JP2012184843A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

【課題】汎用のメカニカルシール、特に耐久性がありウォーターポンプのハウジングとの強固な接続によって特徴付けられるメカニカルシールの改良された又は少なくとも既存のものに代わる実施形態を提供する。
【解決手段】本発明は、特に自動車のウォーターポンプ(4)用のメカニカルシール(1)に関する。このメカニカルシール(1)は、ハウジング(2)を備え、メカニカルシール(1)はハウジング(2)を介してウォーターポンプ(4)の軸受ケーシング(3)に固定される。本発明の本質は、ハウジング(2)がプラスチック製であることである。これにより、長期間のシーリング機能が保証される。
【選択図】図１

Description

本発明はメカニカルシールに関し、特に自動車のウォーターポンプ用のメカニカルシールに関するものである。

特に自動車のウォーターポンプの場合は、シャフト用のメカニカルシールが公知となっており、また長年に亘ってうまく利用されている。軽量化設計の不断の努力により、特に自動車のウォーターポンプの場合は、燃料消費を次第に少なくするために、ウォーターポンプのハウジングは金属製ではなく次第にプラスチック製になっている。メカニカルシールは、前記ハウジングに圧入されている。しかし、このような組合せの不利な点は、長期的には、メカニカルシールとウォーターポンプのプラスチック製ハウジングとの異なる熱膨張により両者間に隙間が発生し、その結果、メカニカルシールの密閉性（tightness）が失われる。

本発明は、汎用のメカニカルシール、特に耐久性及びウォーターポンプのハウジングとの強固な接続によって特徴付けられるメカニカルシールの改良された又は少なくとも既存のものに代わる実施形態を提供するという課題に関する。

上記課題は、本発明に係る独立クレームの発明の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属クレームの発明の主題である。

本発明は、密封装置、好ましくはメカニカルシールのハウジングを形成するという技術的思想に基づくものであり、このハウジングを介して上記密封装置がウォーターポンプの軸受ケーシングに固定される。このハウジングは、従来公知のような金属製ではなく、プラスチック製である。このようなプラスチック製のハウジングは、ウォーターポンプの軸受ケーシングに耐久性をもってしっかりと固定される方法で連結され、当該軸受ケーシングもプラスチックで構成され、その結果、このようなウォーターポンプの密閉性が長期間、好ましくは全耐用年数を超えて保証される。同一の材料又は少なくとも、ウォーターポンプの軸受ケーシングの熱膨張係数がメカニカルシールのハウジングと略同一である材料を選択することにより、異なる熱膨張係数に起因して長期間かけて引き起こされる望ましくないシーリングの問題を回避することができる。上記材料は、例えば繊維強化熱可塑性プラスチック又は繊維強化熱硬化性プラスチックのような適切なプラスチックを含むのが好ましい。さらに、メカニカルシールのハウジングをプラスチックで製造することにより、可撓性があって費用効率の高いハウジングを得ることができ、また、ウォーターポンプの軸受ケーシングに様々な異なる方法によって接続可能であり、例えば、接着や溶接が可能である。

本発明の課題解決手段の有利な改善点は、上記メカニカルシールが以下の構成を更に備える点である。すなわち、シールされるためにシャフトに回転可能に固定される方法で連結されたレセプタクルと、シーリングリングと、該シーリングリングと相互作用するカウンタリング（counter ring）と、バネと、ラバーベローとを備えている。上記シーリングリング及び／又はカウンタリングは、セラミックス、特に炭化ケイ素又はグラファイトで構成されてもよい。メカニカルシーリングの動作中に、シーリングリング及びカウンタリングは互いに接触してシール面を形成し、通常、シーリングリングはメカニカルシールのハウジングに回転可能に固定される方法で連結され、それにより、ウォーターポンプの軸受ケーシングに回転可能に固定される方法で連結されているのに対し、カウンタリングは通常レセプタクルに回転可能に固定される方法で連結され、それにより、ウォーターポンプのシャフトに回転可能に固定される方法で連結されている。炭化ケイ素及びグラファイトは、互いに異なる独立した性質をそれぞれ有しており、例えばグラファイトは低摩擦損失を示す。対照的に、炭化ケイ素は非常に高い硬度を有し且つ高融点を有するため、特に所謂エンジニアリングセラミックスとして用いるのに適している。更に、典型的なシール材料（ここでは説明しない）も考えられるのはいうまでもない。

本発明の解決手段の可能な改良において、密封装置の軸受ケーシング及びハウジングの材料が少なくともほぼ同一、好ましくは同一の熱膨張係数を有する場合に、例えばシーリングリップのような可能なシーリングの概念が提供されうる。上記材料は、例えば繊維強化熱可塑性プラスチック又は繊維強化熱硬化性プラスチックのような適切な樹脂を含むのが好ましい。

本発明の更に重要な特徴及び利点は、下位クレーム、図面及び図面に基づく形状の関連する説明に起因する。

上述の特徴及び以下で説明する特徴は、上述の組み合わせを利用できるだけでなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において他の組み合わせ又は単独で利用することができるのは言うまでもない。

本発明のより好ましい例示的な実施形態は、図面に図示され、以下の記載により詳細に説明されている。同一の参照符号は、同一の、同様の、または機能的に同一の構成を参照している。

本発明の実施形態に係るメカニカルシールの断面斜視図である。 メカニカルシールが組み込まれたウォーターポンプの断面斜視図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係るメカニカルシール１はハウジング２を備え、メカニカルシール１はハウジング２を介してウォーターポンプ４（図２参照）の軸受ケーシング３に固定されうる。ウォーターポンプ４の軸受ケーシング３はプラスチック製なので、本発明によると、メカニカルシール１のハウジング２もプラスチック製である。材料は、例えば、繊維強化熱可塑性プラスチック又は繊維強化熱硬化性プラスチックのような適切なプラスチックを含むのが好ましい。これにより、特に長期的には、亘る異なる熱膨張、それによる水漏れの原因となる熱膨張係数の相違を回避できる。また、プラスチック製ハウジング２により、メカニカルシール１を柔軟でかつ高い費用効率で生産することができる。通常、メカニカルシール１は、ウォーターポンプ４内の水輸送部と中空部とを分離する。

更に、メカニカルシール１は、以下の構成を有する。

すなわち、メカニカルシール１は、ウォーターポンプ４をシールするためにシャフト５に回転可能に固定される方法で連結されたレセプタクル６と、シーリングリング７と、シーリングリング７と相互作用するカウンタリング８と、バネ９と、ラバーベロー１０とを備えている。

シーリングリング７及び／又はカウンタリング８はセラミックス製、特に炭化ケイ素又はグラファイト製である。シーリングリング７は、例えばセラミックス製であり、それに係合するカウンタリング８はグラファイト製である。カウンタリング８はレセプタクル６に回転可能に固定される方法で連結され、シーリングリング７は、ハウジング２に回転可能に固定される方法で連結され、更にこのハウジング２を介してウォーターポンプ４の軸受ケーシング３に回転可能に固定される方法で連結されている。

バネ９は、例えば円板バネ又は波形バネで構成され、カウンタリング８に対してシーリングリング７に前もって負荷を加える役割を担う。メカニカルシール１は、ハウジング２を介してウォーターポンプ４の軸受ケーシング３に強固に連結されており、特に、溶接、接着又は圧入によって軸受ケーシング３に連結されている。

図１を見ると、バネ９に、その一側がハウジング２に対して、その他側がポット１１に対して、前もって負荷が加わっていることが明らかであり、当該ポット１１がラバーベロー１０の外側のリング及びシーリングリング７を支持している。ここで、ラバーベロー１０は、突出部（nose）１２によってハウジング２内において径方向内側に保持されている。レセプタクル６，カウンタリング８及びシーリングリング７の代わりに、メカニカルシール１は、図示しない放射状のシャフトシール（shaft seal）を備えてもよい。

メカニカルシール１のプラスチック製ハウジング２という本発明に係る構成により、特に、異なる熱膨張係数の結果起こる、メカニカルシール１のハウジング２とウォーターポンプ４の軸受ケーシング３との間の隙間を回避でき、それにより、メカニカルシール１の長期間の密閉性が保証される。

１ メカニカルシール
２ ハウジング
３ 軸受ケーシング
４ ウォーターポンプ
５ シャフト
６ レセプタクル
７ シーリングリング
８ カウンタリング
９ バネ
１０ ラバーベロー

Claims (8)

1. ウォーターポンプ(4)、特に自動車のウォーターポンプ用のメカニカルシールであって、
   ハウジング(2)を備え、
   上記メカニカルシールは、上記ハウジング(2)を介して上記ウォーターポンプ(4)の軸受ケーシング(3)に固定され、
   上記ハウジング(2)は、プラスチック製であることを特徴とするメカニカルシール。
2. 請求項１に記載のメカニカルシールにおいて、
   シールされるシャフト(5)に回転可能に固定される方法で連結されたレセプタクル(6)と、
   シーリングリング(7)と、
   上記シーリングリング(7)と相互作用するカウンタリング(8)と、
   バネ(9)と、
   ラバーベロー(10)とをさらに備えることを特徴とするメカニカルシール。
3. 請求項２に記載のメカニカルシールにおいて、
   上記シールリング(7)及び／又は上記カウンタリング(8)は、セラミックス製であり、特に炭化ケイ素製又はグラファイト製であることを特徴とするメカニカルシール。
4. 請求項２又は３に記載のメカニカルシールにおいて、
   上記バネ(9)は、上記カウンタリング(8)に対して上記シールリング(7)に前もって負荷を加えることを特徴とするメカニカルシール。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のメカニカルシールにおいて、
   上記バネ(9)は、波形バネ又は円板バネとして構成されていることを特徴とするメカニカルシール。
6. 請求項１に記載のメカニカルシールにおいて、
   上記メカニカルシールは、放射状のシャフトシールを備えることを特徴とするメカニカルシール。
7. 自動車のウォーターポンプであって、
   プラスチック製の軸受ケーシング(3)と、
   プラスチック製のハウジング(2)を有し、該ハウジング(2)を介して上記ウォーターポンプ(4)の上記軸受ケーシング(3)に固定された密封装置とを備え、
   上記軸受ケーシング(3)及び上記ハウジング(2)は、少なくとも略同一の熱膨張係数を有するプラスチックで構成されていることを特徴とする自動車のウォーターポンプ。
8. 請求項７に記載の自動車のウォーターポンプにおいて、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のメカニカルシールを備えることを特徴とする自動車のウォーターポンプ。

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