KR101321383B1 - 유체 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

뚜껑 부재(10)가 플레이트부(10a) 및 플레이트부(10a)의 외주단으로부터 폭 방향으로 돌출되어 형성된 원통 형상의 고정부(10b)로 이루어지는 컵 형상으로 형성되고, 고정면(B)으로서의 고정부(10b)의 외주면(10b1)이 외측 부재(A)로서의 하우징(7)의 내주면(7a)에 고정된다. 이 고정면(B)의 폭 방향 치수가 플레이트부(10a)의 두께보다 큼으로써 플레이트부(10a)를 박형화함과 아울러 뚜껑 부재(10)와 하우징(7)의 고정력을 향상시킬 수 있기 때문에 유체 베어링 장치의 폭 방향 치수의 소형화 및 내구성의 향상을 동시에 실현할 수 있다.

유체 베어링 장치

Description

유체 베어링 장치{FLUID BEARING DEVICE}

본 발명은 베어링 간극에 형성되는 윤활막으로 축 부재를 회전 가능하게 지지하는 유체 베어링 장치에 관한 것이다.

유체 베어링 장치는 그 고회전 정밀도 및 정숙성으로부터 정보 기기, 예를 들면 HDD 등의 자기 디스크 구동 장치, CD-ROM, CD-R/RW, DVD-ROM/RAM 등의 광디스크 구동 장치, MD, MO 등의 광자기 디스크 구동 장치 등의 스핀들 모터용, 레이저 빔 프린터(LBP)의 폴리곤 스캐너 모터, 프로젝터의 컬러 휠, 또는 전기 기기의 냉각 팬 등에 사용되는 팬 모터 등의 소형 모터용으로서 바람직하게 사용 가능하다.

예를 들면, 특허문헌 1에 나타내어져 있는 유체 베어링 장치(동압 베어링 장치)는 양단에 개구된 하우징과, 하우징의 내주에 배치된 베어링 슬리브와, 베어링 슬리브의 내주에 삽입된 축 부재와, 하우징의 일단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑 부재를 구비한다. 뚜껑 부재는 대략 원반 형상으로 형성되고, 그 외주면이 하우징의 내주면에 고정된다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2005-337490호 공보

최근의 정보 기기 등의 박형화에 대응하기 위해 이들에 사용되는 HDD의 디스크 구동 장치 등, 나아가서는 이들에 장착되는 베어링 장치는 그 축 방향 치수를 축소하는 것이 요구되고 있다. 이 요구에 응하기 위해, 예를 들면 하우징의 일단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑 부재의 박형화가 도모되고 있다.

그러나, 종래에는 원반 형상의 뚜껑 부재의 외주면을 하우징의 내주면에 고정하고 있기 때문에 뚜껑 부재를 박형화하면 뚜껑 부재와 하우징의 고정 면적도 축소되어 고정력이 저하된다. 예를 들면, 복수장의 디스크가 탑재됨으로써 중량이 증대한 디스크 구동 장치는 낙하 등에 의한 충격 하중도 크기 때문에, 뚜껑 부재와 하우징의 고정력이 충분하지 않으면 충격 하중 등에 의해 뚜껑 부재가 하우징에 대하여 어긋나서 베어링 내부의 윤활유의 누출이나 스러스트 베어링 간극의 정밀도 저하 등의 불량을 초래할 우려가 있다.

본 발명의 과제는 뚜껑 부재를 박형화함과 아울러 뚜껑 부재와 하우징의 고정력을 향상시킴으로써 유체 베어링 장치의 소형화 및 내구성의 향상을 도모하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 양단을 개구한 외측 부재와, 외측 부재의 내측에 삽입되며 축부 및 플랜지부를 보유하는 축 부재와, 외측 부재의 일단 개구부를 밀폐하는 뚜껑 부재와, 축 부재의 외주면에 면하고 일단이 뚜껑 부재로 밀폐된 공간에 연결되는 레이디얼 베어링 간극과, 축 부재의 플랜지부의 양 끝면이 각각 면하는 스러스트 베어링 간극을 구비하고, 레이디얼 베어링 간극 및 스러스트 베어링 간극에 형성된 유막(油膜)으로 축 부재를 회전 가능하게 지지하는 유체 베어링 장치에 있어서, 뚜껑 부재에, 플레이트부와, 외측 부재의 내주면 또는 외주면에 고정되는 고정면을 형성하고, 고정면의 축 방향 치수를 플레이트부의 두께보다 크게 하고, 뚜껑 부재는 플레이트부의 외경단으로부터 축 방향으로 연장된 고정부를 구비하고, 그 고정부의 외주면 또는 내주면에 상기 고정면을 보유하며, 상기 고정부의 끝면과 외측 부재와의 사이에 축방향의 간극을 형성한 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명에서는 뚜껑 부재에 플레이트부와, 외측 부재 내주면 또는 외주면에 고정되는 고정면을 형성했다. 이 고정면을 플레이트부의 두께보다 큰 축 방향 치수로 하고 있으므로 플레이트부를 박형화함과 아울러 고정면과 외측 부재의 내주면 사이의 고정력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 유체 베어링 장치의 소형화 및 내구성의 향상을 동시에 실현할 수 있다.

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이 유체 베어링 장치에서는 뚜껑 부재와 외측 부재 사이에 외측 부재의 내주 또는 외주에 개구되는 개구 공간이 형성될 경우가 있다. 개구 공간으로서는, 예를 들면 뚜껑 부재 끝면의 챔퍼(chamfer)와 외측 부재 끝면의 챔퍼에 의해 형성된 것이 생각되어진다. 이 밖에, 외측 부재에 대한 뚜껑 부재 축 방향 위치를 조정함으로써 스러스트 베어링 간극의 폭을 관리하는 베어링 구조에 있어서는 간극 폭의 조정 정도에 따라서는 뚜껑 부재의 끝면과 외측 부재의 끝면 사이에 축 방향의 개구 공간이 형성될 경우도 있다.

통상, 이러한 종류의 유체 베어링 장치에서는 외측 부재의 내측 공간은 전부 유체 윤활제로 채워진다. 한편, 유체 베어링 장치에는 내부에 봉입된 윤활제의 열팽창에 의한 외측 부재 밖으로의 윤활제의 누출을 방지하기 위해 윤활제의 열팽창을 흡수하는 버퍼 기능을 갖는 밀봉 장치도 필요해진다. 상기의 유체 베어링 장치에 있어서, 뚜껑 부재의 고정면을 외측 부재의 내주면에 고정하고, 상기 개구 공간이 외측 부재의 내주에 개구된 경우, 외측 부재의 내측 공간을 유체 윤활제로 채우면 이 개구 공간에도 윤활제가 채워진다. 이 때문에, 베어링 장치 내의 윤활제 총량이 증가하여 버퍼 기능 확보를 위해 밀봉 장치를 대형화할 필요가 있다. 이 개구 공간을 접착제로 메워 두면 그만큼 베어링 장치 내의 윤활제 총량을 감소시킬 수 있으므로 버퍼 기능의 저용량화, 즉 밀봉 장치의 소형화를 도모할 수 있고, 이로 인해 베어링 장치의 소형화를 한층 더 도모할 수 있다.

한편, 상기의 유체 베어링 장치에 있어서 뚜껑 부재의 고정면을 외측 부재의 외주면에 고정하고, 개구 공간이 외측 부재의 외주에 개구된 경우, 이 개구 공간을 외측 부재의 외주면에 타 부재를 접착 고정할 때의 접착제 저장부로서 기능시킴으로써 외측 부재와 타 부재의 고정력을 향상시킬 수 있다.

이 유체 베어링 장치에서는 축 부재에 플랜지부를 형성하고, 플랜지부의 한쪽 끝면을 뚜껑 부재 플레이트부와 대향시키며, 플랜지부의 다른쪽 끝면에 면하여 스러스트 베어링 간극을 형성할 수도 있다. 이 경우, 뚜껑 부재 중 고정면을 갖는 고정부의 끝면을 상기 스러스트 베어링 간극을 초과하는 위치에 배치함으로써 고정면의 면적을 충분히 확보할 수 있고, 외측 부재와의 사이에서 높은 고착력을 확보하는 것이 가능해진다. 특히, 상기한 바와 같이 외측 부재의 내주에 개구된 개구 공간을 접착제로 메울 경우, 개구 공간과 스러스트 베어링 간극이 이격되어 있음으로써 접착제의 공급시에 잉여 접착제가 개구 공간으로부터 흘러 넘쳐서 스러스트 베어링 간극에 유입되어 베어링 성능에 악영향을 주는 사태를 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.

(발명의 효과)

이상과 같이, 본 발명에 의하면 플레이트부를 박형화함과 아울러 고정면과 외측 부재의 내주면 사이의 고정력을 향상시킴으로써 유체 베어링 장치의 소형화 및 내구성의 향상을 동시에 실현할 수 있다..

도 1은 동압 베어링 장치(1)를 장착한 스핀들 모터의 단면도이다.

도 2는 동압 베어링 장치(1)의 단면도이다.

도 3은 베어링 슬리브(8)의 (a) 단면도[(c)의 a-a 방향], (b) 하면도, (c) 표면도이다.

도 4는 뚜껑 부재(10)의 상면도이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 동압 베어링 장치(21)의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 동압 베어링 장치(31)의 (a) 단면도, (b) A 부분의 확대 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 동압 베어링 장치(41)의 단면도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 동압 베어링 장치(유체 베어링 장치) 2 : 축 부재

3 : 디스크 허브 7 : 하우징

8 : 베어링 슬리브 9 : 밀봉부

10 : 뚜껑 부재 10a : 플레이트부

10b : 고정부 A : 외측 부재

B : 고정면 G : 개구 공간

P : 압입 영역 R1, R2 : 레이디얼 베어링 간극

T1, T2 : 스러스트 베어링 간극 S : 밀봉 공간

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 동압 베어링 장치(1)를 장착한 정보 기기용 스핀들 모터의 일 구성예를 나타내고 있다. 이 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 이용되는 것이고, 축 부재(2)를 회전 가능하게 비접촉 지지하는 동압 베어링 장치(1)와, 축 부재(2)에 장착된 디스크 허브(3)와, 동압 베어링 장치(1)의 외주에 부착되는 브래킷(6)과, 예를 들면 반경 방향의 갭을 통해 대향시킨 모터 스테이터(4) 및 모터 로터(5)를 구비하고 있다. 모터 스테이터(4)는 브래킷(6)의 외주면에 형성된 부착부에 부착되고, 모터 로터(5)는 디스크 허브(3)의 내주에 부착된다. 디스크 허브(3)에는 자기 디스크 등의 디스크(D)가 1장 또는 복수장 유지된다. 모터 스테이터(4)에 통전되면 모터 스테이터(4)와 모터 로터(5) 사이의 전자력으로 모터 로터(5)가 회전하고, 그로 인해 디스크 허브(3) 및 축 부재(2)가 일체적으로 회전한다.

도 2는 동압 베어링 장치(1)를 나타내고 있다. 이 동압 베어링 장치(1)는 축 방향 양단을 개구한 외측 부재(A)로서의 하우징(7)과, 하우징(7)의 일단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑 부재(10)와, 하우징(7)의 내주면(7a)에 고정되는 베어링 슬리브(8)와, 하우징(7)의 내주에 삽입되는 축 부재(2)로 구성된다. 또한, 설명의 편의상 하우징(7)이 뚜껑 부재(10)로 폐쇄되어 있는 측을 하측, 그 반대인 측을 상측으로 하여 설명을 진행한다.

축 부재(2)는 축부(2a)와 축부(2a)의 하단에 형성된 플랜지부(2b)로 이루어지고, SUS강 등의 금속 재료로 일체 또는 별체로 형성된다. 축 부재(2)의 각 부는 동종의 재료로 형성하는 것 외에 다른 재료로 형성할 수도 있다. 예를 들면, 축부(2a)를 금속 재료로 형성함과 아울러 플랜지부(2b)의 일부 또는 전부를 수지 재료로 형성할 수도 있고, 이 경우 축 부재(2)는 축부(2a)를 인서트 부품으로 하는 수지의 사출 성형으로 제작하는 것이 가능하다.

하우징(7)은 대략 원통 형상으로 형성되고, 하우징(7)의 상단 개구부를 밀봉하는 밀봉부(9)가 일체적으로 설치되어 있다. 하우징(7)은 소경 내주면(7a)과, 하단 개구부에 형성된 대경 내주면(7b)과, 소경 내주면(7a)과 대경 내주면(7b) 사이에 형성되는 단차부(7c)를 구비한다. 소경 내주면(7a)에는 베어링 슬리브(8)가 고정되고, 대경 내주면(7b)에는 뚜껑 부재(10)가 고정된다. 또한, 밀봉부(9)는 하우징(7)과 별체로 구성할 수도 있다.

하우징(7) 및 밀봉부(9)는, 예를 들면 액정 폴리머(LCP)나 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등의 결정성 수지, 또는 폴리페닐술폰(PPSU), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI) 등의 비결정성 수지를 베이스 수지로 하는 수지 조성물을 사출 성형함으로써 형성된다. 상기의 수지에 충전 하는 충전재의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 충전재로서 유리 섬유 등의 섬유 형상 충전재, 티타늄산 칼륨 등의 위스커 형상 충전재, 마이카 등의 인편 형상 충전재, 카본 파이버, 카본 블랙, 흑연, 카본 나노 마테리알, 금속 분말 등의 섬유 형상 또는 분말 형상의 전도성 충전재를 이용할 수 있다. 이들 충전재는 단독으로 이용하거나 또는 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.

밀봉부(9)의 내주면(9a)은 축부(2a)의 외주에 형성된 테이퍼면(2a2)과 소정의 밀봉 공간(S)을 통해 대향되고, 모세관력으로 윤활유를 유지하는 모세관 시일을 구성한다. 또한, 도시하는 바와 같이, 축부(2a)의 테이퍼면(2a2)을 상측을 향해 점차 축경시켜 두면 축 부재(2)의 회전시에 밀봉 공간(S)을 원심력 시일로서도 기능시킬 수 있다. 밀봉 공간(S)의 용적은 베어링 장치의 사용 온도 범위 내에 있어서, 베어링 장치의 내부에 유지된 윤활유의 열팽창량보다 크게 한다. 이로 인해, 베어링 장치의 사용 온도 범위 내에서는 윤활유가 밀봉 간극(S)으로부터 누출될 일은 없고, 유면이 상시 밀봉 공간(S) 내로 유지된다(버퍼 기능).

도 2에 나타내는 바와 같이, 밀봉부(9)의 하측 끝면(9b)은 그 외경측 영역이 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8b)으로부터 멀어지도록 경사 형상 또는 만곡 형상으로 형성되어 있다. 그 때문에, 밀봉부(9)의 하측 끝면(9b)은 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8b)의 내경측 영역(8b2)과 부분적으로 접촉되고, 하측 끝면(9b)과 상측 끝면(8b)의 외경측 영역(8b3) 사이에 간극이 형성된다.

베어링 슬리브(8)는, 예를 들면 소결 금속으로 이루어지는 다공질체, 특히 구리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로 원통 형상으로 형성되고, 하우 징(7)의 소경 내주면(7a)의 소정 위치에 압입, 접착, 접착제 개재하에서의 압입 등에 의해 고정된다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는, 예를 들면 도 3(a)에 나타내는 바와 같은 헤링본 형상의 동압홈(8a1, 8a2)이 축 방향으로 이격되어 형성된다. 상측의 동압홈(8a1)은 축 방향 중심(m)(상하의 경사 홈 사이 영역의 축 방향 중앙)에 대하여 축 방향 비대칭으로 형성되어 있고, 축 방향 중심(m)보다 상측 영역의 축 방향 치수(X1)가 하측 영역의 축 방향 치수(X2)보다 크게 되어 있다. 축 부재(2)의 회전시에는 이 동압홈(8a1, 8a2) 형성 영역과 축 부재(2)의 외주면(2a1) 사이에 제 1 레이디얼 베어링 간극(R1) 및 제 2 레이디얼 베어링 간극(R2)이 형성된다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에는 1개 또는 복수개의 축 방향 홈(8d1)이 축 방향 전체 길이에 걸쳐 형성된다. 이 예에서는 3개의 축 방향 홈(8d1)을 원주 등간격으로 형성하고 있다. 또한, 동압홈(8a1, 8a2)은 반드시 축 방향으로 이격될 필요는 없고, 예를 들면 축 방향으로 연속적으로 형성해도 좋다. 또는, 동압홈(8a1, 8a2) 중 어느 한쪽만을 형성해도 좋다.

베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8c)의 전체 면 또는 일부 환상 영역에는, 예를 들면 도 3(b)에 나타내는 바와 같은 스파이럴 형상의 동압홈(8c1)이 형성된다. 축 부재(2)의 회전시에는 이 동압홈(8c1) 형성 영역과 플랜지부(2b)의 상측 끝면(2b1) 사이에 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)이 형성된다.

도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8b)은 반경 방향의 대략 중앙부에 형성된 원주홈(8b1)에 의해 내경측 영역(8b2)과 외경측 영 역(8b3)으로 구획되고, 내경측 영역(8b2)에는 1개 또는 복수개의 반경 방향 홈(8b21)이 형성된다. 이 예에서는 3개의 반경 방향 홈(8b21)이 원주 등간격으로 형성되어 있다.

뚜껑 부재(10)는 대략 원반 형상의 플레이트부(10a)와, 플레이트부(10a)의 외주단으로부터 축 방향으로 돌출된 원통 형상의 고정부(10b)를 갖고, 예를 들면 황동 등의 금속 재료의 프레스 가공으로 일체적으로 형성된다. 플레이트부(10a)의 상측 끝면(10a1)에는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 스파이럴 형상의 동압홈(10a11)이 형성된다. 축 부재(2)의 회전시에는 이 동압홈(10a11) 형성 영역과 플랜지부(2b)의 하측 끝면(2b2) 사이에 제 2 스러스트 베어링 간극(T2)이 형성된다.

뚜껑 부재(10) 중 고정부(10b)의 외주면(10b1)은 하우징(7)의 대경 내주면(7b)에 고정되는 고정면(B)이 된다. 고정부(10b)의 내주면(10b2)은 베어링 내의 공간에 면하고, 반경 방향의 간극을 통해 플랜지부(2b)의 외주면과 대향된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 뚜껑 부재(10)의 고정면(B)[고정부(10b)의 외주면(10b1)]은 플레이트부(10a)의 두께보다 큰 축 방향 치수를 갖는다. 따라서, 플레이트부(10a)를 박형화함과 아울러 뚜껑 부재(10)와 하우징(7)의 고정력을 향상시킬 수 있기 때문에 동압 베어링 장치(1)의 내구성의 향상 및 축 방향 치수의 소형화를 도모할 수 있다. 또는, 동압 베어링 장치(1)의 축 방향 치수를 확대하는 일 없이 뚜껑 부재(10)를 박형화한 만큼만 베어링 슬리브(8)의 축 방향 치수를 확대할 수 있기 때문에 레이디얼 베어링 간극(R1 및 R2)의 축 방향 간격을 확대함으로써 레이디얼 방향의 베어링 강성을 높일 수 있다.

또한, 뚜껑 부재(10)의 고정부(10b)의 끝면(10b3)을 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)을 초과하여 그 상측에 위치시킴으로써 고정면(B)의 면적을 충분히 확보할 수 있어서 뚜껑 부재(10)와 하우징(7)을 강고하게 고정할 수 있다.

이와 같이 고정부(10b)의 끝면(10b3)을 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)을 초과하여 배치했을 경우, 고정부(10b)의 내주면(10b2)을 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)과 끼워 맞춘다(도 2 참조). 일반적으로, 수지 재료는 접착제에 의한 고정력이 금속 재료에 비해 낮기 때문에 뚜껑 부재(10)를 수지제의 하우징(7)하고만 접착 고정하면 충분한 고정력이 얻어지지 않을 우려가 있다. 이 경우, 하우징(7)과의 사이의 접착 고정과 병용하여 고정부(10b)의 내주면(10b2)을 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 접착 고정하면 뚜껑 부재(10)의 고정력의 향상이 도모된다.

뚜껑 부재(10)를 하우징(7)에 고정할 경우, 상기한 바와 같이 접착으로 고정하는 것 외에 압입만, 또는 압입과 접착의 병용으로 고정할 수도 있다. 이와 같이 압입력으로 고정할 경우, 고정면(B)의 전체 면을 압입하면 뚜껑 부재(10) 중 강도가 낮은 원통 형상의 고정부(10b)가 압입력에 의해 변형되고, 이 변형이 플레이트부(10a)에 미쳐 스러스트 베어링 간극의 간극 폭의 정밀도가 저하될 우려가 있다. 그 때문에, 압입은 고정면(B) 중 적어도 플레이트부(10a)의 외경측 영역(P)을 포함하는 영역에 한정해서 행하고, 이외의 영역에서는 접착만으로 하우징(7)의 대경 내주면(7b)에 고정하는 것이 바람직하다. 이 경우의 접착은 고정면(B)과 하우징(7)의 대경 내주면(7b)을 간극 끼움한 후에 접착 고정하는 이른바 간극 접착으로 한다. 고정면(B)의 전체 면을 간극 접착하면 접착제가 경화될 때까지의 사이는 지그로 하 우징(7)에 대한 뚜껑 부재(10)의 위치 결정을 행할 필요가 있지만, 적어도 영역(P)에서 압입되어 있으면 지그에 의한 위치 결정은 불필요해진다.

또한, 하우징(7)의 대경 내주면(7b)의 횡단면 형상을 다각형상(예를 들면 20각형 형상)이나 요철 형상으로 하여 뚜껑 부재(10)의 외주면(10b1)을 하우징(7)의 대경 내주면(7b)에 원주 방향으로 부분적으로 압입시키면 압입력에 의한 뚜껑 부재(10)의 변형을 더욱 억제할 수 있다.

축 부재(2)의 회전시 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 동압홈(8a1, 8a2) 형성 영역은 각각 축부(2a)의 외주면(2a1)과 레이디얼 베어링 간극(R1, R2)을 통해 대향된다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8c)의 동압홈(8c1) 형성 영역은 플랜지부(2b)의 상측 끝면(2b1)과 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)을 통해 대향되고, 뚜껑 부재(10)의 끝면(10a1)의 동압홈(10a11) 형성 영역은 플랜지부(2b)의 하측 끝면(2b2)과 제 2 스러스트 베어링 간극(T2)을 통해 대향된다. 그리고, 축 부재(2)의 회전에 따라 동압홈(8a1, 8a2)이 상기 레이디얼 베어링 간극(R1, R2)의 윤활유에 동압 작용을 발생시킴으로써 축 부재(2)의 축부(2a)가 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 동시에, 동압홈(8c1, 10a11)이 상기 스러스트 베어링 간극(T1, T2)의 윤활유에 동압 작용을 발생시킴으로써 축 부재(2)의 플랜지부(2b)가 양 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이때, 레이디얼 베어링 간극(R1, R2)의 일단은 뚜껑 부재(10)로 밀폐된 공간, 즉 제 1 스러스트 베어링 간극(T1), 플랜지부(2b)의 외주면과 뚜껑 부재(10)의 고정부(10b)의 내주면(10b2) 사이의 공간, 및 제 2 스러스트 베어링 간극(T2)에 연결된다.

상술한 바와 같이, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 동압홈(8a1)은 축 방향 중심(m)에 대하여 축 방향 비대칭으로 형성되어 있고, 축 방향 중심(m)보다 상측 영역의 축 방향 치수(X1)가 하측 영역의 축 방향 치수(X2)보다 크게 되어 있다(도 3(a) 참조). 그 때문에, 축 부재(2)의 회전시 동압홈(8a1)에 의한 윤활유의 인입력(펌핑력)은 상측 영역이 하측 영역에 비해 상대적으로 커진다. 그리고, 이 인입력의 차압에 의해 제 1 레이디얼 베어링 간극(R1)에 채워진 윤활유가 하측으로 유동되어 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)→축 방향 홈(8d1)→밀봉 부재(9)의 하측 끝면(9b)과 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8b)의 외경측 영역(8b3) 사이의 간극→원주홈(8b1)→반경 방향 홈(8b21)이라는 경로를 순환하고, 제 1 레이디얼 베어링 간극(R1)에 다시 인입된다. 이와 같이, 윤활유가 하우징(7)의 내부 공간을 유동 순환하도록 구성함으로써 내부 공간 내의 윤활유의 압력이 국부적으로 부압이 되는 현상을 방지하고, 부압 발생에 따른 기포의 생성, 기포의 생성에 기인하는 윤활유의 누설이나 진동의 발생 등의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 어떠한 이유로 윤활유 중에 기포가 혼입된 경우에도 기포가 윤활유를 따라 순환할 때에 밀봉 공간(S) 내의 윤활유 유면(기액 계면)으로부터 외기로 배출되므로 기포에 의한 악영향은 보다 한층 효과적으로 방지된다.

이상의 구성을 갖는 유체 베어링 장치의 조립은 하우징(7)의 내주에 베어링 슬리브(8)를 삽입하여 하우징(7)과 베어링 슬리브(8)를 접착 등에 의해 고정한 후, 베어링 슬리브(8)의 내주에 축 부재(2)을 삽입하고, 또한 하우징(7)의 개구부에 뚜껑 부재(10)를 고정함으로써 행해진다. 이때, 뚜껑 부재(10)의 하우징(7)에 대한 축 방향 위치를 조정함으로써 스러스트 베어링 간극(T1, T2)의 간극 폭이 규정 값으로 관리된다. 그 후, 밀봉 공간(S)으로부터 베어링 장치의 내부에 윤활유를 주유하고, 베어링 슬리브(8)의 내부 기공을 포함하여 하우징의 내부 공간을 모두 윤활유로 충만시킴으로써 도 2에 나타내는 베어링 장치가 완성된다.

이 조립 공정에 있어서, 스러스트 베어링 간극(T1, T2)의 조정값을 확보하기 위해 뚜껑 부재(10)의 고정부(10b)의 끝면(10b3)과 하우징(7)의 단차부(7c) 사이에 축 방향의 간극을 남길 경우가 있다. 이 축 방향 간극은 하우징(7)의 내주에 개구된 개구 공간(G)을 형성하기 때문에(도 2 확대도 참조), 특별히 대책을 강구하지 않으면 윤활유의 주유에 의해 이 개구 공간(G)도 윤활유로 채워지게 된다.

이에 대하여, 도 2에 확대해서 나타내는 바와 같이, 이 개구 공간(G)을 접착제로 메워 두면 개구 공간(G)에 윤활유가 들어가는 것을 방지하여 개구 공간(G)의 용적분만큼 베어링 장치 내의 총 유량(油量)을 감소시킬 수 있다. 총 유량이 적어지면 윤활유의 열팽창량도 그만큼 작아지므로 버퍼 기능을 갖는 밀봉 공간(S)의 용적을 감소시킬 수 있고, 밀봉 공간(S)의 축 방향 치수를 축소하여 베어링 장치 축 방향 치수의 축소가 한층 더 도모된다. 이와 같이 개구 공간(G)을 접착제로 메우려면 미리 뚜껑 부재(10)의 고정부(10b)의 끝면(10b3)에 많은 접착제를 도포하고, 이것을 하우징(7)의 개구부에 밀어 넣으면 된다.

이와 같이 개구 공간(G)을 접착제로 메울 때, 잉여 접착제가 개구 공간(G)으로부터 흘러 넘칠 우려도 있지만, 만일 접착제가 흘러 넘쳤어도, 도시한 예와 같이, 개구 공간(G)이 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)을 초과한 위치에 있으면 흘러 넘친 접착제가 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)에 흘러들어오는 사태를 확실하게 방지할 수 있어서 스러스트 베어링 간극(T1)에서의 베어링 성능의 저하 방지를 도모할 수 있다.

또한, 베어링 장치의 조립에 있어서 뚜껑 부재(10)의 고정부(10b)의 끝면(10b3)과 하우징(7)의 단차부(7c)를 접촉시킴으로써 스러스트 베어링 간극(T1, T2)의 간극 폭을 설정할 수도 있다. 이러한 경우, 고정부(10b)의 끝면(10b3)의 내주 챔퍼와 하우징(7)의 단차부(7c)의 내주 챔퍼에 의해 개구 공간(G)이 형성된다. 이 개구 공간(G)을 접착제로 메움으로써 상기와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

본 발명의 실시 형태는 상기에 한정되지 않는다. 한편, 이하의 설명에 있어서 상기 실시 형태와 동일한 기능을 갖는 개소에는 동일 부호를 첨부하고, 설명을 생략한다.

도 5에 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 동압 베어링 장치(21)를 나타낸다. 이 동압 베어링 장치(21)에서는 하우징(7)의 내주면(7a)이 원통면으로 형성된다. 베어링 슬리브(8)는 외주면에 대경 외주면(8d2)과 소경 외주면(8d3)을 갖고, 대경 외주면(8d2)이 하우징(7)의 내주면(7a)에 고정됨과 아울러 소경 외주면(8d3)과 하우징(7)의 내주면(7a) 사이에 뚜껑 부재(10)의 고정부(10b)가 끼워 넣어진다.

도 6에 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 동압 베어링 장치(31)를 나타낸다. 이 동압 베어링 장치(31)에서는 하우징(7)의 외주면에 대경 외주면(7d)과 소경 외주면(7e)이 형성되고, 소경 외주면(7e)에 뚜껑 부재(10)의 고정부(10b)의 내주면(10b2)이 고정된다. 본 실시 형태에서는 뚜껑 부재(10)와 하우징(7)의 고정이 압 입과 간극 접착을 병용해서 행해진다. 이때, 압입부(P)는 고정면(B)으로서의 고정부(10b)의 내주면(10b2) 중 가능한 한 플레이트부(10a)측에 설치되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 압입에 의한 플레이트부(10a)의 변형을 회피할 수 있음과 아울러 접착 고정부와 베어링 내부의 윤활유를 압입부(P)에서 차단할 수 있기 때문에 접착제가 스러스트 베어링 간극(T1, T2)에 유입되어 베어링 성능에 악영향을 주는 사태를 확실하게 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 이 접착제에는 내유성이 불필요해져서 접착제 선택의 자유도가 증가된다.

또한, 이 동압 베어링 장치(31)의 외주면에 브래킷(6)을 접착 고정할 때 브래킷(6)을 수지제의 하우징(7)과의 접착 고정과 병용하여 접착제에 의한 고정력이 비교적 강한 금속제의 뚜껑 부재와도 접착 고정함으로써 접착 강도의 향상이 도모된다. 또한, 하우징(7)과 뚜껑 부재(10) 사이에 형성되고, 또한 하우징(7)의 외주에 개구된 개구 공간(G)이 접착제 저장부로서 기능함으로써 동압 베어링 장치(1)와 브래킷(6)의 접착 강도를 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 하우징(7)의 하단부(7g)와 뚜껑 부재(10)의 플레이트부(10a)의 상측 끝면(10a1)이 접촉되어 있지 않지만, 이들을 접촉시킴으로써 스러스트 베어링 간극(T1, T2)의 간극 폭을 설정할 수도 있다.

도 7에 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 동압 베어링 장치(41)을 나타낸다. 이 동압 베어링 장치(41)에서는 하우징(7)과 베어링 슬리브(8)가 베어링 부재(11)로서 수지 재료로 일체 성형되고, 이 베어링 부재(11)가 외측 부재(A)가 된다. 밀 봉부(9)는 하우징(7)과 별체로 형성되고, 베어링 부재(11)의 상단 개구부에 형성된 대경 내주면(7a)에 고정되며, 그 하측 끝면(9b)은 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8b)과 접촉된다. 밀봉부(9)의 내주면(9a)은 상측을 향해 점차 확경된 테이퍼면을 갖고, 이 내주면(9a)과 축부(2a)의 원통 형상 외주면(2a1) 사이에 밀봉 공간(S)을 형성한다. 뚜껑 부재(10)는 베어링 부재(11)의 하단에 형성된 소경 외주면(7c)에 고정된다. 축부(2a)의 외주면(2a1)에는 헤링본 형상의 동압홈(2a11, 2a12)이 축 방향으로 이격된 2개소에 형성되고, 축 부재(2)의 회전시에는 상기 동압홈 형성 영역이 레이디얼 베어링 간극(R1, R2)의 윤활유에 동압 작용을 발생시킨다.

이상의 실시 형태에서는 하우징(7)이 수지로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 금속 재료로 형성해도 좋다. 또한, 이상에서는 뚜껑 부재(10)가 금속 재료로 형성되어 있지만, 이것을 수지 재료로 형성해도 좋다. 또한, 이상에서는 베어링 슬리브(8)가 소결 금속으로 형성되어 있지만, 그 밖의 금속 재료나 수지 재료로 형성해도 좋다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 레이디얼 베어링 간극(R1, R2)의 윤활유에 동압 작용을 발생시키는 동압 발생부(레이디얼 동압 발생부)로서 헤링본 형상의 동압홈(8a1, 8a2)이 형성되고, 스러스트 베어링 간극(T1, T2)의 윤활유에 동압 작용을 발생시키는 동압 발생부(스러스트 동압 발생부)로서 스파이럴 형상의 동압홈(8c1, 10a11)이 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이디얼 동압 발생부로서 스파이럴 형상의 동압홈이나, 스텝 베어링, 또는 다원호 베어링 등을 형성할 수도 있다. 또한, 스러스트 베어링 발생부로서 헤링본 형상의 동압홈이나, 스 텝 베어링, 파형 베어링(스텝 베어링이 파형 형상으로 된 것) 등을 형성할 수도 있다.

또한, 레이디얼 동압 발생부는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 및 축부(2a)의 외주면(2a1) 중 어디에 설치해도 좋다. 또한, 제 1 스러스트 베어링 간극(T1)의 동압 발생부는 베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8c) 및 플랜지부(2b)의 상측 끝면(2b1) 중 어디에 설치해도 좋고, 제 2 스러스트 베어링 간극(T2)의 동압 발생부는 뚜껑 부재(10)의 끝면(10a1) 및 플랜지부(2b)의 하측 끝면(2b2) 중 어디에 설치해도 좋다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 축 부재(2)가 플랜지부(2b)를 구비하고 있지만, 플랜지부를 갖지 않는 원통 형상의 축 부재를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 축 부재(2)가 하단면을 갖고, 이 하단면과 뚜껑 부재(10)의 끝면(10a1) 사이에 형성되는 스러스트 베어링 간극의 윤활유의 동압 작용으로 스러스트 베어링부를 형성할 수 있다. 또는, 하단에 구면 형상 볼록부를 갖는 축 부재(2)를 사용하고, 이 구면 형상 볼록부와 뚜껑 부재의 끝면으로 이른바 피벗 베어링을 구성할 수도 있다. 이때, 레이디얼 베어링 간극의 일단은 뚜껑 부재(10)로 밀폐된 공간, 즉 스러스트 베어링 간극이나, 구면 형상 볼록부와 뚜껑 부재(10) 사이에 형성되는 공간에 연결된다.

또한, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 및 축부(2a)의 외주면을 모두 진원 형상으로 하여 레이디얼 베어링부를 이른바 진원 베어링으로 구성할 수도 있다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 베어링 장치 내부에 충만되는 윤활유체로서 윤활유가 사용되고 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 윤활 그리스나, 자성 유체, 또는 공기 등의 기체도 사용 가능하다.

또한, 본 발명의 동압 베어링 장치는 상기한 바와 같이 HDD 등의 디스크 구동 장치에 이용되는 스핀들 모터에 한정되지 않고, 광디스크의 광자기 디스크 구동용의 스핀들 모터 등, 고속 회전하에서 사용되는 정보 기기용의 소형 모터, 레이저 빔 프린터의 폴리곤 스캐너 모터 등에 있어서의 회전축 지지용, 또는 전기 기기의 냉각 팬용의 팬 모터로서도 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (5)

1. 양단을 개구한 외측 부재와, 상기 외측 부재의 내측에 삽입되며 축부 및 플랜지부를 보유하는 축 부재와, 상기 외측 부재의 일단 개구부를 밀폐하는 뚜껑 부재와, 상기 축 부재의 외주면에 면하고 일단이 뚜껑 부재로 밀폐된 공간에 연결되는 레이디얼 베어링 간극과, 축 부재의 플랜지부의 양 끝면이 각각 면하는 스러스트 베어링 간극을 구비하고, 상기 레이디얼 베어링 간극 및 스러스트 베어링 간극에 형성된 유막으로 상기 축 부재를 회전 가능하게 지지하는 유체 베어링 장치에 있어서,

   상기 뚜껑 부재에, 플레이트부와, 상기 외측 부재의 내주면 또는 외주면에 고정되는 고정면을 형성하고, 상기 고정면의 축 방향 치수를 상기 플레이트부의 두께보다 크게 하고, 상기 뚜껑 부재는 상기 플레이트부의 외경단으로부터 축 방향으로 연장된 고정부를 구비하고, 그 고정부의 외주면 또는 내주면에 상기 고정면을 보유하며, 상기 고정부의 끝면과 외측 부재와의 사이에 축방향의 간극을 형성한 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 뚜껑 부재의 고정면을 상기 외측 부재의 내주면에 고정 함과 아울러 상기 뚜껑 부재와 상기 외측 부재 사이에 형성하고, 또한 상기 외측 부재의 내주에 개구된 개구 공간을 접착제로 메운 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 뚜껑 부재의 고정면을 상기 외측 부재의 외주면에 고정함과 아울러 상기 뚜껑 부재와 상기 외측 부재 사이에 형성하고, 또한 상기 외측 부재의 외주에 개구된 개구 공간을 상기 외측 부재의 외주면에 타 부재를 접착 고정할 때의 접착제 저장부로 한 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 축 부재에 플랜지부를 형성하고, 상기 플랜지부의 한쪽 끝면을 상기 뚜껑 부재의 플레이트부와 대향시키며, 상기 플랜지부의 다른쪽 끝면에 면하여 스러스트 베어링 간극을 형성하고, 상기 뚜껑 부재 중 외주에 고정면을 갖는 고정부의 끝면을 상기 스러스트 베어링 간극을 초과하는 위치에 배치한 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.

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