KR101527398B1

KR101527398B1 - 유체 베어링 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101527398B1
Application number: KR1020147004383A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 호리; 이사오 코모리
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2015-06-09
Also published as: WO2008065780A1; KR20090085026A; KR20140032014A; CN101535669B; US20100002966A1; KR101413554B1; CN101535669A; JP5318344B2; US8419282B2; JP2008138713A

Abstract

하우징에 대한 베어링 슬리브의 고정 강도를 높여 베어링 성능의 안정화를 도모한다. 유체 베어링 장치(1)는 하우징(7)과, 하우징(7)의 내주에 고정된 베어링 슬리브(8)를 구비한다. 하우징(7)과 베어링 슬리브(8) 사이에는 양자를 압입 고정시킨 압입부(10)와, 압입부(10)보다 개구측에 위치하는 접착제 충전부(11)가 형성된다.

Description

유체 베어링 장치 및 그 제조 방법{FLUID BEARING DEVICE AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 유체 베어링 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

유체 베어링 장치는 베어링 간극에 형성되는 윤활 유체의 유체막으로 축부재를 회전 가능하게 지지하는 베어링 장치이다. 이 유체 베어링 장치는 고속 회전, 고회전 정밀도, 저소음 등의 특징을 갖는 것이고, 최근에는 그 특징을 살려 정보 기기를 비롯해 다양한 전기 기기에 탑재되는 모터용의 베어링 장치로서, 보다 구체적으로는 HDD 등의 자기 디스크 장치, CD-ROM, CD-R/RW, DVD-ROM/RAM 등의 광 디스크 장치, MD, MO 등의 광 자기 디스크 장치 등의 스핀들 모터, 레이저 빔 프린터(LBP)의 폴리곤 스캐너 모터, 프로젝터의 컬러 휠 모터, 팬 모터 등의 모터용 베어링 장치로서 바람직하게 사용되고 있다.

예를 들면, 디스크 장치 등의 스핀들 모터에 장착되는 유체 베어링 장치로서 도 7에 나타내는 것이 공지의 것이다. 동 도면에 나타내는 유체 베어링 장치(70)는 하우징(77)의 내주에 베어링 슬리브(78)를 고정시킴과 아울러 베어링 슬리브(78)의 내주에 축부재(72)를 삽입하고, 축부재(72)의 외주면과 베어링 슬리브(78)의 내주면 사이의 레이디얼 베어링 간극에 레이디얼 베어링부(75, 76)를 설치하고 있다. 유체 베어링 장치의 저비용화를 도모하는 관점에서 부품 점수는 가능한 한 적고, 또한 부재 형상은 가능한 한 심플한 것이 바람직하며, 동 도면에 나타내는 유체 베어링 장치(70)에서는 하우징(77)을 측부와 저부가 일체인 바닥이 있는 통 형상(컵 형상)으로 형성하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2003-232353호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2003-239974호 공보

최근의 디스크 장치의 대용량화 등에 따라 디스크의 탑재 매수가 증가되는 경향이 있고(디스크의 다적층화), 이로 인한 중량 증대에 의해서도 축부재의 이탈 강도(발거력(拔去力))를 높여 회전 정밀도를 안정적으로 유지할 수 있도록 하우징에 대한 베어링 슬리브의 고정 강도를 한층 더 높이는 것이 요구되고 있다. 양자 간에 높은 고정 강도를 확보하기 위해 여러가지 고정 수단이 제안되어 있지만, 현실적으로는 높은 고정 강도를 용이하게 확보할 수 있는 압입 접착(압입을 수반하는 접착)이 채용되는 경우가 많다.

양자의 압입 접착은, 예를 들면 미리 접착제가 도포된 하우징의 내주에 베어링 슬리브를 압입하여 베어링 슬리브를 위치 결정한 후, 접착제를 고화시킴으로써 행해진다. 그러나, 베어링 슬리브의 압입에 따라 접착제가 베어링 슬리브의 이동 방향 전방측으로 흘러들어 하우징의 내주면과 베어링 슬리브의 외주면 사이에 개재시켜야 할 접착제량이 부족해질 우려가 있다. 특히, 상기 특허문헌과 같이 하우징을 바닥이 있는 통 형상으로 한 구성에서는 하우징에 미리 축부재가 삽입되어 있으므로 흘러든 접착제가 축부재에 부착될 우려도 있다. 이는 즉 양자 간에 원하는 고정 강도가 얻어지지 않는 것, 및 원하는 베어링 성능이 얻어지지 않는 것을 의미한다.

본 발명의 과제는 하우징에 대한 베어링 슬리브의 고정 강도를 높여 안정된 베어링 성능을 발휘 가능한 유체 베어링 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 과제는 베어링 성능을 악화시키는 일 없이 베어링 슬리브를 하우징에 강고히 고정 가능하게 하는 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 측부 및 저부를 일체로 갖는 바닥이 있는 통 형상을 이루고, 저부의 축방향 반대측을 개구시킨 하우징과, 하우징의 내주에 고정된 베어링 슬리브를 구비하고, 베어링 슬리브의 내주면이 면하는 레이디얼 베어링 간극에 형성되는 윤활 유체의 유체막으로 지지해야 할 축을 레이디얼 방향으로 지지하는 유체 베어링 장치에 있어서, 하우징과 베어링 슬리브 사이에 양자를 압입 고정시킨 압입부와, 압입부보다 개구측에 형성된 접착제 충전부를 갖고, 접착제 충전부에 충전된 접착제가 압입부에 인입되어 고화됨과 아울러, 접착제 충전부 내에서 고화되어 있고, 접착제 충전부가 하우징의 내주면에 형성된 축 방향 홈으로 구성되고, 이 축 방향 홈이 하우징 개구측의 끝부분으로부터 베어링 슬리브의 하우징 개구측의 외주 챔퍼보다도 하우징 저부측에 도달하는 위치까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치를 제공한다.

상기한 바와 같이, 본 출원에 따른 유체 베어링 장치는 하우징과 베어링 슬리브 사이에 양자를 압입 고정시킨 압입부와, 압입부보다 개구측에 형성된 접착제 충전부를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다. 접착제 충전부의 용적은 임의로 설정 가능하기 때문에 이를 적절히 설정함으로써 하우징과 베어링 슬리브 사이에 개재시켜야 할 접착제량을 컨트롤할 수 있다. 따라서, 압입부의 개구측에 접착제를 더 개재시키는 것이, 즉 하우징과 베어링 슬리브 사이에 간극 접착부를 더 형성할 수 있어서 단지 양자를 압입 접착할 경우에 비해 더 나은 고정 강도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 접착제 충전부는, 예를 들면 하우징의 내주면 및 베어링 슬리브의 외주면 중 적어도 어느 한쪽에 축 방향 홈 등을 형성함으로써 형성할 수 있다.

상기 구성의 유체 베어링 장치는 하우징의 내주에 베어링 슬리브를 삽입하고, 하우징과 상기 베어링 슬리브 사이에 양자를 압입 고정시킨 압입부를 설치함과 아울러, 압입부보다도 개구측에 접착제 충전부를 형성한 후, 접착제 충전부에 접착제를 충전하고, 이 충전한 접착제를 압입부에 인입하여 고화시킴과 아울러, 접착제 충전부 내에서 고화시키는 공정을 거쳐서 제조할 수 있다. 이와 같이, 하우징의 내주에 베어링 슬리브를 압입한 후에 접착제를 충전함으로써 베어링 슬리브의 압입에 따라 생기는 접착제의 흘러듬을 방지할 수 있고, 베어링 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 접착제 충전부에 충전한 접착제를 가열 연화시키는 것에 의해서, 접착제 충전부에 충전한 접착제를 압입부에 인입하면 하우징과 베어링 슬리브 사이에 압입 접착부를 형성할 수 있어서 양자 간에 강고한 고정 강도가 확보된다. 또한, 베어링 슬리브의 외주에 접착제를 도입하는 방법으로서는 모세관력을 이용하는 방법, 진공 흡인을 이용하는 방법, 또는 양자를 병용하는 방법 등을 채용할 수 있다.

접착제 충전부에 충전하는 접착제로서는 열경화성 접착제 또는 혐기성 접착제를 이용할 수 있다.

이러한 종류의 유체 베어링 장치에서는 베어링 운전 중에 하우징 내부 공간의 일부 영역에서 부압이 발생하고, 이에 따른 기포의 생성 등에 의해 베어링 성능이 저하될 경우가 있다. 그래서, 이러한 종류의 유체 베어링 장치에서는 이러한 부압의 발생 방지를 목적으로 하여 하우징과 베어링 슬리브 사이에 베어링 슬리브의 양 끝면을 연통시키는 연통로를 형성해서 베어링 운전시에 하우징의 내부에서 윤활 유체를 순환시키는 구조를 채용하는 것이 통례이다. 그러나, 상기한 바와 같이 하우징과 베어링 슬리브 사이에 접착제 충전부를 형성한 경우에 접착제 충전부와 연통로의 원주 방향 위치가 겹치면 접착제가 연통로에 유입되어 윤활 유체의 원활한 유동 순환이 저해될 우려가 있다. 따라서, 접착제 충전부는 연통로와 원주 방향 위치가 다르도록 형성하는 것이 바람직하다.

이상의 구성에 있어서 하우징은 수지의 사출 성형품으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 하우징을 금속제로 하면 베어링 슬리브의 내주면이 하우징의 내주면 형상에 따라 변형되어 레이디얼 베어링 간극의 폭 정밀도가 악화될 우려가 있기 때문이다. 또한, 하우징을 수지의 사출 성형품으로 하면 형상의 복잡화에 따른 비용 증가를 최대한 억제할 수 있다.

이상에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의하면 하우징에 대한 베어링 슬리브의 고정 강도를 높여 안정된 베어링 성능을 발휘 가능한 유체 베어링 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법에 의하면 하우징에 대한 베어링 슬리브의 고정 강도를 베어링 성능을 악화시키는 일 없이 높일 수 있다.

도 1은 유체 베어링 장치를 장착한 정보 기기용 스핀들 모터의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유체 베어링 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 베어링 슬리브의 종단면도이다.
도 3b는 베어링 슬리브의 하측 끝면을 나타내는 도면이다.
도 4는 하우징 및 베어링 슬리브의 상면도이다.
도 5는 유체 베어링 장치의 제 2 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 유체 베어링 장치의 제 3 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 종래 구성의 유체 베어링 장치를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 유체 베어링 장치를 장착한 정보 기기용 스핀들 모터의 일 구성예를 개념적으로 나타내고 있다. 이 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 이용되는 것으로, 축부재(2)를 회전 가능하게 지지하는 유체 베어링 장치(1)와, 축부재(2)에 장착된 로터(디스크 허브)(3)와, 예를 들면 반경 방향의 갭을 사이에 두고 대향시킨 스테이터 코일(4) 및 로터 마그넷(5)을 구비하고 있다. 스테이터 코일(4)은 브래킷(6)의 외주에 부착되고, 로터 마그넷(5)은 디스크 허브(3)의 내주에 부착된다. 유체 베어링 장치(1)의 하우징(7)은 브래킷(6)의 내주에 장착된다. 디스크 허브(3)에는 자기 디스크 등의 디스크(D)가 1장 또는 복수장 유지된다. 스테이터(4)에 통전되면 스테이터 코일(4)과 로터 마그넷(5) 사이의 전자력으로 로터 마그넷(5)이 회전하고, 그로 인해 디스크 허브(3) 및 축부재(2)가 일체가 되어 회전한다.

도 2는 본 발명에 따른 유체 베어링 장치(1)의 일 실시형태를 나타내고 있다. 동 도면에 나타내는 유체 베어링 장치(1)는 하우징(7)과, 하우징(7)에 고정된 베어링 슬리브(8)와, 베어링 슬리브(8)에 축부(2a)가 삽입된 축부재(2)와, 하우징(7)의 일단 개구를 밀봉하는 밀봉 부재(9)를 주요한 구성 부품으로서 구비한다. 또한, 설명의 편의상 밀봉 부재(9)측을 상측, 이와는 축 방향 반대측을 하측으로 하여 이하 설명을 진행시킨다.

축부재(2)는, 예를 들면 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되고, 축부(2a)와, 축부(2a) 하단에 일체 또는 별체로 형성된 플랜지부(2b)를 구비하고 있다. 축부재(2)는 그 전체를 금속 재료로 형성하는 것 외에, 예를 들면 플랜지부(2b)의 전체 또는 그 일부(예를 들면, 양 끝면)를 수지로 구성하여 금속과 수지의 하이브리드 구조로 할 수도 있다.

베어링 슬리브(8)는 소결 금속으로 이루어지는 다공질체, 특히 구리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로 원통 형상으로 형성된다. 또한, 소결 금속에 한하지 않고 다공질체가 아닌 다른 금속 재료, 예를 들면 황동 등의 연질 금속으로 베어링 슬리브(8)를 형성하는 것도 가능하다. 또한, 소결 금속 이외의 다공질체로 베어링 슬리브(8)를 형성하는 것도 가능하다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 레이디얼 베어링면이 되는 상하 2개의 영역(도면 중 검게 칠하여 나타냄)이 축 방향으로 이격되어 형성되고, 상기 2개의 영역에는 예를 들면 도 3a에 나타내는 바와 같은 헤링본 형상의 동압 홈(8a1, 8a2)이 각각 형성된다. 상측의 동압 홈(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. 또한, 동압 홈은 축부(2a)의 외주면(2a1)에 형성할 수도 있고, 또한 그 형상은 스파이럴 형상 등 공지의 기타 형상으로 할 수도 있다. 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에는 양 끝면(8b, 8c)을 연통시키는 연통로로서의 1개 또는 복수개의 축 방향 홈(8d1)이 형성되고, 본 실시형태에서 축 방향 홈(8d1)은 원주 방향의 3개소에 등배되어 있다.

베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8b)에는 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링면이 되는 영역(도면 중 검게 칠하여 나타냄)이 형성되고, 상기 영역에는 도 3b에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 스파이럴 형상으로 배열된 복수의 동압 홈(8b1)이 형성되어 있다. 동압 홈은 축부재(2)의 플랜지부(2b)의 상측 끝면(2b1)에 형성할 수도 있고, 또한 그 형상은 스파이럴 형상 이외에도, 예를 들면 헤링본 형상 등 공지의 기타 형상으로 할 수도 있다.

베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)의 지름 방향 대략 중앙부에는 원환 홈(8c1)이 형성되고, 상기 원환 홈(8c1)에는 1개 또는 복수개의 지름 방향 홈(8c2)이 접속되어 있다. 본 실시형태에서 지름 방향 홈(8c2)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 원주 방향의 3개소에 등배되어 있다.

하우징(7)은 수지 재료를 사출 성형하여 형성되고, 원통 형상의 측부(7a)와, 측부(7a)의 하단에 형성된 저부(7b)를 일체로 갖는 바닥이 있는 통 형상을 이룬다. 측부(7a)와 베어링 슬리브(8) 사이에는 하우징(7)과 베어링 슬리브(8)를 압입하여 형성된 압입부(10)가 형성되고, 압입부(10)보다 개구측(상부측)에는 접착제 충전부(11)가 형성되어 있다. 접착제 충전부(11)는 측부(7a) 내주면(7a1)의 1개 또는 복수 개소에 형성된 축 방향 홈으로 구성되고, 상기 축 방향 홈은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 원주 방향의 3개소에 등배되어 있다. 또한, 접착제 충전부(11)로서의 각 축 방향 홈은 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 형성된 축 방향 홈(8d1)과 원주 방향 위치를 다르게 하여, 보다 구체적으로는 베어링 슬리브(8)의 축 방향 홈(8d1)과 위상을 60° 다르게 하여 형성되어 있다.

하우징(7) 저부(7b)의 내저면(7b1)에는 제 2 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링면이 되는 영역(도면 중 검게 칠하여 나타냄)이 형성되고, 상기 영역에는 도시는 생략하지만, 예를 들면 스파이럴 형상으로 배열된 복수의 동압 홈이 형성되어 있다. 동압 홈은 축부재(2) 플랜지부(2b)의 하측 끝면(2b2)에 형성할 수도 있고, 또한 그 형상은 헤링본 형상 등 공지의 기타 형상으로 할 수도 있다.

하우징(7)을 형성하는 수지는 주로 열가소성 수지이고, 예를 들면 비결정성 수지로서 폴리술폰(PSU), 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐술폰(PPSU), 폴리에테르이미드(PEI) 등, 결정성 수지로서 액정 폴리머(LCP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 수지에 충전하는 충전재의 종류도 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 머티리얼, 금속 분말 등의 섬유 형상 또는 분말 형상의 도전성 충전재를 이용할 수 있다. 이들 수지, 충전재는 단독으로 이용해도 좋고, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.

밀봉 부재(9)는 황동 등의 연질 금속 재료나 그 밖의 금속 재료, 또는 수지 재료로 링 형상으로 형성되고, 하우징(7)의 상단 내주에 압입, 접착, 용착 등 적절한 수단으로 고정된다. 밀봉 부재(9)의 내주면(9a)은 축부(2a)의 외주면(2a1)과의 사이에 소정 용적의 밀봉 공간(S)을 형성한다. 본 실시형태에서 밀봉 부재(9)의 내주면(9a)은 상측을 확경시킨 테이퍼면 형상으로 형성되어 있고, 따라서 밀봉 공간(S)은 하측을 향해 점차 축경된 테이퍼 형상을 나타낸다. 밀봉 부재(9)의 하측 끝면(9b) 중 내경측 영역은 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)에 접촉되어 있는 것에 대하여 외경측 영역에는 환상 오목부가 형성되고, 따라서 상기 영역에 있어서 밀봉 부재(9)는 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)에 대하여 비접촉이다.

상기 구성 부재로 이루어지는 유체 베어링 장치(1)는, 예를 들면 내주에 축부(2a)를 삽입한 상태에서 베어링 슬리브(8) 및 축부재(2)를 하우징(7)의 내주에 삽입한 후, 하우징(7)에 베어링 슬리브(8)를 고정시키고, 또한 하우징(7)에 밀봉 부재(9)를 고정시킴으로써 조립할 수 있다.

구체적으로는, 우선 내주에 축부재(2)를 삽입한 상태에서 베어링 슬리브(8)를 하우징(7) 내주의 소정 위치(스러스트 베어링 간극을 확보할 수 있는 위치)까지 압입한다. 이때, 베어링 슬리브(8)는 외주면(8d)에 형성된 각 축 방향 홈(8d1)과 하우징(7)의 내주면(7a1)에 형성된 접착제 충전부(11)로서의 각 축 방향 홈의 원주 방향 위치가 다르도록 본 실시형태에서는 양자의 위상이 각각 60° 다르게 하여 둘레 방향의 위치 결정이 이루어진다.

이어서, 각 접착제 충전부(11)에 접착제, 예를 들면 열경화성 접착제를 소정량 충전한 후, 상기의 조립품에 가열 처리를 실시한다. 가열 처리를 실시함으로써 접착제 충전부(11)에 충전된 접착제가 연화되고, 연화된 접착제는 모세관력에 의해 하우징(7)의 내주면(7a1)과 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d) 사이에 인입된다. 그리고, 잠시 가열 상태를 유지하여 접착제를 고화시키면 하우징(7)의 내주에 베어링 슬리브(8)가 접착(압입 접착)된다.

이와 같이, 베어링 슬리브(8)를 그 외주면(8d)에 형성한 축 방향 홈(8d1)과 하우징(7)의 내주면(7a1)에 형성한 접착제 충전부(11)로서의 축 방향 홈의 원주 방향 위치가 다르도록 하우징(7) 내에 고정(압입)시킴으로써 접착제 충전부(11)에 접착제를 충전함에 따라 베어링 슬리브(8)의 축 방향 홈(8d1)이 접착제로 메워지는 사태를 회피할 수 있다. 상기와 같이 가열 처리를 실시할 때에 베어링 슬리브(8)의 축 방향 홈(8d1)에 미량의 접착제가 유입될 경우도 있지만, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)과 하우징(7)의 내주면(7a1) 사이의 간극은 베어링 슬리브(8)의 축 방향 홈(8d1)과 하우징(7)의 내주면(7a1) 사이에 형성되는 간극에 비해 충분히 작으므로 축 방향 홈(8d1)측으로 유입된 접착제는 모세관력에 의해 접착 간극측으로 되돌아가게 된다.

또한, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)과 하우징(7)의 내주면(7a1) 사이에 빠짐없이 접착제를 분포시켜 양자 간에 안정된 고정 강도를 확보할 목적으로 가열 처리시에 진공 흡인 등의 수단을 병용해도 좋다.

또한, 하우징(7)과 베어링 슬리브(8)를 접착시키기 위해 이용하는 접착제는 열경화성 접착제로 한정되는 것은 아니고 혐기성 접착제를 이용할 수도 있다. 이 경우, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)과 하우징(7)의 내주면(7a1)에 접착제를 도입하는 수단으로서는, 예를 들면 진공 흡인을 채용할 수 있다.

상기한 바와 같이 하여 베어링 슬리브(8)를 하우징(7)에 고정시킨 후, 밀봉 부재(9)를 접착, 압입, 압입 접착 등 적절한 수단에 의해 하우징(7)의 내주 상단에 고정시킨다. 밀봉 부재(9)의 고정이 완료되면 밀봉 부재(9)의 내주면(9a)과 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 밀봉 공간(S)이 형성된다. 그 후, 밀봉 부재(9)로 밀봉된 하우징(7)의 내부 공간에 베어링 슬리브(8)의 내부 기공을 포함해 윤활 유체로서 윤활유를 충만시킴으로써 도 2에 나타내는 유체 베어링 장치(1)가 완성된다.

이상의 구성으로 이루어지는 유체 베어링 장치(1)에 있어서 축부재(2)가 회전하면 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면이 되는 상하 2개소의 영역은 각각 축부(2a)의 외주면(2a1)과 레이디얼 베어링 간극을 사이에 두고 대향된다. 그리고, 축부재(2)의 회전에 따라 각 레이디얼 베어링 간극에 형성되는 유막(油膜)은 레이디얼 베어링면에 각각 형성된 동압 홈(8a1, 8a2)의 동압 작용에 의해 그 유막 강성이 높아지고, 이 압력에 의해 축부재(2)가 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이로 인해, 축부재(2)를 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 구성된다.

또한, 축부재(2)가 회전하면 베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8b)의 스러스트 베어링면이 되는 영역은 플랜지부(2b)의 상측 끝면(2b1)과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향되고, 하우징 저부(7b)의 내저면(7b1)의 스러스트 베어링면이 되는 영역은 플랜지부(2b)의 하측 끝면(2b2)과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향된다. 그리고, 축부재(2)의 회전에 따라 양 스러스트 베어링 간극에 형성되는 유막은 스러스트 베어링면에 각각 형성된 동압 홈의 동압 작용에 의해 그 유막 강성이 높아지고, 이 압력에 의해 축부재(2)가 양 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이로 인해, 축부재(2)를 양 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 스러스트 베어링부(T1)와 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 형성된다.

또한, 상술한 바와 같이, 제 1 레이디얼 베어링부(R1)의 동압 홈(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 참조). 그 때문에, 축부재(2)의 회전시 동압 홈(8a1)에 의한 윤활유의 인입력(펌핑력)은 상측 영역이 하측 영역에 비해 상대적으로 커진다. 그리고, 이 인입력의 차압에 의해 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이의 간극에 채워진 윤활유가 하측으로 유동되고, 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링 간극→축 방향 홈(8d1)에 의해 형성되는 연통로→밀봉 부재(9)의 하측 끝면(9b)의 환상 오목부→원환 홈(8c1)→지름 방향 홈(8c2)이라는 경로를 순환하여 제 1 레이디얼 베어링부(R1)의 레이디얼 베어링 간극에 다시 인입된다. 이와 같이, 윤활유가 하우징(7)의 내부 공간을 유동 순환하도록 구성함으로써 내부 공간 내의 윤활유의 압력이 국부적으로 부압이 되는 현상을 방지해서 부압 발생에 따른 기포의 생성, 기포의 생성에 기인하는 윤활유의 누설이나 진동의 발생 등의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 어떠한 이유로 윤활유 중에 기포가 혼입된 경우여도 기포가 윤활유를 따라 순환할 때에 밀봉 공간(S) 내의 윤활유 유면(기액 계면)으로부터 외기로 배출되므로 기포에 의한 악영향은 보다 한층 효과적으로 방지된다.

또한, 이상에서는 축 방향 홈(8d1)의 상단부로부터 레이디얼 베어링 간극에 이르는 순환 통로를 밀봉 부재(9)의 하측 끝면의 환상 오목부와, 원환 홈(8c1)과, 지름 방향 홈(8c2)으로 구성하는 경우에 대해서 설명을 했지만 이러한 구성은 임의이고, 예를 들면 밀봉 부재(9)의 하측 끝면(9b) 또는 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)을 지름 방향으로 횡단하는 지름 방향 홈으로 순환 통로를 구성할 수도 있다.

*이상에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서는 하우징(7)과 베어링 슬리브(8) 사이에 압입부(10)와 접착제 충전부(11)가 축 방향으로 겹쳐져 형성된다. 접착제 충전부(11)의 용적은 임의로 설정 가능하기 때문에 이를 적절하게 설정함으로써 하우징(7)의 내주면(7a1)과 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d) 사이에 개재시켜야 할 접착제량을 컨트롤할 수 있다. 따라서, 베어링 슬리브(8)의 개구측에 접착제를 더 개재시키는 것이, 즉 하우징(7)과 베어링 슬리브(8) 사이에 간극 접착부를 더 형성할 수도 있어서 단순히 양자를 압입 접착할 경우에 비해 양자의 고정 강도를 한층 더 높일 수 있다.

또한, 이상에 나타내는 구성으로 함으로써 하우징(7)의 내주에 베어링 슬리브(8)를 고정시킬 때에는 하우징(7)의 내주에 베어링 슬리브(8)를 압입한 후, 접착제 충전부(11)에 접착제를 충전하고, 또한 그 후 하우징(7)과 베어링 슬리브(8) 사이에 접착제를 도입할 수 있다. 이로 인해, 베어링 슬리브(8)의 압입시에 이동 방향 전방측(하우징(7)의 저부측)에 접착제가 흘러드는 사태를 방지할 수 있고, 하우징(7)과 베어링 슬리브(8) 사이에 원하는 고정 강도를 확보할 수 있다. 또한, 축부재(2)가 접착 고정된다는 문제도 방지할 수 있다. 이상으로부터 베어링 성능을 악화시키는 일 없이 하우징(7)에 대한 베어링 슬리브(8)의 고정 강도를 높일 수 있어서 베어링 성능의 안정화가 도모된다. 물론, 베어링 슬리브(8)의 압입 전에 이들 문제가 발생하지 않을 정도의 접착제를 도포하고나서 압입해도 좋다.

또한, 접착제 충전부(11)로서 하우징(7)의 내주면(7a1)에 형성한 축 방향 홈과 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 형성된 축 방향 홈(8d1)은 원주 방향 위치를 다르게 하여 형성되어 있으므로 접착제의 충전에 따라 축 방향 홈(8d1)이 접착제로 메워지는 일도 없다. 따라서, 윤활유의 유동 순환이 접착제에 의해 저해될 일도 없으므로 이러한 점에서도 베어링 성능의 안정화를 도모할 수 있다.

또한, 하우징(7)은 수지의 사출 성형품으로 되어 있기 때문에 상기 구성의 하우징(7)을 저비용으로 제작할 수 있는 한편, 베어링 슬리브(8)를 압입함에 따라 베어링 슬리브(8)의 내주면 정밀도, 즉 레이디얼 베어링 간극의 폭 정밀도가 악화되는 것을 회피할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 유체 베어링 장치의 제 2 실시형태를 나타내고 있다. 동 도면에 나타내는 유체 베어링 장치(21)가 도 2에 나타내는 유체 베어링 장치(1)와 다른 주된 점은 하우징(7)의 측부(7a)와 저부(7b)의 경계부 내측에 단차부(7c)를 형성한 점에 있다. 이 단차부(7c)는 축부재(2)의 플랜지부(2b)의 두께와 양 스러스트 베어링 간극의 합계량과 동등한 축 방향 길이로 설정되어 있다. 따라서, 베어링 슬리브(8)를 하우징(7)에 대하여 위치 결정할 때, 베어링 슬리브(8)는 하측 끝면(8b)이 하우징(7)의 단차부 상단면(7c1)에 접촉될 때까지 삽입하는 것만으로 양 스러스트 베어링 간극 폭이 소정 값으로 설정된다. 또한, 이 이외의 구성은 도 2에 나타내는 실시형태에 준하므로 공통의 참조 번호를 붙여 중복 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명에 따른 유체 베어링 장치의 제 3 실시형태를 나타내고 있다. 동 도면에 나타내는 유체 베어링 장치(31)가 도 2에 나타내는 유체 베어링 장치(1)와 다른 주된 점은 하우징(7)이 측부(7a)의 상부측에 측부(7a)보다 대경의 밀봉 형성부(7d)를 일체로 갖는 점, 및 밀봉 부재(9)가 원반 형상의 제 1 밀봉부(91)와, 제 1 밀봉부(91)의 외경측으로부터 하측으로 돌출된 원통 형상의 제 2 밀봉부(92)로 이루어지는 단면 역L자형으로 형성되어 있는 점에 있다. 이 구성에서는 제 1 밀봉부(91)의 내주면(91a)이 축부(2a)의 외주면(2a1)과의 사이에 소정 용적의 제 1 밀봉 공간(S1)을 형성하고, 또한 제 2 밀봉부(92)의 외주면(92b)이 하우징(7)의 밀봉 형성부(7d)의 내주면(7d1)과의 사이에 소정 용적의 제 2 밀봉 공간(S2)을 형성한다. 이 밀봉 부재(9)는 제 1 밀봉부(91)의 하측 끝면(91b)이 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)과 접촉하도록 하고, 또한 제 2 밀봉부(92)의 내주면(92a)이 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 끼워 맞춰져 고정되어 있다.

상기 구성의 유체 베어링 장치(31)에서는 밀봉 부재(9)의 내주측 뿐만 아니라 외주측에도 밀봉 공간이 형성되어 있다. 밀봉 공간은 하우징(7)의 내부 공간에 충만된 윤활유의 온도 변화에 따른 용적 변화량을 흡수할 수 있는 용적을 갖는 것이고, 따라서 본 실시형태의 구성이면 제 2 밀봉 공간(S2)을 밀봉 부재(9)의 외주측에도 형성하고 있기 때문에 하우징(7)의 축 방향 치수가 같은 경우라도 밀봉 공간의 용적을 크게 취할 수 있다. 그 때문에, 동 도면에 나타내는 유체 베어링 장치(31)의 구성이면, 예를 들면 하우징(7)의 축 방향 치수를 장대화시키는 일 없이 베어링 슬리브(8)의 축 방향 길이, 바꿔 말하면 양 레이디얼 베어링부(R1, R2) 사이의 베어링 스팬을 도 2에 나타내는 구성보다 크게 할 수 있어서 모멘트 강성을 높일 수 있다. 또한, 이 이외의 구성은 도 2에 나타내는 실시형태에 준하므로 공통의 참조 번호를 붙여 중복 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 유체 베어링 장치에서는 접착제 충전부(11)로서의 축 방향 홈을 하우징(7)의 내주면(7a1)에 형성한 구성으로 했지만, 접착제 충전부(11)는 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 축 방향 홈을 형성함으로써 구성할 수도 있다. 이 경우, 접착제 충전부(11)로서의 축 방향 홈, 및 연통로로서 기능하는 축 방향 홈(8d1) 쌍방이 베어링 슬리브(8)에 형성되기 때문에 하우징(7)에 베어링 슬리브(8)를 압입할 때에 베어링 슬리브(8)의 둘레 방향 위치를 고려할 필요가 없어져서 조립을 간략화할 수 있다.

또한, 이상에서는 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 베어링 슬리브(8)의 양 끝면을 연통시키는 연통로[축 방향 홈(8d1)]를 형성한 구성에 대해서 설명을 했지만, 연통로는 하우징(7)의 내주면(7a1)에 축 방향 홈을 형성함으로써 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 구성과 마찬가지로, 접착제 충전부(11)와 연통로가 하우징(7)에만 형성되는 것이 되므로 하우징(7)에 베어링 슬리브(8)를 압입 고정할 때에 베어링 슬리브(8)의 둘레 방향 위치를 고려할 필요가 없어져서 조립을 간략화할 수 있다. 상기한 바와 같이 하우징(7)을 수지의 사출 성형품으로 한 경우, 내주면(7a1)의 축 방향 홈은 사출 성형과 동시에 몰드 성형할 수 있어 축 방향 홈을 형성함에 의한 하우징(7)의 비용 증대는 회피 가능하다.

또한, 접착제 충전부(11)는 하우징(7)의 내주면(7a1) 및 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d) 쌍방에 축 방향 홈을 형성함으로써 구성할 수도 있다.

또한, 이상의 설명에서는 접착제 충전부(11)를 축 방향 홈으로 구성한 경우에 대해서 설명을 했지만, 접착제 충전부(11)는 반드시 이러한 축 방향 홈으로 할 필요는 없고, 오복부(딤플) 등으로 구성할 수도 있다.

또한, 이상의 설명에서는 하우징(7)을 측부(7a)와 저부(7b)가 일체로 형성된 바닥이 있는 통 형상으로 했지만, 측부(7a)와 저부(7b)를 별체 구조로 한 경우에도 본 발명의 구성은 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는 레이디얼 베어링부(R1, R2) 및 스러스트 베어링부(T1, T2)로서 헤링본 형상이나 스파이럴 형상의 동압 홈에 의해 윤활유의 동압 작용을 발생시키는 구성을 예시하고 있지만, 레이디얼 베어링부(R1, R2)로서 이른바 스텝 베어링, 다원호 베어링, 또는 비진원 베어링을, 스러스트 베어링부(T1, T2)로서 이른바 스텝 베어링이나 웨이브형 베어링을 채용해도 좋다. 또한, 레이디얼 베어링부를 스텝 베어링이나 다원호 베어링으로 구성할 경우, 레이디얼 베어링부(R1, R2)와 같이 2개의 레이디얼 베어링부를 축 방향으로 이격시켜 설치한 구성으로 하는 것 외에 베어링 슬리브(8)의 내주측의 상하 영역에 걸쳐 1개의 레이디얼 베어링부를 설치한 구성으로 해도 좋다. 또한, 레이디얼 베어링부(R1, R2)로서 동압 발생부를 갖지 않는 이른바 진원 베어링을, 또한 스러스트 베어링부로서 축부재의 일단을 접촉 지지하는 피벗 베어링을 채용할 수도 있다.

이상의 실시형태에서는 유체 베어링 장치의 내부에 충만되는 윤활 유체로서 윤활유를 예시했지만, 이 이외에도 예를 들면 공기 등의 기체나, 자성 유체 등을 사용할 수도 있다.

1 : 유체 베어링 장치 2 : 축부재
2a : 축부 2b : 플랜지부
7 : 하우징 8 : 베어링 슬리브
8d1 : 축 방향 홈(연통로) 9 : 밀봉부재
10 : 압입부 11 : 접착제 충전부
R1, R2 : 레이디얼 베어링부 T1, T2 : 스러스트 베어링부
S : 밀봉 공간

Claims

측부 및 저부를 일체로 갖는 바닥이 있는 통 형상을 이루고, 상기 저부의 축방향 반대측을 개구시킨 하우징과, 상기 하우징의 내주에 고정된 베어링 슬리브를 구비하고, 상기 베어링 슬리브의 내주면이 면하는 레이디얼 베어링 간극에 형성되는 윤활 유체의 유체막으로 지지해야 할 축을 레이디얼 방향으로 지지하는 유체 베어링 장치에 있어서,
상기 하우징과 상기 베어링 슬리브 사이에 양자를 압입 고정시킨 압입부와, 상기 압입부보다 개구측에 형성되며, 길이 방향이 축 방향으로 연장된 접착제 충전부를 갖고,
상기 접착제 충전부에 충전된 접착제가 상기 압입부에 인입되어 고화됨과 아울러, 상기 접착제 충전부 내에서 고화되어 있고,
상기 접착제 충전부가 하우징의 내주면에 형성된 축 방향 홈으로 구성되고, 이 축 방향 홈은, 하우징 개구측의 끝부분을 시점으로 하고, 베어링 슬리브의 일단 외주 챔퍼와 타단 외주 챔퍼 사이의 축방향 범위 내에서 종단되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징과 상기 베어링 슬리브 사이에 베어링 슬리브의 양 끝면을 연통시키는 연통로를 더 구비하고;
상기 연통로와 상기 접착제 충전부가 원주 방향 위치를 다르게 하여 형성된 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 수지의 사출 성형품인 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
측부 및 저부를 일체로 갖는 바닥이 있는 통 형상을 이루고, 상기 저부의 축방향 반대측을 개구시킨 하우징과, 상기 하우징의 내주에 고정된 베어링 슬리브를 구비하고, 상기 베어링 슬리브의 내주면이 면하는 레이디얼 베어링 간극에 형성되는 윤활 유체의 유체막으로 지지해야 할 축을 레이디얼 방향으로 지지하는 유체 베어링 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 하우징의 내주에 베어링 슬리브를 삽입하고, 상기 하우징과 상기 베어링 슬리브 사이에 양자를 압입 고정시킨 압입부를 설치함과 아울러, 압입부보다도 개구측에 길이 방향이 축 방향으로 연장된 접착제 충전부를 설치하고, 그 후, 상기 접착제 충전부에 접착제를 충전하고, 이 충전한 접착제를 상기 압입부에 인입하여 고화시킴과 아울러, 상기 접착제 충전부 내에서 고화시키는 공정을 포함하고,
상기 접착제 충전부를 하우징의 내주면에 형성된 축 방향 홈으로 구성하고, 이 축 방향 홈을, 하우징 개구측의 끝부분을 시점으로 하고, 베어링 슬리브의 일단 외주 챔퍼와 타단 외주 챔퍼 사이의 축방향 범위 내에서 종단시킨 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치의 제조 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 접착제 충전부에 충전한 접착제를 가열 연화시키는 것에 의해서, 상기 접착제 충전부에 충전한 접착제를 상기 압입부에 인입하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치의 제조 방법.