(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
小径孔部と該小径孔部よりも大径の大径孔部とを有する段付きの軸孔を有する樹脂製ハウジングと前記軸孔内に挿通される軸との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記ハウジングの大径孔部側から小径孔部側に向かって装着される密封装置において、
前記軸の外周面に摺動自在な少なくとも一つのシール部材と、
前記少なくとも一つのシール部材が組み込まれる金属製のケースと、を備え、
前記ケースは、
前記ハウジングの小径孔部の内周面に接して嵌着される円筒部と、
該円筒部の端部から外周面側に伸び、かつ前記ハウジングの小径孔部と大径孔部との段差面に突き当たることで密封装置の位置決めがなされるフランジ部と、
該フランジ部の端部から軸線方向かつ前記円筒部とは反対側に向かって伸びるに従って、外周面側に向かって傾斜し、前記ハウジングの大径孔部の内周面に撓んで接すると共に、その先端に前記大径孔部の内周面に食い込むエッジを有する爪部と、を備えることを特徴とする密封装置。
【背景技術】
【0002】
従来例に係る密封装置について、
図8を参照して説明する。
図8は従来例に係る密封装置の装着時の様子を示す模式的断面図である。
【0003】
密封装置200は、軸孔を有するハウジング30と軸孔内に挿通される回転軸21との間の環状隙間を封止するために用いられる。ハウジング30に設けられている軸孔は、小径孔部31と大径孔部33とを有している。そして、密封装置200は、シール部材等が組み込まれる金属製のケース210を有しており、カートリッジ化されている。
【0004】
このように構成される密封装置200は、大径孔部33側から小径孔部31側に向かうように、図中矢印X方向に装着される。そして、密封装置200のケース210は、小径孔部31の内周面に嵌着される円筒部211と、円筒部211の端部から外周面側に伸び、かつ小径孔部31と大径孔部33との段差面32に突き当たるフランジ部212とを備えている。これにより、フランジ部212が段差面32に突き当たるまで密封装置200を挿入させることによって、密封装置200はハウジング30内に位置決めされた状態で固定される。
【0005】
ここで、ハウジング30の材料としてアルミニウムなどの金属が用いられる場合には、密封装置200はハウジング30内で安定的に装着された状態が維持される。これに対して、軽量化等を目的として、ハウジング30の材料にPPS等の樹脂材が用いられている場合には、高温使用時のへたりや熱膨張の影響によって、ケース210における円筒部211の小径孔部31に対する嵌着力が低下してしまうことがある。これにより、密封装置200に対して、図中X方向とは反対側の力が作用した際に、密封装置200が抜け落ちてしまい、密封機能が損なわれてしまうことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、ハウジングが樹脂製の場合であっても、簡易な構成でハウジングからの抜け落ちの抑制を図った密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【0009】
すなわち、本発明の密封装置は、
小径孔部と該小径孔部よりも大径の大径孔部とを有する段付きの軸孔を有する樹脂製ハウジングと前記軸孔内に挿通される軸との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記ハウジングの大径孔部側から小径孔部側に向かって装着される密封装置において、
前記軸の外周面に摺動自在な少なくとも一つのシール部材と、
前記少なくとも一つのシール部材が組み込まれる金属製のケースと、を備え、
前記ケースは、
前記ハウジングの小径孔部の内周面に
接して嵌着される円筒部と、
該円筒部の端部から外周面側に伸び、かつ
前記ハウジングの小径孔部と大径孔部との段差面に突き当たることで密封装置の位置決めがなされるフランジ部と、
該フランジ部の端部から軸線方向かつ前記円筒部とは反対側に向かって伸びるに従って、外周面側に向かって傾斜し、
前記ハウジングの大径孔部の内周面に撓んで接すると共に、その先端に前記大径孔部の内周面に食い込むエッジを有する爪部と、を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、密封装置に対して密封装置の装着方向とは反対側の力が作用しても、ケースに設けられた爪部の食い込みエッジが、ハウジングの大径孔部の内周面に食い込むことにより、密封装置の抜け落ちが抑制される。また、密封装置のケースに設けられた爪部によって、密封装置の抜け落ちを抑制しているので、抜け落ちを防止するために別途専用部品が必要になることもない。ここで、爪部は、フランジ部の端部から軸線方向かつ円筒部とは反対側に向かって伸びるに従って、外周面側に向かって傾斜するように構成されているので、密封装置の装着動作時には、爪部は内周面側に向かって撓みつつ大径孔部の内周面に対して摺接することにより、密封装置の装着作業への支障はない。
【0011】
前記爪部が前記ハウジングの内周面側に向かって撓み易くなるように、前記フランジ部と前記爪部との繋ぎ部分の
前記ケースの内周面側には凹部が形成されているとよい。
【0012】
これにより、爪部を内周面側に向かって撓みやすくすることができ、密封装置の装着作業性の低下をより抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジングが樹脂製の場合であっても、簡易な構成でハウジングからの抜け落ちの抑制を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0016】
(実施例1)
図1〜
図4を参照して、本発明の実施例1に係る密封装置について説明する。
【0017】
<密封装置の適用例>
図1を参照して、本発明の実施例に係る密封装置100の適用例を説明する。
図1は自動車用のウォーターポンプ10の模式的断面図である。ウォーターポンプ10は、回転軸21と、回転軸21が挿通される軸孔を有するハウジング30とを備えている。回転軸21には、回転軸21の回転を円滑にするためのベアリング22が取り付けられている。また、回転軸21の一端側には不図示のベルト等によって回転駆動力が与えられるプーリー23が取り付けられており、他端側には冷却水(LLC)を圧送するためのインペラー24が取り付けられている。そして、本実施例に係る密封装置100は、この冷却水が外部(すなわち、密封対象流体側(L)とは反対側(A))に漏れてしまうことを抑制するために、回転軸21とハウジング30との間の環状隙間に配置される。つまり、本実施例においては、密封対象流体は冷却水である。
【0018】
<密封装置の構成>
図2〜
図4を参照して、本発明の実施例1に係る密封装置100について説明する。ここで、
図2は本発明の実施例1に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図であり、
図3は本発明の実施例1に係る密封装置におけるケースの模式的断面図である。いずれも、回転軸21の中心軸線を含む面で切断した断面図である。また、
図3は
図2の一部を拡大した図である。なお、密封装置100は回転対称形状である。
【0019】
密封装置100は、金属製のケース(カートリッジ)110と、金属環120と、金属環120に一体的に設けられるゴム製の第1シール部材130と、合成樹脂製の第2シール部材140と、金属製のバックアップリング150とから構成されている。
【0020】
第1シール部材130と第2シール部材140は、いずれも内周面側の先端が密封対象流体側(L)に向かって伸びつつ、回転軸21の外周面に対して摺動するシールリップ131,141を有している。そして、バックアップリング150によって、第2シール部材140の密封対象流体側(L)とは反対側(A)を支持することによって、第2シール部材140のシールリップ141の姿勢を維持している。また、第2シール部材140のシールリップ141の姿勢が維持されることによって、第1シール部材130のシールリップ131の姿勢も維持される。
【0021】
これら金属環120に一体的に設けられる第1シール部材130と、第2シール部材140と、バックアップリング150がケース110に組み込まれることによって、密封装置100はカートリッジ化されている。
【0022】
次に、ケース110について、特に
図3及び
図4を参照して、より詳細に説明する。ケース110は、円筒部111と、円筒部111の端部(密封対象流体側(L)の端部)から外周面側に伸びるフランジ部112と、フランジ部112の端部から伸びる環状の爪部113とを備えている。また、ケース110は、更に、円筒部111の密封対象流体側(L)とは反対側(A)の端部から内周面側に向かって伸びる内向きフランジ部114と、内向きフランジ部114の内周面側の端部から密封対象流体側(L)に伸びる円筒部115とを備えている。そして、ケース110における円筒部111,内向きフランジ部114及び円筒部115によって構成される環状空間内に、上述した金属環120に一体的に設けられる第1シール部材130,第2シール部材140、及びバックアップリング150の外周面側の部分が組み込まれ、かつ固定される。
【0023】
ケース110における円筒部111は、その外周面の外径がハウジング30における軸孔の小径孔部31の内周面の内径よりも僅かに大きくなるように構成されている。これにより、密封装置100を大径孔部33側から小径孔部31側に向かうように、図中矢印X方向に装着させることによって、円筒部111を小径孔部31の内周面に嵌着させることができる。また、フランジ部112が段差面32(小径孔部31と大径孔部33との段差面32)に突き当たるまで密封装置100を挿入させることによって、密封装置100はハウジング30内に位置決めされた状態で固定される。
【0024】
爪部113は、フランジ部112の端部から軸線方向かつ円筒部111とは反対側に向かって伸びるに従って、外周面側に向かって傾斜するように構成される。そして、この爪部113は、密封装置100の装着動作時には内周面側に向かって(
図3,4中矢印R方向に向かって)撓みつつ、ハウジング30における大径孔部33の内周面に対して摺接するように構成されている。また、この爪部113の外周面側の先端には、密封装置100に対して密封装置100の装着方向(
図2中矢印X方向)とは反対側の力が作用した際には大径孔部33の内周面に食い込み可能な食い込みエッジ113aを有している。なお、例えば、ポンプ内部側(つまり、密封対象流体側(L))が負圧になることによって、密封装置100に対して密封装置100の装着方向とは反対側の力が作用する。
【0025】
また、本実施例においては、フランジ部112と爪部113との繋ぎ部分の内周面側には凹部113bが形成されている。
【0026】
<本実施例に係る密封装置の優れた点>
本実施例に係る密封装置100によれば、密封装置100に対して密封装置100の装着方向とは反対側の力が作用しても、ケース110に設けられた爪部113の食い込みエッジ113aが、ハウジング30の大径孔部33の内周面に食い込む。これにより、密封装置100の抜け落ちが抑制される。また、密封装置100のケース110に設けられた爪部113によって、密封装置100の抜け落ちを抑制しているので、抜け落ちを防止するために別途専用部品が必要になることもない。ここで、密封装置100の装着動作時には、爪部113は内周面側に向かって撓みつつ大径孔部33の内周面に対して摺接するので、密封装置100の装着作業への支障はない。特に、本実施例においては、フランジ部112と爪部113との繋ぎ部分の内周面側には凹部113bが形成されているので、爪部113を内周面側に向かって撓み易いため、密封装置100の装着作業性の低下をより抑制することが可能となる。また、爪部113が内周面側に向かって撓み易いことで、ハウジング30の大径孔部33の内周面に傷がついてしまうことを抑制できる効果もある。
【0027】
(実施例2)
図5には、本発明の実施例2が示されている。本実施例においては、上記実施例1におけるケースの変形例を説明する。上記実施例1においては、ケースにおけるフランジ部の端部から伸びる爪部が環状の場合を示した。このように爪部を環状にした場合には、爪部の剛性が比較的高くなるため、ケースを構成する部材の肉厚や爪部の径寸法等によっては、内周面側に向かって撓ませるのに必要な力が高くなり過ぎ、密封装置を装着させる際の挿入力が高くなり過ぎることもあり得る。そこで、本実施例においては、爪部を周方向に部分的に設ける場合の構成を示す。ケース以外のその他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0028】
本実施例に係る金属製のケース(カートリッジ)160も、上記実施例1の場合と同様に、円筒部161と、円筒部161の端部(密封対象流体側(L)の端部)から外周面側に伸びるフランジ部162と、フランジ部162の端部から伸びる爪部163とを備えている。ただし、本実施例に係る爪部163は、実施例1の場合とは異なり、環状ではなく、周方向に部分的に複数設けられている。
【0029】
また、ケース160は、更に、円筒部161の密封対象流体側(L)とは反対側(A)の端部から内周面側に向かって伸びる内向きフランジ部164と、内向きフランジ部164の内周面側の端部から密封対象流体側(L)に伸びる円筒部165とを備えている。そして、ケース160における円筒部161,内向きフランジ部164及び円筒部165によって構成される環状空間内に、金属環120に一体的に設けられる第1シール部材130,第2シール部材140、及びバックアップリング150の外周面側の部分が組み込まれ、かつ固定される。
【0030】
ケース160における円筒部161は、その外周面の外径がハウジング30における軸孔の小径孔部31の内周面の内径よりも僅かに大きくなるように構成されている。これにより、密封装置100を大径孔部33側から小径孔部31側に向かうように、図中矢印X方向に装着させることによって、円筒部161を小径孔部31の内周面に嵌着させることができる。また、フランジ部162が段差面32に突き当たるまで密封装置100を挿入させることによって、密封装置100はハウジング30内に位置決めされた状態で固定される。
【0031】
爪部163は、フランジ部162の端部から軸線方向かつ円筒部161とは反対側に向かって伸びるに従って、外周面側に向かって傾斜するように構成される。そして、この爪部163は、密封装置100の装着動作時には内周面側に向かって撓みつつ、ハウジング30における大径孔部33の内周面に対して摺接するように構成されている。また、この爪部163の外周面側の先端には、密封装置100に対して密封装置100の装着方向(
図5中矢印X方向)とは反対側の力が作用した際には大径孔部33の内周面に食い込み可能な食い込みエッジ163aを有している。
【0032】
また、本実施例においても、フランジ部162と爪部163との繋ぎ部分の内周面側には凹部163bが形成されている。
【0033】
以上のように構成される密封装置100においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例に係る密封装置100の場合には、爪部163が、環状ではなく、周方向に部分的に複数設けられた構成を採用している。従って、実施例1の場合に比べて、爪部163が内周面側に撓み易いため、密封装置100の装着作業性の低下をより抑制することが可能となる。また、ハウジング30の大径孔部33の内周面に傷がついてしまうことをより抑制できる。
【0034】
(実施例3)
図6には、本発明の実施例3が示されている。回転軸の径と、ハウジングの軸孔の径との関係によっては、密封装置によってシールするべき環状隙間が大きくなる場合がある。そのため、本実施例に係る密封装置においては、ケースに断面S字形状の部位を設けることで径方向に対する弾性を持たせて、大きな環状隙間に対しても、装着性を悪化させることなく、十分にシール性を発揮させるようにしている。ケース以外の構成については、基本的に上記実施例1に示した構成と同様であるので、簡略的に説明する。
【0035】
本実施例に係る密封装置100においても、上記実施例1の場合と同様に、金属製のケース(カートリッジ)170と、金属環120aと、第1シール部材130aと、第2シール部材140aと、バックアップリング150aとを備えている。なお、本実施例の場合、金属環120aと第1シール部材130aは別体で構成されている。ケース170に組み込まれる金属環120a,第1シール部材130a,第2シール部材140a、及びバックアップリング150aについては、形状等は実施例1で示したものと異なるものの、基本的な機能は実施例1で示したものと同様であるので、その説明は省略する。また、本実施例に係る密封装置100においては、ケース170内に上記の各種部材を固定するために、更に、金属製のアダプター180が設けられている。
【0036】
次に、ケース170について、より詳細に説明する。
【0037】
本実施例に係るケース170も、上記実施例1の場合と同様に、円筒部171と、円筒部171の端部(密封対象流体側(L)の端部)から外周面側に伸びるフランジ部172と、フランジ部172の端部から伸びる爪部173とを備えている。なお、本実施例に係る爪部173は上記実施例1の場合と同様に環状であるが、上記実施例2のように、環状ではなく、周方向に部分的に複数設けられる構成を採用してもよい。
【0038】
また、ケース170は、更に、円筒部171の密封対象流体側(L)とは反対側(A)の端部から内周面側に向かって伸びる屈曲部174と、屈曲部174から更に内周面側に向かって伸びる内向きフランジ部175と、内向きフランジ部175の内周面側の端部から密封対象流体側(L)に伸びる円筒部176とを備えている。なお、円筒部171と屈曲部174によって、断面S字状の部位が形成される。
【0039】
そして、ケース170における屈曲部174,内向きフランジ部175及び円筒部176によって構成される環状空間内に、金属環120a,第1シール部材130a,第2シール部材140a,及びバックアップリング150aの外周面側の部分が組み込まれ、かつ固定される。
【0040】
ケース170における円筒部171は、その外周面の外径がハウジング30における軸孔の小径孔部31の内周面の内径よりも僅かに大きくなるように構成されている。これにより、密封装置100を大径孔部33側から小径孔部31側に向かうように、図中矢印X方向に装着させることによって、円筒部171を小径孔部31の内周面に嵌着させることができる。また、フランジ部172が段差面32に突き当たるまで密封装置100を挿入させることによって、密封装置100はハウジング30内に位置決めされた状態で固定される。
【0041】
爪部173は、フランジ部172の端部から軸線方向かつ円筒部171とは反対側に向かって伸びるに従って、外周面側に向かって傾斜するように構成される。そして、この爪部173は、密封装置100の装着動作時には内周面側に向かって撓みつつ、ハウジング30における大径孔部33の内周面に対して摺接するように構成されている。また、この爪部173の外周面側の先端には、密封装置100に対して密封装置100の装着方向(
図6中矢印X方向)とは反対側の力が作用した際には大径孔部33の内周面に食い込み可能な食い込みエッジ173aを有している。
【0042】
また、本実施例においても、フランジ部172と爪部173との繋ぎ部分の内周面側には凹部173bが形成されている。
【0043】
以上のように構成される密封装置100においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。
【0044】
(その他)
上記各実施例においては、爪部が内周面側に向かって撓み易くなるように、フランジ部と爪部との繋ぎ部分の内周面側に凹部を形成させる構成を示した。しかしながら、ケースを構成する部材の肉厚や爪部の径寸法等によっては、凹部を設けなくても爪部を十分内周面側に向かって撓ませることができる場合もある。そこで、そのような場合には、
図7に示すケース190のように、フランジ部191と爪部192との繋ぎ部分の内周面側に凹部を形成させない構成を採用してもよい。なお、
図7に示すように凹部を形成させない構成は、上記実施例1〜3のいずれにも適用可能であることは言うまでもない。
【0045】
また、上記実施例においては、密封装置の適用例として、自動車用のウォーターポンプ10に用いられる場合を例にして説明したが、本発明は相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間をシールする必要のある各種装置に適用可能である。