JP2010060088A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの軸孔内周に装着されて軸との間をシールする密封装置において、ハウジング内周に抜け止めの段差がなくても圧力による抜けを抑制し、しかも優れた外周シール性を発揮する密封装置を提供する。
【解決手段】第一シールリップを備える第一パッキン材および第一パッキン材を保持する第一金属環の組み合わせよりなる第一シールと、第二シールリップを備える第二パッキン材および第二パッキン材を保持する第二金属環の組み合わせよりなり第一シールの機外側に配置される第二シールとを有する。第一シールは第一金属環に、ハウジングに金属嵌合される筒状の金属嵌合部と、第二シールを嵌合してハウジングに押し付ける段差状のシール支持部とが一体に設けられている。第二シールは、第二金属環の筒状先端部を第二パッキン材で被覆した部位が段差状のシール支持部に嵌合されるとともにハウジングに押し付けられ、この部位では第二パッキン材がハウジングに密接する構造が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封技術に係る密封装置に関し、更に詳しくは、ウォーターポンプの軸封部に用いられるのに適した密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば自動車エンジン冷却用ウォーターポンプに用いられ、またはその他の冷却用ウォーターポンプなどに用いられる（但し、用途は限定しない）。

従来から、ウォーターポンプに用いられる密封装置として、図２に示す密封装置１０１が知られており、この密封装置１０１は、ゴム製シールリップ１０２および樹脂製シールリップ１０３を軸１０４の周面に摺動自在に密接させることにより軸１０４との間をシールするとともに、ゴム製シールリップ１０２と一体の外周シール部１０５をハウジング１０６またはハウジング１０６に固定した部品１０７（以下、単にハウジング１０６と称する）に嵌合することによりハウジング１０６との間をシールする構成とされている（特許文献１参照）。

しかしながらこの従来技術によると、以下の問題が指摘される。

すなわち上記密封装置１０１は、ハウジング１０６の軸孔内周に装着されて軸１０４との間をシールし、機内側の密封流体（ＬＬＣ）が機外側へ漏洩しないようこれをシールするものであるところ、当該密封装置１０１には機内側から圧力が作用し、ウォーターポンプの場合には０．２ＭＰａ程度の圧力が作用する。したがってこの圧力により密封装置１０１が装着個所から抜けてしまうことがあり、このような抜けを有効に防止することが要望されている。

尚、上記従来技術では、ハウジング１０６の内周面に抜け止め用の段差１０８，１０９を設け、この段差１０８，１０９に外周シール部１０５を係合させることによって抜け対策としているが、ハウジング１０６の内周面に段差１０８，１０９を設けることができない場合には、この対策は利用できない。

特開平１１−３０３８７７号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ハウジングの軸孔内周に装着されて軸との間をシールする密封装置において、ハウジング内周に抜け止めの段差がなくても圧力による抜けを抑制することができ、しかも優れた外周シール性（密封装置およびハウジング間のシール性）を発揮することができる密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、ハウジングの軸孔内周に装着されて軸との間をシールする密封装置であって、前記軸の周面に摺動自在に密接する第一シールリップを備える第一パッキン材および前記第一パッキン材を保持する第一金属環の組み合わせよりなる第一シールと、前記軸の周面に摺動自在に密接する第二シールリップを備える第二パッキン材および前記第二パッキン材を保持する第二金属環の組み合わせよりなり前記第一シールの機外側に配置される第二シールとを有し、前記第一シールは、前記第一金属環に、ハウジングに金属嵌合される筒状の金属嵌合部と、前記第二シールを嵌合してハウジングに押し付ける段差状のシール支持部とが一体に設けられ、前記第二シールには、前記第二金属環の筒状先端部を前記第二パッキン材で被覆した部位が前記段差状のシール支持部に嵌合されるとともにハウジングに押し付けられ、この部位では前記第二パッキン材がハウジングに密接する構造が設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、第一シールおよび第二シールのうちの何れか一方または双方は、パッキン材と金属環とを接着剤を用いることなく組み立てた接着レス構造とされていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、第一シールおよび第二シールのうちの何れか一方または双方は、パッキン材と金属環とを接着剤を用いて組み立てた接着構造とされていることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項４による密封装置は、上記した請求項１、２または３記載の密封装置において、当該密封装置は、ウォーターポンプの軸封部に装着されてＬＬＣをシールするウォーターポンプ用密封装置として用いられることを特徴とする。

上記構成を有する本発明の密封装置は、第一シールと、第一シールの機外側に配置される第二シールとを有する。第一シールは、第一パッキン材と、第一パッキン材を保持する第一金属環の組み合わせよりなる。第一パッキン材は、軸の周面に摺動自在に密接する第一シールリップを有する。第二シールは、第二パッキン材と、第二パッキン材を保持する第二金属環の組み合わせよりなる。第二パッキン材は、軸の周面に摺動自在に密接する第二シーリップを有する。第一シールにおいて第一金属環には、ハウジングに金属嵌合される筒状の金属嵌合部と、第二シールを嵌合してハウジングに押し付ける段差状のシール支持部とが一体に設けられている。第二シールには、第二金属環の筒状先端部を第二パッキン材で被覆した部位が第一シールにおける段差状のシール支持部に嵌合されるとともにハウジングに押し付けられ、この部位では第二パッキン材がハウジングに密接する構造が設けられている。したがって以下の作用が発揮される。

すなわち第一シールにおいて、第一金属環に、ハウジングに金属嵌合される筒状の金属嵌合部が設けられ、密封装置はこの金属嵌合部をもってハウジングに金属嵌合される。金属嵌合はゴム嵌合と比較して嵌合荷重を大きく設定することが可能である。したがって嵌合後、密封装置に圧力（ウォーターポンプでは０．２ＭＰａ程度の圧力）が作用しても、密封装置に抜けが発生することがない。

また、第二シールにおいては、金属嵌合ではなく、第二パッキン材がハウジングに密接する構造とされているため、これにより外周シール性が確保される。しかも本発明では、第一シールにおいて、第一金属環に、第二シールを嵌合してハウジングに押し付ける段差状のシール支持部が設けられ、これに対応して第二シールには、第二金属環の筒状先端部を第二パッキン材で被覆した部位が段差状のシール支持部に嵌合されるとともにハウジングに押し付けられ、この部位では第二パッキン材がハウジングに密接する構造とされている。したがって第二シールの第二パッキン材が第一シールの段差状シール支持部によってハウジングに押し付けられることから、第二パッキン材がハウジングに対して常に強く密接し、よって外周シール性が一層高められる。

以上により本発明によれば、圧力による抜けが抑制され、しかも優れた外周シール性が発揮される。

尚、本発明において、第一シールおよび第二シールのパッキン材および金属環は、接着剤を用いることなく組み立てられる接着レス構造であっても良く、あるいは接着剤を用いて組み立てられる接着構造であっても良く、何れの場合も本発明の上記構成を適用することができる。

また、上記したように本発明は密封装置の用途を限定しないが、当該密封装置はウォーターポンプの軸封部に装着されてＬＬＣをシールするウォーターポンプ用密封装置として用いるのが好適である。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明によれば上記したように、第一シールにおいて、第一金属環に、ハウジングに金属嵌合される筒状の金属嵌合部が設けられ、密封装置はこの金属嵌合部をもってハウジングに嵌合される。金属嵌合はゴム嵌合と比較して嵌合荷重を大きく設定することができるものである。したがって嵌合後、密封装置に圧力（ウォーターポンプでは０．２ＭＰａ程度の圧力）が作用しても、密封装置に抜けが発生するのを抑制することができる。

また、第二シールにおいては、金属嵌合ではなく、第二パッキン材がハウジングに密接する構造とされているため、これにより外周シール性を確保することができる。しかも本発明では、第一シールにおいて、第一金属環に、第二シールを嵌合してハウジングに押し付ける段差状のシール支持部が設けられ、これに対応して第二シールには、第二金属環の筒状先端部を第二パッキン材で被覆した部位が段差状のシール支持部に嵌合されるとともにハウジングに押し付けられ、この部位では第二パッキン材がハウジングに密接する構造とされている。したがって第二シールの第二パッキン材が第一シールの段差状シール支持部によってハウジングに押し付けられることから、密接力が大きく設定される。したがって外周シール性を一層高めることができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る密封装置（オイルシール）１の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置１は、密封流体（液体）であるＬＬＣ（ロングライフクーラント）がポンプの機内側（密封流体側）Ａから機外側（大気側）Ｂへ漏洩しないよう自動車エンジン冷却用ウォーターポンプの軸封部に装着されるものであって、以下のように構成されている。

すなわち当該密封装置１は、ハウジング７１の軸孔７２内周に装着されて軸（回転軸）７３との間をシールするものであって、軸７３の周面に摺動自在に密接する第一シールリップ２４を備えるゴム状弾性体製の第一パッキン材２１およびこの第一パッキン材２１を保持する第一金属環３１の組み合わせよりなる第一シール１１と、同じく軸７３の周面に摺動自在に密接する第二シールリップ５４を備えるゴム状弾性体製の第二パッキン材５１およびこの第二パッキン材５１を保持する第二金属環６１の組み合わせよりなり第一シール１１の機外側Ｂに配置される第二シール４１とを有し、互いに嵌合されるシール２個使いの構成とされている。

機内側Ａの第一シール１１において、第一金属環３１には、ハウジング７１の軸孔７２内周面に金属嵌合される筒状の金属嵌合部３２と、第二シール４１を嵌合してハウジング７１の軸孔７２内周面に押し付けるための段差状のシール支持部３３とが一体に設けられている。一方、機外側Ｂの第二シール４１には、第二金属環６１の筒状先端部６２を第二パッキン材５１で被覆した部位（第二シール先端部位）４２が段差状のシール支持部３３に嵌合されるとともにハウジング７１の軸孔７２内周面に押し付けられ、この第二シール先端部位４２では金属ではなく第二パッキン材５１がハウジング７１の軸孔７２内周面に密接する構造が設けられている。

また、機内側Ａの第一シール１１において、第一パッキン材２１は、環状の取付部２２を有し、この取付部２２の内周部から機外側Ｂへ向けて連結部２３が一体成形され、連結部２３の先端部から径方向内方へ向けて第一シールリップ２４が一体成形されている。第一シールリップ２４は軸７３の周面に摺動自在に密接して機内側ＡのＬＬＣをシールするものであって、このため機内側Ａへ傾斜して受圧面２４ａを機内側Ａへ向けている。第一パッキン材２１のゴム材質としては、耐ＬＬＣ性に優れる水素化ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＮＢＲなどが適している。

第一金属環３１は、第一パッキン材２１の取付部２２の機内側Ａに配置される一方の軸方向端面部（カシメ部）３４と、この一方の軸方向端面部３４の外周端部から機外側Ｂへ向けて一体成形された外周筒部（大径筒部）３５と、外周筒部３５の機外側端部から径方向内方へ向けて一体成形された他方の軸方向端面部（段差立ち上がり部）３６と、他方の軸方向端面部３６の内周端部から機外側Ｂへ向けて一体成形された小径筒部（内周筒部）３７と、小径筒部３７の機外側端部から径方向内方へ向けて一体成形された斜め内向きフランジ状の第一リップ支持部３８とを一体に有し、このうちの外周筒部３５によって金属嵌合部３２が形成されるとともに、他方の軸方向端面部３６および小径筒部３７によって段差状のシール支持部３３が形成されている。第一リップ支持部３８は第一シールリップ２４を機外側Ｂから支持（バックアップ）してその過度の変形を抑制するものである。また一方の軸方向端面部３４、外周筒部３５および他方の軸方向端面部３６は、これら３つで第一パッキン材２１の取付部２２をその外周側から抱持する断面コ字形のパッキン保持部を形成しており、このパッキン保持部が取付部２２を非接着で抱持することによって、接着剤を用いることなく組み立てられる接着レス構造が実現されている。

一方、機外側Ｂの第二シール４１において、第二パッキン材５１は、環状の取付部５２を有し、この取付部５２の機外側端部から径方向内方へ向けて第二シールリップ５４が一体成形されている。第二シールリップ５４は第一シールリップ２４と同様、軸７３の周面に摺動自在に密接して機内側ＡのＬＬＣをシールするものであって、このため機内側Ａへ傾斜して受圧面５４ａを機内側Ａへ向けている。第二パッキン材のゴム材質としては、機外側（大気側）Ｂはドライ条件になりやすいので、耐摩耗性のあるＦＫＭなどが適している。

第二金属環６１は、第二パッキン材５１の取付部５２の肉厚内に埋設された筒状部６３と、この筒状部６３の機外側端部から径方向内方へ向けて一体成形された斜め内向きフランジ状の第二リップ支持部６４とを一体に有し、このうちの筒状部６３の先端部（機内側先端部）によって筒状先端部６２が形成され、この筒状部６３の先端部とこれを被覆した第二パッキン材５１とによって第二シール先端部位（第二金属環の筒状先端部を第二パッキン材で被覆した部位）４２が形成されている。第二リップ支持部６４は第一リップ支持部３８と同様、第二シールリップ５４を機外側Ｂから支持（バックアップ）してその過度の変形を抑制するものである。

尚、上記説明では、第二パッキン材５１の取付部５２の肉厚内に第二金属環６１の筒状部６３が埋設されているとしたが、これを換言すると、第二金属環６１の筒状部６３を一部の第二パッキン材５１が被覆していると云うことができる。この被覆する部位は、筒状部６３の内周面を被覆する部位（内周面被覆部位）５５と、筒状部６３の先端面を被覆する部位（先端面被覆部位）５６と、筒状部６３の外周面を被覆する部位（外周面被覆部位）５７とよりなり、これらが一体に成形されている。また外周面被覆部位５７のうち、その機内側の部位（機内側部位）５７ａは所定の軸方向幅ｗに亙って機外側の部位（機外側部位）５７ｂよりも厚く成形されて自由状態における外径寸法が少々大きく設定されており、この比較的大径の機内側部位５７ａによって、これがハウジング７１の軸孔７２内周面に密接する外周シール部５８が形成されている。

また、第二パッキン材５１と第二金属環６１は、接着剤を用いることなく金型により一体成形（インサート成形）され、接着剤を用いることなく組み立てられる接着レス構造とされている。また第二金属環６１の筒状部６３には貫通穴６５が所要数形成されてここに一部の第二パッキン材５１が充填されており、これにより第二パッキン材５１と第二金属環６１との結合力が高められている。

ハウジング７１の軸孔７２内周面には、抜け止め用の段差の類は設けられていない。

上記構成の密封装置１は、上記したようにハウジング７１の軸孔７２内周に装着され、軸７３の周面に摺動自在に密接することにより密封流体（ＬＬＣ）をシールするものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち、機内側Ａの第一シール１１において、第一金属環３１には、ハウジング７１の軸孔７２内周面に金属嵌合される筒状の金属嵌合部３２が設けられており、当該密封装置１はこの金属嵌合部３２をもってハウジング７１の軸孔７２内周面に金属嵌合されるものとされている。金属嵌合はゴム嵌合と比較して嵌合荷重（離脱加重）を大きく設定することができるものである。したがって嵌合後、密封装置１に圧力（ウォーターポンプの場合には０．２ＭＰａ程度の圧力）が作用しても、密封装置１に抜けが発生するのを抑制することができる。

また、第二シール４１においては、金属嵌合ではなく、ゴム状弾性体製の第二パッキン材５１がハウジング７１の軸孔７２内周面に密接する構造とされているため、これにより当該密封装置１およびハウジング７１間の外周シール性を確保することができる。しかも当該密封装置１では、第一シール１１において、第一金属環３１に、第二シール４１を嵌合してハウジング７１の軸孔７２内周面に押し付ける段差状のシール支持部３３が設けられ、これに対応して第二シール４１には、第二シール先端部位（第二金属環の筒状先端部を第二パッキン材で被覆した部位）４２が段差状のシール支持部３３に嵌合されるとともにハウジング７１の軸孔７２内周面に押し付けられ、この部位４２では金属ではなくゴム状弾性体製の第二パッキン材５１がハウジング７１の軸孔７２内周面に密接する構造とされている。したがって第二シール４１の第二パッキン材５１が第一シール１１の段差状シール支持部３３によってハウジング７１の軸孔７２内周面に押し付けられることから、密接力が大きく設定される。したがって当該密封装置１およびハウジング７１間の外周シール性を一層高めることができる。

また、第一シール１１において、第一パッキン材２１のシールリップ２４は第一金属環３１のリップ支持部３８により機外側Ｂから支持され、第二シール４１において、第二パッキン材５１のシールリップ５４は第二金属環６１のリップ支持部６４により機外側Ｂから支持される。したがってこれらのシールリップ２４，５４に対して機内側Ａから圧力が作用しても、シールリップ２４，５４はそれぞれリップ支持部３８，６４により支持されるので、軸７３の周面にベタ当たりすることがない。したがってベタ当たりによるシールリップ２４，５４の摺動摩耗を抑制することができる。

また、当該密封装置１はシールを２個使いとする構成とされ、すなわち第一および第二シール１１，４１を組み合わせる構成とされているために、両シール１１，４１間の空間にグリース等の潤滑剤を封入することによりシールリップ２４，５４の潤滑性を確保することが可能とされている。したがってシールリップ２４，５４が水ではなく専用の潤滑剤で潤滑されるため、潤滑性が高く、よって潤滑不足によるシールリップ２４，５４の摺動摩耗を抑制することができる。

また、第一シール１１において、第一パッキン材２１および第一金属環３１は互いに接着レスの組み立て構造とされ、第二シール４１においても、第二パッキン材５１および第二金属環６１は互いに接着レスの組み立て構造とされている。また第一シール１１および第二シール４１の関係においても両者は接着レスの組み立て構造とされている。したがって当該密封装置１は部品の組み立てにおいて接着剤をまったく使用しないため、密封対象がＬＬＣであっても部品間の接着剥がれが生じることがない。したがって部品の耐久性を高めることができ、延いては長期間に亙るシール性を確保することができる。

本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図 従来例に係る密封装置の要部断面図

符号の説明

１ 密封装置
１１ 第一シール
２１ 第一パッキン材
２２，５２ 取付部
２３ 連結部
２４，５４ シールリップ
２４ａ，５４ａ 受圧面
３１ 第一金属環
３２ 金属嵌合部
３３ シール支持部
３４，３６ 軸方向端面部
３５ 外周筒部
３７ 小径筒部
３８，６４ リップ支持部
４１ 第二シール
４２ 第二シール先端部位
５１ 第二パッキン材
５５ 内周面被覆部位
５６ 先端面被覆部位
５７ 外周面被覆部位
５７ａ 機内側部位
５７ｂ 機外側部位
５８ 外周シール部
６１ 第二金属環
６２ 筒状先端部
６３ 筒状部
６５ 貫通穴
７１ ハウジング
７２ 軸孔
７３ 軸
Ａ 機内側
Ｂ 機外側

Claims (4)

1. ハウジングの軸孔内周に装着されて軸との間をシールする密封装置であって、
   前記軸の周面に摺動自在に密接する第一シールリップを備える第一パッキン材および前記第一パッキン材を保持する第一金属環の組み合わせよりなる第一シールと、前記軸の周面に摺動自在に密接する第二シールリップを備える第二パッキン材および前記第二パッキン材を保持する第二金属環の組み合わせよりなり前記第一シールの機外側に配置される第二シールとを有し、
   前記第一シールは、前記第一金属環に、ハウジングに金属嵌合される筒状の金属嵌合部と、前記第二シールを嵌合してハウジングに押し付ける段差状のシール支持部とが一体に設けられ、
   前記第二シールには、前記第二金属環の筒状先端部を前記第二パッキン材で被覆した部位が前記段差状のシール支持部に嵌合されるとともにハウジングに押し付けられ、この部位では前記第二パッキン材がハウジングに密接する構造が設けられていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１記載の密封装置において、
   第一シールおよび第二シールのうちの何れか一方または双方は、パッキン材と金属環とを接着剤を用いることなく組み立てた接着レス構造とされていることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１記載の密封装置において、
   第一シールおよび第二シールのうちの何れか一方または双方は、パッキン材と金属環とを接着剤を用いて組み立てた接着構造とされていることを特徴とする密封装置。
4. 請求項１、２または３記載の密封装置において、
   当該密封装置は、ウォーターポンプの軸封部に装着されてＬＬＣをシールするウォーターポンプ用密封装置として用いられることを特徴とする密封装置。

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