JP5037682B2 - リップタイプシール - Google Patents

Description

本発明は、密封装置の一種であるリップタイプシールに関するものである。本発明のリップタイプシールは例えば、自動車等車両用ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）向けシャフトシールとして用いられ、または家電用または軽負荷な工業用Ｗ／Ｐ向けシャフトシール等として用いられる。

従来から図９に示すように、ハウジング７２の軸孔７２ａ内周に装着されて、前記軸孔７２ａに挿通した軸７４の周面に摺動自在に密接することにより、機内の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制するリップタイプシール８１が知られており、このリップタイプシール８１は、密封流体側Ａに配置されるゴム状弾性体製の第一シールリップ８２と、大気側Ｂに配置される樹脂製の第二シールリップ８３とを有している（特許文献１参照）。

上記従来のリップタイプシール８１は、複数のシールリップ８２，８３を有してそれぞれがシール作用を奏することから、優れたシール効果を発揮することが可能とされているが、以下の点で不都合を生じている。

すなわち、近年の環境問題におけるリサイクル上の要請から、リップタイプシールの各構成部品は材質上の仕分けをしたうえで処分することが求められるところ、上記従来のリップタイプシール８１では、ゴム状弾性体製の第一シールリップ８２が金属製の補強環８４に加硫接着され、両者８２，８４が一体の加硫成形品として成形されている。したがって両者８２，８４を処分時に容易に分離・分別することができず、よって上記リサイクル上の要請に応えることができない。

そこで、本願出願人は先に図１０に示すように、密封流体側Ａに配置される第一シールリップ９３を設けたゴム状弾性体製の第一リップシール部材９２と、大気側Ｂに配置される第二シールリップ９５を設けた樹脂製の第二リップシール部材９４と、両リップシール部材９２，９４を軸方向両側から挟み込む二つの金属製のケース９６，９７とを有し、これらの四部品を非接着で組み立てる構造のリップタイプシール９１を提案しており（特許文献２参照）、この先行技術によれば、各部品が非接着であることから各部品を容易に分離・分別することができ、よって上記リサイクル上の要請に応えることが可能とされている。しかしながらこの先行技術にはなお、以下の点で改良の余地がある。

（１）構成部品相互の組み付け保持性
すなわち、上記リップタイプシール９１において、二つのケース９６，９７はそれぞれ両リップシール部材９２，９４を軸方向両側から挟み込むための環状の平面部９６ａ，９７ａを有してこの平面部９６ａ，９７ａに筒状部９６ｂ，９７ｂを一体成形したものとされ、筒状部９６ｂ，９７ｂは、密封流体側Ａのケース９６では第一リップシール部材９２の円筒部９２ａの内周側に嵌合され、大気側Ｂのケース９７では第一リップシール部材９２の円筒部９２ａに設けた差し込み穴９２ｂに圧入固定されている。したがって各部品はこれらの嵌合や圧入に伴う嵌合代や圧入代の設定により組み立て状態に保持されるが、各部品が軸方向に力を受けた場合、各部品間には部品相互の軸方向の分離を防止するための係合構造が特に設けられているわけではない。したがってハウジング７２の軸孔７２ａ内周に装着された状態のリップタイプシール９１を取り外そうとして密封流体側Ａのケース９６を軸方向（矢印Ｃ方向）に引っ張ると、このケース９６のみが引き抜かれて他の部品は装着されたままの状態で残ってしまうことがあり（或いはケース９６と第一リップシール部材９２のみが引き抜かれ、第二リップシール部材９４と大気側Ｂのケース９７が残ることもある）、これは部品同士の組み付け保持力が摩擦力のみに依存しているからに他ならない。

（２）装着作業性
また、上記リップタイプシール９１において、二つのケース９６，９７は互いの軸方向間隔を規定する構造を特に有していない。また両者の間に挟まれるゴム状弾性体製の第一リップシール部材９２は軸方向に圧縮された状態で使用されないと十分なシール作用を発揮せず、すなわち樹脂製の第二リップシール部材９４や大気側Ｂのケース９７との間から密封流体の漏れが発生する懸念がある。したがって上記リップタイプシール９１を装着する際には、ハウジング７２の軸孔７２ａ内周に設けた段差部９８に当該リップタイプシール９１を突き当てて軸方向の圧縮荷重を加えながらスナップリング９９を用いて装着しており、これにより当該リップタイプシール９１はその全体が段差部９８とスナップリング９９との間で軸方向に圧縮された状態で装着される。しかしながらこのように軸方向の圧縮荷重を加えながらスナップリング９９を用いて装着する作業は、きわめて煩雑であると云う不都合がある。

また、第一リップシール部材９２の円筒部９２ａに、大気側Ｂに開口する環状の差し込み穴９２ｂが設けられているために、円筒部９２ａにおける差し込み穴９２ｂよりも外周側の部位は、その大気側端部９２ｃが円筒状のままで終端した形状とされている。したがって第一リップシール部材９２をハウジング７２の軸孔７２ａ内周に挿入するときに、大気側端部９２ｃが軸孔７２ａ内周面と擦ることから、この大気側端部９２ｃにめくれが生じることがある。

特開平１０−３１８３７７号公報 ＷＯ２００４／０７６８９４Ａ１公報

更にまた、上記図９に示したゴム状弾性体製のシールリップ８２を金属製の補強環８４に加硫接着した接着タイプのリップシールにおいては、耐発泡性の問題も指摘される。すなわち、近年におけるエンジンの高速・高温化に伴い、エンジンを冷却する水ポンプの冷却水も高温高圧化の傾向となっており、シール部雰囲気も過酷化している。このような使用条件のもと上記接着タイプのリップシールでは、ゴム状弾性体製のシールリップ８２と金属製の補強環８４とが接着されているため、高負荷条件で使用された場合、シールリップ８２に発泡現象が発生することがあり、これが密封性能を低下させる要因となっている。

本発明は以上の点に鑑みて、リップタイプシールの構成部品を材質ごとに容易に分離・分別することができ、もってリサイクル上の要請に応えることが可能であるとともに、構成部品相互の組み付け保持性が良好で、装着作業性も良好なリップタイプシールを提供することを目的とする。また併せて、耐発泡性が良好で密封性能を安定化させることができるリップタイプシールを提供することを目的とする。また併せて、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材のカートリッジに対する組み付け性が良好で、第一リップシール部材のシールリップの真円度や同軸度を確保することができ、もってこの点からも密封性能を安定化させることができるリップタイプシールを提供することを目的とする。また併せて、リップタイプシールの構成部品が円周方向に相対変位するのを防止することができ、もってこの点からも部品相互の組み付け保持性が良好で、密封性能を安定化させることができるリップタイプシール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によるリップタイプシールは、ハウジングの軸孔内周に装着されて軸の周面に摺動自在に密接することにより機内の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制するリップタイプシールであって、前記軸孔内周に嵌合されるカートリッジと、前記カートリッジに非接着で嵌合されたゴム状弾性体製の第一リップシール部材と、前記第一リップシール部材に非接着で嵌合されたケースと、前記ケースにカシメ保持された樹脂製の第二リップシール部材およびこれを支持するバックアップリングと、前記第一リップシール部材の密封流体側で前記カートリッジに嵌合されたアダプタとを有し、前記カートリッジは、筒状部の大気側端部に内向きのフランジ部を一体に有し、前記第一リップシール部材は、前記カートリッジの筒状部の内周側に嵌合された円筒部と、前記円筒部の密封流体側端部に設けられた径方向部と、前記径方向部の内周端部に設けられたシールリップとを一体に有し、前記ケースは、前記第一リップシール部材の円筒部の内周側であって前記径方向部およびカートリッジのフランジ部の間に嵌合された筒状部と、前記径方向部に接するように前記筒状部の密封流体側端部に設けられた第一フランジ部と、前記カートリッジのフランジ部に接するように前記筒状部の大気側端部に設けられた第二フランジ部とを一体に有し、前記第一および第二フランジ部の間に前記第二リップシール部材およびバックアップリングをカシメ保持し、前記アダプタは、前記第一リップシール部材の密封流体側で前記カートリッジに嵌合されることにより前記第一リップシール部材を前記カートリッジから抜け止めすることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２によるリップタイプシールは、上記した請求項１記載のリップタイプシールにおいて、ケースにおける第一フランジ部の大気側端面に円周上一部の凸部が設けられ、前記凸部が樹脂製の第二リップシール部材と係合することにより前記ケースおよび第二リップシール部材が回り止めされていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３によるリップタイプシールは、上記した請求項２記載のリップタイプシールにおいて、前記凸部がプレス加工で形成されることにより第一フランジ部の密封流体側端面に前記凸部に対応する円周上一部の凹部が設けられ、前記凹部にゴム状弾性体製の第一リップシール部材が係合することにより前記ケースおよび第一リップシール部材が回り止めされていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４によるリップタイプシールは、上記した請求項１、２または３記載のリップタイプシールにおいて、カートリッジにおけるフランジ部の内周縁部に円周上一部の爪部が設けられるとともに前記爪部に対応してケースにおける第二フランジ部の内周縁部に切欠部が設けられ、前記爪部が折り曲げられて前記切欠部に係合することにより前記カートリッジおよびケースが回り止めされていることを特徴とするものである。

更にまた、本発明の請求項５によるリップタイプシールは、上記した請求項１、２、３または４記載のリップタイプシールにおいて、ケースにおける第一フランジ部の内周側で第二リップシール部材の密封流体側端面に全周に亙って密接する環状突起が、第一リップシール部材における径方向部の大気側端面に設けられていることを特徴とするものである。

上記構成を有する本発明のリップタイプシールは、ハウジングの軸孔内周に装着されて軸の周面に摺動自在に密接することにより機内の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制するものであって、その構成部品として、カートリッジ、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材、ケース、樹脂製の第二リップシール部材、バックアップリングおよびアダプタの六部品を有し、このうちゴム状弾性体製の第一リップシール部材はカートリッジに非接着で嵌合され、ケースは第一リップシール部材に非接着で嵌合され、樹脂製の第二リップシール部材およびバックアップリングはケースにカシメ保持され、アダプタはカートリッジに嵌合（金属同士の嵌合）されている。したがって、六部品が互いに接着されることなく非接着で組み立てられていることから、シール分解時に各部品を容易に分離・分別することが可能とされている。

また、第二リップシール部材およびバックアップリングはケースにカシメ保持されているので、この三部品は非接着であっても互いに強固に組み付けられ、軸方向に相対変位することがない。ケースはその密封流体側の第一フランジ部が第一リップシール部材の径方向部に接するように配置されるとともに大気側の第二フランジ部がカートリッジのフランジ部に接するように配置されているので、このカートリッジ、ケースおよび第一リップシール部材は互いに軸方向に正確に位置決めされる。第一リップシール部材の密封流体側でカートリッジにはアダプタが嵌合されているので、第一リップシール部材がカートリッジから軸方向に抜けることがない。したがって、六部品のすべてが互いに連関して強固に組み付けられていることから、部品同士の組み付け保持力を増大することが可能とされている。

また、上記構成を有する本発明のリップタイプシールにおいては、当該シールをハウジングに装着する際にすでに六部品がカシメおよび嵌合により一体化されており、即使用可能な状態に組み付けが完了している。したがって、上記従来の非接着タイプのリップシールの装着工程において必要とされたような、軸方向の組み付け長さ精度を維持するための調整工程等を省略することが可能とされている。

また、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材はカートリッジに非接着で嵌合され、ケースは第一リップシール部材に非接着で嵌合されているので、当該リップタイプシールは、金属（カートリッジまたはケース）にゴム状弾性体（第一リップシール部材）を加硫接着すると云う構成を有していない。したがって、当該リップタイプシールが高負荷条件で使用されてもゴム状弾性体に接着構造特有の発泡現象が発生することがない。

尚、当該リップタイプシールの組み立て手順としては、樹脂製の第二リップシール部材およびバックアップリングをケースでカシメ固定し、これにゴム状弾性体製の第一リップシール部材を被せたのち、カートリッジに挿入する工程となるが、挿入に際してゴム状弾性体製の第一リップシール部材が大きく変形するようなことがあると、そのシールリップ先端の真円度や同軸度が悪化することが懸念される。そこで本発明では、挿入に際して第一リップシール部材をあまり変形させず、第一リップシール部材の密封流体側にアダプタを嵌合することにより、第一リップシール部材をカートリッジから抜け止めする構成とした。

したがって、アダプタの機能は、第一リップシール部材をあまり変形させずにカートリッジから抜け止めすることにあるので、アダプタはこれを第一リップシール部材にあまり押し付けないほうが良い（アダプタを第一リップシール部材に強く押し付けると、これにより第一リップシール部材が変形してシールリップ先端の真円度や同軸度が悪化することが懸念されるため）。また、第一リップシール部材の密封流体による膨潤等により軸方向への変形が考えられる場合には、第一リップシール部材とアダプタとの間に初期的な軸方向隙間を設定するようにしても良い。尚、シールリップの真円度や同軸度を維持できる範囲であれば、アダプタを第一リップシール部材に押し付けても構わず、これにより第一リップシール部材の軸に対する共回りを抑制する構成の一部とすることが可能となる。また、互いに当接する第一リップシール部材またはアダプタに突起を付けるようにしても良く、このように突起を付けると、共回り抑制効果を高めることが可能となる。

更にまた、上記した部品同士の組み付け保持力の増大は主に、部品同士が軸方向に相対変位しないようにするものであるが、このほか部品同士が円周方向に相対変位しないように対応を求められることがある。上記したように第二リップシール部材およびバックアップリングはケースにカシメ保持され、ケースは第一リップシール部材の円筒部の内周側であって径方向部とカートリッジのフランジ部の間に嵌合されているので、カシメ力や嵌合代によって各部品は或る程度回り止めされているが、更なる回り止め対策が求められることがある。そこでこのような場合には、ケースにおける第一フランジ部の大気側端面に円周上一部の凸部を設け、この凸部を樹脂製の第二リップシール部材と係合させることによりケースおよび第二リップシール部材を回り止めする（請求項２）。また、凸部をプレス加工で形成する場合には第一フランジ部の裏面（密封流体側端面）に凸部に対応する円周上一部の凹部が設けられるのでこれを利用し、凹部にゴム状弾性体製の第一リップシール部材を係合させることによりケースおよび第一リップシール部材を回り止めする（請求項３）。また、カートリッジにおけるフランジ部の内周縁部に円周上一部の爪部を設けるとともにこの爪部に対応してケースにおける第二フランジ部の内周縁部に切欠部を設け、爪部を折り曲げて切欠部に係合させることによりカートリッジおよびケースを回り止めする（請求項４）。これらの構成によればケースに円周上一部の凸部、凹部、爪部、切欠部を設けるのみで、部品同士を有効に回り止めすることができる。

また、ケースにおける第一フランジ部の内周側で第二リップシール部材の密封流体側端面に全周に亙って密接する環状突起を第一リップシール部材における径方向部の大気側端面に設けることが考えられる（請求項５）。この場合には該部シール性が高められ、かつシール部が第二リップシール部材を全周に亙って押圧するので、第二リップシール部材の姿勢を安定化させることが可能となる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては上記したようにリップタイプシールが、カートリッジ、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材、ケース、樹脂製の第二リップシール部材、バックアップリングおよびアダプタよりなる六部品を有し、このうち第一リップシール部材はカートリッジに非接着で嵌合され、ケースは第一リップシール部材に非接着で嵌合され、第二リップシール部材およびバックアップリングはケースにカシメ保持され、アダプタはカートリッジに嵌合されているために、シール分解時に各部品を容易に分離・分別することが可能とされている。したがって、リップタイプシールの構成部品を材質上の仕分けをしたうえで処分すると云うリサイクル上の要請に応えることができる。

また、第二リップシール部材およびバックアップリングはケースにカシメ保持されているので、この三部品は非接着であっても互いに強固に組み付けられている。ケースはその密封流体側の第一フランジ部が第一リップシール部材の径方向部に接するように配置されるとともに大気側の第二フランジ部がカートリッジのフランジ部に接するように配置されているので、カートリッジ、ケースおよび第一リップシール部材は互いに軸方向に正確に位置決めされる。第一リップシール部材の密封流体側でカートリッジにはアダプタが嵌合されているので、第一リップシール部材がカートリッジから軸方向に抜けることがない。したがって六部品のすべてが互いに連関して強固に組み付けられていることから、部品同士の組み付け保持力を増大することが可能とされている。したがって、上記先行技術のようにハウジングからリップタイプシールを取り外す際に一部の部品のみが引き抜かれると云った不都合が生じるのを防止することができる。

また、リップタイプシールをハウジングに装着する際にすでに六部品が完全に組み立てられているので、従来の非接着リップシールの装着工程において必要とされたような、軸方向の組み付け長さ精度を維持するための調整工程等を省略することができる。

また、金属（カートリッジまたはケース）にゴム状弾性体（第一リップシール部材）を加硫接着すると云う構成を有していないので、リップタイプシールが高負荷条件で使用されてもゴム状弾性体に発泡現象が発生することがない。したがって、リップタイプシールの耐発泡性を向上させ、密封性能を安定化させることができる。

また、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材をカートリッジに挿入する際に第一リップシール部材をあまり変形させず、第一リップシール部材の密封流体側にアダプタを嵌合することによって第一リップシール部材をカートリッジから抜け止めする構成としたために、第一リップシール部材があまり変形しない結果として、第一リップシール部材のシールリップの真円度や同軸度を確保することができる。したがって、第一リップシール部材のシールリップによる密封性能を安定化させることができる。

更にまた、ケースにおける第一フランジ部の大気側端面に円周上一部の凸部を設け、この凸部を樹脂製の第二リップシール部材と係合させることによってケースおよび第二リップシール部材を回り止めする場合には、ケースに円周上一部の凸部を設けるのみの構成で部品同士を有効に回り止めすることができる。したがって、樹脂製の第二リップシール部材が軸との摺動により共回りするのを防止することができ、密封性能を安定化させることができる。

また、上記凸部をプレス加工で形成する場合には第一フランジ部の裏面に凸部に対応する円周上一部の凹部が設けられるのでこれを利用し、凹部にゴム状弾性体製の第一リップシール部材を係合させることによってケースおよび第一リップシール部材を回り止めする。この構成によれば、第二リップシール部材、バックアップリングおよびケースよりなる組み立て品が軸との摺動により共回りするのを防止することができ、よって密封性能を安定化させることができる。

また、カートリッジにおけるフランジ部の内周縁部に円周上一部の爪部を設けるとともにこの爪部に対応してケースにおける第二フランジ部の内周縁部に切欠部を設け、爪部を折り曲げて切欠部に係合させることによってカートリッジおよびケースを回り止めする場合には、カートリッジおよびケースに円周上一部の爪部および切欠部を設けるのみの構成で部品同士を有効に回り止めすることができる。したがって、樹脂製の第二リップシール部材、バックアップリングおよびケースよりなる組立体が軸との摺動により共回りするのを防止することができ、密封性能を安定化させることができる。

また、ケースにおける第一フランジ部の内周側で第二リップシール部材の密封流体側端面に全周に亙って密接する環状突起を第一リップシール部材における径方向部の大気側端面に設けた場合には、該部シール性を向上させることができ、しかもシール部が第二リップシール部材を全周に亙って押圧するので、第二リップシール部材の姿勢を安定化させることができ、この点からも密封性能を安定化させることができる。

本発明の第一実施例に係るリップタイプシールを装着するウォーターポンプの断面図 同リップタイプシールの要部断面図 本発明の第二実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 本発明の第三実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 本発明の第四実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 本発明の第五実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 本発明の第六実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 本発明の第七実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 従来例に係るリップシールの半裁断面図 他の従来例に係るリップシールの半裁断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）アダプタでゴムリップ液側部を押さえることにより、ゴムリップの液側方向への伸びを抑えるとともに、ここの接触抵抗でトルクに対する回り止めとして補助できることから、ゴムリップ外径部の締め代を下げることができ、結果ゴムリップの変形も抑制することができる。
（２）また、アダプタによってゴムリップが液側へ抜けることがなくなることから、ゴムリップを断面コの字形状にして背面部を設ける必要がなくなり、これによりカートリッジ挿入時にアダプタで液側を固定されたゴムリップの残留応力を大気側へ開放することができ、ゴムリップの伸び方向を大気側へ導くことができる。
（３）アダプタを付与する構造にすることにより、（イ）ゴムリップの液側への伸びの抑制および抜け防止、（ロ）ゴムリップの締め代低減によるゴムリップ変形量の抑制、（ハ）ゴムリップ背面部の削除によるゴムリップの伸び方向が大気側となる誘導が可能となる。これにより、ゴムリップの真円度や同軸度が良化し、密封性の向上を得ることができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係るリップタイプシール１を装着するウォーターポンプ７１の全体図を示しており、すなわちハウジング（ケーシング）７２にベアリング７３を介して回転可能に支持された軸（回転軸）７４の一端にプーリー７５が固定されるとともに他端にインペラー７６が固定されており、プーリー７５に駆動トルクが伝達されるとインペラー７６が回転して冷却水を圧送する。リップタイプシール１は、ハウジング７２の軸孔内周に装着されて軸７４の周面に摺動自在に密接することにより機内の密封流体（冷却水）が大気側（ベアリング側）へ漏洩するのを抑制する。

図２は、当該第一実施例に係るリップタイプシール１の要部断面を示しており、当該リップタイプシール１は以下のように構成されている。図の右側が密封流体側Ａ、図の左側が大気側Ｂである。

すなわち当該リップタイプシール１は、ハウジング７２の軸孔内周に装着されて軸７４の周面に摺動自在に密接するものであって、密封流体側Ａに配置されるゴム状弾性体製のシールリップ２４と、大気側Ｂに配置される樹脂製のシールリップ４３とを有して二段のリップ構造とされている。

また、当該リップタイプシール１はその構成部品として、ハウジング７２の軸孔内周に嵌合されるカートリッジ１１と、このカートリッジ１１に非接着で嵌合保持されたゴム状弾性体製の第一リップシール部材２１と、第一リップシール部材２１に非接着で嵌合保持されたケース３１と、ケース３１にカシメ保持された樹脂製の第二リップシール部材４１と、同じくケース３１にカシメ保持されるとともに第二リップシール部材４１の大気側Ｂに配置されて第二リップシール部材４１を支持するバックアップリング５１と、第一リップシール部材２１の密封流体側Ａでカートリッジ１１に嵌合されることにより第一リップシール部材２１をカートリッジ１１から抜け止めするアダプタ６１とよりなる六部品を有している。

このうち先ず、カートリッジ１１は、金属等所定の剛材、例えば金属板のプレス品よりなり、全体として環状に成形され、ハウジング７２の軸孔内周に嵌合される筒状部１２を有し、この筒状部１２の大気側端部から径方向内方へ向けてフランジ部（内向きフランジ部）１３が一体成形されている。また筒状部１２の密封流体側端部には、径方向外方へ向けて外向きフランジ部１４が一体成形されている。前者のフランジ部１３は、当該リップタイプシール１を組み立てるに際してケース３１が軸方向一方から突き当てられる端壁部として作用し、組み立て後はアダプタ６１との間にケース３１および第一リップシール部材２１を挟み込む端壁部として作用する。後者の外向きフランジ部１４は、当該リップタイプシール１をハウジング７２の軸孔に挿入するに際してハウジング７２の軸孔開口周縁部に突き当たることにより挿入長さ（軸方向挿入深さ）を規定する作用を奏するが、リップタイプシール１が軸孔の奥深くに装着される場合には省略される場合もある。また筒状部１２の外周面には、当該カートリッジ１１と軸孔内周面との間に介在してシール作用をなすための弾性皮膜よりなる外周シール部１５が全周に亙って被着されている。

第一リップシール部材２１は、所定のゴム状弾性体（例えばＨ−ＮＢＲ）よりなり、全体として環状に成形され、カートリッジ１１の筒状部１２の内周側に非接着で嵌合された円筒部２２を有し、この円筒部２２の密封流体側端部から径方向内方へ向けて環状の径方向部２３が一体成形され、径方向部２３の内周端部から密封流体側Ａへ向けてシールリップ（第一シールリップ）２４が一体成形されている。シールリップ２４はそのリップ端２４ａで軸７４の周面に摺動自在に密接するものであって、摺動部には軸回転時にポンピング作用をなすネジ部（ネジシール）２５が設けられている。

ケース３１は、金属板（例えばステンレス鋼または鋼（ＳＰＣＣ、ＳＰＨＣ等））のプレス加工品よりなり、全体として環状に成形され、第一リップシール部材２１の円筒部２２の内周側であって径方向部２３とカートリッジ１１のフランジ部１３との間に非接着で嵌合された筒状部３２を有し、この筒状部３２の密封流体側端部から径方向内方へ向けて第一フランジ部３３が一体成形され、筒状部３２の大気側端部から径方向内方へ向けて第二フランジ部３４が一体成形されている。したがってケース３１は全体として径方向内方へ向けて開口する断面コ字形に形成され、組み立て後、筒状部３２は円筒部２２に、第一フランジ部３３は径方向部２３に、第二フランジ部３４はフランジ部１３にそれぞれ密接する。第一フランジ部３３には回り止めのための凸部３５および凹部３６が形成されているが、これらについては後述する。

第二リップシール部材４１は、所定の樹脂材料（例えばＰＴＦＥ）よりなり、全体として環状に成形され、環状の平面部４２を有し、この平面部４２の内周端部にシールリップ（第二シールリップ）４３が密封流体側Ａへ傾斜するように一体成形されている。シールリップ４３はそのリップ端４３ａで軸７４の周面に摺動自在に密接するものであって、第一シールリップ２４の大気側Ｂに配置されているので、第一シールリップ２４が一次シールをなすのに対して、二次シールをなすことになる。

バックアップリング５１は、ケース３１と同じく金属板（例えばステンレス鋼または鋼（ＳＰＣＣ、ＳＰＨＣ等））のプレス品よりなり、全体として環状に成形され、円筒部５２を有し、この円筒部５２の密封流体側端部から径方向内方へ向けてフランジ部５３が一体成形されている。このバックアップリング５１は第二リップシール部材４１の大気側Ｂに配置され、第二リップシール部材４１をその大気側Ｂから支持する作用をなす。

第二リップシール部材４１およびバックアップリング５１は、上記したようにケース３１によってカシメ保持されており、ケース３１の筒状部３２の内周側であって第一および第二フランジ部３３，３４の間に第二リップシール部材４１の平面部４２とバックアップリング５１の円筒部５２とが軸方向に並んでカシメ固定されている。カシメ加工は、比較的薄肉の屈曲部を有する第二フランジ部３４を折り曲げることによりこれを行なう。カシメ後、第二リップシール部材４１は平面部４２をもって第一フランジ部３３に圧接することになる。

アダプタ６１は、ケース３１およびバックアップリング５１と同じく金属板（例えばステンレス鋼または鋼（ＳＰＣＣ、ＳＰＨＣ等））のプレス品よりなり、全体として環状に成形され、第一リップシール部材２１の円筒部２２の密封流体側Ａにおいてカートリッジ１１の筒状部１２の内周側に嵌合された環状部６２を有し、この環状部６２の大気側端部から径方向内方へ向けて内向きフランジ状の押さえ部６３が一体成形され、押さえ部６３の内周端部は密封流体側Ａへ屈曲せしめられている。このアダプタ６１は、押さえ部６３をもって第一リップシール部材２１を押さえ、抜け止めし、姿勢を安定化させるものであって、その機能を十分発揮し得るよう押さえ部６３の内径寸法はケース３１の第一フランジ部３３の外径寸法よりも小さく設定され、これにより両者３３，６３の間に第一リップシール部材２１の径方向部２３の一部を挟み込む構造とされている。

また、ケース３１と第二リップシール部材４１とを回り止めするための回り止め構造が設けられており、この回り止め構造がケース３１の第一フランジ部３３に設けた凸部３５によって構成されている。すなわちケース３１における第一フランジ部３３の大気側端面に円周上一部の凸部３５が設けられ、この凸部３５が第二リップシール部材４１と円周方向に係合することによりケース３１と第二リップシール部材４１とが回り止めされている。係合は、カシメ加工時にカシメ力によって凸部３５が第二リップシール部材４１の表面に食い込むことによってなされるが、対応する凹部を第二リップシール部材４１に予め設けて凸部３５を嵌め込むようにしても良い。

また、上記したようにケース３１は金属板のプレス加工品よりなるので、上記凸部３５をプレス加工によって形成すると、第一フランジ部３３の密封流体側端面に、凸部３５に対応する円周上一部の凹部３６が形成される。したがってこの凹部３６にゴム状弾性体製の第一リップシール部材２１が円周方向に係合することによりケース３１と第一リップシール部材２１とが回り止めされ、ここにも回り止め構造が設けられている。係合は、第一リップシール部材２１に対するケース３１の圧入代を利用して第一リップシール部材２１の一部のゴムが凹部３６に食い込むことによってなされるが、対応する凸部を第一リップシール部材２１に予め設けて凹部３６に嵌め込むようにしても良い。凸部３５および凹部３６は円周上所要数設けられ、すなわち円周上一箇所または複数箇所に設けられる。

また、第一リップシール部材２１における径方向部２３の大気側端面に環状突起２６が設けられている。この環状突起２６はケース３１の第一フランジ部３３の内周側において第二リップシール部材４１の密封流体側端面に全周に亙って密接し、両リップシール部材２１，４１間をシールする。したがってこのような突起２６が設けられていることにより、第一リップシール部材２１と、第二リップシール部材４１およびバックアップリング５１を含むケース３１にて組み立てられた組立体との間のシール性を向上させることができる。また、上記回り止め構造が周方向部分的であるのに対し、このような環状突起２６を設けて第一リップシール部材２１で第二リップシール部材４１を周方向一様に押さえた方が、第二リップシール部材４１の姿勢が安定し、よってこの点からもシール性を向上させることができる。

上記構成のリップタイプシール１は、上記したように例えば自動車用ウォーターポンプ向けのシャフトシールとして用いられるものであって、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、上記構成のリップタイプシール１はその構成部品として、カートリッジ１１、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材２１、ケース３１、樹脂製の第二リップシール部材４１、バックアップリング５１およびアダプタ６１よりなる六部品を有し、このうちゴム状弾性体製の第一リップシール部材２１はカートリッジ１１に非接着で嵌合され、ケース３１は第一リップシール部材２１に非接着で嵌合され、樹脂製の第二リップシール部材４１およびバックアップリング５１はケース３１にカシメ保持され、アダプタ６１はカートリッジ１１に嵌合されている。したがって六部品が互いに接着されることなく非接着で組み立てられていることから、シール分解時に各部品を容易に分離・分別することが可能とされている。したがって、リップタイプシール１の構成部品を材質上の仕分けをしたうえで処分すると云うリサイクル上の要請に応えることができる。

また、第二リップシール部材４１およびバックアップリング５１はケース３１にカシメ保持されているので、この三部品３１，４１，５１は非接着であっても互いに強固に組み付けられ、軸方向に相対変位することがない。ケース３１はその密封流体側の第一フランジ部３３が第一リップシール部材２１の径方向部２３に接するように配置されるとともに大気側の第二フランジ部３４がカートリッジ１１のフランジ部１３に接するように配置されているので、このカートリッジ１１、ケース３１および第一リップシール部材２１は互いに軸方向に正確に位置決めされる。第一リップシール部材２１の密封流体側でカートリッジ１１にはアダプタ６１が嵌合されているので、第一リップシール部材２１がカートリッジ１１から軸方向に抜けることがない。したがって六部品のすべてが互いに連関して強固に組み付けられていることから、部品同士の組み付け保持力を増大することが可能とされている。したがって、上記先行技術のようにハウジングからリップタイプシールを取り外す際に一部の部品のみが引き抜かれると云った不都合が生じるのを防止することができる。

また、上記構成のリップタイプシール１においては、当該リップタイプシール１をハウジング７２に装着する際にすでに六部品がカシメおよび嵌合により一体化されており、即使用可能な状態に組み立てが完了している。したがって、上記従来の非接着タイプのリップシールの装着工程において必要とされたような、軸方向の組み付け長さ精度を維持するための調整工程等を省略することができる。

また、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材２１はカートリッジ１１に非接着で嵌合され、ケース３１は第一リップシール部材２１に非接着で嵌合されているので、当該リップタイプシール１は、金属（カートリッジ１１またはケース３１）にゴム状弾性体（第一リップシール部材２１）を加硫接着すると云う構成を有していない。したがって、当該リップタイプシール１が高負荷条件で使用されてもゴム状弾性体に接着構造特有の発泡現象が発生することがなく、よってリップタイプシール１の耐発泡性を向上させ、密封性能を安定化させることができる。

また、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材２１をカートリッジ１１に挿入する際に第一リップシール部材２１をあまり変形させず、第一リップシール部材２１の密封流体側にアダプタ６１を嵌合することによって第一リップシール部材２１をカートリッジ１１から抜け止めする構成としたために、第一リップシール部材２１があまり変形しない結果として、第一リップシール部材２１のシールリップ２４の真円度や同軸度を確保することができる。したがって、第一リップシール部材２１のシールリップ２４による密封性能を安定化させることができる。

更にまた、ケース３１における第一フランジ部３３の大気側端面に円周上一部の凸部３５が設けられ、この凸部３５が樹脂製の第二リップシール部材４１と係合することによってケース３１および第二リップシール部材４１が回り止めされているために、ケース３１に円周上一部の凸部３５を設けるのみの簡単な構成で部品同士を有効に回り止めすることができる。したがって、樹脂製の第二リップシール部材４１が軸７４との摺動により共回りするのを防止することができ、よってこの点からも密封性能を安定化させることができる。

また、上記凸部３５がプレス加工で形成されるのに伴って第一フランジ部３３の裏面に円周上一部の凹部３６が設けられ、この凹部３６にゴム状弾性体製の第一リップシール部材２１が係合することによってケース３１および第一リップシール部材２１が回り止めされているために、ケース３１に円周上一部の凹部３６を設けるのみの簡単な構成で部品同士を有効に回り止めすることができる。したがって、第二リップシール部材４１、バックアップリング５１およびケース３１よりなる組み立て品が軸７４との摺動により共回りするのを防止することができ、よってこの点からも密封性能を安定化させることができる。

また、ケース３１における第一フランジ部３３の内周側で第二リップシール部材４１の密封流体側端面に全周に亙って密接する環状突起２６が第一リップシール部材２１における径方向部２３の大気側端面に設けられているために、該部シール性を向上させることができ、しかも環状突起２６が第二リップシール部材４１を全周に亙って押圧するので、第二リップシール部材４１の姿勢を安定化させることができる。したがってこの点からしても密封性能を安定化させることができる。

第二実施例・・・
尚、上記第一実施例では、カートリッジ１１のフランジ部１３とケース３１の第二フランジ部３４とは互いに軸方向に突き当てられる構成とされているが、ここに回り止め構造を設けると、樹脂製の第二リップシール部材４１、バックアップリング５１およびケース３１よりなる組立体が軸７４との摺動により共回りするのを有効に防止することができる。図３は、第二実施例として、このような回り止め構造を設けたものであって、すなわちカートリッジ１１のフランジ部１３の内周縁部に円周上一部の爪部１６が設けられるとともにこの爪部１６に対応してケース３１の第二フランジ部３４の内周縁部に切欠部３７が設けられ、爪部１６が密封流体側Ａへ折り曲げられて切欠部３７に係合することによりカートリッジ１１およびケース３１が回り止めされている。爪部１６および切欠部３７は円周上一箇所または複数個所（例えば３等配）に設けられる。

上記第一実施例における第一リップシール部材２１のシールリップ２４には、その摺動部に、軸回転時にポンピング作用をなして密封流体を押し戻すことによりシール作用を発揮するネジ部（ネジシール）２５が設けられているが、このネジ部２５については以下のようなバリエーションが考えられる。

第三実施例・・・
すなわち、上記第一実施例に係る図１では、ネジ部２５が片方向ネジ構造とされているのに対し、第三実施例として示す図４では、ネジ部２５が両方向ネジ構造とされ、すなわち傾斜方向（ネジの傾きの方向）を互いに反対向きとする正方向のネジ（単位ネジ）２５ａと逆方向のネジ（単位ネジ）２５ｂとが円周上交互に多数設けられている。通常は、ポンプの機種ごとに軸７４の回転方向が決められているので、ネジ部２５は片方向ネジ構造であっても十分に機能するが、多機種のポンプにリップタイプシール１を組み込むことを考慮すると、ネジ部２５は両方向ネジ構造であるほうが良く、このようにネジ部２５が両方向ネジ構造であれば、軸７４がいずれの方向に回転する場合であっても対応することができる。

第四実施例・・・
但し、本発明においてネジ部２５は付加的な構造であるので、第四実施例として示す図５のように、ネジ部２５は省略されても良い。このネジ無し構造は、シールリップ２４の軸７４への密着性を良好にしてシール性を向上させたい場合などに用いられる。

また、図示はしないが、ネジ部２５としては、軸回転時にポンピング作用をなして密封流体を吸い込むことにより潤滑作用を発揮するものをシールリップ２４の摺動部に設けることも考えられる。

カートリッジ１１については、以下のバリエーションが考えられる。

すなわち、ハウジング７２のボア径（軸孔内径）にリップタイプシール１を適合させるために、カートリッジ１１として径方向立体構造のものを用いることとし、このようにすれば、リップタイプシール１としてワンサイズを用意することにより多機種のポンプへの適用が可能になる。また、ハウジング形状や周辺部品との位置関係で、異なる断面Ｓ字形状を備えるカートリッジ１１を用意しておくことで、多機種のポンプへの適用が可能となり、メカニカルシールからのパーツ変更も可能となる。

第五ないし第七実施例・・・
このような観点から、第五実施例として示す図６、第六実施例として示す図７および第七実施例として示す図８ではそれぞれ、カートリッジ１１が以下のように構成されている。

すなわち、カートリッジ１１は、金属等所定の剛材、例えば金属板のプレス品よりなり、全体として環状に成形され、大気側端部に内向きフランジ部１３を一体成形した筒状部１２を有し、この筒状部１２の密封流体側端部に径方向外方へ向けて断面円弧形の内周側反転部１７が一体成形され、この内周側反転部１７の外周端部から径方向斜め外方へ向けて断面直線状の径方向拡大部１８が一体成形され、この径方向拡大部１８の外周端部に径方向外方へ向けて断面円弧形の外周側反転部１９が一体成形され、この外周側反転部１９の外周端部から軸方向一方（密封流体側）へ向けて外周側筒状部２０が一体成形され、この外周側筒状部２０の密封流体側端部に外向きフランジ部１４が一体成形されており、これらカートリッジ１１は、筒状部１２の内周側に第一リップシール部材２１およびアダプタ６１を保持するとともに、外周側筒状部２０をもってハウジング７２の軸孔内周に嵌合される。カートリッジ１１は全体として断面Ｓ字形状を呈する。径方向拡大部１８はリップタイプシール１の中心軸線と直交する平面状のものでも良い。

図６の例では、内向きフランジ部１３よりも外周側反転部１９のほうが軸方向一方（大気側）へ突出するとともに外向きフランジ部１４よりも内周側反転部１７のほうが軸方向一方（密封流体側）へ突出する形状とされている。図７の例では、内向きフランジ部１３よりも外周側反転部１９のほうが軸方向一方（大気側）へ突出するとともに内周側反転部１７よりも外向きフランジ部１４のほうが軸方向一方（密封流体側）へ突出する形状とされている。また図８の例では、外周側反転部１９よりも内向きフランジ部１３のほうが軸方向一方（大気側）へ突出するとともに内周側反転部１７よりも外向きフランジ部１４のほうが軸方向一方（密封流体側）へ突出する形状とされており、このように、これら形状を適宜変更することよってハウジング７２の端面７２ａに対するリップタイプシール１の軸方向挿入深さを調整することが可能とされている。

１ リップタイプシール
１１ カートリッジ
１２ 筒状部
１３，５３ フランジ部
１４ 外向きフランジ部
１５ 外周シール部
１６ 爪部
１７ 内周側反転部
１８ 径方向拡大部
１９ 外周側反転部
２０ 外周側筒状部
２１ 第一リップシール部材
２２，５２ 円筒部
２３ 径方向部
２４，４３ シールリップ
２４ａ，４３ａ リップ端
２５ ネジ部
２５ａ，２５ｂ ネジ
２６ 環状突起
３１ ケース
３２ 筒状部
３３ 第一フランジ部
３４ 第二フランジ部
３５ 凸部
３６ 凹部
３７ 切欠部
４１ 第二リップシール部材
４２ 平面部
５１ バックアップリング
６１ アダプタ
６２ 環状部
６３ 押さえ部
７１ ウォーターポンプ
７２ ハウジング
７２ａ 端面
７３ ベアリング
７４ 軸
７５ プーリー
７６ インペラー
Ａ 密封流体側
Ｂ 大気側

Claims (5)

1. ハウジングの軸孔内周に装着されて軸の周面に摺動自在に密接することにより機内の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制するリップタイプシールであって、
   前記軸孔内周に嵌合されるカートリッジと、前記カートリッジに非接着で嵌合されたゴム状弾性体製の第一リップシール部材と、前記第一リップシール部材に非接着で嵌合されたケースと、前記ケースにカシメ保持された樹脂製の第二リップシール部材およびこれを支持するバックアップリングと、前記第一リップシール部材の密封流体側で前記カートリッジに嵌合されたアダプタとを有し、
   前記カートリッジは、筒状部の大気側端部に内向きのフランジ部を一体に有し、
   前記第一リップシール部材は、前記カートリッジの筒状部の内周側に嵌合された円筒部と、前記円筒部の密封流体側端部に設けられた径方向部と、前記径方向部の内周端部に設けられたシールリップとを一体に有し、
   前記ケースは、前記第一リップシール部材の円筒部の内周側であって前記径方向部およびカートリッジのフランジ部の間に嵌合された筒状部と、前記径方向部に接するように前記筒状部の密封流体側端部に設けられた第一フランジ部と、前記カートリッジのフランジ部に接するように前記筒状部の大気側端部に設けられた第二フランジ部とを一体に有し、前記第一および第二フランジ部の間に前記第二リップシール部材およびバックアップリングをカシメ保持し、
   前記アダプタは、前記第一リップシール部材の密封流体側で前記カートリッジに嵌合されることにより前記第一リップシール部材を前記カートリッジから抜け止めすることを特徴とするリップタイプシール。
2. 請求項１記載のリップタイプシールにおいて、
   ケースにおける第一フランジ部の大気側端面に円周上一部の凸部が設けられ、前記凸部が樹脂製の第二リップシール部材と係合することにより前記ケースおよび第二リップシール部材が回り止めされていることを特徴とするリップタイプシール。
3. 請求項２記載のリップタイプシールにおいて、
   前記凸部がプレス加工で形成されることにより第一フランジ部の密封流体側端面に前記凸部に対応する円周上一部の凹部が設けられ、前記凹部にゴム状弾性体製の第一リップシール部材が係合することにより前記ケースおよび第一リップシール部材が回り止めされていることを特徴とするリップタイプシール。
4. 請求項１、２または３記載のリップタイプシールにおいて、
   カートリッジにおけるフランジ部の内周縁部に円周上一部の爪部が設けられるとともに前記爪部に対応してケースにおける第二フランジ部の内周縁部に切欠部が設けられ、前記爪部が折り曲げられて前記切欠部に係合することにより前記カートリッジおよびケースが回り止めされていることを特徴とするリップタイプシール。
5. 請求項１、２、３または４記載のリップタイプシールにおいて、
   ケースにおける第一フランジ部の内周側で第二リップシール部材の密封流体側端面に全周に亙って密接する環状突起が、第一リップシール部材における径方向部の大気側端面に設けられていることを特徴とするリップタイプシール。

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