JP2890355B2 - ウォータポンプ用軸受シール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の水冷エンジン
等に好適なウォータポンプ用軸受シール装置、詳しく
は、ウォータポンプ回転軸を支持する軸受内に水、水蒸
気などが侵入するのを防止し、同時に軸受内のグリース
の流出を防止する軸受シール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの冷却水を圧送するウォータポ
ンプは一般に、インペラが固定された回転軸を、軸方向
に間隔を置いて配した複数個のベアリング（転がり軸
受）によりケーシングに支承して形成され、通常のポン
プと同様に上記軸受内への冷却水の侵入を防止するた
め、軸受はシール付き密封軸受となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがエンジンにお
いては運転、停止が繰り返されるため、上記シール付き
密封軸受は加熱、冷却されて膨張、収縮を繰り返し、シ
ール機能を損ないやすくなっている。

【０００４】特にエンジン運転時にエンジン冷却水が加
熱されることによって発生した水蒸気は、シール装置を
通過して軸受内に侵入しやすくなる。ポンプ回転軸を支
持する軸受内には通常、軸受を潤滑するグリース等の潤
滑剤が収納されているが、上述のようにして軸受内に冷
却水、水蒸気が侵入すると特にこの潤滑剤の潤滑性能、
耐久性が劣下して潤滑不良をきたしポンプ回転軸の回転
抵抗の増大や焼付き等を招く危険がある。

【０００５】そこで、従来の軸受シール装置を見てみる
と、例えば実開昭６２−６６０２６号公報記載のものが
知られており、該公報の第２図、第３図および第４図に
開示されているように、軸受は外周部が外輪端部に固定
され、内周部に形成された複数のラジアルリップが軸の
外周面と摺接する構造のシール体によってシールされて
いる。しかし、この種の従来技術にあっては、内周部に
形成されたラジアルリップのみによってシールされてい
るため、エンジン運転時にエンジン冷却水が加熱される
ことによって発生した水蒸気が軸受内に侵入しやすい。

【０００６】また、実開昭６０−１０７４５９号公報記
載のものも知られているが、該従来技術は、複数のラジ
アル接触リップを有する外輪環と、該外輪環のシールリ
ップと接触する金属で形成された内輪環とよりなり、外
輪環の主シールリップを小径側に、補助シールリップを
大径側にそれぞれ外方に突出させて設け、内輪環は外輪
環より小径で、複数の軸方向部をもち、主シールリップ
及び補助シールリップを内輪環のそれぞれの軸方向外周
面に接触させる構造のものであり、補助シールリップは
内輪環と４５゜の角度をもって接触している。しかし、
この種の従来技術にあっては、主シールリップ及び補助
シールリップの２重のシール構造により、エンジン運転
時にエンジン冷却水が加熱されることによって発生した
水蒸気が軸受内に入り込むのを防止するのは効果的であ
るが、主シールリップは外方に向け突出しているために
軸受内のグリースの流出を防止することは不十分であっ
た。

【０００７】また、実開昭６２−６９６２５号公報記載
のものも知られている。該従来技術は、自動車のホイー
ルを支持する軸受装置であり、そのシール装置は、補強
環と第１副リップと主リップと第２副リップを有する外
輪側シール環と、第１円筒部と中間部と第２円筒部とを
有する軸側シール環とが設けられており、第２副リップ
は、軸側シール環の内側でラビリンスシールを構成し、
補強環は、円筒部が外輪に固定され、それに続き内輪側
に真直ぐに延びる部分を有する。しかしながら、第１副
リップは補強環とはなれており、剛性において劣る。

【０００８】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、軸受内部に侵入しようとする冷却水や水蒸気などを
ほぼ確実に防止し、同時に軸受内のグリースの流出を防
止するウォータポンプ用軸受シール装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の技術的手段は次の通りである。ケーシングに固定され
た外輪と、一端側にプーリを備え、他端側にインペラを
備えた回転する軸体との間に複数列の転動体を有し、か
つ前記外輪の両端部に固定されたシール環によって軸体
との間をシールしてなるウォータポンプ用軸受シール装
置において、前記シール環のうち、インペラ側のシール
環は、一端部が外輪に固定され、円筒状に形成された中
間部を介して、他端部が軸体側に延びる補強環と、ゴ
ム、合成樹脂などの弾性体で形成した第１副リップと主
リップと、該主リップよりも外径側に位置する第２副リ
ップとを備えた外輪側シール環と、軸体に嵌合固定され
た第１円筒部と、これよりも外径側に延びた中間部と、
これに続き軸方向に延びた第２円筒部とを有し、軸体と
共に回転する軸側シール環とで構成され、前記主リップ
が軸側シール環の第１円筒部の外周面と摺接し、第１副
リップが主リップより軸方向内側で回転部材の外周面と
摺接し、第２副リップが主リップよりも外径側で軸側シ
ール環と摺接し、軸側シール環の第２円筒部は外輪端部
よりも軸方向内側に延びていることである。

【００１０】

【作用】本発明の構成によれば、主リップが軸側シール
環の第１円筒部の外周面と摺接することにより、外部か
らの異物の侵入を防止し、第１副リップが回転部材の外
周面と摺接することにより、軸受内のグリースが洩れる
のを防止し、さらに第２副リップが主リップよりも外径
側で軸側シール環と摺接していること及び軸側シール環
の中間部と第２円筒部により軸受側に侵入しようとする
冷却水、水蒸気を振り切ることができる。また、補強環
を一端部を外輪に固定し、円筒状に形成された中間部を
介して他端部が軸体側に延びるようにしたので、第１副
リップの緊迫力をもって回転部材の外周面と摺接するこ
とができる。

【００１１】

【実施例】以下図に基づいて本発明の技術的手段の一実
施例を説明する。図１は本発明装置を組込んだウォータ
ポンプの一例を示す要部縦断面図、図２は図１の要部拡
大断面図である。

【００１２】10はウォータポンプ用転がり軸受の全体を
表す。101 は転がり軸受10の外輪で、該外輪101 はケー
シング11の内周面に固定され、該外輪101 の内周面には
複数列の軌道溝1011が形成されると共にその両端部にシ
ール溝1012が形成されている。

【００１３】12は前記外輪101 内に複数列の転動体13を
介して嵌挿された軸体で、該軸体12の一端側にはプーリ
130 を備え、他端側にはインペラ14を備えている。（図
１参照） 121 は外輪101 の軌道溝1011と対向して軸体
12の外周面に形成された軌道溝である。

【００１４】15は前記外輪101 のインペラ14側のシール
溝1012に固定された外輪側シール環151 と軸側シール環
152 からなるシール装置で、該シール装置15の外輪側シ
ール環151 は補強環1511とゴム、合成樹脂などの弾性体
でもって形成された少なくとも軸方向内向きの第１副リ
ップ1512と軸方向外向きの主リップ1513と該主リップ15
13よりも外径側に位置して軸方向外側に延びた第２副リ
ップ1514とから構成されてなる。また、補強環1511は、
一端部1511a を外輪101 に固定され、円筒状に形成され
た中間部1511b を介して他端部1511c が軸体側に延びて
いる（図２参照）。

【００１５】次に、前記軸側シール環152 は耐腐蝕性に
とむ特殊鋼板例えばステンレス鋼板を用いて成形された
もので、その形状は断面ほぼコ字状にして前記軸体12に
緊密嵌合固定される第１円筒部1521とこれよりも外径側
に延びた中間部1522とこれに続き軸方向内側に延びた第
２円筒部1523とから構成されてなる。

【００１６】前記外輪側シール環151 の前記第１副リッ
プ1512が軸方向内向きに設けられて軸体12の外周面122
と接触し、主リップ1513が軸方向外向きに設けられて前
記軸側シール環152 の第１円筒部1521の外周面1524と接
してシール部を形成し、第２副リップ1514が軸側シール
環152 の第２円筒部1523の内周面1525との間で接触のシ
ール部を形成する。

【００１７】上記実施例において、外輪側シール環151
の第１副リップ1512は軸方向内向きに設けられて軸体12
の外周面122 に接触していることにより軸受内のグリー
スが洩れるのを防ぐと共に、主リップ1513が軸側シール
環152 の第１円筒部1521の外周面1524と接することによ
り外部からの異物の侵入を防止する中間シールの役目を
なすシール部が形成される。尚、本実施例においては第
１副リップ1512は軸体12の外周面122 に接触しているこ
とにより、軸側シール環152 と軸体12とのはめあい面か
ら軸受内のグリースが洩れるのを防ぐのにも効果的であ
る。また、第２円筒部1523の端面1526と外輪側シール環
151 の側壁1515間にすきまＣのラビリンスシールが形成
される。

【００１８】また、外輪側シール環151 の第２副リップ
1514が軸側シール環152 の第２円筒部1523の内周面に接
触（または非接触状態）により外部シールの役目をなす
シール部が形成され、また該シール部は、軸側シール環
152 の中間部1522と第２円筒部1523との協働作用により
軸受側に侵入しようとする冷却水、水蒸気を振り切るこ
とができる。

【００１９】要するに、本発明の軸受シール装置は、第
１副リップ1512が軸体12の外周面122 と接触、また主リ
ップ1513が第１円筒部1521の外周面1524と接触すること
により形成されるシール部と、第２副リップ1514が第２
円筒部1523の内周面との間で接触することにより形成さ
れるシール部の二重構造が形成される。

【００２０】また外輪側シール環151 の第２副リップ15
14は、腕部1514a と、該腕部1514aの先端に設けられた
突起1514b とを有し、腕部1514a は軸側シール環152 の
第２円筒部1523と平行に軸方向内側に延び、第２円筒部
1523との間に軸方向シール隙間を形成している。また、
腕部1514a の先端に設けられた突起1514b が、第２円筒
部1523の内周面と接触している。また、仮に摩耗により
接触状態が非接触状態になったとしても、軸方向シール
隙間によるラビリンスシールが形成されているため、冷
却水、水蒸気等の侵入は防止される。

【００２１】さらに、軸側シール環152 の第２円筒部15
23は、外輪101 の端部よりも軸方向内側に延びて、端面
1526と外輪側シール環151 の側壁1515間にすきまＣのラ
ビリンスシールを形成することにより、ウォータポンプ
内の冷却水、水蒸気の侵入をくい止めることができる。

【００２２】また、外輪側シール環151 の補強環1511
は、一端部1511a が外輪101 に固定され、円筒状に形成
された中間部1511b を介して、他端部1511c が軸体側に
延びているので、他端部1511cは一端部1511aより軸方向
外側に位置し、他端部1511c は第１副リップ1512を補強
している。このため、第１副リップ1512 は軸体12 の外
周面122 と緊迫力をもって摺接することができ、ガータ
スプリング等を使用する必要がない。

【００２３】図３は本発明の第２実施例を示す要部拡大
断面図で、前記第１実施例と異なる点は軸側シール環15
2 の第２円筒部1523を半径方向外方に延ばしたフランジ
部1527にある。従って、外輪側シール環151 の側壁1515
とフランジ部1527間のすきまＣ1 によりラビリンスシー
ルが形成される。作用効果は前記第１実施例と略同一に
つきその説明を省略する。

【００２４】図４は本発明の第３実施例を示す要部拡大
断面図で、第２実施例と異なる点は軸側シール環152 の
第２円筒部1523の半径方向外方にさらに延びたフランジ
部1527にある。従って、前記フランジ部1527の外周端部
と外輪101 の端部内周面1014間にすきまＣ2 によるラビ
リンスが形成される。作用効果は前記第２実施例と略同
一につき、その説明を省略する。

【００２５】

【発明の効果】以上各実施例にて述べたように、シール
部を二重シール構造としたことにより軸方向スペースを
増すことなく低トルクで、かつ強力なシール機能を如何
なく発揮できる。特に軸の回転に伴う軸側シール環のス
リンガ作用と第２副リップとの相乗効果により更に有効
に機能する。

【００２６】また補強環を、一端部を外輪に固定し、円
筒状に形成された中間部を介して他端部が軸体側に延び
るようにしたので、第１副リップの緊迫力をもって回転
部材の外周面と摺接することができる。さらに、主リッ
プが軸側シール環の第１円筒部の外周面と摺接すること
により、外部からの異物の侵入を防止し、第１副リップ
が回転部材の外周面と摺接することにより、軸受内のグ
リースが洩れるのを防止し、さらに第２副リップが主リ
ップよりも外径側で軸側シール環と摺接していること及
び軸側シール環の中間部と第２円筒部により軸受側に侵
入しようとする冷却水、水蒸気を振り切ることができ
る。従って、軸受寿命の著しい延長が図れることは勿論
のこと、ウォータポンプ自体の信頼性を高めることので
きるなど本発明特有の作用効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置を組込んだウォータポンプの要部断
面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す要部拡大断面図であ
る。

【図４】本発明の第３実施例を示す要部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

101 ：外輪 11：ケーシング 12：軸体 13：転動体 130 ：プーリ 14：インペラ 15：シール装置 151,161 ：外輪側シール環 1511,1611 ：補強環 1511a : 一端部 1511b : 中間部 1511c : 他端部 152,162 ：軸側シール環 1512,1612 ：第１副リップ 1514：第２副リップ 1513,1613：主リップ 1521,1530,1621 ：第１円筒部 1522,1531,1622 ：中間部 1523,1532,1623 ：第２円筒部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングに固定された外輪と、一端側
   にプーリを備え、他端側にインペラを備えた回転する軸
   体との間に複数列の転動体を有し、かつ前記外輪の両端
   部に固定されたシール環によって軸体との間をシールし
   てなるウォータポンプ用軸受シール装置において、前記
   シール環のうち、インペラ側のシール環は、一端部が外
   輪に固定され、円筒状に形成された中間部を介して、他
   端部が軸体側に延びる補強環と、ゴム、合成樹脂などの
   弾性体で形成した第１副リップと主リップと、該主リッ
   プよりも外径側に位置する第２副リップとを備えた外輪
   側シール環と、軸体に嵌合固定された第１円筒部と、こ
   れよりも外径側に延びた中間部と、これに続き軸方向に
   延びた第２円筒部とを有し、軸体と共に回転する軸側シ
   ール環とで構成され、前記主リップが軸側シール環の第
   １円筒部の外周面と摺接し、第１副リップが主リップよ
   り軸方向内側で回転部材の外周面と摺接し、第２副リッ
   プが主リップよりも外径側で軸側シール環と摺接し、軸
   側シール環の第２円筒部は外輪端部よりも軸方向内側に
   延びていることを特徴とするウォータポンプ用軸受シー
   ル装置。