JP3897013B2 - Water pump device - Google Patents
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Description
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、軸受およびウォータポンプ、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ウォータポンプ用軸受シール装置、ウォータポンプ用軸受およびウォータポンプに関するものである。 The present invention relates to a bearing seal device for a water pump suitable for a water-cooled engine of an automobile, a bearing and a water pump. More specifically, the present invention prevents water, water vapor, etc. from entering a bearing that supports a water pump rotating shaft, and at the same time. The present invention relates to a bearing seal device for a water pump, a bearing for a water pump, and a water pump that prevent the grease from flowing out in the bearing.
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。 A water pump that pumps engine cooling water is generally formed by supporting a rotating shaft, on which an impeller is fixed, on a casing by a plurality of bearings (rolling bearings) arranged at intervals in the axial direction. Similarly to the above, in order to prevent cooling water from entering the bearing, the bearing is a sealed bearing with a seal.
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。 However, since the engine is repeatedly operated and stopped, the sealed bearing with a seal is heated and cooled to repeatedly expand and contract, and the sealing function is easily lost.
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。
In particular, water vapor generated by heating engine cooling water during engine operation easily passes through the seal device and enters the bearing.
The bearing that supports the pump rotating shaft usually contains a lubricant such as grease that lubricates the bearing. However, when cooling water or water vapor enters the bearing as described above, the lubrication performance of this lubricant is particularly important. In addition, the durability is inferior, resulting in poor lubrication, and there is a risk of increasing the rotational resistance of the pump rotating shaft and causing seizure.
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(特許文献1参照)。
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。
Therefore, when looking at a conventional bearing seal device, for example, one disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 62-66026 is known, and is disclosed in FIGS. 2, 3 and 4 of the publication. As described above, the outer peripheral portion of the bearing is fixed to the outer ring end portion, and a plurality of radial lips formed on the inner peripheral portion are sealed by a seal body that is in sliding contact with the outer peripheral surface of the shaft (see Patent Document 1).
However, since this type of prior art is sealed only by a radial lip formed on the inner periphery, water vapor generated by heating engine cooling water during engine operation enters the bearing. Cheap.
さらに従来技術として、実開昭61−112119号に記載のものも知られている(特許文献2参照)。
しかし、実開昭61−112119号に開示のシール装置は、回転体に嵌合固定された円筒部と、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大径円筒部とから構成されるスリーブと、該スリーブの円筒部外周に接する外向きリップと、スリーブの大径円筒部の内周に摺接する内向きリップとから構成されるシール体からなるものである。
しかしながら、該従来技術は、3重シール構造ではなく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。
However, the sealing device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-112119 includes a cylindrical portion fitted and fixed to a rotating body, an intermediate portion extending outward from the cylindrical portion, and a large portion extending in the axial direction. A seal body composed of a sleeve composed of a cylindrical portion with a diameter, an outward lip in contact with the outer periphery of the cylindrical portion of the sleeve, and an inward lip in sliding contact with the inner periphery of the large diameter cylindrical portion of the sleeve. is there.
However, the prior art is not a triple seal structure and is insufficient to prevent the grease from flowing out in the bearing.
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、ウォータポンプ用軸受およびウォータポンプを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to almost certainly prevent cooling water, water vapor and the like from entering the inside of the bearing, and at the same time, in the bearing. It is intended to provide a bearing seal device for a water pump, a bearing for a water pump, and a water pump that prevent the grease from flowing out.
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。
第1の発明は、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、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成したリップを備えた外輪側シール環と、ゴム、合成樹脂などの弾性体で形成したリップを有し、軸体に嵌合固定された軸側シール環よりなり、前記外輪側シール環のリップが軸体の外周面と接し、前記軸側シール環のリップが前記外輪の端部の内周面と接し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としたことである。
また、第2の発明は、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、上記外輪と軸体との間に配される複数列の転動体と、補強環とゴム、合成樹脂などの弾性体で形成したリップを備えた外輪側シール環およびゴム、合成樹脂などの弾性体で形成したリップを有し、軸体に嵌合固定された軸側シール環とからなるインペラ側のシール装置とによって構成され、前記外輪側シール環のリップが軸体の外周面と接し、前記軸側シール環のリップが前記外輪の端部の内周面と接していることを特徴とするウォータポンプ用軸受としたことである。
さらに、第3の発明は、自動車の水冷用ウォータポンプとして、端部にインペラを有し、ケーシングに固定された上記第2の発明のウォータポンプ用軸受を使用したことである。
The technical means for solving the above problems are as follows.
A first invention includes a plurality of rolling elements between an outer ring fixed to a casing and a shaft body having a pulley on one end side and an impeller on the other end side, and both end portions of the outer ring. In the bearing seal device for a water pump in which the shaft ring is sealed with a seal ring fixed to the seal ring, the impeller side seal ring of the seal rings is a reinforcement ring and an elastic body such as rubber or synthetic resin. The outer ring side seal ring having a formed lip and a lip formed of an elastic body such as rubber or synthetic resin, and comprising a shaft side seal ring fitted and fixed to the shaft body, the lip of the outer ring side seal ring Is in contact with the outer peripheral surface of the shaft body, and the lip of the shaft-side seal ring is in contact with the inner peripheral surface of the end portion of the outer ring.
Further, the second aspect of the invention includes an outer ring fixed to the casing, a rotating shaft body provided with a pulley on one end side and an impeller on the other end side, and a plurality arranged between the outer ring and the shaft body. It has a rolling element in a row, an outer ring side seal ring with a lip formed of an elastic body such as a reinforcing ring and rubber or synthetic resin, and a lip formed of an elastic body such as rubber or synthetic resin, and is fitted to a shaft body. An impeller side sealing device comprising a fixed shaft side seal ring, the lip of the outer ring side seal ring is in contact with the outer peripheral surface of the shaft body, and the lip of the shaft side seal ring is at the end of the outer ring . The water pump bearing is characterized by being in contact with the inner peripheral surface .
Further, the third invention is the use of the water pump bearing of the second invention having an impeller at an end and fixed to a casing as a water pump for water cooling of an automobile.
本発明の構成によれば、軸側シール環は、軸の回転と一緒に回転するため、メカニカルシールから漏れ出て、この軸側シール環のところまで来た冷却水は、軸側シール環の遠心力で外径方向に飛ばされる。
このように遠心力で外径方向に飛ばされた冷却水は、ケーシングの内周に当たり、その一部が軸受シール装置方向に跳ね返ってくることが多分にあり、この時、外輪と軸側シール環との間に何等シール部が存していないと、跳ね返ってきた冷却水の一部が内側のシール部(特許請求の範囲の請求項でいう外輪側シール)に入ってきてしまい、シール性が悪くなる可能性がある。
しかし、本発明によれば、軸側シール環に外輪と接するリップを有するため、ケーシングの内周に当たり跳ね返ってきた冷却水は、前記外輪と接するリップによって内側のシール部へと入ってくることが防がれる。
According to the configuration of the present invention, since the shaft-side seal ring rotates together with the rotation of the shaft, the coolant leaking out from the mechanical seal and reaching the shaft-side seal ring is transferred to the shaft-side seal ring. It is blown in the outer diameter direction by centrifugal force.
The cooling water blown in the outer diameter direction by the centrifugal force hits the inner periphery of the casing, and a part of the cooling water is likely to bounce back toward the bearing seal device. At this time, the outer ring and the shaft-side seal ring If there is no seal part between them, a part of the cooling water that has bounced back enters the inner seal part (outer ring side seal in the claims of the claims), and the sealing performance is It can get worse.
However, according to the present invention, the shaft-side seal ring has the lip that comes into contact with the outer ring, so that the cooling water that has bounced back against the inner periphery of the casing may enter the inner seal portion by the lip that comes into contact with the outer ring. It is prevented.
本発明によれば、軸側シール環は、軸の回転と一緒に回転するため、メカニカルシールから漏れ出て、この軸側シール環のところまで来た冷却水は、軸側シール環の遠心力で外径方向に飛ばされる。
このように遠心力で外径方向に飛ばされた冷却水は、ケーシングの内周に当たり、その一部が軸受シール装置方向に跳ね返ってくることが多分にあるが、軸側シール環に外輪と接するリップを有するため、ケーシングの内周に当たり跳ね返ってきた冷却水は、前記外輪と接するリップによって内側のシール部へと入ってくることが防がれるため、シール性が向上する。
従って、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、ウォータポンプ用軸受およびウォータポンプを提供できる。
According to the present invention, since the shaft-side seal ring rotates together with the rotation of the shaft, the cooling water leaking from the mechanical seal and reaching the shaft-side seal ring is subjected to centrifugal force of the shaft-side seal ring. Is blown in the outer diameter direction.
The cooling water blown in the outer diameter direction by the centrifugal force hits the inner periphery of the casing, and a part of the cooling water is likely to rebound toward the bearing seal device, but the shaft-side seal ring contacts the outer ring. Since the lip is provided, the cooling water that has bounced back against the inner periphery of the casing is prevented from entering the inner seal portion by the lip in contact with the outer ring, so that the sealing performance is improved.
Accordingly, it is possible to provide a water pump bearing seal device, a water pump bearing, and a water pump that almost certainly prevent cooling water, water vapor, and the like from entering the inside of the bearing, and at the same time, prevent the grease from flowing out of the bearing.
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。 An embodiment of technical means of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part showing an example of a water pump incorporating the device of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part of FIG.
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。
10 represents the entire rolling bearing for the water pump.
101 is an outer ring of the rolling
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。
A
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1513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)。
15 is a seal device comprising an outer ring
The reinforcing
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円筒部(以下第1円筒部ともいう。各実施例においても同じ。)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。尚、本実施例においては、この中間部1522と第2円筒部1523により外径方向部分を構成する。この外径方向部分の構成は本実施例に限定されない。また、以下各実施例においても同じである。
第2円筒部1523は、外周縁部1823の周囲にゴム、合成樹脂等の弾性体を備えて形成され、その周縁部にリップが形成されている。
Next, the shaft-
The second
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、また前記第2円筒部1523は前記第2副リップ1514の外方傾斜面1816とこれに対応する内方傾斜面1826のすきまC6 によりラビリンスシールが形成される。
そして、前記第2円筒部1523はその周縁部のリップが外輪101 の端部1013の内周面1014に接触して接触型シール部1825が形成される。
The
Then, the lip of the peripheral edge of the second
本実施例において、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し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。
In the present embodiment, the
In this embodiment, since the
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の内周面に非接触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。
Further, the
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と接触によるシール部、また主リップ1513が第1円筒部1521の外周面1524と接触によるシール部、さらに第2副リップ1514が第2円筒部1523の内周面との間で非接触によるシール部の三重構造が形成される。
In short, in the bearing seal device of the present invention, the
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。
Further, the reinforcing
Therefore, the first
図3は本発明の実施例2を示す要部拡大断面図で、前記実施例1と異なる点は、軸側シール環152 の第2円筒部1523の外周縁部を半径方向外方に延ばしたフランジ部1527の周囲にゴム、合成樹脂などの弾性体よりなる半径方向外向きの接触型シール部1528を設けたところにある。
該接触型シール部1528はそのリップが外輪101 の端部1013の内周面1014に接触してシールが形成される。
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1525との間で接触のシール部を形成する。
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。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part showing Embodiment 2 of the present invention. The difference from Embodiment 1 is that the outer peripheral edge of the second
The lip of the contact-
Further, the
Further, the
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:外輪側シール環
1511:補強環
1512:第1副リップ
1514:第2副リップ
1513:主リップ
152:軸側シール環
1521:第1円筒部
1522:中間部
1523:第2円筒部
101: Outer ring
11: Casing
12: Shaft
13: Rolling element
130: pulley
14: Impeller
15: Sealing device
151: Outer ring side seal ring
1511: Reinforcement ring
1512: First secondary lip
1514: Second secondary lip
1513: Main lip
152: Shaft side seal ring
1521: First cylindrical part
1522: Intermediate part
1523: Second cylindrical part
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