KR20020015670A - 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛 - Google Patents
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Abstract
동압형 오일함침 소결 베어링 유닛(1)은 동압형 오일함침 소결 베어링(1a), 하우징(1b), 및 축을 추력지지하는 드러스트(thurst) 베어링부를 포함한다. 금속 또는 수지 재료로 만들어진 밀봉부재는 하우징(1b)의 개구부측에 배치되어 있고, 축(2) 표면중, 적어도 밀봉와셔(20) 맞은편 부분을 포함하는 영역상에 플루오르 함유 폴리머 박층(21)이 형성되어 있다.
Description
본 발명은 높은 회전 정밀도, 높은 회전 안정성, 및 향상된 내구도를 가진 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 관한 것으로서, 상세히 말하자면, 정보장치, 예를들면, 시디-알(CD-R, Compact Disc - Recordable), 시디-알더블류(CD-RW, Compact Disc - ReWritable), 디브이디-롬(DVD-ROM, Digital Versatile Disc - Read Only Memory), 또는 디브이디-램(DVD-RAM, Digital Versatile Disc - Random Access Memory)과 같은 광디스크 장치 구동용 모터, 엠디(MD, Mini Disc) 및 엠오(MO, Magneto Optical)와 같은 자기광학디스크 장치, 에이치디디(HDD, Hard Disc Drive)와 같은 자기디스크 장치, 또는 폴리곤(polygon) 스캐너 모터 내지는 레이저빔프린터(LBP, Laser Beam Printer) 등에 사용하는 스핀들 모터의 스핀들 서포터(supporter)로 사용하는데 적합한 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 관한 것이다.
상기 정보장치의 스핀들 모터는, 보다 빠른 속도 성능, 저비용, 저소음 뿐만 아니라, 보다 정밀한 회전이 요구된다. 이러한 고성능을 이루기 위한 열쇠는 모터의 스핀들을 지지하는 베어링에 있다. 종래, 이러한 형태의 베어링으로서, 볼베어링 또는 오일함침 소결 베어링이 사용되어 왔다.
그러나, 그러한 형태의 스핀들 모터는 일반적으로 5000rpm∼12000rpm 정도의 빠른 회전 속도로 작동한다. 특히, 레이저빔프린터(LBP)에 사용되는 폴리곤 스캐너 모터는 대부분 20000rpm∼35000rpm 정도의 빠른 회전 속도로 작동한다. 그러므로, 볼베어링 기술은 소음 감소와 비용 절감과 같은 요구를 더 이상 충족시킬 수 없다. 또한, 보다 더 높은 회전 정밀도, 즉, 보다 낮은 축 진동, 보다 낮은 NRRO(Non Repeatable Run Out)(비반복 흔들림) 및 보다 낮은 지터(jitter)가 엄격하게 요구된다. 그러므로 오일함침 소결 베어링 기술로 상기 고성능의 요구를 점점 충족시키기 어려워지고 있다.
오늘날, 상기 관점에서 보아, 베어링 형태로서, 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛이 실제로 부분적으로 사용되고 있다. 이 베어링은, 예를들면, 다공성 소결 금속을 윤활유 또는 윤활그리스(grease)에 함침하여 만들어진 베어링 본체로 구성되어 있고, 베어링면에 형성된 동압홈에 의한 동압 효과를 이용하여 베어링 간극에 윤활유막을 형성함으로써 스핀들을 비접촉으로 지지한다. 이러한 구성은 상기 고성능의 요구에 대처할 수 있다.
그러나, 예를들면 노트북형 퍼스널 컴퓨터과 같은 곳에 사용되는 눈에 띄지 않는 정보장치는 더욱 더 얇게 만들어진 스핀들 모터를 필요로 한다. 그러므로, 베어링부 주변의 공간이 감소되는 경향이 있다. 또한, 회전속도가 증가함에 따라, 작동 중의 베어링의 온도가 상승한다. 그러므로, 열팽창으로 인해 베어링 본체로부터누설되는 오일량이 증가하게 되고, 오일의 누설을 방지하기 위해 구비된 밀봉와셔와 축사이의 간극이 벌어진다. 이러한 상태에서, 작동이 멈추게 되면, 밀봉와셔와 베어링 본체 사이에 축적된 오일은 열수축에 의해 다시 베어링 본체에 모이게 된다. 그러나, 축과 밀봉와셔 사이에 축적된 오일은 모세관현상으로 인해 모이지 않고 남을 수도 있다. 즉, 베어링 유닛의 내부는 축과 밀봉와셔 사이에 축적된 오일로 밀봉된다. 이러한 상태에서, 작동이 다시 시작하게 되면, 밀봉와셔와 베어링본체 사이의 공기가 팽창된다. 그러므로, 축과 밀봉와셔 사이에 축적된 오일은 베어링 유닛의 밖으로 배출되고, 회전에 의해 주위로 흩뿌려진다. 결국, 베어링 외주가 오염되고, 동시에 이러한 현상이 반복되어 오일량이 감소하게 된다. 이는 오일 부족을 야기하고 동압 효과를 이루기 어렵게 만든다.
이러한 문제점을 극복하기 위해서, 몇 가지 대책이 고려될 수 있다. 예를들면, 밀봉와셔 또는 밀봉와셔에 대향하는 축의 외주면에, 실리콘 기반의 발유제 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, polytetrafluorethylene) 기반의 발유제와 같은 일반적으로 사용되는 발유제를 공급하거나, 유기 용제로 희석된 발유제를 분무한다. 축을 발유 처리하는 경우, 작동 효율을 고려하여 축을 발유제 용액에 액침(液浸)함으로써 축 전체 표면에 발유제를 공급하기에 바람직하다. 그러나, 이러한 경우, 화학처리된 막이 과도하게 두꺼워지고 막 두께가 수㎛∼수십㎛으로 변화한다. 이는 베어링 간극을 조절하기 어렵게 만든다. 분무에 의해 처리되면, 막두께는 더 크게 변화하고, 베어링 간극의 조절이 더욱 어렵게 된다.
또한, 그러한 발유제는 기반 금속에 대한 접착강도가 약하고, 그로인해 내구성이 나빠지게 된다. 또한, 빈번하게 오일에 노출되면, 발유제는 점차 오일에 용해될 수도 있고 결국 발유 효과는 시간이 경과함에 따라 악화된다. 이는 장기간 동안의 안정적인 발유 효과를 얻기 어렵게 만든다.
본 발명의 목적은 안정적으로 장기간 동안 유닛 외부로의 윤활유 누설을 방지할 수 있고, 베어링 간극이 용이하게 조절되는, 저렴한 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 이루기 위해, 본 발명의 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛은: 소결 금속 재질이고, 베어링 간극을 사이에 두고 축의 외주면과 대향하는 레이디얼 베어링면을 가진 베어링 본체로 구성된 동압형 오일함침 소결 베어링으로서, 상기 베어링 본체는 윤활유 또는 윤활그리스가 함침되어 있고, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 발생된 동압효과를 이용하여 축을 비접촉 지지하는 동압형 오일함침 소결 베어링; 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 하우징으로서, 그 내주부에 상기 동압형 오일함침 소결 베어링을 수용하는 하우징; 및 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 금속 또는 수지 재질의 밀봉와셔가 하우징의 개구부측에 배치되어 있고, 밀봉와셔 표면중, 적어도 축과 대향하는 내주면에는 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되어 있으며, 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함한다. 이러한 방법으로 플루오르 함유 폴리머 박막을 적어도 밀봉와셔의 내주면에 형성함으로써, 축을 통해 누설되는 오일을 발유처리할 수 있고, 베어링 유닛의 오일 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.
플루오르 함유 폴리머로서는, 예를들면, 식 -CXF2X-O-(X는 1∼4 사이의 정수)으로 표현되는 플루오로폴리에테르 폴리머를 주요 구성 단위로 고려될 수 있다. 플루오로폴리에테르 폴리머의 평균분자량은 500∼50000 사이의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이러한 형태의 플루오르 함유 폴리머는 분무 또는 액침 등의 간단한 방법으로 베어링 간극보다 훨씬 얇은 두께의 막으로 형성될 수 있다. 이는 베어링 간극 조절을 용이하게 한다. 또한, 플루오르 함유 폴리머는 금속에 대해 고접착성을 가져서, 내구도가 우수하며, 우수한 오일 저항력을 가져서, 장기간 동안 안정적인 발유 효과를 제공한다. 평균분자량이 500 미만인 경우, 다음과 같은 문제점이 발생한다.
(1) 과도하게 적은 분자량으로 인해 폴리머가 쉽게 휘발한다. 예를들면, 무반응 화합물이 남아 있으면, 휘발에 의해 광학장치가 오염된다.
(2) 발유제가 점점 감소함에 따라, 보존 안정성이 악화된다. 보다 상세하게 말하자면, 분자량이 적어질수록, 분자 길이가 짧아진다. 분자는 양쪽 부분에 발유성을 발휘하는 작용기를 가지도록 구성되어 있다. 비록 분자의 전체 길이가 짧아지게 되더라도, 작용기의 길이는 변하지 않는다. 따라서, 발유성을 발휘하는 부분의 길이가 짧아지게 되어 발유 효과가 감소하게 된다. 또한, 작용기는 높은 습도에서 서로 결합하는 특성을 가지기 때문에, 더욱 쉽게 서로 결합하게 된다. 이는 보존 안정성을 악화시킨다.
한편, 평균분자량이 50000 이상이 되면, 다음과 같은 문제점이 발생한다.
(1) 분자의 전체 길이가 길어지지만, 상기와 같이, 작용기의 길이는 변하지 않는다. 그러므로, 흡착(반응) 특성이 약해진다.
(2) 과도하게 큰 분자량은 높은 점도를 수반한다. 이는 막 두께를 증가시켜 고르지 않은 두께를 야기시킬 수도 있고, 정밀한 치수의 조절을 불가능하게 만든다.
상기 플루오르 함유 폴리머 박막이 밀봉와셔 맞은편의 축의 표면 영역 상에 형성된 경우에 유사한 이점을 얻을 수 있다. 상기 플루오르 함유 폴리머는 고른 두께를 가진 상당히 얇은 막으로 형성될 수 있다. 그러므로, 축 전체면에 도포된다 하더라도, 베어링 간극에는 거의 효과를 미치지 않는다. 이는 베어링 간극의 조절을 용이하게 한다. 또한, 완전 피복 방법을 사용하여 도포공정 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 경우, 밀봉와셔는 그 재질과 윤활유 사이의 접촉각도가 20°이상인 재료로 만들어지는 것이 바람직하고, 또는 동일한 효과를 얻기 위해 표면처리할 수도 있다. 이는 발유 효과를 향상시켜 더욱 우수한 오일 누설 방지 효과를 얻을 수 있다.
또한, 플루오르 함유 폴리머 박층을, 밀봉와셔 표면중 적어도 축 맞은편의 내주면에 형성하고, 축의 표면중 적어도 밀봉와셔 맞은편 부분을 포함하는 영역에 형성함으로써 우수한 오일 누설 방지 효과를 얻을 수 있다.
또한, 플루오르 함유 박층을 밀봉와셔 표면중 적어도 상면에 형성하고, 축의 표면중 적어도 밀봉와셔의 내주면 맞은편 영역의 상부면에 형성함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
어느 경우에나, 축과 밀봉와셔 사이의 반경방향 간극을 0.1㎜ 이하로 설정함으로써, 충분한 모세관현상을 얻을 수 있다. 이는 오일 누설 방지에 있어서 더욱 유리하다.
동압홈을 레이디얼 베어링면 상의 축방향에 대해 경사지게 형성함으로써 고강성(highly-rigid) 및 안정성을 갖는 유막을 베어링 간극에 형성할 수 있다. 이는 회전 정밀도를 향상시킨다.
베어링 본체의 외주면과 하우징의 내주면 사이의 베어링 양단부 내에 통기로 개구부를 형성함으로써, 축이 베어링 본체의 내주공 내에 삽입될 때, 하우징 내에 갖힌 공기가 통기로로 빠져 나가서 하우징으로부터 배출될 수 있게 한다. 이는 공기가 베어링 간극 내로 들어가는 것을 방지하고 축의 삽입을 순조롭게 한다.
상기 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛은 축과 베어링 본체 사이의 상대회전을 이용하여 광디스크를 회전시키는 광디스크 드라이브 스핀들 모터, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전을 이용하여 자기디스크를 회전시키는 자기디스크 드라이브 스핀들 모터, 및 축과 베어링 본체 사이의 상대회전을 이용하여 폴리곤 거울(polygon mirror)을 회전시키는 폴리곤 스캐너 모터 등에 사용되는 데에 적합하다. 여기서 언급된 "광디스크"는 또한 엠디(MD) 또는 엠오(MO) 등의 광자기디스크에도 적용된다.
상기 기술적 문제를 극복하기 위해, 본 발명의 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛은, 축부 저면 단부에 플랜지부를 가진 회전축 본체; 일단부에 개구부를 가진저부가 있는 슬리브로 형성되어 있는 하우징부로서, 그 저면과 플랜지부 저면의 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가진 하우징부; 상기 축부의 외주면에 개재되어 있는 레이디얼 베어링 간극을 가지고 있고 플랜지부의 단부면과 맞은편 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가지며 상기 하우징부에 수용되는 베어링 부재; 및 상기 하우징부의 개구부측에 배치되어 있고, 상기 축부가 삽입되는 관통부를 가진 밀봉부재를 포함하고, 상기 베어링 부재는 윤활유 또는 윤활 그리스에 함침된 소결금속으로 구성되고, 또한 상기 베어링 부재는 상기 드러스트 베어링 간극과 상기 레이디얼 베어링 간극에 동압이 발생되도록 구성되어 있는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 밀봉부재 표면중 적어도 상면 상에 플루오르 함유 폴리머 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 유닛을 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 레이디얼 베어링 간극과 축부의 외주면을 통과한 후의 윤활유는 밀봉부재의 관통부에 도달하고 나서 그 관통부에서 모세관현상을 일으키고, 형성된 플루오르 함유 폴리머 피막을 가진 밀봉부재의 상면 상에서 반발된다. 이는 오일이 베어링 유닛 외부로 누설되는 것을 완전하게 방지하고, 회전축 본체와 베어링 부재 사이의 상대회전이 멈추게 되면, 밀봉부재의 내주면과 축부의 외주면 사이의 간극에 존재하는 윤활유는 베어링 부재에 확실하게 모인다.
플루오르 함유 폴리머로서는, 금속 또는 수지 표면에 피막을 형성하는데 적합한 폴리머, 예를들면, 폴리플루오로알킬 폴리머 또는 폴리플루오로에테르 폴리머사 적합하다. 또한, 그 폴리머는 높은 금속 친화력을 가진 작용기, 예를들면, 에폭시기, 아미노기, 카르복실기, 수산기, 메르캅토기, 시안산염기, 술폰기, 및 에스테르기 등의 작용기인 것이 바람직하다.
그러한 플루오르 함유 폴리머는 분무 또는 액침과 같은 처리에 일반적으로 이용되는 기술로 고른 두께를 가진 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 플루오르 함유 폴리머는 금속에 대해 고접착성을 가지고 있고, 오일에 쉽게 용해되지 않기 때문에, 장기간동안 우수한 발유효과를 발휘하고 내구성이 향상된다. 또한, 상기 플루오르 함유 폴리머 피막이, 축부 표면중 적어도 관통부 맞은편의 외주면 영역 상부에 형성되어 있는 경우, 유사한 이점을 얻을 수 있다. 특히, 이 플루오르 함유 폴리머는 고른 두께를 가진 박피막으로 형성될 수 있다. 그러므로, 작업 간소화의 관점에서 축부 표면 전체 또는 실질상 전체 영역에 도포된다 하더라도, 레이디얼 베어링 간극은 쉽게 조절될 수 있다.
또한, 상기 플루오르 함유 폴리머 피막들이, 밀봉부재 표면중 적어도 상면과, 축부 표면중 적어도 관통부 맞은편의 외주면 영역 상부에 형성되어 있는 경우, 각각 유사한 이점을 얻을 수 있다. 발유효과에 있어서, 밀봉부재의 발유처리와 축부의 발유처리의 상승효과는 발유효과를 상당히 향상시킨다. 이는 오일 누설 방지 효과를 더 향상시킨다.
이러한 경우, 밀봉부재는 금속재질 또는 수지재질이고, 밀봉부재의 내주면과 축부의 외주면 사이의 간극이 0.1㎜ 이하로 설정하며, 밀봉부재는 그 재료와 사용되는 윤활유 사이의 접촉각도가 20°이상인 재료로 만들어지는 것이 바람직하고, 또는 동일한 효과를 얻기 위해 표면처리되는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 우수한 발유효과와 최적의 오일 누설 방지 효과의 이점을 가진다.
레이디얼 베어링면 상의 축방향에 대해 경사진 동압홈을 형성함으로써 레이디얼 베어링 간극에 고강성 및 안정적인 유막을 형성할 수 있다. 이는 고정밀 회전 특성을 제공한다. 또한, 드러스트 베어링면 상의 반경방향에 대해 경사진 동압홈을 형성함으로써 드러스트 베어링 간극에 안정적인 유막을 형성할 수 있다. 이는 우수한 드러스트 베어링 성능을 제공한다.
그리고나서, 상기 동압 베어링 유닛은 정보장치의 디스크 구동 스핀들 모터에 결합되어, 예를들면, 광디스크 또는 자기디스크와 같은 높은 회전정밀도, 높은 속도성능, 저비용, 및 저소음을 포함하는 고성능 요구를 만족시키는 디스크 구동장치에 사용하는데 적합한 스핀들 모터가 실현된다. 여기서 언급된 "광디스크"는 엠디(MD), 엠오(MO) 등의 광자기 디스크에도 적용된다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링을 사용하는 디브이디-롬(DVD-ROM, Digital Versatile Disc - Read Only Memory) 스핀들 모터의 축방향 단면도;
도 2a는 베어링 유닛의 저면부 확대단면도;
도 2b는 드러스트 베어링부의 다른 실시예를 나타내는 단면도;
도 3은 오일함침 소결 베어링의 축방향 단면도;
도 4는 하우징 개구부 부근의 축방향 단면도;
도 5는 접촉각을 설명하는 보조 단면도;
도 6은 축을 삽입하는 동안의, 베어링 유닛의 축방향 단면도;
도 7은 축을 삽입한 후의, 베어링 유닛의 축방향 단면도;
도 8은 실험 결과를 나타내는 도표;
도 9는 실험 결과를 나타내는 도표;
도 10은 본 발명에 따른 베어링 유닛에 사용하는 스핀들 모터의 주요부 확대수직단면 정면도;
도 11a는 베어링 부재의 레이디얼(radial) 베어링면이 펼쳐진 상태를 나타내는 확대수직단면 정면도;
도 11b는 베어링 부재의 드러스트 베어링면을 나타내는 확대 저면도;
도 11c는 하우징의 드러스트 베어링면을 나타내는 확대 평면도;
도 12는 본 발명에 따른 베어링 유닛을 사용하는 스핀들 모터의 주요부 확대 수직단면 정면도이다.
도 1은 정보장치의 한 종류인 (DVD-ROM 장치에 사용되는) 광디스크 드라이브 스핀들 모터의 단면도이다. 이 스핀들 모터는, 수직 회전축(2)을 지지하는 베어링 유닛(1), DVD-ROM 등의 광디스크(3)를 확고하게 지지하도록 회전축(2)의 상단에 장착된 턴테이블(turntable)(4) 및 클램퍼(clamper)(8), 및 반경방향 간극을 사이에 두고 서로 마주보는 고정자(5)와 회전자 자석(6)을 가진 모터부(M)로 구성된다. 고정자(5)가 활성화되면, 회전자 자석(6)과 고정자(5) 사이에서 발생된 여자력에 의해 회전자 자석(6)이 회전된다. 이는 회전자 자석(6)으로 구성된 회전자 케이스(7), 턴테이블(4), 광디스크(3), 클램퍼(8), 및 회전축(2)을 회전시킨다. 베어링 유닛(1)이 다른 정보장치, 예를들면, 자기디스크 드라이브나 하나 또는 다수의 자기디스크를 지지하는 디스크 허브(도시않됨)의 스핀들 모터에 사용되는 경우에는 회전축(2)에 장착된다. 베어링 유닛(1)이 레이져빔프린터(LBP) 폴리곤 스캐너 모터에 사용되는 경우에는, 폴리곤 거울(도시않됨)이 회전축(2)에 장착된다.
베어링 유닛(1)은 주로 오일함유 소결 베어링(1a)과 내주부에 고정된 오일함유 소결 베어링(1a)을 가진 하우징(1b)으로 구성된다. 하우징(1b)은 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 저면부를 가진 원통으로 형성되어 있고, 하우징(1b)의 일단측 개구부가 위쪽을 향해있게 기부(17)에 고정되어 있다. 하우징의 타단측은, 예를들면, 도면에 도시된 바와 같이, 드러스트 베어링부(12)로 막혀있다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 드러스트 베어링부(12)는, 예를들면, 수지재질의 디스크형 추력와셔(12a)와 서로 적층된 추력와셔(12a)를 지지하는 배판(12b)으로 구성된다. 강재 등으로 만들어진 금속 재질의 회전축(2)은, 그 저면의 단부에서, 추력와셔(12a)에 맞대어져 있고, 그로인해 추력방향으로 지지된다. 드러스트 베어링부(12)는 다른 방법, 예를들면, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 수지재질의 추력와셔(12a)가 배판(12b)의 중앙부에 형성된 오목부에 끼워질 수 있게 구성될 수도 있다. 또한, 추력와셔(12a)는 하우징(1b)과 일체로 형성될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 오일함유 소결 베어링(1a)은, 소결 금속으로 만들어지고, 레이디얼 베어링면(10b)이 베어링 간극을 사이에 두고 윤활유 또는 윤활 그리스(바람직하게는 저밀도 점성 향상제)로 도포된 회전축(2)의 외주면과 대향하는 원통형 베어링 본체(10)를 함침함으로써 실현된다. 베어링 본체(10)는, 소결금속으로 만들어지고, 주로 동 또는 철, 또는 동-철로 구성된 소결금속으로 형성되며, 20wt%∼95wt%의 동을 함유하는 것이 바람직하다. 베어링 본체(10)의 내주면 상에는 축방향으로 서로 분리된 두 개의 베어링면이 형성되어 있다. 두 개의 베어링면(10b)중 적어도 하나는 축방향에 대해 경사져 있고 원주방향으로 배열된 복수의 동압홈(10c)(헤링본(herringbone)형 홈)을 가지고 있다. 동압홈(10c)이 축방향에 대해 경사지게 형성되는 것이 중요하다. 이러한 상태가 충족되는 한, 헤링본형 이외의 어떠한 다른 형태의 홈, 예를들면, 나선형 홈을 이용할 수도 있다. 동압홈(10c)의 홈 깊이는 2㎛∼6㎛ 사이의 범위 내에서, 예를들면, 3㎛으로 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 오일함침 소결 베어링(1a)는 압입 또는 접합으로 하우징의 내주면에 고정된다. 이 때, 베어링 간극을 오일로 채우기 위해 적절량의 윤활유가 공급된다. 회전축(2)이 회전함에 따라, 그 회전에 의한 압력과 온도의 발생이 증가하여, 오일이 열팽창하고, 그로인해 베어링 본체(10) 내부에 포함된 윤활제(윤활 그리스 또는 윤활유의 기본 오일)가 베어링 본체(10)의 표면으로부터 누설된다. 그리고나서, 동압홈의 작용에 의해, 누설액이 베어링 간극으로 들어간다. 베어링 간극에 다다른 오일은 윤활유막을 형성하여 회전축을 비접촉 지지한다. 즉, 경사진 동압홈(10c)이 상부에 구비되어 있는 레이디얼 베어링면(10b)에서, 동압효과에 의해, 베어링 간극과 베어링 본체(10)에 포함된 윤활제가 베어링 간극으로 누설된다. 이 때, 윤활제는 계속해서 베어링면(10b)에 가해진다. 이는 유막의 강도를 증가시켜 베어링의 강성을 향상시키는데 도움이 된다.
베어링 간극에 양(陽)의 압력이 발생되면, 레이디얼 베어링면(10b)이 그 표면에 구멍(개구부: 외측면으로 개방되어 있는 다공성 조직의 작은 구멍들이 있는 부분)을 가지고 있기 때문에, 윤활제는 베어링 본체의 내부로 회전 유동한다. 그리고나서, 새로 도입된 새로운 윤활제가 베어링 간극에 차례로 가해지고, 그로인해 유막 강도및 강성을 충분히 높게 유지한다. 이 경우, 안정적인 유막을 연속적으로 형성할 수 있고, 그로인해 높은 회전 정밀도와 축진동, NRRO, 및 지터의 감소를 이룬다. 또한, 회전축(2) 및 베어링 본체(10)는 서로 접촉하지 않고 회전하여 소음이 억제된다. 이는 또한 비용절감의 성과를 거둔다.
본 실시예에서는, 베어링 본체(10) 내주면 둘레의 여러 위치(본 실시예에서는 두 곳)에 동압 베어링면(10b)을 가진 단일 베어링 본체(10)가 사용된다. 이러한 구조는 복수의 베어링(1)이 개별적으로 구비된 구성으로 배열되는 경우에 일어날 수도 있는 정밀도 불량과 같은 문제를 막기위할 목적으로 채택된다. 즉, 복수의 베어링(1a)이 하우징(1b)에 수용된다면, 이러한 경우, 각 베어링(1a)을 동축으로 하거나 원통형으로 하는 경우의 정밀도에 문제가 생긴다. 정밀도가 나빠지면, 회전축(2)은 베어링(1a)과 선접촉하게 되고, 그렇지 않으면, 최악의 경우, 회전축(2)은 두 베어링을 완전하게 관통하지 않을 수도 있다. 반면, 본 실시예에서는, 상기와 같이, 복수의 베어링면(10b)이 단일 베어링본체(10)에 형성되어 있다. 이러한 배열은 그러한 문제점을 막는데 도움이 된다.
레이디얼 베어링면(10b)은 각각 동압홈(10c)이 한 방향에 대해 경사지도록 형성된 제 1 홈부(m1); 축방향으로 제 1홈부(m1)와 분리되어 있고 동압홈(10c)이다른 방향에 대해 경사지도록 형성된 제 2 홈부(m2); 및 두 개의 홈부(m1, m2) 사이에 위치한 원형 평활부(n)를 구비하고 있다. 두 홈부(m1, m2)의 동압홈(10c)은 서로 비접촉하도록 평활부(n)를 사이에 두고 분리되어 있다. 동압홈(10c) 사이의 평활부(n)와 배후부(10e)는 동일 수평면이 되도록 유지되어 있다. 그러한 비접촉식 구성을 가진 동압홈(10c)에 있어서, 접촉식 구성과 비교하면, 즉, 평활부(n) 없이 동압홈(10c)이 홈부(m1, m2)를 통해 서로 접촉하도록 V자형으로 배열된 경우, 오일은 특히 평활부(n)에 모이고, 그로인해 충분히 높은 유막압력이 얻어질 수 있다. 또한, 홈부가 없는 평활부(n)의 배치는 베어링의 강성 향상에 기여한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(1b)의 일단측 개구부는 비접촉 밀봉부재, 예를들면, 밀봉와셔(20)으로 밀봉된다. 회전축(2)이 삽입되는 삽입공이 중심부에 있는 얇은 벽으로 된 원형 판내에 형성되는 밀봉와셔(20)는, 금속 재료, 예를들면, 쾌삭 황동 재질이고, 압입 또는 접합 등으로 하우징(1b)의 일단측 개구부에 고정된다. 밀봉와셔(20)가 와셔의 형태를 취하는 것은 필수적이지만, 황동 또는 수지재질이 아닌 다른 금속 재료로 형성될 수도 있다. 밀봉와셔(20)는 모세관현상으로 인해 하우징(1b)의 내부로부터 오일이 누설되는 것을 방지할 수 있도록 그 내주면이 회전축(2)의 외주면에 인접하게 구성된다. 밀봉와셔(20)가 축(2)과 접촉하게 되면, 토크(torque)의 증가와 변화가 일어난다. 이는 고정밀도로 작동해야하는 정보장치를 이용하는 스핀들 모터에 불리하다. 따라서, 밀봉와셔(20)는 축(2)과 접촉하지 않도록 떨어져 있다. 밀봉와셔(20)의 내주면과 회전축(2)의 외주면 사이의 간극(반경방향 간극) 폭(u1)은 0.1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.05㎜이하로 설정되는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 축이 수평 또는 그 반대의 위치에 배치될지라도, 모세관현상에 의한 실패없이 오일누설이 방지될 수 있다. 공기는 간극(u1) 사이로 흐를 수 있고, 그로인해 하우징(1b)으로부터 원활하게 배출된다.
본 발명에 있어서, 밀봉와셔(20) 표면중, 적어도 회전축(2)의 외주면과 대향하는 내주면 또는 축(2)의 표면(외주면), 적어도 밀봉와셔(20)의 내주면과 대향하는 부분을 포함하는 영역(예를들면, 밀봉와셔(20)의 두께보다 훨씬 큰 축방향 폭을 가진 영역)에는, 박층(21) 또는 플루오르 함유 폴리머 재질의 발유제 피막이 그 원주 전체에 형성된다. 도 4는 박층(21)이 회전축(2)의 외주면 상에 형성되어 있는 실시예를 나타낸다. 이러한 방법으로 발유제 박층(21)을 형성함으로써, 회전축을 통해 누설되는 오일을 발유처리하여, 오일 누설을 완벽하게 방지할 수 있다. 플루오르 함유 폴리머로서는, 금속 재질의 축(2) 또는 밀봉와셔(20) 표면 상에 박층을 형성하는 데 적합한 폴리머, 예를들면, 폴리플루오로알킬 폴리머 또는 플루오로폴리에테르 폴리머가 바람직하다.
플루오로알킬 폴리머는 다음과 같은 폴리플루오로알킬기를 포함하는 폴리머이다.
또한, 플루오로폴리에테르 폴리머는 -CXF2X-O-(X는 1∼4 사이의 정수)으로 표현되는 식을 주요 구성 단위로 가지고, 평균분자량은 500(또는 1000)∼50,000이다.
이들 폴리머들 중에, 플루오로폴리에테르는, 금속 표면 상에 고른 두께를 가진 박층으로 생성할 수 있기 때문에, 더 바람직하다.
또한, 플루오로폴리에테르 폴리머와 폴리플루오로알킬 폴리머는 높은 금속 친화력을 가진 작용기, 예를들면, 에폭시기, 아미노기, 카르복실기, 수산기, 메르캅토기, 시안산염기, 술폰기, 및 에스테르기 등의 작용기를 포함하는 것이 바람직하다. 그 상세한 예는 다음과 같다.
비록 상기 플루오르 함유 폴리머가 단독으로 사용된다 할지라도, 금속에 대한 접착의 관점에서, 플루오르 함유 폴리머는 에폭시기 또는 시안산염기를 포함하는 것이 바람직하다. 에폭시기를 포함하는 플루오르 함유 폴리머는 아민, 무수산, 또는 경화 촉매를 첨가하여 경화시키는 것이 바람직하다. 시안산염기를 포함하는 플루오르 함유 폴리머가 단독으로 사용되는 경우, 주석(tin) 화합물의 일종인 디부틸주석디라우레이트(dibutyltindilaurate)와 같은 시안산염 삼량체 촉매를 가하는 것이 바람직하다.
또한, 두 종류의 플루오르 함유 폴리머를 결합하여 사용할 수도 있다. 이러한 경우, 에폭시기를 가진 것과 아미노기, 카르복실기, 수산기, 메르캅토기 등 중 적어도 하나를 결합하거나, 카르복실기를 가진 것과 아미노기와 수산기 중 적어도 하나를 결합하거나, 시안산염기를 가진 것과 아미노기, 메르캅토기, 및 카르복실기 중 적어도 하나를 결합하여 사용하는 것이 바람직하다. 결합된 기들은 서로 반응하여 분자량이 큰 폴리머를 제공한다. 그러한 폴리머는 고내구성 막을 만드는 데 기여한다.
또한, 분자량이 큰 폴리머를 얻기위해, 각 폴리머의 작용기와 화학적으로 반응하는 작용기를 가진 그러한 작용기 유기 화합물을 가진 플루오르 함유 폴리머를 첨가하는 것이 좋다. 바람직한 결합예는 시안산염기와, 에틸렌 글리콜 등의 폴리올(polyol), 또는 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane) 등의 폴리아민(polyamine); 및 수산기와 시안산염 화합물을 포함하는 플루오르 함유 폴리머를 포함하는 플루오르 함유 폴리머의 결합을 포함한다.
상기 각각의 플루오르 함유 폴리머 자체는 금속 표면에 대해 상당히 높은 친화력을 가진다. 그러나, 금속 종류에 따라, 반드시 충분한 접합강도를 발휘하는 것은 아니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 폴리머는 금속 표면에 대해 친화력을 가지는 전처리제(primer)로 전처리하는 것이 바람직하다. 그러한 전처리제의 예로는, 가지성분(branch component)으로서 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)을 가지고, 줄기성분(trunk component)으로서 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate) 또는 하이드록실에틸메타크릴레이트(hydroxylethylmethacrylate)를 가지는 공중합체(graft) 폴리머를 포함한다.
플루오르 함유 폴리머의 적용방법은 특별히 제한받는 것이 없기 때문에, 일반적으로 사용되고 있는 기술을 사용할 수 있다. 예를들면, 먼저 플루오르 함유 폴리머를 적당한 용제에 용해 또는 분해시켜 용액을 준비한다. 그리고나서, 준비된 용액을 분무, 액침 등의 방법으로 함유 용제를 기화시켜 박막(21)을 형성한다. 또한, 완성된 박막에 부가적으로 열처리를 실시함으로써, 보다 높은 분자량을 부여할수 있다. 플루오르 함유 폴리머 박막이 금속 표면에 형성되어 있는 경우, 막 두께가 과도하게 크면, 성분의 정밀도를 적절한 수준으로 유지하기 어렵게 되고, 또한, 박막이 축(2)의 전체표면에 형성되어 있는 경우, 베어링 간극을 적절하게 조절하기 어렵게 된다. 그러므로, 박막 두께를 0.2㎛∼2㎛의 범위내로 설정하는 것이 바람직하다.
플루오르 함유 폴리머 재질의 박막이 축(2) 표면에 형성되어 있는 경우, 밀봉와셔(20)는 재료와 사용되는 윤활유 사이의 접촉각도(θ)가 20°이상, 또는 발유성을 향상시키도록 표면처리한 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 여기서 "접촉각도"는, 도 5에 도시된 바와 같이, 오일(O)이 고체 표면(S) 상에 존재할 때, 오일 표면이 고체 표면과 이루는, 오일(O)을 포함하는 각도(θ)를 의미한다. 그러한 요구를 만족하고 또한 강도 및 비용의 관점에서 바람직한 재료는 테플론(teflon)과 같은 수지 재료이다. 그러한 종류의 재료와 밀봉와셔(20)의 표면처리는 실제로 사용되는 윤활유에 따라 결정된다.
비록 상기 설명이 플루오르 함유 폴리머 박층(21)이 단지 축(2)과 밀봉와셔(20) 중 한쪽에만 형성되는 경우에만 다뤄졌지만, 박층은 축(2)과 밀봉와셔(20) 양쪽 모두에 형성될 수도 있다.
또한, 회전축(2)은 드러스트 베어링부(12)가 하우징(1b)에 장착된 상태에서 일반적으로 베어링(1a)의 내주면에 삽입된다. 상기 축(2)의 삽입에 앞서, 도 6에 도시된 바와 같이, 윤활을 향상시키기 위해, 예를들면 오일(O)(도 6(도 7)에 점으로 나타낸 영역)이 하우징(1b) 내부에 도포되어 있다. 그러나, 이러한 경우, 베어링(1a)과 회전축(2) 사이의 베어링 간극은 수 ㎛ 정도로 작다. 그러므로, 축단과 오일(O)의 상부면 사이에 갇힌 공기는 배출되지 못하고, 회전축(2)의 삽입이 어려워진다. 또한, 모터가 구동하면 열이 발생하고, 그 열은 갇혀있는 공기를 팽창시킨다. 팽창된 공기는 회전축(2)을 위쪽으로 밀어올리고, 이는 베어링 성능을 불안정하게 한다. 또한, 열적으로 팽창된 공기는 오일을 베어링 외부로 밀어내고, 이는 윤활 악화를 야기한다. 이러한 문제점들은 또한 오일이 공급되지 않을 때도 일어난다.
그러한 문제점들을 해결하기 위해, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링 본체(10)의 외주면과 하우징(1b)의 내주면 사이에 베어링 본체(10)의 양쪽 축방향 단부 내로 개방되어 있는 통기로(22)가 형성되어 있다. 이 통기로(22)를 통해, 갇혀있던 공기가 베어링으로부터 빠져나갈 수 있다. 이러한 경우, 약간의 공기가 오일에 기포로 남아있을 수도 있지만, 그러한 기포는 통기로(22)를 통해 위쪽으로 이동하여 하우징(1b)으로부터 배출된다. 따라서, 축(2)을 삽입한 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(1b) 내부 공간(상세하게 말하자면, 베어링(1a)과 그 맞은 편에 있는 추력와셔(12a)의 단부면 사이의 공간, 밀봉와셔(20)와 그 맞은편에 있는 베어링 단부면(10f1) 사이의 공간, 베어링 간극, 통기로(22) 등)을 오일(O)로 채울 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 통기로(22)가, 예를들면, 베어링 본체(1a) 외주면 상의 축방향 홈(10j)을 구비하거나, 또는 하우징(1b) 내주면 상의 유사한 축방향 홈(10j)을 구비함으로써 형성되어 있다. 통기로(22)는 단지 한 곳 뿐만아니라, 원주방향의 여러 지점에 형성될 수도 있다.
만일 밀봉와셔(20)와 그 맞은편의 베어링 단부면(10f1) 사이의 간극(23)이 과도하게 크다면, 공급되는 오일량에 따라, 하우징(1b) 내주 공간을 오일로 채울 수 없게 된다. 이는 하우징(1b) 내에 남아있는 공기량을 증가시켜 바람직하지 못하고, 결국, 축이 수평 또는 그 반대 위치에 배치되면, 공기가 추력와셔(12a)와 베어링 단부면(10f2) 사이의 간극(14)(이후 "타단측 간극"이라 칭함)으로 들어갈 수도 있다. 그러므로, 일단측 간극(23)은 가능한 작게, 예를들면, 그 폭(u2)(도 1 참조)이 0.6㎜로 설정하는 것이 바람직하다. 간극 폭(u2)은 1.0㎜ 이하로만 설정된다. 바람직하게, 간극 폭(u2)은 0.5㎜ 이하로 설정하고, 타단측 간극(14)의 폭(u3)보다는 훨씬 크게 설정한다(u2＞u3). 이는 일단측 간극(23)이 타단측 간극(14)보다 작으면, 축이 역위치로 배치될 때, 먼저 일단측 간극(23)이 오일로 채워지고, 그 결과 배출하지 못한 공기가 타단측 간극(14)으로 도입된다고 예상되기 때문이다.
실시예의 이점을 확실하게 하기위해, 이하 1항∼4항의 예와 1항∼2항의 비교예를 나타내었고, 각 예는 오일 누설에 대한 내구시험을 나타낸다. 1항∼4항의 예와 1항∼2항의 비교예에 있어서, 처리 대상 성분은 밀봉와셔와 축이다. 이하 나타낸 바와 같이, 대상 성분 및 처리는 다음 예들 사이에서 다양하게 변화한다.
(1) 예 1: 밀봉와셔 전체표면처리 + 축 전체표면처리;
(2) 예 2: 밀봉와셔 전체표면처리(축은 처리하지 않음);
(3) 예 3: 밀봉와셔와 마주보는 축표면만 처리(밀봉와셔는 처리하지 않음);
(4) 예 4: 순수 테플론 재질의 수지와셔 + 밀봉와셔와 마주보는 축표면만 처리;
(5) 비교예 1: 양쪽 성분 모두 처리하지 않음; 및
(6) 비교예 2: 실리콘 기반의 발유제(분무형)의 사용; 밀봉와셔 전체표면처리; 및 밀봉와셔와 마주보는 축표면만 처리.
또한, 각 예에 있어서, 시험온도 60℃; 축직경 Ø3; 축은 수직 상태; 회전수 10000rpm; 구동방법은 온/오프(ON/OFF) 작동의 반복(10분간 ON, 10분간 OFF); 3000 시간동안 지속; 그리고 오일 누설과 성능변화(축진동과 전류값)에 대한 수행 평가에 대해 시험이 수행되었다.
다음은 예와 비교예에 사용된 재료의 요약이다.
(1) 밀봉와셔
쾌삭황동(JIS C3604BD)[상기 예 (1),(2),(3),(5),(6)]; 및
순수 테플론[예 (4)]
(2) 축
SUS 재료(JIS SUS420J2)
(3) 플루오르 함유 폴리머 및 화합물
No.1. 에폭시기를 포함한 폴리플루오로알킬 폴리머
No.2. 아미노기를 포함한 폴리플루오로알킬 폴리머
No.3. 수산기를 포함한 폴리플루오로알킬 폴리머
No.4. 시안산염기를 포함한 플루오로폴리에테르 폴리머(평균분자량:약 2,000)(상품명:폰블린(Fonblin) Z-DISOC, 오시몬트 사(Ausimont Corp.)제조)
No.5. 수산기를 포함한 플루오로폴리에테르 폴리머(평균분자량:약 2,000)(상품명:폰블린(Fonblin) Z-DOL, 오시몬트 사(Ausimont Corp.)제조)
No.6. 시안산염 화합물(평균 n값: 0.6)
예 1∼예 4 및 비교예 1∼비교예 2에 있어서, 축은 SUS 재질이고, 밀봉와셔는 쾌삭황동 또는 순수 테플론 재질이다. 제조된 성분들은 30초간 n-헥산(n-hexane)으로 초음파 처리된다. 다음으로, 예 1∼예 4에 있어서, 박층용 용액은 상기 플루오르 폴리머와 화합물을 용제(Vertical XF, 미츠이 듀퐁 플로로케미컬 사(Mitsui Dupont Phlorochemical K.K.) 제조)로 희석하여 질량밀도를 1%로 한다. 그리고나서, 준비된 용액을 축과 밀봉와셔에 도포한다. 도포 및 건조과정이 끝난 후, 3시간 동안 120℃로 열처리하여, 대략 0.2㎛∼0.3㎛의 두께를 가진 박층을 얻는다. 비교예 1에 있어서, 밀봉와셔 및 축은, 상기 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되지 않는다는 점을 제외하고, 기본적으로 예 1과 동일한 방법으로 구성된다. 또한, 비교예 2에 있어서, 상업적으로 유용한 실리콘 기반의 발수제를 밀봉와셔와 축에 분무한 후, 실온에서 건조처리한다. 비교예 2에서, 축의 전체 표면이 처리되지만, 그 결과 막 두께가 10㎛ 이상으로 된다. 이는 베어링 간극을 고정하여, 축(2)을 베어링(1a)에 삽입하는 것을 불가능하게 한다.
시험 결과는 다음과 같다.
예 1∼예 4에 있어서, 3000시간동안 어떠한 문제점 없이 작동이 수행되었고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 축진동과 전류값은 초기상태와 거의 비슷했다. 회전자(축)을 제거한 후의 관찰에서는, 많은 오일이 베어링 내에 남아있었고, 베어링 외부로의 오일 누설은 없었으며, 축과 밀봉와셔의 오일 습윤성은 거의 변화하지 않았다. 비록 도 8 및 도 9에 도시된 시험결과는 시안산염기 을 포함한 상기 플루오로폴리에테르 폴리머(No.4)가 사용된 플루오르 함유 폴리머에 대한 것이지만, 어떠한 다른 플루오르 함유 폴리머를 포함한 발유제를 사용해도 유사한 결과를 얻을 수 있다는 것을 예상할 수 있다.
한편, 비교예 1에 있어서, 시험이 시작된 후, 약 10일 후 전류값이 감소되었고(초기상태에서 335㎃→305㎃), 약 15일 후 전류값이 증가되었다(305㎃→360㎃). 그리고, 초기상태에서 2㎛였던 축진동값이 10㎛으로 되었다. 회전자(축)을 제거한 후의 관찰에서는, 베어링부재의 내부는 오일에 젖어있지 않았고, 회전자의 바닥면에 오일이 반경방향으로 흩뿌려진 얼룩이 남아있었다.
비교예 2에서는, 약 1000시간동안 어떠한 문제없이 작동되었지만, 그 후 전류값이 차츰 증가되었고, 약 1200시간 후의 측정에서 축진동의 증가가 있었다(초기상태에서 1.7㎛ 였던 축진동이 1200시간 후 8㎛으로 변화; 초기상태에서 330㎃였던 전류값이 1200시간 후 375㎃으로 변화). 그리고, 시험이 끝나고 회전자(축)를 제거한 후의 관찰에서, 베어링부재의 내부는 오일에 젖어있지 않았고, 회전자의 바닥면에 오일이 반경방향으로 흩뿌려진 얼룩이 남아있었으며, 모터의 외주가 흩부려진 오일에 젖어있었다. 또한, 축과 밀봉와셔의 오일 습윤성이 악화되어 실질상 처리되지 않은 성분과 동일하게 되었다.
이는 시험중 공급된 오일에 대한 초기 오일 발유 능력을 넘어섰거나, 피막 표면이 오일에 녹았기 때문이다. 따라서, 불충분한 내구성으로 인해 실내온도에 맞춰진 재료의 설정이 쓸모없게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 동압 베어링 유닛(1)을 나타낸 것이다. 베어링 유닛(1)은 도 4에 도시된 것과 유사한 정보장치용 스핀들 모터, 예를들면 에이치디디(HDD, Hard Disc Drive) 스핀들 모터에 장착된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 베어링 유닛(1)은 주로,
상단부가 개방되어 있는 저면부를 가진 원통 내에 형성되어 있고, 케이싱(2)의 보스부(2a)에 고정되어 있는 하우징(3); 하우징(3)의 내주면에 고정되어 있는 실질상 원통형인 베어링 부재(오일함침 소결 베어링)(4); 하우징(3)과 베어링부재(4)에 의해 회전가능하게 비접촉지지되어 있는 회전축 본체(5); 저면단부 맞은편의 베어링부재(4) 단부를 밀봉하는, 밀봉와셔 등의 밀봉부재(6)로 구성된다.
회전축 본체(5)는 그 축부(5a)의 저면단부에 외주측을 향해 돌출한 추력 디스크로 작용하는 플랜지부(5b)를 가진다. 회전축 본체(5)는, 축부(5a)가 베어링부재(4)의 내주부에 위치하고, 플랜지부(5b)가 베어링부재(4)와 하우징(3) 사이에 수용되도록 배치되어 있다.
베어링부재(8)의 내주면에는 복수의 동압홈을 가진 레이디얼 베어링면(10a)이 형성되어 있다. 회전축 본체(5)가 회전하는 동안, 레이디얼 베어링면(10a)과 축부(5a) 외주면 사이의 레이디얼 베어링 간극(R1)에서 윤활유의 동압이 발생되고, 그로인해 축부(5a)를 반경방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부(10)를 구성한다.
도 11a는 레이디얼 베어링면(10a)(헤링본형 홈)의 동압홈 형태를 나타낸다.도면에 도시된 바와 같이, 레이디얼 베어링면(10a)은, 동압홈(13)이 한 쪽 방향으로 경사져있는 제 1 홈 영역(m1); 동압홈(13)이 다른 쪽 방향으로 경사져있고, 제 1 홈 영역(m1)으로부터 축방향으로 분리되도록 배열된 제 2 홈 영역(m2); 및 두 홈 영역(m1, m2) 사이에 위치하는 원형 평활부(n)를 구비하고 있다. 동압홈(13)들 사이의 평활부(n)와 배후부(14)는 동일 수평면이 되도록 유지되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 레이디얼 베어링면(10a)의 동압홈이 축방향에 대해 경사지게 형성되는 것이 중요하다. 그러므로, 이 조건이 만족되는한, 헤링본형 홈 대신에, 예를들면 나선형과 같은 어떠한 다른 형태의 홈도 채택될 수 있다. 동압홈의 홈 깊이는 2㎛∼6㎛의 범위 내, 예를들면, 3㎛으로 설정되는 것이 바람직하다. 레이디얼 베어링면(10a)은 축부(5a)의 외주면에 형성될 수도 있다.
플랜지부(5b)는 축방향 양측 위에 제 1 드러스트 베어링 간극(S1)과 제 2 드러스트 베어링 간극(S2)의 축방향 간극을 가진다(도 10 참조). 제 1 드러스트 베어링 간극(S1)은 플랜지부(5b) 상면과 그 맞은편의 베어링부재(4) 하단면(저면단부면) 사이에 형성되어 있다. 제 2 드러스트 베어링 간극(S2)은 플랜지부(5b) 하단면(저면단부면)과 그 맞은편의 하우징(3) 저면 사이에 형성되어 있다. 비록, 본실시예에 있어서, 하우징(3)은 저면부와 일체로 형성되어 있지만, 그 저면부는 하우징(3)과 개별적으로 형성될 수도 있다. 제 1 드러스트 베어링 간극(S1)과 면하고 있는 베어링부재의 하단면과 제 2 드러스트 베어링 간극(S2)과 면하고 있는 하우징(3)의 저면 상에는 각각 동압홈을 가진 제 1 드러스트 베어링면(11a)과 제 2 드러스트 베어링면(12a)이 형성되어 있다. 회전축 본체(5)가 회전하는 동안, 제 1 및 제 2 추력베어링 간극(S1, S2) 사이에서 윤활유의 동압이 발생함으로써, 양쪽 축방향상의 플랜지부(5b)를 비접촉 지지하는 제 1 및 제 2 드러스트 베어링부(11, 12)를 구성한다.
도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이, 제 1 드러스트 베어링면(11a)과 제 2 드러스트 베어링면(12a)에는 각각 복수의 V-형 동압홈(15, 16)들이 있다. 그 동압홈은 반경방향에 대해 경사져 있고, 그 중심부에 만곡부(헤링본형 홈)가 있다. 이들 동압홈(15, 16)은 헤링본형 외에, 예를들면, 나선형과 같은 다른 형태를 취할 수도 있다. 제 1 및 제 2 드러스트 베어링면(11a, 12a)중 어느 하나 또는 양쪽 모두는 플랜지부(5b)의 단부면중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성될 수도 있다.
베어링부재(4)는 주로 동 또는 철, 또는 동-철로 구성된 소결금속 재질이고, 20wt%∼95wt%의 구리를 함유하고 있으며, 윤활유 또는 윤활 그리스로 구성된 (바람직하게는 저농도 점도 향샹제가 혼합된) 윤활제가 함침된 것이 바람직하다. 이 베어링부재(4)는 하우징(3)의 내주면에 압입 또는 접합으로 고정되어 있다. 이 때, 적절한 윤활유의 양은 초기에 베어링 간극(R1, S1, 및 S2)을 오일로 채울 수 있는 양이다. 회전축 본체(5)가 회전함으로써, 회전에 의해 수반된 온도 증가로 인한 동압 발생과 오일의 열팽창이, 베어링부재(4) 내부에 포함되어 있는 윤활제(윤활유 또는 윤활 그리스의 기초 오일)가 베어링부재(4)의 표면으로부터 누설되게 한다. 동압홈의 작용에 의해, 누설된 윤활유가 베어링 간극(R1, S1, 및 S2) 안으로 들어간다. 베어링 간극(R1, S1, 및 S2)에 도달한 오일은 윤활유막을 형성하여, 회전축 본체(5)를 비접촉 지지한다. 즉, 상기 경사진 동압홈(13, 15, 및 16)을 레이디얼 베어링면(10a)과 드러스트 베어링면(11a, 12a)에 각각 형성함으로써, 그 결과 동압 효과가 누설된 윤활제를 레이디얼 베어링 간극(R1)과 드러스트 베어링 간극(S1, S2) 내로 들어가게한다. 이 때, 윤활제는 계속해서 레이디얼 베어링면(10a)과 드러스트 베어링면(11a, 12a)에 가해진다. 이는 유막의 강도를 증가시키고 베어링의 강성을 향상시키는데 도움이 된다.
레이디얼 베어링 간극(R1)과 제 1 드러스트 베어링 간극(S1)에 양의 압력이 발생되면, 레이디얼 베어링면(10a)과 제 1 드러스트 베어링면(11a)이 각각 그 표면에 구멍(개구부: 외측면으로 개방되어 있는 다공성 조직의 작은 구멍들이 있는 부분)을 가지고 있기 때문에, 윤활제는 베어링 부재(4)의 내부로 회전 유동한다. 그리고나서, 새로 도입된 새로운 윤활제가 베어링 간극(R1)과 드러스트 베어링 간극(S1, S2)에 차례로 가해지고, 그로인해 유막 강도및 강성을 충분히 높게 유지한다. 이 경우, 안정적인 유막을 연속적으로 형성할 수 있고, 그로인해 높은 회전 정밀도와 축진동, NRRO, 및 지터의 감소를 이룬다. 또한, 회전축 본체(5) 및 베어링 부재(4)는 서로 접촉하지 않고 회전하여 소음이 억제된다. 이는 또한 비용절감의 성과를 거둔다.
밀봉부재(6)는 회전축 본체(5)의 축부(5a)가 삽입되는 관통공(6a)이 중심부에 있는 얇은 벽으로 된 원형 판으로 형성된다. 밀봉부재(6)는, 예를들면, 쾌삭황동과 같은 금속재질이고, 하우징(3)의 일단측 개구부에 압입 또는 접합 등으로 고정되어 있다. 밀봉부재(6)는 또한 와셔로 형성될 수도 있고, 또는 황동 외에 다는 재료나 수지 재료로 만들어질 수도 있다. 밀봉부재(6)는 모세관현상으로 인해 하우징(3)의 내부로부터 오일이 누설되는 것을 방지할 수 있도록 그 내주면이 축부(5a)의 외주면에 인접하게 구성된다. 밀봉부재(6)가 축부(5a)와 접촉하게 되면, 토크(torque)의 증가와 변화가 일어난다. 이는 고정밀도로 작동해야하는 정보장치를 이용하는 스핀들 모터에 불리하다. 따라서, 밀봉부재(6)는 축부(5a)와 접촉하지 않도록 떨어져 있다. 밀봉부재(6)의 내주면과 축부(5a)의 외주면 사이의 간극(u1)은 0.1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.05㎜이하로 설정되면, 축이 수평 또는 그 반대의 위치에 배치될지라도, 모세관현상에 의한 실패없이 오일누설이 방지될 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서, 밀봉부재(6) 표면(전체표면)중 적어도 상면, 및/또는, 축부(5a) 외주면중 적어도 밀봉부재(6) 내주면과 대향하는 표면을 포함하는 영역의 상부면에는, 상기 플루오르 함유 폴리머 재질의 발유제 피막 또는 박층이 형성되어 있다.
플루오르 함유 폴리머로서는, 상기 폴리플루오로알킬 폴리머 또는 상기 플루오로폴리에테르가 바람직하다. 플루오로폴리에테르 폴리머는 평균 분자량이 1,000∼50,000이다. 도 10은 플루오르 함유 폴리머 피막(17)이 회전축 본체(5)의 축부(5a) 외주면에 형성되어 있는 실시예를 나타낸다. 이러한 방법으로 플우로르 함유 폴리머 피막(17)을 형성함으로써, 축부(5a)를 통해 누설되는 오일을 발유처리할 수 있고, 그로인해 오일 누설을 완벽하게 방지할 수 있다. 도 12는 플루오르 함유 폴리머 피막(17)이 밀봉부재(6)의 상면에 형성되어 있는 것을 나타낸다.
플루오르 함유 폴리머 재질의 피막(17)이 축부(5a) 표면에 형성되어 있는 경우, 밀봉부재(6)는 재료와 사용되는 윤활유 사이의 접촉각도가 20°이상인 재료로 만들어지거나, 그와 동일한 효과를 얻을 수 있게 표면처리하는 것이 바람직하다. 이는 발유 효과를 향상시킨다.
밀봉부재(6)와 그 맞은편의 베어링부재(4) 단부면 사이의 간극이 과도하게 크면, 오일량에 따라, 하우징(3) 내부 공간을 오일로 채우는 것이 불가능하고, 그로인해 하우징(3) 내부에 남는 공기의 양이 증가한다. 이는, 축이 수평 또는 그 반대의 위치에 있을 때, 공기가 추력베어링 간극(S1, S2)으로 들어갈 수도 있기 때문에, 바람직하지 못하다. 따라서, 그 간극은 가능한 작게, 상세하게 말하자면, 0(zero) 또는 거의 0에 가깝게 만드는 것이 바람직하다.
실시예의 이점을 확실하게 하기위해, 다음의 시험이 수행되었다. 시험은, 예1∼예 5와 비교예 1 및 비교예 2로 실시되었고, 각 예는 오일누설에 대한 내구 시험이다.
(1) 예 1: 피막이 밀봉부재(6)의 상면에 형성되어 있음. 피막은 또한 밀봉부재(6) 맞은편의 축부(5a) 표면의 상부에만 형성되어 있음.
(2) 예 2: 피막이 밀봉부재(6)의 전체 표면에 형성되어 있음. 피막은 또한 밀봉부재(6) 맞은편의 축부(5a) 표면의 상부에만 형성되어 있음.
(3) 예 3: 피막이 밀봉부재(6)의 상면에 형성되어 있음. 축부(5a)는 처리되어 있지 않음.
(4) 예 4: 피막이 밀봉부재(6) 맞은편의 축부(5a) 표면의 상부에만 형성되어 있음. 밀봉부재(6)는 처리되어 있지 않음.
(5) 예 5: 밀봉부재(6)가 순수한 테플론 재질임. 피막은 밀봉부재(6) 맞은편의 축부(5a) 표면의 상부에만 형성되어 있음.
(6) 비교예 1: 축부(5a)와 빌봉부재(6) 모두 처리되어 있지 않음.
(7) 비교예 2: 실리콘 기반의 발유제(분무형)이 사용되고, 피막이 밀봉부재(6)의 전체면에 형성되어 있음. 피막은 또한 밀봉부재(6) 맞은편의 축부(5a) 표면의 상부에만 형성되어 있음.
각각의 예(1)∼(7)에 대한 시험은, 시험온도 60℃; 축부(5a)의 축직경 Ø3; 축은 밀봉부 측을 아래쪽으로 향하게 하는 수직 상태; 회전수 4200rpm; 구동방법은 온/오프(ON/OFF) 작동의 반복(10분간 ON, 10분간 OFF); 3000 시간동안 지속; 그리고 오일 누설 조건과 성능변화(축진동과 전류값)에 대한 수행 평가에 대해 시험이수행되었다. 불평형 하중은 0.1g·cm으로 주어졌다.
다음은 예와 비교예에 사용된 재료의 요약이다.
(1) 밀봉부재(6):
예 1, 2, 3, 및 4와 비교예 1 및 2에는 쾌삭황동(JIS C3604BD); 그리고
예 5에는 순수 테플론을 사용.
(2) 축부(5a):
모든 예 및 비교예에 SUS 재료(JIS SUS420J2)를 사용.
(3) 플루오르 함유 폴리머 및 화합물:
No.1. 에폭시기를 포함한 폴리플루오로알킬 폴리머
No.2. 아미노기를 포함한 폴리플루오로알킬 폴리머
No.3. 수산기를 포함한 폴리플루오로알킬 폴리머
No.4. 시안산염기를 포함한 플루오로폴리에테르 폴리머(평균분자량:약 2,000)(상품명:폰블린(Fonblin) Z-DISOC, 오시몬트 사(Ausimont Corp.)제조)
No.5. 수산기를 포함한 플루오로폴리에테르 폴리머(평균분자량:약 2,000)(상품명:폰블린(Fonblin) Z-DOL, 오시몬트 사(Ausimont Corp.)제조)
No.6. 시안산염 화합물(평균 n값: 0.6)
No.1∼No.6의 화학식은 상기와 같다.
No.4의 폴리머는 플루오르 함유 폴리머로 사용되었다.
모든 예와 비교예를 만든 후, 30초간 n-헥산(n-hexane)으로 초음파 처리한다. 예 1∼예 4에 있어서, 피막용 용액은 상기 플루오르 폴리머와 화합물을 용제(Vertical XF, 미츠이 듀퐁 플로로케미컬 사(Mitsui Dupont Phlorochemical K.K.) 제조)으로 희석하여 질량밀도를 1%로 하여 준비한다. 그리고나서, 얻어진 용액을 축부(5a)와 밀봉부재(6)에 도포한다.
도포 및 건조과정이 끝난 후, 3시간 동안 120℃로 열처리하여, 대략 0.2㎛∼0.3㎛의 두께를 가진 박층을 얻는다. 비교예 1에 있어서, 밀봉부재 및 축부는, 상기 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되지 않는다는 점을 제외하고, 기본적으로 예 1과 동일한 방법으로 구성된다. 또한, 비교예 2에 있어서, 상업적으로 유용한 실리콘 기반의 발수제를 밀봉부재와 축부에 분무한 후, 실온에서 건조처리한다. 비교예 2에서, 피막이 축부 전체 표면에 형성되지만, 그 결과 막 두께가 10㎛ 이상으로 된다. 이는 레이디얼 베어링 간극(R1)을 고정하여, 축부(5a)를 베어링 부재(4)에 삽입하는 것을 불가능하게 한다.
시험 결과는 다음과 같다.
예 1∼예 5에 있어서, 3000시간동안 어떠한 문제점 없이 작동이 수행되었고, 아래의 표 (1) 및 표(2)와 같이, 축진동과 전류값 모두 초기상태와 거의 비슷했다.
시험이 종료된 후에 이뤄진 관찰에서는, 베어링부재(4) 내에 다량의 오일이 남아있었고, 하우징 외부로의 오일 누설은 없었으며, 축부(5a)와 밀봉부재(6)의 오일 습윤성은 거의 변화하지 않았다.
| 초기 상태 | 3000시간 후 | |
| 예 1 | 1.2 | 1.3 |
| 예 2 | 1.3 | 1.3 |
| 예 3 | 0.9 | 1.5 |
| 예 4 | 0.8 | 1.1 |
| 예 5 | 1.5 | 1.5 |
| 초기 상태 | 3000시간 후 | |
| 예 1 | 65.3 | 63.1 |
| 예 2 | 66.7 | 65.8 |
| 예 3 | 64.8 | 62.2 |
| 예 4 | 68.2 | 66.9 |
| 예 5 | 65.1 | 64.8 |
비교예 1에 있어서, 시험이 시작된 후, 약 10일 후 전류값이 감소되었고(초기상태에서 64.7㎃→60.8㎃), 약 15일 후 전류값이 증가되었다(60.8㎃→77.2㎃). 그리고, 초기상태에서 2㎛였던 축진동값이 10㎛으로 되었다. 회전자(축)을 제거한 후의 관찰에서는, 베어링부재의 내부는 오일에 젖어있지 않았고, 모터의 외주는 흩뿌려진 오일로 젖어 있었다.
비교예 2에서는, 약 1000시간동안 어떠한 문제없이 작동되었지만, 그 후 전류값이 차츰 증가되었고, 또한 약 1200시간 후의 측정에서 축진동의 증가가 있었다(초기상태에서 1.7㎛ 였던 축진동이 1200시간 후 8㎛으로 변화; 초기상태에서 65.5㎃였던 전류값이 1200시간 후 81.1㎃으로 변화). 그리고, 시험이 끝난 후의 관찰에서, 베어링부재의 내부는 오일에 젖어있지 않았고, 모터의 외주는 흩뿌려진 오일로 젖어 있었다. 또한, 축부와 밀봉부재의 오일 습윤성이 악화되어 실질상 처리되지 않은 성분과 동일하게 되었다. 이는 시험중 공급된 오일에 대한 초기 오일 발유 능력을 넘어섰거나, 피막 표면이 오일에 녹았기 때문이다. 따라서, 불충분한내구성으로 인해 실내온도에 맞춰진 재료의 설정이 쓸모없게 된다.
본 발명에 따른 지금까지의 설명으로, 축의 위치에 상관없는 간단한 구성으로 오일 누설을 실패없이 완벽하게 방지할 수 있다. 그러므로, 저비용, 고성능의 베어링 유닛을 제공할 수 있다. 또한, 오일 누설에 대한 걱정없이, 베어링이 충분히 긴 기간동안 유막을 유지할 수 있고, 그로인해 내구성이 상당하게 향상된다. 또한, 오일 누설로 인한 외주면의 오염이 전혀 일어나지 않는다.
Claims (23)
- 소결 금속 재질이고, 베어링 간극을 사이에 두고 축의 외주면과 대향하는 레이디얼 베어링면을 가진 베어링 본체로 구성된 동압형 오일함침 소결 베어링으로서, 상기 베어링 본체는 윤활유 또는 윤활그리스가 함침되어 있고, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 발생된 동압효과를 이용하여 축을 비접촉 지지하는 동압형 오일함침 소결 베어링; 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 하우징으로서, 그 내주부에 상기 동압형 오일함침 소결 베어링을 수용하는 하우징; 및 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 금속 또는 수지 재질의 밀봉와셔가 하우징의 개구부측에 배치되어 있고, 밀봉와셔 표면중, 적어도 축과 대향하는 내주면에 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 소결 금속 재질이고, 베어링 간극을 사이에 두고 축의 외주면과 대향하는 레이디얼 베어링면을 가진 베어링 본체로 구성된 동압형 오일함침 소결 베어링으로서, 상기 베어링 본체는 윤활유 또는 윤활그리스가 함침되어 있고, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 발생된 동압효과를 이용하여 축을 비접촉 지지하는 동압형 오일함침 소결 베어링; 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 하우징으로서, 그 내주부에 상기 동압형 오일함침 소결 베어링을 수용하는 하우징; 및 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 금속 또는 수지 재질의 밀봉와셔가 하우징의 개구부측에 배치되어 있고, 축의 표면중, 적어도 밀봉와셔와 대향하는 부분을 포함하는 영역 상에 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 소결 금속 재질이고, 베어링 간극을 사이에 두고 축의 외주면과 대향하는 레이디얼 베어링면을 가진 베어링 본체로 구성된 동압형 오일함침 소결 베어링으로서, 상기 베어링 본체는 윤활유 또는 윤활그리스가 함침되어 있고, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 발생된 동압효과를 이용하여 축을 비접촉 지지하는 동압형 오일함침 소결 베어링; 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 하우징으로서, 그 내주부에 상기 동압형 오일함침 소결 베어링을 수용하는 하우징; 및 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 금속 또는 수지 재질의 밀봉와셔가 하우징의 개구부측에 배치되어 있고, 밀봉와셔 표면중 적어도 축과 대향하는 내주면상에 그리고, 축의 표면중 적어도 밀봉와셔와 대향하는 부분을 포함하는 영역 상에 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 소결 금속 재질이고, 베어링 간극을 사이에 두고 축의 외주면과 대향하는 레이디얼 베어링면을 가진 베어링 본체로 구성된 동압형 오일함침 소결 베어링으로서, 상기 베어링 본체는 윤활유 또는 윤활그리스가 함침되어 있고, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 발생된 동압효과를 이용하여 축을 비접촉 지지하는 동압형 오일함침 소결 베어링; 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 하우징으로서, 그 내주부에 상기 동압형 오일함침 소결 베어링을 수용하는 하우징; 및 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 금속 또는 수지 재질의 밀봉와셔가 하우징의 개구부측에 배치되어 있고, 밀봉와셔 표면중, 적어도 상면에 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 소결 금속 재질이고, 베어링 간극을 사이에 두고 축의 외주면과 대향하는 레이디얼 베어링면을 가진 베어링 본체로 구성된 동압형 오일함침 소결 베어링으로서, 상기 베어링 본체는 윤활유 또는 윤활그리스가 함침되어 있고, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 발생된 동압효과를 이용하여 축을 비접촉 지지하는 동압형 오일함침 소결 베어링; 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 하우징으로서, 그 내주부에 상기 동압형 오일함침 소결 베어링을 수용하는 하우징; 및 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 금속 또는 수지 재질의 밀봉와셔가 하우징의 개구부측에 배치되어 있고, 축의 표면중, 밀봉와셔 내부면과 대향하는 영역의 상부에 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 소결 금속 재질이고, 베어링 간극을 사이에 두고 축의 외주면과 대향하는 레이디얼 베어링면을 가진 베어링 본체로 구성된 동압형 오일함침 소결 베어링으로서, 상기 베어링 본체는 윤활유 또는 윤활그리스가 함침되어 있고, 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 발생된 동압효과를 이용하여 축을 비접촉 지지하는 동압형 오일함침 소결 베어링; 일단은 개방되어 있고 타단은 밀폐된 하우징으로서, 그 내주부에 상기 동압형 오일함침 소결 베어링을 수용하는 하우징; 및 축을 추력 지지하는 드러스트 베어링부를 포함하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 금속 또는 수지 재질의 밀봉와셔가 하우징의 개구부측에 배치되어 있고, 밀봉와셔의 표면중 적어도 밀봉와셔 상면과, 축의 표면중 밀봉와셔 내부면과 대향하는 영역의 상부에 플루오르 함유 폴리머 박층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉와셔는 재료와 사용되는 윤활유 사이의 접촉각도가 20°이상인 재료로 만들어지거나, 또는 그와 동일한 효과를 얻을 수 있게 표면처리된 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 축과 밀봉와셔 사이의 간극은 0.1㎜ 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 축방향에 대해 경사진 동압홈이 상기 레이디얼 베어링면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링 본체의 양단부 내로 개방되어 있는 통기로가 베어링 본체의 외주면과 하우징의 내주면 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 광디스크를 회전시키기 위해 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브 스핀들 모터.
- 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 자기디스크를 회전시키기 위해 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기디스크 드라이브 스핀들 모터.
- 축과 베어링 본체 사이의 상대회전에 의해 폴리곤 거울을 회전시키기 위해 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리곤 스캐너 모터.
- 축부 저면 단부에 플랜지부를 가진 회전축 본체; 일단부에 개구부를 가진 저부가 있는 슬리브로 형성되어 있는 하우징부로서, 그 저면과 플랜지부 저면의 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가진 하우징부; 상기 축부의 외주면에 개재되어 있는 레이디얼 베어링 간극을 가지고 있고 플랜지부의 단부면과 맞은편 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가지며 상기 하우징부에 수용되는 베어링 부재; 및 상기 하우징부의 개구부측에 배치되어 있고, 상기 축부가 삽입되는 관통부를 가진 밀봉부재를 포함하고, 상기 베어링 부재는 윤활유 또는 윤활 그리스에 함침된 소결금속으로 구성되고, 또한 상기 베어링 부재는 상기 드러스트 베어링 간극과 상기 레이디얼 베어링 간극에 동압이 발생되도록 구성되어 있는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 밀봉부재 표면중 적어도 상면에 플루오르 함유 폴리머 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 축부 저면 단부에 플랜지부를 가진 회전축 본체; 일단부에 개구부를 가진 저부가 있는 슬리브로 형성되어 있는 하우징부로서, 그 저면과 플랜지부 저면의 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가진 하우징부; 상기 축부의 외주면에 개재되어 있는 레이디얼 베어링 간극을 가지고 있고 플랜지부의 단부면과 맞은편 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가지며 상기 하우징부에 수용되는 베어링 부재; 및 상기 하우징부의 개구부측에 배치되어 있고, 상기 축부가 삽입되는 관통부를 가진 밀봉부재를 포함하고, 상기 베어링 부재는 윤활유 또는 윤활 그리스에 함침된 소결금속으로 구성되고, 또한 상기 베어링 부재는 상기드러스트 베어링 간극과 상기 레이디얼 베어링 간극에 동압이 발생되도록 구성되어 있는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 상기 축부의 표면중, 적어도 관통공과 대향하는 외주 영역의 상부에 플루오르 함유 폴리머 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 축부 저면 단부에 플랜지부를 가진 회전축 본체; 일단부에 개구부를 가진 저부가 있는 슬리브로 형성되어 있는 하우징부로서, 그 저면과 플랜지부 저면의 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가진 하우징부; 상기 축부의 외주면에 개재되어 있는 레이디얼 베어링 간극을 가지고 있고 플랜지부의 단부면과 맞은편 단부면 사이에 개재되어 있는 드러스트 베어링 간극을 가지며 상기 하우징부에 수용되는 베어링 부재; 및 상기 하우징부의 개구부측에 배치되어 있고, 상기 축부가 삽입되는 관통부를 가진 밀봉부재를 포함하고, 상기 베어링 부재는 윤활유 또는 윤활 그리스에 함침된 소결금속으로 구성되고, 또한 상기 베어링 부재는 상기 드러스트 베어링 간극과 상기 레이디얼 베어링 간극에 동압이 발생되도록 구성되어 있는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛에 있어서, 적어도 밀봉부재 표면의 상면과, 적어도 관통공과 대향하는 상기 축부 표면의 외주 영역의 상부에 플루오르 함유 폴리머 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 금속 또는수지 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 재료와 사용되는 윤활유 사이의 접촉각도가 20°이상인 재료로 만들어 지거나 또는 그와 동일한 효과를 얻을 수 있게 표면처리된 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉부재 내주면과 상기 축부 외주면 사이의 간극은 0.1㎜ 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이디얼 베어링 간극에 동압을 발생시키기 위한 수단으로서, 축방향에 대해 경사진 동압홈이 레이디얼 베어링면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드러스트 베어링 간극에 동압을 발생시키기 위한 수단으로서, 반경방향에 대해 경사진 동압홈이 드러스트 베어링면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 통기로가 상기 베어링부재의 외주면과 상기 하우징부의 내주면 사이에 형성되어 있고, 또한 상기 통기로는 베어링부재의 양쪽 축방향 단부 내로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
- 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 정보장치에 사용되는 디스크 구동 스핀들 모터에 베어링 유닛이 결합되는 것을 특징으로 하는 동압형 오일함침 소결 베어링 유닛.
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