JPH0941970A - 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】 シールを完全に行ない、騒音もなく、構造が
簡単で組立も容易で小型であるウオーターポンプのシー
ル構造を提供する。 【解決手段】 円筒状部２４ａの一端部からフランジ部
２４ｂを内側に折曲げると共にその内方端からリップ保
持部２４ｃを同方向に折曲げて補強環２４を形成し、円
筒状部外側を覆って形成するシール本体部２５とフラン
ジ部及びリップ保持部から内側へ縮径するシールリップ
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２１を、
シールリップ部をインペラ用回転軸３の外周面に当接さ
せ、軸方向に２個並列させてオイルポンプのハウジング
２に装着し、並列したシール部材の間の閉空間２２にグ
リース２３を充填した。

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蜜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４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】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。

【０００６】

【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
充填して、シールを確実に行なうようにしている。

【０００７】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。

【０００８】

【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３について説明する。

【０００９】図１および図２は本発明の実施の形態の１
例を示しており、図１はシール部材をウオーターポンプ
に組立た状態を示しており、図２はシール部材の単体を
示している。

【００１０】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
て、シールを行なうようにしている。

【００１１】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。

【００１２】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、奥側（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が奥側のシール部材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。

【００１３】次に、本実施の形態の作用を説明する。

【００１４】本実施の形態においては、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２１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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】図３は本発明の他の実施の形態を示したも
のでる。

【００１８】本実施の形態においては、２個のシール部
材のうち奥側（図３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。

【００１９】本実施の形態においても前記実施の形態と
同様に作用し、極めて良好なシール機能が発揮される。

【００２０】なお、本発明は前記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。

【００２１】

【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の実施
の形態の他の例を示す図１と同様の断面図

【図４】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

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

フロントページの続き (72)発明者 関 信也 東京都葛飾区堀切３丁目30番１号 株式会 社荒井製作所内 (72)発明者 宗田 雅樹 東京都葛飾区堀切３丁目30番１号 株式会 社荒井製作所内

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
   外を液蜜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。