KR20000046018A - 유체 베어링 및 유체 베어링의 그르부 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 베어링 및 그르부 형성방법을 개시한다.

본 발명은, 내벽면에 가이드 구멍이 관통형성되고, 가이드 구멍의 내주면에는 사각단면 을 갖는 헤링본 형상의 그르부가 형성된 슬리브와; 슬리브의 헤링본 형상의 그르부에 유입되는 오일과; 슬리브의 가이드 구멍에 삽입되며, 헤링본 형상의 그르부에 개재되는 오일을 통해 슬리브의 가이드 구멍 내주면과의 사이에 유체동압을 발생시키는 축;을 포함하여 된 것으로서, 헤링본 형상의 그르부를 사각 단면형상으로 형성함으로써 종래 베어링에 비하여 큰 부하용량을 즉, 하중지지능력을 확보할 수 있는 이점이 있다.

따라서 좀더 안정된 회전지지능력을 확보할 수 있게된다.

이외에도 바이트를 통해 그르부를 형성하는 것이기 때문에 그르부와 랜드부의 폭비를 임의로 조정할 수 있게되어 설계를 용이하게 변경할 수 있는 이점이 있다.

Description

유체 베어링 및 유체 베어링의 그르부 형성방법

본 발명은 모터에 채용되어 구동부를 미끄럼 지지하는 유체 베어링에 관한 것이며, 또한 유체 베어링에서 동압을 발생시키기 위하여 형성되는 그르부의 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터에 채용되고 있는 베어링은, 지지방식에 따라 구름 베어링과 미끄럼 베어링으로 대별된다.

구름 베어링은, 하나 이상 복수의 볼을 통해 축을 지지하도록 된 것으로서, 저가의 볼을 사용함으로써 단가절감을 도모한 이점과 큰 강성을 유지할 수 있는 이점이 있다.

반면에 구름 베어링은, 볼과 이 볼이 설치되는 내,외륜간의 틈새에 의한 유격이 발생되어 고속 회전시 고정도의 회전 정밀도를 얻을 수 없는 문제점이 내재되어 있다.

즉, 고속 회전을 요망하는 기록매체의 모터에 적용된 경우, 심한 진동이 발생될 뿐만 아니라 이에따른 소음(noise)이 발생되는 문제점이 야기된다.

이에 반하여 미끄럼 베어링 지지방식은 유체를 함유하고 있는 메탈 베어링이나, 또는 오일(oil)을 통한 유막(油膜)을 형성하여 축을 지지하도록 된 것으로서, 단가상승의 단점이 있는 반면에 고정도의 회전정도를 유지할 수 있어 근래에 들어와서 하드 디스크 드라이브(hard disk drive;HDD)나 기타 고속 회전을 요망하는 기록매체의 모터에 널리 채용되고 있다.

도 1에는 일반적인 미끄럼 베어링의 일예를 나타내 보였다.

이는, 축(1)의 외주면에 오일을 개재한채 슬리브(sleeve;2)가 개재되며, 슬리브(2)의 내주면에는 오일이 순환될 수 있는 경로를 형성하는 소정형상 예컨대 헤링본 형상의 그르부(3)가 형성된다.

따라서 축(1) 또는 슬리브(2)가 회전되면 헤링본 형상의 그르부(3)에 형성된 오일이 유막을 형성함으로써 이를 통해 상호간이 미끄럼 지지되게 되는 것이다.

이와같은 베어링에 있어서, 가장 중요한 요소중의 하나는 오일이 순환되는 헤링본 형상의 그르부(3)라 할 것이다.

이를 위하여 종래에는 도 2에 나타내 보인 바와 같은 방법에 의한 헤링본 형상의 그르부(3)를 형성하고 있다.

즉, 가이드 핀(10)에는 방사선 모양으로 배치된 복수개의 가이드 구멍(11,12)이 형성되며, 중심에도 구멍(13)이 형성된다.

가이드 구멍(11,12)에는 경질의 볼(20,30)이 압입되어 있고, 구멍(13)에는 경질의 고정핀(40)이 압입된다.

이때 고정핀(40)의 직경과 볼(20,30) 2개의 직경의 합이 슬리브(2)의 내경보다 크도록 고정핀(40)이 직경이 설정된다.

따라서, 슬리브(2)의 내면으로 가이드 핀(10)이 도시되지 않은 회전 및 이송수단을 통해 통과하게 되면, 볼(20,30)에 의해 슬리브(2)의 내주면에 소정가공에 의한 소정형상의 그르부 즉, 헤링본 형상의 그르부(3)가 형성되게 되는 것이다.

그러나 이와같은 헤링본 형상의 그르부 형성방법에 있어서는, 볼에 의한 전조가공으로 형성되는 것이기 때문에 그르부의 단면 형상이 원형을 이루게 된다.

따라서 사각단면 형상을 갖는 것에 비하여 부하 용량의 감소를 초래함으로써 지지능력이 저하되는 문제점이 발생된다.

또한 볼의 크기에 의해 그르부의 폭이 결정되는 것이기 때문에 그르부와 랜드부의 폭비를 임의로 조정하는 것이 불가능하여 설계상의 취약성을 초래하였다.

본 발명은 이와같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 베어링 지지능력을 충분히 확보할 수 있으며, 특히 그르부와 랜드부의 폭비의 임의 조정이 가능하여 설계를 용이하게 행할 수 있는 유체 베어링을 제공함에 그 첫째 목적이 있다.

또한 유체 베어링에서 동압을 발생시키는 그르부를 가강 적정하게 형성할 수 있는 방법을 제공함에 그 둘째 목적이 있다.

도 1은 일반적인 유체 베어링의 단면도.

도 2는 종래 유체 베어링의 그르부 형성방법을 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 유체 베어링의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 유체 베어링의 그르부 형성방법을 보인 발췌 전개도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 베어링과 종래 베어링간의 부하용량을 비교하기 위한 요부 발췌 확대도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 슬리브 110 : 가이드 구멍

120 : (헤링본형상의)그르부 121,122 : 제 1, 2 홈

200 : 축 O : 오일

상기 첫째 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유체 베어링은, 내벽면에 가이드 구멍이 관통형성되고, 가이드 구멍의 내주면에는 사각단면 을 갖는 헤링본 형상의 그르부가 형성된 슬리브와; 상기 슬리브의 헤링본 형상의 그르부에 유입되는 오일과; 상기 슬리브의 가이드 구멍에 삽입되며, 상기 헤링본 형상의 그르부에 개재되는 오일을 통해 슬리브의 가이드 구멍 내주면과의 사이에 유체동압을 발생시키는 축;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

둘째 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유체 베어링의 그르부 형성방법은, 가이드 구멍을 갖는 슬리브와, 이 슬리브의 가이드 구멍에 끼워 삽입되는 축을 포함하는 유체 베어링에 있어서, 상기 슬리브의 가이드 구멍 일측 내주면에 소정간격으로 제 1 홈을 형성하는 단계와; 상기 제 1 홈의 일단과 각각 접하여 헤링본 형상을 이루도록 제 2 홈을 형성하는 단계;를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 유체 베어링 및 그르부 형성방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 유체 베어링의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 유체 베어링의 그르부 형성방법을 보인 발췌 전개도이며 도 5a 및 도 5b는 본 발명 베어링과 종래 베어링간의 부하용량을 비교하기 위한 요부 발췌 확대도이다.

먼저 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 유체 베어링을 상세히 설명한다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유체 베어링은, 크게 슬리브(100)와 오일(O) 그리고 축(200)으로 대별된다.

슬리브(100)의 중심면에는 가이드 구멍(110)이 관통 형성되며, 이 가이드 구멍(110)의 내주면에는 오일(O)이 순환될 수 있는 경로를 형성하는 그르부 예컨대 헤링본 형상의 그르부(120)가 형성된다.

이때 특히 헤링본 형상의 그르부(120)는 본 발명의 특징에 따라 도시되지 않은 바이트를 통해 성형되며, 이에의해 사각단면 형상을 갖는다.

축(200)은 슬리브(100)의 가이드 구멍(110)에 끼워 삽입되는 것으로서, 자체의 회전 또는 슬리브(100)의 회전에 의해 헤링본 형상의 그르부(120)에 개재된 오일(O)을 통해 동압을 발생시키는 유막을 형성시킨다.

이와같은 유체 베어링에 있어서, 헤링본 형상의 그르부(120) 형성방법을 보면, 도 4에 a로 나타내 보인 바와 같이 일방향으로 소정간격으로 제 1 홈(121)을 형성한다.

이때 제 1 홈(121)의 형성방향은 일방향을 유지한다.

그리고 도 4에 b로 나타내 보인 바와 같이 제 1 홈(121)의 형성방향과 반대되는 방향으로 제 2 홈(122)을 형성한다.

이때 제 2 홈(122)은 제 1 홈(121)의 단부에 접하도록 형성됨으로써 이를 통해 헤링본 형상을 갖게된다.

또한 이들 제 1, 2 홈(121,122)은 사각단면 형상을 갖도록 하기 위하여 바이트(미도시)를 통해 성형되어진다.

이와같이 바이트를 통해 제 1, 2 홈(121,122)을 형성함으로써, 헤링본 형상의 그르부(120)와 랜드부간의 폭비 조정을 임의로 행할 수 있게되어 설계를 자유롭게 행할 수 있는 이점을 갖게된다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 그르부 형성방법에 의해 형성된 헤링본 형상의 그르부를 갖는 유체 베어링은 종래 유체 베어링에 비하여 매우 향상된 지지능력을 확보하게 된다.

이와같은 근거는, 도 5a 및 도 5b에 나타내 보인 바와 같이, 그르부의 단면 형상을 근거로 하여 본 발명을 스텝 베어링이라 하고 종래 베어링을 커브 베어링이라 하여 설명한다.

먼저 하나의 예로써 홈깊이를 8㎛이라 하고, 반경틈새를 10㎛이라 하며, L1/L2=1(홈폭비 1:1)이라 가정하고, 다른 예로써는 홈깊이를 8㎛이라 하고, 반경틈새를 10㎛이라 하며, L1/L2=3/2(홈폭비 6:4)이라 가정한다.

이때의 본 발명 스텝 베어링의 부하 지지능력 즉, 부하용량은 식 1을 통해 구할 수 있게된다.

식 1

B : 베어링 길이, η : 오일전도, U : 속도, a = h₂/h₂

그리고 종래 유체 베어링 즉, 커브 베어링의 부하용량은 식 2를 통해 구할 수 있게된다.

식 2

이와같은 식의 결과에 의하여 표 1에 나타내 보인 바와 같은 결과를 얻게된다.

	식1	식2	비교
Case 1			식1이 45% 증가
Case 2			식1이 35% 증가

이러한 표 1의 결과에 의하면, 일예에서는 본 발명 스텝 베어링이 종래 커버 베어링에 비하여 그 부하용량이 45% 증가된 결과를 얻을 수 있었으며, 다른예에서는 35% 증가된 결과를 얻을 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유체 베어링 및 그르부 형성방법에 의하면, 헤링본 형상의 그르부를 사각 단면형상으로 형성함으로써 종래 베어링에 비하여 큰 부하용량을 즉, 하중지지능력을 확보할 수 있는 이점이 있다.

따라서 좀더 안정된 회전지지능력을 확보할 수 있게된다.

이외에도 바이트를 통해 그르부를 형성하는 것이기 때문에 그르부와 랜드부의 폭비를 임의로 조정할 수 있게되어 설계를 용이하게 변경할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 내벽면에 가이드 구멍이 관통형성되고, 가이드 구멍의 내주면에는 사각단면 을 갖는 헤링본 형상의 그르부가 형성된 슬리브와;

   상기 슬리브의 헤링본 형상의 그르부에 유입되는 오일과;

   상기 슬리브의 가이드 구멍에 삽입되며, 상기 헤링본 형상의 그르부에 개재되는 오일을 통해 슬리브의 가이드 구멍 내주면과의 사이에 유체동압을 발생시키는 축;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 유체 베어링.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 헤링본 형상의 그르부는 바이트를 통해 성형된 것을 특징으로 하는 유체 베어링.
3. 가이드 구멍을 갖는 슬리브와, 이 슬리브의 가이드 구멍에 끼워 삽입되는 축을 포함하는 유체 베어링에 있어서,

   상기 슬리브의 가이드 구멍 일측 내주면에 소정간격으로 제 1 홈을 형성하는 단계와;

   상기 제 1 홈의 일단과 각각 접하여 헤링본 형상을 이루도록 제 2 홈을 형성하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 유체 베어링의 그르부 형성방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 홈은 진행방향으로 형성되고, 제 2 홈은 귀환방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링의 그르부 형성방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1, 2 홈은 사각단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 베어링의 그르부 형성방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1, 2 홈은 바이트를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링의 그르부 형성방법.