JP2010169143A - ウォータポンプ用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐水性を確保し、軽量・コンパクト化を図ったウォータポンプ用軸受装置を提供する。
【解決手段】ウォータポンプ用軸受装置１０は外輪２０と球２２と外輪２０に固定されたシール３０とシール３０の軸受外方で軸体６０に固定されたスリンガ５０とを備えている。そして、軸体６０には外輪２０のインペラ側（図１の右側）の軸方向端部よりも軸受内方に段付き部６１が形成されており、段付き部６１のインペラ側が小径部６４とされ段付き部６１の他の側が大径部６２とされている。そして、シール３０の径方向内方には軸体６０の大径部６２の側面６６に摺接する主リップ４０と副リップ４２が形成されており、これらのリップが形成された位置よりも径方向外方にはシール３０の側面から軸受外方に向かってアキシアルリップ４６が延設形成され、アキシアルリップ４６がスリンガ５０の側面に摺接する構成とされている。
【選択図】図１

Description

この発明はウォータポンプ用軸受装置に関する。さらに詳しくは、軽量・コンパクト化を図ったウォータポンプ用軸受装置に関する。

ウォータポンプ用軸受装置には、インペラ側で外輪にシールを取付け、シールの軸受外方で軸体にスリンガを固定した密封構造を有するものがある。そして、この種のウォータポンプ用軸受装置では、インペラ側のシールには、耐水性の向上のため、軸体または軸体に圧入されたスリンガに径方向で摺接する二股のシールリップとスリンガの側面に軸方向で摺接するアキシアルリップとを備えた３重リップシールが採用されている。

図３に従来技術によるウォータポンプ用軸受装置１１０の軸方向断面図を示す。そして、図４に図３のインペラ１７０側のシール１３０を含む部分の拡大図を示す。
図４に示すとおり、ウォータポンプ用軸受装置１１０では、外輪１２０に設けられた溝にシール１３０が挿入され、軸体１６０の大径部１６２にスリンガ１５０の円筒状の内径側端部１５２が圧入されている。そして、シール１３０の内径側の端には軸方向で二股状となる主リップ１４０と副リップ１４２が形成され、シール１３０の軸方向外方の側面にはアキシアルリップ１４６が形成されて、シール１３０は３重リップ構成とされている。
そして、シール１３０の主リップ１４０と副リップ１４２は、軸体１６０に圧入されたスリンガ１５０の内径側端部１５２の外径面に摺接する構成とされている。そして、シール１３０のアキシアルリップ１４６をスリンガ１５０の平坦部１５４の側面に摺接させて、３箇所でシール１３０とスリンガ１５０の間の隙間を塞ぎ、ウォータポンプ用軸受装置１１０の耐水性の確保を図っている。

従来技術として、特許文献１、特許文献２、および特許文献３には、インペラ側のシールの内径側の先端に軸方向で二股状となるシールリップが形成され、軸体または軸体に圧入されたスリンガの内径側端部に摺接する構成とされたウォータポンプ用軸受装置が記載されている。

特開２００４−１０８３７２号公報 特開２００４−３４０２１０号公報 特開２００８−２４０７３３号公報

図４に記載のウォータポンプ用軸受装置１１０のシール１３０は、３重リップ構成のため、耐水性が高い。しかし、近年は、耐水性の他に、ウォータポンプ用軸受装置に対して軽量化・コンパクト化の要請が強い。
しかるに、３重リップ構成のシールは、図４に示したとおり、主リップ１４０と副リップ１４２が軸方向で二股状となる構成のため、リップ摺接部分の軸方向の幅を長くする必要がある。そのため、従来の構成では、ウォータポンプ用軸受装置１１０の軽量化、コンパクト化が困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、耐水性を確保し、軽量・コンパクト化を図ったウォータポンプ用軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかるウォータポンプ用軸受装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、外輪と転動体と外輪に固定されたシールとシールの軸受外方で軸体に固定されたスリンガとを備え、軸体を内輪側軌道面とするウォータポンプ用軸受装置であって、
前記軸体には外輪のインペラ側の軸方向端部よりも軸受内方に段付き部が形成されており、該軸体は段付き部のインペラ側が軸径の小さい小径部とされ段付き部の他の側が軸径の大きい大径部とされており、
前記シールの径方向内方には前記軸体の段付き部で大径部の側面に摺接するシールリップが形成されており、該シールリップが形成された位置よりも径方向外方において該シールの側面から軸受外方に向かってアキシアルリップが延設形成されており、該アキシアルリップが前記スリンガの側面に摺接することを特徴とする。

この第１の発明によれば、軸体には外輪のインペラ側の軸方向端部よりも軸受内方に段付き部が形成されているので、外輪に固定されたシールよりも軸体の段付き部が軸受内方となる。よって、シールの径方向内方に形成されたシールリップを軸体の段付き部で大径部の側面に摺接させることが可能となる。
そして、シールリップは軸体の段付き部で大径部の側面に摺接するので、シールリップに複数の突起を設ける構成としても、軸方向の幅を必要としない。よって、ウォータポンプ用軸受装置の軸方向の長さを短くすることができ、ウォータポンプ用軸受装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。
そして、シールのアキシアルリップがスリンガの側面に摺接する構成とされているため、シールリップとアキシアルリップとの併用により耐水性を確保することができる。
そして、シールリップがアキシアル方向で軸体に摺接する構成とされるため、従来のラジアル方向で軸体に摺接する構成に比べて、低トルク化することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るウォータポンプ用軸受装置であって、前記転動体は複列の球であって、外輪および軸体に対してアンギュラ接触とされていることを特徴とする。
この第２の発明によれば、球状の転動体をアンギュラ接触とすることでトルクが安定する。また、軸受をアンギュラタイプとすることで、深溝タイプよりも外輪幅を短縮することが可能であり、ウォータポンプ用軸受装置の更なる軽量化・コンパクト化を図ることができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るウォータポンプ用軸受装置であって、前記軸体には段付き部の大径部の側面と小径部の外周面との間に軸方向の断面形状が凹円弧状のＲ形状部が形成されており、該Ｒ形状部における最小の軸径は該Ｒ形状部に続く小径部の軸径よりも小さく設定されており、該Ｒ形状部に前記スリンガの内径側端部が挿入されていることを特徴とする。
この第３の発明によれば、軸体の小径部に圧入していたスリンガーの内径側端部を軸体の大径部と小径部の間に形成されたＲ形状部に挿入することにより、Ｒ形状部の長さ分、ウォータポンプ用軸受装置の長さを軸方向に短縮できる。よって、ウォータポンプ用軸受装置の更なる軽量化・コンパクト化を図ることができる。

上述の本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、シールリップは軸体の段付き部で大径部の側面に摺接するので、シールリップに複数の突起を設ける構成としても、軸方向の幅を必要としない。よって、ウォータポンプ用軸受装置の軸方向の長さを短くすることができ、ウォータポンプ用軸受装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。そして、シールのアキシアルリップがスリンガの側面に摺接する構成であるため、シールリップとアキシアルリップとの併用により耐水性を確保することができる。そして、シールリップがアキシアル方向で軸体に摺接する構成とされるため、低トルク化することができる。
次に、上述の第２の発明によれば、球状の転動体をアンギュラ接触とすることでトルクが安定する。また、軸受をアンギュラタイプとすることで、深溝タイプよりも外輪幅を短縮することが可能であり、ウォータポンプ用軸受装置の更なる軽量化・コンパクト化を図ることができる。
次に、上述の第３の発明によれば、スリンガーの内径側端部を軸体の大径部と小径部の間に形成されたＲ形状部に挿入する構成とするので、Ｒ形状部の長さ分、ウォータポンプ用軸受装置の長さを軸方向に短縮でき、ウォーターポンプ用軸受装置の更なる軽量化・コンパクト化を図ることができる。

実施例１におけるウォータポンプ用軸受装置の部分断面図である。 実施例２におけるウォータポンプ用軸受装置の部分断面図である。 従来技術によるウォータポンプ用軸受装置の断面図である。 図３のインペラ側のシールの周辺の拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

図１に本発明の実施例１におけるウォータポンプ用軸受装置１０の部分断面図を示す。ウォータポンプ用軸受装置１０は、図１に示すとおり、ハウジング７６と軸体６０の間に、外輪２０と複列の球２２、２２と保持器２４が挿入された構成とされており、軸体６０が内輪側軌道面とされている。そして、球２２、２２は外輪２０および軸体６０に対してアンギュラ接触とされている。
そして、ウォータポンプ用軸受装置１０のウォータポンプのインペラ側（図１の右側）の端部には、外輪２０と軸体６０の間を覆うシール３０およびシール３０の軸受外方で軸体６０に固定されたスリンガ５０が配設されている。
そして、スリンガ５０の軸受外方にはハウジング７６と軸体６０の間を塞ぐメカニカルシール７４が配設されている。そして、スリンガ５０の径方向外方において、ハウジング７６に蒸気孔７８が形成されている。

軸体６０には外輪２０のインペラ側の軸方向端部よりも軸受内方に軸体６０の外径が段状に変化する段付き部６１が形成されている。そして、軸体６０は段付き部６１のインペラ側が軸径の小さい小径部６４とされ段付き部６１の他の側が軸径の大きい大径部６２とされている。そして、軸体６０には段付き部６１の大径部６２の軸方向に垂直な側面６６と小径部６４の軸方向に平行な外周面との間に軸方向の断面形状が凹円弧状のＲ形状部６８が形成されている。

シール３０は芯金３２をゴム製の被覆部３４で覆った円環状の部材であって、シール３０の外周端部にはシール３０を外輪２０に固定するための固定部３６が形成されている。そして、シール３０の内周端部には軸体６０の段付き部６１で大径部６２の側面６６に摺接する主リップ４０および副リップ４２が形成されている。この主リップ４０および副リップ４２が本発明のシールリップに相当する。
そして、シール３０には、主リップ４０および副リップ４２が形成された位置よりも径方向外方において、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防ぐグリースリップ４４が軸受内方向きに延設形成されている。そして、グリースリップ４４は軸体６０の大径部６２の外周面に対して非接触の近接状態とされている。
そして、グリースリップ４４が形成された位置よりもさらに径方向外方においてシール３０の軸方向外方の側面から軸受の外側に向かって拡径する円錐状のアキシアルリップ４６が形成されている。

スリンガ５０は円環状の金属板であって、内径側の端が軸受の内側向きに曲げられて円筒状の内径側端部５２とされており、内径側端部５２が軸体６０の小径部６４に圧入されて、スリンガ５０が軸体６０に固定されている。そして、スリンガ５０の外径側は軸方向に垂直な円板状の平坦部５４とされており、平坦部５４のシール３０に面した側面に、シール３０のアキシアルリップ４６が摺接する構成とされている。

実施例１によれば、シール３０の主リップ４０および副リップ４２は、軸体６０の大径部６２の側面６６に径方向に並んで摺接する構成のため、摺接のために軸方向の幅を必要としない。よって、ウォータポンプ用軸受装置１０の軸方向の長さを短くすることができ、ウォータポンプ用軸受装置１０の軽量・コンパクト化を図ることができる。
そして、シール３０のアキシアルリップ４６がスリンガ５０の平坦部５４の側面に摺接する構成であるため、主リップ４０および副リップ４２とアキシアルリップ４６との併用により耐水性を確保することができる。さらに、グリースリップ４４を設けることにより、耐水性の向上が図られている。そして、主リップ４０および副リップ４２がアキシアル方向で軸体６０に摺接する構成とされるため、低トルク化することができる。

また、球２２、２２を外輪２０および軸体６０とアンギュラ接触とすることでトルクが安定する。そして、軸受をアンギュラタイプとすることで、深溝タイプよりも外輪２０の幅を短縮することが可能であり、ウォータポンプ用軸受装置１０の更なる軽量化・コンパクト化を図ることができる。

図２に本発明の実施例２におけるウォータポンプ用軸受装置１０Ａの部分断面図を示す。実施例２の実施例１との差異は、スリンガ５０Ａの内径側端部５２Ａの形状および、軸体６０へのスリンガ５０Ａの固定方法である。実施例２の他の構成は実施例１と同様であるため、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２では、図２に示すとおり、スリンガ５０Ａの内径側端部５２Ａは、軸体６０のＲ形状部６８に対応した形状とされており、スリンガ５０Ａの内径側端部５２Ａが軸体６０のＲ形状部６８に挿入された構成とされている。なお、軸体６０のＲ形状部６８における最小の軸径はＲ形状部６８に続く軸体６０の小径部６４の軸径よりも小さく設定されている。

実施例１ではスリンガー５０の内径側端部５２を軸体６０の小径部６４に圧入していたのに対して、実施例２ではスリンガー５０Ａの内径側端部５２Ａを軸体６０の大径部６２と小径部６４の間に形成されたＲ形状部６８に挿入している。そのため、スリンガ５０Ａを軸体６０に固定する位置をＲ形状部６８の長さ分だけ、ウォータポンプ用軸受装置１０の長さを軸方向に短縮できる。よって、ウォータポンプ用軸受装置１０の更なる軽量化・コンパクト化を図ることができる。
また、Ｒ形状部６８は軸方向の中途で軸径が最小となる構成のため、Ｒ形状部６８に挿入されるスリンガ５０Ａを固定する位置の位置決めが容易であり、ウォータポンプ用軸受装置１０の製造が容易となる。

その他、本発明に係るウォータポンプ用軸受装置はその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。

１０ ウォータポンプ用軸受装置
２０ 外輪
２１ シール溝
２２ 球
２４ 保持器
３０ シール
３２ 芯金
３４ 被覆部
３６ 固定部
４０ 主リップ（シールリップ）
４２ 副リップ（シールリップ）
４４ グリースリップ
４６ アキシアルリップ
５０ スリンガ
５２ 内径側端部
５４ 平坦部
６０ 軸体
６１ 段付き部
６２ 大径部
６４ 小径部
６６ 側面
６８ Ｒ形状部
７４ メカニカルシール
７６ ハウジング
７８ 蒸気孔

Claims (3)

1. 外輪と転動体と外輪に固定されたシールとシールの軸受外方で軸体に固定されたスリンガとを備え、軸体を内輪側軌道面とするウォータポンプ用軸受装置であって、
   前記軸体には外輪のインペラ側の軸方向端部よりも軸受内方に段付き部が形成されており、該軸体は段付き部のインペラ側が軸径の小さい小径部とされ段付き部の他の側が軸径の大きい大径部とされており、
   前記シールの径方向内方には前記軸体の段付き部で大径部の側面に摺接するシールリップが形成されており、該シールリップが形成された位置よりも径方向外方において該シールの側面から軸受外方に向かってアキシアルリップが延設形成されており、該アキシアルリップが前記スリンガの側面に摺接することを特徴とするウォータポンプ用軸受装置。
2. 請求項１に記載のウォータポンプ用軸受装置であって、
   前記転動体は複列の球であって、外輪および軸体に対してアンギュラ接触とされていることを特徴とするウォータポンプ用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のウォータポンプ用軸受装置であって、
   前記軸体には段付き部の大径部の側面と小径部の外周面との間に軸方向の断面形状が凹円弧状のＲ形状部が形成されており、該Ｒ形状部における最小の軸径は該Ｒ形状部に続く小径部の軸径よりも小さく設定されており、該Ｒ形状部に前記スリンガの内径側端部が挿入されていることを特徴とするウォータポンプ用軸受装置。
   

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