KR100558993B1

KR100558993B1 - 워터 펌프용 밀봉 장치, 워터 펌프용 회전 지지 장치, 및워터 펌프

Info

Publication number: KR100558993B1
Application number: KR1020037007685A
Authority: KR
Inventors: 이케타니마사미치
Original assignee: 닛뽄 세이꼬 가부시기가이샤
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2006-03-10
Also published as: WO2003018984A1; BR0117109A; EP1420154A1; DE60136108D1; CN100374730C; JP2003065289A; CN1484737A; EP1420154B1; ATE410603T1; EP1420154A4; KR20030059836A; US6485256B1

Abstract

밀봉 링(13)과 슬링어(slinger)(14)를 조합시킴으로써, 회전 베어링(6a)내로의 이물질 진입 방지를 위한 밀봉 장치를 구성한다. 상기 밀봉 링(13)을 구성하는 제 2 실 립(Seal lip)(23)의 선단 가장자리를 상기 슬링어(14)의 외측면에 접촉시킴에 따른 이 제 2 실 립(23)의 압축량(6)을, 이 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이(H)의 1/10 이상, 7/10 이하로 한다. 또한, 상기 슬링어(14)의 외측면에서 상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 부분의 조도를, 산술 평균 조도(Ra)에서 0.2∼2.0㎛, 최대 높이(Ry)에서 0.8∼8.0㎛로 한다. 이로써, 비용이 늘어나거나 혹은 대형화하지 않는 구조로, 워터 펌프의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

Description

워터 펌프용 밀봉 장치, 워터 펌프용 회전 지지 장치, 및 워터 펌프{SEAL DEVICE FOR WATER PUMP, ROTATION SUPPORT DEVICE FOR WATER PUMP, AND WATER PUMP}

본 발명에 따른 워터 펌프용 밀봉 장치와 워터 펌프용 회전 지지 장치와 워터 펌프는 자동차용 엔진의 냉각수를 순환시키기 위한 워터 펌프의 밀봉 장치의 개량에 관한 것이다.

자동차용 엔진의 냉각수를 순환시키는 위한 워터 펌프로서 예컨대 일본 특허 공개 제 96-254213호 공보에는, 도 4에 도시하는 바와 같은 구조의 것이 기재되어 있다. 원통형 하우징(1)은, 내측 단부(축 방향에 관해서 내측이란, 엔진 부근측을 말하며, 각 도면의 우측) 외주면에 형성한 장착 플랜지(2)를 이용하여, 엔진의 실린더 블록에 고정된다. 이 하우징(1)의 내경측에는 회전축(3)을, 내측의 볼 베어링(4)과 외측(축 방향에 관해서 외측이란, 엔진에서 먼 측을 말하며, 각 도면의 좌측)의 롤러 베어링(5)을 조합하여 구성되는 회전 베어링 유닛(6)에 의해, 회전 가능하게 지지하고 있다. 이 회전 베어링 유닛(6)의 축 방향(도 4의 좌우 방향) 양 쪽 단부에는 밀봉 링(7, 7)을 설치하여, 내부에 봉입한 그리스(grease)의 누출 방지와, 외부에 존재하는 진개나 수증기 등의 이물의 침입 방지를 도모하고 있다. 또한, 상기 회전축(3)의 외측 단부에서 상기 하우징(1)의 외측단 개구로부터 돌출된 부분에, 풀리(8)를 고정하고 있다.

엔진으로의 접합 상태에서는, 이 풀리(8)에 도시하지 않은 벨트를 가설하고, 상기 회전축(3)을 엔진의 크랭크 샤프트에 의해 회전 구동한다. 한편, 이 회전축(3)의 내측 단부에서 상기 설치 플랜지(2)의 내측면으로부터 돌출된 부분에, 임펠러(9)를 고정하고 있다. 이 장착 플랜지(2)를 엔진의 실린더 블록에 고정한 상태에서 상기 임펠러(9)는, 이 실린더 블록내에 설치한 워터 재킷의 내측으로 들어간다. 그리고, 상기 회전축(3)의 회전에 따라, 상기 워터 재킷내의 냉각수를, 도시하지 않는 라디에이터(radiator) 등과의 사이에서 순환시킨다. 또한, 회전축(3)의 외주면과 하우징(1)의 내주면의 사이에는 기계 밀봉(mechanical seal)(10)을 설치하고 있다. 이 기계 밀봉(10)은, 엔진의 운전시, 회전축(3)의 회전을 허용하면서, 워터 재킷내를 흐르는 냉각수인 온수가 외부로 누출되는 것을 방지한다.

단지, 상기 기계 밀봉(10)으로는 완전한 밀봉은 어렵고, 이 기계 밀봉(10)의 밀봉면에서 발생하는 마찰열에 의해, 동결 방지재나 녹 방지제 등의 화학 물질을 포함한 냉각수가 증발하여 수증기로 되며, 상기 회전 베어링 유닛(6)측으로 누출되어 온다. 그리고, 이 증발에 의해 상기화학 물질이 농축된 냉각수도, 상기 회전 베어링 유닛(6)측으로 누출되어 온다. 이 때문에, 상기 회전축(3)의 중간부에서 상기 기계 밀봉(10)과 내측 밀봉 링(7)의 사이에 슬링어(slinger)(11)를, 상기 하우징(1)의 중간부에서 이 슬링어(11)의 외주 가장자리부에 대향하는 부분에 급배 구(도시 생략)를 각각 설치하고, 상기 기계 밀봉(10)으로부터 누출된 수증기 내지 온수를, 상기 하우징(1) 외부로 배출 가능하게 하고 있다. 즉, 상기 급배구는, 축 방향에 관하여 상기 기계 밀봉(10)과 상기 내측의 밀봉 링(7)의 사이에 설치된 수증기실로서 기능하는 공간과 외부를 연통해서, 이 공간내의 수증기 및 온수를 외부로 배출 가능하게 하고 있다.

상술한 도 4에도시한 종래 구조의 제 1 예의 경우에는, 상기 내측의 실링(7)을 구성하는 1쌍의 실 립(12, 12)의 내주 가장자리를 상기 회전축(3)의 중간부 외주면에, 전체 둘레에 걸쳐 활주 접촉시키고 있다. 상기 내측의 밀봉 링(7)과 상기 슬링어(11)는 관련되게 하지 않고, 서로 독립된 상태로 설치하고 있다.

이에 대하여, 일본 특허 공개 제 99-153096호 공보에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 밀봉 링(7a)과 슬링어(11a)를 서로 관련되게 설치함으로써, 밀봉성 향상을 도모한 구조가 기재되어 있다. 이 구조의 경우, 상기 밀봉 링(7a)을 구성하는 3개의 실 립(12a, 12b, 12c) 중, 2개의 실 립(12a, 12b)을 회전축(3a)의 외주면에, 전체 둘레에 걸쳐 활주 접촉시키고 있다. 이에 대하여, 나머지 1개의 실 립(12c)의 선단 가장자리를 상기 슬링어(11a)의 외측면에, 전체 가장자리에 걸쳐 활주 접촉시키고 있다. 이렇게 구성함으로써, 도 4에 도시한 종래 구조의 제 1 예의 경우에 비하여 밀봉성을 향상시키고, 상기 회전축(3a)을 지지하고 있는 회전 베어링 유닛내로의, 수증기나 온수 등의 이물 진입 방지를 보다 효과적으로 도모할 수 있다.

도 5에 도시한 제 2 예의 구조의 경우, 도 4에 도시한 제 1 예의 구조에 비교하여 밀봉성이 양호하지만, 장기간에 걸쳐 효과적인 이물 진입방지를 도모하기 위해서는, 더욱 개량이 요구되고 있다. 즉, 상기 도 5의 구조를 기재한 일본 특허 공개 제 99-153096호 공보에는, 단순히 밀봉 링(7a)을 구성하는 3개의 실 립(12a, 12b, 12c) 중 1개의 실 립(12c)의 선단 가장자리를 슬링어(11a)의 외측면으로 활주 접촉시킨 구조가 기재되어 있을 뿐이며, 구체적인 수단 등에 관해서는 기재되어 있지 않다.

이에 대하여, 장기간에 걸쳐 효과적인 이물 진입 방지를 도모하기 위해서는, 다음 ①, ②와 같은 조건을 만족시키는 것이 필요하게 된다.

① 상기 실 립(12c)의 선단 가장자리와 상기 슬링어(11a)의 외측면이 전체 둘레에 걸쳐 빈틈없고, 게다가 충분한 가압력으로 활주 접촉한다.

② 상기 슬링어(11a)의 외측면과의 스침에 기인하는 상기 실 립(12c)의 선단 가장자리의 마모를 근소하게 억제한다.

단순히 상기 ①의 조건을 만족시키는 것만을 고려하면, 상기 실 립(12c)의 탄성 변형량을 많게 하여, 선단 가장자리를 상기 슬링어(11a)의 외측면에 가압시키는 힘을 강하게 하면 무방하다. 한편, 단순히 상기 ②의 조건을 만족시키는 것만을 고려하면, 상기 실 립(12c)의 탄성 변형량을 적게 하여, 선단 가장자리를 상기 슬링어(11a)의 외측면에 가압시키는 힘을 약하게 하면 무방하다.

이와 같이, 밀봉성을 확보하는 위한 상기 ①의 조건과, 내구성을 확보하는 위한 상기 ②의 조건은 서로 상반되기 때문에, 장기간에 걸쳐 효과적인 이물 진입 방지를 도모하기 위한 구체적인 구조를 실현하는 것이 중요해진다.

발명의 요약

본 발명의 워터 펌프용 밀봉 장치와 워터 펌프용 회전 지지 장치와 워터 펌프는 이와 같은 사정을 감안하여 발명한 것이다.

본 발명의 워터 펌프용 밀봉 장치와 워터 펌프용 회전 지지 장치와 워터 펌프 중, 청구항 1에 기재한 워터 펌프용 밀봉 장치는, 회전하지 않는 부재의 내주면과 이 부재에 삽입 통과된 워터 펌프를 구성하는 회전축의 외주면의 사이를 밀폐하기 위해서, 외주 가장자리를 상기 부재의 내주면에 고정한 밀봉 링과, 상기 회전축상에 삽입한 슬링어를 구비한다. 그리고, 이 밀봉 링은, 이 회전축 또는 이 회전축과 함께 회전하는 부분의 외주면에 활주 접촉하는 제 1 실 립과, 상기 슬링어의 측면에 활주 접촉하는, 선단 가장자리를 향하여 직경 방향 외향으로 경사진 제 2 밀봉 립을 구비한 것이다.

또한, 청구항 2에 기재한 워터 펌프용 회전 지지 장치는, 내주면에 외륜(外輪) 궤도를 갖는 외륜과, 외주면에 내륜 궤도를 갖는 워터 펌프를 구성하는 회전축과, 이들 외륜 궤도와 내륜 궤도의 사이에 전동 가능하게 설치된 복수개의 전동체와, 외주 가장자리를 상기 외륜의 단부 내주면에 고정한 밀봉 링과, 상기 회전축상에 삽입한 슬링어를 구비한다. 그리고, 이 슬링어는, 이 회전축 또는 이 회전축과 함께 회전하는 부분의 외주면에 활주 접촉하는 제 1 실 립과, 상기 슬링어의 측면에 활주 접촉하는 선단 가장자리를 향하여 직경 방향 외향으로 경사진 제 2 실 립을 구비한 것이다.

또한, 청구항 3에 기재한 워터 펌프는, 하우징과, 이 하우징의 내주면에 직접 또는 별도의 외륜을 거쳐 설치된 외륜 궤도와, 외주면에 내륜 궤도를 갖는 회전축과, 이들 외륜 궤도와 내륜 궤도의 사이에 전동 가능하게 설치된 복수개의 전동체와, 외주 가장자리를 상기 외륜의 단부 내주면에 고정한 밀봉 링과, 상기 회전축상에 삽입한 슬링어와, 이 회전축의 외단부에 고정한 풀리와, 이 회전축의 내단부에 고정한 임펠러와, 축 방향에 관해서 이 임펠러와 상기 슬링어의 사이 부분에, 상기 하우징의 내주면과 상기 회전축의 외주면의 사이에 설치된 계 밀봉과, 축 방향에 관해서 이 기계 밀봉과 상기 밀봉 링의 사이에 설치된 공간을 구비한다. 그리고, 상기 밀봉 링은, 상기 회전축 또는 이 회전축과 함께회전하는 부분의 외주면에 활주 접촉하는 제 1 실 립과, 상기 슬링어의 외측면에 활주 접촉하는, 선단 가장자리를 향하여 직경 방향 외향으로 경사진 제 2 실 립을 구비한 것이다.

특히, 본 발명의 워터 펌프용 밀봉 장치와 워터 펌프용 회전 지지 장치와 워터 펌프에 있어서는, 상기 제 2 실 립의 선단 가장자리를 상기 슬링어의 측면에 접촉시킴에 따른 이 제 2 실 립의 압축량을, 이 제 2 실 립의 자유 상태에서의 높이의 1/10 이상, 7/10 이하로 하고 있다. 이와 함께, 상기 슬링어의 측면에 이 제 2 실 립의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 부분의 조도를, 산술 평균 조도(Ra)에서 0.2∼2.0㎛, 또는 최대 높이(Ry)에서 0.8∼8.0㎛로 하고 있다.

또한, 상기 제 2 실 립의 압축량은 바람직하게는, 이 제 2 실 립의 자유 상태에서의 높이의 2/10 이상, 5/10 이하, 가장 바람직하게는 2/10 이상, 3/10 이하로 한다.

또한, 제 2 실 립의 단면 형상은, 바람직하게는 기단측으로부터 선단측을 향 하여 폭(두께) 치수가 작아지는 쐐기 형상으로 한다. 동시에, 상기 제 2 실 립의 길이 치수를, 이 제 2 실 립의 평균 두께 치수의 2배 이상, 바람직하게는 2.5배 이상으로 한다.

상술한 바와 같이 구성하는 본 발명의 워터 펌프용 밀봉 장치와 워터 펌프용 회전 지지 장치와 워터 펌프에 의하면, 워터 펌프의 회전축을 지지하는 회전 베어링 유닛내로의 이물질 진입 방지를 장기간에 걸쳐 효과적으로 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 제 1 예를 도시하는, 도 4의 A부에 상당하는 부분 단면도,

도 2는 동일 제 2 예를 도시하는, 도 1의 B부에 상당하는 부분 단면도,

도 3은 동일 제 3 예를 도시하는, 도 2와 같은 도면,

도 4는 종래부터 공지되어 있는 워터 펌프의 제 1 예를 도시하는 단면도,

도 5는 동일 제 2 예를 도시하는 부분 단면도.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 제 1 예를 도시하고 있다. 또한, 본 예의 특징은, 회전축(3a)의 중간부에서 기계 밀봉(10)(도 4 참조)보다도 외측 부분에 설치하는 밀봉 링(13) 및 슬링어(14)의 형상 및 치수를 적절히 규제함으로써, 상기 기계 밀봉(10)을 통과한 수증기 혹은 온수가, 복수의 전동체(볼)(15)를 포함하는 회전 베어링 유닛(6a)의 측으로 유입되기 어렵게 하는 점에 있다. 워터 펌프의 전체 구조 등, 그 밖의 부분의 구조 및 작용은, 앞서 설명한 상기 도 4에 도시한 구조를 포함하여 종래부터 알려져 있는 워터 펌프와 동일하기 때문에, 동등한 부분에 관한 도시 및 설명은 생략 내지는 간략하게 하고, 이하 본 발명의 특징 부분 및 앞서 설명하지 않았던 부분을 중심으로 설명한다.

상기 회전 베어링 유닛(6a)의 일부를 이루는 볼 베어링(4a)을 구성하기 위해, 외륜(16)의 내주면에 형성한 심구(深溝)형 외륜 궤도(17)와, 상기 회전축(3a)의 외주면에 형성한 심구형의 내륜 궤도(18)의 사이에, 상기 각 전동체(15)를 도시하지 않는 유지기에 의해 유지한 상태로 회전 가능하게 설치하고 있다. 그리고, 상기 외륜(16)의 내단부 내주면에 전체 둘레에 걸쳐 형성한 고정 홈(19)에, 상기 밀봉 링(13)의 외주 가장자리를 고정하고 있다. 이 밀봉 링(13)은 원형 바퀴 형상의 금속 코어(20)에 의해 고무와 같은 엘라스토머 등의 탄성재(21)를 보강하여 이루어진다. 도시한 예의 경우, 이 탄성재(21)의 외주 가장자리부를 상기 금속 코어(20)의 외주 가장자리보다도 직경 방향 외향으로 돌출시키고, 이 탄성재(21)의 외주 가장자리부를 상기 고정 홈(19)에 고정하고 있다. 단, 금속 코어(20)를 상기 밀봉 링(13)의 외주 가장자리부에 노출시키고, 이 금속 코어(20)를 상기 고정 홈(19)에 고정할 수도 있다.

상기 탄성재(21)는 제 1 실 립(22)과 제 2 실 립(23)을 구비한다. 이 중 제 1 실 립(22)은 상기 실 립(13)의 내주 가장자리부를 구성하는 것으로, 상기 회전축(3a)의 중간부 외주면에, 전체 둘레에 걸쳐 활주 접촉시키고 있다. 즉, 상기 제 1 실 립(22)의 자유 상태에서의 내경을 상기 회전축(3a)의 중간부의 외경보다도 조금 작게 하여, 이 제 1 실 립(22)의 내경측에 상기 회전축(3a)을 삽입한 상태로, 이 제 1 실 립(22)의 내주 가장자리가 이 회전축(3a)의 중간부 외주면에, 전체 둘레에 걸쳐 탄성적으로 접촉하도록 하고 있다.

이에 대하여 상기 제 2 실 립(23)은, 상기 탄성재(21)의 측면으로부터 내향으로, 선단 가장자리를 향하여 직경 방향 외향으로 경사진 상태로 연장되어 있다. 이와 같은 제 2 실 립(23)의 단면 형상은, 기단측으로부터 선단측을 향하여 폭(두께) 치수가 작아지는 쐐기 형상으로 하고 있다. 동시에, 상기 제 2 실 립(23)의 길이 치수를, 이 제 2 실 립(23)의 평균 두께 치수의 2배 이상, 바람직하게는 2.5배 이상으로 하고 있다. 이와 같은 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리는, 다음에 설명하는 슬링어(14)의 외측면에 전체 둘레에 걸쳐 활주 접촉시키고 있다. 이 상태에서 상기 제 2 실 립(23)은 단면 원호 형상으로 만곡(컬)되어 있다.

상기 회전축(3a)의 중간부에서 상기 밀봉 링(13)의 내측에 인접하는 부분에 외부 삽입 고정한 상기 슬링어(14)는 강철판 등의 내부식성 금속판, 혹은 표면에　부식 방지 처리를 실시한 강판 등, 적어도 상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 부분의 표면이 부식하지 않는 성상으로 된 금속판을 벤딩 형성함으로써, 단면 크랭크형으로 전체를 원형 고리 형상으로 형성하고 있다. 즉, 상기 슬링어(14)는 원형 바퀴부(24)의 내주 가장자리부를 축 방향 내측을 향하여 직각으로 구부림으로써 내경측 원통부(25)로 하고, 마찬가지로 외주 가장자리부를 축 방향 외방을 향하여 직각으로 구부림으로써 외경측 원통부(26)로 하고 있다. 그리고, 이 중 내경측 원통부(25)를 상기 회전축(3a)의 중간부에 억지 끼우맞춤으로 삽입함으로써, 상기 슬링어(14)를 이 회전축(3a)의 중간부 외주면에 고정하고 있다. 그리고, 이 슬링어(14)의 외측면에, 상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리를 전체 둘레에 걸쳐 접촉시키고 있다. 이렇게 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리를 활주 접촉시키는 상기 슬링어(14)의 외측면의 조도를 산술 평균 조도(Ra)로 0.2∼2.0㎛, 또는 최대 높이(Ry)로 0.8∼8.0㎛으로 하고 있다.

본 발명의 경우, 상기 밀봉 링(13)과 상기 슬링어(14)의 간격을 적절히 규제함으로써, 도 1에 쇄선으로 나타낸 장착 상태에서의 상기 제 2 실 립(23)의 압축량(ρ)(자유 상태로부터의 축 방향에 관한 탄성 압축량)을, 도면에 실선으로 나타낸 이 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이(H)의 1/10 이상, 7/10 이하(H/10≤δ≤7H/10)로 하고 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 압축량(δ)을 상기 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이의 2/10 이상, 5/10 이하(2H/10≤δ≤5H/10), 가장 바람직하게는 2/10 이상, 3/10 이하(2H/10≤6≤3H/10)로 한다. 또한, 상기 슬링어(14)의 외주 가장자리부에 설치한 외경측 원통부(26)의 내경(R₂₆)은, 상기 제 2 실 립(23)의 탄성 변형시의 외경(D23)보다도 크게(R₂₆> D₂₃) 하여, 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리와 상기 외경측 원통부(26)의 내주면이 간섭하거나, 서로 스치지 않도록 하고 있다.

상술한 바와 같이 구성하는 본 예의 구조에 의하면, 워터 펌프의 회전축(3a)을 지지하는 회전 베어링 유닛(6a)내로의 수증기, 온수 등의 이물질 진입 방지를 장기간에 걸쳐 효과적으로 도모할 수 있다.

우선, 이물질 진입 방지를 위한 밀봉성 향상을 도모할 수 있는 이유에 대하여 설명한다.

첫째로, 상기 제 2 실 립(23)이 선단 가장자리를 향하여 직경 방향 외향으로 경사져 있기 때문에, 우수한 이물질 진입방지 효과를 얻을 수 있다. 즉, 상기 회전 베어링 유닛(6a)내로 유입되는 이물질은 상기 외경측 원통부(26)의 선단 가장자리와 상기 밀봉 링(13)의 본체 부분 사이의 극간을 통해, 상기 제 2 실 립(23)의 외경측에 존재하는 공간(27)내로 유입되어, 이 제 2 실 립(23)의 외주면을 가압한다. 이 가압력은 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리를 상기 슬링어(14)의 외측면에 가압하는 방향으로 작용한다. 이 때문에, 이들 제 2 밀봉 링(23)의 선단 가장자리와 슬링어(14)의 외측면의 사이 부분에 간극이 생기기 어려워진다.

또한, 만약 이 사이 부분이 고온의 수증기와 동결 방지제나 녹 방지제 등의 화학 물질이 농축된 상태로 포함되어 있는 냉각수에 노출되고(공격받고), 이들 두 가지 물질(수증기 및 냉각수)의 상승 작용에 의해 상기 제 2 실 립(23)이 팽윤하여 원주 방향에 관하여 파형으로 변형하며, 상기 제 2 밀봉 링(23)의 선단 가장자리와 상기 슬링어(14)의 외측면의 활주 접촉부의 여러 개소에 간극이 생기고, 이물질이 상기 회전 베어링 유닛(6a)내에 유입되려고 해도, 상기 회전축(3a)과 함께 회전하는 상기 슬링어(14)의 외측면에 접촉함으로써, 상기 이물질에 가해지는 원심력에 의해, 이 이물질이 상기 간극으로부터 직경 방향 외방으로 날려 보내진다. 상술한 바와 같이, 상기 슬링어(14)의 외주 가장자리부에 설치한 외경측 원통부(26)의 내경(R26)은, 상기 제 2 실 립(23)이 단면 원호 모양으로(컬 형상으로) 탄성 변형된 상태에서의 외경(D23)보다도 크고, 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리와 상기 외경측 원통부(26)의 내주면의 사이에는, 상기 이물질을 배출하기 위해 충분한 간극이 존재하기 때문에, 이 이물질의 배출이 효율적으로 실행되어, 이 이물질의 상기 회전 베어링 유닛(6a)내로의 진입 방지를 효과적으로 도모할 수 있다.

둘째로, 상기 제 2 실 립(23)의 압축량(d)을 이 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이(H)의 1/10 이상(6≥H/10)을 확보하고 있기 때문에, 이 제 2 실 립(23)의 탄성 변형에 기인하여 발생하는, 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리와 상기 슬링어(14)의 외측면의 활주 접촉부의 접촉압을 확보할 수 있다. 이 때문에, 이 슬라이딩부에 극간이 발생하기 어렵게 하여, 상기 밀봉성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 상기 제 2 실 립(23)의 압축량(6)을 이 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이(H)의 2/10 이상(6≥2H/10)을 확보하면, 상기 밀봉성 향상 효과를 보다 충분히 얻을 수 있다.

다음에, 상기 진입 방지 작용을 장기간에 걸쳐 확보하도록, 내구성 향상을 도모할 수 있는 이유에 대하여 설명한다.

첫째로, 상기 제 2 실 립(23)의 압축량(d)을 이 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이(H)의 7/10 이하(d≤7H/10)로 억제하고 있기 때문에, 이 제 2 실 립(23)의 탄성 변형에 기인하는, 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리와 상기 슬링어(14)의 외측면의 활주 접촉부의 접촉압이 과대해지는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 이 활주 접촉부에서의 마찰을 억제하여 상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리의 마찰을 억제할 수 있다.

둘째로, 상기 제 2 실 립의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 상기 슬링어(14)의 외측면의 조도를 산술 평균 조도(Ra)로 0.2∼2.0㎛, 또는 최대 높이(Ry)로 0.8∼8.0㎛로 규제하고 있기 때문에[산술 평균 조도(Ra)와 최대 높이(Ry) 중 적어도 한쪽의 값을 상기 범위내로 함으로써, 조도가 작은 평면으로 하고 있음], 상기 선단 가장자리가 상기 외측면에서 강하게 스치지 않아, 역시 이 선단 가장자리의 마모를 억제할 수 있다. 또한, 이 외측면의 조도가 산술 평균 조도(Ra)로 2.0㎛ 또는 최대 높이(Ry)로 8.0㎛를 각각 초과한 경우에는, 상기 선단 가장자리의 마모가 현저해져, 충분한 내구성 확보가 어려워진다. 이에 대하여, 상기 외측면이 조도가 산술 평균 조도(Ra)로 0.2㎛ 미만, 최대 높이(Ry)로 0.8㎛ 미만으로 된 경우에는, 가공 비용이 높아지는 정도가 현저해지는데 반하여, 그 이상의 내구성 향상 효과를 기대할 수 없다. 게다가, 상기 슬링어(14)는, 상술한 바와 같이, 적어도 상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 부분의 표면이 부식하지 않는 형상으로 된 금속판에 의해 주조되어 있기 때문에, 상기 외측면의 조도가 부식에 의해 악화되지 않고, 상기 마모 방지의 기능은 장기간에 걸쳐 유지된다.

이렇게 해서 상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리의 마모를 억제할 수 있기 때문에, 장기간에 걸친 사용에도 불구하고, 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리와 상기 슬링어(14)의 외측면의 접촉부의 접촉 상태를 적절하게 하여, 이 접촉부의 밀봉성 확보를 도모할 수 있다. 또한, 상기 산술 평균 조도(Ra)의 값과 최대 높이(Ry)의 값의 적어도 한쪽 값을 상기 범위내로 하는 것이 필요하지만, 양쪽 값을 모두 상기 범위 내로 하면 보다 우수한 내구성 향상을 도모할 수 있다.

다음에, 도 2 내지 3은, 본 발명의 실시 형태의 제 2 내지 3 예를 나타내고 있다. 상술한 제 1 예가 회전축(3a)의 외주면에 접촉시키는 제 1 실 립(22)을 1개만 설치하고 있었던 것에 반하여, 이들 제 2 내지 3 예의 경우에는, 서로 반대 방향으로 경사진 2개의 제 1 실 립(22, 22a)을 설치하고 있다. 내경측을 향하는 정도로 축 방향 외측을 향하는 방향으로 경사진 제 1 실 립(22a)은 회전 베어링 유닛내에 봉입한 그리스의 누출 방지에 관하여 우수한 작용·효과를 이룬다. 한편, 도 2에 도시한 제 2 예의 경우에는, 2개의 실립(22, 22a)을 상기 회전축(3a)의 외주면에 활주 접촉시키고 있다. 이에 반하여, 도 3에 도시한 제 3 예의 경우에는, 2개의 실 립(22, 22a)을, 상기 회전축(3a)상에 삽입한 슬링어(14a)의 내경측 원통부(25a)의 외주면에 활주 접촉시키고 있다. 그 밖의 구성 및 작용은 상술한 제 1 예의 경우와 마찬가지이므로, 동등 부분에 관한 도시 및 설명은 생략한다.

본 발명은, 이상 설명한 바와 같이 구성되어 작용하기 때문에, 비용이 높아지거나, 혹은 대형화하지 않은 구조로, 워터 펌프의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

Claims

내주면을 갖는 비회전 부재(16)와, 이 비회전 부재(16)에 삽입되고 외주면을 갖는 워터 펌프의 회전축(3a) 사이에 제공된 워터 펌프용 밀봉 장치에 있어서,

외주 가장자리를 상기 비회전 부재(16)의 내주면에 고정한 밀봉 링(13)과,

금속판을 벤딩하여 형성되고 외주면 및 측면을 포함하는 슬링어(14)로서, 상기 비회전 부재(16)의 내주면과 워터 펌프의 회전축(3a)의 외주면 사이를 차단하도록 상기 회전축(3a) 둘레에 삽입된, 상기 슬링어(14)를 포함하며,

상기 밀봉 링(13)은 상기 회전축(3a) 또는 이 회전축(3a)과 함께 회전하는 슬링어(14)의 외주면에 활주 접촉하는 제 1 실 립(11)과, 상기 슬링어(14)의 측면에 활주 접촉하는 선단 가장자리를 가지며, 상기 선단 가장자리를 향하여 반경 방향 외향으로 경사진 제 2 실 립(23)을 구비하며,

상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리를 상기 슬링어(14)의 측면에 접촉시킴에 따른 제 2 실 립(23)의 압축량을, 상기 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이의 1/10 이상, 7/10 이하로 하는 동시에, 상기 슬링어(14)의 측면에서 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 부분의 조도를 산술 평균 조도(Ra)로 0.2∼2.0㎛, 또는 최대 높이(Ry)에서 0.8∼8.0㎛로 한 것을 특징으로 하는

워터 펌프용 밀봉 장치.
워터 펌프용 회전 지지 장치에 있어서,

내주면에 외륜 궤도(17)를 갖는 외륜(16)과,

외주면에 내륜 궤도(18)를 갖는 워터 펌프용 회전축(3a)과,

이들 외륜 궤도(17)와 내륜 궤도(18)의 사이에 전동 가능하게 설치된 복수개의 전동체(15)와,

외주 가장자리를 상기 외륜(16)의 단부내 주면에 고정한 밀봉 링(13)과,

금속판을 벤딩하여 형성되고 측면을 구비하며 상기 회전축(3a) 둘레에 삽입된 슬링어(14)를 포함하며,

상기 밀봉 링은 상기 회전축(3a) 또는 이 회전축(3a)과 함께 회전하는 부분의 외주면에 활주 접촉하는 제 1 실 립(22)과, 상기 슬링어(23)의 측면에 활주 접촉하는 선단 가장자리를 구비하며, 상기 선단 가장자리를 향하여 반경 방향 외향으로 경사진 제 2 실 립(23)을 구비하며,

상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리를 상기 슬링어(14)의 측면에 접촉시킴에 따른 제 2 실 립(23)의 압축량을, 상기 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이의 1/10 이상, 7/10 이하로 하는 동시에, 상기 슬링어(14)의 측면에서 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 부분의 조도를 산술 평균 조도(Ra)로 0.2∼2.0㎛, 또는 최대 높이(Ry)에서 0.8∼8.0㎛로 한 것을 특징으로 하는

워터 펌프용 회전 지지 장치.
워터 펌프에 있어서,

내주면을 갖는 하우징(1)과,

이 하우징(1)의 내주면 둘레에 직접 또는 이 하우징(1)의 내주면 둘레의 별도의 외륜(16) 둘레에 형성된 외륜 궤도(17)와,

외주면에 내륜 궤도(18)를 갖는 회전축(3a)과,

이들 외륜 궤도(17)와 내륜 궤도(18)의 사이에 전동 가능하게 설치된 복수개의 전동체(15)와,

외주 가장자리를 상기 외륜(16)의 단부 내주면에 고정한 밀봉 링(13)과,

금속판을 벤딩하여 형성되고 측면을 구비하며 상기 회전축(3a) 둘레에 삽입한 슬링어(14)와,

이 회전축(3a)의 외단부에 고정한 풀리(8)와,

이 회전축(3a)의 내단부에 고정한 임펠러(9)와,

축 방향에 관하여 이 임펠러(9)와 상기 슬링어(14) 사이의 부분에서, 상기 하우징(1)의 내주면과 상기 회전축(3a)의 외주면 사이에 설치된 기계 밀봉(10)과,

축 방향에 관하여 이 기계 밀봉(10)과 상기 밀봉 링 사이에 설치된 공간을 포함하며,

상기 밀봉 링(13)은 상기 회전축(3a) 또는 이 회전축(3a)과 함께 회전하는 부분의 외주면에 활주 접촉하는 제 1 실 립(22)과, 상기 슬링어(23)의 측면에 활주 접촉하는 선단 가장자리를 구비하며, 상기 선단 가장자리를 향하여 반경 방향 외향으로 경사진 제 2 실 립(23)을 구비하며,

상기 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리를 상기 슬링어(14)의 측면에 접촉시킴에 따른 제 2 실 립(23)의 압축량을, 상기 제 2 실 립(23)의 자유 상태에서의 높이의 1/10 이상, 7/10 이하로 하는 동시에, 상기 슬링어(14)의 측면에서 이 제 2 실 립(23)의 선단 가장자리가 활주 접촉하는 부분의 조도를 산술 평균 조도(Ra)로 0.2∼2.0㎛, 또는 최대 높이(Ry)에서 0.8∼8.0㎛로 한 것을 특징으로 하는

워터 펌프.