KR100242019B1

KR100242019B1 - 드러스트 베어링의 구조

Info

Publication number: KR100242019B1
Application number: KR1019970003478A
Authority: KR
Inventors: 이창우
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR19980067441A

Abstract

본 발명은 드러스트 베어링의 구조에 관한 것으로, 드러스트 하중을 지지하는 드러스트 베어링의 동압 발생홈 형상을 회전방향인 전면 상단에서 후면 하단으로 경사지게 하여 유입되는 유체압력이 증가되도록 하는 드러스트 베어링의 구조에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 드러스트 베어링의 구조는, 축과, 상기 축과 결합된 회전체의 어느 일측에 형성되어 유체압을 발생시키는 동압 발생홈을 포함하는 베어링에 있어서, 상기 동압 발생홈의 일측 외측면에서 대향되는 타측 내측면으로 소정 각도로 경사지게 형성되어 유입되는 유체량을 증가시키는 경사 동압 발생홈을 구비한다.

Description

드러스트 베어링의 구조

본 발명은 드러스트 베어링의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드러스트 하중을 지지하는 드러스트 베어링의 동압 발생홈 형상을 회전방향인 전면 상단에서 후면 하단으로 경사지게 하여 유입되는 유체압력이 증가되도록 하는 드러스트 베어링의 구조에 관한 것이다.

최근 들어 컴퓨터, 오디오 시스템, 영상 기기 등과 같은 정보, 매체 산업의 기술력이 증가되면서 각종 기기의 크기는 소형화되고, 소형화에 따라 더욱 미세하고 정밀한 성능을 갖는 기기의 부품을 요구하고 있는 실정이다.

특히, 컴퓨터의 경우 기억장치의 하나인 하드 디스크(HDD)의 스핀들 모터 구동장치 및 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치, 오디오 시스템의 경우 레이저 디스크 및 콤팩트 디스크 구동 장치, 영상 기기의 경우 VCR 헤드 및 캠코더의 구동 장치 등은 공통적으로 구동장치에 결합되어 있는 회전축과 회전체를 고속회전 시킴으로서 원하는 데이터의 저장 및 탐색, 데이터 재생 등의 작업을 하게 된다.

이때 회전축은 매우 고속으로 회전하게 됨으로 고속 회전에 의한 축 떨림 및 축 흔들림, 축 진동 등은 고속회전시 제품의 성능에 치명적인 결과를 가져오게 됨에 따라 기기 들의 고속회전에 의한 문제점들을 보안하기 위해 기계요소중 하나인 베어링이 사용되고 있으며, 회전축에 최소의 마찰력이 작용하도록 하는 여러 가지 베어링 종류들중 공기 또는 오일(oil)을 사용하는 유체 베어링 장치가 널리 사용되고 있다.

이와 같은 유체 베어링 장치중 초정밀, 초고속 회전 성능을 요구하는 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치, 하드 디스크(HDD)의 스핀들 모터, VTR 헤드 구동 장치 등은 드러스트 베어링의 동압 발생홈으로 유입되어 동압을 발생시키는 유체로 강성이 공기보다 뛰어난 비압축성 오일 종류를 사용하기도 하며, 이와 같은 오일 류를 사용할 때에는 고청정 환경을 요하는 기기 들의 외측으로 누설되는 오일에 의한 오염을 방지하기 위해 오일 막이 형성되어 있는 부분을 실링 커버 등에 의해 밀봉하여야 한다.

도 1은 종래의 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치를 도시한 도면으로, 베어링 브라켓(10)에는 소정 직경을 갖는 관통공이 형성되어 있으며, 관통공에는 도시된 바와 같은 슬리이브(sleeve;20)가 끼워진 후, 고정 나사(22) 등에 의해 베어링 브라켓(10)과 체결되어 있으며, 슬리이브(20)에는 축(30)이 회전 가능하게 삽입되어 있다.

축(30)의 하단부(30b)는 축(30)의 수직 드러스트 하중을 받치고 있는 드러스트 베어링(40)과 면접하고 있으며, 드러스트 베어링(40)의 상면에는 소정 형태, 예를 들면 헤링본 동압 발생홈 형태의 제 1 동압 발생홈(50)이 형성되어 있는 바, 제 1 동압 발생홈(50)은 드러스트 베어링(40) 상면에 형성되어 있는 소정 원주선상에 소정 각도를 갖는 절곡부가 형성되어 있는 헤링본 형상의 제 1 동압 발생홈(50)은 에칭, 플라즈마 등 여러 가지 가공기계, 가공방법에 의해 수 ㎛의 깊이로 정밀 가공되어 있다.

이와 같이 제 1 동압 발생홈(50)이 형성되어 있는 드러스트 베어링(40)은 다시 슬리이브(20)와 나사(24) 등에 의해 체결되어 있고, 축(30)의 중간 부분에는 허브(70)가 압입되어 축(30)과 고정되어 있으며, 허브(70)에는 일부분만 도시된 모터(60)가 접합되어 축(30)은 모터(60)와 함께 회전하며, 허브(70)에는 폴리건 미러(80)가 부착된다.

그리고, 제 1 동압 발생홈(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 드러스트 베어링(40)의 전면부로 수직되게 형성되어 유체가 유입되어 압력이 발생하게 되어 있다.

이와 바와 같이 종래의 드러스트 베어링장치가 구비되어 있는 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치의 작용을 첨부된 도 1, 도 2을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 일부분만 도시된 모터(60)에 전원이 인가되면 모터(60)는 각속도가 0인 상태에서 점차 각속도가 증가하여 소정 시간이 지난 후 최고 각속도에 도달하게 되어 각속도는 일정해지는데, 이때 축(30)도 모터(60)와 동일한 각속도로 회전하게 된다.

이때, 제 1 동압 발생홈(50)의 절곡부를 기준으로 양측의 유체 유입부로 소정 유체가 유입되어 축(30)을 부상시키려는 유체압이 형성되는데, 드러스트 베어링(40)과 축의 하단부(30a)의 면적과 축자중 및 축하중은 변화가 없음으로, 유체압은 축(30)의 각속도에 비례하여 커지다가, 축(30)이 소정 분당 회전수에 도달해 축(30)의 자중 및 축 하중 보다 유체압이 커지게 되면 축(30)은 제 1 동압 발생홈(50)으로부터 일정한 간극을 형성하면서 제 1 동압 발생홈(50)의 상부로 부상 후, 평형상태를 이루게 된다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 동압 발생홈(50)에서

의 크기로 압력분포(A)가 발생하게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 드러스트 베어링의 동압 발생홈은, 드러스트 하중을 지지하기 위해 소정 유체압을 발생시키는 유체가 동압 발생홈으로 유입될 때, 사각 형상의 동압 발생홈 내부로 급격히 유입됨에 따라 동압 발생홈 내부의 전면부에서 유체압의 크기가 감소되어 드러스트 하중을 지지하기 위한 충분한 동압을 발생하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 드러스트 베어링의 동압 발생홈 내부로 유입되는 유체의 압력을 상승시킬 수 있도록 하는 드러스트 베어링의 구조를 제공하는 것에 있다.

도 1은 종래의 유체 베어링 장치가 적용된 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치를 도시한 단면도,

도 2는 도 1의 드러스트 베어링의 동압 발생홈을 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 드러스트 베어링의 동압 발생홈을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

20: 슬리이브 30: 축

100: 드러스트 베어링 110: 동압 발생홈

120: 경사 동압 발생홈

전술한 본 발명의 목적은, 축과, 상기 축과 결합된 회전체의 어느 일측에 형성되어 유체압을 발생시키는 동압 발생홈을 포함하는 베어링에 있어서, 상기 동압 발생홈의 일측 외측면에서 대향되는 타측 내측면으로 소정 각도로 경사지게 형성되어 유입되는 유체량을 증가시키는 경사 동압 발생홈을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 드러스트 베어링의 구조를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 경사 동압 발생홈은, 회전진행 방향으로 후미측이 하향되도록 경사지게 형성한다.

본 발명의 다른 특징과 효과는, 이하 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명할 본 발명의 바람직한 실시 예에 의해 더욱 명확해질 것이다.

첨부도면 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 드러스트 베어링의 동압 발생홈을 도시한 단면도이다.

본 실시예에 의한 드러스트 베어링의 구조는, 도 3에 도시된 바와 같이, 축(30)의 단부에 걸리는 자하중을 지지하는 드러스트 베어링(100)의 소정부에 형성된 동압 발생홈(110)과, 이 동압 발생홈(110)의 내측부에 경사지게 형성된 경사 동압 발생홈(120)을 구비한다.

전술한 경사 동압 발생홈(120)은 드러스트 베어링(100)의 회전 진행 방향(a)쪽에서 유체의 유입이 서서히 이루어져 압력이 점차적으로 상승할 수 있도록 동압 발생홈(110) 전면 상부면에서 후면 하단으로 소정 각도로 경사지게 형성한다. 그리고, 동압 발생홈(110)의 경사 동압 발생홈(120)은 헤링본 형상이나 스파이럴 형상의 동압 발생홈(110)에서 모두 적용되고, 레이디얼 베어링에서도 유체 압력을 상승시키기 위해 적용하면 된다.

이하, 이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

먼저, 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(60)에 전원이 인가되어 모터(60)가 회전하기 시작하면, 모터(60)에 결합되어 있는 축(30)이 모터(60)와 동일 각속도로 회전하게 되는데, 이 때 축(30)의 회전속도에 대응하여 축(30)의 하단부(30b)에는 와류가 형성되고, 형성된 와류는 축(30)의 하단부(30b)와 대향하고 있는 드러스트 베어링(100)의 상부면 동압 발생홈(110)의 경사 동압 발생홈(120)을 통해 점차적으로 미끄러지며 유입되어 그 끝단에서는 유입된 유체들이 모이면서 소정 크기의 유체압을 발생시키게 된다.

여기서, 동압 발생홈(110)에 모인 유체압이 상승되어

의 압력분포(B)를 나타내게 되므로,

의 압력이 상승되고,

의 압력이 상승하게 된다.

그리고, 축(30)의 드러스트 하중을 지지 및 회전하면서 드러스트 베어링(100) 사이에서 발생하는 마찰을 최소로 하기 위해서 드러스트 베어링(100)의 상면에 형성된 동압 발생홈(110) 중 스파이럴 동압 발생홈(110)으로 유입된 유체는 다시 스파이럴 형상의 동압 발생홈(110)과 헤링본 동압 발생홈(110)의 경사 동압 발생홈(120)에서 유체의 압력이 상승되면서 슬리이브(20) 부분에서 축(30)과의 베어링 작용을 하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 드러스트 베어링의 구조에 의하면, 드러스트 하중을 지지하기 위해 소정 유체압을 발생시키는 유체가 동압 발생홈으로 유입될 때, 경사 동압 발생홈을 통해 유체가 유입되어 압력이 증대되고, 충분한 동압을 발생하게 되어 베어링 강성이 증대되는 효과가 있다.

Claims

축과, 상기 축의 드러스트 하중을 지지하는 축 지지부재 중 어느 일측에 형성되어 유체압을 발생시키는 동압 발생홈을 포함하는 베어링에 있어서, 상기 동압 발생홈의 바닥면은 상기 축의 회전 방향을 기준으로 유체가 유입되면서 유체 압력이 증가되도록 후미측으로 갈수록 소정 각도로 직선 경사지고 상기 동압발생홈의 단부는 상기 동압발생홈의 상면과 수직되도록 형성하여 상기 동압발생홈으로 유입되는 유체량을 증가시킨 것을 특징으로 하는 드러스트 베어링의 구조.