって、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を防止できる。
【００２０】
ここで、第二サイドリップ９も、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びているので、第二サイドリップ９と外輪側シール環３との間には、軸受方向に向かう窪み部１９が形成されている。そこで、前記のように、密閉された空間１０に水分が保持されることとなっても、当該水分は、第二サイドリップ９の外周面９ａを伝わって、窪み部１９に集り、密閉された空間１０内に確実に保持される。これによって、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を、一層、確実に防止できる。
【００２１】
前述した本発明のウォータポンプ軸受において、外輪側シール環３の補強環１からポンプ軸側２３に延びる弾性体２の先端７の、ポンプ軸外周面３３、又は、軸側シール環６の円筒部外周面１４に対向する内周面には、図５図示のように、軸方向外側から軸方向内側に向かうネジ山を設けることができる。このようにすると、回転運動による遠心力とあいまって、グリースを軸受内側に向けて押し込む作用を生じさせることができ、軸受内部からのグリースの流出を効果的に防止できる。
【００２２】
また、図５図示の構造に代えて、図６図示のように、軸方向内側から軸方向外側に向かうネジ山を設けることもできる。このようにすると、回転運動による遠心力とあいまって、水分を排除する作用を生じさせることができ、軸受内に侵入しようとする水分があっても、この侵入を効果的に抑止することができる。
【００２３】
更に、図５、図６図示の構造に代えて、図７図示のように、軸方向内側から軸方向外側に向かうネジ山と軸方向外側から軸方向内側に向かうネジ山とが設けられている構造にすることもできる。このようにすると、図５、図６図示の構造によって発揮される効果を相乗させて、より効果的に、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を防止し、また、軸受内部からのグリースの流出を防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２５】
図４は、本発明のウォータポンプ軸受が採用されているウォータポンプの一例を説明する一部断面図である。図１は、本発明のウォータポンプ軸受において、外輪２４の両端部に設けられている軸受内部をシールするシール体うち、インペラ２１側のシール体２６の部分を拡大して表したものであり、図２は、図１の要部を拡大して表したものである。
【００２６】
本発明のウォータポンプ軸受の図１図示以外の部分の構造は、図４を用いて前述した通りであり、これは従来公知のものであるので、その説明を省略する。また、図１〜図３中、図４を用いて前記で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
本発明のウォータポンプ軸受において、シール体２６は、外輪側シール環３と軸側シール環６とからで構成されている。
【００２８】
外輪側シール環３は、一端部側が外輪２４の嵌合溝３４に嵌合固定され、他端側がポンプ軸２３側に延びているものである。
【００２９】
また、軸側シール環６は、ポンプ軸２３に嵌合固定されて、ポンプ軸２３と共に回転する円筒部４と、円筒部４からポンプ軸２３の半径方向外側へ延びるフランジ部５とからなるものである。
【００３０】
軸側シール環６の円筒部４及びフランジ部５は、耐蝕性を有する部材、例えば、ステンレスで形成しておくことが望ましい。これは、軸側シール環６にインペラ２１側から侵入してきた水分が接触しても錆が生じないようにするためである。そこで、耐蝕性を有する部材で円筒部４及びフランジ部５が形成されていればその材質に特に限定されるものではない。例えば、鋼材に耐蝕性を有する金属をメッキしたものを用いることもできる。
【００３１】
外輪側シール環３は、金属製の補強環１と、この補強環１によって補強された弾性体２とから形成されている。弾性体２としては、ゴム、合成樹脂など、この技術分野で従来公知の材料を用いることができる。
【００３２】
この外輪側シール環３の、補強環１からポンプ軸２３側に延びる弾性体２の先端７と、ポンプ２３軸の外周面３３とは非接触とされている。そして、図２に示すように、弾性体２の先端７と、ポンプ２３軸の外周面３３との間にクリアランスＣ１のラビリンスシールが形成されている。
【００３３】
また、外輪側シール環３は、補強環１から、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びる第一サイドリップ８及び、第二サイドリップ９を備えている。
【００３４】
これらの第一サイドリップ８及び、第二サイドリップ９の先端は、それぞれ、図２、図３図示のように、軸側シール環６のフランジ部５の軸方向内側面１５に接触し、それぞれの接触位置でシール部を形成している。
【００３５】
すなわち、本発明のウォータポンプ軸受におけるシール体２６は、前記二重構造になっている接触の２個のシール部と、非接触の１個のラビリンスシール部とを備えている。
【００３６】
また、第一サイドリップ８、第二サイドリップ９は、図２、図３図示のように、ポンプ軸２３の半径方向の異なる位置に設けられているので、第一サイドリップ８、第二サイドリップ９と軸側シール環６のフランジ部５との間に密閉された空間１０が形成されている。
【００３７】
本発明のウォータポンプ軸受によれば、外輪側シール環３の弾性体２の先端７と、ポンプ軸２３の外周面３３との間に形成されているクリアランスＣ１のラビリンスシールによって、軸受側からのグリースの流出が防止される。
【００３８】
また、かかるラビリンスシールの存在によって、低トルクとすることができ、発熱を比較的低く抑えることが可能になるので、外輪側シール環３の弾性体２（例えば、ゴム材製の弾性体）の劣化を抑えることができる。これによって、ウォータポンプ軸受の寿命を長くすることが可能である。
【００３９】
また、図２、図３図示のように、外輪側シール環３の補強環１から、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びる第一サイドリップ８、第二サイドリップ９がそれぞれ軸側シール環６のフランジ部５の軸方向内側面１５に接触し、それぞれの接触位置でシール部を形成するという特徴的な構造の結果、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を確実に防止できる。
【００４０】
この本発明の特徴的な構造による前記の作用、効果は、以下の構造によって発揮されるものである。
【００４１】
第一は、第一サイドリップ８が、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びて軸側シール環６のフランジ部５の軸方向内側面１５に接触しているので、第一サイドリップ８と外輪側シール環３との間に、軸受方向に下り傾斜する窪み部１８が形成される構造である。
【００４２】
これによって、ポンプ軸２３軸に嵌合固定されている軸側シール環６のフランジ部５を越えて軸受け内部側に侵入しようするする水分があっても、この水分は、軸受方向に向かって下り傾斜している第一サイドリップ８の外周面８ａを伝わり、窪み部１８に集まる。そこで、水分が、第一サイドリップ８の先端とフランジ部５の軸方向内側面１５との間に形成されるシール部を通って軸受け内部側に侵入することが困難になる。
【００４３】
こうして窪み部１８に集まった水分は、回転に伴う遠心力によって振り切られて、排除されるのである。
【００４４】
第二は、第一サイドリップ８、第二サイドリップ９が、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びて軸側シール環６のフランジ部５の軸方向内側面１５に接触している構造である。
【００４５】
このような構造とすることによって、シール体２６の、図１においてポンプ軸２３の下側に位置する部分では、第一サイドリップ８、第二サイドリップ９とも、図５〜図７に示すように（いずれにおいても第二サイドリップ９しか図示されていない）、図４中、右下側に向かって斜めに傾斜する構造となる。そこで、第一サイドリップ８とフランジ部５との間で形成されているシール部を冷却水が通過できたとしても、この水分は、シール体２６の、図１においてポンプ軸２３の下側に位置する部分では、下方に傾斜する第一サイドリップ８、第二サイドリップ９に沿って、外方向に流れ出やすくなる。
【００４６】
すなわち、かかる構造にすることによって、軸受内部への水分の侵入防止を一層効果的に実現できるのである。
【００４７】
第三は、前述した第一サイドリップ８及び、第二サイドリップ９の先端が、それぞれ、ポンプ軸２３の半径方向外側の異なる位置で軸側シール環６のフランジ部５の軸方向内側面１５に接触し、それぞれの接触位置でシール部を形成するという二重のサイドリップによるシール構造である。
【００４８】
第四は、第一サイドリップ８、第二サイドリップ９と軸側シール環６のフランジ部５との間に形成される密閉空間１０の存在である。たとえ、第一サイドリップ８と軸側シール環６のフランジ部５との間のシール部を通過してきた水分があったとしても、この水分は、密閉された空間１０内に保持され、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を防止することができる。
【００４９】
第五は、第二サイドリップ９が、ポンプ軸２３の軸方向外側であってポンプ軸２３の半径方向外側に向かって斜めに延びているので、第二サイドリップ９と外輪側シール環３との間に、軸受方向に下り傾斜する窪み部１８が形成される構造である。
【００５０】
これによって、密閉空間１０に水分が保持されることとなっても、当該水分は、軸受方向に下り傾斜する第二サイドリップ９の外周面９ａを伝わって、窪み部１９に集まるので、密閉された空間１０内に確実に保持される。そこで、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を、一層、確実に防止できるものである。
【００５１】
図３は、本発明のウォータポンプ軸受において、外輪２４の両端部に設けられている軸受内部をシールするシール体うち、インペラ２１側のシール体２６の部分の他の実施形態の要部拡大図である。
【００５２】
図３図示の実施形態は、軸側シール環６の円筒部４が、図１、図２図示の実施形態とは異なって、軸方向内側向きに延びているものである。
【００５３】
図１、図２図示の実施形態とは異なって、外輪側シール環３の弾性体２の先端７と、ポンプ２３軸の外周面３３との間にラビリンスシールが形成されるのではなく、外輪側シール環３の弾性体２の先端７と、軸側シール環６の円筒部４の外周面１４との間にクリアランスＣ２のラビリンスシールが形成されている。
【００５４】
この非接触となっている弾性体２の先端７と、円筒部４の外周面１４との間のラビリンスシールによって、軸受側からのグリースの流出が防止されるものである。
【００５５】
その他の部分の構造、作用、効果は図１、図２を用いて説明した前述の実施形態の場合と同一であるので、その説明は省略する。
【００５６】
以上図１〜図３を用いて説明した本発明のいずれのウォータポンプ軸受においても、外輪側シール環３の補強環１からポンプ軸２３側に延びる弾性体２の先端７の、ポンプ軸外周面３３、又は、軸側シール環６の円筒部外周面１４に対向する内周面に、ネジ山を設けることによって、軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入の防止、軸受内部からのグリースの流出防止をより効果的に達成することができる。
【００５７】
図５は、弾性体２の先端７の内周面に、軸方向外側（図面中右側）から軸方向内側（図面中左側）に向かうネジ山が設けられている例の一部を省略して表した断面図である。
【００５８】
図６は、弾性体２の先端７の内周面に、軸方向内側から軸方向外側に向かうネジ山が設けられている例の一部を省略して表した断面図である。
【００５９】
図７は、弾性体２の先端７の内周面に、軸方向内側から軸方向外側に向かうネジ山と軸方向外側から軸方向内側に向かうネジ山とが設けられている例の一部を省略して表した断面図である。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において、種々の形態に変更可能である。
【００６１】
【発明の効果】
この発明によれば、ウォータポンプ軸受の軸受内部への冷却水や水蒸気等の水分の侵入を防止することができ、また、軸受内部からのグリースの流出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のウォータポンプ軸受におけるインペラ側のシール体の部分を拡大して表した一部断面図。
【図２】  図１の要部拡大断面図。
【図３】  本発明のウォータポンプ軸受におけるインペラ側のシール体の他の実施形態を拡大して表した要部拡大断面図。
【図４】  本発明のウォータポンプ軸受が採用されているウォータポンプの一例を説明する一部断面図。
【図５】  外輪側シール環の弾性体の内周面の一部を省略した拡大断面図。
【図６】  外輪側シール環の弾性体の他の内周面の一部を省略した拡大断面図。
【図７】  外輪側シール環の弾性体の更に他の内周面の一部を省略した拡大断面図。
【符号の説明】
１  補強環
２  弾性体
３  外輪側シール環
４  円筒部
５  フランジ部
６  軸側シール環
７  弾性体の先端
８  第一サイドリップ
８ａ  第一サイドリップの外周面
９  第二サイドリップ
９ａ  第二サイドリップの外周面
１０  密閉空間
１４  円筒部の外周面
１５  フランジ部の軸方向内側面
１８  窪み部
１９  窪み部
２１  インペラ
２２  プーリ
２３  ポンプ軸
２４  外輪
２５  転動体
２６  シール体
３４  嵌合溝
３３  ポンプ軸の外周面
【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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