KR20050083798A - 동압 베어링 장치 - Google Patents
동압 베어링 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20050083798A KR20050083798A KR1020057006960A KR20057006960A KR20050083798A KR 20050083798 A KR20050083798 A KR 20050083798A KR 1020057006960 A KR1020057006960 A KR 1020057006960A KR 20057006960 A KR20057006960 A KR 20057006960A KR 20050083798 A KR20050083798 A KR 20050083798A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dynamic pressure
- thrust
- pressure generating
- generating groove
- groove region
- Prior art date
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000000754 repressing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/04—Making machine elements ball-races or sliding bearing races
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
- B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K23/00—Making other articles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/045—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. spiral groove thrust bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
- F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
- F16C17/107—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/107—Grooves for generating pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
비용이 낮고 우수한 베어링 특성과 긴 내구 수명을 갖는 동압 베어링 장치가 제공된다. 동압 베어링 장치의 스러스트 베어링부는 제 2스러스트면(7c1)을 가지며, 여기서 동압 발생 홈을 갖는 동압 발생 홈 영역(P)은 적어도 그 일부에 반경 방향으로 형성된다. 압력은 윤활제의 동압 작용에 의해 축 부재의 플랜지부 단부면과 제 2스러스트면(7c1) 사이의 스러스트 베어링 틈새에서 발생되고, 이 압력은 스러스트 방향으로 축 부재와 접촉하는 일 없이 지지한다. 제 2 스러스트면(7c1)의 동압 발생 홈 영역은 프레스 가공에 의해 형성되고, 동압 발생 홈 영역의 표면의 내주 에지부와 외주 에지부의 높이차는 0이상 2㎛이내의 범위로 설정된다.
Description
본 발명은 동압 베어링 장치에 관한 것이다. 이 동압 베어링 장치는 HDD와 FDD 등의 자기 디스크 장치, CD-ROM과 DVD-ROM 등의 광 디스크 장치, 및 MD와 MO 등의 광 자기 디스크 장치에 사용된 스핀들 모터, 및 레이저 프린터(LBP)에 사용된 다각형 스캐너 모터를 포함하는 정보 기술 기기의 모터에 이상적으로 사용되고, 축 팬 등의 전기 기기의 소형 모터에도 이상적으로 사용된다.
상술한 바와 같은 각종 모터는 고정밀도, 고속 및 저소음으로 회전하고, 저가격으로 제조될 필요가 있다. 모터의 스핀들을 지지하기 위한 베어링은 모터의 필요 성능을 결정하는 요소 중 하나이다. 모터의 고성능을 달성하기 위해서, 최근에는, 동압 베어링 장치의 사용이 고찰되거나, 이 장치가 실제 적용되고 있다.
일본 특허 공개 공보 2002-61641호는 동압 베어링 장치의 일예를 개시하고 있다. 동압 베어링 장치는 저면을 갖는 원통형 하우징, 하우징의 내주에 고정된 베어링 부재, 베어링 부재의 내주면에 삽입된 축 부재, 및 축 부재와 베어링 슬리브 사이의 상대 회전에 의해 발생되는 동압의 작용에 의해 축 부재를 비접촉식으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼 베어링부와 스러스트 베어링부를 포함한다.
스러스트 베어링부에서, 오일의 동압은 플랜지부의 일단부면과 서로 대향하는 하우징의 저면 사이, 및 플랜지부의 타단부면과 서로 대향하는 베어링 슬리브의 단부면 사이의 스러스트 베어링부의 틈새에 압력을 발생시켜, 축 부재를 축 방향으로 비접촉식으로 지지한다.
상기 스러스트 베어링부에서는, 스러스트 베어링부의 틈새에 대향하는 어느 면(플랜지부의 양 단부면, 하우징의 저면, 또는 베어링 슬리브의 단부면)에 동압을 발생하기 위한 홈(동압 발생 홈)을 형성할 필요가 있다. 예를 들면, 동압 발생 홈을 하우징의 저면에 형성하는 경우, 동압 발생 홈은 저면을 갖는 원통형으로 일체 형성된 하우징의 저면의 내측에 직접 형성될 수 있다. 한편, 동압 발생 홈은 하우징 본체와 별개인 스러스트 플레이트의 단부면에 형성될 수 있다. 이 경우에, 스러스트 플레이트가 하우징의 단부 개구부에 부착되어 그 저면을 형성한다.
에칭이나 전해가공을 사용하면 고정밀도로 스러스트 플레이트의 단부면에 동압 발생 홈을 형성할 수 있게 된다. 그러나, 에칭과 전해가공은 비용이 많이 든다. 따라서, 프레스 가공에 의해 동압 발생 홈을 형성하는 것이 고려된다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 스러스트 플레이트 등의 얇은 본체(31)를 스탬핑 다이(32)로 프레스하면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 성형된 몸체(31')는 스탬핑 다이측으로 볼록하게 휘는 경향이 있다.
따라서, 성형 면의 평탄도는 악화되고, 홈의 깊이는 불균일해진다. 비평탄 스러스트 플레이트를 사용하면 필요한 동압의 부족으로 인하여 베어링 성능을 저하시키고, 축 부재와의 빈번한 접촉 발생으로 인하여 그 내구 수명을 감소시키는 경향이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 동압 베어링 장치를 도시하는 단면도이며;
도 2는 제 2스러스트면(스러스트 플레이트 상단부면)을 도시하는 평면도이며;
도 3은 본 발명에 의한 제 2스러스트면(스러스트 플레이트의 상단부면)을 도시하는 확대 단면도이며;
도 4는 제 2스러스트면을 성형하기 위한 프레스 장치의 개략적인 구조를 도시하는 단면도이며;
도 5는 프레스 전의 스러스트 플레이트의 재료 형상을 도시하는 단면도이며;
도 6은 통상의 동압 베어링 장치의 스러스트 베어링 틈새의 상대 변화의 측정 결과를 나타내는 그래프이며;
도 7은 본 발명에 의한 동압 베어링 장치의 스러스트 베어링 틈새의 상대 변화의 측정 결과를 나타내는 그래프이며;
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도이고;
도 9a 및 도 9b는 각각 프레스 가공 전후의 얇은 재료를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 목적은 동압 발생 홈이 고정밀도 저비용으로 스러스트 베어링부에 형성되고 긴 내구 수명을 갖는 동압 베어링 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 동압 베어링 장치는 제 1 스러스트면을 갖는 축 부재와, 상기 축 부재의 제 1 스러스트면과 축 방향으로 대향하는 제 2 스러스트면을 구비하며, 제 1 스러스트 면과 제 2 스러스트면 중 하나에 동압 발생 홈 영역이 형성된다. 상기 동압 발생 홈 영역은 복수의 동압 발생 홈을 갖는다. 유체의 동압 작용은 제 1스러스트면과 제 2스러스트면 사이의 스러스트 베어링 틈새에 압력을 발생시켜 축 부재를 축 방향으로 비접촉식으로 지지한다. 이 구성에서, 동압 발생 홈 영역은 프레스 가공에 의해 형성되고, 동압 홈 영역의 표면의 내주 에지의 높이에서 그 외주 에지의 높이를 차감한 높이차는 0이상 +2㎛이내이다.
본 발명에 의하면, 스러스트 베어링 틈새에 면하는 동압 발생 홈 영역은 프레스 가공에 의해 형성되기 때문에, 동압 발생 홈을 저비용으로 성형할 수 있다. 동압 발생 홈 영역의 내 및 외 반경부의 높이차가 상기와 같이 조정되어, 모터 등을 작동 및 정지시킬 시에 낮은 주속(周速)을 갖는 내반경부가 축 부재와 접촉하게 한다. 그러므로, 상기 축 부재의 접촉부와 동압 발생 홈 영역이 마모로부터 방지되어, 베어링 장치의 내구 수명이 증가될 수 있다. 동압 발생 홈 영역의 높이차를 형성하기 위해, 프레스되는 재료는 동압 발생 홈 영역에 대응하는 그 부분이 방사상 내반경측으로 테이퍼지는 구조를 갖는다.
제 1 및 제 2 스러스트면은 축 방향과 직교하는 방향으로 형성된다. 축 부재에 플랜지부가 설치되는 경우에, 제 1스러스트면은 제 2스러스트면에 면하는 플랜지부의 단부면에 형성될 수 있다. 제 1스러스트 면은 바(bar)형 축 부재의 단부면에 형성될 수 있다.
동압 발생 홈 영역(P)의 거친 면은 동압 발생 홈 영역이 프레스 가공에 의해 고정밀도로 성형될 지라도 상기 높이차에 대한 요구를 만족시키는 것을 어렵게 한다. 그러나, 동압 발생 홈 영역의 표면거칠기가 0.6Ra이하이면, 상기 요구를 만족시킬 수 있다. "Ra"는 일본 공업 표준(JIS B0601)에 의해 규정된 중심선 평균 거칠기를 나타낸다.
동압 발생 홈 영역의 리지(ridge)는 적어도 마무리 가공되어, 0.6Ra이하의 표면거칠기를 달성한다. 동압 발생 홈 영역의 "리지"는 서로 인접한 동압 발생 홈 사이의 볼록부를 나타낸다. 마무리 가공으로서 미시적인 볼록부를 제거하는, 래핑(lapping), 화학 연마 등과 같은 가공방법을 채용하는 것이 바람직하다. 게다가, 동압 발생 홈 영역은 마무리 가공으로서 첫번째 프레스 후 재프레스(두번째 프레스)되어, 비슷한 표면거칠기를 얻는다.
동압 베어링 장치는 일단부에 개구부를 갖고 타단부가 스러스트 플레이트로 밀봉되어 있는 하우징을 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 동압 발생 홈 영역은 스러스트 플레이트의 단부면에 형성될 수 있다. 축 부재에 플랜지부가 설치되면, 동압 발생 홈 영역은 플랜지부의 제 1스러스트면에 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예가 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 동압 베어링 장치(1)를 나타낸다. 동압 베어링 장치(1)는 일단부에 개구부(7a)를 갖는 저부를 구비한 원통형 하우징(7), 하우징(7)의 내주면에 고정된 원통형 베어링 슬리브(8), 축 부재(2), 및 하우징(7)의 개구부(7a)에 고정된 밀봉부재(10)를 포함한다. 편의상, 이하의 설명에서, 스러스트 베어링부(T)의 측은 하측을 나타내고, 스러스트 베어링부(T)의 반대측은 상측을 나타낸다.
저면을 갖는 원통형으로 형성된 하우징(7)은 측부(7b)와 저부(7c)를 갖는다. 이 실시예에서, 저부(7c)는 실질적으로 균일한 두께를 갖고, 측부(7b)와 다른 구성요소인 얇은 디스크형 스러스트 플레이트로 구성된다. 스러스트 플레이트(7c)는 측부(7b)의 하측 개구부에 접착, 프레스 피팅, 또는 접착됨과 아울러 프레스 피팅되어서, 일단부가 밀봉되는 하우징(7)을 형성한다.
링형 영역(P)(동압 발생 홈 영역)은 스러스트 베어링부(T)의 한쪽 스러스트 베어링면으로서 스러스트 플레이트(7c)의 상부면(7c1)(제 2스러스트면)에 형성된다. 이 영역(P)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 동압 발생 홈(P1), 및 동압 발생 홈(P1) 사이의 볼록부로서의 리지(P2)가 나선형으로 형성된다. 동압 발생 홈 영역(P)은 후술되는 바와 같이, 프레스 가공에 의해 형성된다. 동압 발생 홈 영역(P)의 가공성을 향상시키기 위해서, 스러스트 플레이트(7c)는 구리 합금(황동, 포금, 연청동, 인청동)이나 알루미늄 합금 등의 낮은 항복응력을 갖는 연질 금속(JIS에 의해 규정된 A2∼7형)으로 형성되는 것이 바람직하다. 동압 발생 홈은 임의의 형상, 예를 들면 헤링본(herringbone) 형상으로 형성될 수 있다. 링형 동압 발생 홈 영역(P)은 통상 상부면(7c1)의 일부에 반경 방향으로 형성된다. 동압 발생 홈 영역(P)은 도 2와 다른 부분(예를 들면, 도 2보다 내반경측)에 형성될 수도 있다.
스테인레스 스틸 등의 금속(예를 들면, JIS에 규정된 SUS420J2)으로 구성된 축 부재(2)는 축부(2a), 및 축부(2a)의 하단부에 일체로 구비되거나 축부(2a)와 별도로 구비되는 플랜지부(2b)를 갖는다. 플랜지부(2b)의 상단부면(2b1)은 스러스트 베어링 틈새에 의해 베어링 슬리브(8)의 하단부면(8c)과 대향한다. 플랜지부(2b)의 하단부면(2b2)(제 1스러스트면)은 스러스트 베어링 틈새에 의해 스러스트 플레이트(7c)의 상단부면(7c1)(제 2스러스트면)과 대향한다.
원통형 베어링 슬리브(8)는 다공성 재료, 예를 들면 구리를 주성분으로 하는 소결 금속에 윤활유나 윤활 그리스가 함침된 오일 함침 소결 금속으로 형성된다. 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는, 제 1 및 제 2 반경 베어링부(R1,R2)의 제 1 및 제 2 반경 베어링면이 축 방향으로 별도 구비된다. 예를 들면, 헤링본 패턴으로 형성된 동압 발생 홈은 각 제 1 및 제 2 반경 베어링면에 형성된다. 동압 발생 홈의 형상은 나선형, 축 방향으로 연장되는 슬롯형 등일 수도 있다. 동압 발생 홈은 반경 베어링 틈새에 의해 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 대향하는 축 부재(2)의 축부(2a)의 외주면에 형성될 수 있다. 베어링 슬리브(8)는 다공성 재료 대신에 황동, 구리 합금 등의 연질 금속으로 형성될 수 있다.
베어링 슬리브(8)의 하단부면(8c)에는, 스러스트 베어링부(T)의 다른 쪽 스러스트 베어링면(동압 발생 홈 영역)이 링형으로 형성된다. 나선형 동압 발생 홈(도시되지 않음)은 동압 발생 홈 영역에 형성된다. 동압 발생 홈은 임의의 형상, 예를 들면 헤링본 패턴형으로 형성될 수 있다.
링형 밀봉부재(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(7)의 개구부(7a)의 내주면을 프레스 피팅, 접착 등에 의해 고정된다. 이 실시예에서, 밀봉부재(10)의 내주면(10a)은 원통형으로 형성된다. 밀봉부재(10)의 하단부면은 베어링 슬리브(8)의 상단부면(8b)과 접촉되어 있다.
축 부재(2)의 축부(2a)는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에 삽입된다. 플랜지부(2b)는 베어링 슬리브(8)의 하단부면(8c)과 스러스트 플레이트(7c)의 상단부면(7c1) 사이의 공간에 포함된다. 축부(2a)의 테이퍼면(2a1)은 소정 간격에 의해 밀봉부재(10)의 내주면(10a)과 대향되기 때문에, 하우징(7)의 외부를 향해(도 1에서 위를 향해) 점차 확대되는 테이퍼 밀봉 공간(S)은 그들 사이에 형성된다. 축 부재(2)가 회전될 때, 축부(2a)의 테이퍼면(2a1)은 소위 원심 밀봉장치로서 기능한다. 밀봉부재(10)로 밀봉되는 [베어링 슬리브(8) 내의 구멍을 포함하는] 하우징(7)의 내부는 윤활제(윤활유)로 충전되고, 윤활제의 오일 높이는 밀봉 공간(S) 내에 있다. 밀봉 공간(S)은 테이퍼지는 대신에, 축 방향으로 같은 반경을 갖는 원통형일 수 있다.
축 부재(2)가 하우징(7)과 상대 회전될 때[축 부재(2)가 이 실시예예서 회전될 때], 윤활유의 동압 작용은 반경 베어링 틈새의 압력을 증가시킨다. 반경 베어링 틈새의 상부와 하부에 형성된 유막은 축 부재(2)의 축부(2a)를 반경 방향으로 비접촉식으로 회전 가능하게 지지한다. 따라서, 제 1 및 제 2 반경 베어링부(R1,R2)는 축 부재(2)를 반경 방향으로 비접촉식으로 회전 가능하게 지지한다. 동시에, 윤활유의 동압 작용은 두 상부와 하부 스러스트 베어링 틈새의 압력을 증가시키기 때문에, 스러스트 베어링 틈새에 형성된 유막은 축 부재(2)의 플랜지부(2b)를 양 축 방향으로 비접촉식으로 회전 가능하게 지지한다. 따라서, 스러스트 베어링부(T)는 축 부재(2)를 축 방향으로 비접촉식으로 회전 가능하게 지지한다.
동압 발생 홈 영역(P)은 프레스 가공에 의한 소성 변형으로, 즉 다이(25)에 배치된 스러스트 플레이트(7c)의 재료(7c')를 상부 및 하부 펀치(21,23)로 프레스 함으로써 스러스트 플레이트(7c)의 상단부면(7c1)에 형성된다. 펀치(21,23) 중 하나, 예를 들면 상부 펀치(21)는 동압 발생 홈 영역(P)에 대응하는 홈형의 다이(25)를 구비하고 있다. 다이(25)의 내주 내에서 재료(7c')의 외부 직경을 제한하여 재료(7c')에 대해 다이(25)를 프레스하면, 동압 발생 홈 영역(P)은 소성 변형에 의해 재료(7c')의 단부면으로 이동된다.
본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이, 스러스트 플레이트(7c)는 낮은 항복 응력을 갖는 연질 재료(7c')로 형성되어, 프레스 가공의 압력이 낮을 지라도 동압 발생 홈은 고정밀도로 형성된다.
스러스트 플레이트(7c)의 동압 발생 홈 영역(P)은 도 3에 도시된 바와 같이, 그 표면의 내부 및 외부 에지 사이의 높이차, 즉 내부 에지의 높이로부터 외부 에지의 높이를 뺀 값이 0이상 +2㎛이내에 있는 구조를 갖는다. 높이차가 0일 때, 동압 발생 홈 영역(P)의 표면은 축 방향과 직교하는 평면이다. 높이차가 0을 초과할 때, 동압 발생 홈 영역(P)의 표면은 외반경측으로 경사져 있다. 그 표면은 도 3에서 선형으로 경사져 있지만, 곡선으로 경사질 수 있다. 덧붙여 말하자면, 도 3에서, 동압 발생 홈 영역(P)의 표면의 경사는 쉬운 이해를 위해 과장되어 있다.
동압 발생 홈 영역(P)의 표면은 평면이거나 그 외반경측으로 경사져 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 동압 발생 홈 영역(P)의 전체면이나 내주부는 모터를 작동한 직후에 또는 정지한 직후에 플랜지부(2b)의 하단부면(2b1)과 접촉하게 된다. 따라서, 동압 발생 홈 영역(P)은 빠른 주속을 갖는 그 외주부에 의해서만 접촉하지 않게 되어, 모터를 작동한 직후에 또는 정지한 직후에 접촉으로 인하여 플랜지부(2b)와 스러스트 플레이트(7c)가 편마모되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 베어링의 수명이 향상된다.
높이차가 0mm 미만의 음의 값일 때, 동압 발생 홈 영역(P)의 면은 그 내반경측으로 경사져 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 동압 발생 홈 영역(P)이 빠른 주속을 갖는 외주부에 의해 플랜지부(2b)와 접촉하게 되는 문제가 있다. 높이차가 2㎛를 초과하면, 접촉부의 마모가 오히려 가속되는 문제가 있다.
도 5를 참고하면, 스러스트 플레이트(7c)는 동압 발생 홈 영역(P)에 대응하는 영역(Q)이 좁아져서 내반경측의 높이가 외반경측의 높이 보다 H2만큼 낮아지는 재료(7c')로 형성된다. 재료(7c')를 도 4에 도시된 프레스 장치로 프레스하여 스러스트 플레이트(7c)가 성형된다. 프레스는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 재료(7c')를 구부린다. 그러나, 프레스로 인한 변형이 영역(Q)의 테이퍼를 상쇄시키기 때문에, 프레스 후의 동압 발생 홈 영역(P)의 높이차가 소정 범위(0≤H1≤2㎛) 내에 있는 구조로 스러스트 플레이트(7c)를 성형할 수 있다.
스러스트 플레이트(7c)의 동압 발생 홈 영역(P)의 표면이 거친 경우, 도 4에 도시된 프레스가 고정밀도로 스러스트 플레이트(7c)를 성형할 지라도 H1≤2㎛의 식을 만족시키는 것은 어렵다. 따라서, 동압 발생 홈 영역(P)의 표면거칠기를 가능한 한 부드럽게 하는 것이 바람직하다. 상기의 관점에서, 동압 발생 홈 영역(P)의 표면거칠기[특히, 리지(P2)의 표면거칠기]는 0∼0.6Ra 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 프레스 후, 동압 발생 홈 영역(P)의 리지(P2)[또는 동압 발생 홈(P1)과 리지(P2) 둘다]는 목표 표면거칠기를 달성하면 가공이 마무리된다. 가공 비용을 고려하여, 마무리 가공으로서, 래핑, 화학 연마, 재프레스(두번 프레스) 등을 채용하는 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7은 상기 대책을 실시한 스러스트 플레이트(7c)를 갖는 본 발명에 의한 베어링 장치, 및 상기 대책을 실시하지 않은 프레스된 스러스트 플레이트를 갖는 통상의 베어링 장치가 각각 반복 작동 및 정지되는 스러스트 베어링 틈새의 상대 변화의 그래프를 나타낸다. 도 6 및 도 7에서, 수평축은 테스트 회수(주기)를 나타내고, 수직축은 마모량(㎛)을 나타낸다. 도 6 및 도 7로부터 명백한 바와 같이, 마모량은 통상의 베어링 장치에 비해 본 발명에 의한 베어링 장치에서 확실히 감소되어, 베어링 장치의 내구 수명은 현저하게 향상된다.
상기 실시예에서, 동압 발생 홈 영역(P)은 하우징(7)과 일체가 아닌 스러스트 플레이트(7c)에 형성된다. 그러나, 본 발명은 하우징과 일체인 스러스트 플레이트에 적용될 수도 있다. 즉, 하우징(7)은 저면을 갖는 원통형으로 형성될 수 있고, 동압 발생 홈 영역(P)은 프레스 가공에 의해 저면의 내면에 형성될 수 있다.
도 8을 참고하면, 동압 발생 홈 영역(P)은 플랜지부(2b)의 재료를 상기와 같은 방법으로 프레스함으로써 플랜지부(2b)의 단부면(2b1,2b2)의 한 쪽 또는 양쪽에 형성될 수 있다. [동압 발생 홈 영역(P)은 도 8에서 양단부면에 형성된다.] 이 구조는 특히, 축 부재(2)의 축부(2a)와 플랜지부(2b)가 서로 다른 몸체를 갖는 경우에 적당하다.
도 8에 도시된 실시예에서, 스러스트 부재(11)는 베어링 슬리브(8)의 일단부 개구부를 밀봉하고, 스러스트 부재(11)의 상단부면은 플랜지부(2b)의 하단부면(2b2)에 대향되는 제 2스러스트면(7c1')으로서 기능한다. 그러나, 도 1에 도시된 실시예에서와 같이, 제 2스러스트면(7c1)은 하우징(7)의 저면을 형성하는 스러스트 플레이트(7c)의 상단부면에 형성될 수 있다.
상기 실시예에서, 동압 발생 홈을 갖는 동압 베어링은 반경 베어링부(R1,R2)로서 사용된다. 그러나, 반경 베어링 틈새에 형성된 윤활유의 유막이 축 부재(2)를 반경 방향으로 비접촉식으로 지지하는 한, 다른 베어링이 반경 베어링부(R1,R2)로서 적용될 수 있다. 반경 베어링면은 예를 들면, 동압 발생 홈을 갖지 않는 단면이 진원(眞員)형일 수 있다(진원 베어링).
본 발명에 의하면, 프레스 가공에 의해 스러스트 베어링부의 동압 발생 홈 영역을 고정밀도로 성형할 수 있다. 그러므로, 양호한 베어링 성능을 갖고 내구 수명이 긴 동압 베어링 장치를 저비용으로 제공할 수 있다.
Claims (7)
- 제 1스러스트면을 갖는 축 부재; 및상기 축 부재의 제 1스러스트면과 축 방향으로 대향하는 제 2스러트스면을 구비하고,상기 제 1스러스트면과 상기 제 2스러스트면 중 하나에 동압 발생 홈 영역이 형성되고,상기 동압 발생 홈 영역은 복수의 동압 발생 홈을 가지며,액체의 동압 작용은 상기 제 1스러스트면과 상기 제 2스러스트면 사이의 스러스트 베어링 틈새에 압력을 발생시켜 상기 축 부재를 축 방향으로 비접촉식으로 지지하는 동압 베어링 장치에 있어서,상기 동압 발생 홈 영역은 프레스 가공에 의해 형성되고, 상기 동압 발생 홈 영역 표면의 내주 에지의 높이에서 그 외주 에지의 높이를 차감한 높이차는 0이상 2㎛이내인 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 축 부재에 플랜지부가 구비되고, 상기 제 1스러스트면은 상기 제 2스러스트면과 대향하는 상기 플랜지부의 단부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 동압 발생 홈 영역의 표면거칠기는 0.6Ra이하인 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 동압 발생 홈 영역의 리지는 적어도 마무리 가공되는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 동압 발생 홈 영역은 재료를 프레스함으로써 형성되고, 상기 재료는 상기 동압 발생 홈 영역에 대응하는 부분이 내방경측으로 경사진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,일단부에 개구부가 구비되고, 타단부가 스러스트 플레이트로 밀봉되는 하우징을 더 포함하며,상기 동압 발생 홈 영역은 상기 스러스트 플레이트의 단부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 동압 발생 홈 영역은 상기 플랜지부의 상기 제 1스러스트면에 형성되는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2002-00310003 | 2002-10-24 | ||
| JP2002310003A JP4245897B2 (ja) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | 動圧軸受装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050083798A true KR20050083798A (ko) | 2005-08-26 |
| KR100955664B1 KR100955664B1 (ko) | 2010-05-06 |
Family
ID=32171029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020057006960A KR100955664B1 (ko) | 2002-10-24 | 2003-10-09 | 동압 베어링 장치 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7946770B2 (ko) |
| JP (1) | JP4245897B2 (ko) |
| KR (1) | KR100955664B1 (ko) |
| CN (1) | CN100360818C (ko) |
| AU (1) | AU2003271137A1 (ko) |
| WO (1) | WO2004038240A1 (ko) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100597073B1 (ko) | 2004-07-07 | 2006-07-04 | 한국과학기술원 | 요철 내면이 형성된 복합재료 저널베어링 및 그 제조방법 |
| JP4554324B2 (ja) * | 2004-10-07 | 2010-09-29 | Ｎｔｎ株式会社 | 動圧軸受装置 |
| JP2006194385A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Ntn Corp | 動圧軸受装置 |
| JP2006283971A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-10-19 | Nippon Densan Corp | 流体動圧軸受およびこの流体動圧軸受を備えたスピンドルモータ |
| US8618706B2 (en) * | 2008-12-04 | 2013-12-31 | Seagate Technology Llc | Fluid pumping capillary seal for a fluid dynamic bearing |
| JP5314517B2 (ja) * | 2009-07-06 | 2013-10-16 | 三菱重工業株式会社 | 軸受装置、軸受ユニットおよび回転機械 |
| US8764307B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-07-01 | Koyo Bearings Usa Llc | Roller thrust bearing vibration isolator |
| KR101145873B1 (ko) * | 2011-01-05 | 2012-05-17 | 주식회사 삼홍사 | 스핀들 모터 |
| EP2549059A1 (de) | 2011-07-21 | 2013-01-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb einer Rotationsmaschine |
| JP5619937B2 (ja) * | 2013-01-15 | 2014-11-05 | キヤノンマシナリー株式会社 | 摺動面構造 |
| US9790990B2 (en) * | 2013-06-17 | 2017-10-17 | Seagate Technology Llc | Bearing gap determined depth and width |
| TWI599150B (zh) * | 2016-09-01 | 2017-09-11 | 昆山廣興電子有限公司 | 馬達及其動壓板 |
| WO2020171021A1 (ja) | 2019-02-22 | 2020-08-27 | 株式会社Ihi | スラストフォイル軸受、スラストフォイル軸受のベースプレートの製造方法 |
| CN111120390A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-05-08 | 苏州柯琳艾尔智能科技有限公司 | 风扇芯轴防倾斜结构 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0560127A (ja) | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | 動圧軸受のコイニング加工法 |
| JP3338117B2 (ja) | 1993-04-28 | 2002-10-28 | 日本電産株式会社 | スピンドルモータおよび軸受け用部品の製造方法 |
| JP3696672B2 (ja) | 1994-10-26 | 2005-09-21 | 光洋精工株式会社 | 動圧軸受およびその製造方法 |
| JP2000120664A (ja) | 1998-10-16 | 2000-04-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックス製動圧軸受 |
| CN1133825C (zh) * | 1999-06-25 | 2004-01-07 | Tdk株式会社 | 流体动压轴承 |
| US6435721B1 (en) * | 1999-10-29 | 2002-08-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Spindle motor unit having hydrodynamic bearing |
| JP2002025089A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Ricoh Co Ltd | 傾き検出装置および光ディスク装置 |
| US6712514B2 (en) * | 2000-08-23 | 2004-03-30 | Ntn Corporation | Hydrodynamic bearing unit |
| JP2002061641A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Ntn Corp | 動圧型軸受装置 |
| JP2002195265A (ja) | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Nsk Ltd | 流体軸受装置用スラストプレートの製造方法 |
-
2002
- 2002-10-24 JP JP2002310003A patent/JP4245897B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-10-09 CN CNB2003801032654A patent/CN100360818C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-09 KR KR1020057006960A patent/KR100955664B1/ko active IP Right Grant
- 2003-10-09 AU AU2003271137A patent/AU2003271137A1/en not_active Abandoned
- 2003-10-09 WO PCT/JP2003/012944 patent/WO2004038240A1/ja active Application Filing
- 2003-10-09 US US10/531,519 patent/US7946770B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1711429A (zh) | 2005-12-21 |
| AU2003271137A1 (en) | 2004-05-13 |
| KR100955664B1 (ko) | 2010-05-06 |
| US7946770B2 (en) | 2011-05-24 |
| WO2004038240A1 (ja) | 2004-05-06 |
| JP2004144205A (ja) | 2004-05-20 |
| CN100360818C (zh) | 2008-01-09 |
| US20060098907A1 (en) | 2006-05-11 |
| JP4245897B2 (ja) | 2009-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100955664B1 (ko) | 동압 베어링 장치 | |
| KR100951630B1 (ko) | 동압 베어링 장치 | |
| US7186028B2 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
| KR100626585B1 (ko) | 스핀들 모터 | |
| US8113715B2 (en) | Fluid dynamic bearing device | |
| EP0940592A1 (en) | Combined ball bearing and sliding bearing | |
| US20060051003A1 (en) | Fluid dynamic pressure bearing | |
| EP0381336B1 (en) | Ceramic bearing | |
| EP1229631A2 (en) | Spindle motor and bearing assembly | |
| KR20100014973A (ko) | 동압 베어링 장치의 제조 방법 | |
| KR101244271B1 (ko) | 동압 베어링 장치 | |
| JP3727226B2 (ja) | 動圧型スラスト軸受装置およびその製造方法 | |
| US20050169561A1 (en) | Fluid bearing device | |
| JP4219903B2 (ja) | 動圧軸受装置 | |
| US6911753B2 (en) | Gas dynamic bearing motor | |
| US5441349A (en) | Slide bearing | |
| JP4459669B2 (ja) | 動圧軸受装置 | |
| JP4063600B2 (ja) | 動圧軸受電動機 | |
| JP4498932B2 (ja) | 流体軸受装置 | |
| JP4233771B2 (ja) | 動圧型軸受ユニット | |
| US20060192452A1 (en) | Spindle motor | |
| JP4832736B2 (ja) | 動圧型軸受ユニット | |
| JPH03181612A (ja) | 軸受装置 | |
| JP2000257635A (ja) | スラスト流体軸受の製造方法及びこれを用いた流体軸受装置 | |
| US20030227226A1 (en) | Rotary shaft motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130404 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140401 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160318 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170317 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180328 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190328 Year of fee payment: 10 |