JP3984432B2 - ウォ−タポンプ用シ−ル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジン等の水冷式内燃機関の水冷用に取り付けられているウォ−タポンプの内外を液密にシ−ルするウォ−タポンプ用のシ−ル装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般に、この種のウォ−タポンプ用のシ−ル装置は、冷却水をシ−ルするためのシ−ルはメカニカルシ−ルを、軸受の潤滑用のオイルをシ−ルするためのシ−ルにはオイルシールを用いている。その一例を図３に基づいて説明すると、図示しないエンジンボディにウォ−タポンプ３１のハウジング３２がボルト等により固定され、このハウジング３２に軸受３４を介して回転自在に支承されている回転軸３３を回転させ、該回転軸３３の内方端に固着されているインペラ３５を回転させることにより冷却水を循環させるようにしてある。
【０００３】
そして、前記したインペラ３５とハウジング３２との間にメカニカルシ−ル３６が装着され、該メカニカルシ−ル３６によって外部とのシ−ルを行なっている。すなわち、インペラ３５のハウジング３２に対向する凹所３７に固定される環状の回転側摺動部材３８に対して、ハウジング３２の内方端に固定されているケ−シング３９内に軸方向に移動自在に装着されている環状の固定側摺動部材４０をコイルばね４１の弾力によって回転側摺動部材３８に押圧して両者の当接面において回転摺動させてシ−ルを行なっている。そして、前記した軸受３４の潤滑のためのオイルのシ−ルとしては通常のオイルシ−ル４２が装着されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のウォ−タポンプ３１のシ−ル装置としては冷却水用のシ−ルとしてメカニカルシ−ル３６を、軸受潤滑油用シ−ルとしてオイルシ−ル４２を用いている。しかしながら、前記したメカニカルシ−ル３６においては、回転側摺動部材３８の摺動面と固定側摺動部材４０の摺動面との平面同志を当接させて面接触によりシ−ルを行なうものであるため、前記両摺動面が全周に亙って完全に密着摺動することは難しく、極めて小さい密着しない部分の存在により微小の漏洩は免れないことがあり、また、両摺動面が互いになじむまでの運転初期の段階においてその漏洩量が問題となっていた。
【０００５】
上記したメカニカルシ−ル３６からの冷却水の漏洩を軸受側に流出することがないようにメカニカルシ−ル３６とオイルシ−ル４２との間の空間部４３のハウジング３２の下部に水抜き孔４４を、また、前記ハウジング３２の上部には蒸気抜き孔４５を設けてメカニカルシ−ル３６より漏洩した冷却水を外部に排水していた。そして、前記した水抜き孔４４を形成するための空間部４３の存在により、ウォ−タポンプ３１のシ−ル装置の取り付けのためには広いスペ−スｔを必要とし、ウォ−タポンプ３１の小型化を図るうえでの障害になるばかりでなく、その組み付けにおいても、部品点数の多いメカニカルシ−ル３６の組み付けと、オイルシ−ル４２の組み付けとがあり、その組み付け工数が複数工程となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、シ−ル性が良好で組み付けが簡単で、しかも、広い取り付けスペ−スを必要とせずウォ−タポンプの小型化に資することができるウォ−タポンプのシ−ル装置の提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るウオータポンプのシール装置は、前記の目的を達成するために、ウオータポンプの回転軸を支承する軸受と、前記回転軸の軸端に固設され冷却水を循環せしめるインペラとの間においてハウジングの所要個所に嵌着されて前記軸受用潤滑油及び冷却水を液密にシールするウオータポンプ用シール装置において、内周縁に第一のシールリップ保持部を形成した第一の金属補強環の径方向に延びたフランジ部の外周端部側を折り曲げて形成した外周側円筒部を軸受側に延長し、該第一の金属製補強環の円筒部の外周側をシール本体となる弾性材で覆い、かつ、前記の第一のシールリップ保持部に前記シール本体となる弾性材で一体にルリップ部を形成するとともに該シールリップ部の摺動面にふっ素樹脂層を設けた第一のシール部材と、内周縁に第二のシールリップ保持部を形成した第二の金属製補強環の径方向に延びたフランジ部の端部側を軸受側に折り曲げて円筒部となし、該第二の金属製補強環の外周側を弾性材で覆い、前記した第二の金属製補強環の内周縁の第二のシールリップ保持部に上記第二の金属補強環の外周側を覆った弾性材で一体にリップ基部を形成し、該リップ基部より冷却水側に摺動面にふっ素樹脂層を設けた回転軸に摺接する冷却水用シールリップ部を前記の弾性材で形成するとともに、前記リップ基部より軸受側に回転軸に摺接する軸受潤滑油用シールリップ部を前記した弾性材で一体に形成して第二のシール部材を構成し、該第二のシール部材を第一のシール部材の円筒部に嵌入して両者を一体化し、該一体とされた第一のシール部材と第二のシール部材とをウオータポンプのハウジングの所要個所に嵌着したことをその特徴とし、また、内周縁に第二のシールリップ保持部を形成した第二のシール部材の第二の金属製補強環の径方向に延びたフランジ部の中途部より内周側を軸受側に向けて屈曲せしめてリップ設置用空間形成部を形成し、該リップ設置用空間形成部と回転軸との間の空間部に前記冷却水用シールリップ部が配置される構成としたことをその特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。図において、１はウオータポンプのシール装置であり、該シール装置は、ウオータポンプの回転軸９を支承する軸受２０と前記回転軸９の軸端に固定されるインペラ２３によって循環される冷却水との間においてハウジング２２の所要箇所に装着されて冷却水及び軸受用潤滑油を液蜜にシールするもので、これを説明すると、第一のシール部材の第一の金属製補強環２の径方向のシールリップ保持用フランジ部２ａの外周部を冷却水方向側に９０°折り曲げて環状部２ｂとなし、さらに前記の環状部２ｂを軸受側に向けて折り返すように折り曲げ、該折り曲げ部を延長せしめて円筒部２ｃを形成する。前記したシールリップ保持用フランジ部２ａの内周端を少しばかり冷却水側に向けて第一のシールリップ保持部２ｄを形成する。
【０００９】
そして、前記の第一の金属製補強環の円筒部２ｃの外周部及びそれに連なるシールリップ保持用フランジ部２ａの外側部(冷却水側)をシール本体となるゴム等の弾性材３で覆うとともに、第一のシールリップ保持部２ｄを前記弾性材3で包むようにし、内面の摺動面にふっ素樹脂等よりなる摺動層を形成して第一のシール部材である冷却水用シール部材7を構成する。前記したふっ素樹脂等からなる摺動層4はシールリップ部5の先端部によるシール性に対して、耐久性、耐食性を付与し、さらに圧力と速度との積であるＰＶ値の高いシールを可能とするものである。
また、前記シールリップ部5の背面側の凹部にコイルばね８を装備して該シールリップ部５の回転軸9に対する当接力を付与している。
【００１０】
１０は、ウオータポンプのシール装置の第二のシール部材であり、該第二のシール部材１０は次のように構成される。すなわち、第二のシール部材１０の第二の金属製補強環１１の径方向の内周縁を第二のシールリップ保持部１１ａとなし、該第二の金属製補強環１１をその内周縁の第二のシールリップ保持部１１ａの少しばかり上方より冷却水側に回転軸から離れる方向に屈曲せしめてリップ設置用空間形成部１１ｂを形成し、該リップ設置用空間形成部１１ｂの外周側端部より径方向に立ち上げてフランジ部１１ｃを形成し、該フランジ部１１ｃの上端側を軸受側に折り曲げて円筒部１１ｄとし、該円筒部１１ｄとこれに連なるフランジ部１１ｃ及びリップ設置用空間形成部１１ｂの外周側を弾性材で覆うようにしてシール本体１２を形成するとともに、前記したリップ保持部１１ａで保持するようにリップ基部１３を前記シール本体１２と一体的に形成し、前記した第二の金属製補強環１１のリップ設置用空間形成部１１ｂの内周の空間部にリップ基部１３より冷却水側に前記した第一のシール部材７側に向けて回転軸９に摺接する冷却水用シールリップ部１５を、また、前記リップ基部１３より軸受２０側に向けて回転軸9に摺接する軸受潤滑油用シールリップ１６を基部１３と一体に形成する。
【００１１】
前記したリップ基部１３より斜め外方（第一シ−ル部材７側）に向けて形成した冷却水用シ−ルリップ部１５の先端部内面の回転軸９と摺接する摺動部にふっ素樹脂等の摺動層１７を設け、該摺動層１７によりリップ部の耐久性、耐食性を付与し、さらにＰＶ値の高いシ−ル性を可能としている。また、第二シ−ル部材１０の冷却水用シ−ルリップ部１５及び軸受潤滑油用シ−ルリップ部１６の背面側にコイルばね１８、１９を装着して回転軸９とそれぞれのシ−ルリップ部１５，１６との当接力を付与してある。
なお、図において２３はウォ−タポンプのインペラである。
【００１２】
本実施の形態におけるウオータポンプのシール装置は、前述したように摺動層4を形成した冷却水用シールリップ部5を設けた第一のシール部材である冷却水用シール部材7と、冷却水用シールリップ部１５及び軸受潤滑用シールリップ部１６を一体に構成した第二のシール部材１０とからなるものであり、これをウオータポンプのシールとして装着するには、冷却水用シールリップ部5が設けられた第一のシール部材7の第一の金属製補強環２の軸受側に延長した円筒部２ｃの内周に、第二のシール部材１０の第二の金属製補強環１１の外周側を弾性材で覆われた円筒部１１ｄを嵌入し、両シール部材を一体化し、該一体化されたウオータポンプのシール１をウオータポンプのハウジング２１に設けられたシール部材取付け用凹所２２内に装着する。なお、一体化された第一のシール部材の冷却水用シールリップ部５と第二のシール部材の冷却水用シールリップ部１５の空間部にはグリース(図示しない)を充填するのが好ましい。
【００１３】
上記したように、冷却水用シ−ル部材である第一シ−ル部材７と、冷却水用シ−ルリップ部１５と軸受潤滑油用シ−ルリップ部１６を備えた第二のシ−ル部材１０とを一体化してウォ−タポンプのハウジング２１の凹所２２内に装着すると、冷却水用シ−ル部材のシ−ルリップ部５により冷却水はシ−ルされ、そのとき前記のシ−ルリップ部５の摺動面にはふっ素樹脂等の摺動層４が設けられているので、シ−ル対象液が例え水であってもリップ部の摺動面は焼き付くようなこともなく、漏洩を完全に防止できるものである。
【００１４】
また、前記した第一のシール部材7の第一の金属製補強環２の円筒部２ｃの軸受側延長部に嵌入された第二のシール部材１０の冷却水用シールリップ部１５及び軸受潤滑油用シールリップ部１６も回転軸に摺接し、第二のシール部材１０の冷却水用シールリップ部１５は、長期間の使用後に第一のシール部材より漏洩することがある極く少量の冷却水をバックアップして完全にシールするものであり、また、第一のシール部材１０のシールリップ部５と第二のシール部材１０の冷却水用シールリップ部１５との空間部にはグリースが充填してあり、第二のシール部材１０の前記シールリップ部１５の摺動面にもふっ素樹脂等からなる摺動層１７が設けられているので焼き付き等の恐れはない。
【００１５】
前記した第二のシール部材１０には軸受潤滑用シールリップ部１６が設けられているので、該シールリップ部16によって軸受の潤滑油は漏洩することがない。また、第二のシール部材１０の構成においても、その第二の金属製補強環１１をリップ保持部１１ａ、該リップ保持部１１ａの上部から冷却水側に回転軸から離れる方向に屈曲せしめてリップ設置用空間形成部１１ｂを形成し、該リップ設置用空間形成部１１ｂと回転軸との間にリップ設置用空間部１を構成し，前記リップ設置用空間形成部の端部を径方向に立ち上げて形成したフランジ部１１ｃの上端を軸受側に折り曲げて形成した円筒部１１ｄとして構成したので、第一のシール部材７への嵌入は容易であり、さらに、前記した第二の金属製補強環１１には、第二のシール部材のシールリップ部１５を設けるための空間部を構成する等、第二のシール部材を構成するための格別の構造を備えているものである。
【００１６】
上記したように、本実施の形態においては、第一シ−ル部材と第二シ−ル部材とが一体としてコンパクトに形成されているのでシ−ル部材のハウジングへの取り付けスペ−スＴは従来装置における取り付けスペ−スｔに比しきわめて狭く構成でき、ウォ−タポンプの小型化に役立つものである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係るウォ−タポンプのシ−ル装置は、第一シ−ル部材とし冷却水シ−ル部材を、第二シ−ル部材として軸受潤滑油用シ−ル部材をハウジングの所定箇所に装着したものであり、さらに前記の第一シ−ル部材のシ−ルリップ部の摺動面にはふっ素樹脂の摺動層が設けられているので、シ−ル対象液が例え水であっても焼き付く等の恐れもなく長期間に亙り充分にその機能を発揮することができるものである。そして、本発明においては、前記したように、シ−ル装置としての部品は、第一シ−ル部材と第二シ−ル部材の２点のみでありそのハウジングに対する組み付けも容易であるとともに装着のためのスペ−スも小さくでき、ウォ−タポンプの小型化に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のシ−ル装置のシ−ル部材の断面図
【図２】 本発明の実施の形態のシ−ル装置の説明図
【図３】 従来のウォ−タポンプのシ−ル装置の説明図
【符号の説明】
２，１１ 金属製補強環
４，１７ 摺動層
５，１５ 冷却水用シ−ルリップ部
７ 第一シ−ル部材（冷却水用シ−ル部材）
１０ 第二シ−ル部材
１６ 軸受潤滑油用シ−ルリップ部

Claims (2)

1. ウオータポンプの回転軸を支承する軸受と、前記回転軸の軸端に固設され冷却水を循環せしめるインペラとの間においてハウジングの所要個所に装着して前記軸受の潤滑油及び冷却水を液密にシールするウオータポンプ用シール装置において、
   内周縁に第一のシールリップ保持部を形成した第一の金属補強環の径方向に延びたフランジ部の外周側端部を折り曲げて形成した外周側円筒部を軸受側に延長し、該第一の金属製補強環の円筒部の外周側をシール本体となる弾性材で覆い、かつ、前記の第一のシールリップ保持部に前記シール本体となる弾性材で一体にシールリップ部を形成するとともに該シールリップ部の摺動面にふっ素樹脂層を設けた第一のシール部材と、
   内周縁に第二のシールリップ保持部を形成した第二の金属製補強環の径方向に延びたフランジ部の端部側を軸受側に折り曲げて円筒部となし、該第二の金属製補強環の外周側を弾性材で覆い、前記した第二の金属製補強環の内周縁の第二のシールリップ保持部に上記第二の金属製補強環の外周側を覆った弾性材で一体にリップ基部を形成し、該リップ基部より冷却水側に摺動面にふっ素樹脂層を設けた回転軸に摺接する冷却水用シールリップ部を前記の弾性材で形成するとともに、前記リップ基部より軸受側に回転軸に摺接する軸受潤滑油用シールリップ部を前記した弾性材で一体に形成して第二のシール部材を構成し、
   該第二のシール部材を第一のシール部材の円筒部に嵌入して両者を一体化し、該一体とされた第一のシール部材と第二のシール部材とをウオータポンプのハウジングの所要個所に嵌着したことを特徴とするウオータポンプのシール装置。
2. 内周縁に第二のシールリップ保持部を形成した第二のシール部材の第二の金属製補強環の径方向に延びたフランジ部の中途部より内周側を軸受側に向けて屈曲せしめてリップ設置用空間形成部を形成し、該リップ設置用空間形成部と回転軸との間の空間部に前記冷却水用シールリップ部が配置される構成としたことを特徴とする請求項１記載のウオ−タポンプのシール装置。

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