KR0183712B1 - Fluid bearing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 예를 들어 하드디스크 드라이버의 스핀들 모터 등에 사용될 수 있는 유체 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid bearing that can be used, for example, in a spindle motor of a hard disk driver.
본 발명에 따른 유체 베어링은, 반구체들과 스페이서와 부시 사이에 형성된 공간부를 외부와 연통시키는 통기수단을 구비하고 있으므로, 그 공간부의 압력이 높아지는 것을 방지할 수 있게 되어, 축에 대해 부시가 상대회전할 때 부하용량이 안정화된다.The fluid bearing according to the present invention includes ventilation means for communicating the space portion formed between the hemispheres and the spacer and the bush with the outside, so that the pressure of the space portion can be prevented from increasing, so that the bush is relatively opposed to the shaft. When rotating, the load capacity stabilizes.
Description
제1도는 종래 유체 베어링의 일 예를 도시한 개략적 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional fluid bearing.
제2도는 본 발명에 따른 유체 베어링의 개략적 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a fluid bearing according to the present invention.
제3도는 제2도에 도시된 스페이서의 개략적 사시도.3 is a schematic perspective view of the spacer shown in FIG.
제4도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 개략적 단면도.4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment according to the present invention.
제5도는 제4도에 도시된 실시예에서의 반구체의 주요부위의 개략적 사시도.FIG. 5 is a schematic perspective view of a major part of the hemisphere in the embodiment shown in FIG.
제6도는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 개략적 단면도.6 is a schematic cross-sectional view of another embodiment according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 유체베어링 10 : 축100: fluid bearing 10: shaft
11 : 제2통기구 12 : 보조 통기구11: second vent 12: auxiliary vent
20, 30 : 반구체 21, 31 : 대직경부20, 30: hemisphere 21, 31: large diameter part
22, 32 : 소직경부 40 : 부시22, 32: small diameter 40: bush
50 : 스페이서 51 : 제1통기구50 spacer 51 first vent hole
본 발명은 예를 들어 하드디스크 드라이버의 스핀들모터 등에 사용될 수 있는 유체 베어링에 관한 것으로, 특히 내부압력 증대에 따른 부하용량의 불안정성을 억제할 수 있도록 개선된 유체 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid bearing that can be used, for example, in a spindle motor of a hard disk driver. More particularly, the present invention relates to an improved fluid bearing capable of suppressing instability of a load capacity caused by an increase in internal pressure.
유체 베어링은 비접촉식 베어링으로서, 볼베어링 등과 같은 접촉식 베어링에 비하여 마찰저항이 거의 발생하지 않으므로, 예를 들어 하드디스크 드라이버의 스핀들 모터 등과 같이 고속 회전이 요구되는 부품에 널리 사용된다.Fluid bearings are non-contact bearings, and since frictional resistance hardly occurs as compared with contact bearings such as ball bearings, they are widely used in parts requiring high speed rotation, such as spindle motors of hard disk drivers.
이러한 유체 베어링의 일 예가 제1도에 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 외주면에 복수의 그루우브(미도시)를 갖는 한 쌍의 반구체(2,3)가 축(1)에 끼워져 고정되어 있는데, 이 반구체들(2,3) 사이에는 스페이서(5)가 개재되어 있다. 또한 유체 베어링(9)에는, 상기 반구체들(2,3)의 외주를 감싸는 부시(4)를 구비하고 있다. 이 부시(4)의 내주면은 상기 반구체들(2,3)의 외주면과 소정간격을 두고 대면하도록 형성되어 있다.One example of such a fluid bearing is shown in FIG. Referring to the drawings, a pair of hemispheres 2 and 3 having a plurality of grooves (not shown) on the outer circumferential surface are fitted to the shaft 1 and fixed therebetween, and the spacers are arranged between the hemispheres 2 and 3. (5) is interposed. In addition, the fluid bearing 9 is provided with a bush 4 surrounding the outer circumference of the hemispheres 2 and 3. The inner circumferential surface of the bush 4 is formed to face the outer circumferential surfaces of the hemispheres 2 and 3 at a predetermined interval.
이러한 구성의 유체베어링(9)에 있어서, 반구체들(2,3)이 고정된 축(1)에 대해 부시(4)가 상대회전할 때, 반구체들(2,3)의 외주면에 형성된 그루우브에 유입되는 유체의 압력에 의해, 부시(4)는 반구체들(2,3)과 소정간격을 유지한 상태로 비접촉 상대회전하게 된다.In the fluid bearing 9 of this configuration, when the bush 4 rotates relative to the axis 1 on which the hemispheres 2 and 3 are fixed, they are formed on the outer circumferential surface of the hemispheres 2 and 3. Due to the pressure of the fluid flowing into the groove, the bush 4 is in a non-contact relative rotation while maintaining a predetermined distance from the hemispheres 2 and 3.
이를 좀더 상세히 설명하면, 부시(4)의 상대회전시에 유체가 상기 그루우브를 통해 반구체들(2,3)의 대직경부측으로부터 소직경부측으로 유입되게 된다. 따라서, 반구체들(2,3)의 외주면(부시의 내주면에 대면하는 상기 그루우브들의 내면을 포함함)과 부시의 내주면 사이의 유체의 압력이 높아지며, 그 유체의 압력은 반구체들(2,3)의 외주면 및 부시(4)의 내주면 전체에 고르게 작용하여 반구체(2,3)가 축방향 및 반경방향으로 부시(4)의 정중앙부에 위치되도록 한다. 따라서, 부시(4)의 상대회전시에 반구체들(2,3)과의 접촉이 방지된다.In more detail, in the relative rotation of the bush 4, the fluid is introduced into the small diameter side from the large diameter side of the hemispheres 2 and 3 through the groove. Therefore, the pressure of the fluid between the outer circumferential surface of the hemispheres 2 and 3 (including the inner surface of the grooves facing the inner circumferential surface of the bush) and the inner circumferential surface of the bush is increased, and the pressure of the fluid is reduced to the hemispheres 2. It acts evenly on the outer circumferential surface of (3) and the entire inner circumferential surface of the bush (4) so that the hemispheres (2, 3) are located at the center of the bush (4) in the axial direction and the radial direction. Thus, contact with the hemispheres 2 and 3 during relative rotation of the bush 4 is prevented.
반구체들(2,3) 사이에는 스페이서(5)가 설치되어 있으며, 그 스페이서(5)의 외주면과 부시(4)의 내주면 사이에 공간부(6)가 형성된다. 이 공간부(6)는 반구체들(2,3)의 외주면과 부시(4)의 내주면 사이의 틈새와 통하도록 되어 있을 뿐 다른 쪽으로는 통하지 않도록 되어 있다. 따라서, 부시(4)의 비접촉 상대회전을 위해 유입되는 유체는 공간부(6)로 유동되게 되며, 공간부(6) 내로 유입된 유체는 그 공간부(6)에 머물러 있게 된다.A spacer 5 is provided between the hemispheres 2 and 3, and a space 6 is formed between the outer circumferential surface of the spacer 5 and the inner circumferential surface of the bush 4. The space 6 is intended to communicate with a gap between the outer circumferential surfaces of the hemispheres 2 and 3 and the inner circumferential surface of the bush 4 but not to the other side. Therefore, the fluid flowing for the non-contact relative rotation of the bush 4 is flowed into the space 6, and the fluid introduced into the space 6 remains in the space 6.
한편, 부시(4)와 반구체들(2,3)간의 비접촉 상태는 실질적으로 반구체들(2,3)의 외주면과 부시(4)의 내주면 사이의 유체의 압력에 의해 유지되며, 공간부(6) 내의 유체의 압력은 상기 부시(4)와 반구체들(2,3)간의 비접촉 상태의 유지에 크게 기여하지 않으므로, 공간부(6) 내의 유체의 압력의 높고 낮음에 의해 부시(4)와 반구체들(2,3) 간의 비접촉상대의 유지여부가 좌우되는 것은 아니다.Meanwhile, the non-contact state between the bush 4 and the hemispheres 2 and 3 is substantially maintained by the pressure of the fluid between the outer circumferential surface of the hemispheres 2 and 3 and the inner circumferential surface of the bush 4. Since the pressure of the fluid in 6 does not contribute significantly to the maintenance of the non-contact state between the bush 4 and the hemispheres 2, 3, the bush 4 is caused by the high and low pressure of the fluid in the space 6. ) And the maintenance of the contactless contact between the hemispheres (2, 3) is not dependent.
그런데, 이러한 유체 베어링(9)에 있어서는, 상술한 바와 같이 공간부(6)로 유입된 유체가 그 공간부(6)로부터 배출되지 못하고 그 공간부(6)에 머물러 있도록 되어 있으므로, 공간부(6)내의 압력은 부시(4)의 상대회전중에 계속적으로 높아지게 되는데, 공간부 내의 압력이 너무 높아지게 되면, 그 과도한 유체의 압력이 부시(4)의 상대회전을 저해하는 요소로 작용하게 되어, 결국 부시(4)는 원활하게 상대회전되기 곤란하다는 문제점이 있다.By the way, in the fluid bearing 9, as mentioned above, since the fluid which flowed into the space part 6 is not discharged from the space part 6, but remains in the space part 6, the space part ( 6) The pressure in the bush 4 is continuously increased during the relative rotation of the bush 4, but if the pressure in the space becomes too high, the excessive fluid pressure acts as a factor to inhibit the relative rotation of the bush 4, and eventually The bush 4 has a problem that it is difficult to rotate relatively smoothly.
본 발명은 이러한 문제적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상술한 바와 같이 부시와 반구체들간의 비접촉 상태의 유지에 실질적으로 기여하지 않는 공간부 내의 유체의 압력이 과도하게 높아져서 오히려 부시의 원활한 비접촉 상대회전을 방해하는 것을 억제할 수 있도록 구조가 개선된 유체베어링을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve this problem, and as described above, the pressure of the fluid in the space portion which does not substantially contribute to the maintenance of the non-contact state between the bush and the hemispheres is excessively high, so that the smooth non-contact relative rotation of the bush It is an object of the present invention to provide a fluid bearing having an improved structure so as to suppress interference with the structure.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유체 베어링은, 축과, 그 각각이 소직경부와 대직경부를 가지며 각 소직경부가 대면하도록 상기 축에 끼워져 고정되는 한 쌍의 반구체와, 그 양측면이 상기 각 반구체의 소직경부에 밀착되는 스페이서와, 상기 축에 대해 비접촉 상대회전 가능하도록 그 내주면이 상기 반구체들의 외주면에 대해 소정간격 이격되게 대면하는 부시를 갖춘 것에 있어서, 상기 스페이서의 외주면 및 부시의 내주면 사이의 공간부를 외부와 연통시키기 위한 돌기수단을 구비한 점에 특징이 있다.In order to achieve the above object, a fluid bearing according to the present invention includes a shaft, a pair of hemispherical bodies each of which has a small diameter portion and a large diameter portion and is fitted to and fixed to the shaft such that each small diameter portion faces each other, and both side surfaces thereof. A spacer in close contact with the small diameter portion of each hemisphere and a bush whose inner circumferential surface faces a predetermined distance apart from the outer circumferential surface of the hemispheres so as to be capable of non-contact relative rotation with respect to the axis, wherein the outer circumferential surface and the bush of the spacer It is characterized in that it has a projection means for communicating the space between the inner peripheral surface of the outer.
이하 본 발명에 다른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, another preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도에는 본 발명에 따른 유체 베어링의 일 예를 나타내 보였으며, 제3도에서는 제2도에 도시된 스페이서를 발췌하여 사시도로서 도시하였다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 유체 베어링(100)은 축(10)에 끼워져 고정된 한 쌍의 반구체(20,30)와, 이 반구체들(20,30) 사이에 개재되는 스페이서(50)와, 반구체들(20,30)의 외주를 감싸며 축(10)에 대해 상대회전하는 부시(40)를 구비하고 있다.2 shows an example of a fluid bearing according to the present invention, and FIG. 3 shows a perspective view of the spacer shown in FIG. Referring to the drawings, the fluid bearing 100 according to the present invention includes a pair of hemispheres 20 and 30 fitted and fixed to the shaft 10 and a spacer interposed between the hemispheres 20 and 30. 50 and a bush 40 surrounding the outer circumference of the hemispheres 20 and 30 and rotating relative to the shaft 10.
상기 각 반구체(20,30)는, 제1도를 참조하면서 설명한 종래 유체 베어링(9)의 반구체들(2,3)와 마찬가지로, 큰 직경의 대직경부(21,31)와 작은 직경의 소직경부(22,32)를 구비하고 있으며, 외주면에는 공기등과 같은 소정의 유체가 유입되는 복수의 그루우브(미도시)가 형성되어 있다. 반구체들(20,30)은 그 소직경부들(22,32)이 상호 이격되게 대면하도록 축(10)에 끼워져 고정되며, 반구체(20,30)들의 소직경부(22,32) 사이에 상기 스페이서(50)가 개재되어 그 양측면이 각 반구체(20,30)의 소직경부(22,32)에 밀착되어 있다.Each of the hemispheres 20 and 30 is similar to the hemispheres 2 and 3 of the conventional fluid bearing 9 described with reference to FIG. Small diameter portions 22 and 32 are provided, and a plurality of grooves (not shown) are formed on the outer circumferential surface to which a predetermined fluid, such as air, flows. The hemispheres 20 and 30 are fitted and fixed to the shaft 10 so that the small diameter portions 22 and 32 face each other so as to face each other, and between the small diameter portions 22 and 32 of the hemispheres 20 and 30. The spacer 50 is interposed, and both sides thereof are in close contact with the small diameter portions 22 and 32 of the hemispherical bodies 20 and 30.
상기 부시(40)의 내주면은 반구체들(20,30)의 외주면으로부터 미세한 간격 이격되어 대면하도록 형성되어 있다.The inner circumferential surface of the bush 40 is formed to face at a slight interval from the outer circumferential surfaces of the hemispheres 20 and 30.
한편, 본 발명에 따른 유체 베어링(100)에는 부시(40)가 축(10)에 대해 상대회전할 때, 각 반구체(20,30)의 소직경부(22,32)와 부시(40)와 스페이서(50)사이에 형성된 공간부(60) 내의 유체 압력이 높아지는 것을 방지하기 위하여, 그 공간부(60)를 외부와 연통시키는 통기수단이 마련되어 있다.On the other hand, in the fluid bearing 100 according to the present invention, when the bush 40 rotates relative to the shaft 10, the small diameter portions 22 and 32 and the bush 40 and the hemispheres 20 and 30 are rotated. In order to prevent the fluid pressure in the space 60 formed between the spacers 50 from increasing, ventilation means for communicating the space 60 with the outside is provided.
상기 통기수단으로서, 본 실시예의 유체 베어링(100)은 제1통기구(51)와 제2통기구(11)를 구비하고 있다. 상기 제1통기구(51)는, 스페이서(50)의 일측면에 인입된 채널형 홈부(51a)에 의해, 반구체(30)의 소직경부(32)와 스페이서(50) 사이에 형성된다. 상기 제2통기구(11)는 축(10)의 몸체 중심부에 형성된 것으로서, 그 일측은 보조통기구(12)를 개재시켜 상기 제1통기구(51)와 연통되어 있으며, 타측은 축(10)의 단부를 통해 외부와 연통되어 있다.As the venting means, the fluid bearing 100 of the present embodiment includes a first vent 51 and a second vent 11. The first vent 51 is formed between the small diameter portion 32 of the hemisphere 30 and the spacer 50 by a channel-shaped groove 51a drawn in one side of the spacer 50. The second vent 11 is formed in the center of the body of the shaft 10, one side thereof is in communication with the first vent 51 via the auxiliary vent 12, the other end of the shaft 10 It communicates with the outside through.
이러한 유체 베어링(100)에 있어서, 부시(40)의 상대회전시에 상기 반구체들(20,30)의 대직경부(21,31)측으로부터 그루우브로 유입되어 반구체들(20,30)의 외주면(부시의 내주면에 대면하는 상기 그루우브들의 내면을 포함함)과 부시(40)의 내주면 사이에 위치되는 유체의 압력에 의해 부시(40)는, 그 내주면이 상기 반구체들(20,30)에 대해 축방향 및 반경방향으로 이격된 상태로 비접촉 상대회전하게 된다. 그리고, 부시(40)의 비접촉 상대회전에 기여한 유체는 반구체들(20,30)의 소직경부(22,32)와 부시(40)와 스페이서(50) 사이에 형성되는 공간부(60) 측으로 유동하게 된다. 이처럼, 공간부(60) 측으로 유동되는 유체는 제1통기구(51) 및 제2통기구(11)를 통해 외부로 배출되어 공간부(60)내의 과도하게 압력이 높아지는 것이 방지된다. 따라서, 부시(40)가 축(10)에 대해 상대회전할 때 그 부시(40)의 상대회전이 방해받지 않게 된다.In the fluid bearing 100, the hemispheres 20 and 30 are introduced into the groove from the large diameter portions 21 and 31 of the hemispheres 20 and 30 at the relative rotation of the bush 40. The pressure of the fluid located between the outer circumferential surface of the groove (including the inner surface of the grooves facing the inner circumferential surface of the bush) and the inner circumferential surface of the bush 40 is such that the inner circumferential surface of the bush 40 is The non-contact relative rotation in the spaced apart axial and radial directions with respect to 30). The fluid contributing to the non-contact relative rotation of the bush 40 is directed to the small diameter portions 22 and 32 of the hemispheres 20 and 30 and the space portion 60 formed between the bush 40 and the spacer 50. Will flow. As such, the fluid flowing toward the space 60 is discharged to the outside through the first vent 51 and the second vent 11 so that excessive pressure in the space 60 is prevented. Thus, when the bush 40 rotates relative to the shaft 10, the relative rotation of the bush 40 is not disturbed.
참고로, 공간부(60)내의 유체가 통기수단에 의해 유체 베어링(100)의 외부로 배출되더라도, 반구체들(20,30)의 대직경부(21,31) 측으로부터 유입되는 유체가 상기 통기수단을 통해 순간적으로 일괄적으로 배출되지는 않으며 또한, 공간부(60)내로 유입되는 유체의 유량이 통기수단을 통해 배출되는 유량보다는 작으므로, 부시(40)의 내주면과 반구체들(20,30)의 외주면 사이의 유체 즉, 부시(40)의 비접촉 상대회전에 기여하는 유체는 높은 압력을 유지할 수 있으므로, 그 압력에 의해 부시(40)는 원할하게 상대회전될 수 있는 것이다.For reference, even though the fluid in the space 60 is discharged to the outside of the fluid bearing 100 by the venting means, the fluid flowing from the large diameter portions 21 and 31 of the hemispheres 20 and 30 is vented. Since the flow rate of the fluid flowing into the space portion 60 is not instantaneously discharged through the means and is smaller than the flow rate discharged through the ventilation means, the inner circumferential surface of the bush 40 and the hemispheres 20, The fluid between the outer circumferential surfaces of 30, that is, the fluid contributing to the non-contact relative rotation of the bush 40 can maintain a high pressure, so that the bush 40 can be smoothly rotated by the pressure.
한편, 본 실시예에 있어서는 스페이서(50)에 채널형 홈부(51a)를 형성하고, 이 채널형 홈부(51a)에 의해 반구체(30)와 스페이서(50) 사이에 상기 제1통기구(51)를 형성하였다. 그러나 스페이서(50)에 채널형 홈부를 마련하는 대신에, 제5도에 도시된 바와 같이 반구체(30)의 소직경부(32)에 홈부(39)를 마련하고 그 홈부(39)에 의해, 제4도에 도시된 바와 같이 상술한 기능의 제1통기구(51)가 구성되도록 할 수도 있다.On the other hand, in this embodiment, the channel-shaped groove 51a is formed in the spacer 50, and the channel-shaped groove 51a is provided between the hemispherical body 30 and the spacer 50. Was formed. However, instead of providing a channel-shaped groove in the spacer 50, as shown in FIG. 5, the groove 39 is provided in the small diameter portion 32 of the hemisphere 30, and by the groove 39, As shown in FIG. 4, the first vent 51 having the above-described function may be configured.
또한 제2도 및 제4도에 도시된 실시예의 유체 베어링은 축(10)의 몸체 중심부에 제2통기구(11)가 형성되어 있으나, 제6도에 도시된 바와 같이 축(10)의 외주에 그 축(10)의 길이방향으로 채널(13)을 가공하고 이 채널(13)에 의해 제2통기구를 형성할 수도 있으며, 축(10)의 외주면에 채널(13)을 형성하는 대신에, 반구체(30)의 내주면에 채널을 형성하여 제2통기구를 형성할 수도 있을 것이다. 이러한 경우에 제2통기구의 일측은 제1통기구(51)와 연결되고 타측은 반구체(30)의 대직경부(31) 측으로 개구되게 된다. 본 실시예의 유체 베어링은 상술한 실시예들과 동일한 기능을 수행하게 되며, 상술한 실시예들에 비하여 제2통기구를 형성하기 위한 가공이 용이하다는 장점이 있다.In addition, the fluid bearing of the embodiment illustrated in FIGS. 2 and 4 has a second vent 11 formed at the center of the body of the shaft 10, but as shown in FIG. The channel 13 may be machined in the longitudinal direction of the shaft 10 and a second vent may be formed by the channel 13, and instead of forming the channel 13 on the outer circumferential surface of the shaft 10, A channel may be formed on the inner circumferential surface of the sphere 30 to form a second vent. In this case, one side of the second vent is connected to the first vent 51 and the other side is opened to the large diameter portion 31 side of the hemisphere 30. The fluid bearing of the present embodiment performs the same function as the above-described embodiments, and has an advantage in that processing for forming the second vent is easier than the above-described embodiments.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 유체 베어링은, 스페이서의 외주면과 부시의 내주면 사이에 형성된 공간부를 외부와 연통시키는 통기수단을 구비하고 있으므로, 부시의 상대회전 중에 그 공간부 내의 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있게 되며, 따라서 그 공간부 내의 과도한 압력으로 인하여 부시의 원할한 상대회전이 방해받는 것이 억제될 수 있다.As described above, the fluid bearing according to the present invention includes ventilation means for communicating with the outside the space formed between the outer circumferential surface of the spacer and the inner circumferential surface of the bush, so that the pressure in the space becomes excessively high during the relative rotation of the bush. Can be prevented, and thus, the excessive relative rotation of the bush can be prevented from being disturbed by excessive pressure in the space.
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