JPH1144365A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向の寸法短縮・小型化を図ると共に、シ
ール性能の安定化を図り、加えて、シールリング等の取
付の信頼性を向上したメカニカルシールを提供すること
にある。 【解決手段】 ベローズ１５のシールリング１４側の端
部１５ａと断面略コ字状のカートリッジ１６の中間壁部
１６ｂとの間に、細幅薄板を螺旋状に巻回したコイルド
ウェーブスプリング１８が圧縮状態で介装され、ベロー
ズの他端部１５ｂは、コイルドウェーブスプリング１８
の内周側で、カートリッジ１６の内周側筒部１６ａに取
り付けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車エン
ジンの冷却水ポンプに用いられ、外筒を有するメカニカ
ルシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からメカニカルシールの一種とし
て、図３に示すように、外筒を有する形式のメカニカル
シールが知られている（実公平１−１８９３１号公報参
照）。このメカニカルシールは、大略的には、駆動機構
例えば自動車エンジンの冷却水ポンプの枢軸に固定され
て枢軸と共に回転される内周側筒部と、ポンプのハウジ
ングに固定される外周側筒部とからなっている。内周側
筒部には、枢軸と共に回転する摺動部材としてのメイテ
ィングリング１が設けられ、このメイティングリング１
の内周側および背面側は、カップガスケット２を介して
スリーブ３の断面略コ字状の端部３ａに圧入固定されて
いる。

【０００３】外周側筒部には、メイティングリング１に
対向して摺動するシールリング４と、このシールリング
４を軸方向に付勢するためのベローズ５とが隣接して配
置され、断面略コ字状のカートリッジ６内に嵌装されて
いる。ベローズ５の両端部５ａ，５ｂは、スプリングホ
ルダー７を介してコイルスプリング８により軸方向に付
勢されていると共に、シールリング４とカートリッジ６
とに接着固定されている。シールリング４の内周側は、
カートリッジ６に設けた突起部６ａに相対した切欠き部
を有し、軸方向の動きを妨げることなく、径方向の動き
に対する廻り止めの機構を有している。

【０００４】上述した内周側筒部において、メイティン
グリング１がカップガスケット２を介してスリーブ３の
断面略コ字状の端部３ａに圧入固定される一方、外周側
筒部において、シールリング４がベローズ５、スプリン
グホルダー７及びベローズ５を介してカートリッジ６に
嵌装された後、カートリッジ６の内筒部６ｂの内側に、
スリーブ３の内筒部３ｂが挿入され、このスリーブ３の
内筒部３ｂの先端部３ｃが折曲されて、メカニカルシー
ルが一体的に製造されている。このように一体化された
メカニカルシールは、取付治具を用いて例えばポンプの
枢軸及びハウジングに圧入固定される。

【０００５】また、ベローズ５及びコイルスプリング８
が軸方向に圧縮された状態で発揮する付勢力によって、
シールリング４の摺動面４ａがメイティングリング１に
対して押圧され、適切な面圧力が与えられるようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図３に示したメカニカルシールにあっては、メカニカ
ルシールを装着する例えば冷却水ポンプの小型化が近年
加速度的に進むのに対し、軸方向に長尺物となるコイル
スプリング８をカートリッジ６内に配置しており、しか
も、ベローズ５の両端部５ａ，５ｂをカートリッジ６内
で挟持するようにしているため、コイルスプリング８の
径寸法を大きくせずに軸方向寸法を小さくすることは困
難であり、メカニカルシールの構造上、軸方向の大幅な
寸法短縮・小型化が図れず、ポンプの小型化が阻害され
ているといったことがある。

【０００７】また、上述した図３に示したメカニカルシ
ールにあっては、メイティングリング１に対するシール
リング４の摺動面４ａの面圧力は、コイルスプリング８
の付勢力に加えて、ベローズ５の付勢力とによって得て
いるが、ベローズ５の付勢力の割合が全体の付勢力の中
で比較的大きく、しかも、部品製作及び取付精度によっ
て付勢力のバラツキが発生することが避けられず、その
結果、シール性能への影響が避けられなかったといった
ことがある。

【０００８】さらに、シールリング４、ベローズ５等の
取付に接着剤を多用しているため、接着剤が不要な部分
に付着するといったこと、接着剤の信頼性が悪いといっ
たこと、また、工期が長いといったことがある。

【０００９】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、その目的は、軸方向の寸法短縮・
小型化を図ると共に、シール性能の安定化を図り、加え
て、シールリング等の取付の信頼性を向上したメカニカ
ルシールを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明に係るメカニカルシールは、駆動機構の枢
軸に固定されて枢軸と共に回転される内周側筒部と、前
記駆動機構のハウジングに固定される外周側筒部とを備
え、前記内周側筒部には、枢軸と共に回転する摺動部材
としてのメイティングリングが設けられ、このメイティ
ングリングの内周側および背面側がカップガスケットを
介してスリーブの端部に圧入固定され、前記外周側筒部
には、メイティングリングに対向して摺動するシールリ
ングと、このシールリングを軸方向に付勢するためのベ
ローズとが隣接して配置されて、断面略コ字状のカート
リッジ内に嵌装されたメカニカルシールにおいて、前記
ベローズのシールリング側の端部と前記断面略コ字状の
カートリッジの中間壁部との間に、細幅薄板を螺旋状に
巻回したコイルドウェーブスプリングが圧縮状態で介装
され、前記ベローズの他端部は、前記コイルドウェーブ
スプリングの内周側で、前記断面略コ字状のカートリッ
ジの内周側筒部に取り付けられていることを特徴とす
る。

【００１１】このように、本発明によれば、ベローズの
シールリング側の端部と断面略コ字状のカートリッジの
中間壁部との間に、細幅薄板を螺旋状に巻回したコイル
ドウェーブスプリングが圧縮状態で介装され、しかも、
ベローズの他端部は、断面略コ字状のカートリッジの内
周側筒部に取り付けられて止端されているため、メカニ
カルシールの軸方向寸法を大幅に短縮することができ、
その結果、駆動機構例えば冷却水ポンプの小型化を図る
ことができ、ひいては、コストの低減も図ることができ
る。

【００１２】また、ベローズの他端部は、断面略コ字状
のカートリッジの内周側筒部に取り付けられて止端され
ており、従来のように、ベローズの両端部がベローズの
シールリング側の端部と断面略コ字状のカートリッジの
中間壁部との間に圧縮状態で介装されているものではな
く、かつその形状効果によりベローズからシールリング
に加えられる付勢力も小さくなり（従来品に比較してほ
ぼ半減）、そのバラツキを少なくすることができる。そ
のため、メイティングリングに対するシールリングの摺
動面の面圧力全体の中で、ベローズが寄与する付勢力の
割合を比較的小さくでき、その結果、安定したシール性
能を得ることができ、ひいては、シール性能の信頼性を
向上することができる。

【００１３】さらに、上記のような構成にしているた
め、接着剤を用いる必要がなく、従来のように、接着剤
が不要な部分に付着するといったこと、接着剤の信頼性
が悪いといったこと、工期が長いといったことを避ける
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
メカニカルシールを図面を参照しつつ説明する。図１
は、本発明の一実施の形態に係るメカニカルシールの縦
断面図であり、図２は、図１に示すメカニカルシールに
装着されたコイルドウェーブスプリングの模式図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【００１５】メカニカルシールは、大略的には、駆動機
構例えば自動車エンジンの冷却水ポンプの枢軸に固定さ
れて枢軸と共に回転される内周側筒部Ａと、ポンプのハ
ウジングに固定される外周側筒部Ｂとからなっている。
内周側筒部Ａには、枢軸と共に回転する摺動部材として
のメイティングリング１１が設けられ、このメイティン
グリング１１の内周側および背面側は、カップガスケッ
ト１２を介してスリーブ１３の断面略コ字状の端部１３
ａに圧入固定されている。

【００１６】この内周側筒部Ａの組立に際して、図３に
示す従来の場合には、スリーブ３の断面略コ字状の端部
３ａに対してカップガスケット２の内周部に予め締代を
与えておいて、装着時カップガスケット２の内周部とス
リーブ３の断面略コ字状の端部３ａとの間にアルコール
を塗布して圧入しているが、アルコールの摺動面付着、
カップガスケット２のめくれ、メイティングリング１の
傾きといった問題があった。

【００１７】これに対して、図１に示す本実施の形態で
は、スリーブ１３の断面略コ字状の端部１３ａに対して
カップガスケット１２の内周部には締代を与えないで、
何も塗布せずに装着し、装着後、メイティングリング１
１の摺動面を治具で押さえておいて、スリーブ１３の内
周側から拡げを行い締代を与えているため、上記の問題
を回避することができる。

【００１８】また、外周側筒部Ｂには、メイティングリ
ング１１に対向して摺動するシールリング１４と、この
シールリング１４を軸方向に付勢するためのベローズ１
５とが隣接して配置され、断面略コ字状のカートリッジ
１６内に嵌装されている。このベローズ１５の端部１５
ａの外周には、ケース１７が設けられている。

【００１９】このシールリング１４とベローズ１５との
固定に関して、従来は、接着剤によって接着されていた
が、接着剤が不要な部分に付着するといったこと、接着
剤の信頼性が悪いといったこと、また、工期が長いとい
ったことがあった。

【００２０】これに対して、本実施の形態では、ケース
１７を予めテーパ状に開いた状態でベローズ１５とシー
ルリング１４をセットし、ケース１７をストレートにか
しめることで、ベローズ１５とシールリング１４間に締
代を与えており、接着剤を使用していないため、上記の
ような問題を回避することができる。

【００２１】さらに、ベローズ１５の他端部１５ｂは、
断面略コ字状のカートリッジ１６の内周側筒部１６ａに
ガータスプリング１９により取り付けられて止端されて
いる。このベローズ１５とカートリッジ１６との固定
も、従来は、接着剤によって接着されていたが、接着剤
が不要な部分に付着するといったこと等の問題があっ
た。

【００２２】これに対して、本実施の形態では、ガータ
スプリング１９の緊迫力によってベローズ１５の他端部
１５ｂ（リップ部）に締代を与え、カートリッジ１６に
装着する際には、治具により内周を拡げておいてカート
リッジ１６の廻り止め部１６ｃを通過させ、所定位置で
治具を外して位置決めをする。接着剤を使用していない
ため、上記のような問題を回避することができる。ま
た、ベローズ１５が抜け出さないようにするため、カー
トリッジ１６に円周上の突起１６ｄを予め設け、ストッ
パーとしてもよい。

【００２３】さらに、ベローズ１５の端部１５ａのケー
ス１７と断面略コ字状のカートリッジ１６の中間壁部１
６ｂとの間には、コイルドウェーブスプリング１８が圧
縮された状態で挟持されている。このコイルドウェーブ
スプリング１８は、図２に示すように、細幅薄板が螺旋
状に巻回されたものであり、その一例の仕様、例えば、
総巻数、有効巻数、波数／巻、山／平坦長、巻方向は、
下記の表１に示す通りである。

【００２４】

【表１】

【００２５】このような内周側筒部Ａを外周側筒部Ｂに
組み付ける際には、カートリッジ１６の内周側筒部１６
ａの内側に、スリーブ１３の内筒部１３ｂが挿入され、
このスリーブ１３の内筒部１３ｂの先端部１３ｃが折曲
されて、メカニカルシールが一体的に組立られている。
このように一体化されたメカニカルシールは、取付治具
を用いて例えばポンプの枢軸及びハウジングに圧入固定
される。

【００２６】尚、従来と同様に、シールリング１４の内
周部とカートリッジ１６の内周筒部に廻り止め部１６ｃ
を設け、摺動トルクによるシールリング１４の円周方向
に対するねじれを抑制している。

【００２７】本実施の形態に係るメカニカルシールは、
上記のように構成されていることから、ベローズ１５の
シールリング１４側の端部１５ａと断面略コ字状のカー
トリッジ１６の中間壁部１６ｂとの間に、細幅薄板を螺
旋状に巻回したコイルドウェーブスプリング１８が圧縮
状態で介装され、加えて、ベローズ１５の他端部１５ｂ
は、カートリッジ１６の内周側筒部１６ａに取り付けら
れて止端されているため、メカニカルシールの軸方向寸
法を大幅に短縮することができる。

【００２８】また、ベローズ１５の他端部１５ｂ（リッ
プ部）は、断面略コ字状のカートリッジ１６の内周側筒
部１６ａに取り付けられて止端されており、従来のよう
に、ベローズの両端部がベローズのシールリング側の端
部と断面略コ字状のカートリッジの中間壁部との間に挟
持されているものではないため、ベローズ１５からシー
ルリング１４に加えられる付勢力も小さくなり、そのバ
ラツキを少なくすることができる。そのため、メイティ
ングリング１１に対するシールリング１４の摺動面の面
圧力全体の中で、ベローズ１５が寄与する付勢力の割合
を小さくでき、シール性能を安定化することができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種
々変形可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メカニカルシールの軸方向寸法を大幅に短縮することが
でき、その結果、駆動機構例えば冷却水ポンプの小型化
を図ることができ、ひいては、コストの低減も図ること
ができる。また、メイティングリングに対するシールリ
ングの摺動面の面圧力全体の中で、ベローズが寄与する
付勢力の割合を比較的小さくでき、その結果、安定した
シール性能を得ることができ、ひいては、シール性能の
信頼性を向上することができる。さらに、接着剤を用い
る必要がなく、従来のように、接着剤が不要な部分に付
着するといったこと、接着剤の信頼性が悪いといったこ
と、工期が長いといったことを避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係るメカニカルシー
ルの縦断面図である。

【図２】 図１に示すメカニカルシールに装着されたコ
イルドウェーブスプリングの模式図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は断面図である。

【図３】 従来のメカニカルシールの縦断面図である。

【符号の説明】

１、１１ メイティングリング ２、１２ カップガスケット ３、１３ スリーブ ３ａ、１３ａ スリーブ端部 ３ｂ、１３ｂ スリーブ内筒部 ３ｃ、１３ｃ スリーブ先端部 ４、１４ シールリング ４ａ シールリング摺動面 ５、１５ ベローズ ５ａ、５ｂ ベローズ端部 ６、１６ カートリッジ ６ａ カートリッジ突起部 ６ｂ カートリッジ内筒部 ７ スプリングホルダー ８ コイルスプリング １５ａ ベローズ端部 １５ｂ ベローズ端部（リップ部） １６ａ カートリッジ内周側筒部 １６ｂ カートリッジ中間壁部 １６ｃ カートリッジ廻り止め部 １６ｄ カートリッジ突起 １７ ケース １８ コイルドウェーブスプリング １９ ガータスプリング Ａ 内周側筒部 Ｂ 外周側筒部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動機構の枢軸に固定されて枢軸と共に回
   転される内周側筒部と、前記駆動機構のハウジングに固
   定される外周側筒部とを備え、 前記内周側筒部には、枢軸と共に回転する摺動部材とし
   てのメイティングリングが設けられ、このメイティング
   リングの内周側および背面側がカップガスケットを介し
   てスリーブの端部に圧入固定され、 前記外周側筒部には、メイティングリングに対向して摺
   動するシールリングと、このシールリングを軸方向に付
   勢するためのベローズとが隣接して配置されて、断面略
   コ字状のカートリッジ内に嵌装されたメカニカルシール
   において、 前記ベローズのシールリング側の端部と前記断面略コ字
   状のカートリッジの中間壁部との間に、細幅薄板を螺旋
   状に巻回したコイルドウェーブスプリングが圧縮状態で
   介装され、 前記ベローズの他端部は、前記コイルドウェーブスプリ
   ングの内周側で、前記断面略コ字状のカートリッジの内
   周側筒部に取り付けられていることを特徴とするメカニ
   カルシール。