JP2008303896A - Water pump bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば水や水蒸気などで満たされた雰囲気中で使用される水ポンプ軸受に関する。 The present invention relates to a water pump bearing used in an atmosphere filled with, for example, water or steam.
従来、この種の水ポンプ軸受には、例えば特許文献1に示すように、インペラを回転させるための軸体と、当該軸体を覆って対向配置された外輪との間に密封機構が設けられている。密封機構は、外輪に固定されたシール体を備えており、シール体の先端には、軸体に摺接可能なリップが突設されている。この場合、軸受回転中に、軸体に対してリップが常時摺接することで、例えば水や水蒸気などの異物の浸入が防止されている。 Conventionally, in this type of water pump bearing, as shown in Patent Document 1, for example, a sealing mechanism is provided between a shaft body for rotating the impeller and an outer ring disposed so as to face the shaft body. ing. The sealing mechanism includes a seal body fixed to the outer ring, and a lip capable of sliding contact with the shaft body projects from the tip of the seal body. In this case, the lip is always in sliding contact with the shaft during rotation of the bearing, thereby preventing entry of foreign matters such as water and water vapor.
ところで、かかる水ポンプ軸受は、比較的高い水圧や水蒸気圧が作用する雰囲気中で使用される場合がある。そこで、例えば特許文献2には、シール体の先端に主リップと補助リップとを突設させた二重シール構造を成す密封機構が提案されており、これにより、密封機構の密封性能の向上が図られている。
By the way, such a water pump bearing may be used in an atmosphere where a relatively high water pressure or water vapor pressure acts. For this reason, for example,
しかしながら、従来の二重シール構造では、既存の密封機構をそのまま利用することはできず、主リップに加えて補助リップを増設しなければならない。この場合、各リップを製造するためのプロセスが煩雑になると共に、手間もかかる。このため、密封機構の製造コストが上昇し、その結果、水ポンプ軸受全体の製造コストが上昇してしまう。 However, in the conventional double seal structure, the existing sealing mechanism cannot be used as it is, and an auxiliary lip must be added in addition to the main lip. In this case, the process for manufacturing each lip is complicated and time-consuming. For this reason, the manufacturing cost of the sealing mechanism increases, and as a result, the manufacturing cost of the entire water pump bearing increases.
また、従来の二重シール構造において、主リップは外部に向けて突設されているため、外部からの例えば水や水蒸気の浸入を防止することはできるが、軸受内部の潤滑剤が外部に漏洩してしまう虞がある。また、外輪回転で使用される場合、その軸受回転中の遠心力の大きさによっては、補助リップが変形し、その結果、密封性能を一定に維持することが困難になってしまう虞がある。 Moreover, in the conventional double seal structure, the main lip protrudes toward the outside, so that it is possible to prevent the intrusion of, for example, water or water vapor from the outside, but the lubricant inside the bearing leaks to the outside. There is a risk of it. Further, when used in outer ring rotation, the auxiliary lip may be deformed depending on the magnitude of the centrifugal force during rotation of the bearing, and as a result, it may be difficult to keep the sealing performance constant.
そこで、既存の密封機構をそのまま利用しつつ密封性能に優れた低コストの水ポンプ軸受の開発が望まれているが、現在そのような軸受は知られていない。
本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、既存の密封機構をそのまま利用しつつ密封性能に優れた低コストの水ポンプ軸受を提供することにある。 The present invention has been made to meet such a demand, and an object of the present invention is to provide a low-cost water pump bearing excellent in sealing performance while using an existing sealing mechanism as it is.
このような目的を達成するために、本発明は、インペラに接続され且つ当該インペラと共に回転可能な回転部材と、回転部材に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材と、回転部材と静止部材との間に設けられた密封機構とを備えた水ポンプ軸受であって、密封機構は、回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定された環状のスリンガと、回転部材及び静止部材のいずれか他方に固定された環状のシール体とを備えており、スリンガは、その基端が回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定され、その先端がシール体に接触した状態で位置決めされている。この場合、スリンガの基端と先端との間において、その一部をシール体に接触した状態で位置決めしても良い。また、スリンガの基端と先端との間の一部、或いは、先端のいずれか一方をシール体から僅かに離間して位置決めしても良い。 In order to achieve such an object, the present invention includes a rotating member connected to an impeller and rotatable together with the impeller, a stationary member disposed facing the rotating member and maintained in a non-rotating state, A water pump bearing comprising a sealing mechanism provided between a member and a stationary member, the sealing mechanism comprising an annular slinger fixed to one of the rotating member and the stationary member, the rotating member and the stationary member And an annular seal body fixed to one of the other members, and the slinger is positioned with its base end fixed to either the rotating member or the stationary member and its tip in contact with the seal body. Has been. In this case, between the proximal end and the distal end of the slinger, a part thereof may be positioned in contact with the seal body. Further, a part of the slinger between the proximal end and the distal end or either one of the distal ends may be positioned slightly separated from the seal body.
本発明によれば、既存の密封機構をそのまま利用しつつ密封性能に優れた低コストの水ポンプ軸受を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the low cost water pump bearing excellent in sealing performance can be implement | achieved, utilizing the existing sealing mechanism as it is.
以下、本発明の第1の実施の形態に係る水ポンプ軸受について、添付図面を参照して説明する。
図1(a)には、外輪回転タイプの水ポンプ軸受が示されており、水ポンプ軸受は、インペラ2に接続され且つ当該インペラ2と共に回転可能な回転部材(外輪)4と、回転部材4に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材(内輪)6と、回転部材4と静止部材6との間に複列で組み込まれた複数の転動体8とを備えている。なお、回転部材4には、駆動源(図示しない)により回転制御されるプーリRが接続され、プーリRを介して回転軸Axに接続されており、当該プーリRを回転させることで、回転軸Axに接続されたインペラ2を回転させることができる。一方、静止部材6は、ハウジングフレームHfを介して固定部位(図示しない)に固定され、非回転状態に維持されている。
Hereinafter, a water pump bearing according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A shows an outer ring rotating type water pump bearing. The water pump bearing is connected to the
かかる水ポンプ軸受には、例えば水や水蒸気などの異物の浸入を防止すると共に、潤滑剤の漏洩を防止ために、インペラ2寄りに配置された外側シール10と、回転部材4と静止部材6との間に設けられた密封機構12とが設けられている。この場合、外側シール10としては、密封板(例えば、シール、シールド)や既存の密封装置(例えば、パッキン)などを適用すれば良いため、ここでは特に説明しないが、当該外側シール10は、必ずしも必要では無い。
Such a water pump bearing includes, for example, an
また、密封機構12は、図1(b)に示すように、静止部材6に固定された環状のスリンガ14と、当該スリンガ14と転動体8との間に介在され、回転部材4に固定された環状のシール体16とを備えている。なお、図面には、転動体8として“玉”を例示しているが、これに代えて、“ころ”が適用される場合もある。また、図面には、各転動体8を回転自在に保持する保持器18が例示されているが、当該保持器18の種類は、例えば水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて、冠形保持器や波形保持器など任意のものを選択することができるため、ここでは特に限定しない。
Further, as shown in FIG. 1B, the
シール体16は、既存のものをそのまま利用することが可能であり、一例として回転部材(外輪)4側から静止部材(内輪)6側に向けて延出した心金16aにゴム材16bを被覆して構成されている。また、シール体16は、その基端が回転部材4に形成された環状のシール溝4gに嵌合して固定され、その先端がスリンガ14及び静止部材6に対して摺接した状態で位置決めされている。この場合、シール体16の先端には、スリンガ14に向けて延出し且つ当該スリンガ14に摺接する環状の主リップL1と、静止部材6に向けて延出し且つ当該静止部材6に摺接する環状の副リップL2とが設けられている。なお、主リップL1は、スリンガ14に摺接して例えば水や水蒸気などの異物の軸受内部への浸入を防止し、副リップL2は、静止部材6に摺接して潤滑剤の軸受外部への漏洩を防止している。
An existing
一方、スリンガ14は、その基端が静止部材6に固定され、その先端がシール体16に接触した状態で位置決めされている。この場合、スリンガ14は、静止部材6に嵌合して固定された筒状の固定部(基端)14aと、固定部14aから垂直方向に立ち上げられた中空円板状の立上部14bと、立上部14bからシール体16方向に延出し、その延出端(先端)14tがシール体16に接触した状態で位置決めされた筒状の接触部14cとを備えている。
On the other hand, the
このような密封機構12では、スリンガ14(接触部14c)の延出端14tがシール体16に摺接した状態で位置決めされている。具体的には、シール体16を構成するゴム材16bは、心金16aの外側(即ち、スリンガ14に対向する側)に被覆されているため、スリンガ14(接触部14c)の延出端14tは、シール体16のゴム材16bに摺接した状態で位置決めされている。
In such a
なお、シール体16に対するスリンガ14の延出端14tの摺接圧力は、密封性能を高く維持し、同時に軸受の回転性能を低下させることが無いように設定されるが、このときの圧力値は、例えばスリンガ14(接触部14c)の大きさや形状、シール体16のゴム材16bの種類や表面形状、或いは水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定しない。
The sliding contact pressure of the extended
以上、本実施の形態によれば、軸受回転中に例えば水や水蒸気などの異物が外側シール10を越えて軸受内部に浸入した場合でも、当該異物は、接触部14cの延出端14tがシール体16に摺接しているスリンガ14によって確実に塞き止めることができる。この場合、シール体16(主リップL1、副リップL2)が異物に直接晒されることを防止することができる。これにより、シール体16(主リップL1、副リップL2)の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when foreign matter such as water or water vapor enters the inside of the bearing beyond the
即ち、本実施の形態によれば、既存の密封機構をそのまま利用し、スリンガ14の延出端14tをシール体16に摺接させるだけでシール体16(主リップL1、副リップL2)の密封性能を一定に維持することができる。これにより、従来に比べて低コストで密封性能に優れた水ポンプ軸受を実現することができる。
That is, according to the present embodiment, the sealing body 16 (the main lip L1 and the secondary lip L2) is sealed by simply using the existing sealing mechanism as it is and sliding the extended
なお、本発明は、上述した第1の実施の形態に限定されることは無く、以下のような各変形例としても同様の効果を実現することができる。
第1の変形例として、図2(a)に示された水ポンプ軸受において、スリンガ14は、静止部材(内輪)6に嵌合して固定された筒状の固定部14aと、固定部14aからシール体16方向に延出し、その延出端14tがシール体16に摺接した状態で位置決めされた筒状の接触部14cとを備えている。
Note that the present invention is not limited to the first embodiment described above, and the same effects can be realized as the following modifications.
As a first modification, in the water pump bearing shown in FIG. 2 (a), the
本変形例によれば、上述した実施の形態の立上部14bが不要となるため、スリンガ14の構成を簡略化することができる。これにより、密封機構12の製造コストを低減させることが可能となり、その結果、水ポンプ軸受の低コスト化を実現することができる。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
According to this modification, the rising
第2の変形例として、図2(b)に示された水ポンプ軸受は、上記第1の変形例の改良であり、スリンガ14は、その基端と先端との間において、その一部がシール体16に接触した状態で位置決めされている。具体的には、スリンガ14の延出端14tから更に延出部14dを延在させ、当該延出部14dの延出端(先端)14eをシール体16に摺接した状態で位置決めしている。なお、図面では一例として、延出部14dは、延出端14tを基端としてシール体16から離間させた後、再びシール体16方向へ延出させているが、要するに、延出部14dの延出端14eをシール体16に摺接させることができれば図の構成に限定されることは無い。
As a second modified example, the water pump bearing shown in FIG. 2B is an improvement of the first modified example, and the
本変形例によれば、スリンガ14をシール体16に対して2箇所(延出端14t、延出端14e)で摺接させた二重シール構造の密封機構12を実現することができる。これにより、密封性能を飛躍的に向上させることができる。また、延出端14tから更に延出部14dを延在させるだけで済むため、製造コストもかからない。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
According to this modification, it is possible to realize the
第3の変形例として、図2(c)に示された水ポンプ軸受は、上記第2の変形例の改良であり、スリンガ14は、その基端と先端との間の一部、或いは、先端のいずれか一方をシール体から僅かに離間して位置決めされている。具体的には、延出端14t又は延出端14eのいずれか一方をシール体16に対して非接触状態に位置決めしている。図面では一例として、接触部14cの延出端(先端)14tをシール体16から僅かに離間させた状態に位置付けている。
As a third modification, the water pump bearing shown in FIG. 2 (c) is an improvement of the second modification, and the
本変形例によれば、延出端14tをシール体16に対して非接触状態としたことで、スリンガ14とシール体16との間の接触面積を小さくすることが可能となり、その結果、軸受の低トルク化を図ることができる。また、これと同時に、延出端14tとシール体16との間には、密封性に優れたラビリンス領域Pが構成されるため、二重シール構造と同様の密封性能を維持することができる。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
According to the present modification, the contact area between the
第4の変形例として、図2(d)に示された水ポンプ軸受は、上記第3の変形例の改良であり、延出端14tとシール体16との間のラビリンス領域Pを延長させている。ラビリンス領域Pの延長方法は、図面では一例として、シール体16に対して非接触状態に位置決めした延出端14tを基端とし、延出部14dをシール体16から僅かに離間した状態で当該シール体16に沿って延長した後、その延出端14eをシール体16に摺接させている。かかる方法は一例であり、ラビリンス領域Pを延長させることができれば図の構成に限定されることは無い。
As a fourth modification, the water pump bearing shown in FIG. 2 (d) is an improvement of the third modification, and extends the labyrinth region P between the
本変形例によれば、ラビリンス領域Pを延長させたことで、軸受の低トルク化を図りつつ、密封性能を飛躍的に向上させた二重シール構造を実現することができる。なお、その他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。 According to this modification, by extending the labyrinth region P, it is possible to realize a double seal structure that dramatically improves the sealing performance while reducing the torque of the bearing. Since other configurations and effects are the same as those of the above-described embodiment, the description thereof is omitted.
また、上述した第1の実施の形態(図1(a),(b))及び各変形例(図2(a)〜(d))において、シール体16の副リップL2は、静止部材6に摺接させているが、これに代えて、副リップL2を静止部材6に対して僅かに離間させて位置決めしても良い。このようにしても、副リップL2と静止部材6との間には、ラビリンスを構成することができるため、潤滑剤の漏洩を防止することができる。
In the first embodiment (FIGS. 1A and 1B) and the modifications (FIGS. 2A to 2D) described above, the sub lip L2 of the
また、上述した第1の実施の形態及び各変形例の密封機構12では、スリンガ14を静止部材(内輪)6に固定し、シール体16を回転部材(外輪)4に固定した構成としたが、これに代えて、スリンガ14を回転部材(外輪)4に固定し、シール体16を静止部材(内輪)6に固定した構成としても良い。このような構成の場合、回転部材(外輪)4の回転中において、スリンガ14は、遠心力の影響を受けることは無い。このため、副リップL2が変形してしまう虞も無い。これにより、密封機構の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
In the
次に、本発明の第2の実施の形態に係る水ポンプ軸受について、添付図面を参照して説明する。
図3(a)には、軸回転タイプの水ポンプ軸受が示されており、水ポンプ軸受は、インペラ2に接続され且つ当該インペラ2と共に回転可能な回転部材(軸)4と、回転部材4に対向して配置され且つ非回転状態に維持された静止部材(外輪)6と、回転部材4と静止部材6との間に複列で組み込まれた複数の転動体8(図3(b))とを備えている。なお、回転部材4には、駆動源(図示しない)により回転制御されるプーリRが接続されており、当該プーリRを回転させることで、回転部材4に接続されたインペラ2を回転させることができる。一方、静止部材6は、ハウジングフレームHfを介して固定部位(図示しない)に固定され、非回転状態に維持されている。
Next, a water pump bearing according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 3A shows a shaft rotation type water pump bearing. The water pump bearing is connected to the
かかる水ポンプ軸受には、例えば水や水蒸気などの異物の浸入を防止すると共に、潤滑剤の漏洩を防止ために、インペラ2寄りに配置された外側シール10と、回転部材4と静止部材6との間に設けられた密封機構12とが設けられている。この場合、外側シール10としては、密封板(例えば、シール、シールド)や既存の密封装置(例えば、パッキン)などを適用すれば良いため、ここでは特に説明しないが、当該外側シール10は、必ずしも必要では無い。
Such a water pump bearing includes, for example, an
また、密封機構12は、図3(b)に示すように、回転部材4に固定された環状のスリンガ14と、当該スリンガ14と転動体8との間に介在され、静止部材6に固定された環状のシール体16とを備えている。なお、図面には、転動体8として“玉”を例示しているが、これに代えて、“ころ”が適用される場合もある。また、図面には、各転動体8を回転自在に保持する保持器18が例示されているが、当該保持器18の種類は、例えば水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて、冠形保持器や波形保持器など任意のものを選択することができるため、ここでは特に限定しない。
Further, as shown in FIG. 3B, the
シール体16は、既存のものをそのまま利用することが可能であり、一例として静止部材(外輪)6側から回転部材(軸)4側に向けて延出した心金16aにゴム材16bを被覆して構成されている。当該シール体16は、その基端が静止部材6に形成された環状のシール溝4gに嵌合して固定され、その先端がスリンガ14及び回転部材4に対して摺接した状態で位置決めされている。この場合、シール体16の先端には、スリンガ14に向けて延出し且つ当該スリンガ14に摺接する環状の主リップL1と、回転部材4に向けて延出し且つ当該回転部材4に摺接する環状の副リップL2とが設けられている。なお、主リップL1は、スリンガ14に摺接して例えば水や水蒸気などの異物の軸受内部への浸入を防止し、副リップL2は、回転部材4に摺接して潤滑剤の軸受外部への漏洩を防止している。
An existing
一方、スリンガ14は、その基端が回転部材4に固定され、その先端がシール体16に接触した状態で位置決めされている。この場合、スリンガ14は、回転部材4に嵌合して固定された筒状の固定部(基端)14aと、固定部14aから垂直方向に立ち上げられた中空円板状の立上部14bと、立上部14bからシール体16方向に延出し、その延出端(先端)14tがシール体16に接触した状態で位置決めされた筒状の接触部14cとを備えている。
On the other hand, the
このような密封機構12では、スリンガ14(接触部14c)の延出端14tがシール体16に摺接した状態で位置決めされている。具体的には、シール体16を構成するゴム材16bは、心金16aの外側(即ち、スリンガ14に対向する側)に被覆されているため、スリンガ14(接触部14c)の延出端14tは、シール体16のゴム材16bに摺接した状態で位置決めされている。
In such a
なお、シール体16に対するスリンガ14の延出端14tの摺接圧力は、密封性能を高く維持し、同時に軸受の回転性能を低下させることが無いように設定されるが、このときの圧力値は、例えばスリンガ14(接触部14c)の大きさや形状、シール体16のゴム材16bの種類や表面形状、或いは水ポンプ軸受の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定しない。
The sliding contact pressure of the
以上、本実施の形態によれば、軸受回転中に例えば水や水蒸気などの異物が外側シール10を越えて軸受内部に浸入した場合でも、当該異物は、接触部14cの延出端14tがシール体16に摺接しているスリンガ14によって確実に塞き止めることができる。この場合、シール体16(主リップL1、副リップL2)が異物に直接晒されることを防止することができる。これにより、シール体16(主リップL1、副リップL2)の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when foreign matter such as water or water vapor enters the inside of the bearing beyond the
即ち、本実施の形態によれば、既存の密封機構をそのまま利用し、スリンガ14の延出端14tをシール体16に摺接させるだけでシール体16(主リップL1、副リップL2)の密封性能を一定に維持することができる。これにより、従来に比べて低コストで密封性能に優れた水ポンプ軸受を実現することができる。また、上述した実施の形態によれば、回転部材(軸)4の回転中において、スリンガ14は、遠心力の影響を受けることは無い。このため、副リップL2が変形してしまう虞も無い。これにより、密封機構の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
That is, according to the present embodiment, the sealing body 16 (the main lip L1 and the secondary lip L2) is sealed by simply using the existing sealing mechanism as it is and sliding the
なお、本発明は、上述した第2の実施の形態に限定されることは無く、以下のような第1〜第4の変形例(図4(a)〜(d))としても同様の効果を実現することができる。なお、これら各変形例において、密封機構12のスリンガ14を回転部材4に固定し、シール体16を静止部材6に固定した構成以外は、図2(a)〜(d)の各変形例の水ポンプ軸受と同一構成であるため、その説明は省略する。
Note that the present invention is not limited to the above-described second embodiment, and the same effects can be obtained as the following first to fourth modified examples (FIGS. 4A to 4D). Can be realized. 2A to 2D except for the configuration in which the
また、上述した第2の実施の形態(図3(a),(b))及び各変形例(図4(a)〜(d))において、シール体16の副リップL2は、回転部材4に摺接させているが、これに代えて、副リップL2を回転部材4に対して僅かに離間させて位置決めしても良い。このようにしても、副リップL2と回転部材4との間には、ラビリンスを構成することができるため、潤滑剤の漏洩を防止することができる。
In the second embodiment (FIGS. 3A and 3B) and the modifications (FIGS. 4A to 4D) described above, the sub lip L2 of the
また、上述した第2の実施の形態(図3(a),(b))及び各変形例(図4(a)〜(d))の密封機構12では、スリンガ14を回転部材(軸)4に固定し、シール体16を静止部材(外輪)6に固定した構成としたが、これに代えて、スリンガ14を静止部材(外輪)6に固定し、シール体16を回転部材(軸)4に固定した構成としても良い。
Further, in the
2 インペラ
4 回転部材
6 静止部材
12 密封機構
14 スリンガ
14a 固定部(基端)
14t 延出端(先端)
16 シール体
2
14t Extension end (tip)
16 Seal body
Claims (3)
密封機構は、回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定された環状のスリンガと、回転部材及び静止部材のいずれか他方に固定された環状のシール体とを備えており、
スリンガは、その基端が回転部材及び静止部材のいずれか一方に固定され、その先端がシール体に接触した状態で位置決めされていることを特徴とする水ポンプ軸受。 A rotating member connected to the impeller and rotatable with the impeller, a stationary member disposed opposite the rotating member and maintained in a non-rotating state, and a sealing mechanism provided between the rotating member and the stationary member; A water pump bearing comprising:
The sealing mechanism includes an annular slinger fixed to one of the rotating member and the stationary member, and an annular sealing body fixed to either one of the rotating member and the stationary member,
The water pump bearing, wherein the slinger is positioned in a state where a base end thereof is fixed to one of a rotating member and a stationary member and a tip end thereof is in contact with the seal body.
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