JP2016003703A

JP2016003703A - 水ポンプ用軸受のシール装置

Info

Publication number: JP2016003703A
Application number: JP2014123920A
Authority: JP
Inventors: 啓祐大串; Keisuke Ogushi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2016-01-12

Abstract

【課題】従来のシール装置より密封性を高めながらも、回転トルクや設置スペースが大きくならない水ポンプ用軸受のシール装置の提供。
【解決手段】主リップ２３は、軸方向外側に傾斜して延設され、スリンガ２１の第１円筒部２１ａに摺接し、第２副リップ２４は、主リップ２３の径方向外方位置で軸方向外側に延設され、第２円筒部２１ｃの外周面に摺接し、第１副リップ２５ａは、心金２２から軸方向外側に傾斜して延設され、回転軸１０の外周面に摺接する、水ポンプ用軸受のシール装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車等のエンジンに使用される水ポンプ装置の軸受に使用される水ポンプ用軸受のシール装置に関する。

自動車用エンジンの冷却水を循環させる為の水ポンプとして、図３〜５に示す様な構造のものが従来から知られている。円筒形のハウジング１は、取付フランジを利用して、エンジンのシリンダブロックに固定される。このハウジング１の内径側には回転軸１０を、玉軸受８ところ軸受９と、を組み合わせて成る軸受ユニット５により、回転自在に支持している。尚、この軸受ユニット５は、例えば特許文献１に記載されている様に、複列の玉列により構成する場合もある。

又、上記軸受ユニット５の軸方向外側にはシールリング７、内側にはシール装置１７を設けて、このシールリング７とシール装置１７と軸受ユニット５の外輪６と回転軸１０とで囲まれた空間に封入したグリースの漏出防止と、外部に存在する塵芥や水蒸気等の異物の侵入防止とを図っている。

回転軸１０は、インペラ軸部１１と、プーリ軸部１２と、インペラ軸部１１とプーリ軸部１２の間の軸受内輪軸部１３を一体に形成したものである。軸受内輪軸部１３の外周面には、前記軸受ユニット５を構成する玉軸受８ところ軸受９のそれぞれの内輪軌道１４、１５が形成されている。

プーリ軸部１２の、ハウジング１の外端開口から突出した部分に、プーリ２が固定されている。エンジンへの組み付け状態では、このプーリ２に図示しないベルトを掛け渡し、上記回転軸１０をエンジンのクランクシャフトにより回転駆動する。

インペラ軸部１１の先端部には、インペラ３が固定されている。このインペラ３は、シリンダブロック内に設けたウォータジャケットの内側に入り込む。そして、上記回転軸１０の回転に伴って、上記ウォータジャケット内の冷却水を、図示しないラジエータ等との間で循環させる。

インペラ軸部１１の外周面とハウジング１の内周面との間には、インペラ３と軸受ユニット５の間を塞ぐようにメカニカルシール４を設けている。このメカニカルシール４は、この回転軸１０の回転を許容しつつ、ウォータジャケット内を流れる水蒸気を含んだ熱水が外部に漏出するのを防止する。

しかし、回転軸１０でインペラ３を回転させて、冷却水をラジエータ等へ圧送しているときに、メカニカルシール４から水や水蒸気が漏れることは避けられない。そのため、軸受ユニット５の密封装置としては、プーリ２側のシールリング７に対して、インペラ側には、より密封性の高いシール装置１７を設けている。

シール装置１７は、図５に示すように、回転軸１０に外嵌固定されたスリンガ２１と、円環板状に形成されて、外輪６の軸方向端部に設けられた装着溝６ａに圧入により装着される芯金２２と、芯金２２に一体に取り付けられ、スリンガ２１に摺接する主リップ２３、第２副リップ２４、及び心金２２から軸方向内側（図５の左側）に傾斜して延設され、回転軸１０の外周面に摺接する第１副リップ２５を有する弾性部材２６とから成るシール部材２７を備える（例えば、特許文献２参照）。

このようなシール装置には、更なる密封性が求められているが、例えばリップの枚数を増やすと回転トルクや設置スペースが大きくなるという問題がある。

特開平９−２２２１２２号公報実開平３−０７７０９３号公報

本発明の課題は、従来のシール装置より密封性を高めながらも、回転トルクや設置スペースが大きくならない水ポンプ用軸受のシール装置を提供することである。

本発明の課題は、下記の構成により達成される。
回転軸に外嵌固定されたスリンガと、外輪に装着されたシール部材を備える水ポンプ用軸受のシール装置であって、前記スリンガは、第１円筒部と、前記第１円筒部の軸方向外端部から径方向外側に延びる円輪部と、前記円輪部の外周縁部から軸方向内方に延びる第２円筒部と、を備え、前記シール部材は芯金と弾性部材とから形成されており、弾性部材からなる主リップ、第１副リップ、及び第２副リップと、を備え、前記主リップは、軸方向外側に傾斜して延設され前記第１円筒部に摺接し、前記第２副リップは、前記第２円筒部の外周面に摺接し、前記第１副リップは、軸方向外側に傾斜して延設され、前記回転軸の外周面に摺接、または非接触のラビリンスシールとする構成。

上述の様に構成する本発明の水ポンプ用軸受のシール装置によれば、回転トルクや設置スペースが大きくすることなく、高い密封性を達成することができる。

本発明に係る水ポンプ用軸受のシール装置の第１の実施形態を説明するための要部断面図である。本発明に係る水ポンプ用軸受のシール装置の第２の実施形態を説明するための要部断面図である。水ポンプの従来構造の１例を示す要部断面図である。図３の水ポンプ用軸受、および、回転軸のみを取り出して示す断面図である。図４の水ポンプ用軸受のシール装置部分のみを取り出して示す要部断面図である。

以下、本発明に係る水ポンプ用軸受のシール装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の特徴はシール装置のリップの構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の従来構造と同様であるから、図を省略、または同等部分に同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。また、便宜上、軸方向において軸受の内部側を内側、外部側を外側と称する。

図１は、本発明に係る水ポンプ用軸受のシール装置１７ａの第１の実施形態を示す要部拡大断面図である。水ポンプ用軸受のシール装置１７ａは、回転軸１０に外嵌固定されたスリンガ２１と、外輪６に装着されるシール部材２７ａを備える。

スリンガ２１は耐食性を有する金属をプレス、若しくは焼結することにより形成された
断面略コの字状の円筒状部材であって、第１円筒部２１ａと、この第１円筒部２１ａの軸方向外端部から径方向外側に延びる円輪部２１ｂと、この円輪部２１ｂの外周縁部から軸方向内側に延びる第２円筒部２１ｃと、を備え、回転軸１０の外周面に締り嵌めして固定されている。

シール部材２７ａは芯金２２と弾性部材２６ａとから形成されており、その外周縁を外輪６の内周面の軸方向端部に形成される装着溝６ａに係止して外輪６に支持固定されている。シール部材２７ａは弾性部材２６ａからなる主リップ２３、第１副リップ２５ａ、及び第２副リップ２４と、を備える。主リップ２３は、軸方向外側に傾斜して延設されスリンガ２１の第１円筒部２１ａに摺接している。第２副リップ２４は、主リップ２３の径方向外方位置で軸方向外側に延設され、第２円筒部２１ｃの外周面に摺接している。
第１副リップ２５ａは、心金２２から軸方向外側に傾斜して延設され、回転軸１０の外周面に摺接している。
なお、弾性部材２６ａの材質としては、例えば、フッ素ゴム、ニトリルゴム、及び水素添加ニトリルゴム等を挙げることができる。

回転軸１０の外周面に摺接する第１副リップ２５ａの傾斜を、前述のように軸方向外側に傾斜して延設したので、メカニカルシールから漏れてくる、水や水蒸気に対する密封性が従来構造の第１副リップ２５（図５参照）よりも高くなる。
また、軸受内圧が低くなると第一副リップは回転軸外径面に接する方向へ動き、内圧変化時における吸い込み現象に対しても従来構造の第１副リップ２５（図５参照）よりも高くなる。
また、回転軸１０の回転トルクは従来構造と同等であるが、設置スペースは軸方向において小さくすることができる。

図２は、本発明に係る水ポンプ用軸受のシール装置の第２の実施形態を示す要部拡大断面図である

第２の実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第１副リップ２５ｂが、回転軸１０の外周面に対して非接触のラビリンスシールとなっていることのみである。したがって、第１の実施形態よりも回転トルクを低くできる。

１ハウジング
２プーリ
３インペラ
４メカニカルシール
５軸受ユニット
６外輪
６ａ装着溝
７シールリング
８玉軸受
９ころ軸受
１０回転軸
１１インペラ軸部
１２プーリ軸部
１３軸受内輪軸部
１４内輪軌道
１５内輪軌道
１７、１７ａ、１７ｂ水ポンプ用軸受のシール装置
２１スリンガ
２１ａ第１円筒部
２１ｂ円輪部
２１ｃ第２円筒部
２２芯金
２３主リップ
２４第２副リップ
２５、２５ａ、２５ｂ第１副リップ
２６、２６ａ、２６ｂ弾性部材
２７、２７ａ、２７ｂシール部材

Claims

回転軸に外嵌固定されたスリンガと、外輪に装着されたシール部材を備える水ポンプ用
軸受のシール装置であって、
前記スリンガは、第１円筒部と、前記第１円筒部の軸方向外端部から径方向外側に延びる円輪部と、前記円輪部の外周縁部から軸方向内方に延びる第２円筒部と、を備え、
前記シール部材は芯金と弾性部材とから形成されており、弾性部材からなる主リップ、
第１副リップ、及び第２副リップと、を備え、
前記主リップは、軸方向外側に傾斜して延設され前記第１円筒部に摺接し、
前記第２副リップは、前記第２円筒部の外周面に摺接し、
前記第１副リップは、軸方向外側に傾斜して延設され、前記回転軸の外周面に摺接、または非接触のラビリンスシールとしていることを特徴とする水ポンプ用軸受のシール装置。