KR100224610B1 - 유체 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 베어링 장치중 드러스트 하중을 지지하기 위해 소정 유체압을 발생시키는 동압 발생홈중 기저면에 통기공을 형성하여 동압 발생홈에 의해 발생하는 첨두 유체압 발생 부분의 압력 분포를 낮추어 준 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 크며, 길이가 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과, 상기 축과 반대 형상으로 형성되며 상기 축과 대접되는 지지부재와, 상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 소정 홈 면적 및 소정 예각을 갖는 헤링본 형상의 동압 발생홈이 다수 배열된 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 형성된 상기 동압 발생홈의 기저면에는 소정 직경을 갖는 통기공으로 이루어진 유체 유출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 베어링 장치{FLUID BEARING APPARATUS}

본 발명은 유체 베어링 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유체 베어링 장치중 드러스트 하중을 지지하기 위해 소정 유체압을 발생시키는 동압 발생홈중 기저면에 통기공을 형성하여 동압 발생홈에 의해 발생하는 첨두 유체압 발생 부분의 압력 분포를 낮추어 준 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 고정되어 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(55)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 회전체의 중량을 지지하여 비접촉 회전하도록 회전체를 부상시켜주기 위해 드러스트 베어링(50)의 상면에 형성된 헤링본 형상의 제 2 동압 발생홈(55)으로 소정 유체가 유입되어 드러스트 베어링(50)과 상부 드럼(20)은 소정 유체압(P_max)으로 무접촉 되면서 고속 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 집중하중에 의하여 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 유체 베어링 장치의 드러스트 베어링에 형성되어 있는 동압 발생홈의 내부 소정 위치에 드러스트 베어링을 관통하고 있는 통기공을 형성하여, 관통공 부분에서는 대기압과 동일한 유체압을 형성시켜 동압 발생홈의 절곡부 부분에서 집중되는 압력을 낮추어 균일 압력 분포가 형성되는 유체 베어링 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 유체 베어링 장치가 적용된 VTR 헤드 구동 모터를 도시한 단면도.

도 2는 종래의 유체 베어링 장치중 드러스트 베어링 부분을 도시한 평면도.

도 3은 본 발명에 의한 드러스트 베어링을 도시한 평면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 헤드 20: 상부 드럼

30: 하부 드럼 40: 고정축

50: 드러스트 베어링 55: 제 2 동압 발생홈

50a: 절곡부 55b: 통기공

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명 유체 베어링 장치는 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와, 상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크며, 길이가 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과, 상기 축과 반대 형상으로 형성되며 상기 축과 대접되는 지지부재와, 상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 소정 홈 면적 및 소정 예각을 갖는 헤링본 형상의 동압 발생홈이 다수 배열된 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 형성된 상기 동압 발생홈의 기저면에는 소정 직경을 갖는 통기공으로 이루어진 유체 유출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 유체 베어링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 유체 베어링 장치중 드러스트 베어링의 평면을 도시한 도면으로 소정 직경으로 형성된 제 1 원통부(이하 고정축이라 칭한다;40)에 압입되어 있는 원판 형상의 제 2 원통부(이하 드러스트 베어링이라 칭한다;50) 및 상기 드러스트 베어링(50)과 대접하고 있는 상부 드럼(20)에는 소정 면적을 갖는 두 개의 직선이 예각으로 접속되어 절곡부(50a)가 형성되어 있는 헤링본 형상의 동압 발생홈(55)이 형성되어 있되, 절곡부(50a)는 고정축(40)의 직경 보다는 크고 드러스트 베어링(50)의 직경보다는 작은 가상의 원주선상 D에 형성되어 있으며, 이와 같이 형성된 드러스트 베어링(50)의 제 2 동압 발생홈(55) 내부 기저면에는 드러스트 베어링(50)을 관통한 통기공(55b)으로 이루어진 유체 유출부가 원형 배열되어 있는 각각의 제 2 동압 발생홈(55) 마다 형성된다.

이때, 통기공(55b)의 직경은 상부 드럼(20)에 걸리는 하중의 크기에 따라서 결정되는 바, 상부 드럼(20)에 걸린 하중에 클수록 유체압력을 증가시키기 위하여 통기공(55b)의 직경은 이에 대응하여 작아지도록 하며, 반대로 상부 드럼(20)에 걸린 하중이 작을수록 유체압력을 감소시키기 위하여 통기공(55b)의 직경은 점차 커지도록 한다. 이와 같은 통기공(55b)을 적어도 하나 이상 형성한다.

이와 같은 본 발명 유체 베어링 장치의 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 회전체의 중량을 지지하여 회전체가 비접촉 회전하도록 하기 위해서 드러스트 베어링(50)의 상면에 형성된 헤링본 형상의 제 2 동압 발생홈(55)으로 소정 유체가 유입되어 소정 유체압을 발생한다.

이때, 드러스트 베어링(50)의 제 2 동압 발생홈(55)으로 유입된 유체들은 모두 제 2 동압 발생홈(55)을 따라 절곡부 부분에서 모이게 되는데 이때 모이던 유체의 일부가 유체 유출부를 통해 빠져 나가면서 발생하던 첨두 유체압(P_max)의 크기 또한 감소하여 절곡부 부분에서 유체압 편차가 감소하면서 드러스트 베어링(50)과 상부 드럼(20)은 무접촉 하면서 고속으로 회전하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 드러스트 베어링의 동압 발생홈 내부 기저면중 소정 부분에 대기압과 연통되어 있는 통기공을 형성하여 동압 발생홈중 절곡부에서 발생한 첨두 유체압의 크기를 보정, 균일한 유체압이 발생하도록 하여 유체 베어링 장치의 회전 안정성을 높이는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 소정 길이와 소정 직경을 갖는 제 1 원통부와;

   상기 제 1 원통부에 삽입 고정되며 상기 제 1 원통부의 직경보다 크며, 길이가 짧은 제 2 원통부로 형성되는 축과;

   상기 축과 반대 형상으로 형성되며 상기 축과 대접되는 지지부재와;

   상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 소정 홈 면적 및 소정 예각을 갖는 헤링본 형상의 동압 발생홈이 다수 배열된 유체 베어링 장치에 있어서;

   상기 제 2 원통부와 상기 제 2 원통부와 대응되는 상기 지지 부재중 어느 하나에 형성된 상기 동압 발생홈의 기저면에는 소정 직경을 갖는 통기공으로 이루어진 유체 유출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 유출부는 상기 동압 발생홈의 기저면에 적어도 1 개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 유출부는 상기 제 2 원통부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 유출부는 상기 지지부재에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.