KR19980067440A - 복합베어링 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합베어링 구조에 관한 것으로, 베어링의 축 상, 하단을 원추부와 반구면으로 형성하여 베어링의 가공성과 조립성 개선 및 강성을 증진시킬 수 있도록 하는 복합베어링 구조에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 복합베어링 구조는, 축과, 이 축의 외주면에 유체압 발생부로 형성된 소정의 회전체를 포함 하여서 되는 베어링에 있어서, 상기 축의 하단에 하향되는 반구면과, 상단에 상향되는 원추부가 형성된 회전부재와, 상기 회전부재의 반구면과 대응되고 상기 회전부재를 지지하며 내부에 반구홈이 형성된 하부 부싱과, 상기 회전부재의 원추부와 대응되고 상기 회전부재를 지지하며 내부에 원추홈이 형성된 상부 부싱을 구비한다.

Description

복합베어링 구조

본 발명은 복합베어링 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베어링의 축 상, 하단에 원추부와 반구면으로 형성하여 베어링의 가공성과, 조립성 개선 및 강성을 증진시킬 수 있도록 하는 복합베어링 구조에 관한 것이다.

최근 들어 정보, 컴퓨터 산업의 급격한 발달로 각종 기기를 구동시키는데 필요로 하는 구동모터들, 예를 들면, 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치, 하드 디스크의 스핀들 모터, VCR의 헤드 구동모터 등은 기기의 특성상 보다 많은 데이터의 검색, 저장 및 재생을 단축된 시간에 수행하기 위해서 축 흔들림이 없는 고정밀, 초고속 회전 성능을 요구하고 있으며, 이에 따라서 구동모터의 진동을 억제하며 안정적으로 고속회전 하는 구동모터의 개발과 함께 이와 같은 모터 회전을 가능하게 하는 동압형 유체 베어링 장치의 다양한 형태에 대하여 연구 개발이 추진되고 있으며, 이러한 동압형 유체베어링들중 특히 레이디얼 하중과 드러스트 하중을 동시에 지지하며 초고속 회전에 적합한 동압형 유체베어링 장치인 반구 베어링의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.

이와 같은 반구 베어링이 적용된 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치를 첨부된 도면 도 1에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

반구 베어링이 적용된 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치는 크게 보아 폴리건 미러(10)의 회전 중심인 고정축(20)과, 이 고정축(20)에 압입되어 있는 진구도가 높은 반구면을 갖는 반구(30)(35)와, 이 반구(30)(35)의 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 지지하는 부싱(40), 구동장치인 모터(50)(55) 및 허브(60), 하부 하우징(70)등으로 구성되어 있다.

전술한 폴리건 미러(10), 고정축(20), 반구(30)(35), 부싱(40)의 결합관계를 살펴보면 하부 하우징(70)에는 반구(30)(35)가 압입되어 고정되어 있는 고정축(20)이 압입 고정되어 있다.

또한, 부싱(40)의 외주면에는 폴리건 미러(10) 및 모터 스테이터(50),모터 로터(55)가 설치되도록 허브(60)가 압입되어 있고, 반구(30)와 고정축(20)이 고정되어 있으며, 부싱(30)은 고정축(20)에 대하여 회전할 수 있도록 되어 있다.

한편, 전술한 반구(30)(35)의 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 지지하는 부싱(40)은 소정 직경을 갖는 속이 찬 원통 형상의 봉의 중심에 고정축(20) 보다 큰 직경으로 관통공을 형성한 다음, 봉의 양단에는 기 가공되어 있는 반구(30)(35)의 곡률과 동일한 반구홈(30a)(30b)을 형성하고, 부싱(40)의 관통공에는 반구(30)(35)와 반구홈(30a)(30b) 사이의 간극 간격을 조정하기 위한 스페이서(40a)가 삽입된다.

이와 같이 구성된 종래의 반구 베어링 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모터 스테이터(50) 및 모터 로터(55)에 전원이 인가되어 부싱(40)이 회전하기 시작할 때, 부싱(40)의 하측 반구홈(30a)은 부싱(40)에 걸리는 하중에 의해 중력 방향으로 하향되어 하측 반구(30)와 간극 없이 밀착되어 있다.

이와 같은 하측 반구(30)가 반구홈(30a)과 밀착되어 있고, 상측 반구(35)는 반구홈(30b)과 수 ㎛의 간극이 형성되어 있음으로 부싱(40)이 회전할 때, 상하측 반구(30)(35)의 동압 발생홈으로 유입되는 유체에 의해 발생한 동압의 크기는 간극 간격이 넓은 상측 반구(35)보다 간극 간격이 좁은 하측 반구(30)가 더 크기 때문에 상측 반구(35)에서 발생하는 동압이 부싱(40)의 하중보다 크게 되면서 하측 반구(30)로부터 부싱(40)은 부상하게 된다.

한편, 이와 상이하게 도 2에 도시된 바와 같이 원추형 베어링의 구조를 보면, 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치는 크게 보아 레이저 빔을 감광드럼으로 반사시키는 역할을 하는 폴리건 미러(10)와, 폴리건 미러(10)를 소정 R.P.M으로 회전시키는 일부분만 도시된 모터 장치(50) 및 축(20)과, 축(20)에 형성되어 있는 원추 베어링(80)으로 구성되어 있다.

전술한 폴리건 미러(10)는 레이저 빔을 반사하도록 반사율이 높은 재질로 다각형 정밀 가공되어 있으며, 폴리건 미러(10)의 중심에는 소정 직경을 갖는 폴리건 미러 받침판(10a)이 폴리건 미러(10)와 나사 등에 의해 착탈 가능하게 설치되어 있다.

그리고, 원추 베어링(80)의 테이퍼면에는 부싱(40)의 회전에 의해 형성된 와류가 유입되어 부싱(40)을 부상시켜 원추 베어링(80)과 부싱(40)이 무접촉 회전하도록 나선홈 형상의 동압 발생홈(90)이 형성되어 있으며, 동압 발생홈(90)의 형성 방향은 부싱(40)의 회전 방향에 의해 결정되며 동압 발생홈(90)의 개수는 원추 베어링(80)의 테이퍼면(90a)의 면적에 의해 결정된다.

한편, 부싱(40)의 하단부에는 일부분만 도시된 모터 로터(50)가 부착되어, 모터 로터(50)의 회전과 함께 부싱(40)과 폴리건 미러 받침판(10a)과 폴리건 미러(10)가 동일 속도로 회전할 수 있도록 설치되어 있으며, 축(20)은 하부 베어링 브라켓(20a)에 끼워져 고정되어 있다.

이와 같이 구성된 상태에서, 모터 로터(50)의 회전 속도가 점차 증가하여 소정 시간이 경과되면 모터 로터(50)는 최고 회전 속도에 도달하게 되고, 기 언급한 동압 발생홈(90)에 의해 발생한 유체압은 모터 로터(50)의 회전 속도에 대응하여 점차 커지다가 모터 로터(50), 부싱(40), 폴리건 미러 받침판(10a) 및 폴리건 미러(10)의 자중보다 원추 베어링의 상단면과 폴리건 미러 받침판(10a)의 사이에 형성되어 있는 유체압이 커지는 순간 부싱(40)은 원추 베어링(80)의 테이퍼면(90a)으로부터 부상하여 부싱(40)은 원추 베어링(80)과 무접촉 상태에서 회전하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 반구형 베어링은, 상, 하측 반구와 반구홈들은 스페이서에 의해 수 ㎛의 간극을 유지하고 있어야 하므로 스페이서 제작에 많은 시간과 비용이 소요되며, 이에 따른 베어링의 가공 및 조립이 난해한 문제점이 있었다.

또한, 원추형 베어링은, 레이저 프린터의 폴리건 미러를 원추 베어링과 무접촉 상태에서 회전시키기 위해 베어링의 형태를 원추형으로 형성하였기 때문에 압력이 작용하는 면적이 상대적으로 작아지게 되어 강성이 저하되는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 베어링의 가공 및 조립을 편리하게 함과 동시에 강성을 증가시킬 수 있도록 하는 복합베어링 구조를 제공하는 것에 있다.

도 1은 종래의 반구형 베어링 장치의 단면도,

도 2는 종래의 원추형 베어링 장치의 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 복합베어링 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다

도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명

100: 폴리건 미러 130: 축

140: 회전부재 150: 원추부

160: 반구면

전술한 본 발명의 목적은, 축과, 이 축의 외주면에 유체압 발생부로 형성된 소정의 회전체를 포함 하여서 되는 베어링에 있어서, 상기 축의 하단에 하향되는 반구면과, 상단에 상향되는 원추부가 형성된 회전부재와, 상기 회전부재의 반구면과 대응되고 상기 회전부재를 지지하며 내부에 반구홈이 형성된 하부 부싱과, 상기 회전부재의 원추부와 대응되고 상기 회전부재를 지지하며 내부에 원추홈이 형성된 상부 부싱을 구비하여 구성되는 복합베어링 구조를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 반구면의 외주연에 유체압 발생부를 형성한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 원추부의 외주연에 유체압 발생부를 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 복합베어링 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다

본 실시예에 의한 복합베어링 구조는, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 프린터의 폴리건 미러 구동장치는 크게 보아 레이저 빔을 감광드럼으로 반사시키는 역할을 하는 폴리건 미러(100)와, 폴리건 미러(100)를 소정 R.P.M으로 회전시키는 모터 스테이터(110), 모터 로터(120) 및 폴리건 미러(100)를 장착하여 지지하는 축(130)과, 이 축(130)의 상, 하단에 반구면(160)과 원추부(150)로 형성되어 있는 회전부재(140)로 구성되어 있다.

전술한 폴리건 미러(100)는 레이저 빔을 반사하도록 반사율이 높은 재질로 다각형 정밀 가공되어 있으며, 폴리건 미러(100)의 중심에는 소정 직경을 갖는 폴리건 미러 받침판(도시하지 않았음)이 폴리건 미러(100)와 체결수단에 의해 착탈 가능하게 설치되어 있다.

그리고, 회전부재(140)의 상단에는 회전력이 정중앙의 일점에 집중되도록 상향의 원추부(150)를 형성하고, 하단에는 집중되는 자중을 분산시켜 강성이 증가되도록 하방향의 반구면(160)을 형성한다.

전술한 회전부재(140)의 원추부(150)와 대응되게 상부 부싱(170)의 저면부에 원추홈(155)을 원추부(150)와 역테이퍼 지도록 형성하고, 회전부재(140)의 하단부에는 라운드 형상의 반구면(160)과 대응되게 하부 부싱(175)의 상면부에 반구홈(165)을 형성한다. 전술한 반구홈(165)과 반구면(160) 및 원추부(150)와 원추홈(155)에는 선택적으로 동압 발생홈(190)을 형성하여, 회전부재(140)가 회전되면서 유체 압력에 의해 상, 하부 부싱(170, 175)과 일정한 간극을 유지하게 한다.

미설명 부호 (180)은 하우징으로서 상부 부싱(170)과 하부 부싱(175)을 결합 고정한다.

그리고, 전술한 반구면(160)과 원추부(150)의 외주연에는 동압 발생홈(190)을 형성하여 유체압을 증가시킬 수 있다.

이하, 이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

먼저, 폴리건 미러(100)를 결합한 상태에서 하부 부싱(175)과 상부 부싱(170)에 면접촉되어 형성된 회전부재(140)에, 모터(120)의 전원이 인가되면 모터(120)가 구동하게 되고, 모터(120)의 회전력에 의해 상부 부싱(170)과 하부 부싱(175) 및 폴리건 미러(100)가 점차적으로 회전하게 된다.

이때, 상, 하부 부싱(170, 175)에 위치하고 있는 회전부재(140) 상단부의 원추부(150) 외주면에 형성된 동압 발생홈(190)으로 유체가 회전력에 의해 유입되어, 회전부재(140)의 상단면인 원추부(150)에서 상부 부싱(170)의 원추홈(155)이 상부로 소정 유체압에 의해 부상된다. 그리고, 회전부재(140)의 하단면인 반구면(160)에서 하부 부싱(175)의 반구홈(165)이 회전력에 의해 반구면(160)의 동압 발생홈(190)에서 소정 유체압을 발생시켜 반구홈(165)과 반구면(160)의 간극이 발생하게 되어, 모터(120)의 회전에 의한 축(130)의 상, 하부 부싱(170, 175)과 마찰이 발생하지 않은 상태로 회전하게 된다.

이후, 모터(120)는 초기 정지상태에서 점차 회전 속도를 증가시켜 소정 시간이 경과되면, 모터(120)는 최고 회전 속도(모터의 구동 방식 및 종류에 따라 최고 회전 속도에 도달하는 시간은 차이가 있다)에 도달하게 되고, 회전부재(130)의 회전은 원추부(150)와 원추홈(155)에 의해 좌우 흔들리지 않은 상태로 회전하게 되어 폴리건 미러(100)의 회전 안전성을 부여한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 복합베어링 구조에 의하면, 모터에 의해 회전되는 축과, 하단에는 집중되는 자중을 분산시킬 수 있도록 하여 강성을 증가시킬 수 있는 반구면이 형성되고 원추 베어링에 의해 클리어런스를 조정하므로 제작과 조립이 용이한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 축과, 이 축의 외주면에 유체압 발생부로 형성된 소정의 회전체를 포함 하여서 되는 베어링에 있어서:

   상기 축의 하단에 하향되는 반구면과, 상단에 상향되는 원추부가 형성된 회전부재;

   상기 회전부재의 반구면과 대응되고 상기 회전부재를 지지하며 내부에 반구홈이 형성된 하부 부싱;

   상기 회전부재의 원추부와 대응되고 상기 회전부재를 지지하며 내부에 원추홈이 형성된 상부 부싱을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합베어링 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 반구면의 외주연에 유체압 발생부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합베어링 구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 원추부의 외주연에 유체압 발생부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합베어링 구조.