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JP2008180244A - Sealing device for water pump - Google Patents

Sealing device for water pump Download PDF

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JP2008180244A
JP2008180244A JP2007012510A JP2007012510A JP2008180244A JP 2008180244 A JP2008180244 A JP 2008180244A JP 2007012510 A JP2007012510 A JP 2007012510A JP 2007012510 A JP2007012510 A JP 2007012510A JP 2008180244 A JP2008180244 A JP 2008180244A
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seal lip
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晋治 長澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve sealing performance and wear resistance of a sealing device 1 for a water pump that is mounted between a housing 2 and a shaft 3 so that sealed fluid such as LLC will not leak from the inner side A to the outer side B. <P>SOLUTION: The sealing device 1 includes a first seal lip 14 secured to the housing 2 and slidably making close contact with the shaft 3 or a sleeve fixed to the shaft 3, a second seal lip 24 disposed on the outer side B of the first seal lip 14, a rotary body 41 disposed in a space 4 between the seal lips 14, 24 and secured to the shaft 3 rotatably therewith, and a pumping mechanism 42 provided on the rotary body 41 and performing such return pump function as to return the sealed fluid having entered the space 4 through the first seal lip 14 to the inner side A. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、密封技術に係る密封装置に関し、更に詳しくは、ウォーターポンプの軸封部に用いられるのに適した密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば自動車エンジン冷却用ウォーターポンプに用いられ、またはその他の冷却用ウォーターポンプに用いられる。   The present invention relates to a sealing device according to a sealing technique, and more particularly to a sealing device suitable for use in a shaft seal portion of a water pump. The sealing device of the present invention is used for, for example, a water pump for cooling an automobile engine, or used for other cooling water pumps.

従来からこの種のウォーターポンプに用いられる密封装置として、図5に示す密封装置51が知られており、この密封装置51は、ハウジング52に固定されるとともに軸53に摺動自在に密接するシールリップ54を複数並べて配置することにより、LLC等の密封流体が機内側Aから機外側Bへ漏洩しないようこれをシールしている。   Conventionally, a sealing device 51 shown in FIG. 5 is known as a sealing device used in this type of water pump, and this sealing device 51 is fixed to a housing 52 and seals slidably in contact with a shaft 53. By arranging a plurality of lips 54 side by side, a sealing fluid such as LLC is sealed so as not to leak from the inside A to the outside B.

しかしながら上記従来技術によると、その主たる機能である密封作動がもっぱら各シールリップ54の摺動作動のみに依存しているため、発揮し得る密封性能に限界を有している。またウォーターポンプ用の密封装置としては、密封性能のほかに以下の点に留意する必要がある。
(1)密封流体圧として機内側から0.2MPa程度の圧力が作用するので、耐圧性を考慮する必要がある。
(2)水潤滑でシールリップが摩耗しやすいので、耐摩耗性を考慮する必要がある。
(3)ポンプ内に存在する鋳砂、錆または砂粒等の異物が水中に混入してシールリップを摩耗させやすいので、この点からも耐摩耗性を考慮する必要がある。
However, according to the above prior art, the sealing operation which is the main function depends solely on the sliding operation of each seal lip 54, and therefore there is a limit to the sealing performance that can be exhibited. In addition to sealing performance, it is necessary to pay attention to the following points as a sealing device for a water pump.
(1) Since a pressure of about 0.2 MPa acts from the inside as the sealing fluid pressure, it is necessary to consider pressure resistance.
(2) Since the seal lip is easily worn by water lubrication, it is necessary to consider wear resistance.
(3) Since foreign matters such as cast sand, rust, or sand particles existing in the pump are mixed in the water and easily wear the seal lip, it is necessary to consider wear resistance also in this respect.

特開2002−310095号公報JP 2002-310095 A

本発明は以上の点に鑑みて、上記LLC等の密封流体を密封するウォーターポンプ用密封装置において、その密封性能および耐摩耗性を向上させることが可能な密封装置を提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention has an object to provide a sealing device capable of improving its sealing performance and wear resistance in a sealing device for a water pump that seals a sealing fluid such as LLC. .

上記目的を達成するため、本発明の請求項1による密封装置は、LLC等の密封流体が機内側から機外側へ漏洩しないようハウジングおよび軸間に装着されるウォーターポンプ用密封装置において、前記ハウジングに固定されるとともに前記軸または前記軸に固定したスリーブに摺動自在に密接する第一シールリップと、前記第一シールリップの機外側に配置される第二シールリップと、前記両シールリップ間の空間に配置されるとともに前記軸に固定され前記軸とともに回転する回転体と、前記回転体に設けられ、前記第一シールリップを通過して前記空間に浸入した密封流体を機内側へ戻すよう戻しポンプ作用を発揮するポンピング機構とを有することを特徴とする。   To achieve the above object, a sealing device according to claim 1 of the present invention is a water pump sealing device mounted between a housing and a shaft so that a sealing fluid such as LLC does not leak from the inside of the machine to the outside of the machine. A first seal lip that is slidably in close contact with the shaft or a sleeve fixed to the shaft, a second seal lip disposed outside the machine of the first seal lip, and between the two seal lips A rotating body that is disposed in the space and is fixed to the shaft and rotates together with the shaft, and a sealing fluid that is provided in the rotating body and passes through the first seal lip and enters the space is returned to the inside of the machine. And a pumping mechanism that exhibits a return pumping action.

また、本発明の請求項2による密封装置は、LLC等の密封流体が機内側から機外側へ漏洩しないようハウジングおよび軸間に装着されるウォーターポンプ用密封装置において、前記ハウジングの内周に固定される筒状固定部の機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部を一体成形し、前記フランジ部に前記軸または前記軸に固定したスリーブに摺動自在に密接する第一シールリップを一体成形した第一リップシール部材と、前記第一リップシール部材の筒状固定部の内周に固定される筒状固定部の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部を一体成形し、前記フランジ部に前記軸に摺動自在に密接する第二シールリップを一体成形した第二リップシール部材と、前記第二リップシール部材の機外側において前記第一リップシール部材の筒状固定部の内周に固定され、前記第二シールリップの過度の変形を抑制するバックアップリングと、前記両シールリップ間の空間に配置されるとともに前記軸に固定され前記軸とともに回転する回転体と、前記回転体に設けられ、前記第一シールリップを通過して前記空間に浸入した密封流体を機内側へ戻すよう戻しポンプ作用を発揮するポンピング機構とを有することを特徴とする。   The sealing device according to claim 2 of the present invention is a water pump sealing device mounted between the housing and the shaft so that a sealing fluid such as LLC does not leak from the inside of the machine to the outside of the machine, and is fixed to the inner periphery of the housing. A first sealing lip that is integrally formed with a flange portion inwardly in a machine-direction end of a cylindrical fixing portion to be slidably in contact with the shaft or a sleeve fixed to the shaft. The first lip seal member formed integrally with the flange portion is integrated radially inward with the outer end of the tubular fixing portion fixed to the inner periphery of the cylindrical fixing portion of the first lip seal member. A second lip seal member molded and integrally formed with a second seal lip that is slidably in close contact with the shaft on the flange, and the first lip seal member on the outside of the second lip seal member. A backup ring that is fixed to the inner periphery of the fixed part and prevents excessive deformation of the second seal lip, and a rotating body that is disposed in the space between the two seal lips and that is fixed to the shaft and rotates together with the shaft And a pumping mechanism that is provided in the rotating body and exhibits a return pumping action so as to return the sealed fluid that has passed through the first seal lip and entered the space to the inside of the apparatus.

また、本発明の請求項3による密封装置は、上記した請求項2記載のウォーターポンプ用密封装置において、ポンピング機構は回転体の外周面に設けられて、その外周側に位置する第二リップシール部材の筒状固定部の内周面と微少な径方向間隙をもって対向していることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the sealing device for a water pump according to the second aspect, wherein the pumping mechanism is provided on the outer peripheral surface of the rotating body and is located on the outer peripheral side. It faces the inner peripheral surface of the cylindrical fixing portion of the member with a slight radial gap.

更にまた、本発明の請求項4による密封装置は、上記した請求項2記載のウォーターポンプ用密封装置において、第一シールリップが密封流体圧に押されて変形したときに回転体の機内側端面に接離自在に当接して、前記第一シールリップの過度の変形を抑制する当接突起が第一リップシール部材に設けられていることを特徴とする。   Furthermore, the sealing device according to claim 4 of the present invention is the water pump sealing device according to claim 2 described above, wherein the inner end face of the rotating body when the first seal lip is deformed by being pressed by the sealing fluid pressure. The first lip seal member is provided with an abutment protrusion that abuts on and away from each other and suppresses excessive deformation of the first seal lip.

上記構成を有する本発明の請求項1による密封装置においては、第一および第二シールリップが軸方向に並んで配置されるほか、両シールリップ間の空間に回転体が配置され、回転体にポンピング機構が設けられているために、軸が回転して回転体が従動回転すると、ともに回転するポンピング機構によって戻し流体圧が発生し、これにより上記空間内の流体を機内側へ戻すよう戻しポンプ作用が発揮される。したがって、機内側の第一シールリップを通過して上記空間内に浸入する密封流体があってもこれを機内側へ戻すことができ、かつこの密封流体が機外側の第二シールリップに到達するのを遅らせることができる。したがって、LLC等の密封流体がポンプ機内側から機外側へ漏洩するのを有効に抑え、密封性能を向上させることができる。   In the sealing device according to the first aspect of the present invention having the above-described configuration, the first and second seal lips are arranged side by side in the axial direction, and a rotating body is arranged in a space between both seal lips. Since the pumping mechanism is provided, when the shaft rotates and the rotating body is driven to rotate, a return fluid pressure is generated by the rotating pumping mechanism, thereby returning the fluid in the space to the inside of the machine. The effect is demonstrated. Therefore, even if there is a sealing fluid that passes through the first seal lip on the inside of the machine and enters the space, it can be returned to the inside of the machine, and this sealing fluid reaches the second seal lip on the outside of the machine. Can be delayed. Therefore, it is possible to effectively prevent the sealing fluid such as LLC from leaking from the inside of the pump machine to the outside of the machine and improve the sealing performance.

また、軸が回転して回転体が従動回転すると上記空間内にポンピング機構による戻し流体圧が発生することから、機内側の第一シールリップおよび機外側の第二シールリップとも、作用する負荷が軽減され、軸に対する接触面圧が低減されることになる。接触面圧が低減すると万一、鋳砂等の異物がリップ摺動部に噛み込まれても、受けるダメージを小さくすることができる。したがって、シールリップの早期摩耗を抑制し、耐摩耗性を向上させることが可能とされている。   In addition, when the shaft rotates and the rotating body is driven to rotate, a return fluid pressure is generated by the pumping mechanism in the space. Therefore, both the first seal lip on the inner side and the second seal lip on the outer side have an acting load. This reduces the contact surface pressure against the shaft. If the contact surface pressure is reduced, even if foreign matter such as casting sand is caught in the lip sliding portion, the damage received can be reduced. Therefore, it is possible to suppress early wear of the seal lip and improve wear resistance.

また、上記構成を有する本発明の請求項2による密封装置においては、上記請求項1と同じ作用効果が発揮されるほか、機外側の第二シールリップの過度の変形がバックアップリングにて抑制されることから、第二シールリップの姿勢を安定化させることが可能とされている。シールリップはその姿勢が安定すれば軸に強く押し付けられないので、密封性能および耐摩耗性を格段に向上させることができる。したがって上記構成により、機外側の第二シールリップの密封性能および耐摩耗性を一層向上させることができる。また、第一リップシール部材の筒状固定部の内周に第二リップシール部材およびバックアップリングを纏めて固定する構造であることから、部品相互の位置決めが容易で、組立作業性にも優れている。   Further, in the sealing device according to claim 2 of the present invention having the above-described configuration, the same function and effect as those of claim 1 are exhibited, and excessive deformation of the second seal lip on the outside of the machine is suppressed by the backup ring. Therefore, it is possible to stabilize the posture of the second seal lip. If the posture of the seal lip is stabilized, the seal lip cannot be strongly pressed against the shaft, so that the sealing performance and the wear resistance can be remarkably improved. Therefore, with the above configuration, the sealing performance and wear resistance of the second seal lip on the outside of the machine can be further improved. In addition, since the second lip seal member and the backup ring are fixed together on the inner periphery of the cylindrical fixing portion of the first lip seal member, positioning of the parts is easy and the assembly workability is excellent. Yes.

またこれに加えて、本発明の請求項3による密封装置においては、ポンピング機構が回転体の外周面に設けられて、その外周側に位置する第二リップシール部材の筒状固定部の内周面と微少な径方向間隙をもって対向しているので、この間隙に一種のラビリンス部が設定され、よってこの間隙に比較的大きな戻し流体圧が発生する。したがって、ポンピング機構による戻しポンプ作用を強力なものとすることができる。   In addition to this, in the sealing device according to claim 3 of the present invention, the pumping mechanism is provided on the outer peripheral surface of the rotating body, and the inner periphery of the cylindrical fixing portion of the second lip seal member located on the outer peripheral side thereof. Since it faces the surface with a slight radial gap, a kind of labyrinth portion is set in this gap, and thus a relatively large return fluid pressure is generated in this gap. Therefore, the return pump action by the pumping mechanism can be made strong.

更にまた、本発明の請求項4による密封装置においては、機内側の第一シールリップが密封流体圧に押されて変形したときに回転体の機内側端面に接離自在に当接して第一シールリップの過度の変形を抑制する当接突起が第一リップシール部材に設けられているので、第一シールリップの過度の変形を当接突起にて抑制し、その姿勢を安定化させることが可能とされている。上記したようにシールリップはその姿勢が安定すれば軸に強く押し付けられないので、密封性能および耐摩耗性をともに格段に向上させることができる。したがって上記構成により、機内側の第一シールリップの密封性能および耐摩耗性を一層向上させることができる。   Furthermore, in the sealing device according to claim 4 of the present invention, when the first seal lip inside the machine is deformed by being pressed by the sealing fluid pressure, the first seal lip is brought into contact with and separated from the machine inner end face of the rotating body. Since the contact protrusion that suppresses excessive deformation of the seal lip is provided on the first lip seal member, excessive deformation of the first seal lip can be suppressed by the contact protrusion and the posture can be stabilized. It is possible. As described above, since the seal lip cannot be strongly pressed against the shaft if its posture is stabilized, both the sealing performance and the wear resistance can be remarkably improved. Therefore, with the above configuration, the sealing performance and wear resistance of the first seal lip inside the machine can be further improved.

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第一実施例・・・
図1は、本発明の第一実施例に係る密封装置1の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置1は、密封流体(液体)であるLLC(ロングライフクーラント)が機内側(密封流体側)Aから機外側(大気側)Bへ漏洩しないよう自動車エンジン冷却用ウォーターポンプの軸封部に装着されるものであって、以下のように構成されている。
First embodiment ...
FIG. 1 shows a cross section of a main part of a sealing device 1 according to a first embodiment of the present invention. The sealing device 1 according to the embodiment includes a water pump for cooling an automobile engine so that LLC (long life coolant) as a sealing fluid (liquid) does not leak from the inside (sealing fluid side) A to the outside (atmosphere side) B. And is configured as follows.

すなわち先ず、ハウジング2の軸孔内周に固定されるとともに軸3の周面に摺動自在に密接する第一シールリップ14が設けられており、この第一シールリップ14の機外側Bに第二シールリップ24が設けられている。第二シールリップ24はこれもハウジング2に固定されるとともに軸3の周面に摺動自在に密接するものである。第一および第二シールリップ14,24間に環状の空間4が設けられ、この空間4内に回転体41が配置されている。回転体41はリング状を呈し、軸3に固定されて軸3とともに回転するものであって、その外周面に、第一シールリップ14を通過して空間4に浸入した密封流体を機内側Aへ戻すよう戻しポンプ作用を発揮するポンピング機構42が設けられ、このポンピング機構42が具体的には、中心軸線0に対して傾斜する複数のポンピングネジ溝43によって構成されている。尚、図1では作図の都合上、回転体41およびポンピング機構42(ネジ溝43)に限ってこれらを外観で表している。   That is, first, a first seal lip 14 fixed to the inner periphery of the shaft hole of the housing 2 and slidably in close contact with the peripheral surface of the shaft 3 is provided. Two seal lips 24 are provided. The second seal lip 24 is also fixed to the housing 2 and is slidably in close contact with the peripheral surface of the shaft 3. An annular space 4 is provided between the first and second seal lips 14, 24, and a rotating body 41 is disposed in the space 4. The rotating body 41 has a ring shape, is fixed to the shaft 3 and rotates together with the shaft 3, and a sealing fluid that has entered the space 4 through the first seal lip 14 is passed to the inner side A of the outer peripheral surface thereof. A pumping mechanism 42 that exhibits a return pumping action is provided so that the pumping mechanism 42 returns to the center. Specifically, the pumping mechanism 42 includes a plurality of pumping screw grooves 43 that are inclined with respect to the central axis 0. In FIG. 1, for the convenience of drawing, only the rotating body 41 and the pumping mechanism 42 (screw groove 43) are shown in appearance.

また、当該実施例に係る密封装置1は、その構成部品として、第一リップシール部材11、第二リップシール部材21、バックアップリング31および回転体41を有している。   Moreover, the sealing device 1 according to the embodiment includes a first lip seal member 11, a second lip seal member 21, a backup ring 31, and a rotating body 41 as its components.

このうち、第一リップシール部材11は、ハウジング2の軸孔内周に固定される筒状固定部12の機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部13を一体成形し、このフランジ部13に、軸3の周面に摺動自在に密接する第一シールリップ14を一体成形したものである。またこの第一リップシール部材11は、筒状部15aの機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部15bを一体成形した金属環15にゴム状弾性体16を被着(加硫接着)したものであって、このゴム状弾性体16によって、金属環15の筒状部15aの機外側端面に被着された端面ゴム部16aと、金属環15の筒状部15aの外周面に被着された外周ゴム部16bと、金属環15のフランジ部15bの機内側端面および内周部に被着されたフランジゴム部16cと、フランジゴム部16cの内周側に配置された第一シールリップ14とが一体に成形されている。端面ゴム部16aおよび外周ゴム部16bは金属環15の筒状部15aとともに上記筒状固定部12をなしている。フランジゴム部16cは金属環15のフランジ部15bとともに上記フランジ部13をなしている。第一シールリップ14は、その受圧面14aを機内側Aに向け、この受圧面14aで密封流体圧を受けたときに軸3の周面に押し付けられるように構成されている。   Among these, the first lip seal member 11 is integrally formed with a flange portion 13 radially inwardly at the inner end portion of the cylindrical fixing portion 12 fixed to the inner periphery of the shaft hole of the housing 2. A first seal lip 14 that is slidably in close contact with the peripheral surface of the shaft 3 is formed integrally with the portion 13. The first lip seal member 11 is formed by attaching a rubber-like elastic body 16 to a metal ring 15 in which a flange portion 15b is integrally formed radially inwardly at an inner end of the cylindrical portion 15a (vulcanization adhesion). The rubber-like elastic body 16 causes the end-face rubber portion 16a attached to the machine-side end surface of the cylindrical portion 15a of the metal ring 15 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 15a of the metal ring 15 to be The outer peripheral rubber portion 16b that is attached, the flange rubber portion 16c that is attached to the machine inner end surface and the inner peripheral portion of the flange portion 15b of the metal ring 15, and the first that is disposed on the inner peripheral side of the flange rubber portion 16c. The seal lip 14 is integrally formed. The end rubber portion 16 a and the outer peripheral rubber portion 16 b form the tubular fixing portion 12 together with the tubular portion 15 a of the metal ring 15. The flange rubber portion 16 c forms the flange portion 13 together with the flange portion 15 b of the metal ring 15. The first seal lip 14 is configured to be pressed against the peripheral surface of the shaft 3 when the pressure-receiving surface 14a is directed toward the machine inner side A and when the pressure-receiving surface 14a receives a sealing fluid pressure.

第二リップシール部材21は、第一リップシール部材11の筒状固定部12の内周に固定される筒状固定部22の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部23を一体成形し、このフランジ部23に、軸3の周面に摺動自在に密接する第二シールリップ24を一体成形したものである。またこの第二リップシール部材21は、ゴム状弾性体の単品よりなり、このゴム状弾性体によって、上記筒状固定部22、フランジ部23および第二シールリップ24が一体に成形されている。第二シールリップ24は、第一シールリップ14と同様、その受圧面24aを機内側Aに向け、この受圧面24aで密封流体圧を受けたときに軸3の周面に押し付けられるように構成されている。尚、この第二リップシール部材21は、PTFEなどの摺動用樹脂材よりなるものであっても良い。   The second lip seal member 21 is integrated with a flange portion 23 radially inward at the outer end of the tubular fixing portion 22 fixed to the inner periphery of the cylindrical fixing portion 12 of the first lip seal member 11. A second seal lip 24 that is molded and is slidably in close contact with the peripheral surface of the shaft 3 is formed integrally with the flange portion 23. The second lip seal member 21 is a single rubber-like elastic body, and the cylindrical fixing portion 22, the flange portion 23, and the second seal lip 24 are integrally formed by the rubber-like elastic body. Like the first seal lip 14, the second seal lip 24 is configured so that its pressure receiving surface 24a faces the machine inner side A and is pressed against the peripheral surface of the shaft 3 when receiving the sealing fluid pressure on the pressure receiving surface 24a. Has been. The second lip seal member 21 may be made of a sliding resin material such as PTFE.

バックアップリング31は、第二リップシール部材21の機外側Bにおいて第一リップシール部材11の筒状固定部12の内周に固定され、第二シールリップ24の過度の変形を抑制するものである。またこのバックアップリング31は、金属板の単品(板金プレス品)よりなり、この金属板によって、第一リップシール部材11の筒状固定部12の内周に固定される筒状固定部32と、筒状固定部32の機外側端部に径方向内方へ向けて一体成形されたフランジ部33と、フランジ部33の内周端部に斜め内方へ向けて一体成形されたテーパ部34とが一体に成形されている。フランジ部33およびテーパ部34は、第二リップシール部材21の機外側Bに配置されて、第二シールリップ24に対するバックフアップ部35をなしている。また、このバックアップリング31の筒状固定部32を差し込むため、第二リップシール部材21の外周部には環状の段差部(差込み用凹部)25が機外側Bに開口するように設けられている。   The backup ring 31 is fixed to the inner periphery of the cylindrical fixing portion 12 of the first lip seal member 11 on the machine outer side B of the second lip seal member 21, and suppresses excessive deformation of the second seal lip 24. . The backup ring 31 is made of a single metal plate (sheet metal press product), and a cylindrical fixing portion 32 fixed to the inner periphery of the cylindrical fixing portion 12 of the first lip seal member 11 by the metal plate; A flange portion 33 integrally formed radially inwardly at the outer end of the tubular fixing portion 32, and a taper portion 34 integrally formed obliquely inwardly at the inner peripheral end of the flange portion 33 Is integrally molded. The flange portion 33 and the taper portion 34 are disposed on the machine outside B of the second lip seal member 21 and form a back-up portion 35 for the second seal lip 24. Further, in order to insert the cylindrical fixing portion 32 of the backup ring 31, an annular step portion (insertion recess) 25 is provided on the outer peripheral portion of the second lip seal member 21 so as to open to the outer side B. .

ハウジング2側に固定される上記第一リップシール部材11、第二リップシール部材21およびバックアップリング31はそれぞれ別体にて製作され、接着剤を用いることなく非接着にて組み立てられ、または接着剤を用いて適宜一体化される。   The first lip seal member 11, the second lip seal member 21 and the backup ring 31 fixed to the housing 2 side are each manufactured separately and assembled without using an adhesive, or an adhesive. Are integrated as appropriate.

一方、軸3側に固定される回転体41は、上記したようにリング状(環状)に成形され、軸3の外周に固定されて軸3とともに回転するものであって、その外周面にポンピング機構42が全周に亙って設けられ、このポンピング機構42が具体的には、中心軸線0に対して傾斜する複数のネジ溝43によって構成されている。ネジ溝43は、回転体41の外周面の機外側端縁から機内側端縁まで達する(貫通する)よう形成され、かつネジ溝43の機外側端部と機内側端部は円周方向にずれて配置され、すなわちネジ溝43の機外側端部よりも機内側端部のほうが軸回転方向の後方側にずれるように形成されている。したがってこの回転体41はリング体の外周面にスパイラルネジを形成したものであるので、ネジリングと称されることもある。回転体41の材質は一般に金属(鋳物)とするが、特に限定されるものではなく、樹脂やゴム等であっても良い。   On the other hand, the rotating body 41 fixed to the shaft 3 side is formed into a ring shape (annular) as described above, is fixed to the outer periphery of the shaft 3 and rotates together with the shaft 3, and is pumped to the outer peripheral surface thereof. A mechanism 42 is provided over the entire circumference. Specifically, the pumping mechanism 42 is configured by a plurality of screw grooves 43 that are inclined with respect to the central axis 0. The screw groove 43 is formed so as to reach (penetrate) from the outer edge of the outer peripheral surface of the rotating body 41 to the inner edge of the machine, and the outer end and the inner end of the screw groove 43 are arranged in the circumferential direction. In other words, the inner end portion of the screw groove 43 is formed so as to be shifted to the rear side in the axial rotation direction rather than the outer end portion of the screw groove 43. Therefore, the rotating body 41 is sometimes referred to as a screw ring because a spiral screw is formed on the outer peripheral surface of the ring body. The material of the rotating body 41 is generally a metal (cast), but is not particularly limited, and may be resin, rubber, or the like.

上記回転体41およびポンピング機構42は、第一および第二リップシール部材11,21に囲まれる環状の空間4内に配置されるが、両リップシール部材11,21に対して接触することはなく非接触とされている。但し、回転体41の外周面に設けられたポンピング機構42のネジ溝43は、その外周側に位置する第二リップシール部材21の筒状固定部22の内周面と微少な径方向間隙Cをもって対向している。   The rotating body 41 and the pumping mechanism 42 are disposed in the annular space 4 surrounded by the first and second lip seal members 11 and 21, but do not contact both the lip seal members 11 and 21. Non-contact. However, the screw groove 43 of the pumping mechanism 42 provided on the outer peripheral surface of the rotating body 41 is formed with a small radial gap C from the inner peripheral surface of the cylindrical fixing portion 22 of the second lip seal member 21 located on the outer peripheral side. Are facing each other.

また、第一リップシール部材11のフランジ部13の機外側端面には、当接突起17が回転体41の機内側端面に対して接離自在に当接するように設けられている。この当接突起17は常態において回転体41に対して非接触とされているが、第一シールリップ14が密封流体圧に押圧されて機外側Bへ弾性変形したときに回転体41の機内側端面に当接し、これにより第一シールリップ14の過度の変形を抑制するように構成されている。突起17は複数が等配状に設けられている。また、突起17はゴム状弾性体よりなりフランジゴム部16cの機外側端面に一体成形されているが、当接時に回転体41と摺接することから、摩擦抵抗の小さな樹脂(例えばPTFE)等によって成形(別体成形)して、第一リップシール部材11に接着(後付け)するようにしても良い。   Further, a contact protrusion 17 is provided on the end surface of the flange portion 13 of the first lip seal member 11 so as to be in contact with and away from the end surface of the rotating body 41. The contact protrusion 17 is normally not in contact with the rotating body 41, but when the first seal lip 14 is pressed by the sealing fluid pressure and elastically deformed toward the outside B, the inside of the rotating body 41 is in contact. It abuts against the end face, and is thereby configured to suppress excessive deformation of the first seal lip 14. A plurality of protrusions 17 are provided in a uniform manner. The protrusion 17 is made of a rubber-like elastic body and is integrally formed on the end surface of the flange rubber portion 16c. Since the protrusion 17 is in sliding contact with the rotating body 41 at the time of contact, it is made of a resin having a low frictional resistance (for example, PTFE). It may be formed (separately formed) and adhered (retrofit) to the first lip seal member 11.

上記構成の密封装置1がウォーターポンプの軸封部に装着されると、機内側Aの第一シールリップ14が一次シールをなすとともに機外側Bの第二シールリップ24が二次シールをなし、更にその中間にポンピング機構42による第三のシールが配置されることになる。したがって上記密封装置1においては、以下の作用効果が発揮される。   When the sealing device 1 having the above-described configuration is attached to the shaft seal portion of the water pump, the first seal lip 14 on the machine inside A forms a primary seal and the second seal lip 24 on the machine outside B forms a secondary seal, Further, a third seal by the pumping mechanism 42 is arranged in the middle. Therefore, in the sealing device 1, the following effects are exhibited.

すなわち先ず、上記構成の密封装置1においては、第一および第二シールリップ14,24が軸方向に並んで配置され、これにより複数段のシールリップ構造が設定されるほか、両シールリップ14,24の間の空間4に回転体41が配置され、この回転体41にポンピング機構42が設けられているために、軸3が回転して回転体41が従動回転すると、ともに回転するポンピング機構42によって戻し流体圧が発生し、これにより上記空間4内の流体を機内側Aへ戻すよう戻しポンプ作用が発揮される。ポンピング機構42はリング状の回転体41の外周面に設けられているので、その更に外周側において流体が機外側Bから機内側Aへ向けて流れることになる。したがって、機内側Aの第一シールリップ14を通過して上記空間4内に浸入する密封流体があってもこれを機内側Aへ戻すことができ、かつこの密封流体が機外側Bの第二シールリップ24に到達するのを遅らせることができるために、LLC等の密封流体が機内側Aから機外側Bへ漏洩するのを有効に抑え、密封性能を向上させることができる。   That is, first, in the sealing device 1 having the above-described configuration, the first and second seal lips 14 and 24 are arranged side by side in the axial direction, thereby setting a multi-stage seal lip structure. Since the rotating body 41 is disposed in the space 4 between 24 and the pumping mechanism 42 is provided in the rotating body 41, the pumping mechanism 42 that rotates together with the rotation of the rotating body 41 by rotating the shaft 3. As a result, a return fluid pressure is generated, whereby a return pump action is exerted so as to return the fluid in the space 4 to the machine interior A. Since the pumping mechanism 42 is provided on the outer peripheral surface of the ring-shaped rotating body 41, the fluid further flows from the outer side B toward the inner side A on the outer peripheral side. Accordingly, even if there is a sealing fluid that passes through the first seal lip 14 on the machine inside A and enters the space 4, it can be returned to the machine inside A, and this sealing fluid can be returned to the second on the machine outside B. Since the arrival at the seal lip 24 can be delayed, leakage of a sealing fluid such as LLC from the inside A to the outside B can be effectively suppressed, and the sealing performance can be improved.

また、軸3が回転して回転体41が従動回転すると、空間4内にポンピング機構42による戻し流体圧が発生することから、機内側Aの第一シールリップ14および機外側Bの第二シールリップ24とも、作用する負荷が軽減され、軸3に対する接触面圧が低減される。機内側Aの第一シールリップ14にはその受圧面14aに密封流体圧が作用するが、これに抗するよう当該リップ14の背面側に戻し流体圧が作用することから、その差し引きにより、リップ14に作用する負荷が軽減される。両圧が拮抗すればリップ14はフローティング状態となり、後者の戻し流体圧のほうが大きければリップ14は軸3から浮き上がることにもなる。また、機外側Bの第二シールリップ24については、戻し流体圧の発生により空間4内が減圧されることから、これに伴ってリップ24に作用する負荷が軽減される。したがって、いずれも負荷が軽減され、軸3に対する接触面圧が低減されることから、万一鋳砂等の異物がリップ摺動部に噛み込まれても、受けるダメージを小さくすることができ、よってシールリップ14,24の早期摩耗を抑制し、耐摩耗性を向上させることができる。   Further, when the shaft 3 rotates and the rotating body 41 is driven to rotate, a return fluid pressure is generated in the space 4 by the pumping mechanism 42. Therefore, the first seal lip 14 on the machine inside A and the second seal on the machine outside B are used. With the lip 24, the acting load is reduced, and the contact surface pressure against the shaft 3 is reduced. A sealing fluid pressure acts on the pressure receiving surface 14a of the first seal lip 14 on the machine inner side A, but since a returning fluid pressure acts on the back side of the lip 14 against this, the subtraction causes the lip The load acting on 14 is reduced. If the two pressures antagonize, the lip 14 will be in a floating state, and if the latter return fluid pressure is greater, the lip 14 will also rise from the shaft 3. Further, the second seal lip 24 on the outer side B is depressurized in the space 4 due to the generation of the return fluid pressure, and accordingly, the load acting on the lip 24 is reduced. Therefore, since the load is alleviated and the contact surface pressure with respect to the shaft 3 is reduced, even if foreign matter such as casting sand is caught in the lip sliding portion, the damage received can be reduced. Therefore, early wear of the seal lips 14, 24 can be suppressed, and wear resistance can be improved.

また、機外側Bの第二シールリップ24の更に機外側Bにバックアップリング31が配置されているために、第二シールリップ24の過度の変形を抑制し、その姿勢を安定化させることが可能とされている。したがって、第二シールリップ24の密封性能および耐摩耗性を一層向上させることができる。   In addition, since the backup ring 31 is arranged further on the outer side B of the second seal lip 24 on the outer side B, it is possible to suppress excessive deformation of the second seal lip 24 and stabilize its posture. It is said that. Therefore, the sealing performance and wear resistance of the second seal lip 24 can be further improved.

また、第一リップシール部材11の筒状固定部12の内周に第二リップシール部材21およびバックアップリング31を纏めて固定する構造であるために、部品相互を容易に位置決めし、容易に組み立てることができる。   Further, since the second lip seal member 21 and the backup ring 31 are fixed together on the inner periphery of the cylindrical fixing portion 12 of the first lip seal member 11, the components are easily positioned and assembled easily. be able to.

また、ポンピング機構42のネジ溝43が回転体41の外周面に設けられて、その外周側に位置する第二リップシール部材21の筒状固定部22の内周面と微少な径方向間隙Cをもって対向しているために、この径方向間隙Cに一種のラビリンス部が設定され、よってこの径方向間隙Cに比較的大きな戻し流体圧が発生することが可能とされている。したがって、ポンピング機構42による戻しポンプ作用を強力なものとすることができる。   Further, a screw groove 43 of the pumping mechanism 42 is provided on the outer peripheral surface of the rotating body 41, and a small radial gap C between the inner peripheral surface of the cylindrical fixing portion 22 of the second lip seal member 21 located on the outer peripheral side thereof. Therefore, a kind of labyrinth portion is set in the radial gap C, so that a relatively large return fluid pressure can be generated in the radial gap C. Therefore, the return pump action by the pumping mechanism 42 can be made strong.

更にまた、第一リップシール部材11のフランジ部13の機外側端面に当接突起17が設けられ、この当接突起17が回転体41の機内側端面に接離自在に当接するよう構成されているために、第一シールリップ14の過度の変形を抑制し、その姿勢を安定化させることが可能とされている。したがって、第一シールリップ14の密封性能および耐摩耗性を一層向上させることができる。   Furthermore, an abutment protrusion 17 is provided on the outer end surface of the flange portion 13 of the first lip seal member 11, and the abutment protrusion 17 is configured to abut on and away from the inward end surface of the rotating body 41. Therefore, excessive deformation of the first seal lip 14 can be suppressed and the posture thereof can be stabilized. Therefore, the sealing performance and wear resistance of the first seal lip 14 can be further improved.

尚、上記第一実施例については、その構成を以下のように付加・変更することが考えられる。   In addition, about the said 1st Example, it is possible to add and change the structure as follows.

第二実施例・・・
上記第一実施例では、回転体41を金属の鋳物製としたが、これに代えて図2に示すように、回転体41を板金のプレス加工品とする。図示する板金製の回転体41は半裁断面コ字形ないし略コ字形に形成され、その外周面にポンピング機構42のネジ溝(図示せず)が設けられている。
Second embodiment ...
In the first embodiment, the rotator 41 is made of a metal casting. Instead, as shown in FIG. 2, the rotator 41 is a pressed product of sheet metal. The sheet metal rotating body 41 shown in the figure is formed in a semi-cut section U shape or substantially U shape, and a screw groove (not shown) of the pumping mechanism 42 is provided on the outer peripheral surface thereof.

第三および第四実施例・・・
上記第一実施例では、第一シールリップ14を軸3の周面に摺動自在に密接させる構成としたが、これに代えて、第一シールリップ14を軸3の周面に固定したスリーブ44の外周面に摺動自在に密接させる構成とする。
Third and fourth embodiments ...
In the first embodiment, the first seal lip 14 is slidably in close contact with the peripheral surface of the shaft 3, but instead, a sleeve in which the first seal lip 14 is fixed to the peripheral surface of the shaft 3 is used. 44 is configured to be slidably in close contact with the outer peripheral surface of 44.

図3の第三実施例では、回転体41の機内側Aにスリーブ44が設けられ、このスリーブ44が軸3の周面に固定され、このスリーブ44の外周面に第一シールリップ14が摺動自在に密接する構成とされている。スリーブ44は回転体41と一体に組み付けられている。   In the third embodiment of FIG. 3, a sleeve 44 is provided on the machine inner side A of the rotating body 41, the sleeve 44 is fixed to the peripheral surface of the shaft 3, and the first seal lip 14 slides on the outer peripheral surface of the sleeve 44. It is configured to move freely. The sleeve 44 is assembled integrally with the rotating body 41.

図4の第四実施例では、板金製の回転体41にその一部としてスリーブ44が機内側Aへ向けて一体成形され、このスリーブ44が軸3の周面に固定され、このスリーブ44の外周面に第一シールリップ14が摺動自在に密接する構成とされている。スリーブ44は板金製の回転体41の筒状固定部を兼ねることになる。   In the fourth embodiment shown in FIG. 4, a sleeve 44 is integrally formed as a part of the sheet metal rotating body 41 toward the machine inner side A, and the sleeve 44 is fixed to the peripheral surface of the shaft 3. The first seal lip 14 is slidably in close contact with the outer peripheral surface. The sleeve 44 also serves as a cylindrical fixing portion of the rotating body 41 made of sheet metal.

何れの場合も、シールリップ14およびスリーブ44を予め組み付けてから軸3の外周に装着することにより、シールリップ14が軸3によって傷付けられるのを防止することができる。また、スリーブ44がないとシールリップ14損傷防止のために装着冶具を要することがあるが、当該実施例によれば装着冶具は不要となり、よって装着作業性を向上させることができる。また図4の第四実施例では、スリーブ44が回転体41の筒状固定部を兼ねているので、部品機能の多様化を実現することもできる。   In any case, it is possible to prevent the seal lip 14 from being damaged by the shaft 3 by attaching the seal lip 14 and the sleeve 44 in advance to the outer periphery of the shaft 3. If the sleeve 44 is not provided, a mounting jig may be required to prevent the seal lip 14 from being damaged. However, according to this embodiment, the mounting jig is not necessary, and therefore the mounting workability can be improved. In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the sleeve 44 also serves as the cylindrical fixing portion of the rotating body 41, so that diversification of component functions can be realized.

また、本発明において、ポンピング機構42は上記したように空間4内にて機内側Aへ向けての流体の流れを発生させれば良いので、この機能を有する限りその構造は特に限定されない。上記実施例ではこのポンピング機構42の具体例として、回転体41の外周面にネジ状の溝43を設けることにしたが、この溝43に代えて例えば、羽根状のものを設けることにしても良い。また、回転体41の外周面ではなくその軸方向端面にスパイラル状のものとして設けても良く、貫通穴状のものとして回転体41の内部に設けるようにしても良い。   Further, in the present invention, the pumping mechanism 42 only needs to generate a fluid flow toward the aircraft inner side A in the space 4 as described above, so the structure thereof is not particularly limited as long as it has this function. In the above embodiment, as a specific example of the pumping mechanism 42, the screw-like groove 43 is provided on the outer peripheral surface of the rotating body 41. However, for example, a blade-like one may be provided instead of the groove 43. good. Further, it may be provided not on the outer peripheral surface of the rotating body 41 but on the axial end surface thereof as a spiral shape, or may be provided inside the rotating body 41 as a through hole shape.

本発明の第一実施例に係る密封装置の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the sealing device which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第二実施例に係る密封装置の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the sealing device which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第三実施例に係る密封装置の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the sealing device which concerns on 3rd Example of this invention. 本発明の第四実施例に係る密封装置の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the sealing device which concerns on 4th Example of this invention. 従来例に係る密封装置の断面図Sectional drawing of the sealing device which concerns on a prior art example

符号の説明Explanation of symbols

1 密封装置
2 ハウジング
3 軸
4 空間
11 第一リップシール部材
12,22,32 筒状固定部
13,15b,23,33 フランジ部
14 第一シールリップ
14a,24a 受圧面
15 金属環
15a 筒状部
16 ゴム状弾性体
16a 端面ゴム部
16b 外周ゴム部
16c フランジゴム部
17 当接突起
21 第二リップシール部材
24 第二シールリップ
25 段差部
31 バックアップリング
34 テーパ部
35 バックアップ部
41 回転体
42 ポンピング機構
43 ネジ溝
44 スリーブ
0 中心軸線
A 機内側
B 機外側
C 径方向間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealing device 2 Housing 3 Shaft 4 Space 11 First lip seal member 12, 22, 32 Cylindrical fixing part 13, 15b, 23, 33 Flange part 14 First seal lip 14a, 24a Pressure receiving surface 15 Metal ring 15a Cylindrical part DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Rubber-like elastic body 16a End surface rubber part 16b Outer peripheral rubber part 16c Flange rubber part 17 Contact protrusion 21 Second lip seal member 24 Second seal lip 25 Step part 31 Backup ring 34 Taper part 35 Backup part 41 Rotating body 42 Pumping mechanism 43 Thread groove 44 Sleeve 0 Center axis A Machine inside B Machine outside C Radial gap

Claims (4)

LLC等の密封流体が機内側(A)から機外側(B)へ漏洩しないようハウジング(2)および軸(3)間に装着されるウォーターポンプ用密封装置(1)において、
前記ハウジング(2)に固定されるとともに前記軸(3)または前記軸(3)に固定したスリーブ(44)に摺動自在に密接する第一シールリップ(14)と、
前記第一シールリップ(14)の機外側(B)に配置される第二シールリップ(24)と、
前記両シールリップ(14)(24)間の空間(4)に配置されるとともに前記軸(3)に固定され前記軸(3)とともに回転する回転体(41)と、
前記回転体(41)に設けられ、前記第一シールリップ(14)を通過して前記空間(4)に浸入した密封流体を機内側(A)へ戻すよう戻しポンプ作用を発揮するポンピング機構(42)とを有することを特徴とするウォーターポンプ用密封装置。
In the water pump sealing device (1) mounted between the housing (2) and the shaft (3) so that a sealing fluid such as LLC does not leak from the inside (A) to the outside (B),
A first seal lip (14) fixed to the housing (2) and slidably in close contact with the shaft (3) or a sleeve (44) fixed to the shaft (3);
A second seal lip (24) disposed on the outboard side (B) of the first seal lip (14);
A rotating body (41) disposed in a space (4) between the seal lips (14) and (24) and fixed to the shaft (3) and rotating together with the shaft (3);
A pumping mechanism (provided on the rotating body (41)) that exerts a return pumping action so as to return the sealed fluid that has passed through the first seal lip (14) and entered the space (4) to the inside (A). 42) and a sealing device for a water pump.
LLC等の密封流体が機内側(A)から機外側(B)へ漏洩しないようハウジング(2)および軸(3)間に装着されるウォーターポンプ用密封装置(1)において、
前記ハウジング(2)の内周に固定される筒状固定部(12)の機内側端部に径方向内方へ向けてフランジ部(13)を一体成形し、前記フランジ部(13)に前記軸(3)または前記軸(3)に固定したスリーブ(44)に摺動自在に密接する第一シールリップ(14)を一体成形した第一リップシール部材(11)と、
前記第一リップシール部材(11)の筒状固定部(12)の内周に固定される筒状固定部(22)の機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部(23)を一体成形し、前記フランジ部(23)に前記軸(3)に摺動自在に密接する第二シールリップ(24)を一体成形した第二リップシール部材(21)と、
前記第二リップシール部材(21)の機外側(B)において前記第一リップシール部材(11)の筒状固定部(12)の内周に固定され、前記第二シールリップ(24)の過度の変形を抑制するバックアップリング(31)と、
前記両シールリップ(14)(24)間の空間(4)に配置されるとともに前記軸(3)に固定され前記軸(3)とともに回転する回転体(41)と、
前記回転体(41)に設けられ、前記第一シールリップ(14)を通過して前記空間(4)に浸入した密封流体を機内側(A)へ戻すよう戻しポンプ作用を発揮するポンピング機構(42)とを有することを特徴とするウォーターポンプ用密封装置。
In the water pump sealing device (1) mounted between the housing (2) and the shaft (3) so that a sealing fluid such as LLC does not leak from the inside (A) to the outside (B),
A flange portion (13) is integrally formed radially inwardly at the inner end of the tubular fixing portion (12) fixed to the inner periphery of the housing (2), and the flange portion (13) is A first lip seal member (11) integrally formed with a shaft (3) or a first seal lip (14) slidably in close contact with a sleeve (44) fixed to the shaft (3);
A flange portion (23) is directed radially inward at the outer end of the tubular fixing portion (22) fixed to the inner periphery of the cylindrical fixing portion (12) of the first lip seal member (11). A second lip seal member (21) integrally formed and a second seal lip (24) slidably in close contact with the shaft (3) on the flange portion (23);
The second lip seal member (21) is fixed to the inner periphery of the cylindrical fixing portion (12) of the first lip seal member (11) on the outer side (B) of the second lip seal member (21). A backup ring (31) for suppressing deformation of the
A rotating body (41) disposed in a space (4) between the seal lips (14) and (24) and fixed to the shaft (3) and rotating together with the shaft (3);
A pumping mechanism (provided on the rotating body (41)) that exerts a return pumping action so as to return the sealed fluid that has passed through the first seal lip (14) and entered the space (4) to the inside (A). 42) and a sealing device for a water pump.
請求項2記載のウォーターポンプ用密封装置において、
ポンピング機構(42)は回転体(41)の外周面に設けられて、その外周側に位置する第二リップシール部材(21)の筒状固定部(22)の内周面と微少な径方向間隙(C)をもって対向していることを特徴とするウォーターポンプ用密封装置。
The water pump sealing device according to claim 2,
The pumping mechanism (42) is provided on the outer peripheral surface of the rotating body (41), and the inner peripheral surface of the cylindrical fixing portion (22) of the second lip seal member (21) located on the outer peripheral side is slightly radial. A sealing device for a water pump, characterized by facing each other with a gap (C).
請求項2記載のウォーターポンプ用密封装置において、
第一シールリップ(14)が密封流体圧に押されて変形したときに回転体(41)の機内側端面に接離自在に当接して、前記第一シールリップ(14)の過度の変形を抑制する当接突起(17)が第一リップシール部材(11)に設けられていることを特徴とするウォーターポンプ用密封装置。
The water pump sealing device according to claim 2,
When the first seal lip (14) is pressed and deformed by the sealing fluid pressure, the first seal lip (14) comes into contact with the inner end surface of the rotating body (41) so as to be freely contacted and separated, thereby causing excessive deformation of the first seal lip (14). A sealing device for a water pump, wherein a contact protrusion (17) to be suppressed is provided on the first lip seal member (11).
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