WO2002053930A1 - Sealing device for water pump bearings - Google Patents

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WO2002053930A1
WO2002053930A1 PCT/JP2001/011688 JP0111688W WO02053930A1 WO 2002053930 A1 WO2002053930 A1 WO 2002053930A1 JP 0111688 W JP0111688 W JP 0111688W WO 02053930 A1 WO02053930 A1 WO 02053930A1
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sealing
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Yoshizumi Sakata
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Koyo Seiko Co., Ltd.
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    • F16J15/3264—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports comprising two casing or support elements, one attached to each surface, e.g. cartridge or cassette seals the elements being separable from each other
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps

Definitions

  • the present invention relates to a seal device for a water pump pump bearing.
  • a water pump for circulating cooling water or the like of an automobile engine for example, a water pump having a structure as shown in FIG. 8 is known.
  • This water pump includes a pump shaft 1, an impeller 2, a mechanical seal 3, a water pump bearing 4, a water pump bearing seal device 5, 6, a pulley 7, and the like. Has an impeller 2 attached to it, and a pulley 7 attached to the other end. Then, the pump shaft 1 and the impeller 2 are rotated by a belt (belt that transmits the rotation of the crankshaft of the engine) wound around the pulley 7 so that the cooling water in the pump chamber is sent out. I have to.
  • a belt belt that transmits the rotation of the crankshaft of the engine
  • the water pump bearing 4 has the above-described pump shaft 1 as an inner ring, and an outer ring 41 on the outer peripheral surface of the outer ring as rolling elements through a group of cylindrical rollers 42 and a group of balls 43.
  • the bearing 4 is provided on the boss 10 of the pump housing.
  • a sealing device 5 provided at one axial end (inner side) of the water pump bearing 4 is provided with a water pump bearing 4 even if the cooling water in the pump chamber leaks from the mechanical seal 3. Sealing is performed so as not to enter the inside of the boss, and the leaked cooling water is drained to the outside from the drain hole 11 of the boss 10.
  • the sealing device 5 includes an annular sealing member 51 and an annular slinger 52.
  • the sealing member 51 of the sealing device 5 is fixed to a shoulder at one axial end of the outer ring 41, and as shown in an enlarged view in FIG. 9, two radial lips 51c, 51
  • An elastic body 51 b made of synthetic rubber or the like and formed with d and one axial lip 51 e is integrally baked on the annular core metal 51 a.
  • the slinger 52 is located at one axial end (impeller side) of the seal member 51 and is externally fitted and fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft 1.
  • the axle 0 lip 51 e of the seal member 51 is in contact with 52 a.
  • the two radial lips 51 c and 51 d of the seal member 51 are in contact with the outer peripheral surface of the pump shaft 1.
  • the seal device 5 on the impeller side of the upper pump bearing 4 is a triple-lip type sealing member 51 provided with two radial lips 51c and 51d and one axial lip 51e. Is used to improve the sealing performance However, such a triple lip type sealing member 51 has a complicated structure due to having the axial lip 51e, and has a problem that the cost is increased.
  • the present invention has been made to address such a problem, and the object thereof is to achieve excellent sealing performance despite the use of an inexpensive sealing member having a simple structure without an axial lip. It is an object of the present invention to provide a seal device for a pump bearing that can exert the above-mentioned effects. Disclosure of the invention
  • the invention according to claim 1 is characterized in that a pump shaft having an impeller attached to one end and a pulley attached to the other end is used as an inner ring, and a rolling element is provided on the outer peripheral surface of the pump shaft.
  • An annular seal member fixed to a shoulder at one axial end of the outer ring; and an inner cylindrical portion fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft at one axial end of the seal member and radially extending from the seal member.
  • An annular slinger having an extended disk portion, wherein the sealing member comprises a disk portion of the slinger and an outer cylinder extending from the outer periphery of the disk portion to the other axial end. It has a cross-sectional shape that is bent along the part, and a lapiling seal part is formed between the seal member and the disk part and the outer cylinder part of the slinger, and on the inner periphery of the seal member. Is characterized by having a radial lip.
  • an inexpensive seal member having only a radial lip without an axial lip is fixed to the shoulder portion of the outer ring. It has a cross-sectional shape that is bent along the plate and outer cylinder, and the axial seal is formed between the sealing member and the disk and outer cylinder of the slinger. Even without a lip, sufficient sealing performance can be achieved with only the labyrinth seal and the radial lip.
  • the radial lip of the seal member is in contact with the outer peripheral surface of the pump shaft, as in the seal device of claim 2, or the pump shaft is formed so as to form a lip seal portion. It suffices if it is close to the outer peripheral surface, and as in the sealing device of claim 3, the radial lip is in contact with the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion of the slinger, or a labyrinth sealing portion is formed. It may be close to the outer peripheral surface of the inner cylinder part of the slinger so as to be carried out. In any case, good sealing performance is exhibited by the radial lip and the formed lip seal.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that a pump shaft having an impeller attached to one end and a pulley attached to the other end is used as an inner ring, and an outer ring is provided on the outer peripheral surface of the pump shaft via a rolling element.
  • the seal device on the impeller side of the war pump pump bearing composed of
  • An annular seal fixed to the shoulder at one axial end of the outer ring
  • An annular slinger having a material, an inner cylindrical portion positioned at one end side in the axial direction of the seal member and externally fitted and fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft, and a disk portion extending in the radial direction.
  • the sealing member has a cross-sectional shape that is bent along a disk portion of the slinger and an outer cylindrical portion extending from the outer periphery of the disk portion to the other end in the axial direction.
  • a swelling portion of the elastic body is formed in the axial direction, and a labyrinth sealing portion is formed between the swelling portion, the circular portion of the slinger, and the outer cylindrical portion, and A radial lip is provided on the inner periphery of the seal member.
  • the bulging portion provided at the bent portion of the sealing member can increase the distance of the labyrinth sealing portion in the axial direction between the outer cylindrical portion and the sealing member. This facilitates bending of the core metal part that constitutes the above.
  • the radial lip of the seal member may be in contact with the outer peripheral surface of the pump shaft as in the sealing device of claim 5, or the pump shaft may be formed so as to form a labyrinth sealing portion. It suffices if it is close to the outer peripheral surface, and the radial lip is in contact with the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion of the slinger, or a labyrinth sealing portion is formed as in the sealing device of claim 6.
  • FIG. 1 is a perspective view of a wall according to a first embodiment of the present invention.
  • -It is a partial plan view showing the structure of an outer pump incorporating a seal device for a pump bearing.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the upper half of the sealing device.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the upper half of a warp-in pump bearing screen device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a labyrinth sealing portion formed by the seal member and the slinger in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an upper half of a sealing device of an overnight pump bearing according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of an upper half of a screen device for an outer pump bearing according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a labyrinth sealing portion formed by the seal member and the slinger in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 8 is a partial sectional view showing the structure of a conventional water pump.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the upper half of a water pump receiver sealing device incorporated in the water pump.
  • FIG. 1 shows a water according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the upper half of the seal device.
  • This water-pump has the same structure as the conventional water pump described above, except for a sealing device 8 on the impeller 2 side of the water-pump bearing 4, and has a pump shaft 1, an impeller 2, It is equipped with a mechanical seal 3, a warp-pump bearing 4, a seal device 6, 8, a pulley 7, etc. for a warp-yu pump bearing.
  • the pump shaft 1 has a small diameter portion and a large diameter portion, and a mechanical seal 3 is provided in the small diameter portion, and a water pump bearing 4 is provided in the large diameter portion.
  • An impeller 2 is attached to one end of the pump shaft 1, and a pulley 7 is attached to the other end, and a belt wound around the pulley 7 (a belt for transmitting the rotation of the crankshaft of the engine).
  • the pump shaft 1 and the impeller 2 are rotated so that the cooling water in the pump chamber is sent out.
  • the mechanical seal 3 is fixed to the boss 10 of the pump housing.
  • a coil spring 36 is provided on the outer periphery of the sleeve 33 in a compressed state and presses the fixed ring 35 against the rotating ring 34.
  • the water pump pump 4 is a so-called integral shaft bearing.
  • the pump shaft 1 is used as an inner ring, and a large-diameter portion of the pump shaft 1 is formed as a rolling element on the outer peripheral surface in the axial direction.
  • An outer ring 41 is externally provided via a two-row cylindrical roller group 42 and a ball group 43.
  • the outer ring 41 is fixedly fitted in the boss 10 of the pump housing, and is provided between the shoulders of the inner peripheral surfaces at both axial ends of the outer ring 41 and the outer peripheral surface of the large diameter portion of the pump shaft 1. Sealing devices 6 and 8 are installed.
  • the sealing device 6 on the pulley 7 side is for preventing intrusion of foreign matter and moisture from the outside, and is constituted by a sealing member fixed to a shoulder at the other axial end of the outer ring 41 (pulley side). Have been.
  • the sealing device 8 according to the present invention on the impeller 2 side prevents the cooling water from entering the water pump bearing 4 even if the cooling water leaks out of the mechanical seal 3 so that the boss portion is formed.
  • the seal device 8 is formed of a seal member 81 and a slinger 82 in order to ensure high sealing performance.
  • the slinger 82 of the sealing device 8 extends the inner cylindrical portion 82b from the inner periphery of the round portion 82a to one end in the axial direction (toward the impeller 2).
  • the outer cylindrical portion 82c from the outer periphery of the disk portion 82a It extends to the pump bearing 4), has a stepped cross-sectional shape, and is manufactured by pressing a rolled steel plate or the like.
  • the slinger 82 is located at one axial end (impeller side) of the seal member 81 and is externally fitted and fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft 1. Close to the end of the outer ring 4 1.
  • an elastic body 81b made of an annular synthetic rubber or the like having two radial lips 81c and 81d formed on the inner periphery is integrally baked on the annular core 81a.
  • the outer peripheral edge of the outer ring 41 is fixedly engaged with a shoulder 41 a at one axial end of the outer ring 41.
  • the seal member 81 has a cross-sectional shape in which an intermediate portion of the seal member is bent in a substantially U-shape along the disk portion 82 a and the outer cylindrical portion 82 c of the slinger 82.
  • a labyrinth 83 having a sufficient length is formed between the seal member 81, the disk portion 82a of the slinger 82 and the outer cylindrical portion 82c.
  • the two radial lips 81 c and 81 d of the seal member 81 are in contact with the outer peripheral surface of the pump shaft 1.
  • the cost can be reduced because the inexpensive double lip type sealing member 81 without an axial lip is used.
  • a sufficient length of the labyrinth sealing portion 83 is formed between the circular portion 82a of the slinger 82 and the outer cylindrical portion 82c so that even if there is no axial lip, This labyrinth seal 8 3 and two radial lips 8 1 With c and 81 d, sufficient sealing performance can be secured.
  • the two radial lips 81 c and 81 d of the seal member 81 are brought into contact with the outer peripheral surface of the pump shaft 1, but the radial lip 81 c and 81 1
  • the radial lips 81 c and 81 d may be made to approach the outer peripheral surface of the pump shaft 1 so that a lapiling seal portion is formed between d and the outer peripheral surface of the pump shaft 1. Also in this case, good sealing performance can be achieved by the lapiling seal portion formed between the radial lips 81c and 81d and the outer peripheral surface of the pump shaft 1 and the lapiling seal portion 83 described above. Be demonstrated.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of an upper half of a sealing device for a water pump bearing according to a second embodiment of the present invention.
  • the slinger 82 of the sealing device 8 has an inner cylindrical portion 82b and an outer cylindrical portion 82c from the inner circumference and the outer circumference of the circular portion 82a, respectively. 4), and has a substantially U-shaped cross-sectional shape.
  • Two radial lips on the inner periphery of the seal member 81 are provided on the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 82b.
  • the structure is such that 81 c and 81 d are in contact.
  • the sealing device 8 having such a configuration also uses an inexpensive double lip type sealing member 81 without an axial lip. Therefore, even if there is no axial lip, it can be formed between the sealing member 81 and the circular portion 82a of the slinger 82 and the outer cylindrical portion 82c. A sufficient sealing performance can be ensured by the labyrinth sealing portion 83 having a sufficient length and the two radial lips 81c and 81d.
  • the radial lip is formed so that a labyrinth sealing portion is formed between the radial lips 81c and 81d and the outer peripheral surface of the slinger inner cylindrical portion 82b.
  • 8 1 c and 8 1 d are made to approach the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 8 2 b, and good sealing performance is exhibited by the labyrinth sealing portion and the labyrinth 83. You may do it.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a labyrinth sealing portion formed by the seal member 81 and the slinger 82 in FIGS. 2 and 3.
  • the lapiling seal portion 83 is formed between the sealing member 81, the circular portion 82a of the slinger 82, and the outer cylindrical portion 82c.
  • the gap a of the labyrinth sealing portion in the axial direction between the elastic body 81b of the substantially U-shaped axial direction portion bent at the intermediate portion of the member 81 and the circular portion 82a is 0 0.5 to 0.8 mm, preferably 0.2 mm to 0.8 mm, and the length b of the labyrinth sealing portion in the radial direction is about 1 mm.
  • a substantially U-shaped lateral portion bent at the middle portion of the sealing member 81 is formed.
  • the length c of the labyrinth sealing portion in the axial direction between the elastic body 81b and the outer cylindrical portion 82c is 1 mm or more, and the gap d in the labyrinth sealing portion in the radial direction is 0. 0.5-1. O mm, preferably about 0.2 mm-1. O mm.
  • An approximately U-shaped outer peripheral metal core 81 a of the seal member 81 has a draft angle of about 3 ° from the slinger 82 to the bearing 4.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of an upper half of a seal device for a water pump bearing according to a third embodiment of the present invention.
  • This embodiment is similar to the first embodiment. That is, the seal member 81 is formed so as to have a substantially U-shaped cross-sectional shape at an intermediate portion, whereby the seal member 81 and the disk portions 82 a of the slinger 82 are formed. A labyrinth sealing portion 83 of a sufficient length is formed between the outer tube portion 82c.
  • an elastic body 8 lb which is integrally baked on the ring-shaped metal core 81 a constituting the seal member 81, and a substantially U-shaped bent portion 8 lb! Is thickly formed.
  • the annular core metal 81a is formed. It must be extremely bent and difficult.
  • the elastic body 81b is integrally formed on 81a, and is replaced by forming a thick bulge 81b in the axial direction of the substantially U-shaped bent portion. This facilitates the bending of the core part 81a, and the elastic body 81b and the outer cylinder It is easy to increase the distance d of the labyrinth sealing portion in the radial direction between the portion 82c.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of an upper half of a sealing device for a water pump pump bearing according to a fourth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is similar to the second embodiment. That is, the slinger 82 of the sealing device 8 has an inner cylindrical portion 82b and an outer cylindrical portion 82c from the inner circumference and the outer circumference of the disk portion 82a, respectively. It has a substantially U-shaped cross-sectional shape, and is provided on the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 8 2 b with the inner peripheral surface of the seal member 81. The configuration is such that the radial lips 81c and 81d are in contact.
  • a thick bulging portion 8 1 b 1 is formed in the axial direction of the substantially U-shaped bent portion of the elastic body 8 1 b integrally baked on the annular core 8 1 a constituting the sealing member 81. Have been. Also in this case, since it is the same as the above-described third embodiment, the description is omitted.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a labyrinth sealing portion formed by the seal member 81 and the slinger 82 in FIGS. 5 and 6.
  • a lapiling seal portion 83 is formed between the seal member 81 and the disk portion 82a and the outer cylindrical portion 82c of the slinger 82.
  • the gap a is 0.05 mm to 0.8 mm, preferably 0.5 mm.
  • the length b is 2 mm to 0.8 mm, and the length b of the labyrinth sealing portion in the radial direction is about 1 mm. Also, a substantially U-shaped bulge 8 1 b!
  • the length c of the labyrinth sealing portion in the axial direction between the elastic body 81b of the lateral portion having the following and the outer cylinder portion 82c should be at least 0.5 mm, preferably at least 1 mm.
  • the clearance d of the labyrinth sealing portion in the radial direction is from 0.05 mm to 1.0 mm, preferably from 0.2 mm to 1.0 mm.
  • An approximately U-shaped outer peripheral metal core 81 a of the seal member 81 has a draft angle of about 3 ° from the slinger 82 to the bearing 4.
  • the two radial lips 81c and 81d of the seal member 81 are connected to the outer peripheral surface of the pump shaft 1 or the sleeve.
  • a configuration may be adopted in which the labyrinth sealing portion is formed close to the outer peripheral surface of the inner tube portion 82b. Also in this case, good sealing performance can be exhibited by the labyrinth sealing portion and the labyrinth sealing portion 83.
  • the seal device for the war pump pump bearing of the present invention uses a seal member without an axial lip, so that the cost can be reduced, and the axial lip can be reduced. Even if there is no seal, sufficient sealing performance is provided by the lapiling seal formed between the seal member and the annular plate and outer cylinder of the slinger, and the radial lip on the inner periphery of the sealing member. The effect can be obtained as long as it can be secured.

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Description

明 細 書 ウォータ一ポンプ軸受のシール装置 技術分野
本発明は、 ウ ォー夕一ポンプ軸受のシール装置に関する
背景技術
自動車ェンジンの冷却水等を循環させるウォーターボン プと して、 例えば、 第 8 図に示すような構造のものが知 られている。
このウォーターポンプは、 ポンプ軸 1、 イ ンペラ 2、 メ カニカルシール 3、 ウ ォー夕一ポンプ軸受 4、 ウォー ターポンプ軸受のシール装置 5， 6、 プーリ 7等を備え たもので、 ポンプ軸 1 の一端にはイ ンペラ 2が取付られ 、 他端にはプーリ 7が取付けられている。 そして、 この プー リ 7 に巻き掛けられるベル ト （エンジンのクラ ンク シャ フ 卜の回転を伝達するベル ト） によってポンプ軸 1 とイ ンペラ 2 を回転させ、 ポンプ室内の冷却水を送り 出 すようにしている。
ウ ォーターポンプ軸受 4 は、 上記のポンプ軸 1 を内輪 と し、 その外周面に転動体と して円筒ころ群 4 2及び玉 群 4 3 を介して外輪 4 1 を外装したものであり、 この軸 受 4 はポンプハウジングのボス部 1 0 に設けられている このウォー夕一ポンプ軸受 4の軸方向一端側 （イ ンべ ラ側） に設けられたシール装置 5 は、 ポンプ室の冷却水 がメ 力二カルシール 3から漏れ出した場合でも、 ウォー ターボンプ軸受 4 の内部へ浸入しないようにシールして 、 漏れ出した冷却水をボス部 1 0 の水抜き孔 1 1から外 部へ排水させるものである。 このシール装置 5 は環状の シール部材 5 1 と環状のスリ ンガー 5 2 とで構成されて いる。
このシール装置 5 のシール部材 5 1 は、 上記外輪 4 1 の軸方向一端の肩部に固定されており、 第 9図に拡大し て示すように、 二つのラジアルリ ップ 5 1 c , 5 1 d と —つのアキシャルリ ップ 5 1 eが形成された合成ゴム等 の弾性体 5 1 bを環状芯金 5 1 aに一体に焼付けたもの である。 一方、 スリ ンガー 5 2 は、 シール部材 5 1 より 軸方向一端側 （イ ンペラ側） に位置してポンプ軸 1 の外 周面に外嵌固定されており、 このスリ ンガー 5 2の円扳 部 5 2 aにはシ一ル部材 5 1のアキシャ 0 リ ップ 5 1 e が接触している。 そして、 シール部材 5 1 の二つのラジ アルリ ップ 5 1 c , 5 1 dは、 ポンプ軸 1の外周面に接 触している。
上記ゥオーターボンプ軸受 4のィ ンペラ側のシール装 置 5 は、 二つのラジアルリ ップ 5 1 c , 5 1 d と一つの アキシャルリ ップ 5 1 eを設けた三重リ ップタイプのシ 一ル部材 5 1を使用してシール性能を向上させているが 、 このような三重リ ップタイプのシール部材 5 1 は、 ァ キシャルリ ップ 5 1 eを有するが故に複雑な構造となり 、 コス トが高く なるという問題があった。
本発明は斯かる問題に対処すべく なされたもので、 そ の目的とするところは、 アキシャルリ ップのない簡単な 構造の安価なシール部材を用いるにも拘らず、 優れたシ ール性能を発揮し得るウォー夕一ポンプ軸受のシール装 置を提供することにある。 発明の開示
上記目的を達成するため、 請求項 1 に係る発明は、 一 端にイ ンペラが取付けられると共に他端にプーリが取付 けられたポンプ軸を内輪とし、 このポンプ軸の外周面に 転動体を介して外輪を外装して成るウォーターポンプ軸 受のイ ンペラ側のシール装置であって、
外輪の軸方向一端の肩部に固定された環状のシール部 材と、 このシール部材より軸方向一端側に位置してボン プ軸の外周面に外嵌固定された内筒部と径方向に延設さ れた円板部とを有する環状のスリ ンガーとを備え、 シール部材は、 ス リ ンガーの円板部とこの円板部の外周 から軸方向他端側へ延設された外筒部に沿うように屈曲 した断面形状を有するもので、 シール部材とスリ ンガー の円板部及び外筒部との間にはラピリ ンス密封部が形成 されており、 且つ、 シール部材の内周にはラジアルリ ッ プが設けられていることを特徴とする。 このウォー夕一ポンプ軸受のシール装置は、 アキシャ ルリ ップのないラジアルリ ップのみを有する安価なシ一 ル部材を外輪の肩部に固定しているが、 このシール部材 はス リ ンガーの円板部と外筒部に沿うように屈曲した断 面形状を有し、 シール部材とスリ ンガーの円板部及び外 筒部との間にラ ピリ ンス密封部が形成されているため、 アキシャルリ ップがなく ても、 このラ ビリ ンス密封部と ラジアルリ ップのみで充分なシール性能を発揮すること ができる。
シ―ル部材のラジァルリ ップは、 請求項 2のシ一ル装 置のように、 ポンプ軸の外周面に接触しているか、 又は 、 ラ ピリ ンス密封部が形成されるようにポンプ軸の外周 面に接近していればよく、 また、 請求項 3のシール装置 のように、 ラジアルリ ップがスリ ンガーの内筒部の外周 面に接触しているか、 又は、 ラ ビリ ンス密封部が形成さ れるようにス リ ンガーの内筒部の外周面に接近していて もよい。 いずれの場合もラジアルリ ップや、 形成される ラ ピリ ンス密封部によって、 良好なシール性能が発揮さ れる。
また、 請求項 4 に係る発明は、 一端にイ ンペラが取付 けられると共に他端にプーリが取付けられたポンプ軸を 内輪と し、 このポンプ軸の外周面に転動体を介して外輪 を外装して成るウォー夕一ポンプ軸受のイ ンペラ側のシ ール装置であつて、
外輪の軸方向一端の肩部に固定された環状のシール部 材と、 このシール部材ょり軸方向一端側に位置してポン プ軸の外周面に外嵌固定された内筒部と径方向に延設さ れた円板部とを有する環状のスリ ンガーとを備え、
シール部材は、 スリ ンガ一の円板部とこの円板部の外 周から軸方向他端側へ延設された外筒部に沿うように屈 曲した断面形状を有するもので、 該屈曲部のアキシアル 方向には弾性体の膨出部が形成されると共に、 該膨出部 とスリ ンガ一の円扳部及び外筒部との間にはラビリ ンス 密封部が形成されており、 且つ、 シール部材の内周には ラジアルリ ップが設けられていることを特徴とする。
このウォーターボンプ軸受のシール装置は、 シール部 材の屈曲部に設けた膨出部が、 外筒部との間のアキシァ ル方向のラビリ ンス密封部の距離を稼ぐことができると 共に、 シール部材を構成する芯金部の曲げ加工が容易と なる。 また、 シール部材のラジアルリ ップは、 請求項 5 のシール装置のように、 ポンプ.軸の外周面に接触してい るか、 又は、 ラ ビリ ンス密封部が形成されるようにボン プ軸の外周面に接近していればよく、 また、 請求項 6の シール装置のように、 ラジアルリ ップがスリ ンガーの内 筒部の外周面に接触しているか、 又は、 ラ ビリ ンス密封 部が形成されるようにスリ ンガーの内筒部の外周面に接 近していてもよい。 いずれの場合もラジアルリ ップや、 形成されるラ ビリ ンス密封部によって、 良好なシール性 能が発揮される。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1の実施の形態に係るウ ォー夕
—ポンプ軸受のシール装置を組み込んだゥオーターボン プの構造を示す部分面図である。
第 2図は、 シール装置の上半分の拡大断面図である。 第 3図は、 発明の第 2の実施の形態に係るウォー夕一 ポンプ軸受のシ一装置の上半分の拡大断面図である。 第 4図は、 第 2図及び第 3図において、 シール部材と スリ ンガーとによつて形成されるラビリ ンス密封部分の 拡大図である。
第 5図は、 本発明の第 3の実施の形態に係るォ一夕一 ポンプ軸受のシー装置の上半分の拡大断面図である。 第 6図は、 本発明の第 4の実施の形態に係るオーター ポンプ軸受のシ一装置の上半分の拡大断面図である。 第 7図は、 第 5図及び第 6図において、 シール部材と スリ ンガーとによつて形成されるラビリ ンス密封部分の 拡大図である。
第 8図は、 従来のウォーターポンプの構造を示す部分 断面図である。
第 9図は、 ウォーターポンプに組み込まれているゥォ ターポンプ受のシール装置の上半分の拡大断面図である
発明を実施するための最良の形態
第 1図は、 本発明の第 1 の実施の形態に係るウォータ —ボンプ軸受のシール装置を組み込んだゥオーターボン プの構造を示す部分断面図、 第 2図は、 同シール装置の 上半分の拡大断面図である。
このウォータ一ポンプは、 ウォー夕一ポンプ軸受 4の イ ンペラ 2側のシール装置 8を除いて、 前述した従来の ウォーターポンプと同様の構造を有するものであり、 ポ ンプ軸 1、 イ ンペラ 2、 メカニカルシール 3、 ウォー夕 —ポンプ軸受 4、 ウォー夕一ポンプ軸受のシール装置 6 ， 8、 プーリ 7等を備えている。
ポンプ軸 1 は小径部と大径部を有するもので、 小径部 にはメカニカルシール 3が、 大径部にはウォー夕一ボン プ軸受 4がそれぞれ設けられている。 そして、 このボン プ軸 1 の一端にはィンペラ 2が取付られると共に、 他端 にはプーリ 7が取付けられ、 このプーリ 7 に巻き掛けら れるベルト （エンジンのクランクシャフ トの回転を伝達 するベル ト） でポンプ軸 1 とイ ンペラ 2を回転させるこ とによってポンプ室内の冷却水を送り出すようにしてい メ 力二カルシール 3 は、 ポンプハウジングのボス部 1 0 に内嵌固定される外側環体 3 1 と、 ポンプ軸 1 の小径 部に外嵌固定される内側環体 3 2 と、 外側環体 3 1 の内 周円筒部 3 1 aに外装されるゴムスリーブ 3 3 と、 内側 環体 3 2のイ ンペラ 2側に設けられる回転リ ング 3 4 と 、 外側環体 3 1 の内周円筒部 3 1 aにおいてイ ンペラ 2 側にスライ ド可能に外嵌される固定リ ング 3 5 と、 ゴム ス リ ーブ 3 3 の外周に圧縮状態で設けられ固定リ ング 3 5を回転リ ング 3 4に対して圧接させるコイルバネ 3 6 とで構成されている。
また、 ウォー夕一ポンプ軸受 4 は、 いわゆるイ ンテグ ラルシャフ トベアリ ングと呼ばれるもので、 上記のボン プ軸 1 を内輪と し、 このポンプ軸 1の大径部外周面に転 動体と して軸方向 2列の円筒ころ群 4 2及び玉群 4 3を 介して外輪 4 1が外装されている。 この外輪 4 1 は、 ポ ンプハウジングのボス部 1 0 に内嵌固定され、 外輪 4 1 の軸方向両端の内周面の肩部とポンプ軸 1 の大径部外周 面との間には、 シール装置 6， 8が装着されている。
プーリ 7側のシール装置 6 は、 外部からの異物や水分 の浸入を防止するためのもので、 外輪 4 1 の軸方向他端 側 （プーリ側） の肩部に固定されたシール部材で構成さ れている。 これに対し、 イ ンペラ 2側の本発明に係るシ —ル装置 8 は、 メカニカルシール 3から冷却水が漏れ出 した場合でも、 ウォーターポンプ軸受 4への冷却水の浸 入を阻止してボス部 1 0の水抜き孔 1 1から排出させる ものであり、 高いシール性能を確保するために、 このシ —ル装置 8 はシール部材 8 1 とス リ ンガー 8 2 とで構成 されている。
このシール装置 8 のスリ ンガー 8 2 は、 第 2図に示す よう に、 円扳部 8 2 aの内周から内筒部 8 2 bを軸方向 一端側 （イ ンペラ 2側） へ延設すると共に、 円板部 8 2 aの外周から外筒部 8 2 cを軸方向他端側 （ウォー夕一 ポンプ軸受 4側） へ延設したもので、 段状の断面形状を 有しており、 圧延鋼板等をプレス加工することによって 製作される ものである。 このスリ ンガー 8 2 は、 シール 部材 8 1 より軸方向一端側 （ィ ンペラ側） に位置してポ ンプ軸 1の外周面に外嵌固定されており、 その外筒部 8 2 c の先端が外輪 4 1 の端部に近接している。
一方、 シール部材 8 1 は、 内周に二つのラジアルリ ッ プ 8 1 c， 8 1 dが形成された環状の合成ゴム等の弾性 体 8 1 bを環状芯金 8 1 aに一体に焼き付けたものであ り、 その外周縁が外輪 4 1の軸方向一端の肩部 4 1 aに 係合固定されて取付けられている。 このシール部材 8 1 は、 スリ ンガー 8 2の円板部 8 2 a と外筒部 8 2 cに沿 うようにシール部材の中間部分が略コ字状に屈曲した断 面形状を有しており、 これによつてシール部材 8 1 とス リ ンガー 8 2の円板部 8 2 a及び外筒部 8 2 c との間に 充分な長さのラビリ ンス 8 3が形成されている。 そして 、 シール部材 8 1 の二つのラジアルリ ップ 8 1 c， 8 1 dは、 ポンプ軸 1の外周面に接触している。
このような構成のシール装置 8 は、 アキシャルリ ップ のない二重リ ップタイプの安価なシール部材 8 1を使用 するためコス ト低減を図ることが可能であり、 しかも、 このシール部材 8 1 とスリ ンガ一 8 2の円扳部 8 2 a及 び外筒部 8 2 c との間に充分な長さのラビリ ンス密封部 8 3が形成されるため、 アキシャルリ ップがなくても、 このラ ビリ ンス密封部 8 3 と二つのラジアルリ ップ 8 1 c , 8 1 dとで充分なシール性能を確保することができ る。
尚、 上記の実施形態では、 シール部材 8 1の二つのラ ジァルリ ップ 8 1 c， 8 1 dをポンプ軸 1 の外周面に接 触させているが、 ラジアノレリ ップ 8 1 c , 8 1 dとボン プ軸 1の外周面との間にラピリ ンス密封部が形成される ように、 ラジアルリ ップ 8 1 c , 8 1 dをポンプ軸 1の 外周面に接近させるようにしてもよい。 その場合も、 ラ ジァルリ ップ 8 1 c， 8 1 dとポンプ軸 1 の外周面との 間に形成されるラピリ ンス密封部と、 前記のラピリ ンス 密封部 8 3 によって、 良好なシール性能が発揮される。
第 3図は、 本発明の第 2の実施形態に係るウ ォーター ポンプ軸受のシール装置の上半分の拡大断面図である。
このシール装置 8 のス リ ンガー 8 2 は、 円扳部 8 2 a の内周と外周から内筒部 8 2 b と外筒部 8 2 cがそれぞ れ軸方向他端側 （ウォーターポンプ軸受 4側） へ延設さ れたもので、 略コ字状の断面形状を有しており、 この内 筒部 8 2 bの外周面にシール部材 8 1の内周の二つのラ ジアルリ ップ 8 1 c， 8 1 dが接触する構成とされてい る。
このシール装置 8の他の構成は前記シール装置と同様 であるので、 図 3 において同一部材に同一符号を付すだ けに止め、 説明を省略する。
このような構成のシ一ル装置 8 も、 アキシャルリ ップ のない二重リ ップタイプの安価なシール部材 8 1を使用 するためコス 卜低減を図ることが可能であり、 アキシャ ノレリ ップがなくても、 シール部材 8 1 とスリ ンガー 8 2 の円扳部 8 2 a及び外筒部 8 2 c との間に形成される充 分な長さのラ ビリ ンス密封部 8 3 と、 二つのラジアルリ ップ 8 1 c， 8 1 dとで充分なシール性能を確保するこ とができる。
尚、 このシール装置においても、 ラジアルリ ップ 8 1 c , 8 1 d とスリ ンガ一内筒部 8 2 bの外周面との間に ラ ビリ ンス密封部が形成されるように、 ラジアルリ ップ 8 1 c , 8 1 dを内筒部 8 2 bの外周面に接近させる構 成と し、 このラ ビリ ンス密封部と前記のラ ビリ ンス 8 3 によつて良好なシール性能を発揮させるようにしてもよ い。
次に、 第 4図は、 第 2図及び第 3図において、 シール 部材 8 1 とスリ ンガー 8 2 とによつて形成されるラビリ ンス密封部分の拡大図である。 上記するように、 シール 部材 8 1 と、 スリ ンガー 8 2 の円扳部 8 2 a及び外筒部 8 2 c との間にラピリ ンス密封部 8 3が形成されている が、 この場合、 シール部材 8 1の中間部分に屈曲形成し た略コ字状のアキシャル方向部分の弾性体 8 1 b と、 円 扳部 8 2 a との間の軸方向のラビリ ンス密封部の隙間 a は、 0 . 0 5〜 0 . 8 m m、 望ま しく は 0 . 2 m m〜 0 . 8 m mと し、 ラジアル方向のラ ビリ ンス密封部の長さ bは、 1 m m程度としてある。 また、 同様に、 シール部 材 8 1 中間部分に屈曲形成した略コ字状の横方向部分の 弾性体 8 1 b と、 外筒部 8 2 c との間の軸方向のラビリ ンス密封部の長さ cは、 1 mm以上と し、 ラジアル方向 のラ ビリ ンス密封部の隙間 dは、 0. 0 5〜 1. O mm 、 望ま しく は 0. 2 mm〜 l . O mm程度とする。 そし て、 このシール部材 8 1の略コ字状の外周側の芯金 8 1 a部分は、 スリ ンガー 8 2から軸受 4 にかけて約 3 ° 程 度抜き勾配が設けられている。
次に、 第 5図は、 本発明の第 3の実施形態に係るゥォ —ターボンプ軸受のシール装置の上半分の拡大断面図で ある。 この実施の形態は、 第 1の実施の形態と類似する 。 即ち、 シール部材 8 1 には中間部分に略コ字状に屈曲 した断面形状を有するように形成し、 これによつてシー ル部材 8 1 とス リ ンガー 8 2の円板部 8 2 a及び外筒部 8 2 c との間に充分な長さのラビリ ンス密封部 8 3が形 成されている。 この場合、 シール部材 8 1 を構成する環 状芯金 8 1 aに一体に焼き付けた弾性体 8 l bの略コ字 状の屈曲部のアキシァル方向の膨出部 8 1 b！ は厚く形 成されている。 即ち、 シール部材 8 1の弾性体 8 1 b と 外筒部 8 2 c との間のラジアル方向のラビリ ンス密封部 の距離 d (図 4参照） を稼ごうとすると、 環状芯金 8 1 aを極端に曲げ加工しなければならず困難である。 そこ で、 8 1 aに一体に焼き付けた弾性体 8 1 bの略コ字状 の屈曲部のアキシァル方向に厚い膨出部 8 1 b を形成 するこ とによって代替するものである。 これにより芯金 部 8 1 aの曲げ加工が容易となり、 弾性体 8 1 b と外筒 部 8 2 c との間のラジアル方向のラビリ ンス密封部の距 離 dを稼ぐことも容易となる。
第 6図は、 本発明の第 4の実施形態に係るウォー夕一 ポンプ軸受のシール装置の上半分の拡大断面図である。 この実施の形態は、 第 2の実施の形態と類似する。 即ち 、 このシール装置 8 のス リ ンガー 8 2 は、 円板部 8 2 a の内周と外周から内筒部 8 2 b と外筒部 8 2 cがそれぞ れ軸方向他端側 （ウォー夕一ポンプ軸受 4側） へ延設さ れたもので、 略コ字状の断面形状を有しており、 この内 筒部 8 2 bの外周面にシール部材 8 1の内周の二つのラ ジアルリ ップ 8 1 c , 8 1 dが接触する構成とされてい る。 そして、 この場合もシール部材 8 1 を構成する環状 芯金 8 1 aに一体に焼き付けた弾性体 8 1 bの略コ字状 の屈曲部のアキシアル方向に厚い膨出部 8 1 b 1 が形成 されている。 この場合も、 上記第 3の実施の形態と同様 であるので、 説明は省略する。
次に、 第 7図は、 第 5図及び第 6図において、 シール 部材 8 1 とスリ ンガー 8 2 とによつて形成されるラビリ ンス密封部分の拡大図である。 この場合も、 シール部材 8 1 と、 ス リ ンガー 8 2 の円板部 8 2 a及び外筒部 8 2 c との間にラピリ ンス密封部 8 3が形成されているが、 シール部材 8 1中間部分に屈曲形成した略コ字状のアキ シァル方向部分の膨出部 8 1 b を有する弾性体 8 1 b と、 円板部 8 2 a との間の軸方向のラ ビリ ンス密封部の 隙間 aは、 0 . 0 5 m m〜 0 . 8 m m、 好ましく は 0 . 2 mm〜 0. 8 mmと し、 ラジアル方向のラ ビリ ンス密 封部の長さ bは、 1 mm程度としてある。 また、 略コ字 状の膨出部 8 1 b！ を有する横方向部分の弾性体 8 1 b と、 外筒部 8 2 c との間の軸方向のラビリ ンス密封部の 長さ c は、 0. 5 mm以上、 好ま しく は 1 mm以上と し 、 ラジアル方向のラ ビリ ンス密封部の隙間 dは、 0. 0 5 mm〜； 1. 0 mm、 好ま しく は 0. 2 mm~ l . 0 m m程度とする。 そして、 このシール部材 8 1の略コ字状 の外周側の芯金 8 1 a部分は、 スリ ンガー 8 2から軸受 4 にかけて約 3 ° 程度抜き勾配が設けられている。
尚、 上記第 3の実施の形態及び第 4の実施の形態にお いても、 シ一ル部材 8 1 の二つのラジアルリ ップ 8 1 c , 8 1 dをポンプ軸 1の外周面、 或いはスリ ンガー内筒 部 8 2 bの外周面との間にラビリ ンス密封部が形成され るように、 接近させる構成と しても良い。 この場合もこ のラ ビリ ンス密封部と前記ラ ビリ ンス密封部 8 3 によつ て良好なシール性能を発揮させることができる。
以上の説明から明らかなように、 本発明のウォー夕一 ポンプ軸受のシール装置は、 アキシャルリ ップのないシ 一ル部材を使用するためコス ト低減を図ることができ、 アキシャルリ ップがなく ても、 シ一ル部材とス リ ンガ一 の環状板部及び外筒部との間に形成されたラピリ ンス密 封部と、 シール部材の内周のラジアルリ ップによって充 分なシール性能を確保できるといつた効果が得られる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . —端にィ ンペラが取付けられると共に他端にプ一リ が取付けられたポンプ軸を内輪と し、 このポンプ軸の外 周面に転動体を介して外輪を外装して成るゥオーターポ ンプ軸受のイ ンペラ側のシール装置であって、
外輪の軸方向一端の肩部に固定された環状のシール部 材と、 このシール部材より軸方向一端側に位置してボン プ軸の外周面に外嵌固定された内筒部と径方向に延設さ れた円扳部とを有する環状のスリ ンガーとを備え、
シール部材は、 スリ ンガーの円板部とこの円扳部の外 周から軸方向他端側へ延設された外筒部に沿うように屈 曲した断面形状を有するもので、 シール部材とスリ ンガ 一の円板部及び外筒部との間にはラピリ ンス密封部が形 成されており、 且つ、 シール部材の内周にはラジアルリ ップが設けられていることを特徴とする、 ウォータ一ポ ンプ軸受のシール装置。
2 . シール部材のラジアルリ ップがポンプ軸の外周面に 接触しているか、 又は、 ラピリ ンス密封部が形成される ようにポンプ軸の外周面に接近していることを特徴とす る請求項 1 に記載のシール装置。
3 . スリ ンガーが円板部の内周から軸方向他端側へ延設 された内筒部を有し、 シール部材のラジアルリ ップがス リ ンガ一の内筒部の外周面に接触しているか.、 又は、 ラ ビリ ンス密封部が形成されるようにスリ ンガ一の内筒部 の外周面に接近していることを特徴とする請求項 1 に記 載のシール装置。
4 . 一端にイ ンペラが取付けられると共に他端にプ一リ が取付けられたポンプ軸を内輪と し、 このポンプ軸の外 周面に転動体を介して外輪を外装して成るウォータ一ポ ンプ軸受のイ ンペラ側のシール装置であって、
外輪の軸方向一端の肩部に固定された環状のシール部 材と、 このシール部材ょり軸方向一端側に位置してポン プ軸の外周面に外嵌固定された内筒部と径方向に延設さ れた円板部とを有する環状のスリ ンガ一とを備え、
シール部材は、 スリ ンガーの円板部とこの円板部の外 周から軸方向他端側へ延設された外筒部に沿うように屈 曲した断面形状を有するもので、 該屈曲部のアキシアル 方向には弾性体の膨出部が形成されると共に、 該膨出部 とスリ ンガ一の円扳部及び外筒部との間にはラピリ ンス 密封部が形成されており、 且つ、 シール部材の内周には ラジアルリ ップが設けられていることを特徴とする、 ゥ オーターボンプ軸受のシール装置。
5 . シール部材のラジアルリ ップがポンプ軸の外周面に 接触しているか、 又は、 ラ ピリ ンス密封部が形成される ようにポンプ軸の外周面に接近していることを特徵とす る請求項 4に記載のシール装置。
6 . スリ ンガーが円板部の内周から軸方向他端側へ延設 された内筒部を有し、 シール部材のラジアルリ ップがス リ ンガ一の内筒部の外周面に接触しているか、 又は、 ラ ビリ ンス密封部が形成されるようにスリ ンガーの内筒部 の外周面に接近していることを特徵とする請求項 4に記 載のシール装置。
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