(57)【要約】【課題】低温環境下でもエンジン冷却水に対する優れた密封性を維持することの可能なウォーターポンプ用シールを提供する。【解決手段】ウォーターポンプのポンプ室Ａ内を流通するエンジン冷却水を密封対象とする冷却水用シールリップ１２と、この冷却水用シールリップ１２より軸方向内側に位置して潤滑油を密封対象とする潤滑油用シールリップ２２を備え、冷却水用シールリップ１２が、潤滑油用シールリップ２２よりもガラス転移温度の低いゴム弾性体からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室内を流通するエンジン冷却水を密封対象とする冷却水用シールリップと、この冷却水用シールリップより軸方向内側に位置して軸受の潤滑油を密封対象とする潤滑油用シールリップを備え、前記冷却水用シールリップが、前記潤滑油用シールリップよりもガラス転移温度の低いゴム弾性体からなることを特徴とするウォーターポンプ用シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを冷却する冷却水を循環させるためのウォーターポンプの回転軸の軸周をシールするウォーターポンプ用シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車等に搭載される水冷エンジンは、エンジンのクランクシャフトからの動力により駆動されるウォーターポンプが設けられ、このウォーターポンプによって、ラジエターとの間で冷却水が循環されるようになっている。
【０００３】
このようなウォーターポンプでは、冷却水を送水するインペラを回転させる回転軸の軸周で冷却水の漏洩を防止するため、ウォーターポンプ用シールが装着されており、このようなウォーターポンプ用シールとしては、一般的にはメカニカルシールが用いられるが、コスト制約の厳しい自動二輪車のウォーターポンプでは、シールリップ式のものが使用される場合がある。
【０００４】
従来、シールリップを備えるウォーターポンプ用シールは、例えば下記の特許文献１に開示されているように、ポンプ室内を流通するエンジン冷却水（ロング・ライフ・クーラント；ＬＬＣ）を密封対象とするゴム弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる冷却水用シールリップと、この冷却水用シールリップより軸方向内側に位置して軸受の潤滑油を密封対象とするゴム弾性体からなる潤滑油用シールリップとを備えている。そしてこの場合、冷却水用シールリップは、潤滑油ではなくエンジン冷却水を密封対象としていることから、ポンプ室側からのエンジン冷却水の圧力を受けることによって回転軸の外周面との間の潤滑性が悪化し、摩耗が早期に進行してしまうおそれがあり、したがって冷却水用シールリップにおける回転軸との摺動部に低摩擦性に優れたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなる樹脂層を一体に設けることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１００９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術においては、エンジン冷却水が著しく低温となる環境下では、冷却水用シールリップにおけるゴム弾性体も弾性が低下して、回転軸の偏心に対する径方向追随性が低下してしまうおそれがある。
【０００７】
具体的には、従来は冷却水用シールリップ及び潤滑油用シールリップの双方に、ガラス転移温度が−２７℃程度の水素化ニトリルゴムを採用していたが、寒冷地において、厳冬期にエンジンを停止した状態では、エンジン冷却水の温度が−３０℃程度あるいはそれ以下に低下することがある。このような低温環境では、ポンプ室Ａ内の極低温のエンジン冷却水と接触している冷却水用シールリップがガラス転移してゴム状の弾性が失われてしまい、このため冷却水用シールリップの密接状態が損なわれて、エンジン冷却水の漏れを発生する懸念があった。
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、低温環境下でもエンジン冷却水に対する優れた密封性を維持することの可能なウォーターポンプ用シールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を解決するため、本発明に係るウォーターポンプ用シールは、ポンプ室内を流通するエンジン冷却水を密封対象とする冷却水用シールリップと、この冷却水用シールリップより軸方向内側に位置して軸受の潤滑油を密封対象とする潤滑油用シールリップを備え、前記冷却水用シールリップが、前記潤滑油用シールリップよりもガラス転移温度の低いゴム弾性体からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るウォーターポンプ用シールによれば、エンジン冷却水の温度が潤滑油用シールリップのゴム弾性体のガラス転移温度まで低下しても、冷却水用シールリップのゴム弾性体はガラス転移せず、良好な弾性を有するため、エンジン冷却水に対する優れた密封性を維持することができ、一方、潤滑油用シールリップは潤滑油を密封対象とするものであるため、低温のエンジン冷却水の影響を受けにくく、優れた密封性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るウォーターポンプ用シールの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るウォーターポンプ用シールの好ましい実施の形態について、図１を参照しながら説明する。図１における参照符号１００は、自動二輪車の水冷エンジンとラジエターとの間でエンジン冷却水（ロング・ライフ・クーラント；ＬＬＣ）を循環させるウォーターポンプのハウジング、参照符号２００は、ハウジング１００の内周に挿通された回転軸である。この回転軸２００は、エンジンのクランクシャフトからの動力により回転して、図中右側のポンプ室Ａ内に配置された不図示のインペラを回転させるものであって、図中左側の軸受室Ｂに設けられた不図示の軸受を介してハウジング１００の内周に支持されており、ポンプ室Ａと軸受室Ｂとの間には、ウォーターポンプ用シールが設けられている。
【００１３】
ウォーターポンプ用シールは、ポンプ室Ａ内を流通するエンジン冷却水を密封対象とする冷却水用シールリップ１２を備える第一シール１０と、冷却水用シールリップ１２より軸方向内側に位置して軸受室Ｂの潤滑油を密封対象とする潤滑油用シールリップ２２を備える第二シール２０からなる。
【００１４】
第一シール１０は、金属製の補強環１１に、冷却水用シールリップ１２及びこれに連続した固定シール部１３が一体的に設けられたものである。冷却水用シールリップ１２及び固定シール部１３は、例えばガラス転移温度が−３９℃の水素化ニトリルゴムからなるものであって、冷却水用シールリップ１２の先端近傍の外周面にはガータスプリング１４が装着されている。
【００１５】
第一シール１０における補強環１１は、鋼板などを打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、外径筒部１１ａと、装着状態においてポンプ室Ａ側を向く外径筒部１１ａの端部から内径側へ延びる内向き鍔部１１ｂとからなる。
【００１６】
第一シール１０における冷却水用シールリップ１２は、補強環１１の内向き鍔部１１ｂの内周側の位置から、装着状態においてポンプ室Ａ側となる方向へ延び、その先端近傍の内径端には、回転軸２００の外周面と摺動可能に密接される樹脂層１５が一体に設けられている。この樹脂層１５は、低摩擦性に優れたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるものである。
【００１７】
第一シール１０における固定シール部１３は、補強環１１の外径筒部１１ａの外周側を覆うように形成されており、ハウジング１００の内周面に、径方向へ適当に圧縮された状態で密嵌固定されるものである。
【００１８】
ガータスプリング１４は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、冷却水用シールリップ１２における先端近傍の外周面に形成した環状溝に嵌着されている。
【００１９】
第二シール２０は、金属製の補強環２１に、潤滑油用シールリップ２２、中間シールリップ２３及びこれに連続した固定シール部２４が一体的に設けられたものである。潤滑油用シールリップ２２、中間シールリップ２３及び固定シール部２４は、例えばガラス転移温度が−２７℃の水素化ニトリルゴムからなるものであって、潤滑油用シールリップ２２及び中間シールリップ２３の先端近傍の外周面には、ガータスプリング２５，２６がそれぞれ装着されている。
【００２０】
第二シール２０における補強環２１は、鋼板などを打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、第一シール１０の補強環１１の外径筒部１１ａより適宜小径の外径筒部２１ａと、装着状態においてポンプ室Ａ側を向く外径筒部２１ａの端部から内径側へ延びる内向き鍔部２１ｂとからなる。
【００２１】
第二シール２０における潤滑油用シールリップ２２は、補強環２１の内向き鍔部２１ｂの内周側の位置から、装着状態において軸受室Ｂ側となる方向へ延び、その先端近傍の内径端が、回転軸２００の外周面と摺動可能に密接されるものである。
【００２２】
第二シール２０における中間シールリップ２３は、第二シール２０における潤滑油用シールリップ２２と第一シール１０における冷却水用シールリップ１２との間にあって、補強環２１の内向き鍔部２１ｂの内周側の位置から、潤滑油用シールリップ２２と反対側、すなわち冷却水用シールリップ１２側へ向けて延び、その先端近傍の内径端には、回転軸２００の外周面と摺動可能に密接される樹脂層２７が一体に設けられている。この樹脂層２７は、冷却水用シールリップ１２に設けられた樹脂層１５と同様、低摩擦性に優れたＰＴＦＥからなるものである。
【００２３】
第二シール２０における固定シール部２４は、補強環２１の外径筒部２１ａの外周側を覆うように形成されており、第一シール１０における補強環１１の外径筒部１１ａの内周面に、径方向へ適当に圧縮された状態で密嵌固定されている。
【００２４】
ガータスプリング２５，２６は、第一シール１０における冷却水用シールリップ１２に設けられたガータスプリング１４と同様、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、潤滑油用シールリップ２２及び中間シールリップ２３における先端近傍の外周面に形成した環状溝に嵌着されている。
【００２５】
以上の構成を備えるウォーターポンプ用シールは、第一シール１０の冷却水用シールリップ１２がポンプ室Ａ側、第二シール２０の潤滑油用シールリップ２２が軸受室Ｂ側を向くように、第一シール１０の固定シール部１３がウォーターポンプのハウジング１００の内周面に圧入装着されると共に、第一シール１０の冷却水用シールリップ１２の樹脂層１５の内径端、第二シール２０の潤滑油用シールリップ２２の内径端、及び第二シール２０の中間シールリップ２３の樹脂層２７の内径端が、回転軸２００の外周面に摺動可能に密接されるものである。そして、第一シール１０の冷却水用シールリップ１２は、ポンプ室Ａ内を流通するエンジン冷却水が回転軸２００の外周に沿って軸受室Ｂ側へ浸入するのを防止するものであり、第二シール２０の潤滑油用シールリップ２２は、軸受室Ｂ内の軸受潤滑用の潤滑油が回転軸２００の外周に沿ってポンプ室Ａ側へ漏洩するのを防止するものであり、第二シール２０の中間シールリップ２３は、冷却水用シールリップ１２の樹脂層１５と回転軸２００の外周面との摺動部を万一通過したエンジン冷却水がさらに軸受室Ｂへ浸入するのを防止するものである。
【００２６】
ここで、例えば寒冷地の場合、厳冬期にエンジンを停止した状態ではエンジン冷却水の温度が−３０℃程度あるいはそれ以下に低下することがある。そして、第二シール２０の潤滑油用シールリップ２２及び中間シールリップ２３は、ガラス転移温度が−２７℃の水素化ニトリルゴムからなるものであるが、滑油用シールリップ２２は軸受室Ｂ内の潤滑油を密封対象としており、中間シールリップ２３もポンプ室Ａ内の極低温のエンジン冷却水には接触しないため、その影響を受けにくく、すなわちガラス転移することなくゴム状の弾性特性が維持される。したがって回転軸２００の外周面との良好な密接性が確保され、優れた密封機能を維持することができる。
【００２７】
また、第一シール１０の冷却水用シールリップ１２は、ポンプ室Ａ内の極低温のエンジン冷却水と接触しているが、この冷却水用シールリップ１２は、ガラス転移温度が−３９℃の水素化ニトリルゴムからなるため、エンジン冷却水の温度が−３０℃程度あるいはそれ以下といった極低温環境下にあってもゴム状の弾性特性が維持される。また、冷却水用シールリップ１２の内径端に設けられたＰＴＦＥからなる樹脂層１５も耐寒性に優れており、上述の極低温環境下でガラス転移することはない。したがって、回転軸２００の偏心等に対する冷却水用シールリップ１２の径方向追随性が維持され、樹脂層１５と回転軸２００の外周面との良好な密接状態が確保され、エンジン冷却水に対する優れた密封機能を奏することができる。
【００２８】
なお、ＬＬＣ５０％水溶液を密封対象とし、取付偏心:０．１５ｍｍＴ．Ｉ．Ｒ（Total Indicator Reading）回転速度：４７５０ｒｐｍ、密封対象の水溶液の圧力：１５３ｋＰａ、温度０℃で、軸偏心を与えながら５ｍｉｎずつ３サイクルの密封性能の試験を行ったところ、冷却水用シールリップにガラス転移温度が−２７℃程度の水素化ニトリルゴムを使用したウォーターポンプ用シールでは、軸偏心量が０．１５ｍｍＴ．Ｉ．Ｒで漏れを生じたのに対し、冷却水用シールリップにガラス転移温度が−３９℃の水素化ニトリルゴムを使用した実施例では、漏れを生じたのは軸偏心量が０．３０ｍｍＴ．Ｉ．Ｒにおいてであり、したがって本発明に係るウォーターポンプ用シールによれば、極低温環境ではなくても、軸に対する径方向追随性が優れていることが確認された。
【００２９】
上述の実施の形態では、第二シール２０に使用される水素化ニトリルゴムは、従来と同様、ガラス転移温度が−２７℃であるのに対し、第一シール１０に使用される水素化ニトリルゴムは、ゴム組成によってガラス転移温度を−３９℃まで低下させたものであるが、ゴム組成の変更によって、さらにガラス転移温度を低下させる（耐寒性を向上させる）ことは可能である。そして、上記構成によれば、第二シール２０のゴム弾性体には従来と同様、ガラス転移温度が−２７℃程度の水素化ニトリルゴムを使用しているため、材料コストの上昇を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  第一シール
１２  冷却水用シールリップ
２０  第二シール
２２  潤滑油用シールリップ
２３  中間シールリップ
１００  ハウジング
２００  回転軸
Ａ  ポンプ室
Ｂ  軸受室
【図１】
2017172373.tif 000003