KR100213908B1 - 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전축을 지지하는 슬리이브의 내측에 이중으로 부싱(bushing)을 형성하고, 부싱과 회전축 사이에 형성되어 있는 간극을 압력 분포가 균등하게 되도록 가변시켜 회전축의 회전 안전성을 향상시킨 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치에 관한 것이며, 본 발명의 구성은 회전체가 설치되어 있는 축과, 상기 축이 끼워져 축을 지지하도록 하나 이상의 부싱부가 형성되어 있는 슬리이브와, 상기 슬리이브의 부싱부와 대향하는 상기 축에 형성되어 상기 슬리이브와 상기 축을 무접촉 회전시키기 위한 제 1 동압 발생홈과, 상기 슬리이브를 고정 시키기 위한 베어링 브라켓과, 상기 슬리이브에 고정되어 상기 축을 부상시키도록 제 2 동압 발생홈이 형성되어 있는 드러스트 베어링을 포함하고 있는 저어널 베어링 장치에 있어서, 상기 부싱부의 중심부는 상기 부싱부의 양측부 보다 오목한 것을 특징으로 하며 본 발명의 구성에 의한 효과는 제 1 동압 발생홈이 형성되어 있는 축과 대향하고 있는 부싱의 간극을 가변시켜 부싱에 작용하는 압력 분포를 균일하게 하여 회전축의 진동 및 떨림을 방지하여 회전축의 회전 안정성을 높이는 효과가 있다.

Description

가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치
본 발명은 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전축을 지지하는 슬리이브의 내측에 이중으로 부싱부(bushing)를 형성하고, 부싱부와 회전축 사이에 형성되어 있는 간극 사이에 형성되어 있는 압력 분포가 균등하게 되도록 간극 간격을 가변시켜 회전축의 회전 안전성을 향상시킨 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치에 관한 것이다.
널리 공지된 바와 같이, 비데오 테이프 레코더의 헤드 구동장치, 레이저 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 있으며 이와 같은 동압형 유체베어링들은 회전축의 회전을 방해하는 마찰력을 최소로 하도록 여러 가지 형상의 동압 발생홈들이 형성되어 있다.
이와 같은 동압 발생홈이 형성되어 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 지지하는 저어널 베어링중 일부를 부분적으로 도시한 단면도로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 회전축(30)이 끼워지는 슬리이브(20)의 내측면에는 회전축(30)을 이중으로 지지하는 부싱부(25)가 형성되어 있으며, 부싱부(25) 또는 부싱부(25)에 대향하는 회전축(30)중 어느 일측에는 부싱부(25)와 회전축(30)을 무접촉 회전시키기 위한 유체압을 발생시키는 제 1 동압 발생홈(35)이 형성되어 있으며 부싱부(25)와 회전축(30)의 간극은 동일하게 수 ㎛로 형성되어 있다.
또한, 상기 부싱부(25)와 부싱부(25) 사이에는 제 1 동압 발생홈(35)으로 유체가 유입될 수 있도록 통기공(20a)이 슬리이브(20)를 관통해서 형성되어 있으며, 회전축(30)에는 일부분만 도시된 모터(60)와 폴리건 미러(80)가 결합되어 있다.
한편, 회전축(30)의 드러스트 하중을 지지 및 회전축(30)을 부상시키기 위한 제 2 동압 발생홈(미도시)이 형성되어 있는 드러스트 베어링(50)이 회전축(30)의 일측 단부를 지지하고 있다.
이와 같이 구성되어 있는 종래 저어널 베어링 장치의 작용을 첨부된 도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
회전축(30)과 결합되어 있는 모터(60)에 전원이 인가되어 모터(60)의 회전에 의해 회전축(30)이 회전하기 시작하고 회전축(30)의 제 1 동압 발생홈(35)으로 유체가 유입되어 제 1 동압 발생홈(35)의 첨두 부분에서는 비교적 높은 소정 유체압이 발생하여 부싱부(25)의 중심부에서 회전축(30)은 부싱부(25)와 무접촉 회전하게 되며, 또한 회전축(30)의 일측 단부와 면접하고 있는 제 2 동압 발생홈(미도시)으로도 유체가 유입되어 제 2 동압 발생홈의 중심 부분으로 선회하면서 유입된 유체는 회전축(30)을 부상시키는 유체압을 발생시켜 회전축(30)과 제 2 동압 발생홈은 이격되어 무접촉 회전하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이 부싱부(25)와 회전축(30)의 제 1 동압 발생홈(35) 사이에 형성되는 압력 분포를 살펴보면, 헤링본 형상의 제 1 동압 발생홈(35)의 A 및 C 부분으로부터 첨두 부분인 B 부분으로 유체가 유입될수록 유체압이 증가하며 첨두 부분인 B 에서는 유체 압력이 가장 높게 형성되어 부싱부(25)와 회전축(30)은 무접촉 회전하게 된다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 동압 발생홈이 형성되어 있는 축은 축이 회전하고 있지 않을 때 축 중심이 부싱부의 중심에 놓이게 되는 경우가 매우 드물고 대부분의 경우 축은 부싱부의 일측으로 편심(ΔL2-ΔL1≠0)되어 있음으로 이와 같이 편심된 상태에서 축이 회전을 시작할 때 축을 부상시키는 유체압은 도 2의 B 부분에 집중되어 있음으로 축중심과 유체압 발생 부분이 편심됨으로 축이 유체압에 의해 부싱부로부터 이격될 때 축에 심한 진동 및 축 떨림이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부싱부의 전 면적에 걸쳐서 회전축의 하중을 균일하게 지지하는 가변 간극을 갖는 동압 유체베어링 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 저어널 베어링이 사용된 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동 장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치의 일부를 도시한 단면도.
도 3은 부싱에 편심되어 있는 축을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 저어널 베어링이 사용된 레이져 프린터의 폴리건 미러 구동장치를 도시한 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 베어링 브라켓20: 슬리이브
30: 회전축35: 동압 발생홈
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치는 회전체가 설치되어 있는 축과, 상기 축이 끼워져 축을 지지하도록 하나 이상의 부싱부가 형성되어 있는 슬리이브와, 상기 슬리이브의 부싱부와 대향하는 상기 축중 어느 일측에 형성되어 상기 슬리이브와 상기 축을 무접촉 회전시키기 위한 제 1 동압 발생홈과, 상기 슬리이브를 고정 시키기 위한 베어링 브라켓과, 상기 슬리이브에 고정되어 상기 축을 부상시키도록 제 2 동압 발생홈이 형성되어 있는 드러스트 베어링을 포함하고 있는 저어널 베어링 장치에 있어서, 상기 부싱부의 중심부는 상기 부싱부의 양측부보다 오목한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이 회전축(30)이 끼워지는 슬리이브(20)의 내측면에는 일정 간격 이격되어 회전축(30)을 이중으로 지지하는 부싱부(25a)가 형성되어 있으며, 부싱부(25a)에 대향하는 회전축(30)에는 부싱부(25a)와 회전축(30)을 무접촉 회전시키기 위한 제 1 동압 발생홈(35)이 부싱부(25a)의 형성위치에 대응하여 형성되어 있다.
한편, 부싱부(25a)와 회전축(30)이 이루고 있는 간극은 연속적으로 가변하는데 이때, 회전축의 제 1 동압 발생홈(35)중 A' 및 C' 부분과 부싱부가 대향하고 있는 부분은 25b , 25d 이고 B' 부분과 대향하고 있는 부분을 25c라 하고, A' 부분과 25b 사이의 간극을 CLB ,C' 부분과 25d 사이의 간극을 CLD, 제 1 동압 발생홈(35)중 첨두 부분인 B 부분과 대항하고 있는 부분인 25c 사이의 간극을 CLC로 정의하기로 하면, CLB와 CLD가 0(zero)일 때 CLC는 0 CLC수 ㎛ 의 관계임으로 간극 CLB, CLD, CLC의 관계는 CLB, CLDCLC수 ㎛ 가 되어 도 4의 부싱부(25a)의 형상은 25b, 25c, 25d 세점을 지나는 호(arc)의 형상으로 호의 곡률은 CLB, CLD를 기준으로 CLC에 의해 결정된다.
또한, 상기 부싱부(25a)와 부싱(25a) 사이에는 제 1 동압 발생홈(35)으로 유체가 유입될 수 있도록 통기공(20a)이 슬리이브(20)를 관통해서 형성되어 있으며, 회전축(30)에는 일부분만 도시된 모터(60)와 폴리건 미러(80)가 결합되어 있다.
이와 같이 구성되어 가변 간극을 갖는 저어널 베어링의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 모터(미도시)에 전원이 인가되어 모터(60)가 회전하기 시작하면 모터(60)에 결합되어 있는 회전축(30) 또한 모터(60)와 동일 각속도로 회전하게 되는데 이때 회전축(30)의 회전 속도에 대응하여 제 1 동압 발생홈(35)의 A', C'부분을 통해 제 1 동압 발생홈(35)의 첨두 부분인 B' 부분으로 유입되어 B' 부분에서는 유입된 유체들이 모이면서 소정 유체압(Pressure; P)을 발생시킨다.
이때, 유체압(P)은 축 자중 및 축 하중에 의해 회전축(30)을 누르는 힘(kgf,F)과, 회전축(30)의 제 1 동압 발생홈(35)과 부싱부(25a) 사이의 이격공간인 간극 면적(A)의 크고 작음에 의해 결정된다.
한편, 축 자중 및 축 하중은 이미 결정되어 있음으로 간극 면적(A) 및 회전축(30)의 회전속도에 의해 유체압(P)이 결정됨으로 모터가 정지 상태에서 구동하기 시작하면 제 1 동압 발생홈(35)의 A', C' 부분과 부싱부(25a) 부분의 간극 면적이 가장 작음으로 발생 유체압(P)은 크고, A' 에서 B'로, C' 에서 B'로 유체가 유입 될수록 간극 면적은 급격히 커짐에 따라 유체압(P)은 간극 면적(A)의 감소에 대응하여 증가하여 회전축(30)을 부상시키기 위한 최소 유체압(Pmin)은 회전축(30)의 구동 초기 분당회전수에서도 가능해지며 회전축(30)의 정지시에도 마찬가지로 회전축(30)이 접촉하면서 회전하는 시간이 매우 짧아져 회전축(30)을 구동할때나 회전축(30)을 정지시킬 때 축에 걸리던 과부하와 축과 제 1 동압 발생홈의 마모를 방지하게 된다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 부싱부의 간극을 가변시켜 부싱부에 작용하는 압력 분포를 균일하게 하여 회전축의 진동 및 떨림을 방지하여 회전축의 회전 안정성을 높이는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 회전체가 설치되어 있는 축과, 상기 축이 끼워져 축을 지지하도록 하나 이상의 부싱부가 형성되어 있는 슬리이브와, 상기 슬리이브의 부싱부와 대향하는 상기 축중 어느 일측에 형성되어 상기 슬리이브와 상기 축을 무접촉 회전시키기 위한 제 1 동압 발생홈과, 상기 슬리이브를 고정 시키기 위한 베어링 브라켓과, 상기 슬리이브에 고정되어 상기 축을 부상시키도록 제 2 동압 발생홈이 형성되어 있는 드러스트 베어링을 포함하고 있는 저어널 베어링 장치에 있어서,
    상기 부싱부의 중심부는 상기 부싱부의 양측부보다 오목한 것을 특징으로 하는 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치.
KR1019960049784A 1996-10-29 1996-10-29 가변 간극을 갖는 저어널 베어링 장치 KR100213908B1 (ko)

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