KR100213884B1 - 저어널 유체 베어링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저어널 유체 베어링 장치의 회전축 또는 회전축과 대향하고 있는 부싱부에 형성되어 있는 헤링본 형상의 동압 발생홈에 의해 발생하는 유체압이 동압 발생홈의 절곡부 부분에서 집중됨으로 이를 방지하기 위해 비대칭 그루부를 형성한 저어널 유체 베어링 장치에 관한 것이다.
본 발명의 구성에 의하면, 소정 직경을 갖는 축과, 상기 축 외주면의 저어널 부분이 지지되도록 부싱부가 형성되어 있는 지지부재와, 상기 축과, 상기 축과 대향하고 있는 상기 부싱부중 어느 일측에 헤링본 형상으로 절곡부가 형성되어 있는 다수개로 원형 배열된 동압 발생홈에 의해 소정 유체압을 발생시키는 동압 발생부를 포함하고 있는 저어널 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 동압 발생부는 절곡부를 기준으로 각기 다른 홈 면적을 갖도록 비대칭된 제 1 유체압 발생부, 제 2 유체압 발생부로 형성되어 있고, 상기 제 1 유체압 발생부, 상기 제 2 유체압 발생부는 상기 절곡부에서 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

저어널 유체 베어링 장치
본 발명은 저어널 유체 베어링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저어널 유체 베어링 장치의 회전축 또는 회전축과 대향하고 있는 부싱부에 형성되어 있는 헤링본 형상의 동압 발생홈에 의해 발생하는 유체압이 동압 발생홈의 절곡부 부분에서 집중됨으로 이를 방지하기 위해 비대칭 홈을 형성한 저어널 유체 베어링 장치에 관한 것이다.
최근들어, 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 동압형 유체베어링이 사용되고 있는 바, 이와 같은 동압형 유체베어링들은 회전축의 회전을 방해하는 마찰력을 최소로 하도록 나선형의 동압 발생홈, 헤링본 형상의 동압 발생홈 등 여러 가지 형상의 동압 발생홈들이 개발되고 있다.
이와 같은 동압형 유체베어링 장치가 사용된 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치를 일례로 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
회전축(30)이 끼워지는 슬리이브(20)의 내측면에는 회전축(30)을 지지하는 부싱부(25)가 형성되어 있으며, 부싱부(25)에 대향하는 회전축(30) 또는 부싱부(25)중 어느 일측에는 부싱부(25)와 회전축(30)을 무접촉 회전시키기 위해 유체압을 발생시키는 헤링본 형상의 제 1 동압 발생홈(35)이 형성되어 있다.
도 2는 도 1의 회전축(30)을 전개한 전개도로서, 제 1 동압 발생홈(35)은 회전축(30) 또는 부싱부(25)중 어느 일측에 형성되어 있을 수 있으나, 회전축(30)에 형성되어 있는 제 1 동압 발생홈(35)을 일례로 들어 설명하면, 부싱부(25)에 대응하는 회전축 부분에는 다수개의 헤링본 형상의 제 1 동압 발생홈(35)이 동일 간격으로 형성되어 있으며, 회전축(30)에 걸리는 자중 및 하중을 따라서 제 1 동압 발생홈(35)의 홈면적 및 개수가 결정된다.
또한, 제 1 동압 발생홈(35)은 선삭가공 에칭 공정 및 CVD 증착 공정에 의해 형성되고, 부싱부(25)의 양단인 D, E의 중점인 F를 기준으로 제 1 유체압 발생홈(40)과 제 2 유체압 발생부(45)이 예각(β=30°)을 이루고 있으면서 두 예각은 접속되어 절곡부(80)를 형성하고 있으며, 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)는 F를 기준으로 대칭되어 있다.
한편, 회전축(30)의 드러스트 하중을 지지 및 회전축(30)을 부상시키기 위한 헤링본 및 스파이럴 형상의 제 2 동압 발생홈(50a)이 형성되어 있는 드러스트 베어링(50)이 회전축(30)의 일측 단부를 지지하고 있으며 드러스트 베어링(50)을 관통하여 드러스트 베어링의 내측부를 대기압 상태로 만들어주는 통기공(50b)이 형성 되어 있다.
또한,회전축(30)에는 회전축(30)을 소정 분당 회전수로 회전시키기 위해 허브(70)가 압입되어 있으며, 허브(70)에는 일부분만 도시된 모터(60) 및 레이져 빔을 감광드럼으로 반사시키는 폴리건 미러(85)가 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 동압형 유체베어링이 사용된 폴리건 미러 구동장치를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 일부분만 도시된 모터(60)에 전원이 인가되어 모터(60)가 회전을 시작하면, 폴리건 미러(85) 또한 모터(60)와 동일한 회전수로 회전을 시작하게 된다.
이후, 회전축(30)의 회전에 의해 회전축(30)의 외주면과 양단부에 형성된 와류가 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 균일하게 유입되어 절곡부(80)에서는 도 2의 그래프와 같이 단일 꼭지점(a)를 갖는 이차포물선의 경향을 보이게 되고 꼭지점(a)은 회전축(30)을 부상시키는 첨두 유체압으로 회전축(30)은 이와 같이 발생한 유체압에 의해 부싱부(25)로부터 이격되어 무접촉 회전하게 된다.
그러나 이와 같이 단일 꼭지점을 갖는 첨두 압력은 회전축을 지지 및 회전축 지지부재(sleeve)로부터 이격시켜 무접촉 회전시키지만 첨두압력이 회전축에 작용하는 면적이 매우 작기 때문에 회전축을 지지 및 지지부재로부터 이격시키려는 힘은 첨두압력과 작용 면적에 비례하여 커지게 된다. 따라서 첨두압력이 일정할 경우 힘이 커지려면 첨두압 작용면적이 커져야 하나 종래에는 절곡점에 의한 작용 면적이 매우 작아 회전축을 지지하는 힘도 따라서 작아지게 되어 회전축에 미세한 외부 충격이나 진동 발생시 회전축은 민감하게 반응하여 흔들림, 또는 진동이 발생하여 초정밀도를 요하는 제품에도 제품 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 대칭된 헤링본 형상의 동압 발생홈을 비대칭으로 형성하여 동압 발생홈의 양측 유체 유입구로 유입되는 유체의 유입량을 비대칭되도록 함으로써 절곡부에 모여드는 유체 유입량을 감소시켜 첨두 유체압의 크기 편차를 보정한 저어널 유체 베어링을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 저어널 유체 베어링 장치가 적용된 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 회전축을 전개한 전개도.
도 3은 본 발명에 의한 동압 발생홈이 형성되어 있는 회전축을 전개한 전개도 및 유체압 분포를 도시한 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
25: 부싱부30: 회전축
35: 제 1 동압 발생홈40: 제 1 유체압 발생부
45: 제 2 유체압 발생부
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 저어널 유체 베어링 장치는 소정 직경을 갖는 축과, 상기 축 외주면의 저어널 부분이 지지되도록 부싱부가 형성되어 있는 지지부재와, 상기 축과, 상기 축과 대향하고 있는 상기 부싱부중 어느 일측에 헤링본 형상으로 절곡부가 형성되어 있는 다수개로 원형 배열된 동압 발생홈에 의해 소정 유체압을 발생시키는 동압 발생부를 포함하고 있는 저어널 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 동압 발생부는 절곡부를 기준으로 각기 다른 홈 면적을 갖는 제 1 유체압 발생부, 제 2 유체압 발생부로 형성되어 있고, 상기 제 1 유체압 발생부, 상기 제 2 유체압 발생부는 상기 절곡부에서 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명 저어널 유체 베어링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
이하, 본 발명중 종래와 동일한 부분에 대해서는 그 중복된 설명을 생략하기로 하며 종래와 동일한 부분에 대하여서는 동일한 도면 부호와 동일한 명칭을 사용하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 저어널 유체 베어링 장치의 회전축을 전개한 전개도로써, 제 1 동압 발생홈(35)은 회전축(30) 또는 부싱부(25a),(25b)중 어느 일측에 형성되어 있을 수 있으나, 회전축(30)의 저어널에 형성되어 있는 제 1 동압 발생홈(35a),(35b)을 일례로 들어 설명하면 다음과 같다.
슬리이브(20)에는 한 쌍의 부싱부인 제 1 부싱부(25a) 및 제 2 부싱부(25b)가 형성되어 있으며, 각각의 제 1 부싱부(25a), 제 2 부싱부(25b)와 대응하는 회전축(30)의 저어널에 형성된 제 1 동압 발생홈(35a),(35b)은 선삭 가공 및 에칭 공정, CVD 증착 공정에 의해 형성된다.
이와 같이 회전축(30)의 저어널에 형성된 제 1 동압 발생홈(35a)은 제 1 부싱부(25a)의 양단인 D, E의 중점으로부터 중심선(center line)인 F를 연장한 연장선상을 기준으로 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 형성되어 있는 바, 제 1 유체압 발생부(40)는 F 로부터 시작하여 F에 대하여 소정 각도(β1≒30°) 및 소정 길이로 형성되어 있는 것이다.
제 2 유체압 발생부(45)는 F 까지 형성되어 있는 제 1 유체압 발생부(40)에 다시 접속되어 절곡부(80)를 형성하고 있되, F 와 이루고 있는 각도(β2)가 제 1 유체압 발생부(40)가 F와 이루고 있는 각도보다 작도록 형성(β2β1)되어 있으며, 제 2 유체압 발생부(45)의 길이는 제 1 유체압 발생부(40)의 길이와 동일하게 형성되어 있는 것이다.
제 2 부싱부(25b)와 대향하고 있는 회전축(30)의 저어널에도 상기 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 형성되어 있는 제 1 동압 발생홈(35b)이 형성되어 있되, 제 1 부싱부(25a)와 대향하고 있는 회전축(30)의 저어널에 형성되어 있는 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)중, 제 2 유체압 발생부(45)가 서로 인접하고 있도록 대칭된 형상으로 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명 저어널 유체 베어링 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 일부분만 도시된 모터(60)에 전원이 인가되어 모터(60)가 회전을 시작하면, 폴리건 미러(85) 또한 모터(60)와 동일한 회전수로 회전을 시작하게 된다.
이후, 회전축(30)의 회전에 의해 형성된 와류는 제 1 동압 발생홈(35a),(35b)의 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 유입되는데, 이때 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 유입되는 유체량은 제 1 유체압 발생부(40)를 기준으로 보았을 때 제 2 유체압 발생부(45)로 유입되는 유체량이 더 작게 된다.
따라서, 각각의 제 1 유체압 발생부(40)와 제 2 유체압 발생부(45)로 유입된 유체가 모이게 되는 제 1 동압 발생홈(35a),(35b)의 절곡부(80)에서 발생하는 유체압의 크기는 작아지지만 유체압의 크기가 작은 만큼 첨두압력 발생 면적은 증가하여 회전축(30)을 지지하는 강성은 더욱 증가하게 되어 회전축(30)은 제 1 부싱부(25a), 제 2 부싱부(25b)로부터 이격되어 무접촉 회전하게 된다.
본 발명에서는 제 1 유체압 발생부 보다 제 2 유체압 발생부의 홈 면적이 작은 것을 일례로 설명하였으나, 이와 반대로 제 2 유체압 발생부의 홈 면적을 제 1 유체압 발생부보다 크게 해도 상기 일실시예와 동등한 효과를 얻을 수 있을 것이며, 본 발명에서는 축 자체가 회전하는 경우를 설명하였으나, 고정축에 본 발명에 의한 동압 발생홈을 형성하여도 동일한 결과를 얻을 수 있을 것이다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 슬리이브의 내측면에 형성되어 있는 두 개의 부싱부 또는 상기 부싱부에 대응하는 회전축의 저어널중 어느 일측에 형성되는 제 1 동압 발생홈의 제 1 유체압 발생부, 제 2 유체압 발생부중 동압 발생 면적이 작은 제 2 유체압 발생부가 서로 인접되도록 배치하여 첨두 유체압 발생 면적을 증가시켜 회전축을 지지하는 강성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 소정 직경을 갖는 축과;
    상기 축 외주면의 저어널 부분을 지지하도록 부싱부가 형성되어 있는 지지부재와;
    상기 축과, 상기 축과 대향하고 있는 상기 부싱부중 어느 일측면에 소정 홈 면적, 소정 예각을 갖는 두 직선홈인 제 1 유체압 발생부 및 제 2 유체압 발생부가 상호 접속되어 형성된 절곡부를 포함하고 있는 헤링본 형상의 동압 발생홈에 의해 소정 유체압을 발생시키는 동압 발생부를 포함하고 있는 저어널 유체 베어링 장치에 있어서,
    상기 동압 발생부는 상기 절곡부를 기준으로 소정 홈 면적을 갖는 상기 제 1 유체압 발생부와, 상기 제 1 유체압 발생부와 접속되어 있으나, 상기 제 1 유체압 발생부와 동일하지 않은 홈 면적을 갖는 제 2 유체압 발생부로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저어널 유체 베어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동압 발생부중 상기 제 2 유체압 발생부들이 서로 인접되어 있는 것을 특징으로 하는 저어널 유체 베어링 장치.
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