JP2012047243A - ウォータポンプ用軸受の密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成でコストもかからず軸受内への水分の侵入を防止することのできるウォ−タポンプ用軸受の密封装置を提供する。
【解決手段】シ−ルリング２５は、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、或はフッ素ゴムからなる弾性材２７を鉄系金属板製の芯金２６で補強してなり、内側のシールリップ２８と、外側のシールリップ２９とから成る二股のシ−ルリップ２８，２９が形成され、外側のシールリップ２９は、断面略三角形状のリップ部３０と、リップ部３０よりも径方向の厚さが薄く、軸方向に延在する片持ちアーム部３１とからなり、外側のシールリップ２９の長さは、リップ部３０の厚さの３．２〜３．５倍であり、リップ部３０から内輪に付与される緊迫力は、３．４〜５．４Ｎであり、内側のシールリップ２８と外側のシールリップ２９の間の空間には、空間容積の５５〜７５％のグリースが充填されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車用エンジンの冷却水を循環させる為のウォータポンプに使用される転がり軸受ユニットの密封装置の改良に関する。

自動車用エンジンの冷却水を循環させる為のウォータポンプとして例えば特許文献１には、図２に示す様な構造のものが記載されている。なお、本図において、エンジンは右側に位置するので、本図右側をエンジン側、本図左側を反エンジン側と称す。

静止部材である円筒形のハウジング１は、エンジン側端部外周面に形成した取付フランジ２を利用して、エンジンのシリンダブロックに固定される。このハウジング１の内径側には回転軸３を、エンジン側の複数の転動体である玉４と反エンジン側の複数の転動体であるころ５とを組み合わせて成る転がり軸受ユニット６により、回転自在に支持している。この転がり軸受ユニット６の軸方向両端部には密封装置であるシールリング７、７を設けており、シールリング７を構成する１対のシールリップ１２、１２の内周縁を回転軸３の外周面に全周に亙って摺接させることにより、内部に封入したグリースの漏出防止と、外部に存在する塵芥や水蒸気等の異物の侵入防止とを図っている。又、上記回転軸３の反エンジン側端部で上記ハウジング１から突出した部分に、プーリ８を固定している。

エンジンへの組み付け状態では、このプーリ８に図示しないベルトを掛け渡し、上記回転軸３をエンジンのクランクシャフトにより回転駆動する。一方、この回転軸３のエンジン側端部で上記取付フランジ２から突出した部分に、インペラ９を固定している。この取付フランジ２をエンジンのシリンダブロックに固定した状態で上記インペラ９は、このシリンダブロック内に設けたウォータジャケットの内側に入り込む。そして、上記回転軸３の回転に伴って、上記ウォータジャケット内の冷却水を、図示しないラジエータ等との間で循環させる。

更に、回転軸３の外周面とハウジング１の内周面との間にはメカニカルシール１０を設けている。このメカニカルシール１０は、エンジンの運転時、回転軸３の回転を許容しつつ、ウォータジャケット内を流れる冷却水が外部に漏出するのを防止する。但し、上記メカニカルシール１０では完全なシールは困難であり、このメカニカルシール１０のシール面で発生する摩擦熱により、凍結防止剤や防錆剤等の化学物質を含んだ冷却水が蒸発して水蒸気となり、上記転がり軸受ユニット６側に漏出すると同時に、この蒸発によって上記化学物質が濃縮された冷却水も、上記転がり軸受ユニット６側に漏出してくる。この為に、上記回転軸３の中間部で上記メカニカルシール１０と軸受ユニット６との間にスリンガ１１を、上記ハウジング１の中間部でこのスリンガ１１の外周縁部に対向する部分に給排孔１３を、それぞれ設けて、上記メカニカルシール１０から漏出した水蒸気乃至は熱水を、上記ハウジング１外に排出自在としている。即ち、上記給排孔１３は、軸方向に関して上記メカニカルシール１０と上記内側のシールリング７との間に設けられた、水蒸気室として機能する空間と外部とを連通して、この空間内の水蒸気及び熱水を、外部に排出自在としている。

特開平８−２５４２１３号公報

自動車用エンジンの冷却水を循環させる為のウォータポンプでは、上記のように軸受ユニットは、凍結防止剤や防錆剤等の化学物質を含んだ冷却水が蒸発した水蒸気や、この蒸発によって上記化学物質が濃縮された冷却水にさらされるため、軸受ユニット内部への水の侵入も比較的頻繁に発生し、侵入した水はグリ−スを乳化させ軸受内部に錆を発生させ最終的に異音、異常摩耗を生じさせ寿命に至らせることになる。この為、軸受用の密封装置としてシ−ルリップの数を増やしたりラビリンス構造を増やしたりするがシ−ル及びシ−ル構造が複雑になり結局高価となる。また、水分の侵入防止策としてシ−ルリップ部の緊迫力を大きくすると摩擦トルクの増大、リップ部の異常昇温、ステックフリップによる異音発生等が生じるため無制限に緊迫力を大きくすることもできない。この発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構成でコストもかからず軸受内への水分の侵入を防止することのできるウォ−タポンプ用軸受の密封装置を提供することを目的とする。

本発明のウォ−タポンプ用軸受の密封装置は、一端側にインペラを装着し他端側に駆動用プ−リを装着し且つ一方向に回転する回転軸と静止部材に固定した外輪との間の環状空間に転動体を配置すると共に、該外輪端部に固定され回転軸に摺接して前記環状空間を密封するシ−ルリングを配置して成るウォ−タポンプ用軸受の密封装置において、前記回転軸と摺接するシ−ルリングは、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）或はフッ素ゴムからなる弾性材を鉄系金属板製の芯金で補強してなり、該シ−ルリングの内周端部には、前記回転軸表面から軸受内方に開く方向に傾斜して摺接する内側のシールリップと、前記回転軸表面から軸受外方へ開く方向に傾斜して摺接する外側のシールリップとから成る二股のシ−ルリップが形成され、該外側のシールリップは、断面略三角形状のリップ部と、該リップ部よりも径方向の厚さが薄く、軸方向に延在する片持ちアーム部とによりなり、該外側のシールリップの長さは、該リップ部の厚さの３．２〜３．５倍であり、該リップ部から前記内輪に付与される緊迫力は、３．４〜５．４Ｎであり、前記内側のシールリップと前記外側のシールリップの間の空間には、該空間容積の５５〜７５％のグリースが充填されていることを特徴とする。

上述の様に構成する本発明のウォータポンプ用軸受の密封装置によれば、ウォータポンプの回転軸を支持する転がり軸受ユニット内への、化学物質を含んだ冷却水や水蒸気等の異物侵入防止を有効に図れる。又、シールリングの形状、緊迫力を適切に規制しているので、シールリングを設ける事に伴う回転抵抗の増大を抑えつつ、上記摺動部のシール性を確保できる。

本発明の実施の形態の要部を説明する図である。 従来から知られているウォータポンプの１例を示す断面図である。

図１は、本発明の実施の形態の要部を示している。尚、本例の特徴は、転がり軸受ユニット２０を構成する外輪２１の両端部内周面と、回転軸３の外周面との間に設けるシールリング２２の構造及び特性を適切に規制する事により、メカニカルシール１０（図２参照）を通過した水蒸気或は熱水が、転がり軸受ユニット２０の内部に入り込みにくくする点にある。ウォータポンプの全体構造等、その他の部分の構造及び作用は、先に説明した上記図２に示した構造を含め、従来から知られているウォータポンプと同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略乃至は簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。なお、本図においても図２と同様、エンジンは右側に位置するので、本図右側をエンジン側、本図左側を反エンジン側と称す。

回転軸３は軸受の内輪を兼用し軌道溝２４が設けられ外輪２１の軌道溝２２との間に転動体である複数の玉４が配置される。なお、本図では省略されているが、図２の転がり軸受ユニット６と同様、転がり軸受ユニット２０の反エンジン側には、転動体である複数のころ５が配置されている。前記回転軸３と外輪２１の両端部の間には、芯金２６と弾性材２７で構成されているシールリング２５が配置されている。
芯金２６は、ＳＰＣＣ等の炭素鋼板、ＳＥＣＣ等の亜鉛メッキ鋼板、或はステンレス鋼板等の鉄系金属板を略円輪状に形成して成る。又、上記弾性材２７は、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）或はフッ素ゴムの如きゴム材料等のエラストマーにより形成しており、上記芯金２２により補強されている。

外輪２１の軸方向両端部内周面にはシール固定溝２３が形成されており、このシール固定溝２３に、弾性材の弾性を利用してシールリング２５の外周端部を嵌め込むことで、シールリング２５が外輪２１に固定されるようになっている。また、シ−ルリング２５の内周端部には回転軸３と摺接する二股のシ−ルリップ２８、２９が形成されている。

これらの二股のシ−ルリップ２８、２９のうち転がり軸受ユニット２０の内側のシ−ルリップ２８は回転軸３の表面から軸受ユニット２０の内方に開く方向に傾斜させて摺接させてあり、内部の潤滑剤が漏出するのを防止する。一方、転がり軸受ユニット２０の外側のシ−ルリップ２９は、回転軸３の表面から軸受外方へ開く方向に傾斜させて摺接させてあり、水分等の侵入を排除する。

シ−ルリップ２９は、断面略三角形状のリップ部３０と、該リップ部３０よりも径方向の厚さが薄く、軸方向に延在する片持ちアーム部３１とからなる。ここで、リップ部３０から内輪３に付与される緊迫力は、主として片持ちアーム部３１の弾性力と、締め代とに基づいて生じる。本実施の形態では、シールリップ２９の長さをリップ部３０の厚さの３．２〜３．５倍とし、さらに緊迫力を３．４〜５．４Ｎとしている。また、シールリップ２８、２９の間の空間には、該空間容積の５５〜７５％のグリースが充填されている。

この様に構成する本発明のウォータポンプ用密封装置によれば、ウォータポンプを支持する転がり軸受ユニット内への、化学物質を含んだ冷却水や水蒸気等の異物侵入防止を有効に図れる。又、シールリングの形状、緊迫力を適切に規制しているので、シールリングを設ける事に伴う回転抵抗の増大を抑えつつ、上記摺動部のシール性を確保できる。

ウォータポンプ軸受用密封装置として利用できる。

1 ハウジング
2 取付フランジ
3 回転軸
4 玉
5 ころ
6 転がり軸受ユニット
7 シールリング
8 プーリ
9 インペラ
10 メカニカルシール
11 スリンガ
12 シールリップ
13 給排孔
20 転がり軸受ユニット
21 外輪
22 外輪の軌道溝
23 シール固定溝
24 内輪の軌道溝
25 シールリング
26 芯金
27 弾性材
28 シ−ルリップ
29 シ−ルリップ
30 リップ部
31 片持ちアーム部

Claims (1)

1. 一端側にインペラを装着し他端側に駆動用プ−リを装着し且つ一方向に回転する回転軸と静止部材に固定した外輪との間の環状空間に転動体を配置すると共に、該外輪端部に固定され回転軸に摺接して前記環状空間を密封するシ−ルリングを配置して成るウォ−タポンプ用軸受の密封装置において、
   前記回転軸と摺接するシ−ルリングは、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）或はフッ素ゴムからなる弾性材を鉄系金属板製の芯金で補強してなり、
   該シ−ルリングの内周端部には、前記回転軸表面から軸受内方に開く方向に傾斜して摺接する内側のシールリップと、前記回転軸表面から軸受外方へ開く方向に傾斜して摺接する外側のシールリップとから成る二股のシ−ルリップが形成され、
   該外側のシールリップは、断面略三角形状のリップ部と、該リップ部よりも径方向の厚さが薄く、軸方向に延在する片持ちアーム部とからなり、
   該外側のシールリップの長さは、該リップ部の厚さの３．２〜３．５倍であり、
   該リップ部から前記内輪に付与される緊迫力は、３．４〜５．４Ｎであり、
   前記内側のシールリップと前記外側のシールリップの間の空間には、該空間容積の５５〜７５％のグリースが塗布されていること
   を特徴とするウォ−タポンプ用軸受の密封装置

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