KR100224811B1 - 반구형 유체 베어링 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

반구형 베어링 및 그 제조방법에 관한 내용이 개시되어 있다. 기동 및 정지할 때 마찰에 의해 발생되는 마모를 최대한 방지할 수 있는 반구형 유체 베어링 및 그 제조방법을 제공하기 위하여 축에 고정된 상반구와 하반구, 그리고 상기 상반구 및 하반구가 회전할 수 있도록 지지하는 부시와, 상기 반구들을 축에 고정시키는 고정수단을 구비한 반구형 유체 베어링에 있어서, 상기 반구의 주면에 코팅된 티타늄 막과, 이 티타늄 막의 주면에 코팅된 DLC막과, 이 DLC막에 다수의 그루브를 형성시켰으며, 그 제조방법으로는 반구의 주면에 티타늄을 코팅하는 단계와, 상기 티타늄이 코팅된 반구의 주면에 DLC를 코팅하는 단계와, 상기 DLC가 코팅된 반구의 주면을 다수개의 그루브가 형성되도록 에칭하는 단계를 포함하도록 하였다.

Description

반구형 유체 베어링 및 그 제조방법
제1도 종래의 반구형 베어링의 주요부를 도시한 단면도.
제2도 본 발명에 따른 반구형 유체 베어링의 주요부를 도시한 단면도.
제3도 제2도의 A-A선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 축 20 : 상반구
21 : 티타늄 코팅막 22 : DLC 코팅막
23 : 그루브 30 : 하반구
40 : 고정자 50 : 부시
51 : 티타늄 코팅막 60 : 링
70 : 와샤
본 발명은 베어링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반구형 유체베어링 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유체 베어링은 고속회전을 요하는 곳에 이용된다. 종래의 접촉식 베어링인 볼베어링 등은 고속회전할 때 진동에 의한 소음이 발생되며 회전이 불안정한 반면에 상기 반구형 유체 베어링은 고속에서도 비접촉으로 회전함으로 진동이 거의 없으며 한정된 회전력을 기대할 수 있어 하드디스크 드라이브의 스핀들모터, 레이저프린터의 레이저스캐너에 사용되는 회전다면경 등을 구동시키는데 많이 이용될 전망이다.
제1도는 종래의 베어링의 주요부를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 베어링은 모터의 축(10)에 고정된 상반구(20)와 하반구(30), 그리고 상기 상반구 및 하반구가 회전할 수 있도록 지지하며 고정자(40)에 고정된 부시(50)와, 상기 반구들(20, 30)을 축(10)에 압착시키는 링(60)과, 상기 반구들(20, 30)과 부시 사이의 클리어런스를 유지시키기 위한 와샤(70)로 구성되어 있다. 따라서, 상기 반구들(20, 30)이 상기 부시에 접촉하지 않고 회전함으로서 고속회전에서 진동이 발생하지 않아 한정된 회전력을 얻을 수 있다.
그러나 상기 베어링은 회전 기동 및 정지할 때 임계속도 이하에서 반구(20, 30)와 부시(50) 사이에서 마찰이 발생되어 반구 및 부시가 마모되는 문제점이 발생되었다. 그 결과 베어링의 수명이 단축되었으며, 제품의 성능을 저하시키는 원인이 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 마찰에 의해 발생되는 마모를 최대한 방지할 수 있는 반구형 유체 베어링 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 반구형 유체 베어링은 축에 끼워져 고정된 상반구와 하반구, 그리고 그 상반구 및 하반구의 모양과 대응된 모양으로 주위를 포위하며 그 상반구 및 하반구가 회전할 수 있도록 소정의 공간을 두고 위치하는 부시를 구비하는 반구형 유체 배어링에 있어서, 상기 상반구와 하반구 및 상기 부시가 대응된 면의 적어도 어느 하나의 면에 티타늄 코팅막이 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 티타늄 코팅막 위에 코팅된 DLC막이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반구형 유체 베어링 제조방법은 축에 끼워져 고정되는 상반구와 하반구 그리고 이 상반구와 하반구의 형상에 대응되도록 포위하는 부시를 제작하는 단계와, 상기 상반구와 하반구 및 상기 부쉬가 대응된 적어도 어느하나의 대응된 면에 티타늄을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 코팅된 티타늄막 위에 DLC를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 반구형 유체 베어링 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 반구형 유체 베어링의 주요부를 도시한 단면도이고, 제3도는 제2도의 A-A선 단면도이다.
제2도에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반구형 유체 베어링은, 제1도를 참조하면서 설명한 종래 유체 베어링과 마찬가지로, 모터의 축에 고정된 상반구(20)와 하반구(30), 그리고 상기 상반구(20) 및 하반구(30)가 회전할 수 있도록 지지하는 부시(50)와, 상기 반구들을 축(10)에 고정되도록 돕는 링(60)과 상·하반구와 부시가 클리어런스를 유지하도록 하는 와셔(70)로 구성되어 있다.
상기 반구들(20, 30)은 예를 들어 고 탄소강 소재에 의해 만들어지며, 그 반구들(20, 30)에는 두께 5㎛-20㎛의 티타늄(Ti) 코팅막(21)이 형성된다. 그리고, 상기 반구들(20, 30)과 대응된 부시(50)의 내면에도 두께 10㎛-20㎛의 티타늄 코팅막(51)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 부시(50)는 세라믹(A1203) 재질로 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 티타늄 코팅막(21, 51)은 회전 기동 및 정지할 때 임계속도 이하에서 상기 반구들(20, 30)과 상기 부시(50) 사이에서 고체마찰이 발생되어 반구들(20, 30) 및 부시(50)가 마모되는 것을 완화하기 위함이다.
그리고 상기 반구(20, 30)와 부시(50)에 발생되는 고체마찰에 의한 마모를 최소화하기 위하여 상기 반구에 코팅된 티타늄 코팅막(21) 위에 10㎛ 이내의 DLC 코팅막(22)이 형성된다. 이 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅막(22)에는 그루브(23)가 형성되어 있으며 그루브의 깊이에 따라 상기 티타늄 코팅막(21)에 까지 그루브(23)가 생성될 수 있다.
상기 DLC 코팅막(22)은 티타늄과의 선팽창계수가 유사하여 박리문제나 클리어런스 변화의 문제가 없을 뿐만 아니라 티타늄(21)보다 내마모성에 우수하기 때문에 코팅한 것이며, 상기 그루브(23)는 반구들(20, 30)이 회전할 때 오일 또는 공기 유입에 의한 압력 발생으로 반구를 부상시키기 위함이다.
이하 상기 반구의 제조방법에 관한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 고 탄소강으로 만들어진 상기 반구들(20, 30)을 진구도(眞求度)가 0.15㎛∼0.25㎛가 되도록 래핑하고, 그 주면에 티타늄을 코팅한다. 그리고 상기 티타늄 코팅막 위에 DLC를 코팅한다. 상기 티타늄 또는 세라믹을 코팅할 때에는 이온 빔을 주사하는 방법 또는 티타늄 또는 세라믹의 증발된 가스를 증착하는 방법을 사용하였다.
마지막으로 상기 DLC 코팅막(22)에 그루브(23)를 형성하였다. 그루브의 형성은 화학적 방법에 의하여 그루브를 형성할 부분을 부식하는 방법 또는 EDM(Electric Discharge machining)을 사용한 전기방전가공에 의한 방법으로 하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 반구와 부시 사이에서 마찰에 의해 발생되는 마모를 최대한 방지할 수 있어 종래의 베어링의 10만회-20만회의 정지 기동횟수 보다 많은 50만회의 수명 연장 효과를 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 축에 끼워져 고정된 상반구와 하반구, 그리고 그 상반구 및 하반구의 모양과 대응된 모양으로 주위를 포위하며 그 상반구 및 하반구가 회전할 수 있도록 소정의 공간을 두고 위치하는 부시를 구비하는 반구형 유체 베어링에 있어서, 상기 상·하반구의 외주면 및 상기 상·반구의 외주면과 마주하는 상기 부시의 내면 중 적어도 어느 하나의 면에 티타늄 코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상·하반구의 외주면에 상기 티타늄 코팅막이 형성되고, 상기 상·하반구의 티타늄 코팅막 위에 DLC막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부시가 세라믹(Al2O3) 재질로 되는 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링.
  4. 제2항에 있어서, 상기 DLC막에 소정의 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링.
  5. 제2항에 있어서, 상기 티타늄 코팅막의 두께가 5㎛∼20㎛인 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링.
  6. 축에 끼워져 고정되는 상반구와 하반구를 각각 제작하고 이 상반구와 하반구의 형상에 대응되도록 포위하는 부시를 제작하는 단계와, 상기 상·하반구의 외주면 및 상기 상·하반구의 외주면과 마주하는 상기 부시의 내면 중 적어도 어느 하나의 면에 티타늄을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 상·하반구의 외주면에 상기 티타늄 코팅막을 형성하고, 상기 상·하반구의 티타늄 코팅막 위에 DLC를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 코팅된 DLC막에 소정이 그루브를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반구형 유체 베어링 제조방법.
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