JP2008064238A - 水ポンプ用軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪回転の水ポンプ用軸受内に冷却水等が浸入するのを防止することができる水ポンプ用軸受を提供する。
【解決手段】シール部材１５は、径方向内方に向かって延設される主リップ１７ａと、主リップ部１７ａより径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される複数のラビリンスリップ１７ｂ，１７ｃと、を有し、主リップ１７ａを内輪１２に接触させて接触シール部１９ａを形成すると共に、複数のラビリンスリップ１７ｂ，１７ｃとスリンガ１８との間に複数のラビリンスシール部１９ｂ，１９ｃを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水ポンプ用軸受に関し、例えば、自動車等のエンジンに使用される外輪回転の水ポンプ装置に使用される水ポンプ用軸受に関する。

近年、環境問題が重視される中、自動車においても燃費向上が開発課題となることが多く、各装置／部品の軽量化や性能向上、コスト低減が急務となっている。その中でも自動車に使用される水ポンプ装置の水ポンプ用軸受は、専用設計されたものが殆どで、大きく分けて内輪回転（軸回転）と外輪回転との２種類に分けられる。

前者の内輪回転（軸回転）の水ポンプ用軸受としては、転動体がローラとボールとで構成されるタイプと両列ともボールで構成されるタイプとの２つのタイプ（例えば、特許文献１参照）があり、例えば、図４に示すような水ポンプ装置１００に組み込まれている。この水ポンプ装置１００は、ボディ（支持部）１０１にアルミダイカストを用い、フロント列がローラ、リア列がボール、若しくは両列ともボールのシャフト一体型軸受１０２を装着している。そして、プーリ１０３と一体回転するシャフト１０４の回転によりベーン１０５を回し、冷却水を循環させる。また、ボディ１０１と軸受１０２のシャフト１０４との間にメカニカルシール１０６を備える。

また、水ポンプ装置１００では、軸振れ等によりメカニカルシール１０６から漏れ出した冷却水の水蒸気や水滴が軸受内部に浸入するのを防止するために、軸受１０２のベーン１０５側の端部に、例えば、図５に示すようなシール装置１０７を装着させている。このシール装置１０７は、外輪１０２ａの端部内周面に取り付けられるシール部材１０８と、シャフト１０４の外周面に嵌合されるスリンガ１０９と、を備える。シール部材１０８は、主リップ１０８ａと２つの副リップ１０８ｂ，１０８ｃとを有しており、主リップ１０８ａをシャフト１０４の外周面に接触させると共に、２つの副リップ１０８ｂ，副リップ１０８ｃをスリンガ１０９に接触させている（例えば、特許文献２参照）。

一方、後者の外輪回転の水ポンプ用軸受は、例えば、図６に示すような水ポンプ装置２００に組み込まれている。この水ポンプ装置２００は、単列又は複列の転がり軸受２０２の外輪２０２ａにプーリ２０３を外嵌し、軸受内輪２０２ｂにボディ（支持部）２０１を内嵌したものであり、上記水ポンプ装置１００と同様に、プーリ２０３と一体回転するシャフト２０４の回転によりベーン２０５を回し、冷却水を循環させる。また、ボディ２０１とシャフト２０４との間にメカニカルシール２０６を備える。

また、水ポンプ装置２００では、軸振れ等によりメカニカルシール２０６から漏れ出した冷却水の水蒸気や水滴が軸受内部に浸入するのを防止するために、軸受２０２のベーン２０５から離間する側の端部に、例えば、図７に示すようなシール装置２０７を装着させている。このシール装置２０７は、外輪２０２ａの内周面に取り付けられるシール部材２０８を備え、このシール部材２０８の内周縁部に形成されるリップ２０８ａを内輪２０２ｂの外周面に接触させている。さらに、図６に示すように、冷却水等を外部に排出するために、ボディ２０１のメカニカルシール２０６近傍にドレン穴２１０が設けられる（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−２２２１２２号公報 特開平９−２１３９６号公報 特開平２−４５６９８号公報

しかしながら、上記水ポンプ装置２００では、メカニカルシール２０６から漏れ出した冷却水の水蒸気や水滴が排出されるドレン穴２１０の出口付近に軸受２０２が配置され、さらに、軸受２０２のドレン穴２１０側の端部にシール部材が備えられていないため、冷却水等が軸受２０２内に容易に浸入してしまっていた。また、冷却水等の堆積物等がシール装置２０７のリップ２０８ａに付着し、軸受２０２内に冷却水が浸入する場合があった。

また、上記水ポンプ装置２００のようなドレン穴２１０を設けない水ポンプ装置として、例えば、図８に示すような水ポンプ装置３００が知られているが、この水ポンプ装置３００では、メカニカルシール２０６から漏れ出した水蒸気や水滴を外部に排出させる機構が存在しないため、冷却水等はボディ２０１の内部を通ってプーリ２０３の端面に設けられる穴３０１から排出されるか、ボディ２０１のプーリ２０３側の端部の内周面に嵌合又は一体成形されるリング部材３０２によってボディ２０１の内部に溜められる。しかし、いずれの場合も冷却水等が軸受２０２の端面に到達してしまう構造であるため、軸受２０２への冷却水等の浸入を防止することはできない。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、外輪回転の水ポンプ用軸受内に冷却水等が浸入するのを防止することができる水ポンプ用軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に外輪軌道面を有する回転輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有する静止輪である内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に保持器を介して円周方向に転動可能に配設される複数の転動体と、外輪の軸方向端部に設けられるシール部材と、内輪の軸方向端部に設けられるスリンガと、を備える水ポンプ用軸受であって、シール部材は、径方向内方に向かって延設される主リップと、主リップ部より径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される複数のラビリンスリップと、を有し、主リップを内輪に接触させて接触シール部を形成すると共に、複数のラビリンスリップとスリンガとの間に複数のラビリンスシール部を形成することを特徴とする水ポンプ用軸受。
（２） 内周面に外輪軌道面を有する回転輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有する静止輪である内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に保持器を介して円周方向に転動可能に配設される複数の転動体と、外輪の軸方向端部に設けられるシール部材と、内輪の軸方向端部に設けられるスリンガと、を備える水ポンプ用軸受であって、シール部材は、径方向内方に向かって延設される主リップと、主リップ部より径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される第１及び第２ラビリンスリップと、を有し、主リップを内輪に接触させて接触シール部を形成すると共に、第１及び第２ラビリンスリップとスリンガとの間に複数のラビリンスシール部を形成することを特徴とする水ポンプ用軸受。
（３） 内周面に外輪軌道面を有する回転輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有する静止輪である内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に保持器を介して円周方向に転動可能に配設される複数の転動体と、外輪の軸方向端部に設けられるシール部材と、内輪の軸方向端部に設けられるスリンガと、を備える水ポンプ用軸受であって、シール部材は、径方向内方に向かって延設される主リップと、主リップ部より径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される第１〜第３ラビリンスリップと、を有し、主リップを内輪に接触させて接触シール部を形成すると共に、第１〜第３ラビリンスリップとスリンガとの間に複数のラビリンスシール部を形成することを特徴とする水ポンプ用軸受。

本発明の水ポンプ用軸受によれば、シール部材は、径方向内方に向かって延設される主リップと、主リップ部より径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される複数のラビリンスリップと、を有し、主リップを内輪に接触させて接触シール部を形成すると共に、複数のラビリンスリップとスリンガとの間に複数のラビリンスシール部を形成するため、外輪回転の水ポンプ用軸受内に軸振れ等によりメカニカルシールから漏れ出た冷却水等が浸入するのを防止することができる。

以下、本発明に係る水ポンプ用軸受の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態ともに、上記の水ポンプ装置２００に組み込まれる外輪回転の水ポンプ用軸受に本発明を適用した場合を例に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明に係る水ポンプ用軸受の第１実施形態について説明する。
図１は本発明に係る水ポンプ用軸受の第１実施形態を説明するための要部拡大断面図である。

本実施形態の水ポンプ用軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する回転輪である外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する静止輪である内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に保持器１４を介して円周方向に転動可能に配設される複数の玉（転動体）１３と、外輪１１の軸方向端部に取り付けられるシール部材１５と、内輪１２の軸方向端部に取り付けられるスリンガ１８と、を備える。なお、図中符号１は内輪１２を外嵌支持するポンプボディ、符号２は外輪１１に外嵌支持されるプーリである。

シール部材１５は、円環板状の芯金１６にゴム等の弾性部材１７が一体的に形成されており、その外周縁部が外輪１１の内周面の軸方向端部に形成されるシール溝１１ｂに嵌合されることにより外輪１１に取り付けられる。

弾性部材１７は、主リップ１７ａ、第１ラビリンスリップ１７ｂ、及び第２ラビリンスリップ１７ｃを備える。主リップ１７ａは、芯金１６の径方向内端部から径方向内方且つ軸方向内方に向かって傾斜して延設される。第１ラビリンスリップ１７ｂは、主リップ１７ａより径方向外側に位置し、軸方向外方に向かって延設される。第２ラビリンスリップ１７ｃは、第１ラビリンスリップ１７ｂより径方向外側に位置し、軸方向外方に向かって延設される。

スリンガ１８は、内輪１２の外周面の軸方向端部に外嵌される断面略コの字状の円筒状部材であって、内輪１２の外周面に外嵌される第１円筒部１８ａと、この第１円筒部１８ａの軸方向外端部から径方向外方に延びる円環板１８ｂと、この円環板１８ｂの径方向外端部から軸方向内方に延び、第１ラビリンスリップ１７ｂの外周面及び第２ラビリンスリップ１７ｃの内周面と対向するように配置される第２円筒部１８ｃと、を備える。

このように構成された水ポンプ用軸受１０では、主リップ１７ａを内輪１２の外周面に接触させることにより接触シール部１９ａが形成されると共に、第１ラビリンスリップ１７ｂの外周面と第２円筒部１８ｃの内周面との間に第１ラビリンスシール部１９ｂが形成され、第２ラビリンスリップ１７ｃの内周面と第２円筒部１８ｃの外周面との間に第２ラビリンスシール部１９ｃが形成される。なお、本実施形態では、第２ラビリンスリップ１７ｃは、第２ラビリンスシール部１９ｃの長さを十分確保して、シール性能が向上するように、スリンガ１８の第２円筒部１８ｃの軸方向長さの範囲内で可能な限り長い方が好ましい。

以上説明したように、本実施形態の水ポンプ用軸受１０によれば、シール部材１５の主リップ１７ａを内輪１２の外周面に接触させて接触シール部１９ａを形成すると共に、シール部材１５の第１及び第２ラビリンスリップ１７ｂ，１７ｃとスリンガ１８との間に、第１及び第２ラビリンスシール部１９ｂ，１９ｃを形成するため、外輪回転の水ポンプ用軸受１０内に軸振れ等によりメカニカルシールから漏れ出た冷却水等が浸入するのを防止することができる。

（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明に係る水ポンプ用軸受の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
図２は本発明に係る水ポンプ用軸受の第２実施形態を説明するための要部拡大断面図である。

本実施形態の水ポンプ用軸受２０は、図２に示すように、第１実施形態のスリンガ１８の代わりにスリンガ２８を使用する。このスリンガ２８は、内輪１２の外周面に外嵌される第１円筒部２８ａと、この第１円筒部２８ａの軸方向外端部から径方向外方に延びる第１円環板２８ｂと、この第１円環板２８ｂの径方向外端部から軸方向外方に延び、第１ラビリンスリップ１７ｂの内周面と対向するように配置される第２円筒部２８ｃと、この第２円筒部２８ｃの軸方向外端部から径方向外方に延びる第２円環板２８ｄと、この第２円環板２８ｄの径方向外端部から軸方向内方に延び、第１ラビリンスリップ１７ｂの外周面及び第２ラビリンスリップ１７ｃの内周面と対向するように配置される第３円筒部２８ｅと、を備える。

このように構成された水ポンプ用軸受２０では、主リップ１７ａを内輪１２の外周面に接触させることにより接触シール部１９ａが形成されると共に、第１ラビリンスリップ１７ｂの内周面と第２円筒部２８ｃの外周面との間に第１ラビリンスシール部２９ｂが形成され、第１ラビリンスリップ１７ｂの外周面と第３円筒部２８ｅの内周面との間に第２ラビリンスシール部２９ｃが形成され、第２ラビリンスリップ１７ｃの内周面と第３円筒部２８ｅの外周面との間に第３ラビリンスシール部２９ｄが形成される。なお、本実施形態では、第２ラビリンスリップ１７ｃは、第３ラビリンスシール部２９ｄの長さを十分確保して、シール性能が向上するように、スリンガ２８の第３円筒部２８ｅの軸方向長さの範囲内で可能な限り長い方が好ましい。

以上説明したように、本実施形態の水ポンプ用軸受２０によれば、シール部材１５の主リップ１７ａを内輪１２の外周面に接触させて接触シール部１９ａを形成すると共に、シール部材１５の第１及び第２ラビリンスリップ１７ｂ，１７ｃとスリンガ２８との間に、第１〜第３ラビリンスシール部２９ｂ，２９ｃ，２９ｄを形成するため、外輪回転の水ポンプ用軸受２０内に軸振れ等によりメカニカルシールから漏れ出た冷却水等が浸入するのを防止することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係る水ポンプ用軸受の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
図３は本発明に係る水ポンプ用軸受の第３実施形態を説明するための要部拡大断面図である。

本実施形態の水ポンプ用軸受３０は、図３に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する回転輪である外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する静止輪である内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に保持器１４を介して円周方向に転動可能に配設される複数の玉１３と、外輪１１の軸方向端部に取り付けられるシール部材３５と、内輪１２の軸方向端部に取り付けられるスリンガ３８と、を備える。

シール部材３５は、円環板状の芯金３６にゴム等の弾性部材３７が一体的に形成されており、その外周縁部が外輪１１の内周面の軸方向端部に形成されるシール溝１１ｂに嵌合されることにより外輪１１に取り付けられる。

弾性部材３７は、主リップ３７ａ、第１ラビリンスリップ３７ｂ、第２ラビリンスリップ３７ｃ、及び第３ラビリンスリップ３７ｄを備える。主リップ３７ａは、芯金３６の径方向内端部から径方向内方且つ軸方向内方に向かって傾斜して延設される。第１ラビリンスリップ３７ｂは、主リップ３７ａより径方向外側に位置し、軸方向外方に向かって延設される。第２ラビリンスリップ３７ｃは、第１ラビリンスリップ３７ｂより径方向外側に位置し、軸方向外方に向かって延設される。第３ラビリンスリップ３７ｄは、第２ラビリンスリップ３７ｃより径方向外側に位置し、軸方向外方に向かって延設される。

スリンガ３８は、内輪１２の外周面に外嵌される第１円筒部３８ａと、この第１円筒部３８ａの軸方向外端部から径方向外方に延びる第１円環板３８ｂと、この第１円環板３８ｂの径方向外端部から軸方向内方に延び、第１ラビリンスリップ３７ｂの外周面と対向するように配置される第２円筒部３８ｃと、この第２円筒部３８ｃの軸方向内端部から径方向外方に延びる第２円環板３８ｄと、この第２円環板３８ｄの径方向外端部から軸方向外方に延び、第２ラビリンスリップ３７ｃの内周面と対向するように配置される第３円筒部３８ｅと、この第３円筒部３８ｅの軸方向外端部から径方向外方に延びる第３円環板３８ｆと、この第３円環板３８ｆの径方向外端部から軸方向内方に延び、第２ラビリンスリップ３７ｃの外周面及び第３ラビリンスリップ３７ｄの内周面と対向するように配置される第４円筒部３８ｇと、を備える。

このように構成された水ポンプ用軸受３０では、主リップ３７ａを内輪１２の外周面に接触させることにより接触シール部３９ａが形成されると共に、第１ラビリンスリップ３７ｂの外周面と第２円筒部３８ｃの内周面との間に第１ラビリンスシール部３９ｂが形成され、第２ラビリンスリップ３７ｃの内周面と第３円筒部３８ｅの外周面との間に第２ラビリンスシール部３９ｃが形成され、第２ラビリンスリップ３７ｃの外周面と第４円筒部３８ｇの内周面との間に第３ラビリンスシール部３９ｄが形成され、第３ラビリンスリップ３７ｄの内周面と第４円筒部３８ｇの外周面との間に第４ラビリンスシール部３９ｅが形成される。なお、本実施形態では、第３ラビリンスリップ３７ｄは、第４ラビリンスシール部３９ｅの長さを十分確保して、シール性能が向上するように、スリンガ３８の第４円筒部３８ｇの軸方向長さの範囲内で可能な限り長い方が好ましい。

以上説明したように、本実施形態の水ポンプ用軸受３０によれば、シール部材３５の主リップ３７ａを内輪１２の外周面に接触させて接触シール部３９ａを形成すると共に、シール部材３５の第１〜第３ラビリンスリップ３７ｂ，３７ｃ，３７ｄとスリンガ３８との間に、第１〜第４ラビリンスシール部３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ，３９ｅを形成するため、外輪回転の水ポンプ用軸受３０内に軸振れ等によりメカニカルシールから漏れ出た冷却水等が浸入するのを防止することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、上記各実施形態では、水ポンプ用軸受として複列の深溝玉軸受を例示したが、単列の深溝玉軸受でもよく、また、単列又は複列で接触角を有する転がり軸受であってもよい。
また、内輪を外嵌支持するポンプボディ、及び外輪に外嵌支持されるプーリの材質については、特に限定はなく、例えば、炭素鋼、樹脂、アルミニウム等を適宜に用いることができる。

本発明に係る水ポンプ用軸受の第１実施形態を説明するための要部拡大断面図である。 本発明に係る水ポンプ用軸受の第２実施形態を説明するための要部拡大断面図である。 本発明に係る水ポンプ用軸受の第３実施形態を説明するための要部拡大断面図である。 内輪回転の軸受を用いた従来の水ポンプ装置の一例を示す断面図である。 図４に示した軸受のシール装置の一例を示す要部拡大断面図である。 外輪回転の軸受を用いた従来の水ポンプ装置の一例を示す断面図である。 図６に示した軸受のシール装置の一例を示す要部拡大断面図である。 外輪回転の軸受を用いた従来の水ポンプ装置の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 水ポンプ用軸受
１１ 外輪
１１ａ 外輪軌道面
１２ 内輪
１２ａ 内輪軌道面
１３ 玉（転動体）
１４ 保持器
１５，３５ シール部材
１６，３６ 芯金
１７，３７ 弾性部材
１７ａ，３７ａ 主リップ
１７ｂ，３７ｂ 第１ラビリンスリップ（ラビリンスリップ）
１７ｃ，３７ｃ 第２ラビリンスリップ（ラビリンスリップ）
３７ｄ 第３ラビリンスリップ（ラビリンスリップ）
１８，２８，３８ スリンガ
１９ａ，３９ａ 接触シール部
１９ｂ，２９ｂ，３９ｂ 第１ラビリンスシール部（ラビリンスシール部）
１９ｃ，２９ｃ，３９ｃ 第２ラビリンスシール部（ラビリンスシール部）
２９ｄ，３９ｄ 第３ラビリンスシール部（ラビリンスシール部）
３９ｅ 第４ラビリンスシール部（ラビリンスシール部）

Claims (3)

1. 内周面に外輪軌道面を有する回転輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有する静止輪である内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に保持器を介して円周方向に転動可能に配設される複数の転動体と、前記外輪の軸方向端部に設けられるシール部材と、前記内輪の軸方向端部に設けられるスリンガと、を備える水ポンプ用軸受であって、
   前記シール部材は、径方向内方に向かって延設される主リップと、前記主リップ部より径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される複数のラビリンスリップと、を有し、
   前記主リップを前記内輪に接触させて接触シール部を形成すると共に、前記複数のラビリンスリップと前記スリンガとの間に複数のラビリンスシール部を形成することを特徴とする水ポンプ用軸受。
2. 内周面に外輪軌道面を有する回転輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有する静止輪である内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に保持器を介して円周方向に転動可能に配設される複数の転動体と、前記外輪の軸方向端部に設けられるシール部材と、前記内輪の軸方向端部に設けられるスリンガと、を備える水ポンプ用軸受であって、
   前記シール部材は、径方向内方に向かって延設される主リップと、前記主リップ部より径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される第１及び第２ラビリンスリップと、を有し、
   前記主リップを前記内輪に接触させて接触シール部を形成すると共に、前記第１及び第２ラビリンスリップと前記スリンガとの間に複数のラビリンスシール部を形成することを特徴とする水ポンプ用軸受。
3. 内周面に外輪軌道面を有する回転輪である外輪と、外周面に内輪軌道面を有する静止輪である内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に保持器を介して円周方向に転動可能に配設される複数の転動体と、前記外輪の軸方向端部に設けられるシール部材と、前記内輪の軸方向端部に設けられるスリンガと、を備える水ポンプ用軸受であって、
   前記シール部材は、径方向内方に向かって延設される主リップと、前記主リップ部より径方向外側位置に軸方向外方に向かって延設される第１〜第３ラビリンスリップと、を有し、
   前記主リップを前記内輪に接触させて接触シール部を形成すると共に、前記第１〜第３ラビリンスリップと前記スリンガとの間に複数のラビリンスシール部を形成することを特徴とする水ポンプ用軸受。

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