(57)【要約】【課題】防水性を要するリップタイプのシール部が摩耗したとしても、その密封性能の低下を抑制し、かつ小型な密封装置を提供すること。【解決手段】リップタイプのシール部１は、ハウジング８内部のリップタイプのシール保持器２に外周側を固定され、玉軸受７によって回転自在に保持される回転軸と、リップタイプのシール部１の内側リップ部分を弾性接触させており、密封水側と大気側とをシールするものである。このとき、玉軸受７によって回転自在に保持された回転軸４を回転させることによってポンプファン６が回転し、送液を行うことで、ウォータポンプを構成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転自在に配設した回転軸と、前記ハウジング又は前記回転軸のいずれか一方に具備させる略リング状のリップタイプのシール部材を、他方の前記ハウジング又は前記回転軸と摺動自在に弾性接触させた軸受の密封装置において、弾性接触させた前記シール部材は、前記シール部材の中心材と、前記中心材の一部を覆う表面材とを含み、前記中心材の表面張力の値よりも小さい値の表面張力を有する材料を、前記表面材に具備する軸受の密封装置。
【請求項２】
略リング状のリップタイプのシール部材の中心材の表面張力の値αの値の範囲が１８から３５ｍＮ／ｍであり、かつ、前記シール部材の表面材の表面張力の値βの値の範囲が１から１８ｍＮ／ｍであるときに、α＞βの関係を満たす請求項１記載の軸受の密封装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の軸受の密封装置を搭載する機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防水性を要するリップタイプのシール部を具備する軸受の密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関する防水性を要するリップタイプのシール部を具備する軸受の密封装置は、例えば、自動車等車両などの機器に搭載され、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）のシャフトシールの構成に採用される。また、他には、家電用又は軽負荷な工業用の機器に搭載され、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）のシャフトシールの構成に採用される。
【０００３】
ハウジングの軸孔内周に装着されて軸の周面に摺動自在に密接することにより機内の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制するリップタイプのシール部を具備する構成としては、以下の提案がある。
【０００４】
接触シールとしてのウォータポンプ用シール材は、フッ素ゴム又はフッ化ビニリデン共重合体組成物を用いる方法（例えば特許文献１）又は長期摺動性を確保するため炭化珪素系摺動剤にグラファイトを配合した防水シール用材料（例えば特許文献２）などが提案されており、また非接触シールとしてはシール材自体を近接配置したラビリンス構造（例えば特許文献３）などが提案されている。
【０００５】
従来は、特許文献１等に示されるように、防水シール材潤滑剤として、長期摺動性を確保するために、摺動性の高いフッ素系の摺動材料を用いて水侵入を防止していたが、摺動による摩耗、異物の侵入等で摺動面の状態が変化したときに、シール接触が阻害されて、水漏れを発生する場合があった。
【０００６】
また、密封性を上げるためには、リップタイプのシール部の接触圧力を上げるか、接触部の面積特に通路長を長くする必要があり、小型の阻害要因となるだけでなく、リップタイプのシール部と軸との摺動損失が大きくなるために、密封装置のエネルギー損失が増えることが考察される。
【０００７】
特許文献２等に示されるように、炭化珪素系摺動剤にグラファイトを配合したような硬質材料を用いる場合は、耐摩耗性は優れているものの、異物を噛みこんだ際には、摺動材又は摺動相手材のいずれかが摩耗するとともに、シール材の表面変形への追従性が悪いので、微小隙間から密封水が漏洩することが考察される。
【０００８】
また、特許文献３等に示されるように、摩耗を防止するために非接触のラビリンスシールを用いることなどがあったが構造的に複雑で体積が必要なために小型化が困難であった。また、常時微小隙間を持っているために、回転の有無に関係なく、常時一定量の密封水が通過していくために、完全な密封体にはならないということが考察される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１８１０５６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０７３８７３号
【特許文献３】特開平１−２８５６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、防水性を要するリップタイプのシール部が摩耗したとしても、その密封性能の低下を抑制し、かつ小型な密封装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の密封装置は、ハウジングに回転自在に配設した回転軸と、ハウジング又は回転軸のいずれか一方に取り付けた略リング状のリップタイプのシール部が他方のハウジング又は回転軸と摺動自在に弾性接触させた水ポンプ用シール部において、弾性接触させたリップタイプのシール部は中心材の表面張力よりも表面材の表面張力を小さくしたリップタイプのシール部とすることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、リップタイプのシール部の中心材の表面張力αが１８ｍＮ／ｍから３５ｍＮ／ｍ、表面材の表面張力βが１ｍＮ／ｍから１８ｍＮ／ｍであり、α＞βであるシール構造としているために、水以外の表面張力の小さな液体、例えば、アルコール等が混入した密封水に対しても良好なシール性を維持できる。
【００１３】
上述のとおり、弾性接触させたリップタイプのシール部は中心材の表面張力よりも表面材の表面張力を小さくしたシール材を装備した水ポンプ又はモータとは、従来よりもシール材部分を小さくした状態が実現可能であり、長期漏洩のない水ポンプを提供可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の密封装置は、ハウジングに回転自在に配設した回転軸と、ハウジング又は回転軸のいずれか一方に取り付けた略リング状のリップタイプのシール部が他方のハウジング又は回転軸と摺動自在に弾性接触させた水ポンプ用シール部において、弾性接触させたリップタイプのシール部は中心材の表面張力よりも表面材の表面張力を小さくしたシール材とすることを特徴としている。
【００１５】
リップタイプのシール部のリップの接触部と軸との接触面は、初期摺動によって、最表面の表面張力の小さい部分は摩耗により磨滅することで、弾性接触させたリップタイプのシール部の中心材が接触する。接触部の回転方向中心から軸の両端方向に、接触部中心よりも表面張力の小さい部分が残存するために、表面張力の大きい部分と、表面張力の小さい部分が隣接することになり、表面張力の大きい中心部材が接触シール、表面張力の小さい部分が非接触シールとして機能する。
【００１６】
このため、通常時には、この接触シール部が水の通過を防止するとともに、異物等の噛み込みで接触シール部の機能が低下して、密封水が接触シール部を通過した際にも、非接触シール部が密封水に対して、撥水作用を持つことによって、密封水の通過を防止することが可能となる。
【００１７】
また、本発明のリップタイプのシール部は弾性接触させているので、シールの中心材の摩耗が進行しても、長期間に渡って、表面張力の大きい部分と、表面張力の小さい部分が隣接することになり、表面張力の大きい中心部材が接触シール、表面張力の小さい部分が非接触シールとして機能を維持可能である。
【００１８】
また、リップタイプのシール部の中心材の表面張力αの値の範囲が１８ｍＮ／ｍから３５ｍＮ／ｍ、表面材の表面張力βの値の範囲が１ｍＮ／ｍから１８ｍＮ／ｍであり、α＞βであるシール構造としているために、水以外の表面張力の小さな液体、例えば、アルコール等が混入した密封水に対しても良好なシール性を維持可能である。
【００１９】
上述のとおり、弾性接触させたリップタイプのシール部は中心材の表面張力よりも表面材の表面張力を小さくしたシール材を装備した水ポンプ又はモータとは、従来よりもシール材部分を小さくした状態が実現可能であり、長期漏洩のない水ポンプを提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例である防水シール構造部分の断面の概略を示す図
【図２】本発明の実施例である防水シール構造の接触状態の断面の概略を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２２】
図１は、本発明の実施例である防水シール構造の概略断面図である。図１に示す例では、において右側は密封水側であり、左側は大気側である構成を示す。
【００２３】
図１において、リップタイプのシール部１は、ハウジング８内部のリップタイプのシール保持器２に外周側をパッキン３にて固定され、玉軸受７によって回転自在に保持される回転軸と、リップタイプのシール部１の内側リップ部分を弾性接触させており、密封水側と大気側とをシールするものである。このとき、玉軸受７によって回転自在に保持された回転軸４を回転させることによってポンプファン６が回転し、送液を行うことで、ウォータポンプを構成している。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態である防水シール構造の摺動状態を示す図であり、部分を拡大した概略断面図である。図２において、右側が密封水側、左側に大気側を示す。そして、図２において、枠にて囲った部分は、リップタイプのシール部の機能部分１０である。
【００２５】
図２に示すリップタイプのシール部１は、中心材１ａの表面に外周材１ｂをコーティングして構成している。
【００２６】
リップタイプのシール部の中心材１ａとしては、耐摩耗性、耐水性に優れて、表面張力αの値の範囲が１８ｍＮ／ｍから３５ｍＮ／ｍであるフッ素系樹脂が好適である。
【００２７】
具体的には、例えば、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニルパーフルオロアクリル酸エステル、アクリル酸パーフルオロアルキル、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフルオロビニルエーテル等が挙げられるこれらの含フッ素オレフィンは１種又は２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
また、リップタイプのシール部の外周材１ｂは表面材の表面張力βの値の範囲が１ｍＮ／ｍから１８ｍＮ／ｍであり、リップタイプのシール部の中心材１ａよりも表面張力の小さな材料、例えば、パーフルオロオクタン酸アンモニウム等のフッ素系界面活性剤などを用いる。
【００２９】
通常、水の表面張力は、約７２ｍＮ／ｍであるが、水に水よりも表面張力の小さい共存物が溶解した水溶液になると表面張力は低下する。例えば、プロピレングリコール（以下、ＰＧ）の表面張力は約２２ｍＮ／ｍであり、自動車のロングライフクーラントには、凍結防止剤として約３０から５０％含まれるので、水溶液の表面張力は４０ｍＮ／ｍ程度になるためにリップタイプのシール部の表面張力はこれ以下にするのが好ましい。
【００３０】
これらの組み合わせにより、リップタイプのシール部の中心材１ａの表面張力αと外周材１ｂの表面張力βの関係が、常にα＞βになるように設定する。
【００３１】
このように、表面張力を調整したリップタイプのシール部１を弾性接触させる。図２には、リップタイプのシール部の接触部分の拡大部１１を示す。回転軸４とリップタイプのシール部の接触部５ａにおいては、表面張力の小さいリップタイプのシール部の外周材１ｂが摩耗で消耗しても、リップタイプのシール部の非接触部５ｂには、リップタイプのシール部の外周材１ｂが常時存在することによって高い撥水性を示し、密封水の通過を防止可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の軸受の密封装置、その密封装置を搭載する機器は、水ポンプまたはモータに好適であり、シール材部分を小さくした状態で、長期漏洩のない水ポンプを提供可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  リップタイプのシール部
１ａ  中心材
１ｂ  外周材
２  リップタイプのシール保持器
３  パッキン
４  回転軸
５ａ  リップタイプのシール部の接触部
５ｂ  リップタイプのシール部の非接触部
６  ポンプファン
７  玉軸受
８  ハウジング
１０  リップタイプのシール部の機能部分
１１  リップタイプのシール部の接触部分の拡大部
【図１】
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【図２】
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