(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リール本体に設けたコイルとスプールに固定されスプールと一体で前記コイルの外周部を回転する磁石とで発電機を構成した魚釣用両軸受型リールであって、コイルと磁石よりなる発電機と、該発電機に接続された高速スイッチと、前記スプールの回転速度検出器と、前記スプール回転速度の変化率から演算した釣糸張力が予め設定した範囲となるように該高速スイッチの短絡または開放を指令する信号処理装置とで構成されたスプールの過回転を防止することを特徴とする魚釣用リールのバックラッシュ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、魚釣用の両軸受型リールにおいて、釣糸放出時のスプールの過回転によって発生するバックラッシュ現象を防止する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
魚釣用両軸受型リールの釣糸放出時におけるスプールの過回転を防止する手段として、スプールと一体的に回転する導電体を永久磁石よる磁界内を回転させることにより渦電流を発生させてスプールを制動する磁力ブレーキ方式とスプールと一体的に回転するブレーキシューにかかる遠心力を利用してスプールを制動する遠心力ブレーキ方式がある。
叉、特開平１０−２６２５１８号公報に見られるように、磁力ブレーキ方式と遠心力ブレーキ方式を併用したものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
磁力ブレーキ方式においては、摩擦する部品がなく耐久性に優れているとともに音の発生もなく静粛である。しかしながら、リールが回転している限り渦電流が発生するとともに、スプールの回転数が大きくなるにつれて発生する渦電流も大きくなるのでスプールに作用する制動力も大きなものとなっていた。キャスティング初期で、仕掛けが飛行中でありバックラッシュ現象発生の心配がない状態、即ち、スプールが釣糸（仕掛け）に引っ張られて高速回転している場合にも、スプールに大きな制動力が作用すること及び、常にスプールに制動力が作用していることにより、釣糸先端に結束された仕掛けの飛距離が大幅に犠牲になっていた。
【０００４】
また、遠心力ブレーキ方式においては、回転によって生じた遠心力によりブレーキパッドがスプールの内壁に押し付けられて摩擦力が生じて、この摩擦力により制動力が発生する。従って、構造はシンプルであるが、スプールに作用する制動力はスプールの回転数の二乗に比例するため高速回転時にだけ大きな制動力がかかり、低速回転時には殆どブレーキがかからない。このため、磁力ブレーキ方式と同様に釣り糸先端に結束された仕掛けの飛距離が大幅に低下するとともに、低速回転時において突風等により仕掛けの不意の失速が発生した場合はバックラッシュ現象により釣糸の絡まりが発生する。又、ブレーキパッドが摩耗するため、制動力が一定にならないことや摩耗部品を交換する必要があった。
【０００５】
一方、特開平１０−２６２５１８号公報においては、スプールの高速回転時は遠心力の作用により、スプールと連動して回転する筒状の導電体が磁石リングの溝の中に入って渦電流が発生する仕組みになっている。スプールの回転速度が落ちて遠心力が小さくなると、バネの反発力で筒状導電体が磁石リングの溝からでるため、渦電流の発生はなくなり制動力は作用しなくなる。
本方式の特徴は、スプールの高速回転時にだけ大きな制動力を与える磁力ブレーキ方式であり、磁力ブレーキ方式の問題点は解決していない。
【０００６】
一般的に、スプールの過回転によるバックラッシュ現象は、釣糸放出速度のピーク後の約１秒と、釣糸先端に結束された仕掛けが着水した直後に起きやすい。これに対して遠心力ブレーキ方式では、制動力の大きさはスプール回転速度の二乗に比例するため、スプールの回転速度とは無関係に、スプールの作動状態に対応した最適な制動力を負荷することはできなかった。
又、永久磁石等を用いる磁力ブレーキ方式においては、スプールの回転速度が増すに従って大きな制動力が得られるとともに、磁石と導電体との距離を変化させる方法によっても制動力の大きさを制御していた。本方式においては、常に、制動力が作用するため仕掛けの飛距離が低下していた。更に、磁石または導電体を移動させる必要があり、構造が複雑になるとともに安定した制御はできなかった。
【０００７】
以上のような制動方式では、向い風や横風により不意に仕掛けが失速した場合は釣糸の放出速度の変化に対応できず、スプールの過回転によるバックラッシュ現象により釣糸の絡みが発生していた。この対応策として、実用上は、常に大き目の制動力をスプールに負荷するように、制動装置を調整していた。このため、仕掛けの飛距離を大幅に低下させざるを得ない状況にあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明においては、リール本体に設けたコイルとスプールに固定されスプールと一体で前記コイルの外周部を回転する磁石とで発電機を構成した魚釣用両軸受型リールであって、コイルと磁石よりなる発電機と、該発電機に接続された高速スイッチと、前記スプールの回転速度検出器と、前記スプール回転速度の変化率から演算した釣糸張力が予め設定した範囲となるように該高速スイッチの短絡または開放を指令する信号処理装置とで構成することによりスプールの過回転を防止することとした。
【０００９】
【作用】
本発明では、スプールが釣糸から張力を受けている状態で回転している場合においては、スプールの回転速度の低下率はスプール単独で回転する場合（釣糸からの張力がない場合）に比べて少ないことに着目してなされたものである。
即ち、本発明の技術思想は、「スプールに作用する理想的な釣糸張力を予め設定しておいて、この理想的な張力を常に、スプールに負荷するようにしたものである。そして、高速スイッチの開放／短絡を行うことによりスプールに連結された発電機の負荷を制御して、釣糸からの張力を制御したものである。」
【００１０】
更に、本発明による魚釣用リールのスプール制動力制御においては、初めて、高速スイッチによる発電機の負荷制御を行ったものであり、従来のスプールの制動力制御方式とは全く異なる制御方式であり、スプールの制動力を電子制御により安定して自在に制御するとともに、スプールの回転速度の変化率を測定・演算処理して釣糸の張力を算出する。この張力が予め設定した目標値となるようにスプールに連結された発電機の負荷を高速スイッチの開放・短絡により制御するよう構成したものである。
【００１１】
スプールの理想的な制動力制御はスプールの回転速度を釣糸の放出速度と一致させるようにすることである。しかしながら、釣糸の放出速度は簡単な方法では測定できないので、釣糸の放出速度の代わりにリールの回転速度の変化率を常時測定して、その変化率より釣糸の張力を算出し、この張力が予め設定した目標値になるようにスプールに連結された発電機の短絡・開放を行って発電機の負荷を調整し、スプールに加わる制動力を制御したものである。
【００１２】
スプールの回転速度の変化率（減衰特性）と釣糸からスプールに負荷される張力の関係を図６に基いて説明する。
ある時点（Δｔｎ）で、スプールの回転速度の変化が発生すると、この時にもしスプールが釣糸からの張力を受けずに単独で自由に回転していた場合の回転速度との差（Δωｎとする）は釣糸からの張力により発生した回転駆動力（トルク）によるものである。この時の回転速度の変化率を（Δωｎ／Δｔｎ）とすれば、この時のスプールを回転させる駆動トルクＴは下記の運動方程式により計算できる。
Ｔｎ＝Ｊ＊（Δωｎ／Δｔｎ）          （１）式
ここでＪはスプールの慣性モーメントであり、Δｔｎは回転速度のサンプリング間隔（後で説明する回転速度検出器のある時点でのスリット１ピッチ分の経過時間）である。
【００１３】
（１）式よりスプールの駆動トルクが算出できれば、釣糸の作用点の半径（通常は１５〜２０ｍｍ）から張力を求めることができる。
この張力を理想的な範囲（例えば、目標値として０．０２〜０．０５Ｎ）になるように高速スイッチに開放・短絡の指令を与える。即ち、算出された釣糸からの張力が目標値を上回っている場合は信号処理装置より高速スイッチに開放指令を与えて、スプールへの制動力を解除する。逆に、釣糸からの張力が目標値を下回っている場合は信号処理装置より高速スイッチに短絡指令を与えてスプールに制動力を負荷して、スプールの過回転を防止することができる。
【００１４】
釣糸の巻回状態によってスプールの慣性モーメントと張力の作用する半径（回転半径）、即ち、釣糸からの張力による回転駆動力（トルク）が変ってくる。釣糸の放出が進むにつれて釣糸の巻回は減少してスプールの慣性モーメントが小さくなるとともに、張力の作用する回転半径が小さくなり駆動トルクも減少する。又、本制御方法におけるこれらの影響は前述のことと相俟って小さく誤差範囲であり、制御精度に影響がないことを実験により確認している。
なお、図６の下側にブレーキの作動状態を記載したが、Δｔｎの時にブレーキがＯＮ（作動状態）になっているが、ＯＮである必要はない（このグラフのみではＯＮ／ＯＦＦは決まらない）。ここではブレーキの作動状態によりスプールの回転速度の低下率が異なることを示したものである。
【００１５】
本発明によるスプールの制動力制御方式では、スプールの回転速度に関係なく、スプールにかける制動力を必要最小限となるように制御している。キャスティング初期、リールの回転数が最高回転数に達する時期、仕掛け（錘）が着水し釣糸の放出がなくなる瞬間や突風等による不意の釣糸放出時にも精度よく制動力を制御できるため、バックラッシュ現象や釣糸の弛みを防止することができるとともに、必要最小限の制動力しか負荷しないのでキャスティング時に飛距離を犠牲にすることもなくなった。
また、常に、同じ方法で制動力の制御を行っており、高速スイッチと信号処理装置等で構成しているので装置自体をシンプルで、且つ、コンパクトにできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図示した実施例に基いて本発明を説明する。図１から図４は本発明による魚釣用リールの構造に関するものである。図１は本発明による魚釣用リールの断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ位置における断面図、図３は図１のＢ−Ｂ位置における断面図、図４は図１のＣ部における拡大図である。
【００１７】
次に、図５は本発明によるスプールの制動力制御系の構成を示したブロック図、図６はスプールの回転速度の変化と釣糸張力との関係を説明するためのグラフである。
【００１８】
本発明による魚釣リールの実施例について以下に説明する。
少なくとも一対の円弧・円環形状の永久磁石２１１をスプール２００と一体回転するように構成するとともに、スプール２００はベアリング２１６によりリール本体１００に支持されており、リール本体に対して自由に回転できるように構成されている。積層鉄心２１２はスプール軸２１４を介して、リール本体１００に固定されているが、スプール２００に対しては、ベアリング２１５によって支持されているため、スプールの回転を阻害することなく、常にスプールの内側中心部に静止している。
このように、コイル２１３と積層鉄心２１２からなる導電体の外周部を、磁界を発生させながら永久磁石２１１が回転することにより、発電機を構成している。
【００１９】
次に、図５に示す本発明によるスプールの制動力制御系の構成を説明する。スプール２００と一体に回転するようにスプールに、円環状の外周部に等間隔に溝を設けたスリット２２５を固定する。このスリット２２５に相対する位置にフォトインタラプタ２２６を設置し、リール本体１００に固定する。このフォトインタラプタ２２６によりスプールの回転速度を検出する。即ち、スリットのある溝がフォトインタラプタを通過してから次の溝がフォトインタラプタを通過するまでの時間（前述のΔｔｎに相当する）を測定して、この瞬間のスプールの回転速度をデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２１９で演算して求める。同様にして、次の溝が通過する時のスプールの回転速度を演算して求める。このようにして順次、各溝間を通過する時のスプールの回転速度を演算することにより、スプールの回転速度の変化率も演算して求めることができる。このようにして、前述した（１）式より釣糸の各瞬間の張力を演算することができる。
【００２０】
スプール２００に固定された円弧・円環形状の永久磁石２１１が、リール本体１００に固定されている積層鉄心２１２とコイル巻線２１３の外周を回転するように構成された発電機と高速スイッチ、例えばトランジスタ（ＦＥＴ）２２０が電気的に接続されている。即ち、発電機を構成しているコイル巻線２１３と高速スイッチ、例えばトランジスタ２２０が電気的に接続されている。又、このトランジスタ２２０はデジタルシグナルプロセッサ２１９とも電気的に接続され、図５に示す回路を構成している。
【００２１】
次に、前述のフォトインタラプタ２２６からの信号がデジタルシグナルプロセッサ２１９に入力されるとスプールの回転速度を演算して求めるとともに、このスプールの回転速度の変化率（Δωｎ／Δｔｎ）を演算して、（１）式より釣糸張力Ｔｎを算出する。この釣糸張力Ｔｎが予め設定した範囲となるようにトランジスタ２２０に開放／短絡の指令を与える。もし、スプールの回転速度が釣糸の放出速度より早くなっていると、必然的に釣糸張力はゼロとなっている。従って、デジタルシグナルプロセッサ２１９からトランジスタ２２０に短絡指令を与えて、回路を接続状態にする。これにより、発電機で発生した起電力により電流が回路中を流れてトランジスタ２２０等の抵抗部で熱エネルギとして消費される。
【００２２】
このようにして、発電機に負荷がかかりスプールの回転速度が低下していく。スプールの回転速度が釣糸の放出速度より遅くなると、スプールには釣糸から張力を受けることになる。釣糸からの張力が予め設定した範囲に入ると、デジタルシグナルプロセッサ２１９からトランジスタ２２０に開放指令を与えてスプールへの制動力を解除する。これ以降は、スプールは釣糸によって駆動される状態になるとともに、発電機回路を切断状態に維持しているので電流は流れず、発電機には負荷がかからずにスプールは高速回転を維持できる。
【００２３】
釣糸からの張力が作用していない状態（スプール単独で回転中）では釣糸からの駆動トルクがなく、各種の抵抗によりスプールの回転速度の低下率は大きくなる。反対にスプールに釣糸からの張力が作用している場合は、この張力がスプールを回転させる駆動トルクとなるためスプールの回転速度の低下率は小さい。即ち、この状態では釣糸からスプールに張力が作用しており、バックラッシュ現象は発生しない状態にある。
【００２４】
以上のことを要約すると、本発明ではスプールの回転速度をフォトインタラプタ２２６で検出し、デジタルシグナルプロセッサ２１９でスプールの回転速度の変化率と釣糸張力を算出する。この釣糸張力が予め設定した範囲より小さい場合は、デジタルシグナルプロセッサ２１９からトランジスタ２２０へ短絡指令を与えて、発電機回路に電流を流すことにより、スプールに制動力を負荷する。この状態を釣糸張力が予め設定した範囲に入るまで維持する。釣糸張力が設定値に入るとデジタルシグナルプロセッサ２１９からトランジスタ２２０へ開放指令を与えて、発電機回路を遮断してスプールへの制動力を解除する。
【００２５】
以上のように構成された本発明において、スプールの制動力の実際の作動状態を以下に説明する。キャスティング初期の釣り糸が放出されている間は、スプール２００には釣糸から張力を受けているのでデジタルシグナルプロセッサ２１９からトランジスタ２２０へは開放指令が発信される。仕掛け（錘）が着水した直後は釣り糸からの張力はなくなり、スプールは空転状態になる。このときのフォトインタラプタ２２６からの信号により演算された釣糸張力はゼロとなり、デジタルシグナルプロセッサ２１９からトランジスタ２２０へは短絡指令が発信される。この短絡指令により、発電機は発電状態になり、且つ、スプールの回転速度が大きいので、発生起電力も大きくなっている。従って、スプール２００を回転させるための駆動トルクも大きな値を必要としている。この状態がスプールへ大きな制動力が作用した状態であり、これによりバックラッシュ現象の発生を防止することができる。
なお、発電機により発生した電流はトランジスタ及びコイルの銅損で消費されて熱となって放散される。即ち、このトランジスタ及びコイルが発電機回路の負荷（抵抗）となっている。
【００２６】
本発明は以上の実施例に限定されるものではない。即ち、本実施例においてはコイルを固定して磁石を回転させる構成としたが、この逆の構成も可能である。即ち、磁石を固定しておき、スリップリング等を使用して回転するコイルから電流を取出す構成にすることも可能である。また、永久磁石を廃止して、コイルに電池等の電源を接続して電流を流す。この電流をトランジスタで開放・短絡することによりスプールへの制動力を制御することも可能である。
叉、磁石やコイルの代わりに圧電素子を用いて、この圧電素子をトランジスタでオン・オフすることにより圧電素子の変位面をスプールに接触させたり、非接触状態にすることにより制動力の制御（遠心ブレーキのブレーキパッドを圧電素子で作動させる）を行うことも可能である。
【００２７】
本発明によるスプール回転速度の実測結果を図７に示す。本発明のようにスプールの制動力を制御したものは、従来のように磁力制御（磁力ブレーキ方式）のみの場合（制動力制御をしない場合）に比べてスプールの回転速度の低下が少なく、仕掛けが着水するまでの時間が長くなっている。即ち、仕掛けの飛距離が大きくなっている。又、着水時等に発生するバックラッシュ現象の全く発生しなかった。本発明によるすばらしい効果が確認できた。
【発明の効果】
本発明は、前述したように以下の優れた効果を奏するものでありる。
（１）バックラッシュ現象を防止するのに必要な最低限の制動力しかスプールに作用させないので仕掛けの飛距離を犠牲にすることはなく、従来に比べて仕掛けの飛距離を格段に向上させることができた。
（２）スプールに、常時必要最低限の制動力を作用させているので、向い風、横風等により不意に仕掛けが失速してもバックラッシュ現象を完全に防止できる。
（３）メカニカルブレーキが不要となり、ルワー等の巻き取り時の抵抗が少なくなり、アタリが判りやすくなった。
（４）仕掛けの着水後は、フルブレーキ状態となるので、サミング（仕掛けの着水と同時に指でスプールの回転を止める操作）が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリールの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ部の拡大図である。
【図５】本発明の制御系のブロック図である。
【図６】スプールの回転速度の減衰特性の説明図である。
【図７】本発明による張力制御の有無によるスプール回転速度の変化を測定したものである。
【符号の説明】
１００  魚釣用リール本体
２００  スプール
２１１  磁石
２１２  積層鉄心
２１３  コイル巻線
２１４  スプール軸
２１５  ベアリング
２１６  ベアリング
２１７  制御回路ケース
２１８  基板
２１９  デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
２２０  トランジスタ（ＦＥＴ）
２２１  ボタン電池
２２２  オス電極
２２３  メス電極
２２４  電極固定基板
２２５  スリット
２２６  フォトインタラプタ
２３０  カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003562364.tif 000007
【図７】
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