(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にインペラが、他端にプーリがそれぞれ設けられるポンプ軸を内輪とし、このポンプ軸の外周面に転動体を介して外輪を外装してなるウォーターポンプ軸受であって、
ポンプ軸がプーリ側の大径部とインペラ側の小径部からなる段付形状となっており、
ポンプ軸の前記小径部の外周面とポンプハウジングとの間にメカニカルシールが装着されているとともに、ポンプ軸の前記大径部の外周面と外輪の軸方向両端との間に密封装置がそれぞれ設けられ、
インペラ側の密封装置が、外輪の軸方向一端の肩部に固定されるシール部材と、ポンプ軸の前記大径部の外周面に外嵌固定されるスリンガーとから構成され、かつ、前記スリンガーが、環状板部と、環状板部の内周からインペラ側に延出する内側円筒部とを備え、前記シール部材が、スリンガーの環状板部に対して接触するアキシャルリップと、ポンプ軸の外周面に対して直接接触するラジアルリップとを備え、
前記メカニカルシールにおいて前記ポンプ軸の外周面に外嵌固定される環体の前記プーリ側の端部がポンプ軸の前記大径部から径方向外側に突出する突出部となっており、前記スリンガーの内側円筒部の自由端が前記突出部に軸方向から当接している、ことを特徴とするウォーターポンプ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォーターポンプ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のウォーターポンプの構造を示す上半分の縦断面図、図４は、図３の要部の拡大図である。
【０００３】
図中、１はポンプハウジングのボス部、２はインペラ、３はメカニカルシール、４はウォーターポンプ軸受である。
【０００４】
メカニカルシール３は、一般的に周知の構造であるが、ボス部１に内嵌固定される外側環体３１と、ポンプ軸４１の小径部に外嵌固定される内側環体３２と、外側環体３１の内周円筒部３１ａに外装されるゴムスリーブ３３と、内側環体３２のインペラ２側に設けられる回転リング３４と、外側環体３１の内周円筒部３１ａにおいてインペラ２側にスライド可能に外嵌される固定リング３５と、ゴムスリーブ３３の外周に圧縮状態で設けられ固定リング３５を回転リング３４に対して圧接させるコイルバネ３６とを含む。
【０００５】
ウォーターポンプ軸受４は、いわゆるインテグラルシャフトベアリングと呼ばれるもので、外径寸法が大小２段に形成されるポンプ軸４１を内輪とし、このポンプ軸４１の大径部外周面に軸方向２列の円筒ころ群４２および玉群４３を介して外輪４４が外装された構成である。この外輪４４の軸方向両端内周面の肩部とポンプ軸４１の大径部外周面との間には、異なる種類の２つの密封装置５，６が装着されている。
【０００６】
このウォーターポンプ軸受４のポンプ軸４１の小径部の軸端にインペラ２が、また、ポンプ軸４１の大径部の軸端にプーリ７がそれぞれ取り付けられ、このプーリ７が図示しないが自動車エンジンのクランクシャフトによりベルトを介して回転駆動される。
【０００７】
ところで、インペラ２側の密封装置５は、高い密封性を確保するために、図４に示すように、シール部材５１と、スリンガー５２とを組み合わせた構成になっている。つまり、シール部材５１は、環状芯金５１ａに合成ゴムなどの弾性材からなる１つのアキシャルリップ５１ｂおよび２つのラジアルリップ５１ｃ，５１ｄを被着した構成である。スリンガー５２は、上半断面がほぼコ字形に屈曲された金属環からなり、環状板部５２ａの内周と外周とに内側円筒部５２ｂおよび外側円筒部５２ｃを軸方向一方の同一側に延出させた構成である。このスリンガー５２の内側円筒部５２ｂが、ポンプ軸４１の大径部に対して圧入により外嵌固定され、シール部材５１が外輪４４の肩部に対して係合固定された状態で、シール部材５１の３つのリップ５１ｂ〜５１ｄが、スリンガー５２の内側円筒部５２ｂおよび環状板部５２ａに対して接触させられる。
【０００８】
このようなウォーターポンプでは、仮にポンプ室の冷却水がメカニカルシール３から漏れ出したときでも、この冷却水がウォーターポンプ軸受４の内部に入らないようにインペラ２側の密封装置５でもってシールされており、前記漏れ出た冷却水は、ポンプハウジングのボス部１に設けてある水抜き孔１１から外部へ排出されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来例では、メカニカルシール３から漏れ出る冷却水が、ウォーターポンプ軸受４の内部へ侵入するのを防止して外部へ排出させられるようになっているけれども、この漏れ出した冷却水が原因で、ウォーターポンプ軸受４のポンプ軸４１とインペラ２側の密封装置５のスリンガー５２との嵌め合い部分で錆が発生する可能性が高いことが指摘される。
【００１０】
つまり、ウォーターポンプ軸受４のポンプ軸４１の外周面においてメカニカルシール３とウォーターポンプ軸受４のインペラ２側の密封装置５との間の領域が広域にわたって露出していて、スリンガー５２の内側円筒部５２ｂと環状板部５２ａとの連接部が曲げ加工に伴い丸く湾曲しているため、ポンプ軸４１とスリンガー５２との嵌め合い部分に冷却水が染み込みやすくなっている。この嵌め合い部分では、染み込んだ冷却水が長期にわたって残留する可能性が高いため、ポンプ軸４１とスリンガー５２とをステンレス鋼などの耐食性に優れた材料で形成していても、錆が発生しやすくなる。
【００１１】
ちなみに、このような錆が発生すると、ポンプ軸４１に対するスリンガー５２の取り付け精度が低下し、スリンガー５２ががたついてしまうおそれがあって、シール部材５１の３つのリップ５１ｂ〜５１ｄの接触状態に悪影響を与えるなど、密封性が低下することが懸念される。
【００１２】
したがって、本発明は、ウォーターポンプ軸受において、インペラ側密封装置のスリンガーとポンプ軸との嵌め合い部分での錆の発生を防止し、インペラ側密封装置の密封性を長期にわたって安定化することを目的とする。
【００１３】
本発明の請求項１のウォーターポンプ軸受は、一端にインペラが、他端にプーリがそれぞれ設けられるポンプ軸を内輪とし、このポンプ軸の外周面に転動体を介して外輪を外装してなるウォーターポンプ軸受であって、ポンプ軸がプーリ側の大径部とインペラ側の小径部からなる段付形状となっており、ポンプ軸の前記小径部の外周面とポンプハウジングとの間にメカニカルシールが装着されているとともに、ポンプ軸の前記大径部の外周面と外輪の軸方向両端との間に密封装置がそれぞれ設けられ、インペラ側の密封装置が、外輪の軸方向一端の肩部に固定されるシール部材と、ポンプ軸の前記大径部の外周面に外嵌固定されるスリンガーとから構成され、かつ、前記スリンガーが、環状板部と、環状板部の内周からインペラ側に延出する内側円筒部とを備え、前記シール部材が、スリンガーの環状板部に対して接触するアキシャルリップと、ポンプ軸の外周面に対して直接接触するラジアルリップとを備え、前記メカニカルシールにおいて前記ポンプ軸の外周面に外嵌固定される環体の前記プーリ側の端部がポンプ軸の前記大径部から径方向外側に突出する突出部となっており、前記スリンガーの内側円筒部の自由端が前記突出部に軸方向から当接している。
【００１４】
上記本発明では、ポンプ軸の外周面においてインペラ側密封装置とメカニカルシールとの間の領域を、インペラ側密封装置のスリンガーの内側円筒部でもって覆うようにし、さらに、このスリンガーの内側円筒部の自由端面をメカニカルシールの内側環体に対して近接または当接させるようにしている。これにより、仮に、ポンプ室の冷却水がメカニカルシールから漏れ出したとき、ポンプ軸の外周面が完全に露出していないか、もしくはわずかに露出しているのみであるので、漏れ出した冷却水はスリンガーの内側円筒部や環状板部に対して触れるだけで、ポンプ軸に対して触れることがほぼなくなる。ましてや、ポンプ軸とスリンガーの内側円筒部との嵌め合い部分に染み込むことを極力防止できるようになる。したがって、従来のような嵌め合い部分の錆発生を防止できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１および図２に示す各実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１および図２は本発明の一実施形態にかかり、図１は、ウォーターポンプの構造を示す上半分の縦断面図、図２は、図１の要部の拡大図である。
【００１７】
これらの図において従来例として提示した図３および図４と同一もしくは対応する部分に同一符号を付してある。図中、符号１はポンプハウジングのボス部、２はインペラ、３はメカニカルシール、４はウォーターポンプ軸受である。
【００１８】
この実施形態において従来例との相違は、ウォーターポンプ軸受４に装着されるインペラ側密封装置５のスリンガー５２の形状である。
【００１９】
この実施形態でのスリンガー５２は、内側円筒部５２ｂが環状板部５２ａよりもインペラ２側（図では右側）に、外側円筒部５２ｃが環状板部５２ａよりも軸受内方側（図では左側）にと互い違いに突出された形状になっていて、内側円筒部５２ｂと外側円筒部５２ｃとが径方向で重なっていない。つまり、この実施形態でのスリンガー５２は、内側円筒部５２ｂが、従来例のスリンガーと逆向きに延出する形状になっている。このため、シール部材５１の２つのラジアルリップ５１ｃ，５１ｄは、ポンプ軸４１の大径部外周面に対して直接接触させられている。
【００２０】
そして、このスリンガー５２は、ウォーターポンプ軸受４のポンプ軸４１の大径部において小径部寄りに圧入外嵌されていて、スリンガー５２の内側円筒部５２ｂの軸端が、ポンプ軸４１の小径部に圧入外嵌されているメカニカルシール３の内側環体３２に対して当接されている。これにより、ポンプ軸４１の大径部外周面においてメカニカルシール３とインペラ側密封装置５との間の領域が露出せずに完全に覆われている。また、スリンガー５２の内側円筒部５２ｂの軸端が、メカニカルシール３の内側環体３２に対してわずかの非接触隙間を維持するように近接配置されてもよい。この場合、上記内側円筒部５２の軸端と上記内側環体３２とはラビリンス効果により密封される。
【００２１】
上述のように、仮にメカニカルシール３から冷却水が漏れ出したとしても、この冷却水が、インペラ側密封装置５のスリンガー５２とポンプ軸４１との嵌め合い部に対して染み込むことを極力防止できるようになり、この嵌め合い部での錆発生を防止することができる。前述の漏れ出した冷却水は、スリンガー５２の外表面を伝って回転遠心力によりボス部１の水抜き孔１１から外部へ排出される。このとき、スリンガー５２の外表面に対して冷却水が触れるものの、冷却水が長期間継続して残留することがないから、ここに錆が発生することはほとんどない。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００２３】
例えば、上記実施形態のインペラ側密封装置５におけるシール部材５１は、３つのリップ５１ｂ〜５１ｄを備える構成であるが、少なくともアキシャルリップ５１ｂと主ラジアルリップ５１ｃとを備えていればよく、このリップの数や形状については、特に限定されるものではない。
【００２４】
また、スリンガー５２の外側円筒部５２ｃについても、自由端側に向けて漸次拡径する円錐部とし、この円錐部の自由端を外輪の端面に近接させるようにした構成も本発明に含む。
【００２５】
さらに、実施形態では、ポンプ軸４１が２段に形成されているが、３段に形成してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明では、ポンプ軸の外周面においてインペラ側密封装置とメカニカルシールとの間の領域を極力露出させないようにし、しかもインペラ側密封装置のスリンガーの内側円筒部とメカニカルシールの内側環体とを近接または当接させるようにしているから、仮に、ポンプ室の冷却水がメカニカルシールから漏れ出しても、この冷却水がスリンガーの内側円筒部や環状板部に対して触れるだけで、ポンプ軸に対して触れることを極力防止できるようになるとともに、ポンプ軸とスリンガーの内側円筒部との嵌め合い部分に染み込むことを防止できるようになる。
【００２７】
したがって、従来のような嵌め合い部分の錆発生を防止できるようになり、インペラ側密封装置の密封性を長期にわたって安定に保つことができるなど、ウォーターポンプの寿命ならびに信頼性の向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のウォーターポンプの構造を示す上半分の縦断面図
【図２】図１の要部の拡大図
【図３】従来例のウォーターポンプの構造を示す上半分の縦断面図
【図４】図３の要部の拡大図
【符号の説明】
１      ポンプハウジングのボス部
２      インペラ
３      メカニカルシール
４      ウォーターポンプ軸受
４１      ウォーターポンプ軸受のポンプ軸
４２      ウォーターポンプ軸受の円筒ころ
４３      ウォーターポンプ軸受の玉
４４      ウォーターポンプ軸受の外輪
５      ウォーターポンプ軸受のインペラ側密封装置
５１      インペラ側密封装置のシール部材
５１ｂ    シール部材のアキシャルリップ
５１ｃ    シール部材の主ラジアルリップ
５２      インペラ側密封装置のスリンガー
５２ａ    スリンガーの環状板部
５２ｂ    スリンガーの内側円筒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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