JP4883302B2

JP4883302B2 - ウォーターポンプ用密封装置

Info

Publication number: JP4883302B2
Application number: JP2007016190A
Authority: JP
Inventors: 祐樹佐藤; 晋治長澤; 馨安杖
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: JP2008180342A

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１０１が知られており、この密封装置１０１は、ハウジング１０２に固定されるとともに軸１０３に摺動自在に密接するシールリップ１０４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。

しかしながら上記従来技術によると、その主たる機能である密封作動がもっぱら各シールリップ１０４の摺動作動に依存するにもかかわらずこの摺動作動に対する潤滑供給が不十分であることがあり、これによりシールリップ１０４が早期に摺動摩耗する虞がある。

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の密封装置において、シールリップ摺動部の潤滑性を向上させることができ、もってシールリップが早期に摺動摩耗するのを防止す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、本発明の請求項１による密封装置は、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、スリーブ、第一リップシール部材、第二リップシール部材、バックアップリングおよびグリース含浸部材を有し、前記スリーブは、前記軸の外周に固定される筒状固定部の機内側端部に径方向外方へ向けてフランジ部を一体成形したものであり、前記第一リップシール部材は、前記ハウジングの軸孔内周に固定される筒状固定部の機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部を一体成形し、このフランジ部の内周部機内側端面に、前記スリーブのフランジ部の機外側端面に摺動自在に密接する端面リップ構造の第一シールリップを一体成形し、前記筒状固定部の機外側端部に、前記第二リップシール部材と軸方向に係合するフランジ状の内向き係合部を一体成形したものであり、前記第二リップシール部材は、前記第一リップシール部材の筒状固定部の内周に固定される筒状固定部の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部を一体成形し、このフランジ部の内周部に、前記スリーブの筒状固定部の外周面に摺動自在に密接する第二シールリップを一体成形したものであり、前記バックアップリングは、前記第二リップシール部材の筒状固定部の内周に固定される筒状固定部の機内側端部に、前記第一リップシール部材のフランジ部の過度の変形を抑制するバックアップ部を一体成形したものであり、前記グリース含浸部材は、リップ潤滑用のグリースを含浸したもので、前記第一および第二シールリップ間の空間部であってかつ前記スリーブおよび前記バックアップリングが径方向に対向する径方向間隙部に配置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請求項１による密封装置においては、複数のシールリップ間の空間部にグリース含浸部材が配置されているために、各シールリップの摺動部へグリース含浸部材からリップ潤滑用グリースを供給することが可能とされている。グリース含浸部材は、ファブリックやフェルト等のポーラス状素材の中空部に予めグリースを含浸させたものであって、このグリースが徐々に滲み出てシールリップ摺動部へと供給される。したがって、供給するグリースによってシールリップ摺動部が潤滑されることから、シールリップが早期に摺動摩耗するのを防止することが可能となり、よってその耐摩耗性ないし部品耐久性を向上させることができる。

またこれに加えて、グリース含浸部材がスリーブおよびバックアップリング間の径方向間隙部に配置されているために、グリース含浸部材によってスリーブおよびバックアップリング間の径方向間隙部が塞がれることになる。したがって、グリース含浸部材がその材質上一種のフィルターとして機能することから、機内の鋳砂や機外のダスト等の異物を集塵除去することが可能となり、よって密封装置の密封性能を向上させることができる。

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、複数のシールリップ２４，３４と、リップ潤滑用グリースを含浸したグリース含浸部材５１とを有し、複数のシールリップ２４，３４間の空間部４にグリース含浸部材５１が配置されている。

また、当該実施例に係る密封装置１は、その構成部品として、スリーブ１１、第一リップシール部材２１、第二リップシール部材３１、バックアップリング４１およびグリース含浸部材５１を有している。

このうち、スリーブ１１は、軸３の外周に固定される比較的長尺な筒状固定部１２の機内側端部に径方向外方へ向けてフランジ部１３を一体成形したものである。このスリーブ１１は、ＳＵＳ等よりなる金属板の単品（板金プレス品）により構成されている。

第一リップシール部材２１は、ハウジング２の軸孔内周に固定される筒状固定部２２の機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部２３を一体成形し、このフランジ部２３の内周部機内側端面に、スリーブ１１のフランジ部１３の機外側端面に摺動自在に密接する端面リップ構造（サイドリップ構造）の第一シールリップ２４を一体成形したものである。第一シールリップ２４は、その先端を径方向斜め外方へ向けてフランジ部１３の機外側端面に摺動自在に密接しており、軸３が高速で回転すると遠心力によってフランジ部１３から離れ、よってこのとき流体振り切り作用を発揮するように構成されている。また、筒状固定部２２の機外側端部には径方向内方へ向けてフランジ状の内向き係合部２５が一体成形されており、この係合部２５が第二リップシール部材３１と係合することにより第二リップシール部材３１が軸方向に脱落しないように構成されている。この第一リップシール部材２１は、ゴム状弾性体の単品により構成されている。

第二リップシール部材３１は、第一リップシール部材２１の筒状固定部２２の内周に固定される筒状固定部３２の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部３３を一体成形し、このフランジ部３３の内周部に、スリーブ１１の筒状固定部１２の外周面に摺動自在に密接する第二シールリップ３４およびダストリップ３５を一体成形したものである。またこの第二リップシール部材３１は、筒状部３７ａの機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部３７ｂを一体成形した金属環３７にゴム状弾性体３８を被着（加硫接着）したものであって、このゴム状弾性体３８によって、金属環３７の筒状部３７ａの内周面に被着された内周ゴム部３８ａと、金属環３７のフランジ部３７ｂの機内側端面および内周部に被着されたフランジゴム部３８ｂと、フランジゴム部３８ｂの内周側に配置された第二シールリップ３４と、第二シールリップ３４の機外側に配置されたダストリップ３５とが一体に成形されている。内周ゴム部３８ａは金属環３７の筒状部３７ａとともに上記筒状固定部１２をなしている。フランジゴム部３８ｂは金属環３７のフランジ部３７ｂとともに上記フランジ部１３をなしている。第二シールリップ３４は、その受圧面３４ａを機内側Ａに向け、この受圧面３４ａで密封流体圧を受けたときにスリーブ１１の筒状固定部１２の外周面に押し付けられるように構成されている。またこの第二シールリップ３４と第一シールリップ２４との間には環状の密閉空間である空間部４が設定されている。

バックアップリング４１は、第二リップシール部材３１の筒状固定部３２の内周に固定される筒状固定部４２の機内側端部に、第一リップシール部材２１のフランジ部２３の過度の変形を抑制するバックアップ部４３を一体成形したものであって、バックアップ部４３は、筒状固定部４２の機内側端部に径方向内方へ向けて一体成形されたフランジ部４４と、フランジ部４４の内周端部から機内側Ａへ向けて一体成形された筒状部４５とを一体に有している。フランジ部４４は第一リップシール部材２１のフランジ部２３の機外側Ｂに配置され、このフランジ部２３が機外側Ｂへ変形するのを抑制する。筒状部４５は第一リップシール部材２１のフランジ部２３の内周側に配置され、このフランジ部２３が径方向内方へ変形するのを抑制する。このバックアップリング４１は、ＳＵＳ等よりなる金属板の単品（板金プレス品）により構成されている。

グリース含浸部材５１は、ファブリックやフェルト等のポーラス状素材の中空部に予めリップ潤滑用のグリース（油）を含浸させたものであって、環状に形成されており、このグリース含浸部材５１が、第一および第二シールリップ２４，３４間の空間部４であってかつ、スリーブ１１の筒状固定部１２およびバックアップリング４１の筒状部４５が径方向に対向する径方向間隙部Ｃに配置され、保持されている。グリース含浸部材５１はスリーブ１１とバックアップリング４１の間の間隙部Ｃに嵌め込まれることにより固定されるが、固定力の不足が懸念される場合は、グリース含浸部材５１をスリーブ１１およびバックアップリング４１のいずれか一方または双方に接着するようにしても良い。また接着に代え、グリース含浸部材５１を軸方向に抜け止めするための突起等のストッパーをスリーブ１１外周またはバックアップリング４１内周に設けるようにしても良い。

上記構成の密封装置１がウォーターポンプの軸封部に装着されると、機内側Ａの第一シールリップ２４が一次シールをなすとともに機外側Ｂの第二シールリップ３４が二次シールをなし、両シールリップ２４，３４によって密封作用が発揮される。したがって上記密封装置１においては、以下の作用効果が発揮される。

すなわち先ず、上記構成の密封装置１においては、第一および第二シールリップ２４，３４が軸方向に並んで配置され、これにより複数段のシールリップ構造が設定されるほかに、機内側Ａに配置される第一シールリップ２４が軸３の回転時に遠心力による流体振り切り作用を発揮する端面リップ構造とされているために、軸３が回転すると遠心力による流体振り切り作用が発揮され、この遠心力による流体振り切り作用によって第一シールリップ２４を通過する流体量を低減させ、第一シールリップ２４を通過した流体を遠心振り切りによるポンピングによって機内側Ａへ戻すことが可能とされている。また、第一シールリップ２４を通過した流体を機外側Ｂの第二シールリップ３４でシールすることが可能とされており、この第二シールリップ３４は第一シールリップ２４の位置から見て比較的遠くに配置されている。したがって、ＬＬＣ等の密封流体がポンプ機内側Ａから機外側Ｂへ漏洩するのを有効に抑えることができ、これにより密封性能を向上させることができる。

また、軸３が回転して遠心力による流体振り切り作用が発揮されると、第一シールリップ２４のスリーブ１１に対する接触面圧が低減し、リップ摺動部に鋳砂等の異物が噛み込まれてもシールリップ２４は、受けるダメージを小さくすることができる。異物はこれ自体を遠心力による振り切り作用によってリップ摺動部から排除することもできる。したがって、第一シールリップ２４が早期に摩耗するのを抑えることができ、これにより耐摩耗性を向上させることができる。

また、第一シールリップ２４を一体成形した第一リップシール部材２１のフランジ部２３がバックアップリング４１のバックアップ部４３によってバックアップされているために、フランジ部２３延いては第一シールリップ２４の過度の変形を抑制し、その姿勢を安定化させることが可能とされている。したがって、第一シールリップ２４の密封性能および耐摩耗性を一層向上させることができる。

また、上記構成の密封装置１は、ハウジング２の軸孔内周に嵌合する第一リップシール部材２１の筒状固定部２２の内周側に第二リップシール部材３１の筒状固定部３２を嵌合するとともにこの筒状固定部３２の更に内周側にバックアップリング４１の筒状固定部４２を嵌合するものであって、３層の筒状固定部２２，３２，４２が同心的に組み付けられ、しかもこれらはフランジ部２３，３３，４４や係合部２５によって互いに軸方向に位置決めされている。したがって、部品相互を容易に位置決めして容易に組み立てることが可能とされており、しかも上記３層の積層によるコンパクトな構造を実現したものとなっている。

更にまた、上記構成の密封装置１においては、第一および第二シールリップ２４，３４間の空間部４にグリース含浸部材５１が配置されているために、各シールリップ２４，３４の摺動部へグリース含浸部材５１からリップ潤滑用グリースを供給することが可能とされている。したがって、供給するグリースによってシールリップ摺動部が潤滑されることから、シールリップ２４，３４が早期に摺動摩耗するのを防止することが可能となり、よってその耐摩耗性ないし耐久性を向上させることができる。

また、グリース含浸部材５１がスリーブ１１およびバックアップリング間４１の径方向間隙部Ｃに配置されているために、グリース含浸部材５１によってスリーブ１１およびバックアップリング４１間の径方向間隙部Ｃが実質塞がれることになる。したがって、グリース含浸部材５１がその材質上一種のフィルターとして機能することから、機内の鋳砂や機外のダスト等の異物を排除することが可能となり、よってこの点からも当該密封装置１の密封性能を向上させることができる。

尚、本発明において、グリース含浸部材の材質は、上記したファブリックやフェルトに限定されず、リップ潤滑用グリースを含浸・滲出できるものであれば良く、例えばスポンジや不織布などの類であっても良い。

また、本発明が適用される密封装置は、複数のシールリップを有していれば良く、その構造はなんら限定されない。シールリップの種類としては、上記したゴムリップのほか、樹脂リップや、ゴム・樹脂複合タイプのリップ等であっても良い。

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

符号の説明

１密封装置
２ハウジング
３軸
４空間部
１１スリーブ
１２，２２，３２，４２筒状固定部
１３，２３，３３，３７ｂ，４４フランジ部
２１第一リップシール部材
２４第一シールリップ
２５係合部
３１第二リップシール部材
３４第二シールリップ
３４ａ受圧面
３５ダストリップ
３７金属環
３７ａ，４５筒状部
３８ゴム状弾性体
３８ａ内周ゴム部
３８ｂフランジゴム部
４１バックアップリング
４３バックアップ部
５１グリース含浸部材
Ａ機内側
Ｂ機外側
Ｃ径方向間隙部

Claims

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（３）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、
スリーブ（１１）、第一リップシール部材（２１）、第二リップシール部材（３１）、バックアップリング（４１）およびグリース含浸部材（５１）を有し、
前記スリーブ（１１）は、前記軸（３）の外周に固定される筒状固定部（１２）の機内側端部に径方向外方へ向けてフランジ部（１３）を一体成形したものであり、
前記第一リップシール部材（２１）は、前記ハウジング（２）の軸孔内周に固定される筒状固定部（２２）の機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部（２３）を一体成形し、このフランジ部（２３）の内周部機内側端面に、前記スリーブ（１１）のフランジ部（１３）の機外側端面に摺動自在に密接する端面リップ構造の第一シールリップ（２４）を一体成形し、前記筒状固定部（２２）の機外側端部に、前記第二リップシール部材（３１）と軸方向に係合するフランジ状の内向き係合部（２５）を一体成形したものであり、
前記第二リップシール部材（３１）は、前記第一リップシール部材（２１）の筒状固定部（２２）の内周に固定される筒状固定部（３２）の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部（３３）を一体成形し、このフランジ部（３３）の内周部に、前記スリーブ（１１）の筒状固定部（１２）の外周面に摺動自在に密接する第二シールリップ（３４）を一体成形したものであり、
前記バックアップリング（４１）は、前記第二リップシール部材（３１）の筒状固定部（３２）の内周に固定される筒状固定部（４２）の機内側端部に、前記第一リップシール部材（２１）のフランジ部（２３）の過度の変形を抑制するバックアップ部（４３）を一体成形したものであり、
前記グリース含浸部材（５１）は、リップ潤滑用のグリースを含浸したもので、前記第一および第二シールリップ（２４）（３４）間の空間部（４）であってかつ前記スリーブ（１１）および前記バックアップリング（４１）が径方向に対向する径方向間隙部（Ｃ）に配置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。