(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォーターポンプの軸封部に使用され、水成分を含む密封流体を密封する密封装置において、
筒部及び前記筒部の密封対象側に形成された内向きフランジを有する補強環と、
前記筒部の内周に配置され、軸に摺接して主として密封機能を担う樹脂製の主シールリップを有する第２シールと、
前記内向きフランジの内径側端部に一体に形成され、前記軸に摺接して密封流体の圧力変動を低減する補助シールリップと、
前記第２シールと前記内向きフランジの間に設けられ、前記第２シールを前記内向きフランジ及び前記補助シールリップから離間した位置に保持するシール保持部材と、を有し、
前記主シールリップと前記補助シールリップとの間に潤滑剤を保持することを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記主シールリップの反密封対象側に設けられて前記軸に摺接する第３シールリップを有し、
前記主シールリップと前記補助シールリップとの間及び前記主シールリップと前記第３シールリップとの間に潤滑剤を保持することを特徴とする請求項１記載の密封装置。
【請求項３】
前記補助シールリップの摺接部を断面略円弧形状としたことを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
【請求項４】
前記主シールリップの摺接面及び／又は前記補助シールリップの摺接面にらせん状の凹凸を設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の密封装置。
【請求項５】
前記補助シールリップの摺接面に繊維生地を備えたことを特徴とする請求項１乃至４記載の密封装置。
【請求項６】
前記補助シールリップに備えられる繊維生地は、ゴム状弾性材料を含浸した後に成形型に装填され、補助シールリップの加硫成形と同時に該補助シールリップ接合されるものであり、繊維生地の内部にゴム状弾性材料が架橋された状態で存在することを特徴とする請求項５に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、自動車の冷却水循環ポンプ（ウォーターポンプ）の軸封部に用いられる密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の冷却水循環ポンプの軸封部には、一般的にメカニカルシールが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メカニカルシールでは、密封部が摺動面によって形成されているため、自動車のアイドリング運転時の「グー」，「ピー」等の異音を発生する、いわゆるメカ鳴きの現象が生じていた。
【０００４】
また、メカニカルシールは、精密加工部分が多いため、製造コストが上昇するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、メカ鳴きを防止するとともに製造コストの低減を図り、かつ密封性能の向上を図ることのできる密封装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、軸封部に使用される密封装置において、軸に摺接する樹脂製の主シールリップと、該主シールリップの密封対象側に設けられて前記軸に摺接する補助シールリップとを有し、前記主シールリップと前記補助シールリップとの間に潤滑剤を保持することを特徴とする。
【０００７】
このようにすれば、主シールリップが樹脂製とすることにより、ゴム等に比して剛性を有するので、圧力が高くなった場合でも、変形したりすることがなく、耐圧性の向上を図ることができる。また、主シールリップの密封対象側に補助シールリップを設けたため、補助シールリップに対する圧力変動を低減するとともに主シールリップへのＬＬＣ及び異物の侵入量が低減されるので、耐圧性の向上とともに主シールリップ及び軸の摩耗防止を図ることができる。さらに、主シールリップと補助シールリップとの間に潤滑剤を保持するようにしたので、補助シールリップ先端部と主シールリップ摺接面との間に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を低減することができ、耐摩耗性の向上を図ることができるとともにメカ鳴きが生じることもない。樹脂製の主シールリップ，補助シールリップ主シールリップと補助シールリップ間に保持される潤滑剤とからなるので、精密加工を要せず製造コストの低減を図ることができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記主シールリップの摺接面にらせん状の凹凸を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、ねじポンプ作用により侵入した流体を密封対象側へ排除することができるので、シール性を高めることができる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記補助シールリップの摺接部を断面略円弧形状としたことを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、摺接部と軸との間に形成される油膜が厚くなり、耐摩耗性を向上させることができるとともに長寿命化を図ることができる。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記補助シールリップの摺接面にらせん状の凹凸を設けたことを特徴とする。
【００１３】
このようにすれば、ねじポンプ作用により侵入した流体を密封対象側へ排除することができるので、シール性を高めることができる。
【００１４】
第５の発明は、第１乃至第４の発明において、前記補助シールリップの摺接面に繊維生地を備えたことを特徴とする。
【００１５】
これによると、密封の対象となる流体が水成分の高い自動車の冷却水（ＬＬＣと称する）等では、シール摺動面に潤滑性の高い油成分を保持することが困難であり、耐摩耗性の低下の要因となる場合において、繊維生地の隙間に潤滑材が保持されるので、補助シールリップの摺接面は薄い潤滑材の膜を形成しながら摺動するので耐久性を向上することができる。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、前記補助シールリップに備えられる繊維生地は、ゴム状弾性材料を含浸した後に成形型に装填され、補助シールリップの加硫成形と同時に該補助シールリップに接合されるものであり、繊維生地の内部にゴム状弾性材料が架橋された状態で存在することを特徴とする。
【００１７】
このような構成の補助シールリップにより、ゴム状弾性材による摺接面の密封性の維持、繊維生地による強度の向上及び繊維生地及びゴム状弾性材の隙間に保持される潤滑剤による耐摩耗性の向上を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１９】
図１に本発明に係る密封装置１の要部断面図を示す。
【００２０】
密封装置１は、筒状の補強環２０に一体に形成された第１シール３０、シール保持部材４０、第２シール５０、第３シール６０からなる。
【００２１】
金属製の補強環２０には、筒部２１の密封対象側（図上では上方）に段付の内向きフランジ２２が設けられ、反密封対象側（図上では下方）にも内向きフランジ２３が形成されている。
【００２２】
補強環２０の筒部２１の外周，内向きフランジ２２の外側面及び内向きフランジ２２の内径側端部はゴム状弾性体のシール部材によって被覆されており、内向きフランジ２２の内径側端部には、補助シールリップとしての内径側密封対象方向に延びる第１シールリップ３１と内径側反密封対象方向に延びる副リップ３２が形成されている。
【００２３】
第１シールリップ３１の外径側には第１シールリップ３１を内径側に付勢する環状のばね３３が装着されており、このばねによって、第１シールリップ３１の摺接部としての先端部３１ａが、軸外周に摺接する。
【００２４】
副リップ３２は、軸外周には非接触であっても接触していてもよく、後述するように、第１シールリップ３１及び第２シールリップ５２との間にグリースを保持している。
【００２５】
補強環２０の内周には、断面略Ｖ字形の金属製のシール保持部材と補強環の内向きフランジ２３とにより、第２シール外径部５１と第３シール６０がかしめ固定されている。
【００２６】
第２シール５０は、樹脂としてのＰＴＦＥ製で、略環状に形成されており、内径側端部には、内径側密封対象方向に延びる主シールリップとしての第２シールリップ５２が一体に設けられている。第２シールリップの摺接面５２ａには、らせん状の凹凸が設けられており、ねじポンプ作用により侵入した流体を密封対象側へ排除しシール性を高めるようになっている。らせん状の凹凸は図１のように多条のものに限らず、一条の連続するらせんでもよい。
【００２７】
第３シール６０は、断面矩形の金属製補強環６１に一体に焼付けられたゴム状弾性体によって密封対象側端面と内径側端部を被覆され、内径側端部には、内径側に延びる第３シールリップ６２が設けられている。第３シールリップ先端は、図１のように密封対象側に屈曲しているものに限らず反密封対象側に屈曲していてもよい。
【００２８】
図２に、密封装置１をウォーターポンプの軸封部に装着した状態を示す。
【００２９】
第１シール３０の外周部分がハウジング２の内側面に嵌合している。
【００３０】
軸と、密封装置１の第１シールリップ先端部３１ａと副リップ３２との間，副リップ３２と第２シールリップ５２との間，第２シールリップ５２と第３シールリップ６２との間にそれぞれ潤滑剤としてのグリース４が封入されている。
【００３１】
本実施形態に係る密封装置の機能について以下に説明する。
【００３２】
本実施形態に係る密封装置１は、ゴム状弾性体製の第１シールリップ３１とＰＴＦＥ製の第２シールリップ５２の組み合わせからなり、第２シールリップ５２が主として密封機能を担い、第１シールリップ３１はＬＬＣ及びＬＬＣに含まれる異物の密封装置本体内への侵入を一次的に阻止するとともに第２シールリップ５２との間にグリースを保持する機能を有する。このような構成にすれば、従来のメカニカルシールに必要であった各構成部材の精密加工を要することがなく、製造コストの低減を図ることもできる。
【００３３】
ＰＴＦＥ製の第２シールリップ５２は、摺動抵抗が小さく、剛性を有するため、圧力が高くなった場合でも、焼き付いたり変形したりすることがなく、耐圧性の向上を図ることができる。また、第１シールリップ３１を第２シールリップ５２の密封対象側に設けているため、第２シールリップ５２に対する圧力変動を低減することができるので、耐圧性を向上させることができる。さらに、補強環２０の内向きフランジ２２は軸３の外周近傍に至るまで設けられているため、圧力が高くなった場合でも第１シール３０が容易に変形することはなく、より耐圧性を向上させることができる。
【００３４】
第１シールリップ３１と第２シールリップ５２との間及び第２シールリップ５２と第３シールリップ６２との間にグリース４を封入することにより、第１シールリップ先端部３１ａ及び第２シールリップ摺接面５２ａと軸３との間にグリース４が供給されるので、摺動抵抗を低減することができ、耐摩耗性の向上を図ることができるとともに、メカ鳴きが生じることもない。
【００３５】
第２シールリップ５２には、ＰＴＦＥを使用しているため、ゴムを使用する場合に比して耐摩耗性，耐薬品性が向上する。また、上述のように、ゴム状弾性体製の第１シールリップ３１により、第２シールリップ５２へのＬＬＣ及びＬＬＣに含まれる異物の侵入量が低減されるので、第２シールリップ５２の摩耗及び軸の摩耗を防止することができる。
【００３６】
第１シールリップ先端部３１ａを断面円弧状とすることにより、先端部３１ａの当接圧が低下して先端部３１ａと軸３との間に形成される油膜が厚くなり、耐摩耗性を向上させることができるとともに長寿命化を図ることができる。
【００３７】
第３シールリップによって、塵，埃等の侵入を防止するとともにグリースの漏れを防止することができるので、第２シールリップの損傷及び摩耗を防止し、シール機能の向上を図ることができる。
【００３８】
本実施形態では、ウォーターポンプの軸封部に使用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
【００３９】
（第２の実施形態）
図３に、第２の実施形態に係る密封装置１００の要部断面図を示す。
【００４０】
第１の実施形態と同様の部分については、同様の記号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施形態に係る密封装置１００は、第１の実施形態に係る密封装置１と第１シールリップにおいて異なっている。
【００４２】
密封装置１００の第１シールリップ１３１は、先端部１３１ａが尖端を形成し、摺接面１３１ｂにらせん状の凹凸が設けられている。このようにすれば、密封装置１００本体内に侵入した流体が、ねじポンプ作用により本体外に排除され、密封性能のより一層の向上を図ることができる。らせん状の凹凸は図３のように多条のものに限らず、一条の連続するらせんでもよい。
【００４３】
（第３の実施形態）
図４に、第３の実施形態に係る密封装置２００の要部断面図を示す。
【００４４】
第１の実施形態と同様の部分については、同様の記号を付して説明を省略する。
【００４５】
本実施形態に係る密封装置２００は、第１の実施形態に係る密封装置１と第１シールリップにおいて異なっている。
【００４６】
密封装置２００の第１シールリップ２３１の先端部２３１ａも尖端を形成しており、摺接面にはＰＴＦＥ製の補強部材２３３が焼付けられている。これにより、第１シールリップ２３１の耐摩耗性の向上を図ることができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る密封装置３００を説明するものである。第１の実施形態と同様の構成部分に関しては、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
この密封装置３００は、第１シールリップの摺動面と対向当接する軸３の摺動表面との間のグリース４による潤滑をさらに確実に行うことを可能とするもので、特に密封対象流体がＬＬＣ等の水成分を多く含むものである場合でも、リップ先端部の油膜切れを防止して耐久性を向上させることを可能としている。
【００４９】
この密封装置３００の構成上の特徴は、第１シールリップのグリース４を保持する側の摺接面に繊維生地３０２を接合している。
【００５０】
繊維生地３０２は、いわゆる不織布や強度の強い繊維で編成された布帛を使用することができ、この布帛にゴム状弾性材料として例えばゴム材料を接着するのに利用される数％のゴム成分を含有する石油系溶剤溶液等（ゴムのり）を塗布・含浸させたり、あるいは粉体状のゴム成分を付着させた後に、第１シールリップの成形を行う成形型に装填され、第１シールリップの加硫成形と同時に接合されるものであり、繊維生地の内部にゴム状弾性材料が架橋された状態で存在している。
【００５１】
この繊維生地３０２は、繊維生地に存在するゴム状弾性材により、摺接面の密封性を繊維生地３０２を備えないものと同等に発揮すると共に、繊維生地による強度の向上、及び繊維生地及びゴム状弾性材の隙間に保持される潤滑剤による耐摩耗性の向上を得ることができる。
【００５２】
尚、この第４の実施形態においても、グリース４は図２に示された形態と同様に、第１シールリップ３０１と第２シールリップ５２との間及び第２シールリップ５２と第３シールリップ６２との間に封入することにより、繊維生地３０２の先端部である第１シールリップ先端部３０１ａ及び第２シールリップ摺接面５２ａと軸３との間にグリース４が供給・保持されている。
【００５３】
【発明の効果】
上記のように説明された本発明にあっては、軸に摺接する樹脂製の主シールリップを設けたため、ゴム等に比して剛性を有するので、圧力が高くなった場合でも、変形したりすることがなく、耐圧性の向上を図ることができる。
【００５４】
また、主シールリップの密封対象側に補助シールリップを設けたため、補助シールリップに対する圧力変動を低減するとともに主シールリップへのＬＬＣ及び異物の侵入量が低減されるので、耐圧性の向上とともに主シールリップ及び軸の摩耗防止を図ることができる。
【００５５】
さらに、主シールリップと補助シールリップとの間に潤滑剤を保持するようにしたので、補助シールリップ先端部と主シールリップ摺接面との間に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を低減することができ、耐摩耗性の向上を図ることができるとともにメカ鳴きが生じることもない。
【００５６】
樹脂製の主シールリップ，補助シールリップ，主シールリップと補助シールリップ間に保持される潤滑剤とからなるので、精密加工を要せず製造コストの低減を図ることができる。
【００５７】
主シールリップの摺接面にらせん状の凹凸を設けたため、ねじポンプ作用により侵入した流体を密封対象側へ排除することができるので、シール性を高めることができる。
【００５８】
補助シールリップの摺接部を断面略円弧形状としたため、摺接部と軸との間に形成される油膜が厚くなり、耐摩耗性を向上させることができるとともに長寿命化を図ることができる。
【００５９】
補助シールリップの摺接面にらせん状の凹凸を設けたため、ねじポンプ作用により侵入した流体を密封対象側へ排除することができるので、シール性を高めることができる。
【００６０】
補助シールリップの摺接面に繊維生地を備えることで、繊維生地の隙間に潤滑材が保持されるので、補助シールリップの摺接面は薄い潤滑材の膜を形成しながら摺動するので耐久性を向上することができる。
【００６１】
また、繊維生地の内部にゴム状弾性材料が架橋された状態で存在することにより、ゴム状弾性材による摺接面の密封性の維持、繊維生地による強度の向上及び繊維生地及びゴム状弾性材の隙間に保持される潤滑剤による耐摩耗性の向上を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る密封装置の要部断面図である。
【図２】図２は、密封装置１をウォーターポンプの軸封部に装着した状態を示す端面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る密封装置の要部断面図である。
【図４】図４は、第３の実施形態に係る密封装置の要部断面図である。
【図５】図５は、第４の実施形態に係る密封装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１，１００，２００，３００  密封装置
３１，１３１，２３１，３０１  第１シールリップ
５２  第２シールリップ
６２  第３シールリップ
４  グリース
３  軸
【図１】
0003860283.tif 000002
【図２】
0003860283.tif 000003
【図３】
0003860283.tif 000004
【図４】
0003860283.tif 000005
【図５】
0003860283.tif 000006