JPH08338535A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で密封効果の優れた圧力水用の密封装置
を提供すること。 【構成】 圧力水を収容するハウジング１とこれを貫通
する回転軸２との間の転がり軸受７の圧力水側で、ハウ
ジング１もしくはこれに固定の外輪７Ａの内周に、複数
個のオイルシール９，１０を軸方向に並設し、これらオ
イルシール９，１０の間に、潤滑剤Ｇが充填される潤滑
室１１を形成し、この潤滑室１１と圧力水側の空間との
間には、圧力水の圧力を潤滑室１１内に伝達する圧力伝
達手段（スライド可能としたオイルシール１０など）を
設けて、圧力水側のオイルシール１０の前後で、圧力水
と潤滑剤との圧力バランスがとれるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの水ポンプの
軸部のように、圧力水を収容するハウジングとこのハウ
ジングを貫通する回転軸との間に設けられる密封装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの水ポンプは、図９に示すよう
に、ハウジング１と、回転軸２と、プーリ３と、インペ
ラ４とを備えたものである。回転軸２は、ハウジング１
を貫通し、軸受５を介してハウジング１に支持されてい
る。プーリ３はこの回転軸２の外端に、またインペラ４
は回転軸２の内端に、それぞれ固着されている。

【０００３】従来の水ポンプでは、ハウジング１内の圧
力水を密封する装置として、軸受５の圧力水側に周知の
メカニカルシール６が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】メカニカルシールは、
一般に、内部流体の圧力が高い場合に広く使用されてい
るものであるが、価格が高く、しかも、水ポンプにおい
ては、慢性的な水漏れが生じる、という問題がある。

【０００５】これに対しては、従来からメカニカルシー
ルをオイルシールのような環状密封部材に代替すること
が考えられており、より安価なオイルシールを用いれ
ば、コストの削減を図れるのであるが、単にオイルシー
ルに置換しただけでは、まず、耐圧性が充分ではないた
めにリップが水ポンプ内の水圧により変形して、回転軸
２との接触圧が過大となり、摩耗が激しくなる。しか
も、回転軸２との摺接部分が水潤滑となるため、このこ
とも加えて、摩耗が促進される。

【０００６】このように、単にオイルシールに置換して
みても、早期に水漏れが生じることになるなど、機能
上、実用に耐えない。

【０００７】したがって、本発明は、オイルシールによ
り、長期にわたって確実に圧力水の封止を行えるように
して、安価で密封効果の優れた密封装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の密封装置
は、圧力水を収容するハウジングとこのハウジング内で
回転自在に軸受支持される回転軸との間で軸受の圧力水
側に設けられるものであって、ハウジングもしくはこれ
に固着された部材の内周に、複数個の環状密封部材が軸
方向に並設され、これら環状密封部材の間には、潤滑剤
が充填される潤滑室が形成され、複数個の環状密封部材
のうち、最も圧力水側に軸方向スライド可能に設けられ
る環状密封部材により、圧力水の圧力が潤滑室内の潤滑
剤に伝達される。

【０００９】本発明の第２の密封装置は、圧力水を収容
するハウジングとこのハウジングを貫通する回転軸との
間で軸受の圧力水側に設けられるものであって、ハウジ
ングもしくはこれに固着された部材の内周に、複数個の
環状密封部材が軸方向に並設され、これら環状密封部材
の間には、潤滑剤が充填される潤滑室が形成され、この
潤滑室と圧力水側の空間との間に、圧力水側の空間から
潤滑室に通じる通路と、この通路内に設けられて圧力水
と潤滑剤との圧力差に応じてスライドしうる摺動体とか
らなり、圧力水の圧力を潤滑室内の潤滑剤に伝達する圧
力伝達手段が設けられている。

【００１０】

【作用】第１の密封装置では、圧力水の圧力変化を受け
て最も圧力水側の環状密封部材が軸方向に移動すること
により、圧力水の圧力が潤滑室内の潤滑剤に伝わり、潤
滑剤の内圧が圧力水の圧力と拮抗する。そのため、環状
密封部材には、圧力水側または潤滑室側の一方から過大
な圧力が作用することがなく、環状密封部材の回転軸と
の摺接部が変形することがなくなる。また、潤滑室内と
圧力水側との圧力がバランスするので、環状密封部材と
回転軸との摺接部に潤滑剤が侵出し潤滑される。

【００１１】このように環状密封部材の姿勢を適正にで
きて、潤滑性が改善されるから、環状密封部材と回転軸
との摺接部の摩耗が極めて少なくなる。

【００１２】また、第２の密封装置では、圧力水の圧力
変化を受けて通路内の摺動体が移動することにより、圧
力水の圧力が潤滑室内の潤滑剤に伝わり、潤滑剤の内圧
が圧力水の圧力と拮抗する。これにより、第１の密封装
置と同様に、環状密封部材の姿勢を適正にできて、潤滑
性が改善される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の詳細を図１ないし図８に示す
実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施
例に係る密封装置を備えた水ポンプの要部断面図であ
る。

【００１４】図１において、符号１は、水ポンプのハウ
ジング、２は、このハウジング１を貫通する回転軸、３
は、回転軸２の外端に取り付けられたプーリ、４は、回
転軸２の内端部に取り付けられたインペラであり、これ
らの部分は従来例のものと異ならないので、図９と同一
の符号で示している。

【００１５】また、符号７は、ハウジング１と回転軸２
との間に設けられた転がり軸受である。この図１の転が
り軸受７は、一般的に水ポンプ用に用いられるもので、
回転軸２を内輪としているとともに、外輪７Ａは複列分
が一体に形成されている。なお、図２の変形例に示すよ
うに、内外輪を有する基本的な転がり軸受５を用い、こ
れを複列に設けて、図９の従来例と同様に構成すること
もできる。そして、符号８が本実施例に係る密封装置で
ある。

【００１６】この密封装置８は、転がり軸受７（５）の
圧力水側において、ハウジング１側の部材（図２の例で
は転がり軸受７の外輪７Ａ、図３の例ではハウジング
１）の内周に軸方向２段にわたって設けられた２個のオ
イルシール（環状密封部材）９，１０を備えている。そ
して、これら２個のオイルシール９，１０の間には、潤
滑室１１が形成され、この潤滑室１１には潤滑剤として
グリースＧが充填されるようになっている。なお、図１
において、符号１２は転がり軸受７の大気側のシールで
ある。

【００１７】密封装置８を構成する各オイルシール９，
１０は、図３に拡大して示すように、いずれも断面Ｌ字
形の芯金９ａ，１０ａにゴムの焼き付けにより単一の三
角リップ９ｂ，１０ｂを形成した、ばね付きのタイプ
で、圧力水の圧力を受けるよう、圧力水側に開いた向き
でハウジング１側の部材（以下、軸受外輪７Ａに限定し
て説明する）に取り付けられている。これらのオイルシ
ール９，１０のうち、転がり軸受７の内部側のオイルシ
ール９は、その内側にある受け止め環１３とともに、転
がり軸受７の外輪７Ａに軸方向不動状に設けられている
が、圧力水側のオイルシール１０は、軸方向摺動可能に
設けられている。したがって、この圧力水側のオイルシ
ール１０は、潤滑室１１内のグリースＧと圧力水との圧
力差に応じて軸方向に摺動するものであり、圧力水の圧
力を潤滑室１１内のグリースＧに伝達する圧力伝達手段
となっている。

【００１８】なお、図３の例では、圧力水側のオイルシ
ール１０の外周には、圧力水とグリースＧとを分離遮断
するものとして、Ｏリング状の突部１４がゴムの焼き付
けにより一体に形成されている。また、ハウジング１側
部材である転がり軸受の外輪７Ａには、圧力水側のオイ
ルシール１０の抜け止めのために、段部１５が形成され
ている。さらに、両オイルシール９，１０の三角リップ
９ｂ，１０ｂの内側斜面には、耐摩耗性および剛性を高
めるために、テフロンなどのふっ素系樹脂材からなるシ
ート１６が接合されている。

【００１９】図４ないし図７は、いずれも第１実施例の
変形例を示すもので、密封装置８のうち、圧力水側オイ
ルシール１０の部分の断面を示す。圧力水側のオイルシ
ール部分以外の構成は、図３の場合と同じでよい。

【００２０】図４の例では、圧力水側のオイルシール１
０の抜け止めのために、ハウジング１側部材である転が
り軸受の外輪７Ａにストップリング１７が取り付けられ
ている。

【００２１】図５の例では、圧力水側のオイルシール１
０の外周で圧力水とグリースＧとを分離遮断するため
に、外輪７Ａの内周に溝が形成されて、その溝にＯリン
グ１８が嵌置されている。このように、圧力水側のオイ
ルシール１０の外周で圧力水とグリースＧとを分離遮断
する部材は、オイルシール１０側に設けてもよいし、ハ
ウジング１側に設けてもよい。また、この図５の例で
は、圧力水側のオイルシール１０に、その軸方向摺動を
円滑にするため、外周に金属環１９が嵌着されている。
この金属環１９は、その一部を延長、折曲することで、
前記オイルシール１０の圧力水側を覆うスリンガとなっ
ている。

【００２２】図５の例のように、ハウジング１側部材に
Ｏリング１８を設ける場合は、そのＯリング用溝の形成
加工が難しいので、図６の例のように、オイルシール１
０側にＯリング１８を取り付けるようにしてもよい。す
なわち、同図の例では、圧力水側のオイルシール１０の
外周に金属環２０が嵌着され、この金属環２０に予め形
成してある溝にＯリング１８が取り付けられている。

【００２３】図７の例では、図６に示したのと同様の金
属環２０の溝に、Ｙ字形のパッキン２１が嵌置されてお
り、このように、圧力水側オイルシール１０の外周で圧
力水とグリースＧとを分離遮断する部材には、Ｏリング
１８のほか、種々のものを使用することができる。

【００２４】上記の構成において、水ポンプは、その密
封装置８の２個のオイルシール９，１０の間にグリース
Ｇを充填した状態で使用するが、そのグリースＧの内圧
に対してハウジング１内の水圧が高まると、その水圧で
圧力水側のオイルシール１０が転がり軸受７（５）の内
部側に押し込まれて微量的に摺動することになり、これ
で、ハウジング１内の水圧が潤滑室１１内のグリースＧ
に伝わって、グリースＧの内圧が高まるので、圧力水側
のオイルシール１０の内外で、グリースＧの圧力と水圧
とが拮抗する。

【００２５】その結果、圧力水側のオイルシール１０
は、一方から過大な圧力が作用することがなくなり、リ
ップ１０ｂの変形を生じなくなる。また、内外の圧力の
バランスがとれることで、三角リップ１０ｂと回転軸２
との摺接部にはグリースが浸出し、該摺接部はグリース
潤滑となる。このように、圧力水側のオイルシール１０
の三角リップ１０ｂは、ほとんど変形せず、グリース潤
滑となるので、摩耗しにくく、長期間にわたって確実に
圧力水を密封する。

【００２６】なお、軸受内部側のオイルシール９には、
圧力水側のオイルシール１０と潤滑室１１内のグリース
Ｇを介して水圧が作用することになるが、その水圧は、
圧力水側のオイルシール１０とグリースＧとで緩衝さ
れ、また、その一部が圧力水側のオイルシール１０と分
担負荷されて減圧されるのであって、実際に軸受内部側
のオイルシール９にかかる圧力は、過大なものではな
い。また、この軸受内部側のオイルシール９の三角リッ
プ９ｂには、充分な量のグリースが常時供給され、良好
なグリース潤滑の状態が保たれる。そのため、軸受内部
側のオイルシール９でも、特に不具合は生じない。

【００２７】図８は、本発明の第２実施例に係る密封装
置の断面図である。この実施例の密封装置８２は、第１
実施例のものと同様に、軸受の圧力水側において、ハウ
ジング１側の部材（軸受外輪７Ａもしくはハウジング
１）の内周に軸方向２段にわたって設けられた２個のオ
イルシール９，１０を備え、これら２個のオイルシール
９，１０の間には、グリースＧのような潤滑剤が充填さ
れる潤滑室１１が形成されているものであるが、軸受内
部側のオイルシール９も、圧力水側のオイルシール１０
も、ともにハウジング１側の部材に軸方向不動状に取り
付けられている点で、第１実施例とは異なる。

【００２８】そして、この第２実施例では、圧力水の圧
力を潤滑室１１内のグリースＧに伝達する圧力伝達手段
として、ハウジング１側の部材に、圧力水側の空間から
潤滑室１１に通じる通路２２が形成され、この通路２２
内には、摺動体２３が液密でかつスライド自在に嵌合さ
れており、この摺動体２３は、通路２２内で、圧力水と
グリースＧとを分離遮断するとともに、両者の圧力差に
応じてスライドするようになっている。このほか、第１
実施例の各部と共通する部分は、図３と同一の符号で示
している。

【００２９】この第２実施例の構成においては、通路２
２内で、摺動体２３がハウジング１内の水圧とグリース
Ｇとの圧力差に応じてスライドすることで、水圧が潤滑
室１１内に伝わって、グリースＧの内圧が高まり、圧力
水側のオイルシール１０の内外で、圧力のバランスがと
れる。これで、第１実施例の場合と同様に、圧力水側の
オイルシール１０で三角リップ１０ｂの変形が生せず、
回転軸２との摺接部がグリース潤滑になり、長期間使用
しても、摩耗が少なく、水漏れが生じない。

【００３０】なお、第１および第２実施例では、オイル
シールを２段にわたって並設したが、３個もしくはそれ
以上のオイルシールを並設してもよく、その場合は、最
も圧力水側にあるオイルシールを軸方向摺動可能にし
て、該オイルシール自体を圧力伝達手段とするか、また
はこのオイルシールの設置個所の前後にわたって他の圧
力伝達手段を設ければよい。また、オイルシール９，１
０についても、図面に示すような形態のもののみに限定
されず、他の一般的に公知のオイルシールを流用するこ
とができる。また、オイルシールの他に、Ｕパッキンや
Ｖパッキンなどの公知の環状密封部材を流用することも
できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、メカニカルシールに比べ安
価なオイルシールなどの環状密封部材により圧力水を密
封できるので、コストの削減を図ることができる。

【００３２】しかも、最も圧力水の圧力が作用する圧力
水側の環状密封部材の前後の水圧と潤滑剤の圧力とを拮
抗させてリップの変形を阻止できるとともに、当該環状
密封部材と回転軸との摺接部分を潤滑剤により潤滑させ
るようにしているので、該リップの摩耗が少なくなり、
長期間にわたって圧力水を確実に封止できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る密封装置を備えた水
ポンプの部分断面図

【図２】図１の変形例を示す水ポンプ軸部の断面図

【図３】第１実施例に係る密封装置の拡大断面図

【図４】図３の第１の変形例を示す密封装置の部分断面
図

【図５】図３の第２の変形例を示す密封装置の部分断面
図

【図６】図３の第３の変形例を示す密封装置の部分断面
図

【図７】図３の第４の変形例を示す密封装置の部分断面
図

【図８】本発明の第２実施例に係る密封装置の断面図

【図９】従来の密封装置を備えた水ポンプの部分断面図

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 回転軸 ７ 転がり軸受 ７Ａ 転がり軸受の外輪 ８ 密封装置 ９ オイルシール（環状密封部材） １０ オイルシール（環状密封部材） １１ 潤滑室 Ｇ グリース（潤滑剤）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力水を収容するハウジングとこのハウ
   ジング内で回転自在に軸受支持される回転軸との間で軸
   受の圧力水側に設けられる密封装置において、 ハウジングもしくはこれに固着された部材の内周に、複
   数個の環状密封部材が軸方向に並設され、これら環状密
   封部材の間には、潤滑剤が充填される潤滑室が形成さ
   れ、複数個の環状密封部材のうち、最も圧力水側に軸方
   向スライド可能に設けられる環状密封部材により、圧力
   水の圧力が潤滑室内の潤滑剤に伝達される、ことを特徴
   とする密封装置。
2. 【請求項２】 圧力水を収容するハウジングとこのハウ
   ジングを貫通する回転軸との間で軸受の圧力水側に設け
   られる密封装置において、 ハウジングもしくはこれに固着された部材の内周に、複
   数個の環状密封部材が軸方向に並設され、これら環状密
   封部材の間には、潤滑剤が充填される潤滑室が形成さ
   れ、 この潤滑室と圧力水側の空間との間に、圧力水側の空間
   から潤滑室に通じる通路と、この通路内に設けられて圧
   力水と潤滑剤との圧力差に応じてスライドしうる摺動体
   とからなり、圧力水の圧力を潤滑室内の潤滑剤に伝達す
   る圧力伝達手段が設けられている、ことを特徴とする密
   封装置。