JP2019187280A - 磁気シール付き軸受、及びそのような磁気シール付き軸受を組み込んだ魚釣用リール - Google Patents

Abstract

【課題】リテーナとボールとの間の摺動抵抗、及び、粘性抵抗を軽減してトルクの増大を抑制した磁気シール付き軸受を提供する。【解決手段】本発明の磁気シール付き軸受１は、内輪３と外輪５の間に複数のボール７を周方向に亘って転動可能に保持したリテーナ８と、軸方向一側の内外輪間に配設され、磁性流体を保持する磁気シール１０と、を備えている。リテーナ８は、複数のボール７を保持する保持部の開放側８Ｂが磁気シール１０側に向くように配設されていることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、スピニングリール、両軸受型リール、電動リール等、魚釣りに際して用いられる各種の魚釣用リール、及び、そのような魚釣用リールの駆動部にも組み込み可能な磁気シール付き軸受に関する。

一般的に、上記した魚釣用リールには、回転軸を支持する軸受の内部に水分や埃等の異物が侵入しないように、様々なシール機構が用いられており、例えば、特許文献１には、パッキンシール等と比べて回転抵抗が少ない磁気シール付き軸受が開示されている。この磁気シール付き軸受は、内輪と外輪の間の両側開口部分の内輪の外周面又は外輪の内周面に、隙間が生じるようにリング状の磁石を止着した極板を装着し、磁気回路を形成した隙間部分に磁性流体を注入し保持することで、内部のボール（転がり部材）をシールする構成となっている。

特許第５７９７６００号

上記したような従来の磁気シール付き軸受は、ボールを中心に左右対称の位置に磁石を配置しているため、ボールには、左右から均等に磁力（引力）が働き、ボールが片側に引き寄せられることはない。しかしながら、ボールは、リテーナ（保持器）に、周方向に沿って連続して転動可能に保持されており、このリテーナが両側の磁石から影響を受けてしまう。

上記したリテーナとしては、主に磁性材で形成されたクラウンタイプ（図２参照）のものが用いられており、一端側はボールを保持し端部が開放する凹部が周方向に連続的に形成され、他端側はリング状で連続する底部となっている。このため、ボールが左右の端部から中心に位置していたとしても、リテーナの底部側は、磁石からの距離が近くなって磁力の影響を大きく受けてしまい（リテーナが片側に引き寄せられる）、リテーナとボールとの間で摺動抵抗が大きくなってしまう。また、リテーナ底部と磁石との間の磁場が強くなることから、隙間に注入された磁性流体をリテーナ側に引き込み易くなり、これにより粘性抵抗が発生してしまう。
すなわち、従来の磁気シール付き軸受は、リテーナとボールとの間の摺動抵抗、及び、粘性抵抗によって、トルクが増大してしまう。

本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、リテーナとボールとの間の摺動抵抗、及び、粘性抵抗を軽減してトルクの増大を抑制した磁気シール付き軸受、及びそのような磁気シール付き軸受を組み込んだ魚釣用リールを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明に係る磁気シール付き軸受は、内輪と外輪の間に複数のボールを周方向に亘って転動可能に保持したリテーナと、軸方向一側の内外輪間に配設され、磁性流体を保持する磁気シールと、を備え、前記リテーナは、前記複数のボールを保持する保持部の開放側が前記磁気シール側に向くように配設されていることを特徴とする。

上記した構成の磁気シール付き軸受は、軸方向の一側に磁気シールが配設され、かつ、リテーナは、保持部の開放側が磁気シール側に向くように配設されており、リテーナのリング状で連続する底部側には、磁気シールが配設されていない構成となっている。このため、軸方向両側に磁気シールを配設した磁気シール付き軸受と比較すると、磁石からの影響を受けやすいリテーナ底部は、磁力の影響を受ける（リテーナが片側に引き寄せられる）ことがなくなり、リテーナとボールとの間での摺動抵抗が大きくなったり、リテーナ底部に磁性流体を引き込むこともない。したがって、磁気シールを配設した軸受において、トルクが増大することのない構成が得られる。

また、上記した構成の磁気シール付き軸受は、外気に直接触れる軸方向の片側が確実に防水、防塵できれば良い部分であれば、回転軸のトルクを増大することなく、防水、防塵機能を十分に発揮することが可能である。この場合、磁気シールが配設されていない側は、そのまま開放構造になっていても良いし、外輪や内輪の回転に影響を与えないように、別途、ゴム材等のシール機構を配設しても良い。例えば、上記した磁気シール付き軸受を、使用環境の厳しい魚釣用リールの回転軸の軸受として用いる場合、磁気シールが装着された側が、リール本体に対して外側（外面となる外気に直接触れる露出側）となるように配設すれば良い。すなわち、魚釣用リールは、リール本体の外側から水分、砂、埃などの異物がリール本体の内部に侵入することから、上記したような配設態様にすることで、コストを増大することなく十分なシール機能を効率良く発揮する魚釣用リールが得られる。

なお、上記した魚釣用リールの構成において、回転軸とは、釣糸を巻き取るべくハンドルを回転操作した際、それに伴って回転駆動される軸、及び、電動リールのように、駆動モータの駆動によって回転駆動される軸が該当し、本発明は、このよう回転軸を備えた各種の魚釣用リール（スピニングリール、両軸受型リール、電動リール等）が対象となる。また、リール本体内に回転軸が複数本存在する場合は、少なくとも１つの回転軸に配設されている軸受が上記したシール構造を備えていれば良い。さらに、リール本体とは、リールの形状を特定するフレーム部分や、フレームと一体化される部材（例えば、フレームに装着されるカバーや、構成部品を保持する保持部材等）が該当する。

また、上記した目的を達成するために、本発明に係る磁気シール付き軸受は、内輪と外輪の間に複数のボールを周方向に亘って転動可能に保持したリテーナと、軸方向両側の内外輪間に配設され、磁性流体を保持する磁気シールと、を備え、前記リテーナは、前記複数のボールを保持する保持部の開放側が磁気シールに近接するように偏倚して配設されていることを特徴とする。

このような構成の磁気シール付き軸受は、軸方向の両側に磁気シールが配設されているため、軸受内部を確実にシールすることができる。また、リテーナは、リング状で連続する底部側が磁気シールから離れるように偏倚しているため、軸方向の中心位置にリテーナを配設した磁気シール付き軸受と比較すると、磁石からの影響を受けやすいリテーナ底部は、磁力の影響を受け難くなり、これにより、リテーナとボールとの間での摺動抵抗が軽減され、リテーナ底部に磁性流体を引き込むことも抑制される。したがって、磁気シールを配設した軸受において、トルクが増大することのない構成が得られる。

本発明によれば、リテーナとボールとの間の摺動抵抗、及び、粘性抵抗を軽減してトルクの増大を抑制した磁気シール付き軸受が得られる。また、そのような磁気シール付き軸受を組み込むことで、回転トルクが増大することなく、効果的にリール本体内へ水分等の侵入を防止した魚釣用リールが得られる。

本発明に係る磁気シール付き軸受の第１の実施形態を示す図。 図１に示す磁気シール付き軸受に配設されたリテーナの構成を示す図。 磁気シールを、リテーナ底部側に配設した場合と、リテーナの開放側に配設した場合とで行なった試験結果を示し、（ａ）は、回転数と回転トルクの変化を示すグラフ、（ｂ）は、時間経過と回転トルクの変化を示すグラフ。 魚釣用リールの一例（スピニングリール）を示す側面図。 図４に示す魚釣用リールを後方側から見た図。 磁気シール付き軸受が配設された部分を拡大して示す図。 魚釣用リールの別の例（両軸受型リール）を示す平面図。 図７に示す魚釣用リールにおいて、ハンドル軸部分を拡大して示す図。 本発明に係る磁気シール付き軸受の第２の実施形態を示す図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る磁気シール付き軸受の第１の実施形態を示す図であり、図２は、図１に示す磁気シール付き軸受に配設されたリテーナの構成を示す図である。

本実施形態に係る磁性流体シール付き軸受（以下、軸受とも称する）１は、円筒状の内輪３と、これを囲繞する円筒状の外輪５と、前記内輪３と外輪５との間に介装される複数のボール（転動体）７とを備えている。前記ボール７は、環状のリテーナ（保持器）８に一定間隔をおいて周方向に沿って保持されており、内輪３と外輪５を相対的に回転可能としている。

前記内輪３、外輪５及びボール７は、磁性を有する材料、例えばクロム系ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）によって形成されており、前記リテーナ８は、鉄などの磁性材、或いは、耐食性、耐熱性に優れた材料、例えばステンレス材（ＳＵＳ３０４）によって形成されている。なお、前記ボール７については、必ずしも磁性体で形成する必要はない。

前記リテーナ８は、図２に示すようなクラウンタイプのものが用いられ、環状に形成された本体８Ａの一側に、ボール７を周方向に亘って一定間隔で保持できるように、保持部となる凹部８ａが周方向に沿って連続的に形成されている。このため、リテーナ８の一側は、ボール７が凹部８ａ内に装填できるように開放側（以下、開放側８Ｂ）となっており、他側は、環状（リング状）で連続する底部（以下、環状の底部８Ｃ）となっている。すなわち、複数のボール７がそれぞれの凹部８ａ内に装填され、これが内外輪の間に配設されると、ボール７が転動しながらリテーナ８は公転するようになり、内輪３と外輪５は相対回転可能となる。

上記したクラウンタイプのリテーナ８を磁性材で一体形成すると、磁石の影響を受け、磁性を帯び易くなる。特に、開放側８Ｂと環状の底部８Ｃを軸方向で比較すると、環状の底部８Ｃの方の磁石に対向する露出面積が広いことから、開放側８Ｂと比較すると磁性を帯び易くなる。なお、上記したように、リテーナを非磁性材で一体形成しても、プレス成形する際に磁性を帯びるようになる。
本実施形態では、内輪３と外輪５の間の隙間に、水分や異物等が入り込まないように、開口端に、以下の磁気シール１０を配設するが、環状の底部８Ｃ側には、磁気シールを配設しないようにし、リテーナが磁力の影響を受けないようにしている。

すなわち、前記内輪３と外輪５の一方の開口側（図１では右側）には、磁気シール（磁性流体シール）１０が設置されている。
前記磁性流体シール１０は、内輪３の外周面でシールする構成となっており、リング状に構成された磁石（以下、磁石と称する）１２と、磁石１２の軸方向外側面に接して配置されるリング状の極板（以下、極板と称する）１４と、前記磁石１２によって形成される磁気回路に保持される磁性流体１５と、を有しており、これらの部材により、内部に水分、埃等の異物が侵入しないようにシールする機能を有している。

前記磁石１２は、磁束密度が高く、磁力が強い永久磁石、例えば、焼結製法によって作成されるネオジム磁石を用いることができ、予め軸方向に磁極（Ｓ極、Ｎ極）が向くように着磁されている。また、磁石１２の軸方向外側面には、前記極板１４が接するように配設される。極板１４は、前記磁石１２と略同一の形状となっており、磁性を有する材料、例えばクロム系ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）によって形成されている。なお、磁石１２と極板１４は、予め接着しておいても良いし、接着していなくても良い。この場合、両者を予め接着しておくことで、磁石１２の位置決めやセンター出しが容易に行える共に、磁石１２と極板１４がユニット化され、組み込み作業が容易に行えるようになる。

前記磁石１２及び極板１４は、外輪５の開口側の内周面に取着される。本実施形態の外輪５の内面には、軸方向に対して垂直な面となる段差５ａが形成されており、この段差５ａを利用して磁石１２を当て付け、容易に位置決め、固定できるようにしている。このような段差については、軸方向に対して垂直な面に限定されるものではなく、磁石１２が当て付いて安定して保持できるのであれば、階段状に形成されていたり、傾斜状（斜面）に形成されていても良い。また、そのような段差を設けない構成であっても良い。

上記したように、外輪５の内周面に前記磁石１２及び極板１４を取着すると、内輪３の外周面との間に微小な隙間が形成され、この部分に磁性流体１５を注入して保持されることで内部をシールするようにしている。前記磁性流体１５は、例えばＦｅ₃Ｏ₄のような磁性微粒子を、界面活性剤でベースオイルに分散させて構成されたものであり、粘性があって磁石を近づけると反応する特性を備えている。すなわち、磁性流体１５は、磁石１２と、磁性材料で構成される内輪３、外輪５及び極板１４との間で形成される磁気回路によって、所定の位置に安定して保持される。

なお、磁性流体１５は、内輪３の外周面との間の隙間に充填されるが、外輪側にも充填し、外輪５と、極板１４や磁石１２との間に生じる微小な隙間に保持させても良い。これにより、内外輪部分で確実なシールを実現することが可能となる。また、磁石１２を止着した極板１４は、内輪側に装着し、外輪５の内周面に隙間を形成し、この部分に磁性流体を注入して内部をシールする構成であっても良い。

上記した構成の軸受１は、軸方向の一側に磁気シール１０が配設され、かつ、リテーナ８は、保持部の開放側８Ｂが磁気シール１０側に向くように配設されており、リテーナ８の底部８Ｃ側には、磁気シールが配設されていない構成となっている。このため、軸方向両側の開口部分に磁気シールを配設した軸受と比較すると、磁石からの影響を受け易いリテーナの底部８Ｃは、磁力の影響を受ける（リテーナが片側に引き寄せられる）ことがなくなり、リテーナ８とボール７との間での摺動抵抗が大きくなったり、リテーナ底部８Ｃに磁性流体を引き込むこともない（粘性抵抗が大きくなることもない）。この結果、磁気シール１０を配設した軸受において、トルクが増大することのない構成が得られる。

上記した構成の軸受１は、軸方向の片側が確実に防水等できれば良い部分であれば、回転軸のトルクを増大することなく、防水、防塵機能を十分に発揮することが可能である。この場合、磁気シール１０が配設されていない側は、そのまま開放構造になっていても良いし、外輪や内輪の回転に影響を与えないように、別途、ゴム材等のシール機構を配設しても良い。

ここで、上記した構成の軸受による効果を検証するために行なった試験結果に関し、図３のグラフを参照しながら説明する。

図３（ａ）は、回転軸を軸受で支持するに際し、その回転軸の回転数と回転トルクを測定した結果を示しており、磁性流体を注入した磁気シールを、リテーナ底部８Ｃ側に配設した場合（ア）と、リテーナ８の開放側８Ｂに配設した場合（イ）を比較している。
この結果から明らかなように、同じ構成の磁気シールであっても、その磁気シールをリテーナ底部８Ｃ側に配設したものは、リテーナ８の開放側８Ｂに配設したものと比較して回転トルクが増大することが分かる（約１．５倍から２倍の差が生じる）。

図３（ｂ）は、磁気シールを、リテーナ底部側に配設した場合と、リテーナの開放側に配設した場合において、時間経過と回転トルクの変化を示すグラフである。
このグラフに示すように、磁性流体を注入した磁気シールを、リテーナ底部８Ｃ側に配設した場合（ア）と、リテーナ８の開放側８Ｂに配設した場合（イ）において、経過時間とともに回転トルクを測定すると、回転初期状態では、リテーナ底部８Ｃ側に磁気シールを配設した構成では、最初のトルクの立ち上がりが大きくなることが分かる。

すなわち、磁性流体を注入した磁気シールを、リテーナ８の開放側８Ｂに配設することによって、回転トルクを増大させることはなく、かつ、回転し始めのトルクが大きくならないようにすることができる。

上記した構成の軸受１は、水分、埃等が付着しやすい環境下で使用される様々な回転軸部分に配設することが可能であり、例えば、以下の図に示すように、魚釣用リールの回転軸部分に配設することが可能である。
図４から図６は、魚釣用リールの一例（スピニングリール）を示す図であり、図４は側面図、図５は図４に示す魚釣用リールを後方側から見た図、そして、図６は磁気シール付き軸受が配設された部分を拡大して示す図である。

スピニングリール３０のリール本体３１内には、ハンドル３２Ａによって回転駆動されるハンドル軸（スプールに釣糸を巻回する際に回転駆動される回転軸）３２が、上記した構成の一対の軸受１，１を介して回転可能に支持されている。前記ハンドル軸３２には、ドライブギア（駆動歯車）３４が一体回転可能に取り付けられており、前記駆動歯車３４には、ハンドル軸３２に対して直交する方向に延出し、軸受を介して回転可能に支持されたピニオンギア３５の歯部が噛合している。前記ピニオンギア３５の先端部には、ロータナットを螺合することで、ベール３７ａおよびラインローラ３７ｂを備えたロータ３７が一体回転するように取り付けられている。

前記ピニオンギア３５は、軸方向に沿って貫通しており、その内部には、先端側に釣糸が巻回されるスプール３８を保持したスプール軸３９が挿通されている。このスプール軸３９の基端側には、公知のオシレーティング機構４０が連結されており、前記ハンドル軸３２がハンドル３２Ａの回転操作によって回転されたとき、スプール軸３９は軸方向に沿って往復駆動される。

上記した構成の魚釣用スピニングリールによれば、ハンドル３２Ａを回転操作すると、ドライブギア３４とピニオンギア３５の噛合関係によってピニオンギア３５が回転駆動され、ロータ３７が回転駆動される。また、オシレーティング機構４０を介してスプール軸３９が前後方向に往復駆動される。すなわち、ハンドル３２Ａの巻き取り操作に伴って、ロータ３７の回転と同期してスプールはスプール軸３９と共に前後往復動され、釣糸は、回転するロータ３７のラインローラ３７ｂを介して前後動するスプールに均等に巻回される。

図１に示した構成の軸受１は、磁気シール１０が装着された側が、リール本体３１に対して外側となるように配設されている。すなわち、水分（海水）、砂、埃などの異物は、外側から内部に侵入することから、上記した構成の軸受１は、磁気シール１０が装着された側がリール本体３１に対して外側となるように配設しておけば良い。軸受１をこのように配設することで、コストを増大することなく十分なシール機能を発揮することが可能となり、回転性能低下させることのない魚釣用リールが得られる。
なお、軸受１の軸方向内側は、図に示すように、そのまま開放状態にしても良いし、別途、ゴム、Ｏリング等のシール部材を配設しても良い。

図７及び図８は、魚釣用リールの別の例（両軸受型リール）を示す図であり、図７は平面図、図８はハンドル軸部分を拡大して示す図である。
本実施形態に係る両軸受型リール５０のリール本体５１は、左右フレーム５２ａ，５２ｂにそれぞれカバー部材５３ａ，５３ｂを取着した左右側板５１Ａ，５１Ｂを有しており、これら左右の側板５１Ａ，５１Ｂ間には、釣糸が巻回されるスプール５４ａが一体的に固定されたスプール軸５４が軸受を介して回転自在に支持されている。

前記スプール軸５４の端部には、スプール軸の軸方向に沿って移動可能なピニオンギア５５が取り付けられている。前記ピニオンギア５５は、切換えレバー５６によって、スプール軸５４と係合してスプール軸５４と一体に回転する係合位置（動力伝達状態；クラッチＯＮ）と、スプール軸５４との係合状態が解除される非係合位置（動力遮断状態；クラッチＯＦＦ）との間で軸方向に沿って移動される。また、前記右側板５１Ｂ側には、ハンドル軸６０が回転可能に支持されており、このハンドル軸６０の端部にハンドル６２が取り付けられている。また、ハンドル軸６０と右カバー５３ｂとの間には、一方向クラッチ６５が配設されており、ハンドル軸６０は、釣糸巻取方向のみに回転して逆回転が阻止されるようになっている。

前記ピニオンギア５５には、ハンドル軸６０に支持された駆動歯車（ドライブギア）６６が噛合しており、ハンドル軸６０の端部に装着されたハンドル６２を回転操作すると、前記ドライブギア６６とピニオンギア５５とを介して、スプール軸５４が回転駆動され、それに伴ってスプール５４ａが回転して釣糸が巻回される。

上記した構成の魚釣用リールにおいて、スプール５４ａに釣糸を巻回する際に回転駆動される回転軸（ハンドル軸６０）が、上記した構成の軸受１によって回転可能に支持されている。前記軸受１は、磁気シール１０が装着された側が、リール本体５１に対して外側となるように配設されており、これにより、外側から内部に侵入する水分（海水）、砂、埃などの異物を、外側から内部に侵入することを防止している。
すなわち、このような形態の魚釣用リールにおいても、コストを増大することなく十分なシール機能を発揮することが可能であり、回転性能低下させることのない構成が得られる。

上記した魚釣用リールは一例を示したものであり、図１に示す軸受１は、電動リール、片軸受け型リール等、様々なタイプの魚釣用リールの回転軸部分に配設することが可能である。この場合、異物が侵入し易い側に磁気シール１０が配設され、かつ、その方向に向けてリテーナ８の解放側８Ｂが向く配設態様となっていれば、軸受の配設位置、配設の仕方、それ以外のシール装置等、適宜変形することが可能である。

図９は、本発明に係る磁気シール付き軸受の第２の実施形態を示す図である。
なお、この実施形態では、図１に示した実施形態と同様な構成
部材については、同一の参照符号を付し、詳細な説明については省略する。

この実施形態の軸受１Ａは、軸方向の両側に磁気シール１０，１０Ａを配設している。このように、軸方向両側に磁気シール１０．１０Ａを配設する構成であれば、リテーナ８は、複数のボール７を保持する保持部の開放側８Ｂが、磁気シール１０に近接するように偏倚（偏倚量Ｌ）して配設すれば良い。このような構成では、軸方向の中心位置Ｘにリテーナ８を配設した構成と比較すると、磁石１２からの影響を受けやすいリテーナ底部８Ｃは、磁力の影響を受け難くなり、これにより、リテーナとボールとの間での摺動抵抗が軽減され、リテーナ底部に磁性流体を引き込むことも抑制される。また、軸方向の両側に磁気シールを配設したことで、軸受１Ａの内部を確実にシールすることができると共に、底部８Ｃ側が磁気シール１０Ａから離れるように偏倚しているため、トルクが増大することのない構成が得られる

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、種々変形して実施することが可能である。
上記した実施形態では、軸受のリテーナは、クラウンタイプのものを用いたが、リボンタイプのリテーナを用いたものであっても良い。このようなリボンタイプのリテーナでは、一方の開口側に磁気シールを配設しないように構成し、かつ、リテーナを磁気シールが配設されない側に偏倚させることで、上記した構成と同様、トルクを増大させない構成にすることが可能である。或いは、リテーナそのものを樹脂等の非磁性材で構成することで、トルクを増大させない構成にすることも可能である。また、上述した磁気シール１０の構成については一例を示したに過ぎず、磁石や極板の構成や配置態様については適宜変形することが可能である。

１ 磁気シール付き軸受
３ 内輪
５ 外輪
７ ボール
８ リテーナ
８Ｂ 開放側
８Ｃ リテーナ底部
１５ 磁性流体
３０，５０ 魚釣用リール
３１，５１ リール本体
３２，６０ ハンドル軸（回転軸）

Claims (3)

1. 内輪と外輪の間に複数のボールを周方向に亘って転動可能に保持したリテーナと、軸方向一側の内外輪間に配設され、磁性流体を保持する磁気シールと、を備え、
   前記リテーナは、前記複数のボールを保持する保持部の開放側が前記磁気シール側に向くように配設されていることを特徴とする磁気シール付き軸受。
2. 内輪と外輪の間に複数のボールを周方向に亘って転動可能に保持したリテーナと、軸方向両側の内外輪間に配設され、磁性流体を保持する磁気シールと、を備え、
   前記リテーナは、前記複数のボールを保持する保持部の開放側が磁気シールに近接するように偏倚して配設されていることを特徴とする磁気シール付き軸受。
3. スプールに釣糸を巻回する際に回転駆動される回転軸と、
   内輪と外輪の間に複数のボールを周方向に亘って転動可能に保持したリテーナと、軸方向一側の内外輪間に配設され、磁性流体を保持する磁気シールとを具備し、前記回転軸をリール本体に対して回転可能に支持した磁気シール付き軸受と、
   を有する魚釣用リールであって、
   前記リテーナは、前記複数のボールを保持する保持部の開放側が前記磁気シール側に向くように配設されており、
   前記磁気シール付き軸受は、磁気シールが装着された側がリール本体に対して外側となるように配設されている、
   ことを特徴とする魚釣用リール。