(57)【要約】【課題】回転軸３の回転抵抗の増大を抑えつつ、内径側シールリップ２５によるシール性向上を図り、ウォータポンプの耐久性向上を図る。【解決手段】シールリング素子２０とスリンガ２１とを組み合わせる事により、転がり軸受６ａ内への異物進入防止の為のシール装置を構成する。上記シールリング素子２０を構成する内径側シールリップ２５をガータスプリング２４により抑え付けて、この内径側シールリップ２５の内周縁を、上記スリンガを構成する内径側円筒部２９の外周面に摺接させる。使用時に於ける上記ガータスプリング２４の張力を、０．１〜１．０Ｎの範囲に規制する。【選択図】  図１
2005048780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しない部材の内周面とこの部材に挿通されたウォータポンプを構成する回転軸の外周面との間を塞ぐ為、この部材の内周面に係止自在とした外周縁と、内径寄り部分に設けられてその内周縁を上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接自在としたシールリップとを備えたウォータポンプ用シールリングに於いて、直径を縮める方向の弾力を有する環状のガータスプリングが上記シールリップに外嵌されており、このガータスプリングの使用時の張力が０．１〜１．０Ｎである事を特徴とするウォータポンプ用シールリング。
【請求項２】
ガータスプリングの使用時の張力が０．２〜１．０Ｎである、請求項１に記載したウォータポンプ用シールリング。
【請求項３】
回転しない部材の内周面とこの部材に挿通されたウォータポンプを構成する回転軸の外周面との間を塞ぐ為、この部材の内周面に係止自在とした外周縁と、内径寄り部分に設けられてその内周縁を上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接自在としたシールリップとを備えたウォータポンプ用シールリングに於いて、直径を縮める方向の弾力を有する環状のガータスプリングが上記シールリップに外嵌されており、このガータスプリングのばね定数が、０．０１７〜０．２７Ｎ／ｍｍに規制されている事を特徴とするウォータポンプ用シールリング。
【請求項４】
回転しない部材の内周面とこの部材に挿通されたウォータポンプを構成する回転軸の外周面との間を塞ぐ為、この部材の内周面に係止自在とした外周縁と、内径寄り部分に設けられてその内周縁を上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接自在としたシールリップとを備えたウォータポンプ用シールリングに於いて、直径を縮める方向の弾力を有する環状のガータスプリングが上記シールリップに外嵌されており、このシールリップの内周縁と上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面との摺動トルクが０．０９８〜２．９４Ｎ・ｃｍである事を特徴とするウォータポンプ用シールリング。
【請求項５】
シールリップの内周縁と回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面との摺動トルクが０．０９８〜１．４７Ｎ・ｃｍである、請求項４に記載したウォータポンプ用シールリング。
【請求項６】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する、ウォータポンプを構成する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の端部内周面に係止したシールリングとを備え、このシールリングの内径寄り部分に設けられたシールリップの内周縁を上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接させたウォータポンプ用回転支持装置に於いて、上記シールリングが、請求項１〜５の何れかに記載したウォータポンプ用シールリングである事を特徴とするウォータポンプ用回転支持装置。
【請求項７】
ハウジングと、このハウジングの内周面に直接又は別体の外輪を介して設けられた外輪軌道と、外周面に内輪軌道を有する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の内端部内周面に係止したシールリングと、上記回転軸の外端部に固定したプーリと、この回転軸の内端部に固定したインペラと、軸方向に関してこのインペラと上記シールリングとの間部分で、上記ハウジングの内周面と上記回転軸の外周面との間に設けられたメカニカルシールと、軸方向に関してこのメカニカルシールと上記シールリングとの間に設けられた空間とを備え、このシールリングの内径寄り部分に設けられたシールリップの内周縁を上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接させたウォータポンプに於いて、上記シールリングが、請求項１〜５の何れかに記載したウォータポンプ用シールリングである事を特徴とするウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係るウォータポンプ用シールリングとウォータポンプ用回転支持装置とウォータポンプは、自動車用エンジンの冷却水を循環させる為のウォータポンプのシール装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンの冷却水を循環させる為のウォータポンプとして例えば特許文献１には、図８に示す様な構造のものが記載されている。円筒形のハウジング１は、内端部（軸方向に関して内とは、エンジン寄りの側を言い、各図の右側。本明細書全体で同じ。）外周面に形成した取付フランジ２を利用して、エンジンのシリンダブロックに固定される。このハウジング１の内径側には回転軸３を、内側の玉軸受４と外側（軸方向に関して外とは、エンジンから遠い側を言い、各図の左側。本明細書全体で同じ。）のころ軸受５とを組み合わせて成る転がり軸受ユニット６により、回転自在に支持している。この転がり軸受ユニット６の軸方向（図８の左右方向）両端部にはシールリング７、７を設けて、内部に封入したグリースの漏出防止と、外部に存在する塵芥や水蒸気等の異物の侵入防止とを図っている。又、上記回転軸３の外端部で上記ハウジング１の外端開口から突出した部分に、プーリ８を固定している。
【０００３】
エンジンへの組み付け状態では、このプーリ８に図示しないベルトを掛け渡し、上記回転軸３をエンジンのクランクシャフトにより回転駆動する。一方、この回転軸３の内端部で上記取付フランジ２の内側面から突出した部分に、インペラ９を固定している。この取付フランジ２をエンジンのシリンダブロックに固定した状態で上記インペラ９は、このシリンダブロック内に設けたウォータジャケットの内側に入り込む。そして、上記回転軸３の回転に伴って、上記ウォータジャケット内の冷却水を、図示しないラジエータ等との間で循環させる。
【０００４】
更に、回転軸３の外周面とハウジング１の内周面との間にはメカニカルシール１０を設けている。このメカニカルシール１０は、エンジンの運転時、回転軸３の回転を許容しつつ、ウォータジャケット内を流れる冷却水である熱水が外部に漏出するのを防止する。但し、上記メカニカルシール１０では完全なシールは困難であり、このメカニカルシール１０のシール面で発生する摩擦熱により、凍結防止剤や防錆剤等の化学物質を含んだ冷却水が蒸発して水蒸気となり、上記転がり軸受ユニット６側に漏出すると同時に、この蒸発によって上記化学物質が濃縮された冷却水も、上記転がり軸受ユニット６側に漏出してくる。この為に、上記回転軸３の中間部で上記メカニカルシール１０と内側のシールリング７との間にスリンガ１１を、上記ハウジング１の中間部でこのスリンガ１１の外周縁部に対向する部分に給排孔（図示省略）を、それぞれ設けて、上記メカニカルシール１０から漏出した水蒸気乃至は熱水を、上記ハウジング１外に排出自在としている。即ち、上記給排口は、軸方向に関して上記メカニカルシール１０と上記内側のシールリング７との間に設けられた、水蒸気室として機能する空間と外部とを連通して、この空間内の水蒸気及び熱水を、外部に排出自在としている。
【０００５】
上述の図８に示した従来構造の第１例の場合には、上記内側のシールリング７を構成する１対のシールリップ１２、１２の内周縁を上記回転軸３の中間部外周面に、全周に亙って摺接させている。上記内側のシールリング７と上記スリンガ１１とは、関連付ける事なく、互いに独立した状態で設けている。
【０００６】
これに対して、特許文献２には、図９に示す様に、シールリング７ａとスリンガ１１ａとを互いに関連付けて設置する事により、シール性向上を図った構造が記載されている。この構造の場合、上記シールリング７ａを構成する３本のシールリップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうち、２本のシールリップ１２ａ、１２ｂを回転軸３ａの外周面に、全周に亙って摺接させている。これに対して、残り１本のシールリップ１２ｃの先端縁を上記スリンガ１１ａの外側面に、全周に亙って摺接させている。この様に構成する事により、図８に示した従来構造の第１例の場合に比べてシール性を向上させ、上記回転軸３ａを支持している転がり軸受ユニット内への、水蒸気や熱水等の異物進入防止をより有効に図れる。
【０００７】
更に、特許文献３には図１０に示す様な、特許文献４には図１１に示す様な、それぞれウォータポンプの回転支持部に関する発明が記載されている。
このうちの特許文献３に記載された構造は、図１０に示す様に、シールリング１３とスリンガ１４とを組み合わせる事により、転がり軸受ユニット６ａ内への異物進入防止の為のシール装置を構成している。又、上記シールリング１３を構成するサイドシールリップ１５の先端縁を、上記スリンガ１４の外側面に当接させると共に、このサイドシールリップ１５の圧縮量δを、このサイドシールリップ１５の自由状態での高さＨの１／１０以上、７／１０以下としている。又、上記スリンガ１４の外側面で上記サイドシールリップ１５の先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしている。
【０００８】
又、特許文献４に記載された構造は、図１１に示す様に、シールリング１３を構成するサイドシールリップ１５ａの先端縁をスリンガ１４ａの外周縁部に形成した外径側円筒部１６の外周面に当接させると共に、このサイドシールリップ１５ａの弾性変形量δ´を、このサイドシールリップ１５ａの自由状態での高さＨ´の１／１０以上、７／１０以下としている。又、上記外径側円筒部１６の外周面で上記サイドシールリップ１５ａの先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２５４２１３号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５３０９６号公報
【特許文献３】
特開２００３−６５２８９号公報
【特許文献４】
特開２００３−７４４９１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した従来構造の第１例の場合、回転軸３の高速回転時に、この回転軸３の外周面と各シールリップ１２、１２の内周縁との接触圧を必ずしも十分に確保できず、シール性能が不足する可能性がある。
これに対して、図９〜１１に示した従来構造の第２〜４例の場合、上記第１例の構造に比べてシール性が良好ではあるが、各シールリップの先端縁と相手面との摺接部の面圧を長期間に亙り確保する面からは限度がある。従って、シール性に対する要求がより厳しくなった場合には、やはり改良の余地がある。
【００１１】
シールリングに設けたシールリップの先端縁と相手面との摺接部の面圧を長期間に亙って十分に確保する為には、回転軸３の外周面、又は、スリンガ等この回転軸３と共に回転する部材の一部外周面に摺接するシールリップに、金属の引っ張りばねであるガータスプリングを外嵌する、ガータスプリング付シールリングを採用する事が考えられる。この様なガータスプリング付シールリングを採用する事により、上記シールリップの内周縁と上記外周面との摺接部の面圧を確保し、シール性の向上を図れる。
【００１２】
但し、単にガータスプリング付シールリングを採用しただけでは、必ずしも上記回転軸３の回転抵抗を抑えつつ、十分なシール性能を得る事はできない。即ち、ガータスプリング付シールリングを使用した場合でも、上記摺接部の面圧を適正範囲に収めないと、上記回転軸３の回転抵抗が過大になったり、シール性が不足したりする。
更には、構成各部材の寸法誤差により、上記シールリップのうちで上記ガータスプリングを外嵌した部分に関する直径が設計値よりも小さくなると、このガータスプリングの弾性が不足し、上記摺接部の面圧が低下する可能性もある。
本発明のウォータポンプ用シールリングとウォータポンプ用回転支持装置とウォータポンプは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のウォータポンプ用シールリングとウォータポンプ用回転支持装置とウォータポンプのうち、請求項１、３、４に記載したウォータポンプ用シールリングは、回転しない部材の内周面とこの部材に挿通されたウォータポンプを構成する回転軸の外周面との間を塞ぐ為、この部材の内周面に係止自在とした外周縁と、内径寄り部分に設けられてその内周縁を上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接自在としたシールリップとを備える。
特に、上記請求項１、３、４に記載したウォータポンプ用シールリングに於いては、直径を縮める方向の弾力を有する環状のガータスプリングが、上記シールリップに外嵌されている。
【００１４】
そして、請求項１に記載したウォータポンプ用シールリングの場合には、上記ガータスプリングの使用時の張力が０．１〜１．０Ｎである。この場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記ガータスプリングの使用時の張力を０．２〜１．０Ｎに規制する。
又、請求項３に記載したウォータポンプ用シールリングの場合には、上記ガータスプリングのばね定数が、０．０１７〜０．２７Ｎ／ｍｍに規制されている。
又、請求項４に記載したウォータポンプ用シールリングの場合には、上記シールリップの内周縁と、上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面との摺動トルク（摺動部の摩擦に基づいて生じる、上記回転軸が回転する事に対する抵抗）が、０．０９８〜２．９４Ｎ・ｃｍである。
【００１５】
又、請求項６に記載したウォータポンプ用回転支持装置は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する、ウォータポンプを構成する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の端部内周面に係止したシールリングとを備える。
そして、このシールリングの内径寄り部分に設けられたシールリップの内周縁を、上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接させている。
特に、上記請求項６に記載したウォータポンプ用回転支持装置に於いては、上記シールリングが、上述した様なウォータポンプ用シールリングである。
【００１６】
更に、請求項７に記載したウォータポンプは、ハウジングと、このハウジングの内周面に直接又は別体の外輪を介して設けられた外輪軌道と、外周面に内輪軌道を有する回転軸と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、外周縁を上記外輪の内端部内周面に係止したシールリングと、上記回転軸の外端部に固定したプーリと、この回転軸の内端部に固定したインペラと、軸方向に関してこのインペラと上記シールリングとの間部分で、上記ハウジングの内周面と上記回転軸の外周面との間に設けられたメカニカルシールと、軸方向に関してこのメカニカルシールと上記シールリングとの間に設けられた空間とを備える。
そして、上記シールリングの内径寄り部分に設けられたシールリップの内周縁を、上記回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面に摺接させている。
特に、請求項７に記載したウォータポンプに於いては、上記シールリングが、前述した様なウォータポンプ用シールリングである。
【００１７】
【作用】
上述の様に構成する本発明のウォータポンプ用シールリングとウォータポンプ用回転支持装置とウォータポンプによれば、ウォータポンプの回転軸の回転抵抗の増大を抑えつつ、この回転軸を支持する転がり軸受ユニット内への、化学物質を含んだ冷却水や水蒸気等の異物侵入防止を有効に図れる。
即ち、ガータスプリング付シールリングを使用する事により、回転軸若しくはこの回転軸と共に回転する部材の外周面にその内周縁を摺接させるシールリップを径方向内方に弾性的に抑え付けている為、これら外周面と内周縁との摺接部の面圧を確保できる。
又、上記ガータスプリングの張力、或はばね定数、若しくは上記摺接部の摩擦抵抗に基づく摺動トルクを適切に規制しているので、シールリングを設ける事に伴う回転抵抗の増大を抑えつつ、上記摺動部のシール性を確保できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、転がり軸受ユニット６ａを構成する外輪１８の内端部内周面と、回転軸３の中間部外周面との間に設ける組み合わせシールリング１９の構造及び特性を適切に規制する事により、メカニカルシール１０（図８参照）を通過した水蒸気或は熱水が、複数の転動体（玉）３１を含む転がり軸受ユニット６ａの側に入り込みにくくする点にある。ウォータポンプの全体構造等、その他の部分の構造及び作用は、先に説明した上記図８に示した構造を含め、従来から知られているウォータポンプと同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略乃至は簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１９】
上記組み合わせシールリング１９は、シールリング素子２０とスリンガ２１とを組み合わせて成る。このうちのシールリング素子２０は、芯金２２と、弾性材２３と、ガータスプリング２４とから成る。又、このうちの芯金２２は、ＳＰＣＣ等の炭素鋼板、ＳＥＣＣ等の亜鉛メッキ鋼板、或はステンレス鋼板等の鉄系金属板を円輪状に形成して成る。又、上記弾性材２３は、水素化ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）或はフッ素ゴムの如きゴム材料等のエラストマーにより、全体を円環状に形成しており、上記芯金２２により補強されている。
【００２０】
更に、上記弾性材２３は、サイドシールリップ１５ｂに加えて、特許請求の範囲に記載したシールリップに相当する、内径側シールリップ２５を備える。この内径側シールリップ２５は、上記芯金２２よりも径方向内方に突出する状態で形成されており、断面形状は、外径側が開口した略Ｖ字形である。そして、上記内径側シールリップ２５に、上記ガータスプリング２４を外嵌している。従ってこの内径側シールリップ２５には、自身の弾性に加えて上記ガータスプリング２４の弾力が、この内径側シールリップ２５の内径を縮める方向の力として作用する。又、上記弾性材２３の外周縁部は、全周に亙って上記芯金２２の外周縁よりも径方向外方に突出して、当該部分に係止部２６を構成している。組立状態でこの係止部２６は、上記外輪１８の内端部内周面に形成した係止溝２７に、全周に亙って、シール性を確保した状態で係止される。
【００２１】
一方、上記スリンガ２１は、ステンレス鋼板、ＳＥＣＣ等の亜鉛メッキ鋼板の如き、耐蝕性を有する金属板を曲げ形成する事により、断面略Ｌ字形で全体を円環状に形成して成る。この様なスリンガ２１は、平坦な円輪部２８と、この円輪部２８の内周縁から上記シールリング素子２０に向けて直角に折れ曲がった内径側円筒部２９と、この円輪部２８の外周縁からこの内径側円筒部２９と同方向に直角に折れ曲がった外径側円筒部３０とから成る。尚、この外径側円筒部３０の先端部（図１の左端部）外周面を、上記外輪１８の端部内周面に近接対向させて、この部分でラビリンスシールを形成している。この様なスリンガ２１と前記シールリング素子２０とを組み合わせて前記組み合わせシールリング１９を構成した状態で、前記内径側シールリップ２５の内周縁は、上記内径側円筒部２９の外周面に全周に亙って弾性的に当接する。又、前記サイドシールリップ１５ｂの先端縁は、上記円輪部２８の片側面に近接対向して、当該部分にラビリンスシールを構成する。尚、上記内径側シールリップ２５の内周縁が摺接する、上記内径側円筒部２９の外周面は、表面粗さが算術平均粗さＲａで０．２０〜０．８０μｍの、平滑面としている。そして、上記外周面と上記内径側シールリップ２５の内周縁との摺動抵抗を抑えると共に、この内周縁の摩耗防止を図っている。
【００２２】
上記内径側シールリップ２５に上記内径側円筒部２９に向かう弾力を付与する為の、前記ガータスプリング２４は、ステンレスのばね鋼等、耐食性を有する弾性金属材製の引っ張りコイルばねの両端部同士を結合する事で、全体を円環状に構成している。本例の場合、この様なガータスプリング２４の使用状態での張力、即ち、前記組み合わせシールリング１９を組み立てた使用状態での張力が、０．１〜１．０Ｎとなる様に、各部の寸法を規制している。上記ガータスプリング２４の張力を上記範囲（０．１〜１．０Ｎ）内に納めれば、前記回転軸３が回転する事に対する抵抗を低く抑えつつ、上記摺接部のシール性を十分に確保できる。尚、シール性能をより十分に確保する為に好ましくは、上記張力を０．２Ｎ以上確保する。
【００２３】
又、本例の場合、上記ガータスプリング２４のばね定数は、０．０１７〜０．２７Ｎ／ｍｍの範囲に規制している。尚、この様なガータスプリング２４のばね定数の測定作業は、このガータスプリング２４の素材となる上記引っ張りコイルばねを、その両端部を結合する以前の、直線状のままの状態で行なう。言い換えれば、上記ガータスプリング２４は、ばね定数が０．０１７〜０．２７Ｎ／ｍｍである引っ張りコイルばねの両端を結合して、全体を円環状にする事により構成している。この様に規制するガータスプリング２４のばね定数のうち、上限を規制する（ばね定数の低いガータスプリング２４を使用する）理由は、上記摺接部を構成する前記内径側円筒部２９の外径寸法や、前記内径側シールリップ２５の肉厚寸法の製品毎の寸法誤差（ばらつき）によって、上記ガータスプリング２４の全長（周長）が設計値に対して多少ずれた場合でも、このガータスプリング２４が上記内径側シールリップ２５を抑え付ける（上記内径側円筒部２９の外周面に向け押圧する）弾力が大きく変化するのを防止する為である。
【００２４】
上記ばね定数が大きいと、上記寸法誤差に基づいて上記ガータスプリング２４の全長が設計値よりも少し短くなっただけでも、このガータスプリング２４の弾力が設計値に比べて小さくなる程度が著しくなる。そして、このガータスプリング２４が上記内径側シールリップ２５を抑え付ける力が不足して、この内径側シールリップ２５の内周縁と上記内径側円筒部２９の外周面との摺接部の面圧が低くなり、この摺接部のシール性が不足する。
【００２５】
これに対して、上記ガータスプリング２４のばね定数を０．２７Ｎ／ｍｍ以下に規制すれば、このガータスプリング２４の全長が設計値よりも多少短くなっても、上記ガータスプリング２４の弾性が不足するのを防止して、上記摺接部のシール性を確保できる。
【００２６】
尚、本発明の対象となるウォータポンプ用シールリングのガータスプリング２４に関して、ばね定数を０．０１６Ｎ／ｍｍ以下のものを造る事は、現状では困難であるので、上記ばね定数の下限値を０．０１７Ｎ／ｍｍとした。
【００２７】
以上に述べた様に、上記ガータスプリング２４の張力を上記範囲に規制する事による、前記回転軸３の回転抵抗の増大を抑えつつ、上記摺接部のシール性を確保すると言った作用・効果、更には、ばね定数を上記範囲に規制する事による、シール性を確保すると言った作用・効果は、上記内径側シールリップ２５が摺接する円筒面の直径（本例の場合には上記内径側円筒部２９の外径）が１５〜２７ｍｍの場合に良好に得られる。好ましくは、この直径を１５〜２２ｍｍの範囲、更に好ましくは１５〜１９ｍｍの範囲に規制した場合に、得られる上記作用・効果が顕著になる。
【００２８】
ガータスプリング２４の適切な仕様に関しては、上記内径側シールリップ２５と上記内径側円筒部２９の外周面との摺接部の摩擦抵抗の面からも規制できる。即ち、上記内径側シールリップ２５の内周縁と上記内径側円筒部２９の外周面との摺接部の摺動トルクを０．０９８〜２．９４Ｎ・ｃｍ（１０〜３００ｇｆ・ｃｍ）の範囲に規制する事で、上記回転軸３の回転抵抗を抑えつつシール性確保を図れる。上記摺動トルクが０．０９８Ｎ・ｃｍ未満となる程上記摺接部の面圧が低い場合には、この摺接部のシール性を十分に確保する事が難しい。これに対して、上記摺動トルクが２．９４Ｎ・ｃｍを越えると、上記回転軸３の回転抵抗が大きくなり過ぎて、ウォータポンプを組み込んだエンジンの性能悪化が問題となる。尚、このエンジンの性能悪化防止をより有効に図る為には、上記摺動トルクを０．０９８〜１．４７Ｎ・ｃｍ（１０〜１５０ｇｆ・ｃｍ）の範囲に規制する事が好ましい。この様に摺動トルクの面から規制する場合でも、上記ガータスプリングのばね定数を前記範囲に規制する事は、摩耗に伴うシール性低下を防止する為に有効である。
【００２９】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、上述した第１例の場合よりもサイドシールリップ１５を長くして、このサイドシールリップ１５の先端縁を、スリンガ２１の円輪部２８の側面に、全周に亙って摺接させている。このサイドシールリップ１５の圧縮量は、このサイドシールリップ１５の自由状態での高さの１／１０以上、７／１０以下とし、上記スリンガ１４の外側面で上記サイドシールリップ１５の先端縁が摺接する部分の粗さを、算術平均粗さＲａで０．２〜２．０μｍ、最大高さＲｙで０．８〜８．０μｍとしている。この点は、前述した特許文献３に記載された発明の場合と同様である。又、上記サイドシールリップ１５以外の部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００３０】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第３〜４例を示している。これら各例の場合には、軸方向に関して、内径側シールリップ２５ａを、サイドシールリップ１５ｂ（図３）、１５（図４）と逆方向に形成している。その他の部分の構成及び作用は、図３に示した第３例は前述した第１例と、図４に示した第４例は上述した第２例と、それぞれ同様である。
【００３１】
次に、図５は、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、スリンガ２１ａの断面形状をクランク形とし、このスリンガ２１ａの内周縁部に形成した内径側円筒部２９を、このスリンガ２１ａの円輪部２８に関して、シールリング素子２０と逆側に配置している。そして、このシールリング素子２０の内径側シールリップ２５の内周縁を、回転軸３の外周面に直接摺接させている。これに伴って本例の場合には、この回転軸３の外周面で上記内径側シールリップ２５の内周縁が摺接する部分の直径を１５〜２７ｍｍ（好ましくは１５〜２２ｍｍ、更に好ましくは１５〜１９ｍｍ）の範囲に規制すると共に、この部分を、算術平均粗さＲａで０．２０〜０．８０μｍの平滑面としている。その他の部分の構成及び作用は、前述した第１例と同様である。
【００３２】
次に、図６は、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、シールリング素子２０ａを構成する芯金２２ａとして、中間部に段差部を有する、断面クランク形のものを使用している。その他の部分の構成及び作用は、前述した第１例と同様である。
【００３３】
次に、図７は、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例の場合には、シールリング素子２０ｂにサイドシールリップを設けず、代わりに、内径側シールリップ２５と並べて設けた第二の内径側シールリップ３２の先端縁を、スリンガ２１の内径側円筒部２９の外周面に摺接させている。その他の部分の構成及び作用は、前述した第１例と同様である。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。実験では、図１に示す構造を有する組み合わせシールリング１９に組み込んだガータスプリング２４の張力、ばね定数、摺動トルクを種々変化させる事により、シール性と回転抵抗との良否に就いて判定した。その結果を、次の表１〜２に示す。
【００３５】
【表１】
2005048780.tif 000003
【００３６】
【表２】
2005048780.tif 000004
【００３７】
先ず、表１には、ガータスプリング２４の張力（Ｎ）と、シール性と、回転抵抗（摺動トルク）との関係に就いて示している。上記表１に示した各符号のうち、「Ａ」は、前記組み合わせシールリング１９を通じての水の侵入がないか、あっても実用上問題とならない程度の極少量であり、且つ、回転抵抗が十分に低かった事を、「Ｂ」は、上記組み合わせシールリング１９を通じて水の侵入はあったが実用上問題とならない程度の少量であり、且つ、回転抵抗が十分に低かった事を、「Ｃ」は、上記組み合わせシールリング１９を通じての水の侵入は殆どなかったが、回転抵抗が高めであった事を、「Ｄ」は、実用上問題となる程水の侵入があった事を、それぞれ表している。この様な実験の結果を表した表１から明らかな通り、上記ガータスプリング２４の張力を０．１Ｎ以上確保すれば、実用上問題となる程水の侵入を防止できる。又、この張力を０．２Ｎ以上確保すれば、上記水の侵入をより少なく抑えられる。更に、上記張力を１．０Ｎ以下に抑えれば、上記回転抵抗を十分に低く抑えられる。
【００３８】
次に、表２には、組み合わせシールリング１９を構成する内径側シールリップ２５の内周縁とスリンガ２１の内径側円筒部２９の外周面との摺動トルクと、上記組み合わせシールリング１９のシール性と回転抵抗（摺動トルク）との関係に就いて示している。上記表２に示した各符号のうち、「Ａ」は、上記組み合わせシールリング１９を通じて実用上問題となる程の水の侵入がなく、しかも回転抵抗が低かった事を、「Ｂ」は、実用上問題となる程の水の侵入はなかったが、回転抵抗が少し高かった事を、「Ｃ」は、実用上問題となる程の水の侵入がなかったが、回転抵抗が問題となる程高かった事を、「Ｄ」は、実用上問題となる程水の侵入があった事を、それぞれ表している。この様な実験の結果を表した表２から明らかな通り、上記内径側シールリップ２５の内周縁と上記内径側円筒部２９の外周面との摺動トルクを０．０９８Ｎ・ｃｍ以上確保すれば、上記組み合わせシールリング１９を通じて実用上問題となる程の水の侵入が生じる事を防止できる。又、上記摺動トルクを２．９４Ｎ・ｃｍ以下に抑えれば、上記回転抵抗を実用上問題ない程度に低く抑えられる。更に、上記摺動トルクを１．４７Ｎ・ｃｍ以下に抑えれば、上記回転抵抗を十分に低く抑えられる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、回転軸の回転抵抗の増大を抑えつつ、十分なシール性を確保できる様にして、ウォータポンプの耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を、シールリングをウォータポンプに組み込んだ状態で示す部分断面図。
【図２】同第２例を示す、図１と同様の図。
【図３】同第３例を示す、図１と同様の図。
【図４】同第４例を示す、図１と同様の図。
【図５】同第５例を示す、図１と同様の図。
【図６】同第６例を示す、図１と同様の図。
【図７】同第７例を示す、図１と同様の図。
【図８】従来から知られているウォータポンプの第１例を示す断面図。
【図９】同第２例を示す部分断面図。
【図１０】同第３例を示す部分断面図。
【図１１】同第４例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  取付フランジ
３  回転軸
４  玉軸受
５  ころ軸受
６、６ａ  転がり軸受ユニット
７、７ａ  シールリング
８  プーリ
９  インペラ
１０  メカニカルシール
１１、１１ａ  スリンガ
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  シールリップ
１３  シールリング
１４、１４ａ  スリンガ
１５、１５ａ、１５ｂ  サイドシールリップ
１６    外径側円筒部
１７    シールリング
１８    外輪
１９    組み合わせシールリング
２０、２０ａ、２０ｂ  シールリング素子
２１、２１ａ  スリンガ
２２、２２ａ  芯金
２３    弾性材
２４    ガータスプリング
２５、２５ａ  内径側シールリップ
２６    係止部
２７    係止溝
２８    円輪部
２９    内径側円筒部
３０    外径側円筒部
３１    転動体
３２    第二の内径側シールリップ
【図１】
2005048780.tif 000005
【図２】
2005048780.tif 000006
【図３】
2005048780.tif 000007
【図４】
2005048780.tif 000008
【図５】
2005048780.tif 000009
【図６】
2005048780.tif 000010
【図７】
2005048780.tif 000011
【図８】
2005048780.tif 000012
【図９】
2005048780.tif 000013
【図１０】
2005048780.tif 000014
【図１１】
2005048780.tif 000015