(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主リップ，副リップを有する第１シール材と、第２主リップを有する第２シール材と、前記主リップ，副リップ及び第２主リップが接触する軸と、該軸を転動体を介して包囲する外輪とからなり、前記第１シール材は、前記外輪に固着され、前記第２シール材は前記外輪が装着されるハウジング本体部のボス孔部の内周面に装着され、前記第２シール材の第２主リップの付近には突起リップが形成され、該突起リップは前記主リップに接触し、該主リップ，第２主リップ，突起リップ及び軸の軸周面とによって囲まれた空隙部が形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ軸受シール装置。
【請求項２】
請求項１において、前記軸の軸周方向にシール溝が形成され、該シール溝内には前記主リップ、副リップ又は第２主リップが接触状態としてなることを特徴とするウォーターポンプ軸受シール装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記軸には大径軸被覆部、段差被覆部で構成された錆びることがない材質としたカラー材が装着され、前記第１シール材及び第２シール材の各リップは前記カラー材に接触してなることを特徴とするウォーターポンプ軸受シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に装着されるウォーターポンプのインペラ回転用のウォーターポンプ軸受において、特にインペラ装着側におけるシール構造を極めて簡単で部品点数を少なくし、且つ密封性は極めて良好に維持することができるウォーターポンプ軸受シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ウォーターポンプ軸受において、インペラ装着側のシール構造として、シールに３箇のリップが形成され、その３箇のリップのうち、少なくとも１個のリップは、スリンガと接触し、その他のリップは、軸と接触するように構成されている。このようなシール構造が特開平１０−１９６６６３号に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ウォーターポンプ軸受のシール装置における３箇のリップによるシール構造は、軸受の密封性を高めることが可能であるが、３箇のリップの接触において必ず１箇以上のリップは、ウォーターポンプ軸とは別材となるスリンガに接触させている。特に、一般に使用されているスリンガは、その断面形状がほぼコ字形状又はＬ字形状等に形成されている。そして、シールリップとの接触面が、多面的であり、たとえばスリンガを構成する面の少なくとも一面が軸方向と直交する方向に突出している。
【０００４】
そして、そのスリンガの軸から突出した面部分にシールリップが接触する構造であり、これによって３個のシール間の間隔が適宜に広がることになり、たとえ最初のシールリップから水が浸入しても、次位のシールリップに向かって水が移動するときに、その水の低減させ、次位のシールリップではほぼ確実に水の浸入を遮断し、密封性をより一層，良好するものである。このため従来のシール構造では、複数のシールリップを形成したシール材とスリンガとが必要となり、構成部品の点数が増えることになる。
【０００５】
また、そのスリンガの加工工程、すなわち軸へスリンガを装着する工程においては、軸に対してスリンガを極めて正確に装着しなければならないので、シール表面の振れ精度の管理が必要になる。しかも、スリンガの取付精度は、軸の回転動作時にシールリップが均一な圧力で接触しなければならないために、その工作精度には、極めて高い技術力が要求される。このようなことから、従来のウォーターポンプ軸受は、極めて高価なものであった。このようにスリンガと，該スリンガに接触する３箇のシールリップを有するシール材との組み合わせによる構造におけるシール装置は、極めて高価で且つそのコスト低減が困難なものであった。したがって、本発明の目的は、ウォーターポンプ軸受において、従来の良好な密封性は維持しつつも、そのシール構造をさらに極めて簡単なものとし、且つ低価格に提供可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、主リップ，副リップを有する第１シール材と、第２主リップを有する第２シール材と、前記主リップ，副リップ及び第２主リップが接触する軸と、該軸を転動体を介して包囲する外輪とからなり、前記第１シール材は、前記外輪に固着され、前記第２シール材は前記外輪が装着されるハウジング本体部のボス孔部の内周面に装着され、前記主リップと第２主リップとを接触させ、前記第２シール材の第２主リップの付近には突起リップが形成され、該突起リップは前記主リップに接触し、該主リップ，第２主リップ，突起リップ及び軸の軸周面とによって囲まれた空隙部が形成されてなるウォーターポンプ軸受シール装置としたことにより、シール構造を簡単にすることができ、且つスリンガとシール材との組み合わせに見られるような高い組立精度が必要でなく、３個のリップをバランス良く軸に接触させることができ、さらに密封性を一定の水準に維持することができ上記課題を解決したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明は、自動車等の輸送機等や産業機械等のエンジンにおいて装着されるウォーターポンプの軸受に適用されるものである。まず、ウォーターポンプの軸受は、図１（Ａ）に示すように、ハウジング本体部２０と図示されないハウジングカバー部とから構成されたポンプハウジング内に納められており、ポンプ室内のインペラ２１を回転させるものである。そのポンプハウジングには、軸受を装着するためのボス孔部２０ａが形成されており、該ボス孔部２０ａ内に後述する軸受の外輪１２部分が装着される。
【０００８】
軸受は、主にシール材，軸Ｂ，外輪１２及び転動体１３等から構成され、前記シール材は、図１（Ｂ），図２等に示すように、第１シール材Ａ1 及び第２シール材Ａ2 とから構成されている。まず、その第１実施形態から述べると、その第１シール材Ａ1 は、図２，図３，図４（Ａ），（Ｃ）等に示すように、環状部１の内周面側に主リップ２，副リップ３の合計２個のリップが形成されている。各リップの断面は、ほぼ三角山形状に形成されたもので、各リップは、前記軸Ｂの外表面の適宜の位置に接触状態となるものである。また、前記環状部１の外周側には、ほぼ鍔状に外方に向かって広がって形成された固定環状部１ａが設けられている。前記環状部１には、図２に示すように、補強環７ａが装着され、シール材Ａは、その補強環７ａによって後述する外輪１２に強固に装着固定することができるようになっている。
【０００９】
また、第２シール材Ａ2 は、図２及び図４（Ａ），（Ｃ）等に示すように、環状部４の内周に第２主リップ５が形成されたものである。さらに、前記第２主リップ５に近接する位置には、突起リップ６が形成されている。該突起リップ６は、前記第２主リップ５に対してほぼ直角方向に突出して形成されたものである。前記環状部４の外周は、図１（Ｂ），図２に示すように、ほぼ直角に屈曲された圧入装着部４ａが形成されており、該圧入装着部４ａがボス孔部２０ａ内周面に圧入装着されるようになっている。その環状部４には、補強環７ｂが装着されており、前記ボス孔部２０ａ内に強固に装着固定することができるようになっている。前記第１シール材Ａ1 及び第２シール材Ａ2 は、それぞれ主にゴム材にて形成されることが多い。
【００１０】
次に、前記軸Ｂは、図１（Ｂ），図３（Ｃ）に示すように、大径軸部８と小径軸部９とからなり、前記大径軸部８と小径軸部９との間に段差面部１０が形成されている。その大径軸部８は、後述する外輪１２とともに回転支持部を構成する部位である。また、前記小径軸部９は、前記ポンプ室内に向かって突出し、その先端箇所にはインペラが装着される。前記段差面部１０は、前記軸Ｂの大径軸部８から小径軸部９に変化する段差箇所である。
【００１１】
その軸Ｂの大径軸部８の外周には、その軸周方向に沿って形成された外周転動溝８ａが軸方向に複数列設けられている。また、外輪１２は、円筒状に形成され、前記大径軸部８とともに前記軸Ｂの回転支持部分を構成する部材であるが、その外輪１２の内周面には、前記外周転動溝８ａ，８ａ，…に対応する位置に複数の内周転動溝１２ａ，１２ａ，…が形成されている。
【００１２】
そして、大径軸部８の外周転動溝８ａ，８ａ，…及び外輪１２の内周転動溝１２ａ，１２ａ，…との間に前記転動体１３，１３，…が配列され、該転動体１３，１３，…がリテーナ等にて所定間隔を維持するように設定され、大径軸部８の外周を包囲するようにして外輪１２が装着される。前記転動体１３は、具体的には、球体であるが、その他の形状として円筒状或いはローラ状のものであってもよい。また、図示された大径軸部８の外周転動溝８ａ，８ａ，…及び外輪１２の内周転動溝１２ａ，１２ａ，…は、夫々２箇所に形成されている。
【００１３】
次に、その外輪１２のインペラ装着側の開口付近の内周側には、前記シール材Ａの固定環状部１ａが装着される固定溝１２ｂが周方向に形成されている。該固定溝１２ｂに前記第１シール材Ａ1 の固定環状部１ａが挿入状態で固着され、その第１シール材Ａ1 の内周側においては、図１（Ｂ），図２に示すように、主リップ２，副リップ３が軸Ｂに接触している。また、第２シール材Ａ2 は、その環状部４箇所がボス孔部２０ａ内周面に圧入されている。そして、前記第２主リップ５が軸Ｂの軸周面に接触し、前記突起リップ６が前記主リップ２に接触している。そして、前記主リップ２と，第２主リップ５と，突起リップ６及び軸Ｂの軸周面によって囲まれた部位が空隙部ｓとなる。この空隙部ｓにはグリース等の油性材を充填することもでき、これによって、密封性をより一層向上させることができる。
【００１４】
次に、本発明の第２実施形態として、前記軸Ｂの軸周方向には、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、シール溝１１が形成されたものである。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、前記大径軸部８の軸周方向に沿ってシール溝１１が形成されたものであり、そのシール溝１１に、前記いずれかのリップが接触するものである。そのリップ接触の第１タイプとしては、図４（Ａ）に示すように、前記シール溝１１内に前記第１シール材Ａ1 の主リップ２及び副リップ３が接触する構成としたり、或いはリップ接触の第２タイプとして図４（Ｃ）に示すように、前記シール溝１１内に第２シール材Ａ2 の第２主リップ５が接触する構成としたものである。
【００１５】
次に、本発明の第３実施形態は、前記軸Ｂの段差面部１０付近にカラー材Ｂ1 が装着されたものである。すなわち、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、軸Ｂは、大径軸部８，小径軸部９及び段差面部１０からなる軸本体と、カラー材Ｂ1 とから構成される２部材構成としたものである。該カラー材Ｂ1 の材質は、主に金属材であるが、特に好ましくはステンレス製である。そのカラー材Ｂ1 をステンレス材とすることで、錆びることがなく、且つシール材Ａとの接触性も極めて良好である。
【００１６】
また、カラー材Ｂ1 のその他の材質としては、耐久性のある合成樹脂材，非金属材等で、特に回転作動部位を構成する部材として好適な材質で且つ所望の形状への加工性が良好なものであれば、その材質はどのようなものでも構わない。そのカラー材Ｂ1 には、前記第１シール材Ａ1 ，第２シール材Ａ2 が接触するものである。そのカラー材Ｂ1 は、図５（Ｂ）に示すように、前記段差面部１０を被覆する段差被覆部１４と、前記大径軸部８の段差面部１０寄側の軸周面を被覆する大径軸被覆部１５とから構成される。
【００１７】
そして、前記大径軸被覆部１５が大径軸部８を被覆し、且つ前記段差被覆部１４が段差面部１０に対してほぼストッパとしての役目をなすようにして、前記カラー材Ｂ1 が軸Ｂに装着固定されるものである。そして、図５（Ａ）に示すように、前記カラー材Ｂ1 の大径軸被覆部１５に前記主リップ２及び副リップ３とが接触する。また、その他の接触パターンとして、前記大径軸被覆部１５には、前記主リップ２のみが接触し、前記副リップ３は大径軸部８の軸周面に接触する構成とすることもある。
【００１８】
次に、本発明の第４実施形態としては、前記第１シール材Ａ1 と第２シール材Ａ2 の組み合わせの別の実施形態であり、図６に示すように、前記前記第１シール材Ａ1 と、前記第２シール材Ａ2 とは、主リップ２と突起リップ６とが接触しないで、近接した状態とすることもある。この実施形態において、前記第２シール材Ａ2 の第２主リップ５は、大径軸部８に接触している。
【００１９】
次に、本発明の第５実施形態では、第１シール材Ａ1 と第２シール材Ａ2 とを完全に離間した状態としたものである。具体的には、図７に示すように、その第１シール材Ａ1 の主リップ２と副リップ３とが大径軸部８の外周面に接触し、その第２シール材Ａ2 は、小径軸部９の外周面に接触するように、それぞれボス孔部２０ａ内に圧入装着する構成としたものである。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、主リップ２，副リップ３を有する第１シール材Ａ1 と、第２主リップ５を有する第２シール材Ａ2 と、前記主リップ，副リップ及び第２主リップ５が接触する軸Ｂと、該軸Ｂを転動体１３，１３，…を介して包囲する外輪１２とからなり、前記第１シール材Ａ1 は、前記外輪１２に固着され、前記第２シール材Ａ2 は前記外輪１２が装着されるハウジング本体部２０のボス孔部２０ａの内周面に装着され、前記主リップと第２主リップ５とを接触させ、前記第２シール材Ａ2 の第２主リップ５の付近には突起リップ６が形成され、該突起リップ６は前記主リップに接触し、該主リップ２，第２主リップ５，突起リップ６及び軸Ｂの軸周面とによって囲まれた空隙部が形成されてなるウォーターポンプ軸受シール装置としたことにより、スリンガを不要にすることができ、しかも、第１シール材Ａ1 と第２シール材Ａ2 とを軸Ｂに装着するときには、高い工作精度が不要でありながら、軸Ｂと各リップの接触を極めて良好なものにすることができる。
【００２１】
さらに、請求項１の発明は、前記第２シール材Ａ2 の第２主リップ５の付近には突起リップ６が形成され、該突起リップ６は前記主リップ２に接触し、該主リップ２，第２主リップ５，突起リップ６及び軸Ｂの軸周面とによって囲まれた空隙部ｓが形成されたことで、該空隙部ｓにより、たとえ第２主リップ５から水が浸入しても空隙部ｓにて遮断することができる。また、空隙部ｓにグリース等を充填することもでき、より一層，密封性を良好にできる。
【００２２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記軸Ｂの軸周方向にシール溝１１が形成され、該シール溝１１内には前記主リップ２，副リップ３又は第２主リップ５が接触状態としてなるウォーターポンプ軸受シール装置としたことにより、リップ部がシール溝１１に接触することで、密封性をより一層良好にできる。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記軸には大径軸被覆部１５、段差被覆部１４で構成された錆びることがない材質としたカラー材Ｂ1 が装着され、前記第１シール材Ａ1 及び第２シール材Ａ2 の各リップは前記カラー材Ｂ1 に接触してなるウォーターポンプ軸受シール装置としたことにより、カラー材Ｂ1 は前記軸Ｂの軸本体とは異なる材質のものから、該軸Ｂの外周面を構成することができるし、カラー材Ｂ1 を所望の形状に形成して軸Ｂの段差面部１０の形状を適宜変形させることができる。上記効果を詳述すると、カラー材Ｂ1 は軸Ｂの段差面部１０箇所及びその付近における外周面を構成するものであり、該カラー材Ｂ1 の材質をステンレス材とすることにより錆びることがなく、シール材Ａの各リップとの接触状態を良好に維持することができる。
【００２４】
なお、主リップ２，副リップ３を有する第１シール材Ａ1 と、第２主リップ５を有する第２シール材Ａ2 と、前記主リップ２，副リップ３及び第２主リップ５が接触する軸Ｂと、該軸Ｂを転動体１３，１３，…を介して包囲する外輪１２とからなり、前記第１シール材Ａ1 は、前記外輪１２に固着され、前記第２シール材Ａ2 は前記外輪１２が装着されるハウジング本体部２０のボス孔部２０ａの内周面に装着され、前記主リップ２と第２主リップ５とを近接又は離間させることによれば、主リップ２と第２主リップ５との間隔が近接状態或いはそれ以上に離間した状態にでき、これによって、たとえ第２主リップ５から水が浸入したとしても、水を大きく低減し、主リップ２に浸入しにくい状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態におけるハウジング本体部に装着された軸受の縦断側面図
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大断面図
【図２】図１（Ｂ）の要部拡大断面図
【図３】（Ａ）は第１実施形態における第１シール材の断面図
（Ｂ）は第１実施形態における第２シール材の断面図
（Ｃ）は第１実施形態における軸の断面図
【図４】（Ａ）は本発明の第２実施形態における第１タイプの要部拡大断面図
（Ｂ）は第２実施形態における軸の一部断面にした側面図
（Ｃ）は第２実施形態における第２タイプの要部拡大断面図
【図５】（Ａ）は本発明の第３実施形態における要部拡大断面図
（Ｂ）は第３実施形態における軸の一部断面にした側面図
【図６】本発明の第４実施形態における要部拡大断面図
【図７】本発明の第５実施形態における要部断面図
【符号の説明】
Ａ1 …第１シール材
Ａ2 …第２シール材
Ｂ…軸
Ｂ1 …カラー材
２…主リップ
３…副リップ
５…第２主リップ
６…突起リップ
１１…シール溝
１２…外輪
１３…転動体
２０…ハウジング本体部
２０ａ…ボス孔部
ｓ…空隙部
【図１】
0003768904.tif 000002
【図２】
0003768904.tif 000003
【図３】
0003768904.tif 000004
【図４】
0003768904.tif 000005
【図５】
0003768904.tif 000006
【図６】
0003768904.tif 000007
【図７】
0003768904.tif 000008