JP7133263B2 - 磁性流体シール装置及び磁性流体シール付き軸受 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、魚釣用リールのように使用環境が厳しい装置本体内に組み込まれている駆動力伝達機構に配設される磁性流体シール装置及び磁性流体シール付き軸受に関する。

魚釣用リールは、回転軸や駆動ギヤ、これらを回転可能に支持する軸受、クラッチなどを備えた駆動力伝達機構を組み込んでおり、内部に埃や水分などの異物が侵入し易い環境下で使用される。このため、主要な構成部品を保護するように、例えば、特許文献１に開示されているような磁性流体シール装置を組み込むことが知られている。この特許文献１に開示された磁性流体シール装置は、一方向クラッチが設けられるリール本体の収容凹部の開口部に配設されており、リール本体と駆動部（ピニオン）との間に磁性流体を保持することで、一方向クラッチに対して埃や水分が侵入しないように構成されている。

また、魚釣用リールに設けられる回転軸に配設される軸受は、内輪と外輪との間に周方向に沿って複数の転動体（転がり部材）を収容した、いわゆるボールベアリング（玉軸受）を用いることが多く、このようなタイプの軸受を用いることで、回転軸の回転性能の向上を図っている。このような軸受についても、内輪と外輪との間の隙間から内部に埃、水分等の異物が侵入することがあるため、例えば、特許文献２に開示されているような磁性流体シール付き軸受を用いることが知られている。

特開２０１０－１８７５６６号 特開２０１３－２２８０４４号

上記した磁性流体シール装置や磁性流体シール付き軸受を組み込んだ魚釣用リールによれば、通常の使用状態では、埃や水分の侵入を効果的に防止することができる。しかしながら、魚釣用リールを水中に落としてしまったり、使用後にリール本体を水道水やシャワーで洗浄すると、極板を伝わる水流が磁性流体部分に入り込んで磁性流体を引き離す作用をし、これが磁性流体を目減りさせてしまい、結果として、防水性を長期にわたって維持できないという問題が生じる。

本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、水分が侵入しても極板と駆動部との間に保持されている磁性流体の流出を効果的に防止して、防水性を長期にわたって維持することが可能な磁性流体シール装置及び磁性流体シール付き軸受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、本発明は、駆動部を囲繞して配設され、磁石を保持したリング形状の極板と、前記磁石の磁力によって、前記駆動部と極板との間の隙間に保持される磁性流体と、を有する磁性流体シール装置において、前記極板に、前記磁性流体を保持する前記極板の端面から離間して前記磁性流体の流出を防止する流出防止機能を具備した突出壁を有する流出防止部を設けたことを特徴とする。

上記した構成によれば、磁性流体シール装置を構成する極板に流出防止部が設けられ、その流出防止部には、極板の端面から離間して突出壁が設けられている。このような磁性流体シール装置を魚釣用リールの駆動部に配設しておけば、本体を水洗等して、水分が極板の露出面側に入り込んで駆動部に向けて強い水流が流れ込んでも、極板表面を伝わって磁性流体に作用する水流の流速が弱められることから、磁力によって保持されている磁性流体を引き離すことが抑制され、これにより、磁性流体が目減りすることを防止して、防水性を長期にわたって維持することが可能となる。
なお、このような流出防止部を備えた磁性流体シール装置は、魚釣用リールの駆動力伝達機構の各所に配設することが可能であり、魚釣用リール以外の装置に配設することも可能である。

また、上記した目的を達成するために、本発明は、磁性材で形成された内輪及び外輪と、前記内輪と外輪との間に介装される複数の転動体と、前記内輪と外輪の開口側に磁石を装着したリング状の極板を配設し、前記極板と内輪との間の隙間、又は、前記極板と外輪との間の隙間に磁性流体を保持し、前記複数の転動体をシールする磁性流体シール付き軸受において、前記極板に、前記磁性流体を保持する前記極板の端面から離間して前記磁性流体の流出を防止する流出防止機能を具備した突出壁を有する非磁性の流出防止部を設けたことを特徴とする。

磁性流体シールが設けられた軸受の極板に、上記したような非磁性の流出防止部を設けても、極板表面を伝わって磁性流体に作用する水流の流速を弱めることができるため、上記した構成と同様、磁性流体を目減りさせることが抑制され、防水性を長期にわたって維持できる磁性流体シール付き軸受が得られる。

なお、上記した磁性流体シール装置及び磁性流体シール付き軸受における極板は、保持される磁石によって磁気回路を形成し、その磁気回路に磁性流体が保持できるように磁性材で形成される。この場合、極板に設けられる流出防止部は、その突出壁が極板の端面と面一となるように、極板の露出面に対して被着される樹脂被膜で構成することが可能であるが、このような積層構造は、例えば、シート状に形成された磁性部材の表面に、シート状の樹脂シートを重ねて接着したラミネート構造の重合シートを形成し、この重合シートを打ち抜き加工することで、樹脂被膜が被着されたリング状の極板を複数枚容易に製造することができる。また、予め極板の露出面に流出防止部が被着されていることから、極板の組み込み作業性及び取り扱いも容易に行えるようになる。

本発明によれば、水分が侵入しても極板と駆動部との間に保持されている磁性流体の流出を効果的に防止して、防水性を長期にわたって維持することが可能な磁性流体シール装置及び磁性流体シール付き軸受が得られる。

本発明に係る磁性流体シール装置の第１の実施形態を示す図であり、磁性流体シール装置を魚釣用リール（スピニングリール）の一方向クラッチ部分に配設した状態を示す部分断面図。 図１に示す磁性流体シール装置の拡大図。 （ａ）は、磁性流体シール装置の防水性の原理を説明する模式図、（ｂ）は、流出防止部の極板に対する好ましい数値関係を説明する模式図。 （ａ）、（ｂ）は、図３（ｂ）に示す流出防止部によって形成される段差と、流出防止部の厚さの好ましい範囲を検証した試験結果を示すグラフ。 磁性流体シール装置の第２の実施形態を示す図であり、磁性流体シール装置をスピニングリールの一方向クラッチ部分に配設した状態を示す断面図。 磁性流体シール装置の第３の実施形態を示す図であり、磁性流体シール装置をスピニングリールの一方向クラッチ部分に配設した状態を示す断面図。 図６のＡ－Ａ線に沿った断面図。 磁性流体シール装置の流出防止部の第１の変形例を示す図。 （ａ）は、図８の流出防止部の構成を示す平面図、（ｂ）は、流出防止部の第２の変形例を示す平面図。 （ａ）は、磁性流体シール装置の流出防止部の第３の変形例を示す図、（ｂ）は、磁性流体シール装置の流出防止部の第４の変形例を示す図、（ｃ）は、磁性流体シール装置の流出防止部の第５の変形例を示す図。 流出防止部を非磁性材で構成した第６の変形例を示す図であり、防水性の原理を説明する模式図。 磁性流体シール装置の流出防止部の第７の変形例を示す図。 本発明に係る磁性流体シール付き軸受の第１の実施形態を示す図。 本発明に係る磁性流体シール付き軸受の第２の実施形態を示す図。 本発明に係る磁性流体シール付き軸受の第３の実施形態を示す図。 上記した実施形態において、非磁性の流出防止部を備えた積層構造を有する極板の製造方法の一例を示す概略図（積層構造のシート部材の製造方法）。 （ａ）（ｂ）は、順に、図１４に示した製造方法によって得られる積層構造シート部材から、リング状の極板を製造する方法を説明する図。

以下、図面を参照しながら本発明に係る磁性流体シール装置の実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態では、磁性流体シール装置を魚釣用リールであるスピニングリールの一方向クラッチ部分に配設するものを例示して説明する。

図１は、磁性流体シール装置をスピニングリールの一方向クラッチ部分に配設した状態を示す部分断面図、図２は、図１に示す磁性流体シール装置の拡大図である。
スピニングリールのリール本体１には、ハンドル軸２が軸受け（図示せず）を介して回転可能に支持されており、ハンドル軸２の端部には、巻き取り操作されるハンドル３が装着されている。前記ハンドル軸２には、駆動歯車（ドライブギヤ）４が一体回転可能となるように取り付けられており、前記駆動歯車４には、ハンドル軸２に対して直交する方向に延出し、軸受け５ａ，５ｂを介して回転可能に支持されたピニオンギヤ７の歯部７ａが噛合している。前記ピニオンギヤ７の先端部には、ロータナット８を螺合することで、ベール９ａおよび釣糸案内装置９ｂを備えたロータ９が一体回転するように取り付けられている。

前記ピニオンギヤ７は、軸方向に沿って貫通しており、その内部には、先端に釣糸が巻回されるスプール１０を保持したスプール軸１１が挿通されている。このスプール軸１１の基端側には、公知のオシレーティング機構１３が連結されており、前記ハンドル軸２がハンドル３の回転操作によって回転されたとき、スプール軸１１は軸方向に沿って往復駆動される。

また、前記ピニオンギヤ７の中間部には、一方向クラッチ２０が配設されており、ピニオンギヤ７とリール本体１との間に介在されて、ピニオンギヤ７の回転状態を制御するように支持している。この一方向クラッチ２０は、ハンドル３（ロータ９）の釣糸繰り出し方向の回転（逆回転）を防止する公知の逆転防止機構を構成している。前記一方向クラッチ２０は、ピニオンギヤ７に対して回り止め嵌合される内輪２１と、内輪２１の外側に配された保持器２２と、保持器２２の外側に配された外輪２３と、外輪２３の内側で前記保持器２２によって転動可能に保持された複数の転がり部材（コロ）２５とを備えており、隣接して設置される磁性流体シール装置３０によってシールされた状態となっている。

前記外輪２３の内周面には、各転がり部材２５をフリー回転可能にするフリー回転領域と、その回転を阻止する楔領域が形成されており、各転がり部材２５は、保持器２２に設けられたバネ部材（図示せず）によって楔領域側に付勢されている。また、前記外輪２３は、リール本体１に対して回り止め固定されている。詳細には、外輪２３の外周には、周方向に所定間隔をおいて突設された係止部（図示せず）が形成されており、この係止部がリール本体１に一体化された円筒状の凸部１ａの内面に形成された係止溝（図示せず）に嵌合することで外輪２３はリール本体に対して回り止め、固定されている。

上記した構成の一方向クラッチ２０において、ピニオンギヤ７と共に内輪２１が正回転（ロータ９が釣糸巻き取り方向に回転）すると、保持器２２の転がり部材２５が外輪２３のフリー回転領域に位置され、そのため、内輪２１の回転力が外輪２３に伝達されず（外輪２３によって阻止されず）、したがって、ピニオンギヤ７と共にロータ９が支障なく回転する。これに対して、ピニオンギヤ７と共に内輪２１が逆回転（ロータ９が釣糸繰り出し方向に回転）しようとすると、保持器２２の転がり部材２５が外輪２３の楔領域に位置するため、これがストッパとなってピニオンギヤ７及びロータ９の回転（逆回転）が阻止される。

次に、上記したように構成されるスピニングリール内に配設される磁性流体シール装置３０について説明する。
なお、本実施形態の磁性流体シール装置３０は、上記した一方向クラッチ２０等をシール対象部材としてシールするよう構成されている。また、本実施形態における駆動部（磁性流体が充填される駆動部）は、一方向クラッチ２０の構成部材である内輪２１と一体化されている。

本実施形態の一方向クラッチ２０は、リール本体１の凸部１ａの内側に形成された収容凹所に収容されている。一方向クラッチ２０の内輪２１は、磁性材によって構成されており、ピニオンギヤ７と共に一体回転する駆動部となっている。この場合、本実施形態の内輪２１には、保持器２２及び外輪２３の前端面よりもスプール側に突出する円筒状の突出部２１ａが形成されており、この部分に、磁性流体シール装置３０が配設されるように構成されている。すなわち、一方向クラッチの構成部材である内輪に突出部２１ａを一体形成し、ここに磁性流体シール装置３０を構成する磁性流体を保持する機能を持たせている（以下、突出部を駆動部と称する）。従って、ピニオンギヤ７については、非磁性材料（例えば、銅合金、アルミ合金等）によって構成することが可能となる。

前記磁性流体シール装置３０は、前記駆動部２１ａに対して所定間隔をおいて配置される磁石３１と、磁石３１を挟持して保持するとともに駆動部２１ａを囲繞するように配設される一対の極板３２，３３と、磁石３１、極板３２，３３、及び駆動部２１ａによって形成される磁気回路に保持される磁性流体３５とを備えている。この場合、磁石３１、及び極板３２，３３は、駆動部２１ａを囲繞するリング状に形成されており、各極板３２，３３と駆動部２１ａとの間の隙間に、磁性流体３５を全周に亘って保持することを可能としている。

前記磁性流体３５は、例えばＦｅ₃Ｏ₄のような磁性微粒子を、界面活性剤により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。上記したように、リング状の磁石３１による磁力によって、極板３２，３３、および、磁性材料で構成される駆動部２１ａに磁気回路を形成することから、磁性流体３５は、各極板３２，３３と駆動部２１ａとの間の環状の隙間Ｇに全周に亘って安定して保持される。すなわち、上記した磁気回路によって磁性流体３５を保持する磁性流体シール装置３０により、一方向クラッチ２０が設置された部分への水分、砂、異物等の侵入を確実に防止でき、一方向クラッチ２０の安定した駆動性能を得ることが可能となる。

本実施形態の極板３２，３３は、同一のリング形状で径方向内側にリング状の磁石３１を挟持しており、外周領域は、前記凸部１ａの先端内周に形成された環状の凹所１ｂに挿入、固定されている。一方向クラッチ２０側の極板３３は、一方向クラッチ２０の表面側に対して面接しており、一方向クラッチ２０と反対側の極板３２の表面（露出面３２ａ）には、流出防止部４０が設けられている。この流出防止部４０は、極板３２の露出面３２ａから軸方向の外側に向けて突出しており、上記したように極板、特に、露出側となる極板３２と駆動部２１ａとの間に保持される磁性流体３５の流出を防止する突出壁（隆起部）４１を備えている。すなわち、露出側の極板３２の露出面の駆動部２１ａ側には、突出壁（隆起部）４１が極板３２の端面３２ｂから離間して設けられており、この突出壁４１によって、隙間Ｇに保持されている磁性流体３５が、流水の水分等によって引き離されないようにし、磁性流体を目減りさせることなく、防水性を長期にわたって維持できるようにしている。

ここで、図３の模式図を参照して、磁性流体３５の流出を阻止する機能について具体的に説明する。
図３に示すように、極板３２と駆動部２１ａとの間の隙間Ｇに保持される磁性流体３５は、その表面張力や、磁性流体をシールに必要な量を入れると極板端面に対向する駆動部面が広いため、膨出（台形状）した状態（極板３２の露出面３２ａよりも膨らんだ状態）で保持されている。このため、露出面３２ａの表面に流出防止部４０が無いものと仮定して、洗浄時に図の矢印で示すような水流Ｆが流れると、駆動部２１ａに当たる水流Ｆは軸方向に変化してそのままの勢いの水流Ｆ１となるが、この際、磁性流体３５を持ち出そうとする。すなわち、このような水流Ｆが繰り返されて流れることにより、水流Ｆ１が、保持されている磁性流体３５を持ち出すようになり、次第に磁性流体を目減りさせてしまう。

前記極板３２の露出面の駆動部２１ａ側に、端面３２ｂから離間して突出壁（隆起部）４１があることにより、駆動部２１ａに当たる水流Ｆは、その一部が窪み（突出壁の肉厚ｔによって形成される窪み）によって、水流Ｆ２のように窪み内で巻き込まれることから、磁性流体３５を持ち出そうとする水流Ｆ１が弱められ（肉厚ｔが存在することによって水流Ｆが弱められる）、これにより、磁性流体３５の目減りを効果的に抑制することが可能となる。

上記した突出壁４１は、例えば、極板３２の露出面に、略同一形状のリング状の部材である流出防止部４０を設けることで実現することが可能である。
この場合、流出防止部４０は、磁性材（強磁性を示す鉄、ニッケル等の金属材料）で極板３２と一体又は別体で一体化形成したり、非磁性の金属材料（銅、アルミ等）や非磁性の樹脂材料（ＰＥＴ、ポリプロピレン等）の部材で極板３２の露出面に一体に取着形成することが可能である。ただし、磁性材で形成する場合、極板３２と一体的に磁気回路を形成してしまい、流出防止部４０の隙間側にも磁性流体が保持される可能性があることから、流出防止部４０を磁性材で形成する場合、図３（ｂ）に示すように、極板３２の端面（駆動部２１ａの対向面）３２ｂから離間して径方向外方に設けられる突出壁４１まで、径方向距離Δｒ（デルタｒ；以下同じ）を有するように配置する必要がある。もちろん、図３（ｂ）で示すような構成の流出防止部４０は、非磁性材で形成しても良い。

図３（ｂ）で示すように、突出壁４１を極板３２の端面３２ｂから離間して径方向外方に設け、極板３２の露出面３２ａとの間で段差を設けることにより、上記したように水流Ｆを弱めることができるが、この水流を弱める効果については、段差を形成するための突出壁４１の厚さをｔ、極板３２の端面３２ｂから突出壁４１までの径方向距離をΔｒとし
た場合、これらの数値関係（径方向距離と厚さ比率；ｔ／Δｒ）によって変わってくる。

以下、突出壁に４１よって極板３２の露出面に段差を形成するに際して、好ましい数値関係を導くために行った検証試験、及びその結果について、図４を併せて参照しながら説明する。
試験は、駆動部に対して磁性流体シール装置を配設した構造を密閉空間に設置し、シール部分に対してシャワーによる水流を所定時間（Ｔ分）流し続け、最初のシール膜の耐圧値がどの程度、低下したかを測定することで行った。

図４（ａ）に示すように、極板の露出面に、流出防止部を構成する板状で厚さ０．２５ｍｍのワッシャ（Ｗ）を、径方向距離（逃がし量）であるΔｒが０．５ｍｍとなるように
形成、設置したもの（ｔ／Δｒ＝１／２）で上記した試験を行なったところ、所定時間（
Ｔ）を経過しても、耐圧値にほとんど変化が見られなかった。この場合、ワッシャ（Ｗ）を設置しないもの（流出防止部が存在しないもの）は、耐圧値が１／３程度に減少していることから、磁性流体はかなり流出しており、安定したシール性を確保する上では十分ではないと評価できる。

また、図４（ｂ）に示すように、ワッシャ（Ｗ）を、径方向距離（逃がし量）であるΔ
ｒが２．０ｍｍとなるように形成、設置し、ワッシャ（Ｗ）を２枚重ねたもので上記した試験を行なったところ（ｔ＝０．５ｍｍ，ｔ／Δｒ＝１／４）、所定時間（Ｔ）を経過し
ても、耐圧値は、約８０％確保することができた。すなわち、磁性流体の流出はそれほど多くはなく、安定したシール性を確保するものと評価できる。この場合、ワッシャ（Ｗ）を設置しないもの、及び、１枚設置したもの（ｔ／Δｒ＝１／５）では、図４（ａ）のワ
ッシャ（Ｗ）がないものと同様、耐圧値が１／３程度に減少してしまい、磁性流体はかなり流出して、安定したシール性を確保する上では十分ではないと評価できる。

この試験結果から、極板の露出面に、所定の肉厚ｔを有する流出防止部を設けるに際して、極板の露出面の駆動部側に段差を設けるのであれば、ｔ／Δｒ≧１／４に設定してお
くことが好ましい。また、肉厚ｔに関しては、磁性流体が保持される隙間Ｇよりも厚く形成しておくことが好ましい。

上記した磁性流体シール装置３０をスピニングリールの駆動部に配設しておけば、本体を水洗したり、使用後にシャワーを当てても、上述したように、露出側となる極板３２の露出面３２ａを伝わって磁性流体３５に作用する水流の流速が弱められることから、磁力によって保持されている磁性流体３５を水流によって引き離すことが抑制され、これにより、磁性流体を目減りさせることが抑制され、防水性を長期にわたって維持することが可能となる。

また、上記したような流出防止部４０は、突出壁４１を有するだけの簡単な構造で防水効果を高めることができるため、磁性流体シール装置の周辺部品にラビリンス構造等を設けてシール部分を覆う必要が無く、したがって、磁性流体シール装置の周辺部品を積極的に肉抜きが行えることから、軽量化が図れると共にデザイン性の向上が図れるようになる。また、磁性流体３５によるシール膜は、上述したように、表面張力や、シールに必要な量を入れることによって露出側に膨出する傾向となり、手等の他物に付着し易い状態となるが、上記したような流出防止部４０を設けることで、組み込み時や取り扱い時に磁性流体への接触が防止され、取り扱い性及び組み込み作業性の向上が図れるようになる。

上記したような磁性流体シール装置３０は、図２に示すように、磁石３１を挟持した状態のリング状の極板３２，３３をリール本体１の凸部１ａの先端内周に形成された環状の凹所１ｂに挿入し、更に、別部材であるリング状に形成された流出防止部４０を、極板３２の露出面３２ａに重ねて載置した状態で、凸部１ａの外周にキャップ（固定部品）１Ａで固定することにより、容易に組み付けすることが可能である。この場合、凸部１ａに対するキャップ１Ａの装着については、螺合によって行なっても良いし、圧入によって行なっても良い。また、流出防止部４０は、凸部１ａの端面に載置される構成となっていることから、流出防止部４０と凸部１ａの面接領域には、シール部材（Ｏリング）４３を設けてシール性を向上することが好ましい。すなわち、板状でリング状の流出防止部４０を載置するだけで良いため、組み付け作業が容易に行える。

次に、本発明の別の実施形態について説明する。
なお、以下の説明する実施形態では、同一又は類似する構成要素については、同一の参照符号を付し、詳細な説明については省略する。また、以下の構成では、磁性流体シール装置のリール本体へ容易に組み付けが行える組み付け方法に特徴を備えている。

図５は、磁性流体シール装置の第２の実施形態を示す図であり、磁性流体シール装置をスピニングリールの一方向クラッチ部分に配設した状態を示す断面図である。
この実施形態では、リール本体１の凸部１ａの先端内周に形成された環状の凹所１ｂに磁性流体シール装置３０を挿入した後、極板３２の露出面３２ａの表面に、上記したような段差が形成できるように、中央部分に円形開口４０ａが形成されたキャップ状の流出防止部４０Ａを載置したものである。流出防止部４０Ａを載置する際、流出防止部４０Ａの環状部４０ｂを、凸部１ａの外周部に圧入し、凸部１ａの外周面からビス４６を螺入することによって、磁性流体シール装置３０を組み付けられる。前記ビス４６は、周方向に沿って一定間隔で複数個所設けられていれば良く、例えば、周方向に９０度間隔で４箇所設けることが可能である。
なお、本実施形態では、流出防止部をキャップ状にして、リール本体に対してビス止めしたが、流出防止部の装着方法については限定されることはなく、上記以外にも、例えば、ネジによる螺合（締め付け）結合にしても良い。

図６及び図７は、磁性流体シール装置の第３の実施形態を示す図であり、図６は、磁性流体シール装置をスピニングリールの一方向クラッチ部分に配設した状態を示す断面図、図７は、図６のＡ－Ａ線に沿った断面図である。
この実施形態では、リール本体１の凸部１ａの先端内周に形成された環状の凹所１ｂに磁石３１を止着した極板３３を挿入し、その上から、極板３２と流出防止部４０Ｂが重ねられた積層構造体を凸部１ａの先端面に当て付けている。図７に示すように、突部１ａの先端面には、周方向に沿って一定間隔で複数個所（本実施形態では、１８０°間隔で２箇所）に嵌合凹所１ｃが形成されている。また、積層構造体となるリング形状の極板３２と流出防止部４０Ｂには、それぞれ前記嵌合凹所１ｃに対応する位置に、径方向に突出しビス孔が形成された突片３２ｄ，４０ｄが一体形成されている。

上記した積層構造体である極板３２と流出防止部４０Ｂを磁石３１に当て付けるように装着し、軸方向に沿ってビス４７を、重ねられた突片３２ｄ，４０ｄのビス孔に螺入することで、磁性流体シール装置を組み付けることが可能である。

上記した各実施形態では、極板３２の端面３２ｂから離間する突出壁４１を具備する流出防止部は、極板３２の径と略同一の径を有するリング状の板材（ワッシャ）を極板に載置して一体的に組み付けるように構成されていたが、図８に示すように、露出側となる極板３２の露出面３２ａの駆動部側に、突出壁４１による段差が形成されるのであれば、流出防止部については、予め極板と共に一体形成したり、接着するなど、特に限定されることはない。

例えば、図８に示す流出防止部４０Ｃは、極板３２の露出面の駆動部側に突出するように設けられたものであり、流出防止部４０Ｃは、極板３２と共に一体形成（例えば、インサート成型など）しても良いし、別部材を接着等によって貼付したものであっても良い。また、その形状については、図９（ａ）に示すように、周方向に沿って一定間隔おいて配列される複数の凸部材（丸状や短冊状等）で構成しても良いし、図９（ｂ）に示すように、３６０°に亘って環状（円形でも非円形でも良い）に繋がるように径方向に幅狭の細いリング状に突出形成されたものであっても良いし、又、部分切断されていて一周繋がっていなくても良い。更に、流出防止部の露出面を粗面化処理することで、多数の隆起部が生じるような構成であっても良い。

前記流出防止部は、駆動部側に、極板３２の端面３２ｂから離間する突出壁４１が形成される構成であれば良く、その突出壁４１よりも径方向外側の形状については、特に限定されることはない。例えば、図１０（ａ）に示す流出防止部４０Ｄのように、径方向外方に向けて次第に肉厚が薄くなるような形状にするなど、断面は矩形形状でなくても良く、その大きさについても、極板３２に対して径方向に短くても長くても良い。

また、流出防止部４０Ｄは、極板３２の露出面３２ａから駆動部側の一部で接しないように、流出防止部４０Ｄを屈曲形成（図１０（ｂ）参照）したり、極板３２との間に別部材４８を介在（図１０（ｃ）参照）して隙間Ｓを形成しても良い。
このような構成においても、磁性磁性シール部に水分が侵入したとしても、段差があることで、磁性流体周辺で水分が滞留し磁性流体の持ち出しを減少することができる。また、流出防止部と極板を非接触状態にすると、両者の間に隙間が生じて磁性流体が吸い込まれる可能性が生じるが、図１０（ｂ）（ｃ）に示す構成では、流出防止部４０Ｄと極板３２との合わせ面が磁性流体３５から十分に離れているため、磁性流体が吸い込まれることを防止できる。また、このような構成では、流出防止部４０Ｄを薄肉で成型することが可能であるため、軽量化を図ることができる。

また、流出防止部によって形成される突出壁４１については、露出側となる極板の露出面から軸方向に隆起するものであれば良く、その壁面については、露出面３２ａと直交する構成に限定されることはない。例えば、径斜面や湾曲面等によって構成されたものであっても良い。

さらに、流出防止部については、上記したように、樹脂等の非磁性材で形成することも可能である。このような非磁性材で形成することにより、流出防止部と駆動部との間には、磁性流体が保持されないことから、図１１の流出防止部４０Ｅのように、端面３２ｂから離間して位置する突出壁４１を、駆動部２１ａに可及的に近付ける（突出壁４１を極板３２の端面３２ｂから径方向内側に配設）ことが可能であり、また、突出壁４１を極板３２の端面３２ｂと同一にすることも可能である（Δｒ＝０）。
このような構成では、図１１に示すように、図の矢印で示すような水流Ｆが流れると、駆動部２１ａに当たる水流Ｆは、そのまま方向変換する水流Ｆ１となり、磁性流体部分に入り込むこと、すなわち磁性流体を持ち出すことが抑制できるため、磁性流体が目減りすることを効果的に防止することが可能となる。

上記した極板の露出面に樹脂等の非磁性材を設ける手法としては、例えば、上記したような、板状部材（ワッシャ）の当て付けや接着によって配設する構成以外にも、露出面の表面に塗装する（マスキングして塗装するなど）方法や、後述するように、極板と非磁性材のラミネート製法によって、極板の露出面に樹脂被膜を形成することが可能である。

また、上記した実施形態では、流出防止部を極板の露出面に突出形成（積層）したが、図１２で示すように、磁石３１を挟持する軸方向外側に配置される極板３２の駆動部２１ａ側に、軸方向内方に屈曲して段差を形成し、極板３２の端面３２ｂから離間する突出壁４１を傾斜状に構成しても良い。
このような構成では、磁性シール部に水分が侵入したとしても、段差があることで磁性流体周辺で水分が滞留し、磁性流体の持ち出しを減少することができる。また、段差形状を極板３２の曲げ加工で形成することができるため、別部材を設けたり、成型する必要が無く、部品点数を減らし、省スペース化、軽量化、コストダウンを図ることができる。

上記したような磁性流体シール装置３０については、魚釣用リール等の駆動力伝達機構の各所の駆動部に装着することが可能であるが、駆動軸を回転可能に支持する軸受に組み込むことも可能である。以下、軸受に、上記したような磁性流体シール構造を組み込んだ軸受の実施形態について説明する。なお、以下の構成において、組み込まれる磁性流体シールを構成している極板、及び、磁石については、上記した磁性流体シール装置３０と同一乃至は類似する構造であるため、同一の参照符号を付して詳細な説明については省略する。

図１３は、本発明に係る磁性流体シール付き軸受の第１の実施形態を示す図である。
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）５０は、円筒状の内輪５３と、これを囲繞する円筒状の外輪５５と、前記内輪５３と外輪５５との間に介装される複数の転動体（転がり部材）５７とを備えている。前記転動体５７は、周方向に延出するリテーナ（保持器）５８に保持されており、内輪５３と外輪５５を相対的に回転可能としている。

前記内輪５３、外輪５５及び転動体５７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５８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、転動体５７については、必ずしも磁性体である必要はない。また、本実施形態の内輪５３及び外輪５５は、各露出端面が同一となっているが、いずれか一方が軸方向に長い構成であっても良い。

前記内輪５３と外輪５５の開口側には、内輪側に隙間Ｇを形成し、この部分に磁性流体３５を保持して内部をシールする磁性流体シール３０Ａが設置されている。
磁性流体シール３０Ａは、リング状に構成された磁石３１と、磁石３１の軸方向外側面に接して配置されるリング状の極板３２と、磁石３１によって形成される磁気回路に保持される磁性流体３５と、を備えている。この場合、磁性流体３５は、内輪側の隙間Ｇに加え、外輪側の微小隙間にも充填されており、これにより内部（転動体５７、リテーナ５８が設けられた内部）に、埃、水分等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３１は、予め軸方向（軸受の軸芯方向Ｘ）に磁極（Ｓ極、Ｎ極）が向くように着磁されており、磁石３１の軸方向外側面に、前記極板３２が接するように配設される。極板３２は、前記磁石３１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３１と極板３２については、予め接着しておいても良いし、接着していなくても良い。両者を予め接着しておくことで、磁石３１の位置決めやセンター出しが容易に行える共に、磁石３１と極板３２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。

前記外輪５５の内面には、磁石３１に対して転動体側に段差５５ａが形成されており、この段差５５ａにより、外輪５５は、開口側が薄肉領域５５Ａ、転動体側が厚肉領域５５Ｂとなって、軸方向の外側の内外輪間隔が内側よりも大きく形成されている。この段差５５ａは、上記したリング状の磁石３１の外周側を吸着して、位置決め、固定する機能を備えている。また、前記極板３２は、その外径が外輪５５の内周面（薄肉領域５５Ａの内周面）と略同程度に形成されており、接着した磁石３１と共に、外輪５５の開口側に圧入される。また、磁石３１を接着した極板３２は、外輪５５に対して圧入した際、内輪５３の外周面との間で、所定の隙間Ｇが生じる大きさに形成されている。

上記したように配設される極板３２は、開口の露出側となっており、その露出面には、上述した実施形態のような構成の流出防止部（突出壁４１の厚さｔ、極板３２の端面３２ｂから突出壁までの径方向距離Δｒとなる流出防止部）４０が設けられている。この流出
防止部４０は、図３で示したように、駆動部となる内輪５３と極板３２及び磁石３１との間に保持される磁性流体３５の流出を防止する機能を有する。この場合、流出防止部４０については、上述した実施形態のように、磁性材又は非磁性材で形成することが可能であるが、非磁性材で形成する場合、流出防止部と内輪５３との間に磁性流体が保持されないことから、図１１で示した流出防止部４０Ｅのように、突出壁４１を駆動部２１ａに可及的に近付けたり、突出壁４１を極板３２の端面３２ｂと同一にすることも可能である。もちろん、極板３２に設けられる流出防止部４０については、上述した各実施形態のような構成を採用することも可能である。

上記した軸受５０によれば、それが配設される装置本体を水洗等しても、露出側となる極板３２の露出面３２ａを伝わって磁性流体３５に作用する水流の流速が弱められることから、磁力によって保持されている磁性流体３５を水流によって引き離すことが抑制され、これにより、磁性流体が目減りすることを抑制して、防水性を長期にわたって維持できる軸受が得られるようになる。

なお、上記したような軸受の内外輪間の開口部分に配設される磁性流体シール３０Ａについては、露出する極板の露出面に、流出防止部が設けられた構成であれば良く、それ以外の部分については、特に限定されることはない。例えば、図１４に示すように、磁石３１を２枚の極板３２，３３で挟持するような構成であっても良いし、磁性流体３５を外輪５５側で保持するような構成であっても良い。また、露出側となる極板３２については、内外輪間に組み込んだ際、図１４に示すように、流出防止部４０が内外輪の端面と面一状になっていても良いし、図１３に示すように、内外輪の端面から窪んだ位置になっていても良い。

上記した軸受５０は、例えば、魚釣用リールの回転軸を支持する部分に適宜配設することが可能であり、流出防止部４０については、図１３及び図１４で例示したように、極板と共に軸受内に組み込まれる構成であって良いが、周辺部品（ハウジング、フレーム、機能部品など）で構成されていても良い。

例えば、図１５に示すように、回転駆動する駆動部２１ａと本体１Ｆとの間に、上記した軸受５０を配設して駆動部２１ａを回転可能に支持する場合、その開口側に、キャップ状の抜け止め部材４０Ｆを配設しても良い。この抜け止め部材４０Ｆは、本体１Ｆに形成された環状溝１ｆに圧入嵌合した状態で外輪５５の端面と当接して、軸受５０が軸方向外方に抜けることを防止する機能を果たす。

このような抜け止め部材４０Ｆを配設する際、図１３及び図１４で示したように、これを軸受５０の流出防止部として機能させることが可能である。すなわち、流出防止部を軸受内に組み込む必要がなく、配設される軸受周りの周辺部品で流出防止機能を発揮させることも可能である。そして、このような抜け止め部材４０Ｆを設けることにより、軸受５０の清掃、交換、或いは駆動機構部へ注油する等のメンテナンスを容易に行なうことも可能となる。

以上のような磁性流体シール装置３０や、磁性流体シール付き軸受５０では、露出側となる極板に、磁性流体が水分によって持ち出されないような流出防止部が設けられていれば良く、流出防止部については、上述したように、極板そのもので形成したり、別部材を接着や当て付けで設けても良いが、樹脂等の非磁性材で、突出壁が極板の端面と面一となるように構成する場合は、図１６及び図１７に示すように、そのように一体化されたリング状の積層体を容易かつ大量に製造することが可能である。

図１６は、板状でリング形状の磁性材と、その露出面に被着される非磁性の樹脂材の積層構造、すなわち、樹脂被膜が被着された磁性材を製造する製造方法の一例を示した模式図である。
この製造方法では、まず、ロール状に巻回された樹脂材（フィルム素材）１００を搬送ローラによって引出し、一方の面に接着性を有する塗剤を搬送行程中に被着し、これ引き続きをオーブン１０１内に搬送して、塗剤を半硬化させる。半硬化した塗剤が塗布された樹脂材（フィルム素材）１００は、ガイドローラによって搬送され、別系統から搬送ローラによって搬送されるロール状に巻回された磁性材（ラミネート素材）１０５とニップロール１１０部分で重合され、これにより樹脂材と磁性材が積層したシート状の積層構造体が得られる（ラミネート製品１２０）。

上記した工程によって得られたラミネート製品（樹脂材と磁性材の積層構造体）１２０は、図１７（ａ）に示すように、リング状のカッタで打ち抜き加工（プレス加工）され、これにより、図１７（ｂ）で示すような、磁性材１０５（極板）の表面に樹脂材１００（流出防止部）が積層されたリング状のワッシャ構造を大量かつ、容易に製造することが可能である。すなわち、上記した各実施形態に用いられている極板３２には、所定の肉厚ｔを有する非磁性材（流出防止部４０）が予め被着された状態となっていることから、このような極板を、磁性流体シール装置（磁性流体シール軸受）の構成部材として容易に組み込むことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、露出側となる極板の露出面に流水の流れを遅くするような突出壁を有する流出防止部を設けたものであれば良く、磁性流体シール装置の駆動部に対する配置態様や、軸受の内外輪に対する組み込み態様等、適宜変形することが可能である。

また、本発明の上記した実施形態については、以下のような構成要件を備えたことを特徴としている。
上記した流出防止部は、極板とは別部材で構成され、極板の露出面に重ねた状態で固定されるリング状部材とすることが可能である。
上記した流出防止部は、磁性流体シール装置及び磁性流体シール付き軸受が配設される周辺部に対して、接着・ビス止め・螺合・固定部品との間での挟持、のいずれかの手段によって密着固定することが可能である。
上記した流出防止部は、その突出壁が極板の端面と面一となるように、極板の露出面に対して被着された樹脂被膜とすることが可能である。

１ リール本体
２０ 一方向クラッチ
２１ａ 駆動部
３０ 磁性流体シール装置
３０Ａ 磁性流体シール
３１ 磁石
３２，３３ 極板
３５ 磁性流体
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ 流出防止部
４１ 突出壁（隆起部）
５０ 軸受
５３ 内輪
５５ 外輪
５７ 転動体

Claims (1)

1. 磁性材で形成された内輪及び外輪と、
   前記内輪と外輪との間に介装される複数の転動体と、
   前記内輪と外輪の開口側に磁石を装着したリング状の極板を配設し、前記リング状の極板の径方向内側の端面と内輪との間の隙間、又は、前記リング状の極板の径方向外側の端面と外輪との間の隙間に、全周に亘って磁性流体を保持し、前記複数の転動体をシールする磁性流体シール付き軸受において、
   前記リング状の極板は、軸方向外方に露出する露出面を備え、
   前記極板の露出面には、前記露出面から軸方向の外側に向けて突出し前記磁性流体の流出を防止する流出防止機能を具備したリング状で非磁性材による突出壁が設けられており、
   前記突出壁は、前記極板の端面から径方向外方に離間した位置で、前記極板の露出面との間に段差を形成するとともに、樹脂被膜として前記露出面に一体に取着形成されたラミネート積層体であり、
   前記段差は、前記突出壁の厚さをｔ、前記極板の端面から突出壁までの径方向距離をΔｒとした場合、ｔ／Δｒ≧１／４に設定されている
   ことを特徴とする磁性流体シール付き軸受。
   

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