JPH0960732A - ウオーターポンプのシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 水冷内燃機関用ウオーターポンプのシール構
造に関し、シール性が完全で、騒音発生がなく、構造が
簡単で組立容易で小型であり、コンパクト化及びシール
性と耐久性の向上を図った装置を提供する。 【解決手段】 補強環２４にシール本体部２５とシール
リップ部２６とを弾性材により一体成型し、シールリッ
プ部の内面に４ふっ化エチレン樹脂を１成分とする摺動
層２７を形成し、リップ先端部の背面側に縮径力を付与
する環状のスプリング２８を装着してなるシール部材２
１を、シールリップ部をインペラ用の回転軸３の外周面
に当接させて軸方向に少なくとも２個並列させてポンプ
のハウジング２にシール本体部をもって嵌着して装着
し、軸方向に並列したシール部材間の閉空間２２にグリ
ース２３を充填し、更に最内側のシール部材のシールリ
ップ部と回転軸の外周面との当接位置に対する冷却水中
の固形物の侵入を阻止する補助シール部材３０を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のエンジン
等の水冷内燃機関の水冷用に取付けられているウオータ
ーポンプの内外を液密にシールするウオーターポンプの
シール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のウオーターポンプのシ
ール構造としては、メカニカルシールを利用したものが
知られている。

【０００３】図６はその従来例の１例を示しており、図
示しないエンジンボディーにウオーターポンプ１のハウ
ジング２がボルト等により固着されており、このハウジ
ング２に軸受４を介して回転自在に支承されている回転
軸３を回転させて、回転軸３の内方端に固着されている
インペラ５を回転させることにより冷却水を循環させる
ように形成されている。そして、このインペラ５と前記
ハウジング２との間にメカニカルシール６が装着されて
いて、外部とのシールを行なっている。即ち、インペラ
５のハウジング２に対向する凹所７に固着されている環
状の回転側摺動部材８に対して、ハウジング２の内方端
に固着されているケーシング９内に軸方向移動自在に装
着されている環状の固定側摺動部材１０をコイルばね１
１の弾力により押圧して、両者を当接面Ａにおいて回転
摺動させることによりシールを行なっている。前記固定
側摺動部材１０とケーシング９との間には弾性材製の可
撓部材１２を介在させてシールを行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例においては、回転側摺動部材８と固定側摺動部材１
０との平面同志を当接させた当接面Ａにおいてシールを
行なうものであるために、両面が全周に亘って完全に密
着摺動することは不完全であり、微少の漏洩が発生する
ものであった。特に、両面が互いになじむまでの使用初
期においては、更に漏洩量が多いという不都合があっ
た。また、当接面Ａにおいて両者が回転摺動する際に、
ステックスリップが発生して、騒音（鳴き）が発生する
という不都合があった。また、従来のメカニカルシール
６は、インペラ５に嵌着する回転側とハウジング２に嵌
着する固定側とによって構成されており、部品点数が多
く、圧入箇所も多く、組立作業が繁雑であるという不都
合があった。更に、メカニカルシール６は大きな取付け
スペースが必要であり、ウオーターポンプ１自身のコン
パクト化を図るための障害になっていた。

【０００５】また、ウオーターポンプ１のハウジング２
が固着される冷却水路が穿設されたエンジンボディー側
が鋳物製である場合には、鋳造時に内部に鋳込まれた鋳
砂等の固形物が時間の経過とともに冷却水中に混入した
り、冷却水中の添加剤等が結晶化あるいはスラッジ化し
て固形物が生成されたり、これらの固形物が前記当接面
Ａにかみ込まれて相互の摺動面が摩耗され、シール不良
が発生したり、耐久性が急速に劣化してしまうという問
題点があった。

【０００６】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、シールを完全に行なうことができ、騒音の発生
もなく、構造が簡単であり、組立も容易であり、小型で
あり、ウオーターポンプのコンパクト化も図ることがで
き、冷却水中の固形物のシール部への侵入を完全に排除
して、シール性および耐久性を向上させることのできる
ウオーターポンプのシール構造を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のウオーターポンプのシール構造において
は、円筒状部の一端部からリップ立上げ用フランジ部を
径方向内側に折曲げるとともにそのリップ立上げ用フラ
ンジ部の内方端からリップ保持部を前記円筒状部とほぼ
同方向に折曲げて補強環を形成し、この補強環の前記円
筒状部の少なくとも外側を覆って形成されるシール本体
部と前記リップ立上げ用フランジ部およびリップ保持部
から径方向内側へ徐々に縮径するように立上げ形成され
ているシールリップ部とを弾性材により一体成型し、前
記シールリップ部の内面に４ふっ化エチレン樹脂を１成
分とする摺動層を形成し、前記シールリップ部のリップ
先端部の背面側に縮径力を付与する環状のスプリングを
装着してなるシール部材を、前記シールリップ部をイン
ペラ用の回転軸の外周面に当接させるようにして軸方向
に少なくとも２個並列させてオイルポンプのハウジング
に前記シール本体部をもって嵌着して装着し、軸方向に
並列している前記シール部材の間の閉空間にグリースを
充填し、前記複数のシール部材のうちの最内側のシール
部材のシールリップ部と前記回転軸の外周面との当接位
置に対する冷却水中の固形物の侵入を阻止する補助シー
ル部材を設けることによりシールを確実に行なうように
している。

【０００８】また、前記摺動層を、重量比にてカーボン
繊維３％ないし１０％、真鍮の粉末５％ないし３０％、
残部を４ふっ化エチレン樹脂粉末とした原料を混合し、
これを焼成して形成することにより、耐久性、耐蝕性に
優れており、圧力と速度との積であるＰＶ値の高い極め
て優れたシールを施すことができるように形成してい
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
から図５について説明する。

【００１０】図１から図３は本発明の実施の形態の１例
を示しており、図１はシール部材および補助シール部材
をウオーターポンプに組立た状態を示しており、図２お
よび図３はそれぞれシール部材および補助シール部材の
単体を示している。

【００１１】本発明においては、図１に示すように、ウ
オーターポンプのハウジング２と回転軸３との間に少な
くとも２個（本実施の形態においては２個）のシール部
材２１、２１を軸方向に並列させて装着し、各シール部
材２１、２１の間の閉空間２２にグリース２３を充填
し、更に、最内側のシール部材２１（図１において左側
のシール部材２１）の内側位置に冷却水中の固形物の侵
入を阻止する補助シール部材３０を装着してシールを行
なうようにしている。

【００１２】更に説明すると、前記シール部材２１は、
図２に示すように、金属製の補強環２４にゴム等の弾性
部材からなるシール本体部２５とシールリップ部２６と
を一体成型して形成されている。即ち、前記補強環２４
は、円筒状部２４ａの一端部からリップ立上げ用フラン
ジ部２４ｂを径方向内側に折曲げるとともにそのリップ
立上げ用フランジ部２４ｂの内方端からリップ保持部２
４ｃを前記円筒状部とほぼ同方向に折曲げて形成されて
いる。そして、この補強環２４の前記円筒状部２４ａの
少なくとも外側を覆うようにしてシール本体部２５が形
成され、前記リップ立上げ用フランジ部２４ｂおよびリ
ップ保持部２４ｃからシールリップ部２６が径方向内側
へ徐々に縮径するように立上げ形成されている。このシ
ールリップ部２６の先端部には断面山形のリップ先端部
２６ａが形成されている。このリップ先端部２６ａのリ
ップ保持部２４ｃ側の傾斜面には、４ふっ化エチレン樹
脂を１成分とする摺動層２７が形成されている。この摺
動層２７はリップ先端部２６ａによるシール性に対し
て、耐久性、耐蝕性を付与し、更に圧力と速度との積で
あるＰＶ値の高いシールを可能とさせるものである。こ
の摺動層２７の素材としては、本出願人が特公平２−４
６６３３号公報においてすでに提案している摺動部用部
材を用いるとよい。即ち、摺動層２７の素材としては、
重量比にてカーボン繊維３％ないし１０％、真鍮の粉末
５％ないし３０％、残部を４ふっ化エチレン樹脂粉末と
した原料を混合し、これを焼成して形成するとよい。ま
た、前記シールリップ部２６のリップ先端部２６ａの背
面側の凹部２６ｂ内には、回転軸３の外周面に対する当
接力を付与する環状のスプリング２８が装着されてい
る。このスプリング２８は環状の密着バネからなり、こ
れを拡径して装着して、縮径する弾力を前記当接力とし
て付与させている。前記補強環２４とスプリング２８と
をセテンレス製として、防錆を図るようにするとよい。

【００１３】このようにして形成されているシール部材
２１を、ハウジング２に形成されているシール部材取付
け用の凹所２ａ内に、前記シール本体部２５をもって嵌
入させて装着する。即ち、外側（図１において右側）の
シール部材２１をその補強環２４のフランジ部２４ｂが
凹所２ａの段部２ｂに当接するまで嵌入させる。次に、
隣接するシール部材２１をその補強環２４のフランジ部
２４ｂが外側のシール部材２１のシール本体部２５の頂
部に当接するまで嵌入させる。このようにして複数個の
シール部材２１をハウジング２と回転軸３との間に装着
すると、各シール部材２１のシールリップ部２６が摺動
層２７を介して回転軸３の外周面に当接されて回転軸
３、両シール部材２１の間に閉空間２２が形成されるの
で、この閉空間２２内にグリース２３を充填して、シー
ル部材２１のシールリップ部２６の摺動層２７の潤滑を
維持するとともに、シールを確実に行なうようにする。

【００１４】また、前記補助シール部材３０は、図３に
示すように、シール部材２１より全体的に偏平に形成さ
れており、金属製の偏平な補助補強環３１にゴム等の弾
性部材からなる補助シール本体部３２と補助シールリッ
プ部３３とを一体成型して形成されている。即ち、前記
補助補強環３１は、円筒状部３１ａの一端部からリップ
立上げ用フランジ部３１ｂを径方向内側に折曲げるとと
もにそのリップ立上げ用フランジ部３１ｂの内方端から
リップ保持部３１ｃを前記円筒状部とほぼ同方向に折曲
げて形成されている。そして、この補助補強環３１の前
記円筒状部３１ａの少なくとも外側を覆うようにして補
助シール本体部３２が形成され、前記リップ立上げ用フ
ランジ部３１ｂおよびリップ保持部３１ｃから補助シー
ルリップ部３３が径方向内側へ徐々に縮径するように立
上げ形成されており、その先端部には断面山形のリップ
先端部３３ａが形成されている。

【００１５】このようにして形成されている補助シール
部材３０を、ハウジング２に形成されている前記凹所２
ａ内に、前記補助シール本体部３２をもって嵌入させて
装着する。即ち、補助シール部材３０をその補助補強環
３１のフランジ部３１ｂが凹所２ａ内の最内側のシール
部材２１のシール本体部２５の頂部に当接するまで嵌入
させる。このようにして補助シール部材３０をハウジン
グ２と回転軸３との間に装着すると、補助シール部材３
０の補助シールリップ部３３のリップ先端部３３ａが回
転軸３の外周面に当接されてシール性が発揮され、冷却
水中の固形物が補助シール部材３０を越えて外側に漏れ
るのを阻止して、最内側のシール部材２１のシールリッ
プ部２６と回転軸３の外周面との当接位置に対する冷却
水中の固形物の侵入を阻止して、シールを確実に行なう
ようにしている。

【００１６】次に、本実施の形態の作用を説明する。

【００１７】本実施の形態においては、まず、ハウジン
グ２と回転軸３との間に装着された補助シール部材３０
の補助シールリップ部３３のリップ先端部３３ａが回転
軸３の外周面に当接されてシール性を発揮することによ
り、冷却水中の固形物がシールされ、補助シール部材３
０を越えて外側に漏れるのを確実に阻止される。これに
より冷却水中の固形物が最内側のシール部材２１のシー
ルリップ部２６と回転軸３の外周面との当接位置へ侵入
するのが確実に阻止され、固形物の侵入に伴う固形物の
かみ込みによるシールリップ部２６の異常摩耗が防止さ
れ、耐久性が向上され、確実なシール性を発揮すること
ができる。

【００１８】次に、シールリップ部２６を有するシール
部材２１を軸方向に２個並列させて回転軸３に当接させ
て２重にシールを行ない、かつ、前記閉空間２２内にグ
リース２３を充填してインペラ側の冷却水のシールを行
なうものであるために、全く漏洩のない完璧なシールを
施すことができる。しかも、前記シールリップ部２６の
内面には摺動層２７が形成されており、その素材が４ふ
っ化エチレン樹脂を一部に含む素材とされているため
に、耐久性、耐蝕性に優れており、従来例のようなステ
ックスリップが発生することもなく、従って騒音を発生
することもなく、更に圧力と速度との積であるＰＶ値も
高いシールを行なうことができる。また、シール部材２
１は小型で、単品として製品化されるものであり、組立
作業は従来例に比較すると格段に容易なものであり、ウ
オーターポンプのコンパクト化も容易に図ることができ
る。

【００１９】また、前記摺動層２７のその素材が、重量
比にてカーボン繊維３％ないし１０％、真鍮の粉末５％
ないし３０％、残部を４ふっ化エチレン樹脂粉末とした
原料を混合し、これを焼成して形成されているために、
次のような特段の作用が発揮される。

【００２０】即ち、この摺動層２７は、真鍮粉とカーボ
ン繊維と４ふっ化エチレン樹脂とにより形成されている
ために、耐蝕性が高く、機械的強度も高いものとなる。
また、カーボン繊維が真鍮の粉末と絡みあっているの
で、摺動に際し、真鍮の粉末が母材たる４ふっ化エチレ
ン樹脂から脱落しないので、高い減摩作用を長く維持す
ることができ、耐久性に優れ、寿命の長いものとなる。
更に、真鍮の粉末が摺動の相手面である回転軸３の外周
面に適量転移し、この転移物は塑性流動して摺動被膜を
形成し、この被膜はその有孔度によってグリース２３を
よく保持しその存在を十分ならしめ、これと４ふっ化エ
チレン樹脂、カーボン繊維、真鍮とが摺動するので、摺
動の相手材である回転軸３を傷つけることなく、耐摩耗
性の高いのものとなり、極めて優れた潤滑性を発揮させ
る。

【００２１】なお、前記補助シール部材３０と、最内側
のシール部材２１と回転軸３との間に形成される閉空間
３４内にグリース２３を充填して、補助シール部材３０
の補助シールリップ部３３の潤滑およびシール部材２１
のシールリップ部２６の潤滑層２７の潤滑を維持すると
ともに、固形物のシールを確実に行なうようにしてもよ
い。また、補助シール部材３０の補助補強環３１をステ
ンレス製として、防錆を図るようにするとよい。

【００２２】図４は本発明の他の実施の形態を示したも
のでる。

【００２３】本実施の形態においては、図３に示す補助
シール部材３０の補助シール本体３２と補助シールリッ
プ部３３とを内外に入換えた構成の補助シール部材３０
ａを用いたものである。更に説明すると、この補助シー
ル部材３０ａの補助補強環３１の内周側の円筒状部３１
ａに形成されている補助シール本体部３２を回転軸３の
段部３ａに嵌合させ、外周側の補助シールリップ部３３
のリップ先端部３３ａをハウジング２に形成されている
前記凹所２ａの内周面に当接させるようにして、補助シ
ール部材３０ａを装着させたものである。

【００２４】本実施の形態においても、図１に示す前記
実施の形態と同様に作用するとともに、回転軸３の回転
に伴い補助シール部材３０も一体的に回転することによ
り冷却水を外方に飛ばす遠心力の効果も付加されて、固
形物のシール機能および冷却水のシール機能が発揮され
る。

【００２５】図５は本発明の更に他の実施の形態を示し
たものである。

【００２６】本実施の形態においては、２個のシール部
材のうち外側（図５において右側）のものは図２の実施
の形態と同様に形成し、他方のシール部材２１ａの内側
に嵌着させたものである。即ち、他方のシール部材２１
ａにおいて、補強環２４の円筒状部２４ａを更に外側に
折曲げて外側円筒部２４ｄとして、図２に示すシール部
材２１の高さと同長分だけフランジ部２４ｂより延出さ
せ、その外側に弾性材製のシール本体部２５を一体成型
したものである。この他方のシール部材２１ａは長いシ
ール本体部２５をもってハウジング２の凹所２ａに嵌着
される。

【００２７】更に、本実施の形態においては、他方のシ
ール部材２１ａに補助シール部材３０ｂを嵌着させてい
る。即ち、本実施の形態の補助シール部材３０ｂは、図
３に示す補助シール部材３０の補助補強環３１の円筒状
部３１ａをフランジ部３１ｂからリップ保持部３１ｃと
反対側に折曲げて形成されており、その円筒状部３１ａ
をシール部材２１ａのシール本体部２５の内側に嵌着す
ることにより装着されて、補助シールリップ部３３のリ
ップ先端部３３ａを回転軸３の外周面に当接させてい
る。

【００２８】本実施の形態においても、図１に示す前記
実施の形態と同様に作用して、固形物のシール機能およ
び冷却水のシール機能が発揮される。

【００２９】なお、本発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、必要に応じて変更することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】このように本発明のウオーターポンプの
シール構造は構成され作用するものであるから、シール
を完全に行なうことができ、騒音の発生もなく、構造が
簡単であり、組立も容易であり、小型であり、ウオータ
ーポンプのコンパクト化も図ることができ、冷却水中の
固形物のシール部への侵入を完全に排除して、シール性
および耐久性を向上させることができる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウオーターポンプのシール構造の実施
の形態の１例の要部を示す断面図

【図２】本発明のウオーターポンプのシール構造に用い
るシール部材を示す断面図

【図３】本発明のウオーターポンプのシール構造に用い
る補助シール部材を示す断面図

【図４】本発明のウオーターポンプのシール構造の実施
の形態の他の例を示す図１と同様の断面図

【図５】本発明のウオーターポンプのシール構造の実施
の形態の他の例を示す図１と同様の断面図

【図６】従来のウオーターポンプのシール構造を示す断
面図

【符号の説明】

２１ シール部材 ２２ 閉空間 ２３ グリース ２４ 補強環 ２４ａ 円筒状部 ２４ｂ フランジ部 ２４ｃ リップ保持部 ２５ シール本体部 ２６ シールリップ部 ２７ 摺動層 ２８ スプリング ３０ 補助シール部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷内燃機関用のウオーターポンプの内
   外を液密にシールするウオーターポンプのシール構造に
   おいて、円筒状部の一端部からリップ立上げ用フランジ
   部を径方向内側に折曲げるとともにそのリップ立上げ用
   フランジ部の内方端からリップ保持部を前記円筒状部と
   ほぼ同方向に折曲げて補強環を形成し、この補強環の前
   記円筒状部の少なくとも外側を覆って形成されるシール
   本体部と前記リップ立上げ用フランジ部およびリップ保
   持部から径方向内側へ徐々に縮径するように立上げ形成
   されているシールリップ部とを弾性材により一体成型
   し、前記シールリップ部の内面に４ふっ化エチレン樹脂
   を１成分とする摺動層を形成し、前記シールリップ部の
   リップ先端部の背面側に縮径力を付与する環状のスプリ
   ングを装着してなるシール部材を、前記シールリップ部
   をインペラ用の回転軸の外周面に当接させるようにして
   軸方向に少なくとも２個並列させてオイルポンプのハウ
   ジングに前記シール本体部をもって嵌着して装着し、軸
   方向に並列している前記シール部材の間の閉空間にグリ
   ースを充填し、前記複数のシール部材のうちの最内側の
   シール部材のシールリップ部と前記回転軸の外周面との
   当接位置に対する冷却水中の固形物の侵入を阻止する補
   助シール部材を設けたことを特徴とするウオーターポン
   プのシール構造。
2. 【請求項２】 前記摺動層は、重量比にてカーボン繊維
   ３％ないし１０％、真鍮の粉末５％ないし３０％、残部
   を４ふっ化エチレン樹脂粉末とした原料を混合し、これ
   を焼成して形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載のウオーターポンプのシール構造。