KR101955742B1 - 자성 유체 시일이 구비된 베어링 - Google Patents

Abstract

내부의 전동체 부분의 시일이 확실하게 유지되고, 생산성이 우수한 구조의 자성 유체 시일이 구비된 베어링을 제공한다. 본 발명의 자성 유체 시일이 구비된 베어링은, 내륜과 외륜 사이에 복수의 전동체(7)를 개재 장착하고, 내륜과 외륜의 개구측에 링 형상의 자석을 배치하여 자성 유체를 보유 지지하고, 복수의 전동체를 시일하도록 구성되어 있다. 자석은, 축 방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있고, 또한, 자석의 축 방향 외측면에 접하여 배치되는 링 형상의 극판을 배치하고, 외륜과 자석 사이에 외륜측 자성 유체를 보유 지지하고, 또한, 내륜과 극판 사이에 내륜측 자성 유체를 보유 지지하고 있다.

Description

자성 유체 시일이 구비된 베어링{BEARING HAVING MAGNETIC FLUID SEAL}

본 발명은, 각종 동력 전달 기구에 배치되고, 회전축을 회전 가능하게 지지함과 함께, 내부에 먼지나 수분 등의 이물질이 침입하지 않도록 하는 자성 유체 시일이 구비된 베어링에 관한 것이다.

본 출원은, 일본 특허 출원 제2012-100551호(2012년 4월 26일 출원)에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 내용은 참조에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

일반적으로, 각종 구동력 전달 기구에 설치되는 회전축은, 베어링을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 경우, 베어링은, 내륜과 외륜 사이에 둘레 방향을 따라 복수의 전동체(구름 부재)를 수용한, 소위 볼 베어링(BALL BEARING)을 사용하는 경우가 많고, 이러한 타입의 베어링을 사용함으로써 회전축의 회전 성능의 향상을 도모하고 있다.

이러한 베어링은, 여러 가지 구동 장치에 있어서의 구동력 전달 기구의 회전축의 지지 수단으로서 사용되지만, 구동 장치에 따라서는, 베어링 부분을 통과하여, 내부에 먼지, 수분 등의 이물질의 침입을 방지하고자 하는 경우가 있다. 또한, 베어링 자체에 이물질이 침입하면, 회전 성능이 열화되거나, 이음이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 이러한 문제의 대책으로서, 베어링에 근접하는 회전축의 외주에, 탄성재로 이루어지는 시일 부재를 접촉시켜 베어링 부분의 방수, 방진을 도모하는 것이 행해지고 있지만, 탄성재로 이루어지는 시일 부재의 접촉압의 영향으로, 회전축의 회전 성능이 저하되어 버린다.

따라서, 회전축의 회전 성능을 저하시키는 일 없이, 베어링 부분에 대한 이물질의 침입 방지를 도모하는 구성으로서, 자성 유체를 사용한 자성 유체 시일 기구를 구비한 베어링(자성 유체 시일이 구비된 베어링이라고 칭함)이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 외륜과 내륜 사이에 전동체를 보유 지지한 볼 베어링에 관해, 상대 회전하는 외륜과 내륜 사이에 자성체를 개재함과 함께, 자성체의 일방측을 고정하고, 타방측의 시일 간극에 자성 유체를 배치한 구성이 개시되어 있다. 즉, 내륜과 외륜 사이에 자성체를 배치하여 전동체를 폐색함과 함께, 자성체의 일방측을 고정하고, 타방측의 시일 간극에 자성 유체를 배치함으로써, 전동체를 밀폐 상태로 시일하고, 회전 성능에 영향을 미치는 전동체 부분에의 이물질의 침입을 방지하고 있다.

일본 특허 출원 공개 소57-33222호

상기한 특허문헌 1에 개시되어 있는 자성 유체 시일이 구비된 베어링에 따르면, 먼지나 어느 정도의 점성이 높은 액체에 관해서는, 시일성은 유지되지만, 점성이 낮은 액체에 관해서는, 충분한 시일성을 발휘할 수 없을 가능성이 있다. 즉, 상기 자성체는, 베어링을 구성하는 부재에 비해, 치수 정밀도가 낮으므로, 한쪽의 고정측으로부터 액체가 침입하기 쉽고, 점성이 낮은 액체일수록, 전동체에 침입하기 쉬워져 버린다(특히, 해수는, 침입한 후에 건조되어 염분의 결정이 남으므로, 회전 성능의 열화에 연결되어 버림). 이 경우, 확실하게 시일을 하려고 하면, 자성체를 정밀하게 치수 관리하거나, 시일하기 위한 부품을 별도, 내장하는 등, 생산성이 저하되어 버린다.

본 발명은, 상기한 문제에 착안하여 이루어진 것이며, 내부의 전동체 부분의 시일이 확실하게 유지되고, 생산성이 우수한 구조의 자성 유체 시일이 구비된 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 내륜과 외륜 사이에 복수의 전동체를 개재 장착하고, 상기 내륜과 외륜의 개구측에 링 형상의 자석을 배치하여 자성 유체를 보유 지지하고, 상기 복수의 전동체를 시일하는 자성 유체 시일이 구비된 베어링이며, 상기 링 형상의 자석은, 축 방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있고, 상기 링 형상의 자석의 축 방향 외측면에 접하여 배치되는 링 형상의 극판과, 상기 외륜과 상기 링 형상의 극판 사이, 및／또는, 상기 외륜과 상기 링 형상의 자석 사이에 보유 지지되는 외륜측 자성 유체와, 상기 내륜과 상기 링 형상의 극판 사이, 및／또는, 상기 내륜과 상기 링 형상의 자석 사이에 보유 지지되는 내륜측 자성 유체를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따르면, 링 형상의 자석은, 축 방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있고, 또한, 링 형상의 자석의 축 방향 외측면에 링 형상의 극판을 접하도록 배치하였으므로, 상기 외륜과 상기 링 형상의 극판 사이, 및／또는, 상기 외륜과 상기 링 형상의 자석 사이에 자성 유체(외륜측 자성 유체)를 보유 지지할 수 있음과 함께, 상기 내륜과 상기 링 형상의 극판 사이, 및／또는, 상기 내륜과 상기 링 형상의 자석 사이에 자성 유체(내륜측 자성 유체)를 보유 지지할 수 있다. 즉, 외륜측의 내주면의 간극 및 내륜측의 외주면의 간극 부분에는, 모두 자성 유체가 보유 지지되므로, 링 형상의 자석의 치수 정밀도가 낮아도, 전동체에 대한 충분한 시일성을 확보할 수 있고, 이에 의해, 링 형상의 자석에 대해서는 정밀하게 치수 관리할 필요가 없어져, 내장을 용이하게 행할 수 있음과 함께, 생산성의 향상이 도모되게 된다.

또한, 상기한 바와 같은 외륜측의 내주면 및 내륜측의 외주면에 보유 지지되는 자성 유체에 대해서는, 베어링의 일방측의 개구 부분에만 배치되어 있어도 되고, 양측의 개구 부분에 배치되어 있어도 된다.

본 발명에 따르면, 내부의 전동체 부분의 시일이 확실하게 유지되고, 생산성이 우수한 구조의 자성 유체 시일이 구비된 베어링이 얻어진다.

도 1은 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 구비된 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면이며, 축 방향을 따른 단면도.
도 2는 도 1의 주요부 확대도.
도 3은 제1 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 구비된 베어링의 제2 실시 형태를 나타내는 도면이며, 축 방향을 따른 주요부 확대 단면도.
도 5는 제2 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 구비된 베어링의 제3 실시 형태를 나타내는 도면이며, 축 방향을 따른 단면도.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 구비된 베어링의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 구비된 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면이며, 도 1은 축 방향을 따른 단면도, 도 2는 도 1의 주요부 확대도이다.

본 실시 형태에 관한 자성 유체 시일이 구비된 베어링(이하, 베어링이라고도 칭함)(1)은, 원통 형상의 내륜(3)과, 이것을 둘러싸는 원통 형상의 외륜(5)과, 상기 내륜(3)과 외륜(5) 사이에 개재 장착되는 복수의 전동체(구름 부재)(7)를 구비하고 있다. 상기 전동체(7)는, 둘레 방향으로 연장되는 리테이너(보유 지지기)(8)에 보유 지지되어 있고, 내륜(3)과 외륜(5)을 상대적으로 회전 가능하게 하고 있다.

상기 내륜(3), 외륜(5) 및 전동체(7)는, 자성을 갖는 재료, 예를 들어 크롬계 스테인리스(SUS440C)에 의해 형성되어 있고, 상기 리테이너(8)는, 내식성, 내열성이 우수한 재료, 예를 들어 스테인리스재(SUS304)에 의해 형성되어 있다. 또한, 전동체(7)에 대해서는, 반드시 자성체일 필요는 없다. 또한, 본 실시 형태의 외륜(5)은, 그 노출 단부면(5a)이, 내륜(3)의 노출 단부면(3a)과 동일(대략 동일해도 됨)해지도록 구성되어 있지만, 후술하는 제3 실시 형태와 같이, 외륜(5)을 내륜(3)보다도 축 방향으로 길게 형성해도 되고[외륜(5)은 내륜(3)에 대해 축 방향으로 돌출된 신장 원통부를 구비하고 있어도 되고], 내륜(3)을 외륜(5)보다도 축 방향으로 길게 형성해도 된다.

상기 내륜(3)과 외륜(5)의 개구측에는, 이하에 상세하게 서술하는 자성 유체 시일(10)이 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상기 내륜(3)과 외륜(5)의 양측의 개구에, 동일한 구성의 자성 유체 시일이 배치되어 있으므로, 이하의 설명에서는, 편측의 구성(도 1의 좌측)에 대해 설명한다.

상기 자성 유체 시일(10)은, 링 형상으로 구성된 자석(이하, 자석이라고 칭함)(12)과, 자석(12)의 축 방향 외측면에 접하여 배치되는 링 형상의 극판(이하, 극판이라고 칭함)(14)과, 상기 자석(12)에 의해 형성되는 자기 회로에 보유 지지되는 자성 유체[외륜측 자성 유체(15a), 내륜측 자성 유체(15b)]를 갖고 있고, 이들 부재에 의해, 상기 전동체(7) 내에, 먼지, 수분 등이 침입하지 않도록 시일하는 기능을 갖고 있다.

상기 자석(12)으로서는, 자속 밀도가 높고, 자력이 강한 영구 자석, 예를 들어, 소결 제법에 의해 제작되는 네오디뮴 자석을 사용할 수 있고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 미리 축 방향(베어링의 축심 방향 X)으로 자극(S극, N극)이 향하도록 착자되어 있다. 또한, 자석(12)의 축 방향 외측면에는, 상기 극판(14)이 접하도록 배치된다. 극판(14)은, 상기 자석(12)과 대략 동일한 형상으로 되어 있고, 자성을 갖는 재료, 예를 들어 크롬계 스테인리스(SUS440C)에 의해 형성되어 있다.

상기 자석(12)과 극판(14)은, 본 실시 형태에서는, 미리 접착되어 있지만, 접착되어 있지 않아도 된다. 이 경우, 양자를 미리 접착해 둠으로써, 자석(12)의 위치 결정이나 센터 맞춤을 용이하게 행할 수 있음과 함께, 자석(12)과 극판(14)이 유닛화되어, 후술하는 바와 같은 내장 작업을 용이하게 행할 수 있게 된다.

상기 외륜측 자성 유체(15a), 내륜측 자성 유체(15b)는, 예를 들어 Fe3O4와 같은 자성 미립자를, 계면 활성제 및 베이스 오일에 분산시켜 구성된 것이며, 점성이 있어 자석을 근접시키면 반응하는 특성을 구비하고 있다. 이로 인해, 자성 유체(15a, 15b)는, 자석(12)과, 자성 재료로 구성되는 내륜(3), 외륜(5) 및 극판(14) 사이에서 형성되는 자기 회로에 의해, 소정의 위치에 안정적으로 보유 지지된다.

또한, 상기 외륜(5)의 내면에는, 자석(12)에 대해 전동체측에 단차(5b)가 형성되어 있고, 이 단차(5c)에 의해, 외륜(5)은, 개구측이 박육 영역(5A), 전동체측이 후육 영역(5B)으로 되어, 축 방향의 외측의 내외륜 간격이 내측보다도 크게 형성되어 있다. 이 단차(5b)는, 자성 유체를 보유 지지하기 위한 간극(단차 간극)을 발생시키도록 형성되지만, 본 실시 형태에서는, 축 방향에 대해 수직한 면(5c)으로 되도록 형성되어 있다[수직한 면으로 함으로써, 후술하는 바와 같이, 자석(12)을 흡착하여, 위치 결정, 고정할 수도 있음]. 또한, 단차에 대해서는, 본 실시 형태와 같이, 수직한 면에 한정되는 것이 아니라, 자석(12)과의 사이에서 자성 유체를 안정적으로 보유 지지할 수 있는 것이라면, 계단 형상으로 형성되어 있거나, 경사 형상(경사면)으로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 경사면으로 함으로써, 자석(12)의 위치 결정 및 자성 유체의 보유 지지가 가능해진다.

상기 극판(14)은, 그 외경이 외륜(5)의 내주면[박육 영역(5A)의 내주면]에 대해 약간 크게 형성되어 있고, 접착한 자석(12)과 함께, 외륜(5)의 개구측에 압입되게 되어 있다. 또한, 자석(12)을 접착한 극판(14)은, 외륜(5)에 대해 압입하였을 때, 내륜(3)의 외주면과의 사이에서, 소정의 간극 G가 발생하는 크기로 형성되어 있다. 또한, 자석(12) 및 극판(14)의 축 방향 길이는, 양자가 접착된 상태에서 압입되었을 때, 상기 단차(5b)에 의한 수직한 면(5c)에 대해, 간극 G1이 발생하는 크기로 형성되어 있다.

상기한 바와 같이, 축 방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있는 자석(12)을 접착한 극판(14)을 외륜(5)에 압입하면, 내륜(3)측 및 외륜(5)측에서는, 도면에 도시하는 바와 같이, 축 방향에 대해 대칭으로 되는 자속[자기 회로(3M, 5M)]이 형성된다. 이로 인해, 상기한 극판(14)과 내륜(3) 사이의 간극 G, 및 자석(12)과 외륜(5) 사이의 간극 G1에 대해서는, 각각 내륜측 자성 유체(15b) 및 외륜측 자성 유체(15a)를 보유 지지시키는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 자성 유체를 스포이트 등의 주입 기구에 의해 상기 간극 G에 충전하면, 자기 회로(3M)에 의해 간극 G에 보유 지지됨과 함께, 그 상태로 간극 G1측으로 이동하여, 외륜측에서 형성되어 있는 자기 회로(5M)에 의해 간극 G1 내에도 보유 지지되게 된다.

상기한 구성의 베어링(1)에 따르면, 자석(12)이나 극판(14)을 고정하는 측[본 실시 형태에서는, 외륜(5)의 내주면]에 있어서도, 시일 효과가 얻어지므로, 고정측으로부터의 점성이 낮은 수분이나 먼지의 전동체(7)측에의 침입을 확실하게 방지할 수 있다. 즉, 종래의 자성 유체 시일이 구비된 베어링은, 자석이나 극판을 고정하는 측에 대해, 시일의 필요성을 고려하고 있지 않아, 전동체에의 시일 효과가 충분하지 않았지만, 본 실시 형태와 같이, 내륜측 자성 유체(15b)의 시일에 더하여, 고정측으로 되어 있는 외륜측 자성 유체(15a)에서도 시일하므로, 충분한 시일 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 시일 시에는, 1개의 부재인 자석(12)의 자극을 축 방향으로 되도록 착자하고, 이것을 극판(14)에 접하도록 배치할 뿐이므로, 부품 개수도 적고, 또한, 자석(12)에 대해서는, 정밀한 치수 정밀도를 낼 필요도 없으므로, 내장 작업이 용이해져, 비용을 저감할 수 있다. 즉, 치수 정밀도가 다른 부재에 대해, 불리한 자석을 사용한 경우에 있어서도, 충분한 시일 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 내륜측 및 외륜측의 양쪽에서, 각각 자성 유체를 보유 지지하는 자석(12)은, 1개의 부재로서 구성되어 있고, 1개소로부터의 주유 작업으로, 동시에 내륜측과 외륜측에 자성 유체 시일을 형성할 수 있으므로, 작업성이 양호해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 외륜(5)에 단차(5b)를 형성하고 있으므로, 그 단차를 이용하여, 자성 유체를 효과적으로 보유 지지시키는 스페이스(단차 간극)를 형성할 수 있고, 용이하게 시일 효과를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 도 2에서는, 외륜측 자성 유체(15a)는, 간극 G1에 보유 지지되어 있지만, 자석(12)의 외주면과 외륜(5)의 내주면 사이의 간극이나, 극판(14)과 외륜(5)의 내주면 사이의 근소한 간극에도 침투할 수 있고, 외륜측에 있어서 충분한 시일 기능을 발휘하게 된다.

도 3은 상기한 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 실시 형태에서는, 극판(14)은, 직경 방향에 있어서 동일한 두께로 구성되어 있었지만, 도 3에 도시하는 바와 같이, 자성 유체를 보유 지지하는 부분(본 실시 형태에서는, 직경 방향 내측)을 향해 점차 두께가 얇아지도록 테이퍼 형상으로 형성해 두는 것이 바람직하다(두께가 얇은 부분을 부호 14A로 나타냄).

이러한 구성에 따르면, 자성 유체(15b)가 축 방향 외측[외륜, 내륜의 노출 단부면(5a, 3a)으로부터 외측]으로 튀어나오는 일이 없으므로, 내장 작업 시에 있어서, 자성 유체를 닦아내어 버리는 것이 방지되어, 안정된 충전 작업을 행하는 것이 가능해진다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태를 나타내는 도면이다.

이 실시 형태에서는, 극판(14)의 직경 방향의 크기를, 외륜(5)의 내주면에 대해 다소의 여유도(간극 G2)가 발생하는 정도로 형성하고 있다.

이로 인해, 자석(12)이 접착된(접착되어 있지 않아도 됨) 극판(14)을, 단순히, 내륜과 외륜의 개구측으로부터 삽입하면, 자석(12)이 단차인 수직한 면(5c)에, 자석의 흡인력에 의해 접촉되어 위치 결정, 고정되게 된다. 그리고, 이러한 내장 상태에 있어서, 간극 G 및 간극 G2에 대해, 자성 유체를 스포이트 등의 주입 기구에 의해 충전하면, 그 자성 유체는, 자기 회로(3M)에 의해 간극 G[내륜(3)과 극판(14) 사이]에 보유 지지되고, 자기 회로(5M)에 의해 간극 G2[외륜(5)과 극판(14) 사이]에 보유 지지된다. 또한, 간극 G에 충전한 자성 유체는, 그 상태로 단차측으로 이동하고, 자석(12)과 외륜(5)의 단차 부분[자석(12)과 외륜(5) 사이]에도 보유 지지되므로, 외륜측에서의 시일 효과가 보다 높아진다.

이러한 구성에 따르면, 자석(12)이 접착된 극판(14)의 내장 작업을 용이하게 행할 수 있음과 함께, 베어링의 양측 개구 부분을 시일하는 경우, 자석의 방향을 관리하기 쉬워진다. 또한, 간극 G2를 갖도록 극판(14)을 형성함으로써, 내장 작업 시에 외륜(3)에 대해 변형 부하를 부여하는 일이 없고, 베어링의 회전 성능을 저하시키는 일도 없다. 또한, 간극 G2에 대해서는, 내장 작업성 및 시일성을 고려하여 10∼500㎛, 바람직하게는 20∼200㎛로 설정하면 된다.

도 5는 상기한 제2 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면이다.

이 변형예에서는, 내륜측에 단차(3b)를 형성하고, 여기에 축 방향에 대해 수직한 면(3c)을 형성하고, 내륜측에, 도 4에 도시한 구성과 마찬가지의 자석(12) 및 극판(14)을 배치하고 있다(도 4에 도시하는 구조와 대칭인 구조).

이러한 구성의 베어링에서는, 외륜측이 회전하는 부재에 대해 설치하는 데 적합한 구조로 된다.

또한, 상기한 도 1 내지 도 3에 도시한 구성에 있어서도, 도 5에 도시한 구조와 같이, 자석(12) 및 극판(14)은, 내륜측에 장착해도 된다.

도 6은 본 발명의 제3 실시 형태를 나타내는 도면이다.

이 실시 형태에서는, 외륜(5)을 내륜(3)보다도 축 방향으로 길게 형성하여, 내륜(3)의 노출 단부면(3a)으로부터 돌출되는 신장 원통부(5D)를 형성하고, 이 신장 원통부(5D) 부분에, 상술한 구성과 마찬가지의 자성 유체 시일(10)을 배치하고 있다.

이 경우, 신장 원통부(5D)의 축 방향 길이는, 자석(12)이, 외륜측의 단차(5b)에 의해 구성되는 수직한 면(5c)에 흡착되어 위치 결정, 고정된 상태에서, 내륜(3)의 노출 단부면(3a)과의 사이에서 간극 G3이 발생하도록 설정되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 구성에서는, 자석(12)의 직경 방향의 크기 H를, 상술한 실시 형태나 변형예에 비해 크게 할 수 있으므로, 자력을 강하게 할 수 있고, 시일성을 강하게(자성 유체의 보유 지지성) 할 수 있다. 또한, 내륜측의 자성 유체(15b)는, 축 방향의 내측에 있고, 또한, 외부에 노출되지 않으므로, 내장 작업 시 등에서 닦아내어 버리는 것이 방지되어, 안정된 충전 작업을 행할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 외륜(5)측을 신장 원통부로 하였지만, 내륜(3)측을 신장 원통부로 해도 된다.

상기한 실시 형태 및 변형예의 구성에서는, 내륜(3) 및 외륜(5)의 표면에, 전해 크롬산 처리를 실시해 두는 것이 바람직하다. 이와 같이 전해 크롬산 처리를 실시해 둠으로써, 녹이나 부식에 의해 표면에 균열이나 파열이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 먼지나 이물질이 내부에 침입해 가는 것을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 구성에서는, 개구측에 배치되는 극판(14)의 축 방향 외측의 표면에, 축 방향 외측으로부터 링 형상의 실드(밀폐 커버)를 압입 고정해 두어도 된다. 이러한 실드는, 내식성, 내열성이 우수한 재료, 예를 들어 스테인리스재(SUS304)나 수지 등에 의해 형성하는 것이 가능하며, 이러한 실드를 배치함으로써, 이물질의 침입을 보다 효과적으로 방지할 수 있음과 함께, 사철과 같은 자성물(이물질)이 자석(12)에 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기한 구성에서는, 자석(12)과 외륜(5)[혹은 내륜(3)] 사이에, 두께가 얇은 와셔나 위치 결정을 위한 스페이서 부재를 배치해도 된다. 이러한 와셔나 스페이서를 배치함으로써, 치수 관리가 간략화되어, 보다 내장성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 이들 와셔나 스페이서는, 안정된 자기 회로가 형성되도록, 자성체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

실시예

상술한 바와 같이 구성되는 자성 유체 시일을 구비한 베어링에 대해서는, 방진성, 방수성이 요구되는 여러 가지 장치의 회전축 부분에 설치하는 것이 가능하며, 특히, 염분을 갖는(해수) 환경하에서는, 가혹한 조건으로 된다고 생각된다. 즉, 해수는, 점도가 낮으므로, 근소한 간극으로부터 침입하기 쉽고, 또한, 침입한 후, 건조되면, 염분이 결정화되어 잔존하고, 이러한 결정이, 전동체 부분에 부착되면 회전 성능이 현저하게 저하되어 버리기 때문이다.

이로 인해, 상술한 실시 형태의 베어링에 대해서는, 바닷가나 해상에서 사용되는 각종 낚시용 릴에 있어서의 동력 전달 부분의 구동축 부분에 배치함으로써, 구동축 부분을 장기에 걸쳐 안정적으로 지지하는 것이 가능하다.

여기서, 스피닝 릴의 핸들에 의해 회전 구동되는 회전축 부분에, 상기한 각 실시 형태의 베어링을 설치한 것과, 종래의 구성의 베어링을 설치한 것에 대해, 각각 염수를 침지시킨 후의 회전 성능(핸들을 회전 조작하였을 때에 느끼는 매끄러움)에 대해 시험한 결과를 표 1에 나타낸다.

이하의 표 1에 있어서, 종래예 1은, 핸들축(회전축)의 베어링에, 일반적으로 알려져 있는 고무 패킹을 배치하여 시일한 것, 그리고, 종래예 2는, 자성 유체 시일을 구비하고 있지만, 자석을 2매의 극판으로 끼움 지지하여 외륜측에서 고정하여 시일한 베어링(일본 실용신안 출원 공개 평1-91125호에 개시된 방식)을 설치한 것, 실시예 1은, 상술한 도 1 및 도 2에서 나타낸 실시 형태의 베어링을 설치한 것, 실시예 2는, 상술한 도 4에서 나타낸 실시 형태의 베어링을 설치한 것, 실시예 3은, 상술한 도 6에서 나타낸 실시 형태의 베어링을 설치한 것이다.

표 1에 있어서, 회전 저항에 대해서는, 회전 저항이 작은 것을 ○로, 회전 저항이 큰 것을 ×로 나타내고 있다. 또한, 관능 평가에 대해서는, 회전 조작하였을 때, 매끄럽게 느낀 것을 ○로, 꺼칠감이 있는 것을 ×로 나타내고 있다. 이 경우, 염수 침지 후의 시험에 대해서는, 5％의 염수에 1분간, 베어링 부분을 침지하면서 회전 조작을 행하고, 그 후, 건조시킨 것에 대해 회전 조작하였을 때에 얻어진 결과를 나타내고 있다.

또한, 상기한 각 구성의 시일 기능이 구비된 베어링에 대해, 그 자체의 조립 용이성과, 핸들축 부분에 내장할 때의 취급성에 관한 생산성에 대해서도 평가 시험을 행하였다. 표 1에 있어서, 조립 용이성에 관해서는, 매우 용이한 것을 ◎로, 약간 수고를 필요로 하는 것을 △로, 수고를 필요로 하는 것을 ×로 나타내고 있다. 또한, 표 1에 있어서, 취급성에 관해서는, 매우 용이한 것을 ◎로, 용이한 것을 ○로, 주의가 필요한 것을 △로 나타내고 있다.

회전 성능에 관해서는, 고무 패킹 방식(종래예 1)은, 회전 저항이 크므로, 조작이 무겁게 느꼈지만, 그 이외의 자성 유체 시일 방식(종래예 2, 및 실시예 1 내지 3)은, 회전 저항이 작고, 조작은 가볍게 느꼈다. 또한, 염수 침지 전의 초기에서는, 어느 베어링에도 회전 시에 꺼칠감은 없었다. 그리고, 염수 침지 후에 회전 조작한 바, 종래예 2의 구성에서는, 꺼칠감이 발생하였다. 이것은, 시일되어 있지 않은 부분으로부터 염수가 전동체 부분에 침입하고, 이것이 건조되어 결정화된 것에 의한 것이다. 이 경우, 종래예 1에 대해서는, 꺼칠감은 느끼지 않았지만, 장기간, 반복하여 실험을 행하여, 고무 패킹이 열화되기 시작하면, 실시예 1 내지 3과 비교하여, 조기에 꺼칠감이 발생하는 것으로 생각된다. 또한, 실시예 1 내지 3의 구성에 대해서는, 자성 유체가 유출되는 일은 없으므로, 장기에 걸쳐 매끄러운 회전 감각이 얻어지게 된다.

또한, 조립 용이성에 관해서는, 고무 패킹 방식(종래예 1)은, 고무 패킹의 배치에 다소의 수고를 필요로 하고, 실시예 1은, 극판(12)의 압입 공정이 델리케이트하므로, 다소의 수고를 필요로 하였다. 또한, 종래예 2의 방식은, 유닛화하는 것이 곤란하였으므로, 조립에 매우 수고를 필요로 하였다. 이에 반해, 실시예 2, 3의 타입에서는, 자석이 접착된 극판을 노출 단부면측으로부터 삽입하는 것만으로 좋고, 자석의 흡착력을 이용하므로, 용이하게 조립할 수 있었다.

또한, 취급성에 대해서는, 고무 패킹 방식(종래예 1)에 문제는 없지만, 자성 유체 시일 방식에서는, 실시예 3은, 자성 유체가 안쪽에 있으므로, 무심코 닦아내어 버리는 일은 없었다. 또한, 실시예 2는, 자성 유체가 개구 부분으로부터 약간 안쪽에 있으므로, 닦아내어지기 어렵고, 실시예 1 및 종래예 2에 대해서는, 자성 유체가 단부에 있으므로, 무심코 닦아내어 버리는 경우도 있어, 취급성의 면에서 주의가 필요해진다.

이상의 시험 결과로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명의 구성에 따르면, 종래의 고무 패킹 방식의 베어링이나, 외륜/내륜의 한쪽을 고정 상태로 하고, 다른 쪽에 자성 유체를 보유 지지시킨 자성 유체 시일이 구비된 베어링과 비교하면, 시일성 및 생산성의 면에 있어서, 우수한 결과가 얻어졌다.

1 : 자성 유체 시일이 구비된 베어링
3 : 내륜
3a : 노출 단부면
5 : 외륜
5b : 단차
5c : 수직한 면
5a : 노출 단부면
7 : 전동체
10 : 자성 유체 시일
12 : 링 형상의 자석
14 : 링 형상의 극판
15a, 15b : 자성 유체
G, G1∼G3 : 간극

Claims (10)

1. 자성재로 형성된 내륜과 자성재로 형성된 외륜 사이에 복수의 전동체를 개재 장착하고, 상기 내륜과 외륜의 개구측에 축방향으로 자극이 향하도록 착자된 링 형상의 자석을 배치하여 자성 유체를 보유 지지하고, 상기 복수의 전동체를 시일하는 자성 유체 시일이 구비된 베어링이며,
   상기 외륜의 전동체측 내면에 형성된 단차와,
   상기 링 형상의 자석 축방향 외측면에 접해서 배치되고, 자성재로 형성됨과 함께 상기 링 형상의 자석과 동일 형상의 링 형상의 극판과,
   상기 외륜에 형성된 단차와 상기 링 형상의 자석에 의해 보유 지지되는 외륜측 자성 유체와,
   상기 내륜과 상기 링 형상의 극판과의 간극에 보유 지지되는 내륜측 자성 유체
   를 갖는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 구비된 베어링.
2. 자성재로 형성된 내륜 및 자성재로 형성된 외륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 개재 장착되는 복수의 전동체와, 상기 내륜과 외륜의 개구측에 배치되어, 축방향으로 자극이 향하도록 착자된 링 형상의 자석과, 상기 링 형상의 자석의 축방향 외측면에 접해서 배치되고, 자성재로 형성됨과 함께 상기 링 형상의 자석과 동일 형상의 링 형상의 극판을 갖고,
   상기 링 형상의 극판을 상기 외륜의 내주면에 장착해서 고정측으로 하고, 상기 링 형상의 극판과 상기 내륜 사이, 및 상기 링 형상의 자석과 상기 내륜 사이에 각각 간극을 형성하고, 상기 링 형상의 극판과 내륜 사이의 상기 간극에 내륜측 자성 유체를 보유 지지한 자성 유체 시일이 구비된 베어링이며,
   상기 링 형상의 자석은, 상기 외륜과의 사이에서, 상기 링 형상의 극판과 내륜 사이의 상기 간극보다 좁은 간극이 발생하도록 상기 링 형상의 극판에 배치되어 있고, 상기 좁은 간극에 외륜측 자성 유체를 보유 지지한 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 구비된 베어링.
3. 자성재로 형성된 내륜과 자성재로 형성된 외륜 사이에 복수의 전동체를 개재 장착하고, 상기 내륜과 외륜의 개구측에 축방향으로 자극이 향하도록 착자된 링 형상의 자석을 배치하여 자성 유체를 보유 지지하고, 상기 복수의 전동체를 시일하는 자성 유체 시일이 구비된 베어링이며,
   상기 내륜의 전동체측 내면에 형성된 단차와,
   상기 링 형상의 자석의 축방향 외측면에 접해서 배치되고, 자성재로 형성됨과 함께 상기 링 형상의 자석과 동일 형상의 링 형상의 극판과,
   상기 내륜에 형성된 단차와 상기 링 형상의 자석에 의해 보유 지지되는 내륜측 자성 유체와,
   상기 외륜과 상기 링 형상의 극판과의 간극에 보유 지지되는 외륜측 자성 유체
   를 갖는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 구비된 베어링.
4. 자성재로 형성된 내륜 및 자성재로 형성된 외륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 개재 장착되는 복수의 전동체와, 상기 내륜과 외륜의 개구측에 배치되어, 축방향으로 자극이 향하도록 착자된 링 형상의 자석과, 상기 링 형상의 자석의 축방향 외측면에 접해서 배치되고, 자성재로 형성됨과 함께 상기 링 형상의 자석과 동일 형상의 링 형상의 극판을 갖고,
   상기 링 형상의 극판을 상기 내륜의 외주면에 장착해서 고정측으로 하고, 상기 링 형상의 극판과 상기 외륜 사이, 및 상기 링 형상의 자석과 상기 외륜 사이에 각각 간극을 형성하고, 상기 링 형상의 극판과 외륜 사이의 상기 간극에 외륜측 자성 유체를 보유 지지한 자성 유체 시일이 구비된 베어링이며,
   상기 링 형상의 자석은, 상기 내륜과의 사이에서, 상기 링 형상의 극판과 외륜 사이의 상기 간극보다 좁은 간극이 발생하도록 상기 링 형상의 극판에 배치되어 있고, 상기 좁은 간극에 내륜측 자성 유체를 보유 지지한 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 구비된 베어링.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 단차에 의한 단차면은, 상기 축방향에 대해 수직한 면 또는 경사면이며,
   상기 수직한 면 또는 경사면에, 상기 링 형상의 자석이 자력에 의해 흡착되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 구비된 베어링.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 형상의 자석은, 상기 링 형상의 극판에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 구비된 베어링.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상기 내륜 및 외륜의 표면은, 전해 크롬산 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 구비된 베어링.
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