(57)【要約】【課題】低速回転から高速回転し、更には、高負荷が作用する回転体に用いても長期に亘って安定した性能が得られる軸受装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の軸受装置は、スプール軸５を支持部７に回転可能に支持するよう構成されたたものであって、スプール軸５と支持部７との間に、転がり軸受２１と、溝２８の高速回転により生じる動圧でスプール軸５を支持する流体軸受２７とを径方向に併設したことを特徴とする。【選択図】    図１
2004278662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を支持体に回転可能に支持するよう構成された軸受装置であって、
前記回転体と支持体との間に、転がり軸受と、溝の高速回転により生じる動圧で回転体を支持する流体軸受とを径方向に併設したことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記支持体側に転がり軸受を配設し、前記回転体側に流体軸受を配設したことを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記溝を回転体の表面に形成したことを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記軸受装置は両軸受リールに装着され、前記支持体は、両軸受リールのリール本体、又はリール本体に取り付けた支軸であり、前記回転体は、スプールを取り付けたスプール軸、又はリール本体に支軸を介して支持されたスプールであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転部分とそれを支持する部分との間に配設される軸受装置に関し、詳細には、低速回転から高速回転する回転体を支持するのに適した軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸受としては、硬質樹脂や焼結金属等で形成された滑り軸受、球体や円柱状のコロを用いた転がり軸受等が一般的に知られている。また、近年では、超高速回転する軸部を支える軸受として、流体の動圧を利用した流体軸受が注目されている。流体軸受は、回転体に所定形状の溝を形成し、回転体の高速回転と共に溝が高速回転することによって流体（オイル、空気等）に動圧を生じさせ、この動圧によって軸受部分から回転体を浮上させて流体で支えるのが一般的な構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した一般的に知られている滑り軸受や転がり軸受では、以下のような問題がある。
【０００４】
滑り軸受の場合、軸と軸受とが面による接触となるので、回転抵抗が大きく、高速回転の軸を支持するのに不向きであり、また、面接触であることから、摩耗により軸受の孔形状が変形する恐れがある。
【０００５】
転がり軸受の場合、前記滑り軸受に比べ、回転抵抗は圧倒的に減るが、高速回転時にコロ（球、円柱いずれも）と、コロが案内される溝との間に生じる抵抗があるため、高速回転を長時間維持するのが困難であり、また、コロの摩耗を抑えるべくグリスを封入すると、回転抵抗が増してしまい、更に高速回転状態を維持するのが困難となる。また、転がり軸受の場合、コロ及びコロを受ける溝の真円度、コロ及び溝の形状の精度、寸法誤差、保持器の形状誤差等により、微小振動が生じ、この振動が高速回転時の軸の回転に同期しない非同期振れ（ＮＲＲＯ）を生じさせている。現在の転がり軸受の製作技術では、転がり軸受のＮＲＲＯ値は、限界まで減じられており、現状以上の性能は既に望むことができない状況となっている。
【０００６】
これに対し、上記した流体軸受によれば、流体の動圧で回転体を支えるので、軸受と回転体との対抗面部分の表面の精度に左右されずに振動の発生が少なく、また、軸受と回転体が非接触となるので、回転抵抗が少ない上に耐久性が高いという利点がある。そして、さらに、上記したように、振動の発生が少なく、回転抵抗が少ないため、回転体が超高速回転を維持し易くなり、かつ回転数の低下が少ない、という利点も得られる。
【０００７】
しかしながら、流体軸受は、流体の動圧で回転体を支える構成であるので、流体の動圧を得ることが困難な低速回転の場合、ただの滑り軸受としての機能しか発揮できず、低速回転時での摩擦が大きくなってしまう。また、動圧以上の高負荷が加わると、軸受と回転体とが接触してしまい、抵抗値が増大するため、高負荷が加わる部分に用いることは耐久性の面から好ましくない。さらに、低速回転時に高負荷が加わってしまうと、溝がより摩耗し易くなってしまい、長期に亘って使用すると充分な動圧が得られなくなり、性能が低下してしまう。
【０００８】
この発明は、上述した問題点に基づいてなされたものであり、低速回転から高速回転し、更には、高負荷が作用する回転体に用いても、長期に亘って安定した性能が得られる軸受装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、回転体を支持体に回転可能に支持するよう構成された軸受装置であって、前記回転体と支持体との間に、転がり軸受と、溝の高速回転により生じる動圧で回転体を支持する流体軸受とを径方向に併設したことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、回転体が低速回転したり高負荷が加わった場合、転がり軸受が効果的に機能し、回転体が高速回転すると、流体軸受を構成する溝部分に流体（オイル、空気等）が入り込むようになって、流体軸受が効果的に機能する。すなわち、回転体の低速回転時には、溝には動圧が生じないことから転がり軸受が機能し、回転体の高速回転時には、回転体とそれに対向する部分に発生する動圧によって均一な隙間が形成されて、回転体を抵抗無く支持するため、振動の発生がなくなり、かつ回転体の高速回転が維持され、回転数の低下が少なくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る軸受装置は、回転体が支持体に対して、低速回転から高速回転（５０００〜１００００ｒｐｍ以上）する部分であって、高速回転時では抵抗や振動を減らして回転数を低下させることなく、場合によって回転体に高負荷が作用する部分に配設することが好ましい。以下に説明する実施形態においては、軸受装置を、そのような回転体である両軸受リールのスプールの支持部分に配設したものを例示して説明する。すなわち、両軸受リールのスプールは、巻取り操作時等、低速で回転駆動されると共に、仕掛け投擲のキャスティング時には、スプールが超高速回転（瞬間的に３００００ｒｐｍを超えることがある）し、しかも低速の巻取り操作時においては、魚が掛かったこと等により高負荷が作用する場合がある。
【００１２】
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示す図であり、図１は両軸受リールの内部構成、及び軸受装置部分を拡大して示す平面図、図２は低中速回転時における軸受装置の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、図３は高速回転時における軸受装置の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００１３】
図１に示すように、魚釣用リールのリール本体１は、左右フレーム２ａ，２ｂと、これら左右フレーム２ａ，２ｂに所定の空間をもって装着される左右側板３ａ，３ｂとを備えている。左右フレーム２ａ，２ｂは、複数の支柱を介して一体化されていると共に、左右フレーム２ａ，２ｂ（左右側板３ａ，３ｂ）間には、釣糸が巻回されるスプール５ａが取り付けられたスプール軸５が回転可能に支持されている。この場合、スプール軸５は、後述する軸受装置２０によって回転可能に支持されており、スプール軸左側は、左側板３ａの内側に突出形成された支持部７に、スプール軸右側は、右フレーム２ｂに形成された支持部８に支持されている。なお、軸受装置２０は、高速回転するスプール軸を回転可能に支持するものであり、その配設位置は、上記したようにフレーム部分であっても良いし、側板部分であっても良い。
【００１４】
前記右フレーム２ｂと右側板３ｂには、軸受９を介してハンドル軸１０が回転可能に支持されており、その端部には、ハンドル１２が装着されている。前記ハンドル軸１０には、駆動歯車１４が公知のドラグ機構を介して回転可能に支持されており、駆動歯車１４は、前記スプール軸５の右フレームからの突出部分に回転可能に配設されたピニオン１６と噛合されている。
【００１５】
前記ピニオン１６は、公知のクラッチ機構を介して軸方向に摺動されるようになっており、ピニオン１６がクラッチ機構の作動部材によってスプール側に移動されたとき、スプール軸５に形成された断面非円形の係合部に嵌合して駆動力伝達状態（クラッチＯＮ）となり、ピニオン１６がクラッチ機構の作動部材によって右側板側に移動され、前記係合部から外れることで駆動力非伝達状態（クラッチＯＦＦ）となる。
【００１６】
上記した構成により、前記スプール５ａは、クラッチＯＮ状態では、ハンドル１２を回転操作することによって回転駆動され、クラッチＯＦＦ状態では、フリー回転可能状態となり、キャスティング操作をすることで、高速で回転駆動される。
【００１７】
次に、上記した軸受装置２０の構成について説明する。
軸受装置２０は、回転体であるスプール軸５と、支持体である支持部７，８との間に配設され、転がり軸受２１と流体軸受２７とを径方向に併設することで構成されており、本実施形態では、転がり軸受２１を支持部側に、流体軸受２７をスプール軸側に配設してスプール軸５を回転可能に支持している。
【００１８】
この場合、転がり軸受２１は、内輪２２、外輪２３、及び内輪２２と外輪２３との間に保持器２４によって保持された複数のコロ部材２５を備えて構成されており、流体軸受２７は、スプール軸表面、もしくはスプール軸に対向する表面部分（内輪）に溝２８を形成すると共に、スプール軸表面と内輪との間に僅かな隙間を形成することで構成されている。本実施形態の溝２８は、スプール軸５の表面に形成することで加工を容易にしており、図に示すように、転がり軸受２１の両端から中央部分に向かうＶ字状に形成されると共に、これを周方向に亘って連続形成して構成されている（ヘリングボーン形状）。
【００１９】
上記したように構成された軸受装置２０によれば、図２に示すスプール回転が低速から中速のとき（回転方向を矢印で示す）、スプール軸５の表面に形成した溝２８に動圧が作用しないため、スプール軸５は転がり軸受２１の内輪２２と接触して、転がり軸受２１による支持状態となる。そして、キャスティング初期など、スプール回転が高速になると、図３の矢印で示すように、溝２８に空気が吸入されて合流部に動圧が作用するようになり、スプール軸５は内輪２２に対して均一に浮いて流体軸受２７による支持状態となる。このとき、スプール軸５は非接触状態で高速回転しているため、回転抵抗が生じてスプール回転に制動が加わったり、或いは振動や異音の発生が効果的に抑制されるようになる。
【００２０】
上記したような軸受装置によれば、一般的に転がり軸受が苦手とする高速回転時では、スプール軸５に形成された溝２８の動圧でスプール軸を支える流体軸受２７が作用して回転抵抗を極力減じることができ、また、一般的に流体軸受が苦手とする流体の動圧が低くなった低速回転時や、高負荷が加わった際などのスプール軸と軸受部分が接触する状態となる場合には、流体軸受２７と併設された転がり軸受２１が回転することで低速回転時のスプール軸５の回転抵抗を減らすことが可能となる。すなわち、低速回転から高速回転まで、どの回転域においても極限まで抵抗を減らすことが可能となる。
【００２１】
また、スプール軸５を支持する部分に上記したように構成された軸受装置２０を配設したことで、仕掛け投擲時のスプール超高速回転時に流体軸受２７が作用して、回転抵抗を減らすので、スプール回転初期の最高回転数が高くなるのと同時に回転数の減少を抑えるので、仕掛けの投擲距離が伸びる。また、通常巻取り時等の低速回転時や魚が掛かった際などの高負荷巻取り時は転がり軸受２１が作用するので、流体軸受の摩耗を抑え、耐久性が向上するのと同時に巻取り時の抵抗が減少し、この結果、釣人の負担軽減となるので長時間の実釣も容易に行なうことが可能となる。
【００２２】
上記した実施形態における軸受装置の流体軸受は適宜変形することが可能である。例えば、図４乃至図９に示すように、流体軸受の溝の形成方法、及び溝形状は、種々変形することが可能である。
【００２３】
図４及び図５に示す変形例は、スプール軸５の端部を、断面非円形状にすると共に、ここにカラー部材３０を嵌入し、リテーナ３１によって抜け止め嵌合したものである。カラー部材３０の表面には、上記した構成と同様な形状の溝２８ａが形成されている。このように、流体軸受を構成する溝部分は、スプール軸や転がり軸受とは別体として形成することが可能である。
【００２４】
図６に示す流体軸受の溝２８ｂは、前記した構成と同様、カラー部材３０の表面にスパイラル状に形成したものである。このような形状の溝２８ａの場合、スプール軸の高速回転に伴う空気の流れが図の矢印のようになり、スプール軸端部から外側に排出された後、ギャップ部分に入り込むような構成であることから、吸入された空気が漏れないように、軸の端面領域を図１に示すシール部材２９によってシールしておく必要がある。
【００２５】
図７に示す流体軸受の溝２８ｃは、転がり軸受２１の幅よりも、両側に広くしたヘリングボーン形状としたものである。このような溝形状によれば、より大きな動圧作用が得られるようになる。
【００２６】
図８に示す流体軸受の溝２８ｄは、転がり軸受の中心位置に対する両サイドにおいて、周方向に連続的に凹凸を繰り返すラジアル状に形成したものである。このように、溝形状は適宜変形することが可能である。
【００２７】
図９（ａ）及び（ｂ）に示す流体軸受２７は、溝２８ｅを、転がり軸受２１の内輪２２の内周に形成したものである。このように、溝は、高速回転する部分（スプール軸）が動圧作用によって非接触状態になるよに構成されれば良く、スプール軸５の表面側に限られず、転がり軸受２１の内輪２２の内周面に形成しても良い。
【００２８】
図１０及び図１１は、本発明の軸受装置の第２の実施形態を示す図であり、図１０は、両軸受リールの内部構成、及び軸受装置部分を拡大して示す平面図、図１１は、軸受装置の拡大図である。
本実施形態に係る軸受装置が組み込まれる両軸受リールは、図１０に示すように、リール本体１の左右側板３ａ，３ｂ間に支軸５ｃが固定され、この固定された支軸に対して、スプール５ａが回転可能に支持されるよう構成されている（このような構成では、回転体はスプール５ａとなり、支持体は支軸５ａとなる）。
【００２９】
このような両軸受リールにおいて、軸受装置４０は、支持体となるスプール軸側に転がり軸受４１を配設し、回転体となるスプール側に流体軸受４７を配設した構成となっている。前記転がり軸受４１は、内輪４２、外輪４３、及び内輪４２と外輪４３との間に保持器によって保持された複数のコロ部材４５を備えて構成されており、流体軸受４７は、スプール５ａに一体形成された内側筒部５ｂの内周面と外輪４３との間に僅かな隙間を形成することで構成されている。この場合、流体軸受４７を構成する溝４８は、図１１に示すように、スプール５ａの内側筒部５ｂに嵌入されるカラー部材５０の内周面に形成されている。
【００３０】
このような構成の軸受装置４０においても、上記した軸受装置２０と同様な作用効果が得られる。
【００３１】
なお、流体軸受４７を構成する溝については、カラー部材を用いること無く、回転体である内側筒部５ｂ側の表面（内周面）に直接形成しても良いし、或いは図１２に示すように、転がり軸受４１側の外輪４３の表面（外周面）に形成しても良い。また、溝４８については、上記した軸受装置２０の各種変形例のようにその形状を適宜変形することが可能である。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る軸受装置は、転がり軸受と流体軸受が径方向に併設されており、回転体の低速回転時では転がり軸受が作用し、高速回転時では流体軸受が作用するものであれば、各軸受の構成部材については適宜変形することが可能である。上記した実施形態では、いずれも支持体側に転がり軸受を配設し、回転体側に流体軸受を配設したが、支持体側に流体軸受を配設し、回転体側に転がり軸受を配設した構成であっても良い。
【００３３】
また、本発明に係る軸受装置は、上記したような両軸受リールに限られず、例えば、パソコン等に組み込まれるハードディスクドライブのように、低速回転から高速回転する回転体部分に用いたり、或いは、低負荷で高速回転すると共に、高負荷で低速回転するような各種の回転体部分に用いることが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の軸受装置によれば、低速回転から高速回転する回転体を安定して支持することが可能となり、更に、そのような回転体に高負荷が作用しても、長期に亘って安定した性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】両軸受リールの内部構成、及び軸受装置部分を拡大して示す平面図。
【図２】低中速回転時における軸受装置の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図。
【図３】高速回転時における軸受装置の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図。
【図４】軸受装置の第１の変形例を示す平面図。
【図５】軸受装置の第１の変形例の分解図。
【図６】軸受装置の第２の変形例を示す平面図。
【図７】軸受装置の第３の変形例を示す平面図。
【図８】軸受装置の第４の変形例を示す平面図。
【図９】軸受装置の第５の変形例を示す平面図であり、（ａ）はスプール軸が挿通されていない状態を示す図、（ｂ）はスプール軸が挿通された状態を示す図。
【図１０】両軸受リールの別の構成例を示す図であり、その内部構成、及び軸受装置部分を拡大して示す平面図。
【図１１】図１０に示す軸受装置の拡大図。
【図１２】図１０に示す軸受装置の変形例を示す平面図。
【符号の説明】
５  スプール軸
５ａ  軸受装置
７，８  支持部
２０，４０  軸受装置
２１，４１  転がり軸受
２７，４７  流体軸受
２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，４８  溝
【図１】
2004278662.tif 000003
【図２】
2004278662.tif 000004
【図３】
2004278662.tif 000005
【図４】
2004278662.tif 000006
【図５】
2004278662.tif 000007
【図６】
2004278662.tif 000008
【図７】
2004278662.tif 000009
【図８】
2004278662.tif 000010
【図９】
2004278662.tif 000011
【図１０】
2004278662.tif 000012
【図１１】
2004278662.tif 000013
【図１２】
2004278662.tif 000014