JP4853651B2 - ウォーターポンプ用密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、密封技術に係る密封装置に関し、更に詳しくは、ウォーターポンプの軸封部に用いられるのに適した密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば自動車エンジン冷却用ウォーターポンプに用いられ、またはその他の冷却用ウォーターポンプに用いられる。

従来からこの種のウォーターポンプに用いられる密封装置として、図２に示す密封装置５１が知られており、この密封装置５１は、ハウジング５２に固定されるとともに軸５３に摺動自在に密接するシールリップ５４を複数並べて配置することにより、ＬＬＣ等の密封流体が機内側Ａから機外側Ｂへ漏洩しないようこれをシールしている。シールリップ５４はゴム状弾性体よりなり、このゴム状弾性体が金属製補強環５５に被着（加硫接着）されている。

しかしながら上記従来技術は、その構成部品として金属製補強環５５を有しているために、この補強環５５に錆が発生しやすく、よって部品の防錆性に難点を有している。またウォーターポンプ用の密封装置としては、部品の防錆性のほかに以下の点に留意する必要がある。
（１）密封流体圧として機内側から０．２ＭＰａ程度の圧力が作用するので、耐圧性を考慮する必要がある。
（２）水潤滑でシールリップが摩耗しやすいので、耐摩耗性を考慮する必要がある。
（３）ポンプ内に存在する鋳砂、錆または砂粒等の異物が水中に混入してシールリップを摩耗させやすいので、この点からも耐摩耗性を考慮する必要がある。

特開２００２−３１００９５号公報

本発明は以上の点に鑑みて、上記ＬＬＣ等の密封流体を密封するウォーターポンプ用密封装置において、部品の防錆性ならびに耐圧性および耐摩耗性を向上させることが可能な密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、ＬＬＣ等の密封流体が機内側から機外側へ漏洩しないようハウジングおよび軸間に装着されるウォーターポンプ用密封装置において、ゴムリングおよび樹脂リングの組み合わせよりなり、前記ゴムリングは、前記ハウジングの内周に嵌合される筒状固定部と、前記軸に摺動自在に密接するシールリップとを一体に有し、前記樹脂リングは、前記ゴムリングの筒状固定部の内周に嵌合されてその嵌合代により前記ゴムリングを前記ハウジングに強く押し付ける固定リング部と、前記シールリップの背面側に配置されて前記シールリップの過度の変形を抑制するバックアップリング部とを一体に有し、さらに、前記ゴムリングにおける筒状固定部の機内側端部には、前記ハウジングの軸孔内周面に密接することにより前記ハウジングおよびゴムリング間から密封流体が漏洩しないようにするリップ状の外周シール部が斜め外方へ向けて一体成形されていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明の密封装置は、その構成部品がゴムリングおよび樹脂リングの組み合わせとされて、錆が発生しやすい金属製補強環を有していないために、部品の防錆性を格段に向上することが可能とされている。

また、一方の構成部品であるゴムリングが、ハウジングの内周に嵌合される筒状固定部を有しているのに対して、他方の構成部品である樹脂リングが、ゴムリングの筒状固定部の内周に嵌合されてその嵌合代によりゴムリングをハウジングに強く押し付ける固定リング部を有しているために、ゴムリング延いては当該密封装置全体をハウジングに強固に固定することが可能とされている。したがって金属製補強環が省略されても、その装着性に支障を生じることがない。

また、一方の構成部品であるゴムリングが、軸に摺動自在に密接するシールリップを有しているのに対して、他方の構成部品である樹脂リングが、シールリップの背面側に配置されてシールリップの過度の変形を抑制するバックアップリング部を有しているために、シールリップの過度の変形を抑制し、もってその耐圧性を向上させることが可能とされている。耐圧性が向上すればシールリップは軸に対して過度に押し付けられなくなるので、その耐摩耗性を向上させることも可能となる。

さらに、ゴムリングにおける筒状固定部の機内側端部にリップ状の外周シール部が斜め外方へ向けて一体成形されて、このリップ状の外周シール部がハウジングの軸孔内周面に密接するように構成されているために、ハウジングおよびゴムリング間から密封流体が漏洩するのを有効に抑制することができる。

したがって以上のことから、本発明所期の目的どおり、ＬＬＣ等の密封流体を密封するウォーターポンプ用密封装置において部品の防錆性ならびに耐圧性および耐摩耗性を向上させることが可能な密封装置を提供することができ、さらにハウジングおよびゴムリング間におけるシール性に優れる密封装置を提供することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置１は、密封流体（液体）であるＬＬＣ（ロングライフクーラント）が機内側（密封流体側）Ａから機外側（大気側）Ｂへ漏洩しないよう自動車エンジン冷却用ウォーターポンプの軸封部に装着されるものであって、以下のように構成されている。

すなわち、当該実施例に係る密封装置１は、所定のゴム材料よりなるゴムリング１１と、所定の樹脂材料よりなる樹脂リング２１とを有し、この２部品の組み合わせにより構成されている。

一方の構成部品であるゴムリング１１は、ハウジング２の軸孔内周の段差部３に嵌合される筒状固定部１２の機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部１３を一体成形し、このフランジ部１３の内周端部に、軸４の周面に摺動自在に密接するシールリップ１４を一体成形したものであって、シールリップ１４はその受圧面１４ａを機内側Ａに向け、この受圧面１４ａで密封流体圧を受けたときに軸４の周面に押し付けられるように構成されている。

また、筒状固定部１２の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ状の内向き係合部１５が一体成形されており、この係合部１５が樹脂リング２１と係合することにより樹脂リング２１が軸方向に脱落しないように構成されている。

また、筒状固定部１２の機内側端部であってフランジ部１３の外周部に斜め外方へ向けてリップ状の外周シール部１６が一体成形されており、この外周シール部１６がハウジング２の軸孔内周面に密接することによりハウジング２およびゴムリング１１間から密封流体が漏洩しないように構成されている。外周シール部１６およびシールリップ１４はそれぞれその先端部がフランジ部１３の機内側端面よりも機内側Ａに突出するように形成されている。

他方の構成部品である樹脂リング２１は、ゴムリング１１の筒状固定部１２の内周に嵌合される固定リング部２２を有しており、この固定リング部２２がその嵌合代によってゴムリング１１の筒状固定部１２をハウジング２の軸孔内周面に強く押し付けるように構成されている。固定リング部２２は断面略矩形状に形成され、筒状固定部１２の内周側において機内側Ａのフランジ部１３と機外側Ｂの内向き係合部１５との間に挟まれるように配置されている。

また、固定リング部２２の内周にバックアップリング部２３が一体成形されており、このバックアップリング部２３がシールリップ１４の背面側（機外側Ｂ）に配置されてシールリップ１４をバックアップすることによりシールリップ１４の過度の変形を抑制するように構成されている。バックアップリング部２３はその機内側先端部が固定リング部２２の機内側端面よりも機内側Ａへ突出するように形成されており、この機内側先端部はフランジ部１３の内周側に配置されている。またこのバックアップリング部２３は、常態においてシールリップ１４と非接触とされ、シールリップ１４が圧力に押されて変形してきたときにシールリップ１４と接触する構成とされているが、常態において当初からシールリップ１４と接触するように構成されていても良い。

バックアップリング部２３の内周面には、ネジ溝よりなるポンピング機構２４が設けられており、軸４が回転するとこのポンピング機構２４に戻し流体圧が発生し、これにより流体を機内側Ａへ戻すよう戻しポンプ作用が発揮され、バックアップリング部２３の内周に浸入して来た流体を機内側Ａへ戻すことが可能とされている。尚、図では、ネジ溝はバックアップリング部２３の内周面の軸方向一端部から他端部まで連通したものとして描かれているが、部分部分で連通していない箇所があっても同様の効果を期待することができる。したがってネジ溝にはこのように一部が連通していないものも含まれる。また、ネジ溝の断面形状や形成本数はなんら限定されない。

また、バックアップリング部２３の機外側端部には斜め内方へ向けてリップ状の内周シール部（ダストリップ）２５が一体成形されており、この内周シール部２５が軸４の周面に摺動自在に密接することにより機外側Ｂのダスト等の異物がバックアップリング部２３の内周に侵入しないように構成されている。内周シール部２５はその先端部が固定リング部２２の機外側端面よりも機外側Ｂへ突出するように形成されている。尚、この内周シール部２５は使用環境如何によって必要とされるので、省略される場合もある。

上記ゴムリング１１と樹脂リング２１はそれぞれ別体にて製作され、接着剤を用いることなく非接着にて組み立てられる。

上記構成の密封装置１は、上記したように密封流体であるＬＬＣが機内側Ａから機外側Ｂへ漏洩しないようウォーターポンプの軸封部に装着されるものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち先ず、上記構成の密封装置１はその構成部品がゴムリング１１および樹脂リング２１の組み合わせとされ、錆が発生しやすい金属製補強環を有していない。したがって、ウォーターポンプに用いられても錆の発生を懸念する必要がなく、よって部品の防錆性を向上させることが可能とされている。

また、一方の構成部品であるゴムリング１１が、ハウジング２の軸孔内周に嵌合される筒状固定部１２を有しているのに対して、他方の構成部品である樹脂リング２１が、ゴムリング１１の筒状固定部１２の更に内周に嵌合されてその嵌合代によりゴムリング１１をハウジング２の軸孔内周面に強く押し付ける固定リング部２２を有しているために、樹脂リング２１によってゴムリング１１延いては密封装置１全体をハウジング２に対して強固に固定することが可能とされている。したがって、金属製補強環が省略されても密封装置１をハウジング２に対して強固に固定することができ、その装着性を確保することができる。

また、一方の構成部品であるゴムリング１１が、軸４の周面に摺動自在に密接するシールリップ１４を有しているのに対して、他方の構成部品である樹脂リング２１が、シールリップ１４の背面側に配置されてシールリップ１４の過度の変形を抑制するバックアップリング部２３を有しているために、バックアップリング部２３によってシールリップ１４をバックアップすることが可能とされている。シールリップ１４は密封流体圧に押されて軸４の周面に押し付けられるように弾性変形するが、このシールリップ１４の弾性変形がバックアップリング部２３によって規制されることになる。また、ゴムリング１１はそのフランジ部１３についても樹脂リング２１の固定リング部２２によりバックアップされるので、フランジ部１３が機外側Ｂへ倒れ込むように変形することがなく、よってフランジ部１３の倒れ込みによりシールリップ１４が過度に変形することもない。したがって、シールリップ１４の変形を抑制し、もってその耐圧性を向上させることができる。シールリップ１４は軸４に対して強く押し付けられなければ接触面圧が抑制されるので、その耐摩耗性（耐摺動摩耗性）を向上させることもできる。

また、軸４が回転すると、上記したようにバックアップリング部２３の内周面に設けたネジ溝よりなるポンピング機構２４に戻し流体圧が発生し、これにより流体を機内側Ａへ戻すよう戻しポンプ作用が発揮されるので、このポンプ作用によって密封性能を向上することが可能とされている。

また、このポンピング機構２４による戻し流体圧がシールリップ１４の背面部に作用すると、シールリップ１４は軸４に対する接触面圧が低減されることになる。したがってこの点からしても、シールリップ１４の耐圧性および耐摩耗性を向上させることが可能とされている。

本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図 従来例に係る密封装置の断面図

１ 密封装置
２ ハウジング
３ 段差部
４ 軸
１１ ゴムリング
１２ 筒状固定部
１３ フランジ部
１４ シールリップ
１４ａ 受圧面
１５ 内向き係合部
１６ 外周シール部
２１ 樹脂リング
２２ 固定リング部
２３ バックアップリング部
２４ ポンピング機構
２５ 内周シール部
Ａ 機内側
Ｂ 機外側

Claims (1)

1. ＬＬＣ等の密封流体が機内側（Ａ）から機外側（Ｂ）へ漏洩しないようハウジング（２）および軸（４）間に装着されるウォーターポンプ用密封装置（１）において、
   ゴムリング（１１）および樹脂リング（２１）の組み合わせよりなり、
   前記ゴムリング（１１）は、前記ハウジング（２）の内周に嵌合される筒状固定部（１２）と、前記軸（４）に摺動自在に密接するシールリップ（１４）とを一体に有し、
   前記樹脂リング（２１）は、前記ゴムリング（１１）の筒状固定部（１２）の内周に嵌合されてその嵌合代により前記ゴムリング（１１）を前記ハウジング（２）に強く押し付ける固定リング部（２２）と、前記シールリップ（１４）の背面側に配置されて前記シールリップ（１４）の過度の変形を抑制するバックアップリング部（２３）とを一体に有し、
   さらに、前記ゴムリング（１１）における筒状固定部（１２）の機内側端部には、前記ハウジング（２）の軸孔内周面に密接することにより前記ハウジング（２）およびゴムリング（１１）間から密封流体が漏洩しないようにするリップ状の外周シール部（１６）が斜め外方へ向けて一体成形されていることを特徴とするウォーターポンプ用密封装置。

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