KR20150052783A

KR20150052783A - 자성 유체 시일이 부착된 베어링 및 자성 유체 시일이 부착된 베어링을 배치한 낚시용 릴

Info

Publication number: KR20150052783A
Application number: KR1020140151123A
Authority: KR
Inventors: 다케시게 오하라
Original assignee: 글로브라이드 가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2015-05-14
Also published as: CN104632899A; KR102338754B1; EP2871380A3; EP2871380A2; US9797451B2; JP6231355B2; JP2015089358A; EP2871380B1; US20150122930A1; CN104632899B

Abstract

본 발명의 과제는 방수ㆍ방진 기능을 손상시키지 않고 저토크화가 도모되는 자성 유체 시일이 부착된 베어링을 제공하는 것이다.
본 발명의 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)은 내륜(3a)과 외륜(3b)의 개구측에 링 형상의 자석(21)을 배치하여 자성 유체를 보유 지지하고, 복수의 전동체(3c)를 시일한다. 자석(21)은 축방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있고, 링 형상의 자석(21)을 끼움 지지하여, 내륜 및 외륜 중 어느 한쪽을 고정측, 다른 쪽을 간극측으로 한 링 형상의 외측 극판(22) 및 링 형상의 내측 극판(23)을 구비하고, 외륜과 상기 외측 극판 사이, 외륜과 내측 극판 사이, 외륜과 자석 사이 중 1개소 이상에 보유 지지되는 외륜측 자성 유체(25b)와, 내륜과 외측 극판 사이, 내륜과 내측 극판 사이, 내륜과 자석 사이 중 1개소 이상에 보유 지지되는 내륜측 자성 유체(25a)를 갖는다.

Description

자성 유체 시일이 부착된 베어링 및 자성 유체 시일이 부착된 베어링을 배치한 낚시용 릴{BEARING WITH MAGNETIC FLUID SEAL AND FISHING REEL PROVIDED WITH BEARING WITH MAGNETIC FLUID SEAL}

본 발명은 각종 구동력 전달 기구에 배치되어, 회전축을 회전 가능하게 지지함과 함께, 내부에 먼지나 수분 등의 이물질이 침입하지 않도록 하는 자성 유체 시일이 부착된 베어링에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그와 같은 자성 유체 시일이 부착된 베어링을 구동력 전달 기구의 회전축의 지지 부재로서 배치한 낚시용 릴에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 구동력 전달 기구에 설치되는 회전축은 베어링을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 경우, 베어링은 내륜과 외륜 사이에 주위 방향을 따라서 복수의 전동체(구름 부재)를 수용한, 소위 볼 베어링을 사용하는 경우가 많고, 이에 의해 회전축의 회전 성능의 향상을 도모하고 있다.

상기와 같은 베어링은 다양한 구동 장치에 있어서의 구동력 전달 기구의 회전축의 지지 수단으로서 사용되지만, 구동 장치에 따라서는, 베어링 부분을 통과하여, 내부에 먼지, 수분 등의 이물질의 침입을 방지하고 싶은 경우가 있다. 또한, 베어링 그 자체에 이물질이 침입하면, 회전 성능이 열화되거나, 노이즈가 발생하는 등의 문제가 발생한다. 이와 같은 문제의 대책으로서, 베어링에 근접하는 회전축의 외주에, 탄성재를 포함하는 시일 부재를 접촉시켜 베어링 부분의 방수, 방진을 도모하는 것이 행해지고 있지만, 탄성재를 포함하는 시일 부재의 접촉압의 영향으로, 회전축의 회전 성능이 저하되어 버린다. 특히, 구동 장치이기도 한 양 베어링 타입의 낚시용 릴(베이트 캐스트 릴)에서는, 스풀을 회전 가능하게 지지하는 회전축이 원활하게 회전하는 것이 요구되어, 베어링으로서는 이물질의 침입을 방지할 수 있고, 또한 저토크로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 회전축의 회전 성능을 저하시키지 않고, 베어링 부분에 대한 이물질의 침입 방지를 도모하는 구성으로서, 자성 유체 시일이 부착된 베어링(자기 시일 기구가 부착된 베어링)이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 핸들 조작으로 회전 구동되는 회전축을 지지하는 베어링을 자성 유체로 시일하도록 한 자성 유체 시일이 부착된 베어링을 조립한 낚시용 릴이 개시되어 있다. 이 특허문헌에 개시되어 있는 낚시용 릴의 베어링은 베어링의 내륜 또는 외륜과 자석을 보유 지지하는 보유 지지판(극판) 사이에 자성 유체를 보유 지지한 시일 구조로 되어 있다. 즉, 내륜과 외륜 사이에 자성체를 배치하여 전동체를 폐색함과 함께, 자성체의 일측을 고정하고, 타측의 간극에 자성 유체를 충전함으로써, 전동체를 밀폐 상태로 시일하여, 회전 성능에 영향을 미치는 전동체 부분으로의 이물질의 침입을 방지하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2013-110호

그러나, 상기한 공지 문헌에 개시되어 있는 베어링은 자석 및 극판의 고정측으로부터의 이물질의 침입을 확실하게 방지할 수 없어, 해수, 먼지 등이 부착, 침입하기 쉬운 환경의 엄격한 상황 하에서 사용되는 낚시용 릴에 사용한 경우, 해수가 내부에 침입하여 염분기를 일으켜, 원활한 회전 성능을 장기간에 걸쳐서 유지할 수 없게 될 가능성이 있다.

특히, 베이트 캐스트 타입의 낚시용 릴(양 베어링 릴)에 그와 같은 베어링을 배치하는 것이면, 방수ㆍ방진 효과 외에, 가능한 한 저토크 타입으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

그런데, 자성 유체 시일이 부착된 베어링은 그 구성 요소에 대해 상세하게 검토하면, 토크를 낮게 하는 것을 저해하는 다양한 요인이 존재하고 있다. 요인 중 하나로서는, 베어링의 내외륜 사이에 상기한 바와 같은 자성 유체 시일을 배치하면, 자석 및 이를 보유 지지하는 극판에 의해 자기 회로가 형성되고, 이것이 내외륜을 서로 접근시키려고 하는 힘이 되어, 전동체의 회전에 대해 부하(저항)를 발생시키고 있다는 것을 들 수 있다. 이 경우, 극판과 내륜(또는 외륜) 사이의 간극을 접근시키면, 형성되는 자기 회로의 자력이 강해져 자성 유체의 보유 지지 능력이 향상되(시일 효과는 높아지)지만, 그만큼, 내외륜을 접근시키려고 하는 힘도 커지고, 이에 의해 전동체(구름 부재)에 대한 부하가 높아져 토크가 커져 버린다. 또한, 전동체측에 발생하는 자력이 강해지면, 전동체와 이것에 접촉하는 내외륜의 흡인력이 높아지고, 이것이 부하로 되어 토크가 커지는 요인으로도 된다. 즉, 내외륜 사이에 자성 유체 시일을 배치하는 구성에 있어서, 방수ㆍ방진 효과를 높이면서 저토크화를 도모하기 위해서는, 내외륜을 접근시키려고 하는 자력(자기 회로에 의한 자력)을, 시일 효과가 손상되지 않는 범위에서 형성하고, 또한, 전동체측에는 강한 자계가 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다고 생각된다.

본 발명은 상기한 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 방수ㆍ방진 기능을 손상시키지 않고 저토크화가 도모되는 자성 유체 시일이 부착된 베어링 및 그와 같은 자성 유체 시일이 부착된 베어링을 배치한 낚시용 릴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 부착된 베어링은 내륜과 외륜 사이에 복수의 전동체를 개재 장착하여, 상기 내륜과 외륜의 개구측에 링 형상의 자석을 배치하여 자성 유체를 보유 지지하고, 상기 복수의 전동체를 시일하는 구성이며, 상기 링 형상의 자석은 축방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있고, 상기 링 형상의 자석을 끼움 지지하고, 내륜 및 외륜 중 어느 한쪽을 고정측, 다른 쪽을 간극측으로 한 링 형상의 외측 극판 및 링 형상의 내측 극판을 구비하고, 상기 외륜과 상기 외측 극판 사이, 상기 외륜과 상기 내측 극판 사이, 상기 외륜과 상기 자석 사이 중 1개소 이상에 보유 지지되는 외륜측 자성 유체와, 상기 내륜과 상기 외측 극판 사이, 상기 내륜과 상기 내측 극판 사이, 상기 내륜과 상기 자석 사이 중 1개소 이상에 보유 지지되는 내륜측 자성 유체를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 자성 유체 시일이 부착된 베어링은 각종 구동 장치의 회전축(구동축)을 지지하는 부분에 배치된다. 상기 자성 유체 시일이 부착된 베어링에는 링 형상의 자석 및 이를 끼움 지지하도록 보유 지지하는 외측/내측 극판에 의해, 내외륜의 각각에, 내륜측 자성 유체 및 외륜측 자성 유체가 보유 지지되어 있으므로, 내륜의 내측 표면 및 외륜의 내측 표면을 따르기 쉬운 수분이나 티끌 등의 이물질의 내부로의 침입이 확실하게 방지되고, 이에 의해 베어링의 회전 성능을 유지하여 회전축의 매끄러운 회전을 장기간에 걸쳐서 유지하는 것이 가능해진다. 이 경우, 내륜측 자성 유체 및 외륜측 자성 유체는 상기 자석 및 이를 끼움 지지하는 외측/내측 극판에 의해 형성되는 자기 회로에 보유 지지되지만, 자석과 전동체 사이에 내측 극판이 존재함으로써, 전동체 부분에는 강한 자계가 발생하는 일은 없고, 전동체와 이것에 접촉하는 내외륜의 흡인력을 억제하여 저토크화를 도모하는 것이 가능해진다.

상기한 구성의 자성 유체 시일이 부착된 베어링은 사용 환경이 엄격한 각종 낚시용 릴의 회전축 부분에 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 캐스팅 릴로서 사용되는 양 베어링 릴에서는 방수ㆍ방진 효과 외에, 스풀의 프리 회전성이 중요해지고, 그와 같은 스풀축 부분을 회전 가능하게 지지하는 베어링은 저토크로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 그와 같은 낚시용 릴의 스풀축 부분에 배치되는 자성 유체 시일이 부착된 베어링은 어느 정도 크기가 한정되는 것이고, 자성 유체가 보유 지지되는 간극은 0.05㎜ 내지 0.3㎜의 범위로 설정해 둠으로써, 방수ㆍ방진 효과 외에, 저토크화를 도모하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 방수ㆍ방진 기능을 손상시키지 않고 저토크화가 도모되는 자성 유체 시일이 부착된 베어링 및 그와 같은 기능을 구비한 낚시용 릴을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 제1 실시 형태를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시하는 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 주요부 확대도.
도 3은 도 2에 도시하는 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 변형예를 도시하는 도면.
도 4는 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 제2 실시 형태를 도시하는 주요부 확대도.
도 5는 도 4에 도시하는 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 변형예를 도시하는 도면.
도 6은 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 제2 실시 형태를 도시하는 주요부 확대도.
도 7은 회전축에 자성 유체 시일이 부착된 베어링을 배치한 낚시용 릴의 일례를 도시하는 도면.
도 8은 도 7에 도시하는 낚시용 릴의 구동력 전달 기구 부분을 도시하는 도면.
도 9는 도 7에 도시하는 낚시용 릴의 스풀축 부분을 확대하여 도시하는 도면.
도 10은 도 7에 도시하는 낚시용 릴의 핸들축 부분을 확대하여 도시하는 도면.

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

도 1 및 도 2는 본 발명에 관한 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 제1 실시 형태를 도시하는 도면이고, 도 1은 전체 구성을 도시하는 도면, 도 2는 도 1의 주요부 확대도이다.

본 실시 형태에 관한 자성 유체 시일이 부착된 베어링(이하, 베어링이라고도 칭함)(1)은 원통 형상이고 회전축(100)에 회전 가능하게 끼워 맞추어지는 내륜(3a)과, 이를 둘러싸고 구동 장치의 하우징(내부 프레임 등)(101)에 배치되는 원통 형상의 외륜(3b)과, 이들 내외륜 사이에 배치되는 다수의 전동체(구름 부재)(3c)를 구비하고 있다. 상기 전동체(3c)는 보유 지지기(도시하지 않음)에 의해 보유 지지되어 있고, 이에 의해 내륜(3a)과 외륜(3b)을 상대적으로 회전 가능하게 하고 있다.

상기 내륜(3a), 외륜(3b) 및 구름 부재(3c)는, 본 실시 형태에서는 자성을 갖는 재료, 예를 들어 크롬계 스테인리스(SUS440C)에 의해 형성되어 있고, 상기 보유 지지기는 내식성, 내열성이 우수한 재료, 예를 들어 스테인리스재(SUS304)에 의해 형성되어 있다. 또한, 전동체(3c)에 대해서는, 반드시 자성체일 필요는 없다. 예를 들어, 세라믹스계의 재료로 형성함으로써, 자장의 영향을 받지 않도록(전동체와 내외륜이 흡인되지 않도록) 할 수 있어, 저토크화하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는 내륜(3a)의 노출 단부면(3e)과 외륜(3b)의 노출 단부면(3f)이 동일 평면(대략 동일해도 됨) 상이 되도록 구성되어 있지만, 외륜(3b)을 내륜(3a)보다도 축방향으로 길게 형성해도 되고[외륜(3b)은 내륜(3a)에 대해 축방향으로 돌출된 신장 원통부를 구비하고 있어도 됨], 내륜(3a)을 외륜(3b)보다도 축방향으로 길게 형성해도 된다.

상기 내륜(3a)과 외륜(3b)의 개구측에는 자성 유체 시일(자기 시일 기구)(20)이 설치되어 있다. 이 자성 유체 시일은 본 실시 형태와 같이, 베어링 내부의 시일성을 높이기 위해, 상기 내륜(3a)과 외륜(3b)의 양측의 개구에 배치해 두는 것이 바람직하지만, 한쪽의 개구에 설치하는 구성이어도 된다.

상기 자성 유체 시일(20)은 링 형상으로 구성된 자석(21)과, 자석(21)의 축방향 외측면에 접하여 배치되어, 내륜(3a) 및 외륜(3b) 중 어느 한쪽(본 실시 형태에서는 외륜)을 고정측으로 하는 링 형상의 외측 극판(22)과, 자석(21)의 축방향 내측면에 접하여 배치되어, 외측 극판(22)과 동일한 측을 고정측으로 하는 링 형상의 내측 극판(23)을 구비하고 있고, 상기 자석(21)은 외측 극판(22)과 내측 극판(23)에 끼움 지지된 상태로 되어 있다. 또한, 자성 유체 시일(20)은 상기 자석(21)에 의해 형성되는 자기 회로에 보유 지지되는 자성 유체[외륜측 자성 유체(25a), 내륜측 자성 유체(25b)]를 갖고 있고, 이들 구성 부재에 의해, 상기 구름 부재(3c) 내에, 먼지, 수분 등이 침입하지 않도록 시일하는 기능을 갖고 있다. 또한, 자석(21) 및 양 극판(22, 23)의 반고정측(본 실시 형태에서는 내륜측)에는 내륜(3a)의 내면 사이에서 자성 유체를 보유 지지하는 간극 G가 형성되어 있다.

상기 자석(21)으로서는, 자속 밀도가 높고, 자력이 강한 영구 자석, 예를 들어 소결 제법에 의해 제작되는 네오디뮴 자석을 사용할 수 있고, 미리 축방향(베어링의 축심 방향 X)으로 자극(S극, N극)이 향하도록 착자되어 있다. 또한, 자석(21)을 끼움 지지하는 상기 외측 극판(22) 및 내측 극판(23)은 자석(21)과 대략 동일한 형상으로 되어 있고, 자성을 갖는 재료, 예를 들어 크롬계 스테인리스(SUS430)에 의해 형성되어 있다.

상기 자석(21)과 양 극판(22, 23)은 미리 접착해 두어도 되고, 접착해 두지 않아도 된다. 이 경우, 양자를 미리 접착해 둠으로써, 자석(21)의 위치 결정이나 센터링을 용이하게 행할 수 있음과 함께, 자석(21)과 극판(22, 23)이 유닛화되어, 조립 작업을 용이하게 행할 수 있게 된다.

상기 외륜측 자성 유체(25a), 내륜측 자성 유체(25b)는, 예를 들어 Fe₃O₄과 같은 자성 미립자를, 베이스 오일에 분산(계면 활성제를 이용하여 베이스 오일 내에 분산시키고 있음)시켜 구성된 것이고, 점성이 있어 자석을 근접시키면 반응하는 특성을 구비하고 있다. 이로 인해, 자성 유체(25a, 25b)는 자석(21)과, 자성 재료로 구성되는 내륜(3a), 외륜(3b) 및 극판(22, 23) 사이에서 형성되는 자기 회로(M1, M2)에 의해, 소정의 위치에 안정적으로 보유 지지된다.

또한, 본 실시 형태에서는 상기 외륜(3b)의 내면에, 자석(21)에 대해 전동체측에 단차(3g)가 형성되어 있고, 이 단차(3g)에 의해, 외륜(3b)은 개구측이 박육 영역, 전동체측이 후육 영역으로 되고, 축방향의 외측의 내외륜의 간격이 내측보다도 크게 형성되어 있다. 이와 같은 단차(3g)를 형성함으로써, 내측 극판(23)을 개구로부터 압입했을 때, 정확하게 위치 결정할 수 있게 된다. 이 경우, 본 실시 형태의 단차(3g)는 축방향에 대해 수직인 면이 되도록 형성되어 있고, 유닛화된 자석(21), 극판(22, 23)을 개구측으로부터 삽입하고, 단차(수직인 면)(3g)에 대해 덧댐(흡착됨)으로써, 정확한 위치 결정 고정을 용이하게 행할 수 있게 된다.

또한, 단차(3g)에 대해서는, 본 실시 형태와 같이, 축방향 X에 대해 수직인 면으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 계단 형상으로 형성되어 있거나, 경사 형상(경사면)으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 위치 결정, 고정하기 위한 단차에 대해서는, 내륜(3a)측에 형성해 두어도 된다.

상기 극판(22, 23)은 그 외경이 외륜(3b)의 내주면(박육 영역의 내주면)에 대해 약간 크게 형성되어 있고, 접착한 자석(21)과 함께, 외륜(3b)의 개구측으로 압입되도록 되어 있다(외륜측에 극판이 고정됨). 이 경우, 자석(21)을 끼움 지지한 극판(22, 23)의 베어링에 대한 조립은 압입 이외에도 틈새 끼워 맞춤, 자력 고정이어도 된다.

상기 자석(21)을 접착한 극판(22, 23)은 외륜(3b)에 대해 압입했을 때, 내륜(3a)의 외주면과의 사이에서, 소정의 상기 간극 G가 생기는 크기로 형성되어 있다. 상기 자석(21)은 그 직경이, 극판(22, 23)의 직경보다도 작아지도록 형성되어 있고, 도 2에 도시한 바와 같이, 자석(21)은 조립 상태에 있어서, 그 직경 방향의 단부면이, 각 극판(22, 23)의 단부면으로부터 돌출되지 않도록 각 극판에 설치되어 있다. 이 경우, 자석(21)은 조립 상태에 있어서, 외륜(3b)의 내면과의 사이에, 0.05 내지 0.10㎜ 정도의 미소 간극 G'가 생기도록 설치되어 있는 것이 바람직하고, 이와 같은 미소 간극 G' 내에 있어서도 외륜측 자성 유체(25a)가 보유 지지되어 있다. 즉, 이와 같은 미소 간극 G'를 형성하고, 거기에 외륜측 자성 유체(25a)를 보유 지지해 둠으로써, 자성 유체의 저류 기능이 발휘되어, 외측 극판(22)과 외륜(3b) 사이에 보유 지지된 외륜측 자성 유체(25a)나, 내측 극판(23)과 외륜(3b) 사이에 보유 지지된 외륜측 자성 유체(25a)가 유출되어도, 어느 정도, 시일 효과를 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같은 미소 간극 G'는 360°에 걸쳐서 형성되어 있어도 되고, 주위 방향으로 부분적으로 형성된 구성이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 자석(21)을 보유 지지하고 있는 외측 극판(22)은 외륜(3b)의 단부면(3f) 및 내륜(3a)의 단부면(3e)으로부터 오목한 상태로 위치 부여되어 있다. 구체적으로는, 외측 극판(22)은 그 개구측의 단부면(22a)이, 외륜의 단부면(3f), 내륜의 단부면(3e)에 대해, 소정량 H만큼 오목하도록 위치 부여되어 있다.

이 경우, 오목부량 H는 유지 보수 등에 의해, 외륜 부분이나 내륜 부분을 손가락으로 파지해도, 시일 부분에 보유 지지되어 있는 자성 유체(25a, 25b)가 손가락에 부착되는 것을 방지할 수 있을 정도이면 되고, 0.01 내지 1.0㎜, 바람직하게는 0.05㎜ 내지 0.5㎜ 정도 있으면 된다. 즉, 0.01㎜보다도 얕아지면, 손가락으로 파지했을 때, 손가락에 부착되거나, 다른 것과 접촉하는 경향이 강해지고, 또한 1.0㎜보다도 깊어지면, 축방향 길이가 불필요하게 길어져 버려, 조립성 등에 영향을 미쳐, 바람직하지 않다. 또한, 내외륜의 단부면에는 각각 원주 방향에 걸쳐서 테이퍼(3A, 3B)를 형성해 두어도 된다. 이와 같은 테이퍼를 형성해 둠으로써, 베어링의 조립을 행하기 쉬워진다.

상기한 바와 같이, 축방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있는 자석(21)을 끼움 지지한 극판(22, 23)을 외륜(3b)에 압입하면, 내륜(3a) 측 및 외륜(3b)측에는 축방향에 대해 대칭이 되는 자속[자기 회로(M1, M2)]이 형성된다. 이로 인해, 상기한 자석(21), 극판(22, 23)과 내륜(3a) 사이의 간극 G 및 자석(21), 극판(22, 23)과 외륜(3b) 사이에는 각각 내륜측 자성 유체(25b) 및 외륜측 자성 유체(25a)를 보유 지지시키는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 자성 유체를 실린지 등의 주입 기구에 의해 상기 간극 G에 충전하면, 내륜측에서 형성되어 있는 자기 회로(M1)에 의해, 간극 G[내륜(3a)과 외측 극판(22) 사이, 내륜(3a)과 내측 극판(23) 사이, 내륜(3a)과 자석(21) 사이 중 1개소 이상]에 내륜측 자성 유체(25b)에 의한 시일이 이루어진다. 또한, 자성 유체를 실린지 등의 주입 기구에 의해 외륜(3b)과 외측 극판(22)의 경계 부분에 충전하면, 외륜측에서 형성되어 있는 자기 회로(M2)에 의해, 외륜(3b)과 외측 극판(22) 사이, 외륜(3b)과 내측 극판(23) 사이, 또한 외륜(3b)과 자석(21) 사이(미소 간극 G') 중 1개소 이상에서 내륜측 자성 유체(25b)에 의한 시일이 이루어진다. 즉, 자성 유체를 외륜(3b)과 외측 극판(22) 사이의 간극에 충전하면, 자성 유체는 전동체측에 침투해 가고, 상기한 개소에 보유 지지됨과 함께, 충전 부분에서는 충전한 자성 유체가 융기되도록 보유 지지되어 외륜측에서 확실한 시일이 이루어진다. 또한, 상기 단차(3g)를 형성한 것에 의해, 단차의 에지 부분과 내측 극판(23)의 경계 부위에도 자성 유체가 융기되도록 보유 지지되게 되어, 시일 효과가 높아진다.

또한, 본 실시 형태에서는 상기 내륜(3a)에 자성 유체 보유 지지용 단차(3h)를 형성하고 있고, 외측 극판(22)과 내륜(3a) 사이의 간극 부분에, 이와 같은 단차(3h)를 형성한 것에 의해, 자성 유체(25b)는 극판(22)의 노출 단부면(22a)으로부터 융기되는 일 없이, 오목한 위치에서 보유 지지하는 것이 가능해진다. 이 경우, 단차(3h)의 에지 C점이 외측 극판(22)의 에지 B점보다 하방으로 되어 버리면, 외측 극판(22)과 내륜(3a) 사이에 자성 유체가 충분히 보유 지지되지 않게 되어 버리고, 단차(3h)의 에지 C점이 외측 극판(22)의 에지 A점보다 상방으로 되어 버리면, 자성 유체가 융기되어 다른 것에 부착되기 쉬워지므로, 단차(3h)에 대해서는, 그 에지 C점이 외측 극판(22)의 축방향의 두께의 범위 내(A점과 B점 사이)에 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 간극용 단차에 대해서는, 내륜측에 극판을 고정하는 경우, 외륜 부분에 형성된다.

이상과 같이 구성된 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)은 각종 구동 장치의 회전축(구동축)을 지지하는 부분에 배치된다. 상기한 바와 같이, 링 형상의 자석(21) 및 이것을 끼움 지지하도록 보유 지지하는 외측/내측 극판(22, 23)에 의해, 내외륜의 각각에, 내륜측 자성 유체(25b) 및 외륜측 자성 유체(25a)가 보유 지지되어 있으므로, 내륜(3a)의 내측 표면 및 외륜(3b)의 내측 표면을 따르기 쉬운 수분이나 티끌 등의 이물질의 내부로의 침입이 확실하게 방지되고, 이에 의해 베어링의 회전 성능을 유지하여 회전축(100)의 매끄러운 회전을 장기간에 걸쳐서 유지하는 것이 가능해진다.

이 경우, 내륜측 자성 유체(25b) 및 외륜측 자성 유체(25a)는 상기 자기 회로(M1, M2)에 보유 지지되지만, 자석(21)과 전동체(3c) 사이에 내측 극판(23)이 존재하고 있으므로, 외측 극판(22)으로부터 내측 극판(23)을 향하는 자기 회로가 형성되어, 전동체(3c)의 부분에는 강한 자계가 발생하는 일은 없고, 이에 의해, 전동체(3c)와 이것에 접촉하는 내외륜(3a, 3b)의 흡인력을 억제하여 저토크화를 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)의 구성 부재에 대해서는, 내식성을 갖는 것인 것이 바람직하다. 이는, 자성 유체(25a, 25b)로 시일되지 않는 영역에 해수 등이 침입하여 염분이 부착되어 버리는 경우가 있고, 이에 의해 발청할 가능성이 있기 때문이다. 구체적으로는, 구성 부재인 내륜(3a), 외륜(3b) 및 외측 극판(22)에 대해서는, 예를 들어 표면에 전해 크롬산 처리 또는 무전해 니켈 도금 처리 등의 내식성 처리를 실시해 둠으로써, 부재 그 자체의 내식성을 향상시키는 것이 가능해지고, 자성 유체 시일(20)로 시일되지 않는 노출 영역으로부터 발청하는 것을 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다. 혹은, 그와 같은 표면 처리를 하는 것이 아니라, 구성 재료 그 자체를 고내식성이 있는 소재(고내식재)로 구성해도 된다. 이와 같은 고내식재로서는, 예를 들어 내식성이 우수한 Cr이나 Mo을 함유한 스테인리스계의 재료로 구성할 수 있고, 상기 Cr에 대해서는, 12 내지 18％, 상기 Mo에 대해서는, 1 내지 3％ 정도 함유함으로써, 염수에 대해 내식성이 우수한 소재로 하는 것이 가능해진다. 또한, 상기와 같은 내식성 처리를 행하거나, 고내식성 재료로 구성하는 것은 내륜(3a), 외륜(3b) 및 외측 극판(22) 중, 1개 이상이면 된다.

도 3은 도 2에 도시한 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 변형예를 도시하는 도면이다.

이 변형예에서는 내륜(3a)측에 형성되는 간극 G1을, 도 2의 간극 G보다도 작게 하고 있다(G1<G).

상술한 바와 같이, 자성 유체를 보유 지지하는 간극에 대해서는, 작게 하면 할수록, 자기 회로(M1)의 자력이 강해져, 자성 유체[내측 자성 유체(25b)]를 안정적으로 보유 지지하는 것이 가능해진다. 단, 간극이 작아지는 것에 의해, 내외륜을 직경 방향으로 흡착하는 힘이 강해지고, 이것이 전동체(3c)의 회전에 대해 부하(저항)를 발생시켜, 토크가 높아져 버린다. 구체적으로는, 내륜(3a)의 내경이 7㎜, 외륜(3b)의 외경이 13㎜, 축방향 길이가 5㎜인 자성 유체 시일이 부착된 베어링이고, 상기한 간극을 바꾸어(G1이 0.06㎜, G가 0.15㎜) 토크를 측정한바, 도 3에 도시하는 구성에서는 토크가 1.4gㆍ㎝였던 것에 비해, 도 2에 도시하는 구성에서는 토크가 0.8gㆍ㎝라는 결과가 얻어지고, 자성 유체를 충전하는 간극(극판의 반고정측에 형성되는 간극)을 넓게 확보함으로써, 베어링으로서 저토크화를 도모하는 것이 가능해진다.

따라서, 베어링을 설치하는 장치의 요구 특성(간극에 보유 지지되는 자성 유체의 시일막의 강도 및 요구 토크)에 따라서, 상기 간극 G에 대해서는, 적절히 변형되는 것이 가능하다.

도 4는 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 제2 실시 형태를 도시하는 주요부 확대도이고, 도 5는 도 4에 도시하는 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 변형예를 도시하는 도면이다.

상기한 실시 형태에서 나타낸 바와 같이, 외측 극판(22)과 내측 극판(23)은 각각의 두께 T1과 T2가 동등해지도록 형성해도 되지만, 어느 한쪽의 두께를 다른 쪽의 두께보다도 두껍게 함으로써, 자기 회로의 자속 밀도를 외측과 내측에서 바꾸는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이 외측 극판(22)의 두께 T1을 내측 극판(23)의 두께 T2보다도 두껍게 해 두면(T1>T2), 외측 극판(22) 내에서 자기가 흐르는 부분이 넓어지고, 이에 의해 형성되는 자기 회로(M1, M2)는 외측 극판측의 자속 밀도가 낮아져, 상대적으로 내측 극판 영역의 자기가 높아지는 경향으로 된다. 즉, 전동체(3c)측에 발생하는 자력이 강해지고, 이에 의해, 전동체(3c)와 이것에 접촉하는 내외륜(3a, 3b)의 흡인력이 높아지고, 이것이 부하로 되어 토크가 커지는 경향으로 된다.

이로 인해, 저토크 타입의 자성 유체 시일이 부착된 베어링으로 하는 것이면, 도 5에 도시한 바와 같이, 내측 극판(23)의 두께 T2를, 외측 극판(22)의 두께 T1보다도 두껍게 형성해 두면(T2>T1), 내측 극판(23) 내에서 자기가 흐르는 부분이 넓어지고, 이에 의해 형성되는 자기 회로(M1, M2)는 내측 극판측의 자속 밀도가 낮아져, 상대적으로 외측 극판 영역의 자기가 높아지는 경향으로 된다. 즉, 전동체(3c)측에 발생하는 자력을 약하게 할 수 있고, 전동체(3c)와 이것에 접촉하는 내외륜(3a, 3b)의 흡인력을 약하게 하여 저토크로 하는 것이 가능해진다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 유닛화된 자석(21), 극판(22, 23)은 개구측으로부터 압입하면, 상기 단차(3g)에 덧대어 위치 결정할 수 있으므로, 그 유닛의 외경을, 개구 직경에 대해 다소의 헐거운 정도를 갖게 하여 구성해도 된다. 즉, 이와 같은 유도를 갖게 해 둠으로써, 유닛을 개구로부터 삽입했을 때, 외륜(3b)의 내면과 유닛의 외면 사이에는 미소 간극 G', G"가 생기므로, 이 부분에 자성 유체를 충전함으로써, 시일 효과를 더 높이는 것이 가능해진다.

상술한 구성의 자성 유체 시일(20)은 극판(22, 23)을 외륜에 고정하도록(외륜측이 고정부) 하고 있었지만, 도 6에 도시한 바와 같이, 내륜에 고정하도록 해도 된다. 즉, 내륜(3a)에, 상기 실시 형태에 있어서의 외륜에 형성한 단차(3g)와 동일한 단차(3g')를 형성하고, 이 부분에 내측 극판(23)을 덧대어, 외륜(23)의 내면과의 사이에서 간극 G를 형성하도록 해도 된다.

이와 같이 구성해도, 상기한 실시 형태와 동일한 작용 효과가 얻어진다.

이상과 같이 구성되는 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)은 다양한 구동 장치의 회전축의 지지 부재로서 사용할 수 있고, 예를 들어, 각종 낚시용 릴(스피닝 릴, 양 베어링 릴, 전동 릴 등)에 조립된 구동력 전달 기구의 회전축의 지지 부재로서 사용하는 것이 가능하다. 일반적으로 낚시용 릴은 수분, 염분, 모래, 먼지 등, 외부 환경이 엄격한 상황 하에서 사용되므로, 상기한 바와 같은 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)을 내부에 조립함으로써, 핸들의 회전 조작 등에 의해 회전 구동되는 회전축의 회전 성능을 향상시켜, 장기간에 걸쳐서 안정된 회전 특성을 얻을 수 있다.

또한, 이들 낚시용 릴 중, 특히 베이트 캐스트에 사용되는 양 베어링 릴에서는, 상기한 바와 같이, 보다 저토크화한 구성의 것을 스풀축의 지지 부재로서 사용함으로써, 방수ㆍ방진 효과 외에, 스풀의 프리 회전 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 7 내지 도 10은 본 발명에 관한 낚시용 릴의 일 실시 형태(양 베어링 릴)를 도시하는 도면이고, 도 7은 전체 구성을 도시하는 도면, 도 8은 도 7에 도시하는 낚시용 릴의 동력 전달 기구 부분을 도시하는 도면, 도 9는 도 7에 도시하는 낚시용 릴의 스풀축 부분을 확대하여 도시하는 도면, 그리고, 도 10은 도 7에 도시하는 낚시용 릴의 핸들축 부분을 확대하여 도시하는 도면이다.

본 실시 형태에서는, 이하에 설명하는 바와 같이 스풀을 회전 가능하게 지지하는 스풀축 및 권취 조작되는 핸들의 핸들축의 지지 부재로서, 상기한 구성의 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)을 배치하고 있다.

본 실시 형태에 관한 양 베어링 릴(30)의 릴 본체(31)는 좌우 프레임(32a, 32b)에 각각 커버 부재(33a, 33b)를 설치한 좌우 측판(31A, 31B)을 갖고 있고, 이들 좌우의 측판(31A, 31B) 사이에는 낚싯줄이 권회되는 스풀(34a)이 일체적으로 고정된 스풀축(34)이 상기한 구성의 베어링(1)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이들 베어링(1)은 좌우 프레임(32a, 32b)에 대해 외륜(3b)이 장착되어, 스풀축(34)을 회전 가능하게 하고 있다.

상기 스풀축(34)의 단부에는 스풀축의 축방향을 따라서 이동 가능한 피니언 기어(35)가 설치되어 있다. 이 경우, 피니언 기어는 스풀축을 동축 상에 연장시켜 지지해도 되고, 스풀축과 동축 상에 지지축을 회전 가능하게 배치하여, 그 지지축에 회전 가능하게 지지하는 구성이어도 된다.

상기 피니언 기어(35)는 공지의 전환 수단에 의해, 스풀축(34)과 걸림 결합하여 스풀축(34)과 일체로 회전하는 걸림 결합 위치(동력 전달 상태;클러치 ON)와, 스풀축(34)과의 걸림 결합 상태가 해제되는 비결합 위치(동력 차단 상태;클러치 OFF) 사이에서 축방향을 따라서 이동된다. 상기 전환 수단은 좌우의 측판(31A, 31B) 사이에 배치되는 전환 레버(36)와, 전환 레버(36)의 압하 조작에 의해 회전하는 클러치 플레이트(37)를 구비하고 있고, 전환 레버(36)를 압하 조작함으로써, 클러치 플레이트(37)를 통해 동력 전달 상태로부터 동력 차단 상태로 전환하는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 우측판(31B)측에는 우측 프레임(32b)과의 사이 및 우측 커버(33b)와의 사이에 설치되는 베어링(38) 및 상기 베어링(1)에 의해 핸들축(40)이 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 핸들축(40)의 단부에 핸들(42)이 설치되어 있다. 또한, 핸들축(40)과 우측 커버(33b) 사이에는 역전 방지 기구로서 일방향 클러치(45)가 배치되어 있고, 핸들축(40)[핸들(42)]은 낚싯줄 권취 방향으로만 회전하여 역회전이 저지되도록 되어 있다.

상기 피니언 기어(35)에는 핸들축(40)에 지지된 구동 기어(드라이브 기어)(46)가 교합되어 있고, 핸들축(40)의 단부에 장착된 핸들(42)을 회전 조작하면, 상기 드라이브 기어(46)와 피니언 기어(35)를 통해, 스풀축(34)이 회전 구동되고, 그것에 수반하여 스풀(34a)이 회전하여 낚싯줄이 권회된다.

이와 같은 형식의 낚시용 릴에서는, 특히 스풀(34a)의 회전 성능이 요구되므로, 종래에는 베어링 부분을 효과적으로 시일할 수는 없었지만, 상기한 바와 같은 구성의 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)을 배치함으로써, 방수ㆍ방진 효과가 얻어지는 것 외에, 스풀의 회전 성능을 손상시키지 않도록 하는 것이 가능해진다. 즉, 해수가 부착, 침입하기 쉬운 환경의 엄격한 상황 하에서 사용되어도, 회전축[스풀축(34), 핸들축(40)]을 회전 가능하게 지지하는 베어링 내부가 방수되어 염분기의 발생을 확실하게 방지할 수 있으므로, 안정된 시일 기능을 장기간 유지하여 회전축의 매끄러운 회전을 장기간에 걸쳐서 유지하는 것이 가능해진다.

이 경우, 스풀축(34)이나 핸들축(40)에 사용되는 베어링의 크기는 어느 정도 특정되는 것(외경이 10 내지 20㎜ 정도, 내경이 3 내지 10㎜ 정도)이고, 이와 같은 크기의 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)이면, 도 2에 도시한 간극을 0.05 내지 0.3㎜, 바람직하게는 0.1 내지 0.2㎜로 설정해 둠으로써, 충분한 시일 효과가 얻어지는 것 외에, 저토크화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같은 구성에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 내측 극판(23)의 두께를 외측 극판(22)의 두께보다도 두껍게 형성함으로써, 보다 효과적으로 저토크화를 달성할 수 있어, 스풀의 프리 회전성을 손상시키지 않도록 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태의 양 베어링 릴에서는 피니언 기어(35)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(48a, 48b) 및 핸들축(40)의 기단부측에서 핸들축을 회전 가능하게 지지하는 상기 베어링(38)에 대해서도, 동일한 시일 구조를 설치한 베어링(1)으로 해도 된다.

또한, 상기한 바와 같은 구성의 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)을 소정의 위치에 조립할 때, 그 주변에 자성체(자성재)가 있으면, 그곳으로 끌어 당겨져 조립 작업성이 저하되거나, 혹은 그 부근에 새로운 자기 회로가 형성되어 버려, 자성 유체가 이동하여 시일성이 저하될 가능성이 있다. 이로 인해, 상기한 자성 유체 시일이 부착된 베어링(1)을 릴 본체의 프레임 부분이나 커버 부분에 조립할 때에는, 그것에 인접하는 부품, 예를 들어 릴 본체, 프레임, 축, 커버, 하우징 등, 베어링에 대해 직경 방향 및 축방향에 인접하는 부품에 대해서는, 비자성 재료(알루미늄, 오스테나이트계 스테인리스, 구리 합금, 수지 등)로 구성해 두는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 조립성의 향상이 도모됨과 함께, 확실한 시일성을 유지하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되지 않고, 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

상술한 자기 시일 기구의 구성에 대해서는 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 자석이나 극판의 구성이나 배치 형태에 대해서는 적절히 변형되는 것이 가능하다. 예를 들어, 극판에 보유 지지되는 자석은 하나의 극판에 보유 지지된 구성이어도 되고, 외륜이나 내륜의 축방향의 위치 결정 방법, 또한 외륜 표면이나 내륜 표면에 대한 시일 방법 등, 적절히 변형되는 것이 가능하다.

1 : 자성 유체 시일이 부착된 베어링
3 : 베어링
3a : 내륜
3b : 외륜
3c : 전동체
20 : 자성 유체 시일(자기 시일 기구)
21 : 링 형상의 자석
22 : 외측 극판
23 : 내측 극판
25a : 외륜측 자성 유체
25b : 내륜측 자성 유체
G, G1 : 간극
G', G" : 미소 간극

Claims

내륜과 외륜 사이에 복수의 전동체를 개재 장착하여, 상기 내륜과 외륜의 개구측에 링 형상의 자석을 배치하여 자성 유체를 보유 지지하고, 상기 복수의 전동체를 시일하는 자성 유체 시일이 부착된 베어링이며,
상기 링 형상의 자석은 축방향으로 자극이 향하도록 착자되어 있고,
상기 링 형상의 자석을 끼움 지지하여, 내륜 및 외륜 중 어느 한쪽을 고정측, 다른 쪽을 간극측으로 한 링 형상의 외측 극판 및 링 형상의 내측 극판을 구비하고,
상기 외륜과 상기 외측 극판 사이, 상기 외륜과 상기 내측 극판 사이, 상기 외륜과 상기 자석 사이 중 1개소 이상에 보유 지지되는 외륜측 자성 유체와,
상기 내륜과 상기 외측 극판 사이, 상기 내륜과 상기 내측 극판 사이, 상기 내륜과 상기 자석 사이 중 1개소 이상에 보유 지지되는 내륜측 자성 유체를 갖는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 부착된 베어링.
제1항에 있어서, 상기 내측 극판은 상기 외측 극판보다도 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 부착된 베어링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외륜 또는 내륜의 전동체측 내면에는 상기 내측 극판을 덧대는 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 부착된 베어링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내륜 또는 외륜에는 상기 외측 극판과의 사이의 간극 부분에, 상기 외측 극판의 축방향 두께의 범위 내에 에지가 위치하도록, 자성 유체 보유 지지용 단차를 형성한 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 부착된 베어링.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석은, 고정측인 내륜의 내면 또는 외륜의 내면 사이에 미소 간극이 생기도록, 상기 외측 극판 및 내측 극판에 끼움 지지되어 있고, 상기 미소 간극에 자성 유체가 보유 지지되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성 유체 시일이 부착된 베어링.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 극판은 상기 외륜의 단부면 및 내륜의 단부면으로부터 오목한 상태로 위치 부여되어 있는 것을 특징으로 하는, 낚시용 릴.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외륜, 내륜, 외측 극판 중 적어도 하나 이상에, 전해 크롬산 처리 또는 무전해 니켈 도금 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 낚시용 릴.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외륜, 내륜 및 외측 극판의 부재 중 적어도 하나 이상에, 스테인리스계의 고내식재를 사용한 것을 특징으로 하는, 낚시용 릴.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 자성 유체 시일이 부착된 베어링을, 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지 부재로서 조립한 것을 특징으로 하는, 낚시용 릴.
제9항에 있어서, 상기 낚시용 릴은 양 베어링 릴이고, 상기 자성 유체 시일이 부착된 베어링을, 낚싯줄을 권회하는 스풀을 회전 가능하게 지지하는 스풀축에 배치한 것을 특징으로 하는, 낚시용 릴.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 자성 유체가 보유 지지되는 상기 간극의 간격을 0.05 내지 0.3㎜로 설정한 것을 특징으로 하는, 낚시용 릴.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성 유체 시일이 부착된 베어링의 직경 방향 및 축방향에 인접하는 부품을 비자성재로 형성한 것을 특징으로 하는, 낚시용 릴.