KR100196936B1 - 유체 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 베어링 장치에 관한 것으로, 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와, 상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크며, 길이가 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과, 상기 축의 형상과 반전된 형상으로 상기 축을 밀폐시키며 상기 축과 대접되는 지지부재와, 상기 제 2 원통부 또는 상기 제 2 원통부와 대응하고 있는 상기 지지 부재중 어느 하나에 소정 홈 면적 및 소정 예각을 갖는 직선 홈이 접속되어 형성된 헤링본 형상의 절곡부를 포함하고 있는 다수개의 동압 발생홈에 의해 소정 유체압을 발생하는 동압 발생부가 형성되어 있는 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 동압 발생부의 상기 각 절곡부는 상기 제 2 원통부의 중심으로부터 각기 다른 반경거리를 갖으면서 원형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 베어링 장치

본 발명은 유체 베어링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드러스트 하중을 지지하는 헤링본 형상의 동압 발생홈이 형성되어 있는 드러스트 베어링에 형성되는 과도한 집중 압력이 분산되도록 동압 발생홈의 절곡부 위치를 가변시켜 유체압 크기 편차를 감소시킨 유체 베어링 장치에 관한 것이다.

널리 공지된 바와 같이, 비데오 테이프 레코더의 헤드 구동장치, 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치인 스캐너 모터, 캠코더 구동 모터 등은 점차 고밀도화, 소형화가 진행되고 있으며, 이와 같은 구동장치들은 정밀하고 안정되며 초고속으로 회전할 수 있는 베어링을 필요로 하여 유체 베어링 장치가 사용되고 있는 바, 이와 같은 유체 베어링 장치들은 회전축의 회전을 방해하는 마찰력을 최소로 하도록 스파이럴 형상의 동압 발생홈, 헤링본 형상의 동압 발생홈 등 여러 가지 형상의 동압 발생홈들을 포함하고 있으며, 이와 같은 동압 발생홈의 형상에 의해 유체압의 크기 및 집중, 분산이 결정되므로 최근 동압 발생홈의 형상 개발이 꾸준히 진행되고 있다.

이와 같은 유체 베어링 장치가 적용된 VTR 헤드 구동 장치를 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 VTR 헤드 구동 장치를 도시한 단면도로써, VTR 헤드 구동 장치는 크게 보아 VTR 테이프에 기록되어 있는 영상 신호 및 음성신호를 판독하는 헤드(10)가 설치되어 있는 회전 가능한 상부 드럼(20) 및 데크 플레이트( 미도시)에 고정되어 있는 하부 드럼(30), 상기 상부 드럼(20)의 회전 중심 및 상부 드럼(20)의 드러스트 하중을 지지함과 아울러 고정축(제 1 원통부;40)에 압입 고정되어 있는 원판 형상의 드러스트 베어링(제 2 원통부;50) 및 구동 모터부(60),(70)로 구성되어 있다.

상기 고정축(40)의 외주면 원주 방향으로는 헤링본 형상의 제 1 동압 발생홈(40a)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 동압 발생홈(40a)에 의해 동압이 발생하여 상부 드럼(20)의 고속 회전시 발생하는 레이디얼 하중을 지지하도록 상부 드럼(20)에는 고정축(40)의 내주면의 직경보다 수 ㎛ 큰 직경을 갖는 부싱(80)이 고정축(40)에 끼워진 상태로 상부 드럼(20)에 고정 되어 있다.

기 언급된 구동 모터는 다시 고정축(40)의 상면에 고정되어 있는 스테이터 모터(60) 및 상부 드럼(20)에 안착되어 있는 로터(70)로 구성되어 있으며, 도면 미설명 부호인 95는 스테이터 트랜스 이고, 90은 스테이터 트랜스와 수십 ㎛ 이격되어 로터리 트랜스이다.

도 2는 상기 도 1의 드러스트 베어링에 형성된 제 2 동압 발생홈을 도시한 도면으로, 상기 드러스트 베어링(50)의 상면에는 소정 면적을 갖는 두 개의 홈이 예각으로 접속되어 절곡부(50a)가 형성되어 있는 헤링본 형상의 제 2 동압 발생홈(50b)이 형성되어 있되, 절곡부(50a)는 고정축(40)의 직경 보다는 크고 드러스트 베어링(50)의 직경보다는 작은 가상의 원주선상 D에 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 VTR 헤드 구동장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동 모터중 고정축(40)에는 스테이터(60)가 고정되어 있고 상부 드럼(20)에는 로터(70)가 고정되어 있음으로, 구동 모터에 전원이 인가되면 고정축(40)을 중심으로 상부 드럼(20)이 회전하면서 상부 드럼(20)에 설치되어 있는 헤드(10) 또한 회전하면서 비디오 테이프의 영상 신호와 음성신호를 판독하게 되는데 상부 드럼(20)의 드러스트 하중의 지지 및 상부 드럼(20)이 회전하면서 발생하는 마찰을 최소로 하기 위해서 드러스트 베어링(50)의 상면에 형성된 헤링본 형상의 제 2 동압 발생홈(50b)의 양측 유체 유입구로 소정 유체가 유입되어 드러스트 베어링(50)과 상부 드럼(20)은 무접촉 되면서 고속으로 회전하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 드러스트 베어링에 형성되어 있는 제 2 동압 발생홈의 양측단 유체 유입구로 유입된 유체가 합쳐짐으로 인해 첨두 유체압을 발생하는 절곡부는 소정 원주상에 형성되어 있어 상기 원주상에서는 과도한 유체압이 발생하고 상기 원주외의 드러스트 베어링 부분에는 유체압이 매우 미약하게 되어 회전체의 드러스트 하중을 지지하는 유체압 분포가 균일하지 않게 되어 회전체의 회전 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 드러스트 베어링의 중점을 기준으로 드러스트 베어링상에서 그 반경 크기가 주기성을 갖고 연속적으로 가변되는 소정 폐곡선상에 동압 발생홈의 절곡부를 배치하여 축 또는 드러스트 베어링이 고속으로 회전하면서 드러스트 베어링 상에 각기 다른 반경을 갖는 절곡부에 의해 발생한 첨두 유체압이 다수개의 동심원 형상으로 형성되도록 하여 과도한 유체압 집중을 방지하고 균일 유체압 분포를 갖도록 한 유체 베어링 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 유체 베어링 장치가 적용된 VTR 헤드 구동 장치를 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 드러스트 베어링을 도시한 평면도.

도 3은 본 발명에 의한 축과 축에 압입되어 있는 드러스트 베어링을 나타낸 사시도.

도 4은 본 발명에 의한 드러스트 베어링을 도시한 평면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20: 상부 드럼30: 하부 드럼

50: 드러스트 베어링50a: 절곡부

50b: 제 2 동압 발생홈

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명 유체 베어링 장치는 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와, 상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크며, 길이가 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과, 상기 축의 형상과 반전된 형상으로 상기 축을 밀폐시키며 상기 축과 대접되는 지지부재와, 상기 제 2 원통부 또는 상기 제 2 원통부와 대응하고 있는 상기 지지 부재중 어느 하나에 소정 홈 면적 및 소정 예각을 갖는 직선 홈이 접속되어 형성된 헤링본 형상의 절곡부를 포함하고 있는 다수개의 동압 발생홈에 의해 소정 유체압을 발생하는 동압 발생부가 형성되어 있는 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 동압 발생부의 상기 각 절곡부는 상기 제 2 원통부의 중심으로부터 각기 다른 반경거리를 갖으면서 원형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 유체 베어링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 하며, 종래와 동일한 부분에 대해서는 그 중복된 설명을 생략하기로 하며, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호와 동일한 명칭을 사용하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 축(제 1 원통부)과 축에 압입되어 있는 드러스트 베어링(제 2 원통부)을 도시한 사시도로써, 드러스트 베어링과 상부 실린더가 맞닿는 면에는 제 2 동압 발생홈이 형성되어 있으며, 제 2 동압 발생홈의 평면 형상을 도 4에 도시하였다.

도 4는 본 발명에 의한 드러스트 베어링(50)의 평면을 도시한 평면도로써, 드러스트 베어링(50)의 중심부에 형성되어 있는 소정 직경의 관통공에는 소정 직경을 갖는 축(또는 제 1 원통부;40)이 압입되어 있는 상태이며, 드러스트 베어링(또는 제 2 원통부;50)의 내경(A)과 외경(B) 사이에 헤링본 형상의 제 2 동압 발생홈(50b)을 형성한다.

이때, 제 2 동압 발생홈(50b)의 절곡부(50a)는 후술될 폐곡선상(C)에 소정 간격으로 위치하게 된다.

드러스트 베어링(50)에 형성된 폐곡선(C)을 형성하기 위해서는 드러스트 베어링(50)의 중심 O 로부터 120°간격으로 선분 a, b, c를 형성하고, 중심 O 로부터 소정 간격 이격된 거리에 가상 원 E를 형성하고 E와 a, b, c 가 만나는 점들을 d, e, f로 정의 한다.

d, e, f가 형성되었으면 각각의 d, e, f에서 최대값을 갖는 사인(sine)곡선S1, S2, S3을 형성한 다음 각각의 사인 곡선이 만나는 부분을 만곡시켜 중점 O 로부터 반경이 주기적, 연속적으로 가변하는 폐곡선(C)을 형성하고 상기 제 2 동압 발생홈(50b)의 절곡부(50a)가 상기 폐곡선(C) 상에 위치하도록 하되, 제 2 동압 발생홈(50b)의 간격이 일정하게 되도록 하여 제 2 동압 발생홈(50b)은 형성되는 것이다.

이와 같이 형성된 제 2 동압 발생홈을 포함하고 있는 본 발명 유체 베어링 장치가 적용되고 있는 VTR 헤드 구동장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동 모터중 고정축(40)에는 스테이터(60)가 고정되어 있고 상부 드럼(20)에는 로터(70)가 고정되어 있음으로, 구동 모터에 전원이 인가되면 고정축(40)을 중심으로 상부 드럼(20)이 회전하면서 상부 드럼(20)에 설치되어 있는 헤드(10) 또한 회전하면서 비디오 테이프의 영상 신호와 음성신호를 판독하게 된다.

이와 같이 상부 드럼(20)의 회전에 의해 상부 드럼(20)의 드러스트 하중의 지지 및 상부 드럼(20)이 회전하면서 발생하는 마찰을 최소로 하기 위해서 드러스트 베어링(50)의 상면에 형성된 헤링본 형상의 제 2 동압 발생홈(50b)의 양측 유체 유입구로 소정 유체가 유입되는데, 이때 양측 유체 유입구로 유입된 소정 유체는 제 2 동압 발생홈(50b)의 절곡부(50a)에서 합쳐져 첨두 유체압을 발생하게 된다.

이와 같이 첨두 유체압을 발생하는 절곡부(50a)는 소정 주기 및 연속적으로 그 반경이 가변되는 폐곡선(C)상에 형성되어 있음으로 상부 실린더(20)가 고속으로 회전시 첨두 유체압 발생 부분은 각각의 절곡부(50a)의 반경에 대응하는 동심원을 형성하게 되어 첨두 유체압의 크기는 감소하지만 유체압 분포가 동심원 사이의 간격 및 동심원의 개수에 따라서 유체압 분포가 과도하게 집중되지 않고 분산되어 축 강성을 향상시키고 외부의 충격 및 진동이 발생하였을 때에도 회전 안정성이 저하되지 않는다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 드러스트 베어링에 형성된 각각의 절곡부의 반경을 드러스트 베어링의 중심을 기준으로 가변하여 단일 첨두압 발생 부분을 여러 부분으로 분산하여 과도한 집중 압력이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와;

   상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크며, 길이가 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과;

   상기 축의 형상과 반전된 형상으로 상기 축을 밀폐시키며 상기 축과 대접되는 지지부재와;

   상기 제 2 원통부 또는 상기 제 2 원통부와 대응하고 있는 상기 지지 부재중 어느 하나에 소정 홈 면적 및 소정 예각을 갖는 직선 홈이 접속되어 형성된 헤링본 형상의 절곡부를 포함하고 있는 다수개의 동압 발생홈에 의해 소정 유체압을 발생하는 동압 발생부가 형성되어 있는 유체 베어링 장치에 있어서;

   상기 동압 발생부의 상기 각 절곡부는 상기 제 2 원통부의 중심으로부터 각기 다른 반경거리를 갖으면서 원형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡부는 상기 제 2 원통부의 중심을 기준으로 소정 주기 및 연속적으로 반경이 가변되는 소정 폐곡선상에 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 폐곡선은 사인 커브를 다수개 연결하여 형성된 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 사인 커브는 세 개가 만곡되어 연결된 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡부는 동일 각도로 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.