KR100224607B1 - 반구형 유체 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터를 이용한 구동장치에 사용되는 반구형 유체 베어링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반구형 유체 베어링의 상하부에 일정평면을 형성하여 그 평면상에 헤링본 형상의 공기 유입홈을 형성함으로써 스러스트 하중을 지지하도록 하는 반구형 유체 베어링장치를 제시하고 있다.

본 발명은 하우징에 고정된 축과, 상기 축에 상부와 하부에 일정평면을 갖고, 그 일정평면들을 연결하는 볼록한 측부에 나선형 형상의 공기 유입홈을 갖는 반구형 베어링 및 상기 반구형 베어링에 의해서 지지되며 회전되는 회전부재를 포함하는 반구형 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 반구형 베어링의 상기 상부, 하부의 일정평면에 축을 중심으로하는 소정의 공기 유입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 종래의 반구형 베어링에서 부족된 스러스트 방향의 공기압을 반구의 상, 하부면에 소정의 형상의 공기 유입홈을 형성함으로써 보충하고, 스러스트 방향의 하중을 극복하도록하여 회전체와, 회전체를 중심으로 회전하는 회전부재가 무접촉상태로 회전하게 한다.

Description

반구형 유체 베어링 장치{HEMISPHERICAL FORM FLUID BEARING APPARATUS}

본 발명은 모터를 이용한 구동장치에 사용되는 반구형 유체 베어링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반구형 유체 베어링의 상하부에 일정평면을 형성하여 그 평면상에 헤링본 형상의 공기 유입홈을 형성함으로써 스러스트 하중을 지지하도록 하는 반구형 유체 베어링 장치에 관한 것이다.

최근 들어 정보, 컴퓨터 산업의 급격한 발달로 각종 기기를 구동시키는데 필요로 하는 구동 모터들, 예를 들면, 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치, 하드 디스크의 스핀들 모터, VCR의 헤드 구동 모터 등은 기기의 특성상 축 흔들림이나 축 떨림 없는 고정밀, 초고속 회전 성능을 요구하고 있다. 따라서 구동모터의 축 흔들림이나 축 진동을 억제하며 안정적으로 고속회전 하는 구동 모터의 개발과 함께 이와 같은 모터 회전을 가능하게 하는 동압형 유체 베어링 장치의 다양한 형태에 대하여 연구 개발이 추진되어 왔다.

도 1은 종래의 반구형 유체 베어링을 이용하여 폴리건 미러를 구동시키는 구동장치의 일례를 도시한 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 폴리건 미러를 구동하는 구동장치는 축(20)이 압입되는 하우징(10)과, 축(20)을 지지하는 부싱, 슬리이브(40), 폴리건 미러(60) 및 폴리건 미러 삽입판(50) 등을 포함하는 회전부재(사선으로 해칭된 부분)로 이루어져 있다. 이때 축(20)상에는 반구형 베어링(30)이 형성되어 있고, 반구형 베어링(30)의 반구 외주면에는 나선형상의 동압 발생홈이 형성되어 있다.

이와 같이 이루어진 폴리건 미러 구동장치는 반구형 베어링(30)의 동압 발생홈으로 유입되어 형성된 유체압에 의해서 회전부재는 최소의 마찰로 회전하게 된다.

그러나, 이와 같은 형상의 베어링 구조는 레이디얼 방향에 대해서는 충분한 공기압을 확보할 수 있으나 축방향에 대해서는 충분한 유체압을 확보할 수 없는 난점 때문에 축에 작용하는 스러스트 하중을 베어링이 극복하기가 곤란한 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 이러한 문제점에 착안하여 안출된 것으로, 축에 형성되는 반구형 베어링 구조의 반구의 상부에 적절하게 평면을 형성하고, 그 평면상에 헤링본 형상 또는 나선형 형상의 공기 유입홈을 형성함으로써 스러스트 하중을 지지할 수 있도록 하는 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 반구형 유체 베어링 장치를 이용하여 폴리건 미러를 구동시키는 구동장치의 일례를 도시한 단면도이다.

도 2(A)는 본 발명의 반구형 베어링장치의 축을 도시하기 위한 사시도이다.

도 2(B)는 도 2(A)에 도시된 축을 상부에서 바라본 평면도이다.

〈도면의주요부분에대한 부호의설명〉

20 : 축 30 : 반구형 베어링

21 : 상부평면 22 : 하부평면

23 : 공기 유입홈 24 : 측부

70 : 스페이서

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하우징에 압입된 축과, 상기 축의 상부와 하부에 일정평면을 갖고, 그 일정평면들을 연결하는 볼록한 측부에 나선형 형상의 동압 발생홈을 갖는 반구형 베어링 및 상기 반구형 베어링에 의해서 지지되며 회전되는 회전부재를 포함하는 반구형 유체 베어링 장치에 있어서,

상기 반구형 베어링의 상기 상부, 하부의 일정평면에 축을 중심으로하는 소정의 동압 발생홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 구체적 특징을 상세히 설명하기로 하는 바, 도 2에 있어서, 도 1과 동일한 부분인 회전 부재 등은 그 중복된 설명을 생략하기로 하며 동일한 도면부호와 명칭을 사용하기로 한다.

도 2(A)는 본 발명의 반구형 베어링장치의 축을 도시하기 위한 사시도이고, 도 2(B)는 도 2(A)에 도시된 축을 상부에서 바라본 평면도이다.

본 발명에 의한 반구형 베어링장치는 전체적으로 보아 고정된 축(20), 축(20)에 설치된 반구 베어링(30), 반구 베어링(30)에 의하여 지지 및 회전되는 회전부재(첨부된 도 1 참조, 40)로 구성된다.

보다 구체적으로 소정 직경을 갖는 축(20)의 원주면에 설치된 반구 베어링(30)은 전체적으로 구(sphere) 형상을 갖으며, 상부와 하부에 동일 면적이 형성되도록 절단부(21,22)가 형성된 반구 베어링 몸체(25), 절단부(21,22)상에 형성된 헤링본 형상의 동압발생홈(23), 반구 베어링 몸체(25)중 소정 곡률을 갖는 측면에 형성된 스파이럴 형상의 동압발생홈(24)으로 구성된다.

이때, 절단부(21,22)는 평평하며 소정 직경을 갖는 원 형상을 갖는데, 절단부(21,22)의 면적은 축(20)의 직경보다 크게 형성된다.

이와 같이 형성된 절단부(21)와 절단부(22)의 중심이 축(20)을 기준으로 회전 중심이 되도록 반구 베어링 몸체(25)에는 축(20)의 직경과 대등한 관통공이 형성된다.

이와 같이 형성된 관통공에 의하여 절단부(21,22)는 마치 도우넛 형상으로 내경과 외경이 형성되는데, 각 절단부(21,22)의 내경과 외경 사이에는 축(20)과 동일한 회전중심을 갖는 가상 동심원이 형성되고 가상 동심원을 따라서 복수개의 헤링본 형상의 동압발생홈(23)이 형성된다.

다른 실시예로 각 절단부(21,22)에는 헤링본 형상의 동압발생홈(23) 대신 스파이럴 형상의 동압발생홈을 형성하여도 무방하다.

이때, 헤링본 형상의 동압발생홈(23)은 소정 길이를 갖는 막대를 예각으로 꺽은 형상과 흡사하며, 이와 같은 형상에 의하여 절곡부가 형성되는데, 절곡부는 앞서 설명한 가상 동심원상에 형성된다.

한편, 반구 베어링 몸체(25)중 소정 곡률을 갖는 구면이 형성된 측면에는 종래와 마찬가지로 스파이럴 형상의 동압발생홈(24)이 일정 간격으로 복수개가 형성되어 있다.

이와 같이 헤링본 형상의 동압발생홈(23) 및 스파이럴 형상의 동압발생홈(24)이 형성된 반구 베어링 몸체(25)는 축(20)과 일체로 형성될 수도 있고, 축(20)과 반구 베어링 몸체(25)를 분리하여 제작한 후 축(20)의 원주에 반구 베어링 몸체(25)를 억지끼워맞춤 등의 방법에 의하여 제작이 가능하다.

이와 같이 반구 베어링 몸체(25)가 설치 또는 형성된 축(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(10)에 결합되고, 반구 베어링 몸체(25)에는 스페이서(70)가 개재된 회전 부재(40)가 결합된 후, 회전 부재(40)에는 회전체(60)가 설치된다.

이와 같이 반구 베어링 몸체(25)의 절단부(21,22)상에 형성되는 동압발생홈에 의하여 유입된 유체에 의해서 발생한 유체압은 회전부재(40)에 스러스트 방향의 부상력을 발생시켜 회전체(70)에 발생하는 스러스트 하중은 극복된다. 따라서 회전부재는 축(20) 및 반구 베어링 몸체(25)와 무접촉 상태로 에너지의 손실 없이 회전하게 된다.

본 발명에 따르면 종래의 반구형 베어링에서 부족하였던 스러스트 방향의 유체압을 반구 베어링 몸체의 상, 하부에 형성된 절단부에 형성된 동압 발생홈에 의하여 부족한 스러스트 하중을 극복함으로써 회전부재와 반구 베어링이 상호 무접촉상태로 회전하도록 한다.

Claims (3)

1. 하우징에 고정된 축과;

   구의 상부, 하부를 상기 축의 단면적 보다 큰 단면적을 갖도록 절단하여 2 개의 평면이 형성되고, 상기 2 개의 평면을 관통하여 축이 결합되도록 축공이 형성되어 상기 평면들상에 내경과 외경이 형성되고 상기 2 개의 평면과 연결된 볼록한 측부에는 스파이럴 형상의 동압발생홈이 형성된 반구 베어링 몸체 및 상기 반구 베어링 몸체 및 축에 의하여 지지되는 회전부재를 포함하며,

   상기 내경 및 외경 사이에는 상기 축을 회전중심으로 하는 가상 동심원이 형성되고, 상기 가상 동심원을 따라서 상기 2 개의 평면, 상기 평면과 대접하는 상기 회전부재중 어느 일측에는 복수개의 동압 발생홈이 형성된 반구형 유체 베어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 동압 발생홈은 상기 가상 동심원에 형성된 헤링본 형상인 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 동압 발생홈은 나선형 형상인 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링 장치.