KR100207990B1 - Journal bearing system using oil impregnated floating cylinder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축과 축을 지지하는 축 지지부재 사이에 오일원통을 개재하여 축이 기동/정지할 때 발생하는 축 또는 축 지지부재의 마멸 및 기동토크 증가에 따른 소비전류 소모량의 증가를 방지한 오일원통을 사용한 저어널 베어링에 관한 것이다.The present invention provides an oil cylinder which prevents an increase in current consumption due to an increase in abrasion and starting torque of the shaft or shaft support member which occurs when the shaft is started / stopped through an oil cylinder between the shaft and the shaft support member supporting the shaft. It relates to a journal bearing using a.
본 발명의 구성에 의하면, 축의 양단부중 어느 일측단부에 형성되어 있는 저어널부와, 상기 저어널부를 지지하기 위한 저어널 지지부재를 포함하는 저어널 베어링장치에 있어서, 상기 저어널부와 상기 저어널 지지부재 사이에는 오일함유원통이 개재되어 상기 축이 기동,정지할 때 발생하는 마멸 및 마모를 방지하는 것을 특징으로 한다.According to the configuration of the present invention, in the journal bearing device comprising a journal portion formed on one of the end portions of both ends of the shaft and a journal support member for supporting the journal portion, the journal portion and the journal support An oil-containing cylinder is interposed between the members to prevent wear and abrasion that occur when the shaft is started and stopped.
Description
본 발명은 저어널 베어링 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 축과 축을 지지하는 축 지지부재 사이에 오일원통을 개재하여 축이 기동/정지할 때 발생하는 축 또는 축 지지부재의 마멸 및 기동토크 증가에 따른 소비전류 소모량의 증가를 방지한 오일원통을 사용한 저어널 베어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a journal bearing device, and more particularly, to an increase in abrasion and starting torque of a shaft or shaft support member generated when an shaft is started / stopped through an oil cylinder between a shaft and a shaft support member supporting the shaft. The present invention relates to a journal bearing device using an oil cylinder which prevents an increase in current consumption.
최근들어, 널리 공지된 바와 같이 비데오 테이프 레코더의 헤드 구동장치, 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치인 스캐닝 모터, 캠코더 구동 모터 등은 점차 고밀도화, 소형화가 급속히 진행되고 있으며 이와 같은 구동장치들은 정밀하고 안정되며 초고속으로 회전할 수 있는 베어링을 필요로 하여 유체베어링이 주로 사용되고 있는 바, 이와 같은 유체베어링들은 레이디얼 하중 및 드러스트 하중에 의해 축의 회전을 방해하는 마찰력을 최소로 하도록 나선형의 동압 발생홈, 헤링본 형상의 동압 발생홈 등 여러 가지 형상의 동압 발생홈들이 개발되고 있다.Recently, as is well known, the head drive of a video tape recorder, the scanning motor which is a polygon mirror drive of a laser printer, the camcorder drive motor, etc. are gradually increasing in size and size, and these drives are precise and stable. Fluid bearings are mainly used because they require bearings that can rotate at very high speeds. These fluid bearings have spiral dynamic pressure generating grooves and herringbones to minimize frictional forces that hinder rotation of the shaft by radial and thrust loads. Various types of dynamic pressure generating grooves, such as shaped dynamic pressure generating grooves, have been developed.
이와 같은 종래의 유체베어링 장치중 저어널이 축에 형성되어 있는 저어널 유체 베어링 장치가 적용된 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치인 스캐닝 모터를 일실시예로 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1 and FIG. 2, a scanning motor, which is a polygon mirror driving device of a laser printer, to which a journal fluid bearing device in which a journal is formed on a shaft, is described. As follows.
축(30)의 저어널이 끼워지는 슬리이브(20)의 내측면 또는 축(30)중 어느 일측에는 축(30)의 고속 회전 회전에 의해 축상에 작용하는 원심력에 의해 축(30)의 진동 및 떨림을 발생시키는 훨링(whiring) 현상을 방지함과 동시에, 축(30)과 슬리이브(20)의 내측면을 무접촉 회전시키는 유체압을 발생시키기 위해 소정 각도로 절곡된 절곡부(80)를 갖는 헤링본 형상의 홈인 제 1 동압 발생부(35)가 소정 간격 2중으로 형성되어 있다.Vibration of the
이와 같은 헤링본 형상의 제 1 동압 발생홈(35)은 동일 간격으로 슬리이브(20)의 내측면 또는 축(30)의 원주를 따라 원형으로 다수 배열 형성되어 있으며, 축(30)에 걸리는 자중 및 하중에 따라서 제 1 동압 발생홈(35)의 홈면적 및 개수는 결정된다.The herringbone-shaped first dynamic
또한, 상기 제 1 동압 발생홈(35)에는 유체를 상기 절곡부(80)로 유입시키기 위한 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)가 형성되어 있으며, 제 1 동압 발생홈(35)은 선삭가공, 에칭 및 CVD 증착 등의 공정에 의해 수 ㎛의 깊이로 형성된다.In addition, the first dynamic
한편, 축(30)의 수직 방향으로 작용하는 드러스트 하중을 지지 및 축(30)을 부상시키는 유체압을 발생시키는 스파이럴 형상의 제 2 동압 발생홈(50a)이 형성되어 있는 드러스트 베어링(50)이 축(30)의 일측 단부를 지지하고 있다.On the other hand, the thrust bearing 50 in which a spiral-shaped second dynamic
기 언급한 축(30)에는 폴리건 미러(85)를 안착시키기 위한 허브(70)가 압입되어 있으며, 허브(70)에는 모터 로터(미도시)가 설치되어 있고, 모터 로터(미도시)와 소정 간격 이격된 곳에 모터 스테이터(미도시)가 설치되어 상기 모터 로터(60)와 모터 스테이터(65)로 구동장치(60)를 형성하고 있다.In the
또한 허브(70)에는 감광드럼에 점(dot)상의 결상면이 형성 되도록 반도체 레이저 다이오우드에서 발생한 레이저 빔을 편향시키는 폴리건 미러(85)가 부착 설치되어 있다.The
이와 같이 구성된 종래의 유체베어링이 사용된 폴리건 미러 구동장치를 설명하면 다음과 같다.The polygon mirror driving apparatus using the conventional fluid bearing configured as described above is as follows.
먼저, 모터 로터와 모터 스테이터에 전원이 인가되어 모터 로터가 회전을 시작하면, 모터 로터가 안착되어 있는 허브(70) 또한 모터 로터와 일체로 회전하면서 허브(70)에 압입되어 있는 축(30)과 폴리건 미러(85) 또한 각가속도가 0(zero)인 시점에서 점차 각가속도를 증가시키면서 소정 회전수(7000∼20000 r.p.m)에 도달한 후 정속으로 회전하게 된다.First, when power is applied to the motor rotor and the motor stator and the motor rotor starts to rotate, the
이후, 축(30)의 회전에 의해 축(30)중 슬리이브(20)에 의해 감싸여 있는 축의 저어널 외주면과 드러스트 베어링(50)과 면접하고 있는 저어널 단부에는 축(30)의 회전 방향과 동일한 방향을 갖는 와류가 형성되는 바, 이때 형성된 와류는 제 1 동압 발생홈(35)의 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 유입되며, 공급된 유체는 점차 절곡부(80)쪽으로 점차 이동하다가 절곡부(80)에 유입된 유체가 모이게 되어 도 1의 그래프와 같이 꼭지점(Pmax)을 갖는 절곡된 이차 곡선의 경향을 보이게 되고 이와 같은 첨두 유체압으로 축(30)은 슬리이브(20) 및 드러스트 베어링(50)으로부터 소정 간격 이격되어 최소의 마찰력으로 회전한다.Subsequently, the
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 동압 발생부가 형성된 저어널 유체 베어링은 특히 초기 기동 및 정지 시에 축의 일측이 슬리이브와 접촉된 상태로 축의 회전속도가 임계속도(여기서 임계속도란 축과 슬리이브를 최소의 간격으로 이격 되도록 하는 유체압을 발생시키는 회전 속도) 이하에서 축과 슬리이브의 접촉에 의한 마모 및 마멸에 의하여 저어널 유체 베어링의 수명이 감소 및 기동 토크의 증가로 소비 전류가 급증되는 문제점이 있었다.However, as shown in FIG. 3, in a journal fluid bearing having a first dynamic pressure generating portion, the rotational speed of the shaft is at a critical speed (where the critical speed is the Rotational speed that generates the fluid pressure to separate the sleeves at the minimum interval.) The wear and abrasion caused by the contact between the shaft and the sleeve reduces the life of the journal fluid bearing and increases the starting torque. There was a soaring problem.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 축과, 축의 저어널을 지지하는 제 1 지지부재인 슬리이브 사이에 원통 형상의 오일함유원통을 개재하여 축의 기동 및 정지시 발생하는 축과 슬리이브의 마모를 방지하도록 한 오일원통을 사용한 저어널 베어링 장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a cylindrical oil-containing cylinder between a shaft and a sleeve, which is a first support member for supporting a journal of the shaft. The present invention provides a journal bearing device using an oil cylinder to prevent abrasion of a shaft and a sleeve generated when a shaft starts and stops.
도 1은 종래의 레이저 프린터의 스캐닝 모터를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a scanning motor of a conventional laser printer.
도 2는 도 1의 A-A' 단면을 도시한 평면도.FIG. 2 is a plan view of the AA ′ cross section of FIG. 1. FIG.
도 3은 종래의 축과 슬리이브의 내주면이 상호 접촉하는 있는 것을 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing that the conventional shaft and the inner circumferential surface of the sleeve are in contact with each other.
도 4는 본 발명에 의한 레이저의 스캐닝 모터를 일실시예로 도시한 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a scanning motor of a laser according to the present invention.
도 5는 도 4의 B-B' 부분을 도시한 평면도.FIG. 5 is a plan view illustrating a portion BB ′ of FIG. 4. FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 베어링 브라켓20: 슬리이브10: bearing bracket 20: sleeve
30: 축35: 동압 발생홈30: shaft 35: dynamic pressure generating groove
100: 오일함유원통100: oil-containing cylinder
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 오일함유원통을 사용한 저어널 베어링 장치는 축의 양단부중 어느 일측단부에 형성되어 있는 저어널부;The journal bearing device using the oil-containing cylinder for achieving the object of the present invention comprises: a journal portion formed on any one end of both ends of the shaft;
상기 저어널부를 지지하기 위한 저어널 지지부재를 포함하는 저어널 베어링장치에 있어서;A journal bearing device comprising a journal support member for supporting the journal portion;
상기 저어널부와 상기 저어널 지지부재 사이에는 오일함유원통이 개재되어 상기 축이 기동, 정지할 때 발생하는 마멸 및 마모를 방지하는 것을 특징으로 한다.An oil-containing cylinder is interposed between the journal portion and the journal support member to prevent abrasion and wear occurring when the shaft starts and stops.
이하, 본 발명 오일원통을 사용한 저어널 베어링 장치를 첨부된 도면 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a journal bearing device using the oil cylinder of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4는 본 발명에 의한 오일함유원통을 사용한 저어널 베어링 장치를 도시한 단면도이다.4 is a sectional view showing a journal bearing device using an oil-containing cylinder according to the present invention.
본 발명에 의한 오일함유원통은 크게 보아 소정 직경을 갖는 축의 양단부의 일정 영역에 형성되어 있는 저어널부와, 상기 저어널부와 면접하고 있는 슬리이브와, 상기 저어널부와 상기 슬리이브 사이에 개재되어 있는 원통 형상으로 오일을 함유하고 있는 오일함유원통으로 구성되어 있다.The oil-containing cylinder according to the present invention has a large journal portion formed in a predetermined region at both ends of a shaft having a predetermined diameter, a sleeve which is in contact with the journal portion, and interposed between the journal portion and the sleeve. It is composed of an oil-containing cylinder containing oil in a cylindrical shape.
상기 소정 높이, 소정 직경을 갖는 외경 및 내경을 갖는 관통공이 형성되어 있는 원통 형상의 축받이인 슬리이브(20)는 소정 두께를 갖는 평판 형상으로 소정 관통공이 형성되어 있는 베어링 브라켓(10)중 상기 관통공의 형성 위치에 체결용 나사(25)등에 의해 결합되어 있다.The
또한, 상기 슬리이브(20)와 베어링 브라켓(10)이 결합되어 있는 슬리이브(20)의 일측 단부는 다시 상기 베어링 브라켓(10)에 형성되어 있는 관통공의 형상 및 크기와 동일한 드러스트 베어링(50)이 설치되며, 드러스트 베어링(50)과 슬리이브(20)는 착탈 가능하도록 체결용 나사(25)에 의해 다시 고정되어 있는 것이다.In addition, one end of the
한편, 이와 같은 슬리이브(20)의 내측으로는 슬리이브(20)의 내경보다는 작고, 축(30)의 직경보다는 다소 큰 오일함유원통(오일함유 소결함금 재질;100)이 내부에 삽입되어 있다.Meanwhile, an oil-containing cylinder (oil-containing sintered alloy material; 100) smaller than the inner diameter of the
이와 같은 오일함유원통(100)과 슬리이브(20)와 축(30)중 슬리이브(20)의 내측면과 오일함유원통(100)의 외경 사이에 형성되어 있는 간극 t1은 수십 ㎛를 형성하고, 오일함유원통(100)의 내경과 축(30)의 외주면이 이루고 있는 간극 t2는 수 ㎛를 이루고 있는 것이며, t1및 t2에는 소정 점성을 갖는 오일(oil)이 저장되어 있다.The gap t 1 formed between the inner surface of the
슬리이브(20)에는 오일의 누유를 방지하기 위해 실링 커버(27)가 슬리이브(20)의 타측단에 형성되어 있고, 축(30)의 외주면은 매끈하게 표면 처리되어 있는 것이다.In the
이와 같은 오일함유원통(100)의 외주면과 슬리이브(20)의 내측면에는 축(30)의 회전 방향과 동일 방향으로 회전하게 되는 오일에 의해 발생한 유체 마찰로 오일함유원통(100)은 축(30)에 대하여 미약하나마 회전하게 되므로 이와 같은 오일함유원통(100)의 회전을 방지하기 위해 오일함유원통(100)의 외주면과 슬리이브(20)의 내측면에도 소정 깊이를 갖고 올록볼록한 요철면을 형성하고, 요철면에 의해 표면 마찰계수를 증대시키거나, 요철면 자체를 거칠게 가공하여 상호 마찰력을 증대시킴으로써 오일함유원통(100)과 슬리이브(20)의 상대 운동을 방지할 수 있는 것이다.The oil-containing
상기 요철면의 단면은 연속된 삼각형 형상 및 사각형 형상으로 형성할 수 있을 것이다.The cross section of the uneven surface may be formed in a continuous triangular shape and a square shape.
도 5는 도 4의 B-B' 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4.
이와 같이 구성된 오일원통을 사용한 저어널 베어링 장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the journal bearing device using the oil cylinder configured as described above is as follows.
먼저, 축(30)이 회전하고 있지 않을 때 종래에는 축(30)이 슬리이브(20)의 어느 일측과 직접 접촉하고 있었으나, 본 발명에 의한 오일함유원통(100)에 의해 축(30)은 슬리이브(20)와 접촉하고 있는 것이 아니라 오일함유원통(100)과 접촉하게 된다.First, when the
실제로 오일함유원통(100)의 외주면과 슬리이브(20)는 이 둘 사이에 주유되어 있는 오일에 의해 소정 유체압이 발생하며, 소정 간극을 이루고 있고, 축(30)과 오일함유원통(100) 사이에도 소정 동압이 발생하게 된다.Actually, the outer circumferential surface of the oil-containing
즉, 오일함유원통(100)의 자체 두께만큼 편심이 보정된 상태로 미도시된 모터 스테이터 및 모터 로터에 통전되어 모터 로터의 회전에 의해 축(30)이 회전하게 되는데 이때 보정된 편심량 만큼 훨링 현상이 제거되게 된다. 또한, 축(30)과 오일함유원통(100)사이에는 수 ㎛의 간극이 형성되어 있고 이 수 ㎛의 간극에 의해 다시 축과 오일함유원통(100)은 미세한 편심량을 나타내고 이와 같이 미세하게 편심된 편심량에 의해 소정 유체압이 발생하게 된다.That is, the eccentric is corrected by its own thickness of the oil-containing
이후, 축(30)은 상기 유체압에 의해 오일함유원통(100) 내측면으로부터 빠른 시간 내에 부상하여 무접촉 회전하게 되는데 이때, 오일함유원통(100)의 외측면과 슬리이브(20)의 내측면 사이에도 수십 ㎛의 유막이 형성되어 있기 때문에 여기서(오일함유원통의 외측면과 슬리이브의 내측면) 발생한 동압에 의해 댐핑 효과를 발생하면서 축(30)은 안정되게 회전하게 된다.Thereafter, the
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 축 및 축을 지지하는 지지부재(슬리이브) 사이에 오일을 함유하고 있는 오일함유원통을 개재하여 다수 시간 및 다수 공정을 요하는 동압 발생홈의 가공이 불필요하고 동압 발생홈 부재시 발생하는 훨링 현상을 억제하는 효과가 있다.As described in detail above, it is unnecessary to process a dynamic pressure generating groove that requires many hours and a plurality of processes through an oil-containing cylinder containing oil between the shaft and the support member (sleeve) supporting the shaft. There is an effect of suppressing whirling phenomenon occurring in the absence.
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