KR100480758B1 - 동압형 유체 베어링장치 - Google Patents

동압형 유체 베어링장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 베어링내에 혼입한 공기를 배출하고, 굴곡부의 외부로의 유출을 방지하기 위한 동압형 유체베어링에 관한 것이다. 슬리브(3)와, 슬리브(3)의 일단측에 부착된 스러스트판(4)으로, 고정축(2)에 부착된 스러스트베어링(1)을 간극을 두고 협지한다. 고정축(2)의 외주면과 슬리브(3)의 내주면의 적어도 한쪽에 비대칭인 헤링본 형상의 동압발생홈(8a,8b)을 형성한다. 고정축(2)의 일단과 슬리브(3)와의 사이에 제 1모세밀봉부(7a)를 형성하고, 고정축(2)의 타단과 스러스트판(4)의 사이에 제 2모세밀봉부(7b)를 형성한다. 제 1모세밀봉부(7a)와 제 2모세밀봉부(7b)와의 사이에 공기제거용 홈부(9)를 형성한다.

Description

동압형 유체 베어링장치{DYNAMIC PRESSURE TYPE FLUID BEARING DEVICE}
본 발명은, 동압형 유체 베어링장치에 관한 것이다.
종래로부터, 자기디스크 구동장치등의 정보기기에는, 동압형 유체 베어링장치를 이용한 스핀들모터가 사용되고 있고, 예컨대 일본 특허 평9-210054호 공보에는, 윤활유 누설을 방지하는 동압형 유체 베어링장치가 개시되어 있다.
도 5는, 종래의 동압형 유체 베어링장치를 나타낸다.
고정축으로서의 샤프트(2)에 회전이 자유롭게 지지된 슬리브(3)의 일단측에는 스러스트판(4)이 부착되어 있고, 슬리브(3)와 스러스트판(4)으로 샤프트(2)에 부착된 스러스트베어링(1)을 간극을 두고 협지하고 있다. 슬리브(3)의 타단에는, 실링판(5)이 압입에 의해 고정되어 있고, 실링판(5)의 내주면과 샤프트(2)와의 사이에는, 미소공간이 형성되어 있다. 또한, 슬리브(3)의 외주면에는 모터허브(6)가 압입에 의해 접착된다.
샤프트(2)와 슬리브(3)의 내주면과의 간극, 슬리브(3)와 스러스트판(4) 및 스러스트베어링(1)과의 간극에는 윤활유가 충전되지만, 윤활유의 누설을 방지하기 위해서, 베어링 공간의 양단측에는 제 1, 제 2모세밀봉부(7a,7b)(capillary sealing portion)가 형성된다.
즉, 슬리브(3)의 내주면의 상단부와 샤프트(2)의 사이에는 축방향을 따라 테이퍼면이 형성된 V자형의 제 1모세밀봉부(7a)가 형성되고, 스러스트판(4)과 샤프트(2)의 사이에는 축방향을 따라 테이퍼면이 형성된 V자형의 제 2 모세밀봉부(7b)가 형성된다. 이와 같이 제 1, 제 2모세밀봉부(7a,7b)가 형성되면, 모세관현상에 의해서 윤활유가 베어링내에 유지되기 때문에, 윤활유의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 샤프트(2)의 외주면과 이 외주면과 대향하는 슬리브(3)의 내주면의 적어도 한쪽면, 여기서는 슬리브(3)의 내주면에는, 제 1 모세밀봉부(7a)와 제 2 모세밀봉부(7b)의 사이의 구간에 헤링본(herringbone)형상의 동압발생홈(8a,8b)이 형성된다. 또, 도 5에서는 높이를 슬리브(3)에 맞추어 그 위치를 옆으로 어긋나게 기재하고 있다.
슬리브(3)의 내주면에 형성된 레이디얼베어링면의 동압발생홈(8a)의 형상은, 동압발생홈(8a)의 중앙 굴곡부(10a)에서 단부(10b)까지의 폭(A)이 중앙 굴곡부 (10a)에서 단부(10c)까지의 폭(B)보다 길게되도록, 그 형상이 비대칭이 되도록 형성된다. 또한, 이 비대칭의 동압발생홈은, 스러스트베어링(1)으로부터 가장 떨어진 위치에 있는 동압발생홈에 형성된다. 이와 같은 구성에 의해, 동압의 언밸런스에 의해 발생하는 기름의 이동방향이 스러스트 베어링측으로 규제되고, 윤활유의 액면위치가 동압발생홈(8a,10a,10b) 사이에서 안정된다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 된 동압형 유체 베어링장치에서는, 모터의 회전에 의해 윤활유가 베어링의 중심으로 향하는 힘이 작용하여 액면의 높이가 이동하고, 액면이 안정하게 된다.
그러나, 모터의 회전과 동시에 윤활유의 액면은 동압발생홈(8a,8b)내의 동압의 밸런스가 균형이 잡히는 위치까지 이동하기 위해서, 동압발생홈(8a,8b)의 일부가 공기에 노출되고, 동압발생홈(8a,8b)이 공기를 쉽게 포획하여, 베어링내로 공기가 혼입된다.
혼입한 공기가 베어링내에 계속 머물러 있다면, 공기의 압력이 발생하여 윤활유가 외부로 압출하고, 개구부로부터 윤활유가 유출하는 문제가 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태1에 있어서의 동압형 유체 베어링장치를 이용한 스핀들모터의 단면도;
도 2는 도 1의 동압형 유체 베어링장치의 샤프트에 형성된 동압발생홈의 설명도;
도 3은 본 발명의 실시형태2에 있어서의 동압형 유체 베어링장치를 이용한 스핀들모터의 단면도;
도 4는 본 발명의 실시형태3에 있어서의 동압형 유체 베어링장치를 이용한 스핀들모터의 단면도; 및
도 5은 종래의 동압형 유체 베어링장치를 이용한 스핀들모터의 단면도이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고, 베어링내에 혼입한 공기를 배출하여 윤활유의 외부로의 유출을 방지할 수 있는 동압형 유체 베어링장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 동압형 유체 베어링장치는, 고정축의 외표면에 공기제거용 홈부를 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 베어링내에 혼입한 공기를 상당히 배출할 수 있고, 윤활유의 유출을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 1항에 기재한 동압형 유체 베어링장치는, 고정축에 회전자재하게 지지된 슬리브의 일단측에 스러스트판을 부착하여 상기 슬리브와 스러스트판으로 상기 고정축으로 부착된 스러스트베어링을 간극을 두고 형성하고, 상기 고정축의 외주면과 이 외주면과 대향하는 슬리브 내주면의 적어도 한쪽면에 비대칭인 헤링본형상의 동압발생홈을 형성하고, 고정축과 슬리브의 내주면과의 간극, 상기 슬리브와 상기 스러스트판 및 상기 스러스트베어링과의 간극에 윤활유를 충전한 동압형 유체 베어링장치로서, 상기 고정축의 일단과 상기 슬리브와의 사이에 축방향을 따라 테이퍼면이 형성된 제 1모세밀봉부를 형성하고, 상기 고정축의 타단과 스러스트판과의 사이에 축방향을 따라 테이퍼면이 형성된 제 2모세밀봉부를 형성하여, 상기 제 1모세밀봉부와 제 2모세밀봉부 사이의 상기 고정축의 외표면에 공기제거용홈부를 형성한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 윤활유에 공기가 혼입하더라도 혼입한 공기는 공기제거용 홈부에 의해서 외부로 배출되기 때문에, 공기의 온도나 압력변화에 의한 팽창을 억제하여, 외부로의 윤활유의 유출을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2항에 기재한 동압형 유체 베어링장치는, 제 1항에 있어서, 홈부를 제 2모세밀봉부측에 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3항에 기재한 동압형 유체 베어링장치는, 제 2항에 있어서, 홈부를 제 2모세밀봉부까지 연장하여 설치한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 윤활유에 혼입한 공기를 외부로 보다 쉽게 배출할 수 있다.
본 발명의 제 4항에 기재한 동압형 유체 베어링장치는, 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 제 2모세밀봉부의 길이를 제 1모세밀봉부의 길이 보다 길게 한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 모세밀봉부의 윤활유의 유지용량을 크게 하여, 외부로의 윤활유의 누설을 막을 수 있다.
이하, 본 발명의 각 실시의 형태를 도 1∼도 4을 참조하여 설명한다.
또, 종래예를 나타내는 도 5와 동일한 작용을 하는 것에는 동일의 부호를 사용하여 설명한다.
실시형태1
도 1과 도 2은 본 발명의 실시형태1을 나타낸다.
이 실시형태1에서는, 윤활유 누출을 막기 위해서 샤프트(2)의 외주부에 공기제거용의 홈부(9)를 설치한 점에서 다르지만, 그 이외의 구성은 종래예를 나타낸 도 5와 동일하다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 동압형 유체 베어링장치는, 고정축으로서의 샤프트(2)에 회전자재하게 지지된 놋쇠등으로 이루어진 슬리브(3)의 일단측에 스러스트판(4)이 부착되고, 슬리브(3)와 스러스트판(4)으로 샤프트(2)에 부착된 스러스트베어링(1)을 간극을 두고 협지하고 있다. 슬리브(3)의 타단에는 실링판(5)이 압입에 의해 샤프트(2)에 고정되어 있고, 실링판(5)의 내주면과 샤프트(2)의 사이에는, 미소공간이 형성되어 있다.
스러스트베어링(1)이 고정된 샤프트(2)는 슬리브(3)로 삽입된다. 또한, 슬리브(3)의 외주면에는 모터허브(6)가 압입에 의해 접착된다.
슬리브(3)의 내주면에는 헤링본형상의 동압발생홈(8a,8b)이 형성되어 있다.
상측에 형성된 동압발생홈(8a)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 동압발생홈(8a)의 중앙굴곡부(10a)에서 단부(10b)까지의 폭(A)이 중앙굴곡부(1Oa)에서 단부(10c)까지의 폭(B)보다도 긴 비대칭인 형상으로 되어있다. 이러한 구성으로 하면, 윤활유가 베어링의 상단부로부터 스러스트베어링측으로 향하는 힘을 발생하기 때문에, 동압의 언밸런스에 의해 발생하는 기름의 이동방향을 규제하여, 윤활유의 액면높이가, (10a)와 (10b) 사이의 동압이 균형이 잡힌 위치에서 안정하게 된다.
또한, 샤프트(2)와 슬리브(3)의 내주면과의 간극, 슬리브(3)와 스러스트판 (4) 및 스러스트베어링(1)과의 간극에는 윤활유가 충전되어 있다.
또한, 슬리브(3)의 내주면의 상단부와 샤프트(2)의 사이에는 축방향을 따르는 테이퍼면이 형성된 V자형의 제 1모세밀봉부(7a)가 형성되고, 스러스트판(4)과 샤프트(2)의 사이에 축방향을 따르는 테이퍼면이 형성된 V자형의 제 2 모세밀봉부(7b)가 형성되어 있다. 이 제 1, 제 2 모세밀봉부(7a,7b)를 설치함으로써, 윤활유가 액체가 넓은 곳으로부터 좁은 곳으로 이동하는 현상, 즉, 모세관 현상이 발생하여, 윤활유를 베어링부에 유지하여 외부로의 윤활유 유출을 방지할 수 있다.
또한, 제 1모세밀봉부(7a)와 제 2모세밀봉부(7b) 사이의 샤프트(2)의 외표면에는 공기제거용의 홈부(9)가 복수개 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 모터를 회전시켰을 때에 윤활유가 하측의 스러스트베어링(1)의 방향으로 향하는 힘이 작용하여 액면의 높이가 이동하고, 액면이 안정하게 된다. 이 때, 액면의 높이는 동압발생홈(8a)의 (1Oa)로부터 (10b)의 동압의 밸런스가 균형이 잡히는 위치까지 이동하기 때문에, 동압발생홈(8a)의 일부가 공기에 노출되어 베어링내로 공기가 혼입된다.
그러나, 이 실시형태1에서는, 샤프트(2)의 외주면에 형성된 복수개의 공기제거용 홈부(9)가 설치되어 있기 때문에, 혼입된 공기는 공기제거용의 홈부(9)를 통하여 제 2모세밀봉부(7b)에서 항상 외부로 배출된다.
따라서, 윤활유로의 공기의 혼입에 의한 윤활유의 외부로의 유출을 방지할 수 있다.
또, 공기제거용 홈부(9)의 수는 특히 한정되는 것은 아니고, 단수라도 복수라도 좋다. 또한, 그 형상도 특히 한정되는 것은 아니다.
실시형태2
도 3은, 본 발명의 실시형태2를 나타낸다.
이 실시형태2에서는, 공기제거용 홈부(9)를 제 2모세밀봉부(7b)까지 연장하여 설치한 점만이 다르고, 그 이외의 구성은 상기 실시형태1과 동일하다.
이와 같이, 공기제거용 홈부(9)를 제 2모세밀봉부(7b)의 측까지 연장설치하면, 베어링내로 혼입한 공기를 한층 더 용이하게 외부로 배출할 수 있다.
실시형태3
도 4은, 본 발명의 실시형태 3을 나타낸다.
상기 각 실시형태에 있어서, 제 2모세밀봉부(7b)의 길이는 제 1모세밀봉부(7 a)의 길이 보다 길게 하는 것이 바람직하다.
즉, 동압형 유체 베어링장치에서는, 모터를 회전시켜 레이디얼베어링에 형성된 비대칭인 헤링본형상의 홈(8a)에 의해 윤활유를 스러스트베어링의 방향으로 이동시켜 안정시키고, 이동한 윤활유는 제 2모세밀봉부(7b)에서 유지된다.
또한, 윤활유로 혼입한 공기도 제 2모세밀봉부(7b)에서 외부로 배출되기 위해서, 이 제 2모세밀봉부(7b)의 길이 d2를 제 1모세밀봉부(d1)의 길이 보다 길게,바람직하게는 1.5배에서 3배 길게 함으로써, 제 2모세밀봉부(7b)의 윤활유의 유지용량을 크게 할 수 있게 되어, 보다 효과적으로 외부로의 윤활유 누출을 방지할 수 있다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 동압발생홈(8a,8b)을 슬리브(3)의 내주면측에 형성하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 동압발생홈을 샤프트(2)의 측에 형성하거나 또는 샤프트(2)와 슬리브(3)의 양쪽에 설치하여도 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 비대칭의 동압발생홈의 치수차이를 0.2 mm, 슬리브(3)와 샤프트(2)의 간극을 3㎛로 하고, 공기제거용 홈(9)을 8개 형성하고, 깊이는 0.3 mm, 폭은 0.3 mm로 하였다.
이상의 각 실시형태로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 동압형 유체 베어링장치에 의하면, 고정축의 일단과 슬리브의 사이에 제 1모세밀봉부를 형성하고, 상기 고정축의 타단과 스러스트판의 사이에 제 2모세밀봉부를 형성하여, 상기 제 1모세밀봉부와 제 2모세밀봉부의 사이의 상기 고정축의 외표면에 공기제거용의 홈부를 형성함으로써, 베어링내로 혼입하는 공기를 항상 외부로 배출하여, 외부로의 윤활유의 유출을 방지할 수 있다.
또한, 공기배출측의 모세밀봉부를 길게 하여 외부로의 윤활유의 유출을 방지할 수 있다.
본 발명은 혼입한 공기가 베어링내에 계속 머물러 있을 경우, 공기의 압력이 발생하여 윤활유가 외부로 압출하고, 개구부로부터 윤활유가 유출하는 문제를 해결하기 위해, 베어링내에 혼입한 공기를 배출하여 윤활유의 외부로의 유출을 방지할 수 있는 동압형 유체 베어링장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 고정축(2)에 회전이 자유롭게 지지된 슬리브(3)의 일단측에 스러스트판(4)을 부착하여 상기 슬리브(3)와 스러스트판(4)으로 상기 고정축(2)에 부착된 스러스트베어링(1)을 간극을 두고 협지하고,
    상기 고정축(2)의 외주면과 이 외주면과 대향하는 슬리브(3)의 내주면의 적어도 한쪽의 면에 비대칭인 헤링본 형상의 동압발생홈을 형성하고,
    고정축(2)과 슬리브(3)의 내주면과의 간극, 상기 슬리브(3)와 상기 스러스트판(4) 및 상기 스러스트베어링(1)과의 간극에 윤활유를 충전한 동압형 유체 베어링장치로서,
    상기 고정축(2)의 일단과 상기 슬리브(3)의 사이에 축방향을 따르는 테이퍼면이 형성된 제 1모세밀봉부(7a)를 형성하고,
    상기 고정축(2)의 타단과 스러스트판(4)의 사이에 축방향을 따르는 테이퍼면이 형성된 제 2모세밀봉부(7b)를 형성하고,
    상기 제 1모세밀봉부(7a)와 제 2모세밀봉부(7b) 사이의 상기 고정축(2)의 외표면에 공기제거용의 홈부(9)를 형성한 것을 특징으로 하는 동압형 유체 베어링장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 홈부(9)를 제 2모세밀봉부(7b)측에 설치한 것을 특징으로 하는 동압형 유체 베어링장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 홈부(9)를 제 2모세밀봉부(7b)까지 연장하여 설치한 것을 특징으로 하는 동압형 유체 베어링장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2모세밀봉부(7b)의 길이를 제 1모세밀봉부(7a)의 길이보다도 길게 한 것을 특징으로 하는 동압형 유체 베어링장치.
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