CN105317848B - 磁流体密封式轴承及具备该轴承的钓鱼用卷线器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁流体密封式轴承及具备该轴承的钓鱼用卷线器。在一个实施方式的轴承中，一对磁铁以夹持滚动体彼此对置侧的磁极相异的方式配置。在本发明另一实施方式的磁流体密封式轴承中，以在一方侧的磁流体密封件的磁铁与另一方侧的磁流体密封件的磁铁之间形成经过内圈及外圈而绕滚动体迂回的磁路的方式夹设非磁性体即隔板。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁流体密封式轴承，其配设于各种传动机构而旋转自如地支撑旋转轴，且利用磁性流体防止灰尘或水分等异物侵入内部。并且，本发明涉及一种钓鱼用卷线器，其设有这种磁流体密封式轴承，作为传动机构的旋转轴支撑部件。
背景技术
通常，各种传动机构中设置的旋转轴介由轴承被旋转自如地支撑。此时，轴承多采用在内圈与外圈之间沿周向容纳多个滚动体(滚转部件)的所谓滚珠轴承(ball bearing)，使用这种类型的轴承能够提高旋转轴的旋转性能。
上述这种滚珠轴承(以下称为轴承)可用作各种驱动装置中的传动机构的旋转轴支撑部件，但是有时因驱动装置不同而必须防止灰尘、水分等异物通过轴承部分侵入内部。并且，当异物侵入轴承本身时，会导致旋转性能劣化、产生异常声音等问题。
作为这种问题的对策，例如专利文献1的磁流体密封式轴承的密封构造，在轴承的内圈与外圈之间配设磁铁和保持板(极板)形成磁路，并在该磁路中保持磁性流体来密闭轴承内部。该磁流体密封式轴承构成为，以在与内圈之间形成间隙的方式在外圈上固定磁铁及极板，并且在前述间隙中保持磁性流体，从而将轴承内部密封。
在这种磁流体密封式轴承中，利用磁性流体密封间隙部分，因此与橡胶等的密封构造相比不会降低旋转性能且内部的密闭效果提高，但是具有在磁铁及保持板的固定侧(外圈侧)无法获得充分的密封效果的可能性。
因此，专利文献1的磁流体密封式轴承，通过在磁铁及保持板的固定侧(压入侧)也填充磁性流体来提高内部的密封性。即，以使装设于保持板的磁铁的磁极朝向轴向的方式磁化，从而在内圈侧及外圈侧形成相对于轴向对称的磁路并在各磁路部分上保持磁性流体，由此利用磁性流体在内圈侧及外圈侧形成密封膜来提高内部的密封性。
并且，作为这种问题的另一对策，可以在旋转轴的接近轴承的外周接触由弹性材料构成的密封部件来实现轴承部分的防水、防尘，但是会受到由弹性材料构成的密封部件的接触压的影响而导致旋转轴的旋转性能降低。
为此，作为能够防止异物侵入轴承部分而不使旋转轴的旋转性能降低的构成，公知有具备使用磁性流体的磁流体密封件的轴承(称为磁流体密封式轴承)。例如专利文献1的磁流体密封件(磁性密封机构)，涉及在外圈与内圈之间保持滚动体的滚珠轴承，在相对旋转的外圈与内圈之间夹设磁性体，并且固定磁性体的一侧而在另一侧的间隙中配设磁性流体。
前述磁流体密封件具备：在与内圈或外圈之间形成磁路的磁铁、保持该磁铁的保持板、在内圈或外圈与保持板之间保持的磁性流体，在前述磁路中保持磁性流体来密封轴承本体的内部。即，通过在内圈与外圈之间配设磁性体，并且固定磁性体的一侧而在另一侧的间隙中配设磁性流体，将滚动体密封为密闭状态而防止异物侵入滚动体部分。
专利文献1：日本国特开昭57－033222号公报
专利文献2：日本国特开2013－228044号公报
可是，专利文献1及专利文献2的磁流体密封式轴承，其滚动体一般是由SUS440C(日本不锈钢代号)等具有磁性的材料形成，并在磁流体密封件的磁铁和与其接近的内圈或外圈之间的狭小区域形成磁路，因此该磁路的来自内圈方向或外圈方向的强磁力会作用于滚动体，因此滚动体与内外圈之间的磁性吸引力会提高，成为负荷而导致滚动体的动作恶化等问题。即，由于磁力将滚动体吸附于内外圈而导致旋转力矩增大，产生滚动体的滚转难以顺滑进行的现象。
即，现有技术的磁流体密封式轴承，虽然密封性能与以往的轴承相比有显著提高，但是滚动体部分受到磁铁的磁路影响作用较大，而存在旋转力矩增大(难以轻快地旋转)等问题。
另外，磁流体密封式轴承存在的这种问题，尤其对于除了确保防水/防尘性能之外还要求更高的旋转性能(在低转矩下自由旋转性能良好)的钓鱼用卷线器等产品中的旋转驱动部的轴承性能有重要影响。
发明内容
本发明是针对上述问题做出的，技术课题是提供一种磁流体密封式轴承及具备该轴承的钓鱼用卷线器，其能够减轻旋转力矩，并实现滚动体的顺滑的滚转。
为了达成上述目的，本发明的一个实施方式的磁流体密封式轴承，具备在内圈与外圈之间插入多个滚动体而成的轴承本体，在前述内圈与前述外圈之间的环状空间内配设环状的磁铁而形成的磁路中保持磁性流体，从而将前述多个滚动体密封，前述磁铁夹持前述滚动体在前述轴承本体的轴向的两侧配置为分别以磁极朝向轴向的方式磁化，前述一对磁铁夹持前述滚动体彼此对置侧的磁极相异。
根据上述构成，夹持滚动体对置的一对磁铁的对置面的磁极彼此相异，因此可以利用在这些磁铁间作用于轴承本体的轴向的磁场(磁性吸引力)抑制滚动体与内外圈之间的磁性吸引力，并由此抑制滚动体对内外圈的挤压而降低旋转力矩，使轴承本体的内外圈的相对旋转轻快，在内外圈之间实现顺滑的滚转(良好的自由旋转性能)。
夹持滚动体对置的一对磁铁的对置面的磁极都相同时，也会因作用于这些磁铁间的磁性排斥力而在各磁铁的周围分别在径向上产生强磁场，由此会因该作用于径向的强磁场使滚动体挤压于内外圈(特别是内圈)，但是在如本发明构成这样一对磁铁的对置面的磁极彼此相异时，与磁极相同时相比作用于滚动体的径向的磁力较小，能够利用轴向的强磁场(轴向的磁性吸引力)抑制滚动体与内外圈之间的磁性吸引力，实现滚动体的顺滑的滚动。即，根据本构成能够利用磁性流体确保高密封性能，并且减轻旋转力矩而实现滚动体的顺滑的滚动。
为了达成上述目的，本发明另一实施方式的磁流体密封式轴承，具有：轴承本体，在内圈及外圈之间可滚动地夹设由具有磁性的材料形成的滚动体，所述内圈和所述外圈由具有磁性的材料形成；一对磁流体密封件，夹持所述滚动体而分别一体地保持于所述轴承本体的轴向两侧，将所述轴承本体内部磁性地密封，其特征在于，所述一对磁流体密封件各自具有：环状的磁铁，面向所述滚动体配置在轴向内侧；极板，从轴向外侧保持所述磁铁，并且与所述磁铁的轴向外侧面相接地配置；及在所述内圈或所述外圈与所述磁铁之间的间隙中保持的磁性流体，所述一对磁流体密封件各自的所述磁铁，在所述内圈或所述外圈的一方侧夹设非磁性体即隔板进行装设，在所述磁铁与所述外圈之间保持所述隔板的情况下，在所述磁铁与所述内圈之间保持所述磁性流体，在所述磁铁与所述内圈之间保持所述隔板的情况下，在所述磁铁与所述外圈之间保持所述磁性流体。
根据上述构成，夹持滚动体配设于两侧的一对磁流体密封件的磁铁，夹设非磁性体即隔板并装设于内圈或外圈，从而避免在与其接近的内圈或外圈之间的狭小区域内形成磁路。即，能够在夹持滚动体分别配设于轴承本体的轴向两侧的一对磁流体密封件的磁铁间的开阔区域上形成磁路，避免对滚动体作用强磁力。因此，能够抑制磁路的磁力对滚动体的作用，避免对滚动体的动作造成不良影响，实现滚动体的顺滑的滚转(能够降低滚动体的旋转力矩，因此轴承本体的内外圈的相对旋转变得轻快)。
根据本发明，能够得到一种磁流体密封式轴承及具备该轴承的钓鱼用卷线器，其能够减轻旋转力矩而实现滚动体的顺滑的滚转。
附图说明
图1为表示本发明的磁流体密封式轴承的第1实施方式的分解立体图。
图2为图1的磁流体密封式轴承的沿轴向的剖视图。
图3为伴有磁力线的图2的要部放大剖视图。
图4(a)为概略地描绘夹持滚动体对置的一对磁铁的对置面的磁极都相同时的磁力线分布的要部放大剖视图，图4(b)为概略地描绘夹持滚动体对置的一对磁铁的对置面的磁极彼此相异时的磁力线分布的要部放大剖视图。
图5为将由第1实施方式的构成得到的低转矩效果与现有技术对比表示的图表。
图6为本发明第2实施方式的磁流体密封式轴承的要部放大剖视图。
图7为本发明第3实施方式的磁流体密封式轴承的要部放大剖视图。
图8为在旋转轴上配设有本发明的磁流体密封式轴承的钓鱼用卷线器(旋压式卷线器)的含局部断面的侧视图。
图9为在旋转轴上配设有本发明的磁流体密封式轴承的钓鱼用卷线器(双轴承卷线器)的俯视图。
图10为图9的钓鱼用卷线器的卷筒轴部分的放大剖视图。
图11为图9的钓鱼用卷线器的手柄轴部分的放大剖视图。
图12为表示本发明的磁流体密封式轴承的第4实施方式的分解立体图。
图13为图12的磁流体密封式轴承的沿轴向的剖视图。
图14为图13的要部放大剖视图。
图15为第4实施方式的变形例的磁流体密封式轴承的沿轴向的要部放大剖视图。
图16为第5实施方式的磁流体密封式轴承的沿轴向的要部放大剖视图。
图17为第5实施方式的变形例的磁流体密封式轴承的沿轴向的要部放大剖视图。
符号说明
m-磁性流体；1、1A、1B、1C-磁流体密封式轴承；3-内圈；5-外圈；7-滚动体；10A、10B-磁流体密封件；12A、12A’、12B、12B’-磁铁；14A、14A’、14B、14B’-极板；15-磁性流体；25-轴承本体；30-双轴承卷线器(钓鱼用卷线器)；30A、30A’、30B、30B’-隔板。
具体实施方式
以下参照附图对本发明一实施方式的磁流体密封式轴承的实施方式进行说明。
图1至图3表示本发明第1实施方式的磁流体密封式轴承，图1为磁流体密封式轴承的分解立体图，图2为图1的磁流体密封式轴承的沿轴向的剖视图，图3为图2的要部放大剖视图。
如图所示，本实施方式的磁流体密封式轴承1(以下也简称为“轴承”)具备轴承本体25，其具有：圆筒状的内圈3、围绕该内圈3的圆筒状的外圈5、在内圈3与外圈5之间可滚动地插入的多个滚动体(滚转部件)7。另外，滚动体7被环状的保持架(保持器)8保持，使内圈3与外圈5能够相对地旋转。
前述内圈3、外圈5及滚动体7由具有磁性的材料(磁性体)、例如铬类不锈钢(SUS440C)形成，前述保持架8由磁性弱而耐腐蚀性、耐热性优良的材料、例如奥氏体类不锈钢材(SUS304)形成。
并且，磁流体密封式轴承1具备一对磁流体密封件10A、10B。即，夹持滚动体7在轴承本体25的轴向(轴承的轴向X)的两侧分别在内圈3与外圈5之间的环状空间22内大致位于其开口地配置有磁流体密封件10A、10B。该一对磁流体密封件10A、10B分别一体地保持于轴承本体25，具有将轴承本体25内部磁性地密封的性能。另外，也可以与轴承本体25一体化而与轴承本体25一起构成组件。
具体而言，各磁流体密封件10A、10B具有：面对滚动体7配设于轴向内侧的环状的磁铁12A(12B)；与磁铁12A(12B)的轴向外侧面相接地配置而从轴向外侧保持磁铁12A(12B)的环状的极板14A(14B)；在内圈3或外圈5与磁铁12A(12B)之间保持的(在由磁铁12A(12B)形成的后述的磁路中保持的)磁性流体m，凭借这些部件而具有防止灰尘、水分等侵入滚动体7内的密封性能。
此时，磁铁12A(12B)以与滚动体7对置的方式(极板14A(14B)保持磁铁12A(12B)的一侧，而磁铁12A(12B)的另一侧与滚动体7对置)装设于前述极板14A(14B)，极板14A(14B)以内圈3侧的内表面及外圈5侧的外表面中任意一方为固定侧。另外，在本实施方式中，将两侧的极板14A、14B固定于外圈5侧。
前述磁铁12A(12B)可以采用磁通密度高而磁力强的永久磁铁、例如是以烧结法制成的钕磁铁，如图3所示，预先以磁极(S极、N极)朝向轴向X的方式磁化。并且，与磁铁12A(12B)的轴向外侧面相接地配设的极板14A(14B)，如前所述呈与磁铁12A(12B)大致相同的环形，由具有磁性的材料、例如铬类不锈钢(SUS440C、SUS420等)形成。
前述磁铁12A(12B)与极板14A(14B)在组装时处于装配连接状态，在本实施方式中预先将两部件粘接起来，但是也可以利用磁性吸附而不进行粘接。此时，通过预先使两部件粘接，容易进行磁铁12A(12B)的定位或定心，并且能够使磁铁12A(12B)与极板14A(14B)组件化，容易进行向轴承本体25装入的作业。
前述磁性流体m例如是将Fe3O4等磁性微粒分散于基础油(利用表面活性剂在基础油内分散)而构成的，具有粘性且具备在接近磁铁时则发生反应的特性。因此，磁性流体m凭借在磁铁12A(12B)、由磁性材料构成的内圈3、外圈5以及极板14A(14B)之间形成的磁路(磁场)M1、M2(参照图3)，被稳定地保持于规定的位置。
并且，在本实施方式中，在外圈5的内表面上相对于磁铁12A(12B)在滚动体7侧形成有作为抵接部的级差20，外圈5因该级差20而形成为开口侧是薄壁区域、滚动体7侧是厚壁区域，即内外圈3、5的间隔在轴向外侧比内侧大。通过形成这种级差20，在将磁流体密封件10A(10B)从开口压入时，能够使磁铁12A(12B)与级差20抵接而准确地定位。此时，本实施方式的级差20形成有垂直轴向的表面，因此通过将组件化的磁铁12A(12B)及极板14A(14B)从开口侧插入，与级差(垂直面)20抵接(吸附)，从而能够容易地进行准确的定位固定。
极板14A(14B)形成为其外径比外圈5的内周面(薄壁区域的内周面)略大，可与其上装设的磁铁12A(12B)一起压入外圈5的开口侧(在外圈5侧固定极板14A(14B))。此时，装设有磁铁12A(12B)的极板14A(14B)与轴承1的组装，除了压入以外也可以采用间隙嵌合、磁力固定。
装设有磁铁12A(12B)的极板14A(14B)形成为在压入外圈5时产生规定的间隙G的大小，该规定的间隙G用于在极板14A(14B)与内圈3的外周面之间保持磁性流体m。磁铁12A(12B)形成为其直径比极板14A(14B)的直径小，如图3所示，磁铁12A(12B)在组装状态下以其径向的端面不会从各极板14A(14B)的端面突出的方式装设于各极板14A(14B)。此时，优选磁铁12A(12B)在组装状态下以在与外圈5的内表面之间产生0.05～0.10mm左右的微小间隙G’的方式装设，在这种微小间隙G’内也部分地或全部地保持有磁性流体m。另外，虽然在本实施方式中是如上所述在内圈3侧及外圈5侧这两侧设有磁性流体m，但是也可以仅在间隙G中保持磁性流体m(即，在与本实施方式相反地将间隙G设于外圈5侧时，则仅在该外圈5侧设置磁性流体m)。
另外，在本实施方式中，夹持滚动体7分别在轴承本体25的轴向两侧对置地配设的前述磁铁12A、12B，如前所述设定为以其磁极朝向轴向的方式磁化，但是该一对磁铁12A、12B夹持滚动体7彼此对置侧的磁极相异。即，一侧的磁铁12A面对滚动体7的对置面磁化为S极，而另一侧的磁铁12B面对滚动体7的对置面磁化为N极(当然也可以是，磁铁12A的对置面为N极、磁铁12B的对置面为S极)。因此，如图3所示，在这些磁铁12A、12B之间，形成磁力线从磁铁12B的N极趋向磁铁12A的S极的轴向的强磁场M3。即，从磁铁12B产生的磁通穿过滚动体7后进入磁铁12A。其后，从极板14A经由内圈3及外圈5再到磁铁12B而形成环路。这样，利用磁铁12A及磁铁12B形成同一磁路。这里在本实施方式中设定为，如果将从极板14A经由内圈3贯穿磁铁12B、滚动体7的磁路作为内环路，并且将从极板14B经由外圈5贯穿磁铁12A、滚动体7的磁路作为外环路，则通过内环路的磁通量和通过外环路的磁通量之差大致为零(即设定为，通过由一对磁铁12A、12B、滚动体7、内圈3构成的磁路的磁通量，与通过由一对磁铁12A、12B、滚动体7、外圈5构成的磁路的磁通量大致相等)。
根据这种磁极设定，穿过滚动体7的磁通的方向，其轴向成分具有支配性而径向成分是微小的。在本实施方式中，穿过滚动体7的磁通的径向成分基本为零，而一般优选轴向成分为径向成分的3倍以上。作用于滚动体7的磁性吸引力，与磁通的方向一致。因此，在本实施方式中，基本上不会对滚动体7作用径向力，作用于内外圈3、5之间的磁性吸引力减小。因此，能够抑制滚动体7挤压内外圈3、5的情况，能够在内外圈3、5之间实现顺滑的滚动(良好的自由旋转性能；能够降低滚动体7的旋转力矩，因此轴承本体25的内外圈3、5的相对旋转变得轻快)。另一方面，在本实施方式中，滚动体7配置于磁铁12A、12B的中间位置。并且，磁铁12A、12B为同一形状且具有相同的磁力，因此在滚动体7上作用来自磁铁12A及磁铁12B的相同大小的磁性吸引力。这2个力平衡(因为来自一方磁铁的吸引力与来自另一方磁铁的吸引力大致相等)，因此作用于滚动体7的轴向力也为零。另外，该力相对于滚动体7的轴向移动是不稳定的。即，当滚动体7在轴向上微小变位时，来自靠近侧磁铁的吸引力加强而向该侧移动。但是，滚动体7的轴向位置由内外圈高精度地确定，因此实现了作用于滚动体7的轴向的吸引力也被抑制在规定值以下。
即，如图4(a)所示，夹持滚动体7对置的一对磁铁12A、12B的对置面的磁极都相同(在图示例中为N极)时，也会因作用于这些磁铁12A、12B之间的磁性排斥力，而在各磁铁12A、12B的周围分别产生在径向上较强的磁场(参照包含磁路M1、M2的径向强磁场域S3、S4)，因此受到该作用于径向的较强的磁场影响，滚动体7会向内外圈3、5(特别是内圈3)挤压，但是在构成为如图4(b)所示本实施方式那样一对磁铁12A、12B对置面的磁极彼此相异时，与磁极相同时相比在径向上作用于滚动体7的磁力减小，甚至作用于滚动体7的磁力在轴向上比径向大，利用该轴向的强磁场(轴向的磁性吸引力；参照轴向强磁场域S1、S2)，能够抑制滚动体7与内外圈3、5之间的磁性吸引力，实现滚动体7的顺滑的滚动。另外，尤其在本实施方式中，使磁铁12A、12B作用于滚动体7的磁力在轴承本体25的轴向上比径向大。
图5示出了使滚动体7的得益于这种轴向磁场M3的良好的自由旋转性能(低转矩效果)明了的验证结果。在图5中对比了现有技术(例如图4(a)的构成)和本发明(图4(b)的构成)中的滚动体7的旋转力矩。转矩对比表的数值示出了对内圈外径5mm/外圈外径9mm(φ5－9)的轴承本体25、内圈外径7mm/外圈外径13mm(φ7－13)的轴承本体25、内圈外径10mm/外圈外径20mm(φ10－20)的轴承本体25各自中的1个滚动体7的旋转力矩以3件试验品使用张力计等进行测定而获取的平均值。由转矩对比表下侧示出的图表可以一目了然，轴承本体25的尺寸越大，现有技术与本发明之间的差距越显著。这种低转矩效果(转矩降低程度)会根据轴承本体(内外圈)的尺寸(内径、外径、壁厚、宽度)、材料、表面处理、极板的有无、极板的配置方式等不同而发生变化。
如上所述，本实施方式的磁流体密封式轴承1，在内外圈3、5各自一侧分别利用磁路M1、M2保持有磁性流体m，因而能够确实地防止容易沾染内外圈3、5的内外表面的水分或尘土等异物侵入轴承内部，由此能够维持轴承1的旋转性能且长期维持旋转轴的顺滑旋转。
并且，在上述的磁流体密封式轴承1中，夹持滚动体7对置的一对磁铁12A、12B对置面的磁极彼此相异，因此受到在这些磁铁12A、12B之间作用于轴承本体25的轴向X的磁场(磁性吸引力)M3影响，作用于滚动体7与内外圈3、5之间的磁性吸引力会减小。因此，能够抑制滚动体7对内外圈3、5的挤压，在内外圈3、5之间实现顺滑的滚转(良好的自由旋转性能；能够降低滚动体7的旋转力矩，因此轴承本体25的内外圈3、5的相对旋转变得轻快)。
图6示出本发明第2实施方式的磁流体密封式轴承1A。如图所示，在本实施方式中，在各磁流体密封件10A、10B中，磁铁12A、12B和极板14A、14B的轴向位置与第1实施方式相反。也就是说，极板14A、14B位于磁铁12A、12B的内侧(滚动体7侧)。此时，也在磁铁12A、12B与内外圈3、5之间利用磁路保持有磁性流体m，并且设定为一对磁铁12A、12B夹持滚动体7彼此对置侧的磁极相异。采用这种构成，也能够获得与第1实施方式同样的作用效果。另外，在该构成中可以在轴承本体25的开口上设置罩盖来遮蔽露出于外侧的磁铁12A、12B。
图7示出了本发明第3实施方式的磁流体密封式轴承1B。如图所示，在本实施方式中，在各磁流体密封件10A、10B中，磁铁12A(12B)被两侧的一对极板14A、14A(14B、14B)夹持。此时，也在内外圈3、5的两侧利用磁路保持有磁性流体m，并且设定为一对磁铁12A、12B夹持滚动体7彼此对置侧的磁极相异。采用这种构成，也能够获得与第1实施方式同样的作用效果。
以上这样构成的磁流体密封式轴承1、1A、1B，可用作各种驱动装置的旋转轴支撑部件，例如可用作装入各种钓鱼用卷线器(旋压式卷线器、双轴承卷线器、电动卷线器等)中的传动机构的旋转轴支撑部件。通常，钓鱼用卷线器是在水分、盐分、砂、灰尘等外部环境严酷的状况下使用，因此通过将上述这种磁流体密封式轴承1、1A、1B装入内部，能够提高通过手柄旋转操作等进行旋转驱动的旋转轴的旋转性能，获得长期稳定的旋转特性。
并且，在这些钓鱼用卷线器内、特别是投竿用双轴承卷线器中，如上所述，通过将转矩更低的构成用于卷筒轴的支撑部件，除了防水/防尘效果之外，还能够提高卷筒的自由旋转性能。
图8～图11示出了将本发明的磁流体密封式轴承适用于各种钓鱼用卷线器的例子，图8为适用于旋压式卷线器的旋转轴的例子，图9为适用于双轴承卷线器的旋转轴的例子，图10为图9的卷筒轴部分的放大剖视图，图11为图9的手柄轴部分的放大剖视图。
在本实施方式中，如下所述，作为可旋转地支撑卷筒的卷筒轴以及进行卷收操作的手柄的手柄轴的支撑部件，配设有上述构成的磁流体密封式轴承1、1A、1B。
具体而言，在图8所示的钓鱼用旋压式卷线器60中，在其手柄轴61、小齿轮轴62等通过手柄旋转操作进行旋转驱动的旋转轴部分上，配设磁流体密封式轴承1、1A、1B(由磁流体密封式轴承1、1A、1B构成轴承63)，或者在向卷筒64引导钓线的线滚子65的支撑部分上配设磁流体密封式轴承1、1A、1B。
另外，也可以对图9～图11所示的双轴承卷线器适用本发明的磁流体密封式轴承1、1A、1B。具体而言，图9所示的双轴承卷线器30的卷线器本体31具有在左右框架32a、32b上分别装设罩部件33a、33b而成的左右侧板31A、31B，在这些左右侧板31A、31B之间介由上述构成的轴承1、1A、1B，旋转自如地支撑着一体固定有卷筒34a的卷筒轴34，该卷筒34a卷绕钓线。这些轴承1的外圈5装设于左右框架32a、32b，使卷筒轴34可旋转。
在前述卷筒轴34的端部安装有小齿轮35，其能够沿着卷筒轴34的轴向移动。此时，小齿轮既可以构成为使卷筒轴34同轴延长对其进行支撑，也可以通过与卷筒轴34同轴且可旋转地配设支轴而可旋转地支撑于该支轴。
前述小齿轮35能够利用公知的切换装置，在与卷筒轴34卡合而与卷筒轴34一体地旋转的卡合位置(传动状态；离合器接合)、以及与卷筒轴34的卡合状态解除的非卡合位置(非传动状态；离合器分离)之间沿轴向移动。前述切换装置具备：在左右侧板31A、31B之间配设的切换手柄36；以及通过切换手柄36的下压操作而转动的离合器板37，通过对切换手柄36进行下压操作，能够介由离合器板37从传动状态切换为非传动状态。
在前述右侧板31B侧利用在该右侧板31B与右框架32b之间以及在该右侧板31B与右罩33b之间设置的轴承、以及前述轴承1、1A、1B可旋转地支撑有手柄轴40，在该手柄轴40的端部安装有手柄42。并且，在手柄轴40与右罩33b之间配设有单向离合器45作为防倒转机构，手柄轴40(手柄42)仅能够向钓线卷收方向旋转而被限制倒转。
在前述小齿轮35上啮合有被手柄轴40支撑的驱动齿轮(drive gear)46，如果对在手柄轴40的端部装设的手柄42进行旋转操作，则介由前述驱动齿轮46和小齿轮35使卷筒轴34旋转驱动，由此卷筒34a旋转而卷绕钓线。
在这种形式的钓鱼用卷线器中，特别要求卷筒34a的旋转性能，因此无法以现有技术有效地密封轴承部分，但是通过配设上述构成的磁流体密封式轴承1、1A、1B，除了能够获得防水/防尘效果之外，还能够避免卷筒的旋转性能受损。也就是说，即使在容易附着、侵入海水的环境严酷状况下使用，也能够使可旋转地支撑旋转轴(卷筒轴34、手柄轴40)的轴承内部防水而确实地防止卡盐的发生，因此能够长期维持稳定的密封性能而长期维持旋转轴的顺滑旋转。
此时，在卷筒轴34或手柄轴40中使用的轴承的大小特定为某种程度(外径为10～20mm左右、内径为3～10mm左右)，如果是这种大小的磁流体密封式轴承1、1A、1B，则通过预先将图3所示间隙G设定为0.05～0.3mm、优选为0.1～0.2mm，从而在获得充分的密封效果基础上，还能够实现低转矩化。
另外，在本实施方式的双轴承卷线器中，可旋转地支撑小齿轮35的轴承148a、148b以及在手柄轴40的基端侧可旋转地支撑手柄轴的前述轴承，也可以采用设置有同样的密封构造的轴承1、1A、1B。
并且，在将上述构成的磁流体密封式轴承1、1A、1B向规定的位置装入时，如果其周边有磁性体(磁性材料)则会被其吸引而降低装入作业性，或者导致在其附近形成新的磁路，存在磁性流体移动而密封性降低的可能性。因此，在将上述的磁流体密封式轴承1、1A、1B装入卷线器本体的框架部分或罩部分时与其邻接的零件、例如卷线器本体、框架、轴、罩、外壳等在径向及轴向上与轴承邻接的零件，优选预先由非磁性材料(铝、奥氏体类不锈钢、铜合金、树脂等)构成。
通过采用这样的构成，能够提高装入性并且维持可靠的密封性。
以下参照附图对本发明另一实施方式的磁流体密封式轴承的实施方式进行说明。
图12至图14表示本发明第4实施方式的磁流体密封式轴承，图12为磁流体密封式轴承的分解立体图，图13为图12的磁流体密封式轴承的沿轴向的剖视图，图14为图13的要部放大剖视图。
本实施方式的磁流体密封式轴承(以下也简称为“轴承”)1具备轴承本体40，其具有圆筒状的内圈3、围绕该内圈3的圆筒状的外圈5、在内圈3与外圈5之间可滚动地夹设的多个滚动体(滚转部件)7。另外，滚动体7被环状的保持架(保持器)8保持，使内圈3与外圈5能够相对地旋转。
前述内圈3、外圈5及滚动体7由具有磁性的材料(磁性体)、例如铬类不锈钢(SUS440C)形成，前述保持架8由耐腐蚀性、耐热性优良的材料、例如不锈钢材(SUS304)形成。
并且，磁流体密封式轴承1具备一对磁流体密封件10A、10B。即，夹持前述滚动体7在轴承本体40的轴向(轴承的轴心方向X)的两侧，分别在内圈3与外圈5之间的环状空间42内大致位于其开口地配置有磁流体密封件10A、10B。该一对磁流体密封件10A、10B分别一体地保持于轴承本体40(可以与轴承本体40一体化而与轴承本体40一起构成为组件)，具有磁性地密封轴承本体40内部的性能。
具体而言，各磁流体密封件10A、10B具有：面对滚动体7在轴向内侧配设的环状的磁铁12A(12B)；与磁铁12A(12B)的轴向外侧面相接地配置而从轴向外侧保持磁铁12A(12B)的环状的极板14A(14B)；在内圈3或外圈5与磁铁12A(12B)之间保持的(在由磁铁12A(12B)形成的后述的磁路中保持的)磁性流体15，凭借这些部件而具有防止灰尘、水分等侵入滚动体7内的密封性能。
此时，极板14A(14B)保持磁铁12A(12B)的一侧，而磁铁12A(12B)的另一侧与滚动体7对置，这样将磁铁12A(12B)装设于前述极板14A(14B)，极板14A(14B)以内圈侧的内表面及外圈侧的外表面中任意一方为固定侧。另外，在本实施方式中，极板14A固定于内圈侧，极板14B固定于外圈侧。
前述磁铁12A(12B)可以使用磁通密度高而磁力强的永久磁铁、例如是以烧结法制成的钕磁铁，如图12、图14所示，预先以磁极(S极、N极)朝向轴向X的方式磁化。并且，以与磁铁12A(12B)的轴向外侧面相接的方式配设的极板14A(14B)，是如前所述与磁铁12A(12B)大致相同的环形，由具有磁性的材料、例如铬类不锈钢(SUS440C)形成。
前述磁铁12A(12B)与极板14A(14B)在组装时处于装配连接状态，在本实施方式中预先将两部件粘接起来，但是也可以利用磁性吸附而不进行粘接。此时，通过预先将两部件粘接，容易进行磁铁12A(12B)的定位或定心，并且能够使磁铁12A(12B)与极板14A(14B)组件化，容易进行向轴承本体40装入的作业。
这里，就一对磁流体密封件10A、10B分别进行具体说明。
一对磁流体密封件10A、10B中一方的磁流体密封件10A(在图12至图14中为配设于左侧的磁流体密封件)中，磁铁12A设定为其外径与极板14A的外径大致相同，并且其内径比极板14A的内径大。另外，极板14A以内圈侧的内表面为固定侧，可与在滚动体侧粘接的磁铁12A一起从环状空间42的一侧的开口嵌装于(也可以是压入)内圈3的外周。并且在该嵌装时，会在外圈5的内周面与磁铁12A和极板14A的外周面之间产生间隙S。
另外，在一对磁流体密封件10A、10B中另一方的磁流体密封件10B(在图12至图14中为配设于右侧的磁流体密封件)中，磁铁12B设定为其内径与极板14B的内径大致相同，并且其外径比极板14B的外径小。另外，极板14B以外圈侧的外表面作为固定侧，可与在滚动体侧粘接的磁铁12B一起从环状空间42另一侧的开口嵌装于(也可以是压入)外圈5的内周。并且在该嵌装时，会在内圈3的外周面与磁铁12B和极板14B的内周面之间产生间隙S。
并且，在一对的各磁流体密封件10A、10B中，在前述磁铁12A与内圈3之间以及前述磁铁12B与外圈5之间，分别夹设非磁性体即隔板30A、30B。该隔板30A、30B构成为环状，各磁铁12A、12B以夹设有隔板的状态装设于内圈及外圈。因此，非磁性体即隔板30A、30B如后所述，具有不是在接近各磁铁的内圈、外圈及滚动体间的狭小区域形成磁路，而是形成绕滚动体7迂回的磁路M1的性能。另外，作为构成隔板30A、30B的非磁性材料，例如可以举出陶瓷(氮化硅、氧化铝、氧化锆、SiC等)、非磁性钢(奥氏体不锈钢钢、钛、钛合金、超硬材(碳化钨等)等)、铜合金、塑料等。
具体而言，一方的磁流体密封件10A在因极板14A及磁铁12A的内径尺寸的不同而在磁铁12A的内周面与内圈3的外周面之间形成的环状空间中夹设前述隔板30A。并且，另一方的磁流体密封件10B在因极板14B及磁铁12B的外径尺寸的不同而在磁铁12B的外周面与外圈5的内周面之间形成的环状空间中夹设前述隔板30B。
优选预先在前述内圈3及外圈5上分别形成级差部3a、5a，由此各磁铁12A、12B通过分别在级差部3a、5a上抵接隔板30A、30B来进行轴向的定位。并且，各磁铁12A、12B的隔板的相反侧构成为在面对滚动体的侧面与外圈的级差部5a及内圈的级差部3a之间产生轴向的间隙。这样，通过在内圈3及外圈5上分别形成级差部3a、5a，容易进行磁流体密封件10A、10B的装入，并且如后所述，在形成绕滚动体7迂回的(围绕滚动体7的)磁路M1时，易于在磁通密度特别高的级差部与磁铁之间的轴向间隙中保持磁性流体15。
如上所述，在本实施方式中，一对磁流体密封件中一方的磁流体密封件10A的磁铁12A，在与内圈3之间保持隔板30A，并且在与外圈5(的级差部5a)之间保持磁性流体15，另一方的磁流体密封件10B的磁铁12B，在与外圈5之间保持隔板30B，并且在与内圈3(的级差部3a)之间保持磁性流体15。
并且，由于采用上述这种隔板30A、30B的配置(径向位置彼此相异的互不相同的配置)，一方的磁流体密封件10A的磁铁12A在面对滚动体7的一侧进行S极磁化，在轴向的相反侧进行N极磁化。而另一方的磁流体密封件10B的磁铁12B，也在面对滚动体7的一侧进行S极磁化，在轴向的相反侧进行N极磁化。即，在本实施方式中，以磁极朝向轴承本体40的轴向X的方式磁化的一对磁流体密封件10A、10B的磁铁12A、12B，夹持滚动体7彼此对置侧的磁极(这里为S极)相同。
这里，对通过配设前述隔板30A、30B而形成的磁路进行说明。
为了容易理解磁力线的主要流向，以图14中虚线表示，从磁流体密封件10B的磁铁12B的N极发出的磁力线，被极板14B导入外圈5。此时，利用非磁性体的隔板30B使外圈5与磁铁12B隔离(磁性隔离)，因此磁力线不会进入磁铁12B的S极，而是穿过外圈5进入相反侧的磁流体密封件10A的磁铁12A的S极。并且，从磁流体密封件10A的磁铁12A的N极发出的磁力线，被极板14A导入内圈3。此时，也利用非磁性体的隔板30A使内圈3与磁铁12A隔离，因此磁力线不会进入磁铁12A的S极，而是穿过内圈3进入相反侧的磁流体密封件10B的磁铁12B的S极。即，在磁流体密封件10A、10B的磁铁12A、12B之间，形成经过内圈3及外圈5(经由内圈3及外圈5的内部)而绕滚动体7迂回的磁路M1。
并且，在磁流体密封件10A侧，为了将从前述间隙S到滚动体7的通路的连通完全地截断，在磁铁12A的径向外侧的端面(含端缘)与外圈5的内周面(具体而言为级差部5a)之间的间隙中磁性地保持磁性流体15。并且，在磁流体密封件10B侧，为了将从前述间隙S到滚动体7的通路的连通完全地截断，在磁铁12B的径向内侧的端面(含端缘)与内圈3的外周面(具体而言为级差部3a)之间的间隙中磁性地保持磁性流体15。
此时，以封堵间隙S的方式注入的磁性流体15例如是Fe3O4等磁性微粒利用表面活性剂分散于基础油而构成的(使磁性微粒涂满表面活性剂而分散在基础油内)，具有粘性且具备在接近磁铁时则发生反应的特性。因此，磁性流体15在被滴液吸移管等注入器具注入到间隙S中之后，利用磁路M1在规定的位置、特别是磁通密度高的级差部与磁铁之间的间隙中稳定地保持。并且，在极板14A与内圈3的嵌合部和极板14B与外圈5的嵌合部上，各极板无法分别压入固定于内圈3及外圈5的情况下，则优选在该部分上也预先注入并保持磁性流体15(关于这种磁性流体的注入、保持，在后述的图15至图17所示的构成中，也同样地可以适用)。即，通过这种磁性流体的注入、保持，能够将内部确实地密封。
如上所述，在本实施方式的磁流体密封式轴承1中，通过将非磁性体即隔板30A，30B的一方配设于内圈3且另一方配设于外圈5，从而在磁流体密封件10A、10B的磁铁12A、12B之间，形成绕滚动体7迂回的磁路M1(在图14中为逆时针方向)，因此磁路M1的磁力不会对滚动体7的动作造成不良影响，能够实现滚动体7的顺滑的滚转(能够降低滚动体7的旋转力矩)。即，磁流体密封件的磁铁不会在与其接近的内圈或外圈之间的狭小区域形成磁路，而是在夹持滚动体7分别位于轴承本体40的轴向X的两侧的一对磁流体密封件10A、10B的磁铁12A、12B之间的开阔区域上形成磁路M1，从而不会对滚动体7作用强磁力。
另外，关于磁铁12A、12B的磁化，使磁铁12A面对滚动体7的一侧磁化为N极、轴向相反侧磁化为S极，并且使磁铁12B面对滚动体7的一侧磁化为N极、轴向相反侧磁化为S极。此时，磁路M1的朝向与图14相反(顺时针方向)。
图15为表示前述第4实施方式的变形例的磁流体密封式轴承1A的沿轴向的要部放大剖视图的图。
在该变形例中，磁流体密封件10A、10B的构成与第4实施方式相反。
即，一对磁流体密封件中一方的磁流体密封件10A(在图15中为配设于左侧的磁流体密封件)嵌合于或压入外圈5的内周，其磁铁12A’在与外圈5之间保持隔板30A’，并且在与内圈3之间保持磁性流体15。而另一方的磁流体密封件10B(在图15中为配设于右侧的磁流体密封件)嵌合于或压入内圈3的外周，其磁铁12B’在与内圈3之间保持隔板30B’，并且在与外圈5之间保持磁性流体15。
并且，一方的磁流体密封件10A的磁铁12A’面对滚动体7的一侧磁化为S极，轴向的相反侧磁化为N极。而另一方的磁流体密封件10B的磁铁12B’也是面对滚动体7的一侧磁化为S极，轴向的相反侧磁化为N极(以夹持滚动体7彼此对置侧的磁极相同的方式磁化)。
因此，从磁流体密封件10A的磁铁12A’的N极发出的磁力线被极板14A导入外圈5。此时，由于利用非磁性体的隔板30A’使外圈5与磁铁12A’隔离，因此磁力线不会进入磁铁12A’的S极，而是穿过外圈5进入相反侧的磁流体密封件10B的磁铁12B’的S极。并且，从磁流体密封10B的磁铁12B’的N极发出的磁力线被极板14B导入内圈3。此时，由于利用非磁性体的隔板30B’使内圈3与磁铁12B’隔离，因此磁力线不会进入磁铁12B’的S极，而是穿过内圈3进入相反侧的磁流体密封件10A的磁铁12A’的S极。即，形成与图14的磁路M1相反方向的磁路M2。
因此，在这种构成中，也与前述实施方式同样地，在磁流体密封件10A、10B的磁铁12A’、12B’之间，形成绕滚动体7迂回的磁路M2，因此获得与上述实施方式同样的作用效果。
图16为表示本发明第5实施方式的磁流体密封式轴承1B的沿轴向的要部放大断面的图。如图所示，在本实施方式中，一对磁流体密封件10A、10B的各磁铁12A’、12B都在与外圈5之间保持隔板30A’、30B，并且，一对磁流体密封件10A、10B的磁铁12A’、12B，以夹持滚动体7彼此对置侧的磁极相异的方式磁化。
即，一对磁流体密封件中一方的磁流体密封件10A(在图16中为配设于左侧的磁流体密封件)压入外圈5的内周，其磁铁12A’在与外圈5之间保持隔板30A’，并且在与内圈3之间保持磁性流体15。而另一方的磁流体密封件10B(在图16中为配设于右侧的磁流体密封件)也压入外圈5的内周，其磁铁12B在与外圈5之间保持隔板30B，并且在与内圈3之间保持有磁性流体15。
在上述构成中，从磁流体密封件10A的磁铁12A’的N极发出的磁力线被极板14A导入外圈5。此时利用非磁性体的隔板30A’使外圈5与磁铁12A’隔离，因此磁力线不会进入磁铁12A’的S极，而是穿过外圈5进入相反侧的磁流体密封件10B，并且由于利用磁流体密封件10B的非磁性体的隔板30B使外圈5与磁铁12B隔离，该磁力线会进入磁铁12B的S极。并且，从磁流体密封件10B的磁铁12B的N极发出的磁力线进入内圈3，并穿过内圈3进入相反侧的磁流体密封件10A的磁铁12A’的S极。即，在这种构成中，在磁流体密封件10A、10B的磁铁12A’、12B之间，形成绕滚动体7迂回的磁路M3。
这样，在本实施方式中，利用非磁性体即隔板30A’、30B，在磁流体密封件10A、10B的磁铁12A’、12B之间，形成绕滚动体7迂回的磁路M3，因此磁路M3的磁力不会对滚动体7的动作造成不良影响，能够实现滚动体7的顺滑的滚转。
图17为表示第5实施方式的变形例的磁流体密封式轴承1C的沿轴向的要部放大断面的图。如图所示，在该变形例中，一对磁流体密封件10A、10B的各磁铁12A、12B’都在与内圈3之间保持隔板30A、30B’。
即，一方的磁流体密封10A嵌合于或压入内圈3的外周，其磁铁12A在与内圈3之间保持隔板30A，并且在与外圈5之间保持磁性流体15。而另一方的磁流体密封件10B也嵌合于或压入内圈3的外周，其磁铁12B’在与内圈3之间保持隔板30B’，并且在与外圈5之间保持磁性流体15。并且，在该构成中与第5实施方式同样地，一对磁流体密封件10A、10B的磁铁12A、12B’以夹持滚动体7彼此对置侧的磁极相异的方式磁化。
在这种构成中，从磁流体密封件10A的磁铁12A的N极发出的磁力线被极板14A导入内圈3。此时，利用非磁性体的隔板30A使内圈3与磁铁12A隔离，因此磁力线不会进入磁铁12A的S极，而是穿过内圈3进入相反侧的磁流体密封件10B，并且由于利用磁流体密封件10B的非磁性体的隔板30B’使内圈3与磁铁12B’隔离，因此该磁力线会进入磁铁12B’的S极。并且，从磁流体密封件10B的磁铁12B’的N极发出的磁力线进入外圈5，并穿过外圈5进入相反侧的磁流体密封件10A的磁铁12A的S极。即，在磁流体密封件10A、10B的磁铁12A、12B’之间形成绕滚动体7迂回的磁路M4。
这样，在本变形例中，也能够利用非磁性体即隔板30A、30B’在磁流体密封件10A、10B的磁铁12A、12B’之间，形成绕滚动体7迂回的磁路M4，因此能够获得与上述实施方式同样的作用效果。
具备上述构成的磁流体密封件的轴承，可在要求防尘性、防水性的各种装置的旋转轴部分上设置，特别是在具有盐分的(海水)环境下使用的装置中，必须考虑严酷的条件。即，海水粘度低而容易从微小的间隙侵入，并且在侵入之后干燥时盐分会结晶而残留，这种结晶附着于滚动体部分则会导致旋转性能显著降低。
因此，通过将上述实施方式的磁流体密封式轴承1、1A、1B、1C，配设于在海边或海上使用的各种钓鱼用卷线器的传动部分的驱动轴部分，从而能够长期稳定地支撑驱动轴部分。例如，优选将上述实施方式的轴承在旋压式卷线器的由手柄进行旋转驱动的旋转轴部分(例如小齿轮轴等)、双轴承卷线器的卷筒轴部分上配设。并且，也可以将上述实施方式的轴承适用于单向离合器轴承。
上述第5实施方式的轴承与第1～第4实施方式同样地，能够在图8所示的钓鱼用旋压式卷线器60的手柄轴61、小齿轮轴62等通过手柄旋转操作进行旋转驱动的旋转轴部分(由上述磁流体密封式轴承构成轴承63)上配设，或者在向卷筒64引导钓线的线滚子65的支撑部分上配设。并且，在图9所示的双轴承卷线器70的情况下，可以由上述磁流体密封式轴承构成手柄轴71的轴承72、小齿轮轴73的轴承74等。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，而能够进行各种变形实施。
并且，对上述磁性密封机构的构成仅示出了一例，可以对磁铁或极板的构成或配置方式适当地进行变形。例如，可以对外圈或内圈的轴向定位方法、甚至于对外圈表面或内圈表面的密封方法等适当地进行变形。
本发明只要是在将磁流体密封件配设于轴承的滚动体两侧时，能够利用非磁性体即隔板在一方侧的磁流体密封件的磁铁与另一方侧的磁流体密封件的磁铁之间形成穿过内圈及前述外圈而绕滚动体迂回的磁路，则能够对磁流体密封件的配置构成适当地进行变形。并且，对隔板的构成或壁厚等也能够适当地进行变形。
Claims (4)
1.一种磁流体密封式轴承，具有：
轴承本体，在内圈及外圈之间可滚动地夹设由具有磁性的材料形成的滚动体，所述内圈和所述外圈由具有磁性的材料形成；
一对磁流体密封件，夹持所述滚动体而分别一体地保持于所述轴承本体的轴向两侧，将所述轴承本体内部磁性地密封，其特征在于，
所述一对磁流体密封件各自具有：环状的磁铁，面向所述滚动体配置在轴向内侧；极板，从轴向外侧保持所述磁铁，并且与所述磁铁的轴向外侧面相接地配置；及在所述内圈或所述外圈与所述磁铁之间的间隙中保持的磁性流体，
所述一对磁流体密封件各自的所述磁铁，在所述内圈或所述外圈的一方侧夹设非磁性体即隔板进行装设，
在所述磁铁与所述外圈之间保持所述隔板的情况下，在所述磁铁与所述内圈之间保持所述磁性流体，
在所述磁铁与所述内圈之间保持所述隔板的情况下，在所述磁铁与所述外圈之间保持所述磁性流体。
2.根据权利要求1所述的磁流体密封式轴承，其特征在于，
所述一对的所述磁流体密封件各自的所述磁铁，都以磁极朝向所述轴承本体的轴向的方式磁化，
所述一对的所述磁流体密封件中一方的所述磁铁及所述一对的所述磁流体密封件中另一方的所述磁铁，以夹持所述滚动体彼此对置侧的磁极相同的方式配置。
3.根据权利要求1所述的磁流体密封式轴承，其特征在于，
所述一对磁流体密封件各自的所述磁铁，都在与所述内圈或外圈之间保持所述隔板，并且以磁极朝向所述轴承本体的轴向的方式磁化，
所述一对的所述磁流体密封件中一方的所述磁铁及所述一对的所述磁流体密封件中另一方的所述磁铁，以夹持所述滚动体彼此对置侧的磁极相异的方式配置。
4.根据权利要求1至3中任意1项所述的磁流体密封式轴承，其特征在于，在所述内圈及外圈上分别形成有级差部，
所述一对的所述磁流体密封件各自的所述磁铁，都通过所述隔板与级差部抵接来进行轴向的定位，并且隔板的相反侧端部在与所述级差部之间的间隙中保持所述磁性流体。
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