KR100196937B1 - 유체 베어링 장치 - Google Patents

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Abstract

유체 베어링 장치의 드러스트 하중을 지지하는 드러스트 베어링에 헤링본 형상으로 절곡부를 갖는 동압 발생홈과 헤링본 형상이되 절곡부 부분이 불연속적으로 잘린 동압 발생홈을 순차적으로 드러스트 베어링에 배열하여 드러스트 베어링에 형성되던 집중 유체압을 분산하는 유체 베어링 장치에 관한 것이다.
본 발명의 구성에 의하면 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와, 상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크고, 길이는 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과, 상기 축과 반대 형상으로 형성되며 상기 축과 대접되는 지지 부재와, 상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 동압 발생홈이 다수 형성되어 있는 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 동압 발생홈들은 소정 예각을 갖는 헤링본 형상의 절곡부를 갖는 제 1 형상과, 절곡부 부분이 끊어져 불연속되는 제 2 형상이 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 베어링 장치
본 발명은 유체 베어링 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유체 베어링 장치의 드러스트 하중을 지지하는 드러스트 베어링에 헤링본 형상으로 절곡부를 갖는 동압 발생홈과 헤링본 형상이되 절곡부 부분이 불연속적으로 잘린 동압 발생홈을 순차적으로 드러스트 베어링에 배열하여 드러스트 베어링에 형성되던 집중 유체압을 분산하는 유체 베어링 장치에 관한 것이다.
최근들어 컴퓨터, 오디오 시스템, 영상 기기 등과 같은 정보, 매체 산업의 기술력이 증가되면서 기 언급한 각종 기기의 크기는 소형화되고, 소형화에 따라 더욱 미세하고 정밀한 성능을 갖는 기기의 부품을 요구하고 있는 실정이며, 특히, 컴퓨터의 경우 기억장치의 하나인 하드 디스크(HDD)의 스핀들 모터 구동장치 및 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치, 오디오 시스템의 경우 레이저 디스크 및 컴팩트 디스크 구동 장치, 영상 기기의 경우 VCR 헤드 및 캠코더의 구동 장치등은 공통적으로 구동장치에 결합되어 있는 회전축과 회전체를 고속회전 시킴으로서 원하는 데이터의 저장 및 탐색, 데이터 재생 등의 작업을 하게 되는데, 이때 회전축은 매우 고속으로 회전하게 됨으로 고속 회전에 의한 축 떨림 및 축 흔들림, 축 진동 등은 고속회전시 제품의 성능에 치명적인 결과를 가져 오게 됨으로 이와 같은 기기들에는 모두 고속회전에 의한 문제점들을 보안하기 위해 기계요소중 하나인 베어링이 사용되고 있으며 특히 회전축에 최소의 마찰력이 작용하도록하는 여러 가지 베어링 종류들중 유체 베어링 장치가 널리 사용되고 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 고정되어 있는 하부 드럼(30), 상기 상부 드럼(20)의 회전 중심 및 상부 드럼(20)의 드러스트 하중을 지지함과 아울러 고정축(40)에 압입 고정되어 있는 드러스트 베어링(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 발생이 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 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 발생홈과 고정축을 도시한 도면으로, 상기 드러스트 베어링(50)의 상면에는 소정 면적을 갖는 두 개의 직선이 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 유체 베어링 장치의 드러스트 베어링에 형성되어 있는 동압 발생홈은 절곡부 부분에서 집중 압력을 발생시킴으로써, 실질적으로 지지하고자 하는 대상 물체를 일점 지지하는 것과 같이 되어 균일 압력 분포를 갖을 때에 비하여 외부로부터의 충격 및 흔들림이 발생하면 회전 성능이 불안해지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 드러스트 베어링의 상면에 형성되어 있는 동압 발생홈을 절곡부가 형성되어 있는 동압 발생홈과, 절곡부가 형성되어 있지 않고 절곡부 부분이 불연속적으로 끊긴 동압 발생홈을 동일 원주선상에 소정 개수로 복합 배열하여 드러스트 베어링에 의해 형성된 집중 압력을 분산시켜 회전 안정성을 증대시킨 유체 베어링 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 VTR 헤드 구동 모터를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 드러스트 베어링을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 드러스트 베어링을 도시한 평면도.
도 4는 도 3의 드러스트 베어링 부분을 확대한 확대도.
도 5는 본 발명에 의한 드러스트 베어링에 의해 발생하는 유체압을 나타낸 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 헤드20: 상부 드럼
30: 하부 드럼40: 고정축
100: 드러스트 베어링110,130: 동압 발생홈
120: 절곡부
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유체 베어링 장치는 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와, 상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크고, 길이는 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과, 상기 축과 반대 형상으로 형성되며 상기 축과 대접되는 지지 부재와, 상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 동압 발생홈이 다수 형성되어 있는 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 동압 발생홈들은 소정 예각을 갖는 헤링본 형상의 절곡부를 갖는 제 1 형상과, 절곡부 부분이 끊어져 불연속되는 제 2 형상이 배열되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명 유체 베어링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 3은 본 발명에 의한 유체 베어링 장치가 적용된 VTR 헤드 구동 장치중 드러스트 베어링과 회전축 부분을 도시한 사시도로써 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호와 동일한 명칭을 사용하기로 한다.
본 발명 유체 베어링 장치는 크게 보아 VTR 테이프에 기록되어 있는 영상 신호 및 음성신호를 판독하는 헤드(10)가 설치되어 있는 회전 가능한 상부 드럼(20) 및 고정되어 있는 하부 드럼(30), 상기 상부 드럼(20)의 회전 중심 및 상부 드럼(20)의 드러스트 하중을 지지함과 아울러 소정 직경 및 소정 길이를 갖는 제 1 원통부(이하 고정축이라 칭한다;40)에 압입 고정되어 있는 본 발명에 의한 중앙에 소정 직경의 관통공이 형성되어 있는 원판 형상의 제 2 원통부(이하 드러스트 베어링이라 칭한다;100) 및 구동 모터부로 구성되어 있다.
상기 구동 모터부는 상부 드럼(20)에 부착되어 있는 로터(60)와, 고정축(40)에 압입되어 있는 허브(45)에 고정되어 있는 스테이터(70)로 구성되어 있으며, 상기 상부 드럼(20)은 고정축(40)의 회전 중심에서 드러스트 베어링(100)에 의해 지지되고 있다.
상기 드러스트 베어링을 도 4에 도시하였다.
드러스트 베어링(100)은 소정 두께를 갖는 원판으로 원판의 상면에는 고정축의 직경보다는 크고 상기 원판의 원주보다는 작도록 가상의 원주 F가 형성되어 있으며, 상기 원주상에는 동압 발생홈(110)이 원형으로 배열되는 바, 동압 발생홈(110)은 두 개의 직선홈으로 상기 직선홈은 서로 접속하도록 형성되어 있어 소정 예각을 이루는 접속 부분이 절곡부(120)를 이루고 있다.
절곡부(120)가 형성되어 있는 동압 발생홈(110)을 제 1 형상으로 정의 하고, 제 1 형상을 소정 간격으로 원형 배열되면, 다시 절곡부(120)가 형성되어 있는 동압 발생홈(110)의 사이사이에 다시 절곡부 부분이 절단되어 불연속되는 부분이 존재하는 제 2 형상의 동압 발생홈(130)을 다시 원형 배열하여, 상기 절곡부(120)가 형성되어 있는 제 1 형상의 동압 발생홈(110)과, 절곡부(120) 부분이 절단되어 불연속적인 부분이 존재하는 제 2 형상의 동압 발생홈(130)이 드러스트 베어링(100)에 복합적으로 형성된다.
여기서, 절곡부(120)가 형성되어 있는 제 1 형상의 동압 발생홈(110)과, 절곡부(120) 부분이 절단되어 있는 제 2 형상의 동압 발생홈(130)은 드러스트 베어링(100) 또는 드러스트 베어링과 대접하고 있는 상부 드럼(20)중 어느 일측에 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 바람직하게 드러스트 베어링(100)에 상기 동압 발생홈(110),(130)들을 형성하였다.
이와 같이 구성된 본 발명 유체 베어링 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도시된 도 5는 본 발명 유체 베어링 장치에 의해 발생한 유체압을 도시한 그래프로써, 도 5의(A) 그래프는 드러스트 베어링의 두 종류의 동압 발생홈(110),(130)중 절곡부(120)가 형성되어 있는 제 1 형상의 동압 발생홈(110)에 의해 발생한 유체압을 도시한 그래프로 절곡부(120)를 기준으로 동압 발생홈(110)의 양끝으로 유입된 유체는 절곡부(120)에서 모이게 되어 그래프는 양의 기울기를 갖는 이차 포물선의 경향을 나타내게 된다.
또한 도 5의 (B) 그래프는 드러스트 베어링에 형성되어 있는 두 종류의 동압 발생홈(110),(130)중 절곡부 부분이 잘려 불연속적인 부분을 도시한 그래프로 절곡부 부분이 끊긴 동압 발생홈(130)의 양측(a),(b)으로 유체가 유입되어 끊긴 부분의 끝부분(c),(d)에서 최대 유체압이 발생되는 경향을 나타내므로 도 5(A) 및 도 5(B)를 합성하면 도 5(C)와 같이 첨두 유체압의 크기는 감소하지만 최대 유체압 작용 면적은 증가하여 유체압 편차가 보정된 그래프를 나타내게 된다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 드러스트 베어링상의 소정 원주에 절곡부가 형성되어 있는 동압 발생홈과 절곡부가 형성되지 못하도록 절단되어 불연속되도록 형성된 동압 발생홈을 교대로 배열하여 집중된 압력을 분산시켜 회전 안정성을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와;
    상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크고, 길이는 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과;
    상기 축과 반대 형상으로 형성되며 상기 축과 대접되는 지지 부재와;
    상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 동압 발생홈이 다수 형성되어 있는 유체 베어링 장치에 있어서;
    상기 동압 발생홈들은 소정 예각을 갖는 헤링본 형상의 절곡부를 갖는 제 1 형상과, 절곡부 부분이 끊어져 불연속되는 제 2 형상이 배열되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동압 발생홈들은 상기 제 2 원통부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 동압 발생홈들은 상기 지지부재에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 형상과, 상기 제 2 형상은 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
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