JP5212670B2

JP5212670B2 - ウォーターポンプ用密封装置

Info

Publication number: JP5212670B2
Application number: JP2011151607A
Authority: JP
Inventors: 真哉中岡; 晋治長澤; 馨安杖
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: JP2011252497A

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、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、前記筒状固定部の機内側端部に径方向内方へ向けて設けられたフランジ部と、前記フランジ部の内周端部に設けられるとともに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、前記固定リング部の機外側端部に径方向内方へ向けて設けられたフランジ部と、前記フランジ部の内周端部に設けられるとともに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、前記固定リング部、フランジ部およびバックアップリング部に囲まれる環状の凹部が前記樹脂リングに形成され、断面略Ｕ字形を呈する前記シールリップのリップ基部が前記凹部に機内側から嵌め込まれ、これにより当該密封装置の外周部から内周部へかけて前記ゴムリングの筒状固定部、前記樹脂リングの固定リング部、前記ゴムリングのリップ基部および前記樹脂リングのバックアップリング部が径方向に一列に並べられるゴム・樹脂交互の積層構造が設定されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、前記樹脂リングを軸方向に抜け止めするフランジ状の内向き係合部が前記ゴムリングにおける筒状固定部の機外側端部に一体に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項１または２記載の密封装置において、軸の周面に摺動自在に密接するリップ状の内周シール部が前記樹脂リングにおけるバックアップリング部の機外側端部であってフランジ部の内周部に一体に設けら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。

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る。

また、樹脂リングの筒状固定部、フランジ部およびバックアップリング部に囲まれる環状の凹部にゴムリングのリップ基部を軸方向一方から嵌め込む構成としたために、凹部に嵌め込んだリップ基部は樹脂リングに保持され、よって密封流体圧が作用しても殆ど変形することがない。したがって、このリップ基部に連なるリップ先端部の軸に対する接触姿勢を安定化させることができ、よってこの点からもシールリップの耐圧性および耐摩耗性を向上させることができる。

また、ゴムリングにおける筒状固定部の機外側端部にフランジ状の内向き係合部を一体に設けた場合には、樹脂リングが軸方向に脱落するのを抑制することができ、樹脂リングにおけるバックアップリング部の機外側端部であってフランジ部の内周部にリップ状の内周シール部を一体に設けた場合には、機外側のダスト等の異物がバックアップリング部の内周に侵入するのを抑制することができる。

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

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。

シールリップ１４は、フランジ部１３の内周端部に一体成形された断面略Ｕ字形のリップ基部１７と、このリップ基部１７の内周端部に斜め内方へ向けて一体成形されたリップ先端部１８とを一体に有しており、後者のリップ先端部１８には、軸４に対する締め代を調整するため、図示するようにガータースプリング１９が嵌着されることもある。

また、筒状固定部１２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１５が一体に成形されており、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。

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。

また、固定リング部２２の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部２６が一体成形され、このフランジ部２６の内周端部に機内側Ａへ向けてバックアップリング部２３が一体成形されている。バックアップリング部２３はシールリップ１４の背面側（機外側Ｂ）であってリップ基部１７の内周側に配置され、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。

また、バックアップリング部２３の機外側端部であってフランジ部２６の内周部には斜め内方へ向けてリップ状の内周シール部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。

また、上記したように樹脂リング２１は、固定リング部２２、フランジ部２６およびバックアップリング部２３を一体に有しているので、これらに囲まれる環状の凹部２７が形成され、この凹部２７にゴムリング１１におけるシールリップ１４のリップ基部１７が機内側Ａから嵌め込まれるように構成されている。したがってこのように凹部２７にリップ基部１７が嵌め込まれる結果として、当該密封装置１の外周部から内周部へかけて、ゴムリング１１の筒状固定部１２、樹脂リング２１の固定リング部２２、ゴムリング１１のリップ基部１７、樹脂リング２１のバックアップリング部２３が径方向に一列に並べられるゴム・樹脂交互の積層構造が設定されている。

上記ゴムリング１１および樹脂リング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、樹脂リング２１の固定リング部２２、フランジ部２６およびバックアップリング部２３に囲まれる環状の凹部２７にゴムリング１１のリップ基部１７を軸方向一方から嵌め込む構成としたために、凹部２７に嵌め込んだリップ基部１７は樹脂リング２１に保持され、よって密封流体圧が作用しても殆ど変形することがない。したがって、このリップ基部１７に連なるリップ先端部１８の軸４に対する接触姿勢を安定化させることができ、よってこの点からもシールリップ１４の耐圧性および耐摩耗性を向上させることができる。

尚、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を設けるようにしても良い。

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
１３，２６フランジ部
１４シールリップ
１４ａ受圧面
１５内向き係合部
１７リップ基部
１８リップ先端部
１９ガータースプリング
２１樹脂リング
２２固定リング部
２３バックアップリング部
２５内周シール部
２７凹部
Ａ機内側
Ｂ機外側

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（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、前記筒状固定部（１２）の機内側端部に径方向内方へ向けて設けられたフランジ部（１３）と、前記フランジ部（１３）の内周端部に設けられるとともに前記軸（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、前記固定リング部（２２）の機外側端部に径方向内方へ向けて設けられたフランジ部（２６）と、前記フランジ部（２６）の内周端部に設けられるとともに前記シールリップ（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、
前記固定リング部（２２）、フランジ部（２６）およびバックアップリング部（２３）に囲まれる環状の凹部（２７）が前記樹脂リング（２１）に形成され、断面略Ｕ字形を呈する前記シールリップ（１４）のリップ基部（１７）が前記凹部（２７）に機内側（Ａ）から嵌め込まれ、これにより当該密封装置（１）の外周部から内周部へかけて前記ゴムリング（１１）の筒状固定部（１２）、前記樹脂リング（２１）の固定リング部（２２）、前記ゴムリング（１１）のリップ基部（１７）および前記樹脂リング（２１）のバックアップリング部（２３）が径方向に一列に並べられるゴム・樹脂交互の積層構造が設定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。
請求項１記載の密封装置において、
前記樹脂リング（２１）を軸方向に抜け止めするフランジ状の内向き係合部（１５）が前記ゴムリング（１１）における筒状固定部（１２）の機外側端部に一体に設けら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。
請求項１または２記載の密封装置において、
軸（４）の周面に摺動自在に密接するリップ状の内周シール部（２５）が前記樹脂リング（２１）におけるバックアップリング部（２３）の機外側端部であってフランジ部（２６）の内周部に一体に設けら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。