KR20050120761A

KR20050120761A - 유체 베어링 장치

Info

Publication number: KR20050120761A
Application number: KR1020057017066A
Authority: KR
Inventors: 후미노리 사토지; 켄지 이토우; 카츠오 시바하라
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-12-23
Also published as: KR101093503B1; WO2004092600A1; JP4885288B2; JPWO2004092600A1; CN101413531A; JP4699210B2; US20070025652A1; CN1764792A; CN101413531B; JP2010210091A; CN100447437C

Abstract

유체 베어링 장치는 비용을 감소시키고 정전기에 의해 대전되는 것을 방지한다. 베어링 슬리브는 하우징의 내부에 고정되고 축 부재는 베어링 슬리브에 삽입된다. 압력은 베어링 슬리브의 내주면과 축 부재의 외주면 사이의 베어링 갭에서 윤활유의 동압 작용에 의해 발생되어 베어링 슬리브와 축 부재를 용이하게 비접촉 지지한다. 축 부재의 축단부는 하우징의 저면과 접촉되어 통전을 하게 되고, 하우징은 카본 나노파이버와 혼합된 도전성 수지 조성물로 형성되며, 체적 고유 저항은 10⁶Ω·㎝이하로 설정한다.

Description

유체 베어링 장치{FLUID BEARING DEVICE}

본 발명은 레이디얼 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유 막에 의해 회전 부재를 비접촉 지지하는 유체 베어링 장치, 및 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유의 동압 작용에 의해 회전 부재를 비접촉 지지하는 동압 베어링 장치(유체 동압 베어링 장치)에 관한 것이다. 이들 베어링 장치는 HDD, FDD 등의 자기 디스크 장치, CD-ROM, CD-R/RW, DVD-ROM/RAM 등의 광디스크 장치, 및 MD, MO 등의 광자기 디스크 장치를 위한 스핀들 모터, 레이저 빔 프린터(LBP)의 폴리곤 스캐너 모터 또는 축류팬 등의 전기 기기를 위한 소형 모터를 포함하는 정보 처리 기기용으로서 이상적이다.

상술한 각종 모터 형태에는 고회전 정밀도에 더하여, 달리 찾게 된 성능 요인은 고속, 저가격, 및 저소음 발생을 포함한다. 이들 요인의 점에서 모터의 성능을 결정하는 구성 요소 중 하나는 모터의 스핀들을 지지하는 베어링이다. 최근에는 상기 성능 요인에 대하여 뛰어난 결과를 나타내는 유체 베어링 장치가 연구되어, 몇몇 경우에는 실제 적용에 이용되고 있다.

이들 유체 베어링 장치는 베어링 갭 내의 윤활유에 동압을 발생시키는 동압 발생 수단을 구비한 소위 동압 베어링, 및 동압 발생 수단을 구비하지 않은 소위 원통형 베어링(베어링의 표면이 완전히 원형 형태인 베어링)으로 폭넓게 분류된다.

예컨대, HDD 등의 디스크 장치의 스핀들 모터나 LBP의 폴리곤 스캐너 모터 내에 조립되는 유체 베어링 장치 중에서, 하우징의 내주에 베어링 슬리브를 고정하고 상기 베어링 슬리브 내에 축 부재를 배치한 구조는 이미 공지되어 있다 (일본 특허 공개 공보 제 2002-061636 호). 상기 베어링 장치에서는 축 부재의 회전에 의해 베어링 슬리브의 내주와 축 부재의 외주 사이의 레이디얼 베어링 갭에 유체의 동압 작용으로 압력을 발생시키고, 상기 압력의 작용을 통하여 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지한다.

종래에, 상술한 유체 베어링 장치의 하우징은 황동이나 구리 등의 금속으로 기계 가공되는 선삭된 하우징을 사용하고 있다. 그러나, 선삭된 금속 제품은 제조하기에 비싸고, 베어링 장치의 가격을 낮추는데 장애가 된다.

또한, 상술한 구조의 유체 베어링 장치에서는 회전시에 축 부재와 하우징이 서로 윤활유에 의해 절연되기 때문에, 자기 디스크 등의 회전체와 주위 공기간의 마찰에 의해 발생된 정전기가 분산될 수 없고 회전체의 대전을 용이하게 야기시킬 수 있다. 상기 대전이 방치되면 자기 디스크와 자기 헤드 사이에서 전위차를 일으키거나, 정전기의 방전을 통해 주변 기기를 손상시키는 여러가지의 많은 문제를 야기시킬 수 있는 위험이 있다.

예컨대, HDD등의 디스크 구동 장치의 스핀들 모터에 조립되는 동압 베어링 장치에는 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부와, 축 부재를 스러스트(thrust) 방향으로 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부가 설치되어 있다. 레이디얼 베어링부는 베어링 슬리브의 내주면 또는 축 부재의 외주면 중 하나에 동압을 발생시키는 홈(동압 발생 홈)이 형성되어 있는 동압 베어링을 이용한다. 스러스트 베어링부는 예컨대, 축 부재의 플랜지부의 양 단부면 또는 이들 단부면에 대향하는 면(베어링 슬리브의 단부면이나, 하우징에 고정되는 스러스트부 부재의 단부면 등) 중 하나에 동압 홈이 형성되어 있는 동압 베어링을 이용한다. 대안으로, 축 부재의 일단면이 스러스트 플레이트와의 접촉을 통해 지지되는 베어링(소위 피벗 베어링)은 스러스트 베어링부로서 사용될 수도 있다.

통상, 베어링 슬리브는 하우징의 내주의 소정 위치에 고정되고, 시일(seal) 부재는 하우징의 내부 공간을 채우는데 사용되는 윤활유의 외부 누출을 방지하기 위하여 하우징의 개구부 내에 종종 배치된다. 대안으로, 시일 부재는 하우징의 개구부에서 일체로 형성될 수도 있다.

또한, 윤활유의 누설을 방지하기 위하여, 발유제는 축 부재의 외주면, 레이디얼 베어링 갭을 통하여 연결되는 하우징의 외측면, 및 시일 부재의 내주면에 도포될 수도 있다.

상기 형태의 동압 베어링 장치는 하우징, 베어링 슬리브, 축 부재, 스러스트 부재 및 시일 부재를 포함하는 요소를 포함하고, 정보 처리 기기 성능의 신속한 향상에 맞추어 요구되는 높은 레벨의 베어링 성능을 확보하기 위하여, 이들 요소 각각의 가공 정밀도 및 조립 정밀도를 향상시키는 활발한 노력이 이루어지고 있다. 한편, 정보 처리 기기의 저가격화의 경향에 따라, 이들 종류의 동압 베어링 장치에 대한 가격 저감의 요구도 점점 커져가고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 베어링 장치의 일실시형태를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유체 베어링 장치의 다른 실시형태를 도시한 단면도이다.

도 3은 상술한 유체 베어링 장치를 조립한 스핀들 모터를 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 동압 베어링 장치를 조립한 정보 처리 기기용 스핀들 모터를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 동압 베어링 장치를 도시한 단면도이다.

도 6은 도 5의 A방향에서 본 하우징을 도시한 도면이다.

도 7a는 베어링 슬리브의 단면도를 도시한 도면이고, 도 7b는 베어링 슬리브의 하단면도를 도시한 도면이고, 도 7c는 베어링 슬리브의 상단면도를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 동압 베어링 장치를 조립한 정보 처리 기기용 스핀들 모터를 도시한 단면도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 동압 베어링 장치를 도시한 단면도이다.

도 10은 도 9의 B방향에서 본 하우징을 도시한 단면도이다.

도 11은 본 발명에 따른 유체 베어링 장치를 이용한 정보 처리 기기용 스핀들 모터의 단면도이다.

도 12는 본 발명에 따른 유체 베어링 장치의 실시형태를 도시한 단면도이다.

도 13a 및 13b는 하우징의 성형 공정의 개략도를 도시한 단면도이다.

도 14a, 14b, 14c는 통상의 하우징의 성형 공정의 개략도를 도시한 단면도이다.

따라서, 본 발명의 목적은 저가격화를 달성할 수 있고, 정전기의 대전을 확실하게 방지할 수 있는 유체 베어링 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 이러한 종류의 동압 베어링 장치에 사용되는 하우징의 제조 가격을 저감하고, 부품 수량의 저감, 가공 공정 및 조립 공정의 간략화를 또한 가능하게 하여 보다 저가격을 제공하는 동압 베어링 장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 유체 베어링 장치는 하우징; 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브; 베어링 슬리브의 내주면을 따라 삽입된 축 부재; 및 베어링 슬리브의 내주면과 축 부재의 외주면 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에서 발생되는 윤활유 막을 통하여 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부를 포함하고, 여기서 상기 유체 베어링 장치는 축 부재와 하우징간에 전도를 가능하게 하는 전도 수단을 더 포함하고 상기 하우징은 도전성 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 방식으로 하우징을 수지로 제조함으로써, 상기 하우징은 사출 성형 등의 성형 공정을 이용하여 고정밀도와 저가격으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 하우징은 베어링 슬리브를 삽입 부품으로서 수지 성형(삽입 형성)함으로써 형성되면, 하우징과 베어링 슬리브의 조립 작업이 불필요하게 되므로, 조립 가격을 더 저감할 수 있다.

그러나, 일반적으로 수지는 절연 재료이기 때문에, 상술한 수지제 하우징은 대전된 정전기를 하우징을 통해서 접지측에 방전시킬 수 없고, 정전기에 의한 대전이 문제가 된다. 상기 문제의 대책으로서, 축 부재와 하우징간에 도전을 가능하게 하는 도전 수단을 이들 2개의 부재간에 제공하고, 전도성이 있는 수지(도전성 수지 조성물)로 하우징이 형성되면, 이 때 축 부재와 베어링 슬리브의 상대 회전시 디스크 등에 축적된 정전기는 축 부재, 도전 수단 및 그 다음 하우징을 통과하여 접지측의 부재[케이싱(6) 등]에 방전시킴으로써, 정전기에 의한 대전이 확실하게 방지될 수 있다.

이 경우, 상기 하우징은 체적 고유 저항이 1O⁶Ω·㎝ 이하인 도전성 수지 조성물로 형성되는 것이 바람직하다. 체적 고유 저항이 1O⁶Ω·㎝를 초과하면, 이 때 하우징의 도전성이 부적절해지고, 도전 수단이 축 부재와 하우징간에 도전을 이룰지라도, 정전기는 여전히 접지측에 확실하게 방전될 수 없다.

도전 수단의 구체적인 예는 도전성 윤활유를 사용할 수 있다. 상기 윤활유는 베어링 갭을 채우는데 사용되기 때문에, 정전기는 축 부재로부터 윤활유, 베어링 슬리브(통상은 도전성 소결 합금이나 연질 금속) 및 그 다음 하우징을 지나는 루트를 통하여 접지측에 방전될 수 있다. 상기 루트에 더하여, 정전기는 베어링 슬리브를 통과하는 것없이, 축 부재로부터, 윤활유 및 그 다음 하우징을 통하여 방전될 수도 있다.

또한, 축 부재를 스러스트 방향으로 접촉 지지하는 스러스트 베어링부는 도전 수단으로서 사용될 수도 있다. 이 경우, 정전기는 주로 축 부재로부터, 스러스트 베어링부, 및 그 다음 하우징을 지나는 루트를 통하여 접지측에 방전된다. 또한, 도전성 윤활유도 상기 스러스트 베어링부에 조합하여 사용될 수 있고, 이 경우, 정전기는 축 부재로부터 윤활유를 통하여 하우징에 이르는 루트를 통하여 방전될 수도 있다.

하우징의 도전성을 확보하는 수단으로서 수지 매트릭스(matrix)에 도전화제로서 금속 분말이나 탄소 섬유를 배합하는 것도 고려될 수 있다. 그러나, 이들 종류의 도전화제는 일반적으로 입자 직경이나 섬유 지름이 수십㎛∼수백㎛ 정도에 달하는 큰 입자 크기를 나타내며, 충분한 도전성을 확보하기 위하여 대량이 첨가되어야 한다. 그 결과, 수지의 유동성이 저하되어 성형품의 치수 정밀도가 악화되고, 하우징이 다른 부재에 대하여 슬라이딩될 때(예컨대, 하우징의 내주면 내에 베어링 슬리브가 압입될 때, 또는 하우징이 모터에 조립될 때), 이들 도전화제가 수지 매트릭스에서 분리되어, 오염을 발생시킬 위험이 있다.

대조적으로, 상기 하우징은 평균 입자 크기가 1㎛이하인 미세 분말 도전화제를 8중량% 이하 함유하거나, 평균 섬유 지름이 10㎛이하이고 평균 섬유 길이가 500㎛이하인 섬유 도전화제(예컨대 탄소 섬유)를 20중량% 이하 함유한 도전성 수지 조성물로 형성되면, 이 때 도전화제의 입자 크기가 작고 첨가량도 적기 때문에, 양호한 유동성이 수지 용융 상태에서 유지될 수 있고, 도전화제가 수지 주형에서 분리되지 않음으로써, 잠재적인 오염 문제를 회피할 수 있다.

도전화제로서는 카본 나노재료의 사용이 바람직하다. 카본 나노재료는 종래에 도전화제로서 사용되는 카본 블랙, 흑연, 탄소섬유, 금속분말 등과 비교하여 이하의 특수한 특징을 제공한다.

(1) 양호한 수준의 도전성을 의미하는 고도전성이 소량의 첨가로 달성될 수 있다.

(2) 고애스펙트(aspect) 비는 매트릭스 내에서 용이한 분산을 가능하게 한다. 또한, 연마 마찰에 강하고, 마찰에 의한 분리가 적다.

(3) 첨가량이 적은 것만을 요구하기 때문에, 수지의 물성을 손상시키지 않고, 용융 상태에서의 수지의 유동성도 양호하다.

(4) 최소의 불순물을 함유하고, 종래의 도전화제(특히 탄소계 작용제)보다 아웃 가스를 덜 발생시킨다.

따라서, 하우징이 도전화제로서 카본 나노재료를 함유한 도전성 수지 조성물로 형성되면, 이 때 수지의 유동성 저하나 오염 문제가 회피되면서, 디스크 등에 축적된 정전기는 확실하게 접지측에 방전될 수 있다. 구체적으로는, 도전성 수지 조성물에 첨가된 카본 나노재료의 양이 1 내지 1O중량%의 범위내에 설정되면, 이 때 상술한 체적 고유 저항(1O⁶Ω·㎝이하)이 실현될 수 있다.

카본 나노파이버나 C60등의 풀러린은 카본 나노재료의 유명한 예이다. 이 중, 풀러린은 일반적으로 절연체이므로, 본 발명은 양호한 레벨의 도전성을 갖는 카본 나노파이버를 사용하는 것이 바람직하다. 이 설명에서, 용어 카본 나노파이버는 지름이 40∼50nm 이하인 소위 카본 나노튜브를 포함한다.

상기 카본 나노파이버의 구체적인 예는 단층 카본 나노튜브, 다층 카본 나노튜브, 컵-적층형 카본 나노파이버 및 기상 성장 카본파이버를 포함한다. 본 발명에서는, 이들 카본 나노파이버 중 어느 것도 사용될 수 있다(그리고 상기의 것 중 어느 하나를 사용하는 것 이외에, 2 이상의 다른 나노파이버의 혼합물도 사용될 수 있다).

이들 카본 나노파이버는 아크 방전법, 레이저 증착법 또는 화학적 기상 성장법에 의해 제조될 수 있다.

베어링의 작동중, 하우징의 온도는 발생한 열에 의해 상승되고, 결과적인 팽창량이 커지면 이 때 베어링 슬리브의 변형을 초래하고 동압 발생 홈의 정밀도를 저하시키는 위험이 있다. 이러한 상황이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 하우징은 선팽창계수, 특히 반경 방향의 선팽창계수가 5×1O^-5/℃이하인 수지 조성물을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.

금속을 이용하는 것 이외에, 베어링 슬리브는 체적 고유 저항이 1O⁶Ω·㎝이하인 상술한 도전성 수지 조성물 중 어느 것으로도 형성될 수 있다. 이것은 베어링 슬리브의 도전성을 유지할 수 있게 하고, 디스크 등에 축적된 정전기를 도전성 하우징을 통하여 접지측에 확실하게 방전할 수 있게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 베어링 장치의 가격을 저하시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 정전기의 대전을 확실하게 방지할 수 있으므로, 상기 베어링 장치를 포함하는 정보 처리 기기의 동작 안정성이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명은 하우징; 하우징의 내부에 고정된 베어링 슬리브; 하우징과 베어링 슬리브에 대하여 상대 회전을 행하는 회전 부재; 베어링 슬리브와 회전 부재 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에서 발생되는 윤활유의 동압 작용을 통하여 회전 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부; 하우징과 회전 부재 사이의 스러스트 베어링 갭 내에서 발생되는 윤활유의 동압 작용을 통하여 회전 부재를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 동압 베어링 장치에 있어서, 상기 하우징은 수지 재료를 성형함으로써 형성되고, 스러스트 베어링부를 구성하는 스러스트 베어링면, 및 상기 하우징의 성형시 스러스트 베어링면에 형성된 동압 발생 홈을 포함하는 구성을 제공한다.

수지 재료의 성형(사출 성형 등)에 의해 제조된 하우징은 선삭 등의 기계 가공 기술에 의해 제조된 금속제 하우징에 비하여 저가격으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 프레스 가공에 의해 제조된 금속제 하우징에 비하여 비교적 높은 레벨의 정밀도를 제공할 수 있다.

또한, 하우징 자체에 스러스트 베어링면을 형성함으로써, 스러스트 베어링면을 갖는 분리 부재를 제공할 필요가 없어지므로, 부품수 및 조립 인력수가 삭감된다. 또한, 하우징의 성형시 하우징의 스러스트 베어링면의 동압 발생 홈을 형성함으로써(하우징을 성형하기 위한 성형 다이에 동압 발생 홈을 성형하는 성형 패턴을 형성함으로써), 동압 발생 홈을 분리 가공으로 형성할 필요가 없어지므로, 공정 단계에서 요구되는 인력수가 삭감되고, 금속 부품에 대하여 동압 발생 홈을 기계 가공, 에칭 또는 전해 가공에 의해 형성하는 방법에 비하여 형상, 홈 깊이 등의 동압 발생 홈의 정밀도가 개선될 수 있다.

스러스트 베어링면은 하우징의 일단측의 내저면 또는 하우징의 타단측의 단부면에 형성될 수 있다.

또한, 하우징에 계단부를 제공하여, 베어링 슬리브의 일단측의 단부면이 하우징의 상기 계단부에 접촉됨으로써, 베어링 슬리브의 하우징에 대한 축방향 위치 결정이 용이하게 수행될 수 있다. 특히, 하우징의 내저면으로부터 축방향으로 상기 계단부를 소정의 거리에 제공함으로써, 스러스트 베어링 갭은 정밀하게 및 용이하게 설정될 수 있다.

열가소성 수지가 사용되면 하우징을 형성하는 수지는 특히 제한되지 않고, 적절한 비결정성 수지의 예는 폴리술폰(PSF), 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐술(PPSF), 및 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 한편, 적절한 결정성 수지의 예는 액정 폴리머(LCP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 및 폴리페닐렌 술피드(PPS)를 포함한다.

또한, 상기 수지에 충전하는 충전재의 추가도 특히 제한되지 않고, 적절한 충전재의 예는 유리 섬유 등의 섬유상 충전재, 티탄산 칼륨 등의 위스커(whisker) 충전재, 운모 등의 비늘형 충전재, 및 탄소 섬유, 카본블랙, 흑연, 카본 나노재료 및 금속 분말 등의 섬유상 또는 분말상의 도전성 충전재를 포함한다. 이들 충전재는 단독으로 또는 2 이상의 다른 충전재를 혼합하여 사용될 수 있다.

예컨대, HDD등의 디스크 구동 장치의 스핀들 모터 내에 조립되는 동압 베어링 장치에서, 하우징은 자기 디스크 등의 디스크와 공기 간의 마찰에 의해 발생된 정전기를 접지측에 방산시키기 위하여 도전성을 필요로 할 수 있다. 그러한 경우, 하우징을 형성하는 수지에 상술한 도전성 충전재를 첨가함으로써, 도전성이 하우징에 제공될 수 있다.

고 레벨의 도전성, 수지 매트릭스 내에서의 양호한 분산성, 양호한 내마모성, 및 저 레벨의 아웃 가스를 달성하는 관점에서, 카본 나노재료가 상술한 도전성 충전재로서 바람직하다. 사용가능한 카본 나노재료 중에서는 카본 나노파이버가 바람직하다. 이들 카본 나노파이버는 지름이 40∼50㎚이하인 소위 "카본 나노튜브"를 포함한다.

상기 카본 나노파이버의 구체적인 예는 단층 카본 나노튜브, 다층 카본 나노튜브, 컵 적층형 카본 나노파이버, 및 기상 성장 탄소 섬유를 포함하고, 본 발명에서는 이들 카본 나노파이버 중 어느 것도 사용될 수 있다. 또한, 상기 것들 중 어느 하나를 사용하는 것 이외에, 2 이상의 다른 카본 나노파이버의 혼합 또는 다른 충전재와의 카본 나노파이버의 혼합도 사용될 수 있다. 도전성 충전재로서 카본 나노재료를 사용할 때, 상기 혼합은 카본 나노재료의 2내지 8중량%를 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 도전성 충전재가 평균 섬유 지름이 1O㎛이하인 카본파이버, 특히 평균 섬유 지름이 10㎛이하이고 평균 섬유 길이가 500㎛이하인 카본파이버이면, 이 때 충전재의 입자 크기가 작고 첨가량도 적기 때문에, 수지의 용융 상태에서의 양호한 유동성이 유지될 수 있고, 충전재가 수지 기판으로부터 분리되지 않아서, 잠재적인 오염 문제를 회피할 수 있다. 도전성 충전재로서 상기 카본파이버를 사용할 경우, 그 혼합량은 5와 20중량% 사이를 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 종류의 동압 베어링 장치에 사용되는 하우징의 제조 가격을 저감하고, 부품수의 삭감, 가공 공정 및 조립 공정의 간략화를 가능하게 하여, 보다 저가격의 동압 베어링 장치가 제공될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 종류의 유체 베어링 장치의 저가격화를 달성하기 위한 가능한 기술은 하우징을 수지 재료로 사출 성형함으로써 형성하는 것을 포함한다. 그러나, 사출 성형의 구성, 특히 용융 수지를 내부 공동에 주입하는 게이트(gate)의 형상과 위치에 의해, 하우징의 필요한 성형 정밀도가 달성될 수 없다. 또한, 사출 성형 공정 후에 제조되는 수지 게이트부의 제거에 의해(기계 가공에 의해) 형성되는 게이트 제거부는 발유성을 필요로 하는 표면에 형성되고, 발유제가 상기 표면에 도포될 지라도, 충분한 발유 효과가 여전히 얻어질 수 없다.

예컨대, 도 14(a)에 나타낸 바와 같은 경우에, 원통형 측부(7b'), 및 측부(7b')와 단일 연속 일체 유닛을 형성하고 측부(7b')의 일단부에서 내부 반경 방향으로 연장된 시일부(7a')를 포함하는 하우징(7')은 수지 재료의 사출 성형에 의해 형성되고, 일반적으로, 도 14(b)에 나타낸 바와 같이, 성형 다이 공동(17')의 일단측 중심부에 디스크 게이트(17a')를 제공한 다음, 상기 디스크 게이트(17a')를 통하여 공동(17') 내에 용융 수지(P)를 주입하는 방법이 사용된다. 그러나, 상기 성형 방법에서, 성형에 의해 제조된 성형품은 도 14(c)에 나타낸 바와 같이(A부), 시일부(7a')의 외측면(7a2')의 내주 에지에 연결된 수지 게이트부(7d')를 포함한다. 따라서, 성형 후에, 도 14(c)에 나타난 X선 또는 Y선을 따라 제거 가공(기계 가공)이 행해져 수지 게이트부(7d')를 제거한다. 그 결과, X선을 따라 수지 게이트부(7d')를 제거하는 제거 가공이 행해진 경우에, 게이트 제거부(기계 가공면)는 시일부(7a')의 외측면(7a2')의 내주 에지에 형성되는 반면, Y선을 따라 수지 게이트부(7d')를 제거하는 제거 가공이 행해진 경우에, 게이트 제거부(기계 가공면)는 시일부(7a')의 전체 외측면(7a2')에 걸쳐서 형성된다.

일반적으로, 발유제의 발유성은 도포되는 기재의 표면 상태에 의해 큰 영향을 받고, 수지의 기계 가공면에서의 발유성은 성형면에서 관찰된 것보다 열등하다. 한편, 발유성을 가장 필요로 하는 시일부(7a')의 외측면(7a2')의 영역은 시일면을 형성하는 내주면(7a1')에 가장 가까운 내주 영역이다. 그러나, 상술한 성형 방법에서, 수지 게이트부(7d')를 제거함으로써 형성되는 게이트 제거부는 X선 또는 Y선을 따라 제거 가공이 행해지는 것에 관계없이 외측면(7a2')의 내주 영역에 형성되고, 그 결과, 발유제가 외주면(7a2')에 도포될 지라도, 충분한 레벨의 발유성이 종종 달성될 수 없다.

상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 하우징; 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브; 베어링 슬리브의 내주면을 따라 삽입된 축 부재; 및 베어링 슬리브의 내주면과 축 부재의 외주면 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유막을 통하여 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치에 있어서, 상기 하우징은 수지 재료를 사출 성형함으로써 형성되고, 원통형 측부, 및 상기 측부와 단일 연속 일체 유닛을 형성하고 측부의 일단부에서 안쪽 반경 방향으로 연장된 시일부를 포함하고, 상기 시일부는 축 부재의 대향하는 외주면에 시일 공간을 형성하는 내주면, 및 내주면에 인접하여 위치되는 외측면을 포함하고, 상기 외측면의 외주 에지는 수지 게이트부를 제거함으로써 형성되는 게이트 제거부를 포함하는 구성을 제공한다.

상기 하우징을 수지 재료의 사출 성형으로 형성함으로써, 상기 하우징은 선삭 등의 기계 가공에 의해 제조되는 금속제 하우징보다 저가격으로 제조할 수 있는 동시에, 프레스 가공에 의해 제조되는 금속제 하우징보다 비교적 고 레벨의 정밀도를 달성할 수 있다. 또한, 시일부를 하우징의 일체부로서 형성함으로써, 별체의 시일 부재가 하우징 내에 고정되는 경우에 비하여, 부품수 및 조립 공정수가 삭감될 수 있다.

또한, 상기 하우징은 시일부의 외측면의 외주 에지에 수지 게이트부를 제거함으로써 형성되는 게이트 제거부도 포함한다. 환언하면, 시일부의 외측면은 게이트 제거부가 위치되는 외주 에지를 제외한 성형면이며, 상기 유형의 표면 상태의 외측면에 발유제를 도포함으로써, 충분한 발유 효과가 달성되어, 하우징 내부로부터의 윤활유의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.

게이트 제거부는 성형 다이의 게이트의 형상에 의해, 시일부의 외측면의 외주 에지에 1점, 복수점, 또는 링 형상으로 나타난다. 그러나, 용융 수지를 금형의 공동에 균일하게 충전하고, 하우징의 성형 정밀도를 개선하는 관점에서, 게이트는 링 형상으로 형성되는 것이 바람직하고, 게이트 제거부도 링 형상으로 나타난다. 따라서, 게이트 제거부는 링 형상인 것이 바람직하다.

하우징을 형성하는데 사용되는 수지는 열 가소성 수지가 사용되면 특히 제한되지 않고, 적절한 비결정성 수지의 예는 폴리술폰(PSF), 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐술폰(PPSF), 및 폴리에테르이미드(PEI)를 포함한다. 또한, 적절한 결정성 수지의 예는 액정 폴리머(LCP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 및 폴리페닐렌 술피드(PPS)를 포함한다.

또한, 상기 수지에 충전하는 충전재의 첨가도 특히 제한되지 않고, 적절한 충전재의 예는 유리 섬유 등의 섬유상 충전재, 티탄산 칼륨 등의 위스커 충전재, 운모 등의 비늘형 충전재, 및 탄소 섬유, 카본블랙, 흑연, 카본 나노재료 및 금속 분말 등의 섬유상 또는 분말상의 도전성 충전재를 포함한다.

예컨대, HDD 등의 디스크 구동 장치를 위한 스핀들 모터 내에 조립되는 유체 베어링 장치에서, 하우징은 자기 디스크 등의 디스크와 공기간의 마찰에 의해 발생된 정전기를 접지측에 방산시키기 위하여 도전성을 필요로 할 수 있다. 이러한 경우, 하우징을 형성하는 수지에 상술한 도전성 충전재를 첨가함으로써, 도전성이 하우징에 제공될 수 있다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 하우징; 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브; 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축 부재; 및 베어링 슬리브의 내주면과 축 부재의 외주면의 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유막을 통하여 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치의 제조 방법을 제공한다. 여기서, 상기 방법은 수지 재료의 사출 성형에 의해, 원통형 측부, 및 측부와 단일 연속 일체 유닛을 형성하고 측부의 일단부에서 내부 반경 방향으로 연장된 시일부를 구비한 하우징을 성형하는 하우징 성형 공정을 포함하고, 상기 시일부는 축 부재의 대향하는 외주면에 시일 공간을 형성하는 내주면, 및 내주면에 인접하여 위치되는 외측면을 포함하고, 상기 하우징 성형 공정에 있어서, 링 형상의 필름 게이트는 시일부의 외측면의 외주 에지에 대응하는 위치에 제공되고, 용융 수지는 상기 필름 게이트를 통하여 하우징을 성형하는 공동에 주입되는 구성을 제공한다.

상기 하우징 성형 공정에 있어서, 시일부의 외측면의 외주 에지에 대응하는 위치에 링 형상의 필름 게이트를 제공하고, 상기 필름 게이트를 통하여 하우징을 성형하는 공동에 용융 수지를 주입함으로써, 용융 수지가 공동의 원주 방향 및 축방향으로 균일하게 충전되어, 고도의 치수 정밀도를 갖는 하우징을 제조할 수 있다.

상기 설명에서, 필름 게이트는 게이트 폭이 좁은 게이트를 언급하며, 게이트 폭은 수지 재료의 물성 및 사출 성형 조건 등의 요인에 의해 변화될 지라도, 일반적으로는 0.2mm 내지 0.8mm이다. 상기 종류의 필름 게이트가 시일부의 외측면의 외주 에지에 대응하는 위치에 제공되기 때문에, 성형 후의 성형품은 시일부의 외측면의 외주 에지에 필름 형상의(얇은) 수지 게이트부가 링 형상으로 연결된 형태가 된다. 다수의 경우에, 상기 필름 형상의 수지 게이트부는 성형 다이의 개방 동작시에 자동적으로 절단되어, 성형품이 성형 다이로부터 제거된 때에, 시일부의 외측면의 외주 에지에 수지 게이트부의 절단부가 남는다. 상기 종류의 잔여 수지 게이트부를 제거함으로써 형성되는 게이트 제거부는 시일부의 외측면의 외주 에지에 좁은 링 형상으로 나타난다.

본 발명에 따르면, 하우징의 제조 가격을 저감하는 동시에, 조립 공정을 더 효율적으로 할 수 있어서, 보다 더 저가격의 유체 베어링 장치가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 수지의 사출 성형에 의해 제조된 하우징의 성형 정밀도가 향상될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따르면, 수지의 사출 성형에 의해 제조되는 하우징의 게이트 제거부에 의한 발유성 저하의 문제가 해소될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태는 도 1 내지 도 3에 근거하여 설명될 것이다.

도 3은 상기 실시형태에 따른 유체 베어링 장치(1)를 조립한 정보 처리 기기용 스핀들 모터의 가능한 구성을 도시하고 있다. 상기 스핀들 모터는 HDD등의 디스크 구동 장치에 사용되는 것으로, 축 부재(2)를 회전가능하게 비접촉 지지하는 유체 베어링 장치(1), 축 부재(2)에 압입 등을 사용하여 장착된 디스크 허브(3), 및 반경 방향의 갭을 통하여 서로 대향된 모터 스테이터(4) 및 모터 로터(5)를 구비한다. 스테이터(4)는 케이싱(6)의 외주에 부착되고, 로터(5)는 디스크 허브(3)의 내주에 부착된다. 유체 베어링 장치(1)의 하우징(7)은 케이싱(6)의 내주에 장착된다. 자기 디스크 등의 하나의 디스크 또는 복수의 디스크는 디스크 허브(3)에 의해 지지된다. 스테이터(4)에 전류가 흐르면, 스테이터(4)와 로터(5) 사이에서 발생되는 여자력으로 로터(5)가 회전됨으로써, 디스크 허브(3) 및 축 부재(2)가 일체로 회전된다.

도 1은 상술한 유체 베어링 장치(1)의 확대 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 유체 베어링 장치(1)는 하우징(7), 원통형 베어링 슬리브(8), 및 축 부재(2)를 주요 구성 부품으로서 포함한다. 이하의 설명에서, 하우징(7)의 개방측(시일측)은 상방으로 설명되고 하우징(7)의 폐쇄측은 하방으로 설명된다.

축 부재(2)는 스텐레스 강철 등의 도전성 금속 재료로 형성된다. 축 부재(2)의 축단부(도면에서는 하단)는 구형으로 형성되고, 상기 축단부(2d)를 하우징(7)의 저부(7e)에 접촉 지지함으로써, 축 부재(2)를 스러스트 방향으로 지지하는 피벗형 스러스트 베어링부(T)가 형성된다. 스러스트 베어링부(T)의 접촉 부분은 후술하는 바와 같이 축 부재(2)와 하우징(7) 사이에서의 전도를 확보하는 전도 수단으로서도 기능한다. 도면에 도시된 바와 같이, 축 부재(2)의 축단부(2d)가 하우징 저부(7e)의 내측면(7e1)에 직접 접촉하는 경우에, 적절한 저마찰성 재료(수지 등)로 형성된 스러스트 플레이트는 하우징 저부(7e)에 배치되고, 축단부(2d)는 이 때 상기 스러스트 플레이트와 슬라이딩 접촉된다.

베어링 슬리브(8)는 하우징(7)의 내주면, 보다 상세하게는 측부(7b)의 내주면(7c)의 소정 위치에 압입을 사용하여 고정된다. 베어링 슬리브(8)를 하우징의 내주에 고정하는 방법은 2개의 부품간에 전도가 가능하면 특히 제한되지 않고, 2개의 부품간의 부분 접착에 의존하는 고정 방법도 가능하다.

베어링 슬리브(8)는 소결 금속으로 이루어지는 다공질체로서 원통형으로 형성된다. 소결 금속의 예는 예컨대, 구리, 철, 및 알루미늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 분말, 또는 구리 피복 철분말 등의 피복 금속 분말이나 합금 분말을 주원료로 사용하고, 필요에 따라 주석, 아연, 납, 흑연, 이황화 몰리브덴 등의 분말 또는 이들의 합금 분말을 첨가한 다음, 성형과 소결 작업을 행함으로써 제조되는 재료를 포함한다. 이러한 소결 금속은 다수의 내부 기공(내부 구조의 일부로서 기능하는 기공), 및 이들 기공이 외부 표면을 통하여 연결될 때 형성되는 다수의 표면 개구를 구비한다. 이들 소결 금속은 윤활유 또는 윤활 그리스를 함침시킨 함유(含油)) 금속으로서 이용될 수 있다. 소결 금속 이외에, 연질 금속 등의 다른 금속 재료를 사용하여 베어링 슬리브(8)가 형성될 수도 있지만, 슬리브는 적어도 도전성 금속 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.

제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 축 부재(2)의 외주면(2c)의 사이에 제공되고 2개의 베어링부는 축 방향을 따라 분리된다. 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는, 레이디얼 베어링면, 즉 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 상부 영역과 하부 영역으로서 제공되고 상기 2개의 영역은 축 방향을 따라 분리되며, 동압 발생 수단으로서, 헤링본(herringbone) 형상의 동압 발생 홈은 이들 2개의 영역에 형성된다. 동압 발생 수단은 나선 형상의 홈이나 축 방향의 홈으로 형성될 수 있거나, 또는 레이디얼 베어링면을 비원형형상(예컨대 복수의 원호로서)으로 할 수 있다. 또한, 레이디얼 베어링면 영역은 축 부재(2)의 외주면(2c)에 형성될 수도 있다.

하우징(7)은 상술한 베어링 슬리브(8)를 삽입 부품으로서 66 나일론, LCP 또는 PES 등의 수지 재료의 사출 성형(삽입 성형)에 의해 형성된다. 이렇게 형성된 하우징(7)은 일단을 개방시키고 타단을 폐쇄한 폐쇄된 저면을 갖는 원통형 형상이고, 원통형 측부(7b), 측부(7a)와 단일 일체 유닛을 형성하고 측부(7b)의 상단부로부터 내부 반경 방향으로 연장된 링 형상의 시일부(7a), 및 측부(7b)의 하단부으로부터 연속되는 저부(7e)를 구비하고 있다. 시일부(7a)의 내주면(7a1)은 축 부재(2)의 외주면(2c)과 소정의 시일 공간(S)을 통하여 대향한다. 상기 실시형태에서, 시일부(7a)의 내주면(7a1)과 대향하여 시일 공간(S)을 형성하는 축 부재(2)의 외주면(2c)은 상방[하우징(7)의 외부 방향]을 향해서 점차 좁아지는 테이퍼로 형성되어 있다. 축 부재(2)와 베어링 슬리브(8)가 상대 회전될 때(상기 실시형태 경우에 축 부재(2)가 회전될 때), 상기 테이퍼 형상의 외주면(2a)은 소위 원심력 시일로서 기능한다. 시일 공간(S)은 상기 유형의 테이퍼 공간의 이외에, 축방향을 따라 동일 지름의 원통형으로 형성될 수도 있다.

상기 수지제 하우징(7)의 선팽창계수가 크면, 이 때 베어링 작동 중에 발생된 열로 승온된 하우징(7)이 팽창되어 베어링 슬리브(8)를 변형시키고, 이것에 의해 내주면(8a)에 형성된 동압 발생 홈의 정밀도를 저하시킬 위험이 있다. 상기 상황의 발생을 방지하기 위해서, 하우징(7)은 반경 방향의 선팽창계수가 5×10^-5/℃이하인 수지 조성물로 형성되는 것이 바람직하다.

축 부재(2)는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 내에 삽입되어, 축단부(2d)가 하우징 저부(7e)의 내측면(7e1)에 접촉된다. 시일부(7a)에 의해 밀봉된 하우징(7) 내의 내부 공간은 윤활유로 채워져, 레이디얼 베어링부(R1 및 R2)의 레이디얼 베어링 갭은 각각 윤활유로 채워져 있다.

축 부재(2)가 회전될 때, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면으로 기능하는 영역(상부 및 하부 영역)은 각각 축 부재(2)의 외주면과 베어링 갭을 통하여 대향한다. 축 부재(2)가 회전할 때, 윤활유 막은 상기 레이디얼 베어링 갭 내에 형성되고, 상기 윤활유 막의 동압으로 축 부재(2)를 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지한다. 따라서, 축 부재(2)를 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 형성된다. 한편, 축 부재(2)는 스러스트 방향으로 피벗형의 스러스트 베어링부(T)에 의해 회전가능하게 지지된다.

본 발명에서, 하우징(7)은 상술한 바와 같이, 수지제로 되어 있고, 상기 수지제 하우징(7)은 용융 상태의 수지 재료에 도전화제를 배합함으로써 도전성을 갖도록 형성된다. 그 도전성 레벨은 하우징(7)의 체적 고유 저항에 의해 평가될 수 있고, 본 발명에 있어서, 체적 고유 저항이 1O⁶Ω·㎝이하로 제조되도록 도전화제가 첨가된다. 상기 설명에서, 체적 고유 저항은 1㎝×1㎝×1㎝ 치수의 물체를 통하여 전류가 흐를 때의 저항을 언급하고, 단위 길이의 측면을 갖는 입방체의 대향하는 면간의 저항으로 정의된다.

축 부재(2)의 축단부(2d)가 스러스트 플레이트에 접촉되는 경우, 스러스트 플레이트는 도전화제를 배합한 수지 또는 도전성 금속으로 형성된다.

도전화제는 분말상의 재료 또는 혹은 섬유상 재료를 사용할 수 있다. 도전화제의 입자 크기가 지나치게 크거나 그 첨가량이 지나치게 많을 경우, 하우징(7)을 사출 성형할 때에 수지의 용융 유동성이 저하되고, 성형품의 치수 정밀도가 저하되며, 하우징(7)이 케이싱(6)내에 압입될 때 결과적인 슬라이딩 마찰에 의해 도전화제가 수지 매트릭스로부터 분리되어, 오염 문제를 발생시킬 위험이 있다. 본 발명의 발명자가 검토한 결과, 미세한 분말상의 도전화제를 사용하는 경우는 평균 입자 크기가 1㎛이하의 것을 8중량 %이하(바람직하게는 5중량 %이하) 배합하고, 섬유상의 도전화제를 사용하는 경우는 평균 섬유 지름이 10㎛이하이고 평균 섬유 길이가 500㎛이하의 것을 20중량 %이하(바람직하게는 15중량 %이하)로 배합하면, 상기 문제를 회피할 수 있는 것이 밝혀졌다.

상기 조건을 충족시키는 도전화제의 예는 카본 나노재료, 특히 카본 나노파이버이다. 상기 도전화제의 1∼10중량 %, 바람직하게는 2∼7중량 %를 수지 매트릭스에 배합함으로써, 도전화제의 최소량으로도 하우징(7)에 고 레벨의 도전성(체적 고유 저항 1O⁶Ω·㎝이하)이 부여될 수 있다.

적절한 카본 나노파이버의 예는 단층 카본 나노튜부(SWCNT), 다층 카본 나노튜브(MWCNT), 컵 적층형 카본 나노파이바, 및 기상 성장 탄소 섬유(VGCF)를 포함한다. SWCNT는 외경 0.4 내지 5㎚와 길이 1 내지 몇십㎛를 갖고, MWCNT는 외경 10 내지 50㎚(및 내경 3 내지 10㎚)와 길이 1 내지 몇십㎛를 가지며, 컵 적층형 카본 나노파이버는 외경 O.1 내지 몇백μm와, 최대 길이 30cm를 갖는다.

축 부재(2)의 회전시, 주위 공기와의 마찰로 자기 디스크(D)에 정전기가 생긴다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서, 하우징(7)에 도전성이 부여되므로, 상기 정전기는 디스크 허브(3), 축 부재(2), 축단부(2d)와 하우징 저면부(7e)간의 접촉부, 및 하우징(7)을 통하여 흘러서 케이싱(6)에 전해지고, 접지측에 방전된다. 결과적으로, 자기 디스크(D)의 대전이 확실하게 방지될 수 있고, 자기 디스크(D) 및 자기 헤드간의 사이의 전위차의 증가와, 축적된 정전기의 방전에 의한 기기의 손상이 방지될 수 있다.

도전 수단으로서 상술한 스러스트 베어링부(T) 이외에, 도전성 윤활유가 사용되면, 축 부재(2) 및 하우징(7)간의 도전이 축단부(2d)와 하우징 저면부(7e)간의 접촉부 뿐만 아니라, 윤활유 또는 윤활유와 베어링 슬리브(8)의 조합을 통하여 행해지므로, 정전기 방지 효과가 더 증대될 수 있다.

하우징(7)은 삽입 성형에 의한 제조 이외에, 상기 수지 재료의 사출 성형(삽입 부품을 사용하지 않음)에 의해 형성될 수도 있다. 도 2는 그러한 예를 도시하며, 적어도 하우징(7)의 측부(7b)는 수지의 사출 성형에 의해 원통형상으로 형성되고, 이 경우, 하우징(7)의 저면부(10)는 수지 또는 다른 재료(금속 등)로 이루어지는 분리된 재료로 형성된다. 측부(7b)의 일단 개구부 내에 저면부(10)를 압입, 접착 또는 용접 등의 기술을 사용하여 고정함으로써, 하우징(7)은 원통형상의 페쇄된 저면을 구비한다. 측부(7b)의 내주면에는 베어링 슬리브(8)가 압입 등의 수단으로 고정된다. 게다가, 측부(7b)의 타단 개구부에 시일 부재(9)를 고정함으로써, 시일 부재(9)의 내주면(9a)과 축 부재(2)의 외주면간에 시일 공간(S)이 형성된다.

상기 구성도, 하우징(7)을 형성하는 수지 재료에 상술한 도전화제를 첨가함으로써, 하우징(7)에 도전성이 부여되어 높은 대전 방지 효과를 가능하게 한다.

도 1에 도시된 실시형태에서, 스러스트 베어링부(T)의 일 예로서, 축 부재(2)의 단부를 접촉 지지하는 피벗 베어링이 도시되어 있지만, 레이디얼 베어링부(R1, R2)와 같이, 동압 발생 홈 등의 동압 발생 수단에 의해 베어링 갭(스러스트 베어링 갭) 내에 발생하는 윤활유 동압 효과를 통해 압력을 발생시켜, 상기 압력으로 축 부재(2)를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 동압 베어링이 사용될 수도 있다.

도 2는 동압 베어링을 구비하는 스러스트 베어링부(T)의 일예를 도시하며, 축 부재(2)는 축부(2a)와 플랜지부(2b)를 구비하고, 베어링 슬리브(8)의 단면(8c)과 플랜지부(2b)의 상단면(2b1) 사이에, 및 하우징 저면부(10)의 내측면(10a)과 플랜지부(2b)의 하단면(2b2) 사이에 각각 스러스트 베어링 갭이 형성된다. 동압 발생 수단으로서 기능하는 동압 발생 홈은 베어링 슬리브 단면(8c) 또는 플랜지부 상단면(2b1) 중 어느 하나, 및 하우징 저면부(10)의 내측면(10a)과 플랜지부 하단면(2b2) 중 어느 하나에 형성될 수 있다.

이 경우, 축 부재(2)의 회전시에 축 부재(2)는 각 하우징(7) 및 베어링 슬리브에 대하여 비접촉 상태가 되지만, 도전 수단으로서 도전성 윤활유를 사용함으로써, 축 부재(2) 및 하우징(7)간에 도전이 달성될 수 있다. 환언하면, 축 부재(2)의 정전기는 베어링 갭(레이디얼 베어링 갭 뿐만아니라 스러스트 베어링 갭도)에 채우는 윤활유를 통하여 베어링 슬리브(8)을 경과하여 하우징(7)으로 흐르거나, 또는 대안으로 윤활유를 통하여 직접 하우징(7)으로 흐른다. 따라서, 도 1에 도시된 실시형태와 같은 대전 방지 효과가 얻을 수 있다.

본 발명은 레이디얼 베어링부(R1, R2) 중 어느 하나 또는 둘다를 소위 원통형상의 베어링으로 구성한 유체 베어링 장치에도 같은 방식으로 적용될 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는, 베어링 슬리브(8)를 소결 금속이나 연질 금속 등의 금속 재료로 형성한 경우가 예시되었지만, 베어링 슬리브가 상술한 체적 고유 저항이 1O⁶Ω·㎝ 이하인 도전성 수지 조성물로 형성될 지라도 같은 효과가 얻을 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시형태가 설명된다.

도 4는 본 실시형태에 따른 동압 베어링 장치(유체 동압 베어링 장치)(1)를 조립한 정보 처리 기기용 스핀들 모터의 가능한 구성을 도시한 개략도이다. 상기 스핀들 모터는 HDD등의 디스크 구동 장치에 이용되고, 축 부재(2)를 회전가능하게 비접촉 지지하는 동압 베어링 장치(1), 축 부재(2)에 설치된 로터(디스크 허브)(3), 및 예컨대 반경 방향의 갭을 가로질러 서로 대향하는 스테이터(4) 및 로터 마그넷(5)을 구비한다. 스테이터(4)는 브래킷(6)의 외주에 설치될 수 있고, 로터 마그넷(5)은 디스크 허브(3)의 내주에 설치할 수 있다. 동압 베어링 장치(1)의 하우징(7)은 브래킷(6)의 내주에 설치된다. 디스크 허브(3)에는 자기 디스크 등의 디스크(D)가 1개 또는 복수개가 지지된다. 스테이터(4)에 전류가 흐르면, 스테이터(4) 및 로터 마그넷(5)간에 발생하는 전자기력으로 로터 마그넷(5)이 회전하기 시작하고, 그것에 의해 디스크 허브(3) 및 축 부재(2)도 일체로 회전된다.

도 5는 동압 베어링 장치(1)를 도시한다. 상기 동압 베어링 장치(1)는 하우징(7), 상기 하우징(7)에 고정된 베어링 슬리브(8)와 시일 부재(9), 및 축 부재(2)를 주 구성부품으로서 구비한다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 축 부재(2)의 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 축방향을 따라 분리되어 제공된다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)과 축 부재(2)의 플랜지부(2b)의 상단면(2b1) 사이에 제 1 스러스트 베어링부(T1)가 제공되고, 하우징(7)의 저면부(7e)의 내저면(7e1)과 플랜지부(2b)의 하단면(2b2) 사이에 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 제공된다. 용이한 설명을 위하여, 하우징(7)의 저면부(7e)측이 하측으로서 저면부(7e)와 반대측이 상측으로서 설명된다.

하우징(7)은 예컨대, 결정성 수지로서의 액정 결정 폴리머(LCP)에 도전성 충전재로서의 카본 나노튜브를 2 내지 8중량 %로 배합함으로써 형성된 수지 재료의 사출 성형하여 폐쇄 저면을 갖는 원통형상으로 형성되고, 원통형 측부(7b), 및 측부(7b)의 저면단에 제공되고 측부(7b)와 단일 일체 유닛을 형성한 저면부(7e)를 구비한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링면으로 기능하는 저면부(7e)의 내저면(7e1)에는 나선 형상의 동압 발생 홈(7e2)이 형성된다. 이들 동압 발생 홈(7e2)은 하우징(7)의 사출 성형시에 형성된다. 환언하면, 하우징(7)을 성형하는 성형 다이의 소요 부위[내저면(7e1)을 성형하는 부위]에, 동압 발생 홈(7e2)을 발생시키는 홈 형태를 형성하고, 하우징(7)의 사출 성형시에 상기 홈형태의 형상을 하우징(7)의 내저면(7e1)에 트랜스퍼함으로써, 동압 발생 홈(7e2)을 하우징(7)과 동시 형성할 수 있다. 또한, 내저면(스러스트 베어링면)(7e1)상의 축방향으로 소정 치수 x만큼 배치된 위치에 계단부(7g)가 하우징(7)의 일체부로서 형성되어 있다.

축 부재(2)는 스텐레스 강철등의 금속 재료로 형성되고, 축부(2a), 및 축부(2a)의 하단에 축부의 일체로 또는 별체로 제공되는 플랜지부(2b)를 구비하고 있다.

베어링 슬리브(8)는 예컨대, 소결 금속으로 형성된 다공질체, 특히 구리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로부터 원통형상으로 형성되고, 하우징(7)의 내주면(7c)상의 소정 위치에 고정된다.

소결 금속으로 형성된 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는, 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 레이디얼 베어링면으로 되는 상하의 영역이 축 방향을 따라 두 영역으로 분리되어 제공된다. 이들 2개의 영역 내에는, 예컨대, 도 7(a)에 도시된 바와 같은 헤링본 형상의 동압 발생 홈(8a1, 8a2)이 각각 형성된다. 상부 동압 발생 홈(8a1)은, 축 중앙(m)(상하의 경사 홈간의 축 방향으로 중앙)에 대하여 축 방향 비대칭으로 형성되어, 축 방향 중심(m)으로부터 최상측 영역의 축 방향 치수(X1)가 바닥측 영역의 축 방향 치수(X2)보다 크다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에는, 1개 또는 복수개의 축 홈(8d1)이 슬리브의 축상 거리 전체에 걸쳐서 형성된다. 상기 예에서, 3개의 축 홈(8d1)은 슬리브 원주에 등 간격으로 형성되어 있다.

제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링면을 형성하는 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)에는, 도 7(b)에 도시된 바와 같은 나선 형상의 동압 발생 홈(8c1)이 형성된다.

도 7(c)에 도시된 바와 같이, 베어링 슬리브(8)의 상단면(8b)은 반경 방향으로 단면의 거의 중앙부에 제공되는 원주 홈(8b1)에 의해, 내경측 영역(8b2)과 외경측 영역(8b3)으로 구분되어, 내경측 영역(8b2)에는 1개 또는 복수개의 레이디얼 방향 홈(8b21)이 형성된다. 상기 예에서는 3개의 레이디얼 방향 홈(8b21)이 원주 등 간격으로 형성된다.

시일 부재(9)는 하우징(7)의 측부(7b)의 상단부 내주에 고정되고, 내주면(9a)은 축부(2a)의 외주에 제공되는 테이퍼면(2a2)과 소정의 시일 공간(S)을 가로질러 대향한다. 축부(2a)의 테이퍼면(2a2)은 상단(하우징(7)에 대하여 외부쪽)을 향하여 점차 좁아지고, 축 부재(2)의 회전상에 원심 시일로서도 기능한다. 또한, 시일 부재(9)의 하단면(9b)의 외경측 영역(9b1)은 내경측 영역보다 근소하게 큰 지름을 갖도록 형성된다.

상기 실시형태의 동압 베어링 장치(1)는 예컨대, 하기과 같은 공정으로 조립한다.

우선, 축 부재(2)가 베어링 슬리브(8)에 장착된다. 베어링 슬리브(8)는 축 부재(2)와 함께 하우징(7)의 측부(7b)의 내주면(7c) 내에 삽입되어, 하단면(8c)이 하우징(7)의 계단부(7g)에 접촉된다. 이것은 하우징(7)에 대한 베어링 슬리브(8)의 위치를 축 방향으로 고정시킨다. 이 상태에서, 베어링 슬리브(8)는 초음파 용접 등의 적절한 기술을 사용하여 하우징(7)에 고정된다.

그 다음, 시일 부재(9)가 하우징(7)의 측부(7b)의 상단부 내주 내에 삽입되어, 하단면(9b)의 내경측 영역이 베어링 슬리브(8)의 상단면(8b)의 내경측 영역(8b2)에 접촉된다. 이 상태에서, 시일 부재(9)는 초음파 용접 등의 적절한 기술을 사용하여 하우징(7)에 고정된다. 시일 부재(9)의 외주면 주위에 볼록 리브(rib)(9c)가 제공되면, 용접에 의한 고정력을 향상시키는 데 효과적이다.

상기 조립 공정이 완료되면, 축 부재(2)의 축부(2a)는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 내에 삽입되어, 플랜지부(2b)는 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)과 하우징(7)의 내저면(7e1) 사이의 공간내에 수용된다. 따라서, 시일 부재(9)로 밀폐된 하우징(7) 내의 내부 공간은 베어링 슬리브(8)의 내부 기공을 포함하고, 윤활유로 채워진다. 윤활유의 면은 시일 공간(S) 내에 유지된다.

축 부재(2)의 회전시, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)상의 레이디얼 베어링면으로 기능하는 영역(말하자면, 상과 하영역)은 각각, 축부(2a)의 외주면(2a1)과 레이디얼 베어링 갭을 가로질러 대향한다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)의 스러스트 베어링면을 형성하는 영역은 플랜지부(2b)의 상단면(2b1)과 스러스트 베어링 갭을 가로질러 대향하고, 하우징(7)의 내저면(7e1)의 스러스트 베어링면을 형성하는 영역은 플랜지부(2b)의 하단면(2b2)과 스러스트 베어링 갭을 가로질러 대향한다. 그 후 축 부재(2)의 회전에 따라, 상기 레이디얼 베어링 갭 내에 윤활유의 동압이 발생하고, 축 부재(2)의 축부(2a)가 레이디얼 베어링 갭 내에 형성되는 윤활유 막에 의해 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 따라서, 축 부재(2)를 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1) 및 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 구성된다. 동시에, 상기 스러스트 베어링 갭 내에도 윤활유의 동압이 발생하고, 축 부재(2)의 플랜지부(2b)가 상기 스러스트 베어링 갭 내에 형성되는 윤활유 막에 의해 양쪽 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 따라서, 축 부재(2)를 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 스러스트 베어링부(T1) 및 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 구성된다. 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링 갭(δ1이라 함)과 제 2 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링 갭(δ2이라 함)은 하우징(7)의 내저면(7e1)으로부터 계단부(7g)까지의 축 방향 치수(x)와, 축 부재(2)의 플랜지부(2b)의 축 방향 치수(w라고 한다)에 기초한 방정식 x-w=δ1+δ2를 이용하여 양호한 정밀도로 관리될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제 1 레이디얼 베어링부(R1)의 동압 발생 홈(8a1)은 축 방향 중심에 대하여 축 방향 비대칭으로 형성되어, 축 방향 중심(m)으로부터 상단측 영역까지의 축 방향 치수(X1)가 바닥 영역의 축 방향 치수(X2)보다도 크다{도 7(a) 참조}. 이 때문에, 축 부재(2)의 회전시, 동압 발생 홈(8a1)에 의해 발생되는 윤활유의 수축력(흡입력)은 상부 영역이 하부 영역에 비해 상대적으로 크다. 상기 수축력의 압력 차이에 의하여, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 및 축부(2a)의 외주면(2a1)간 갭 내에서 윤활유는 아래로 흐르고, 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링 갭, 축 홈(8d1), 시일 부재(9)의 하단면(9b)의 외경측 영역(9b1)과 베어링 슬리브(8)의 상단면(8b)의 외경측 영역(8b3)의 사이의 링 형상 갭, 베어링 슬리브(8)의 상단면(8b)의 원주홈(8b1), 및 그 다음 베어링 슬리브(8)의 상단면(8b)의 레이디얼 방향 홈(8b21)을 통하는 순환 경로를 따라가고, 제 1 레이디얼 베어링부(R1)의 레이디얼 베어링 갭에 다시 한번 흐른다. 윤활유가 하우징(7) 내의 내부 공간 내에 상기 방식으로 순환하는 구조를 이용함으로써, 내부 공간 내의 윤활유의 압력이 국부적으로 부압되는 현상을 방지하고, 부압 발생에 수반하는 거품의 생성, 거품의 생성에 기인하는 윤활유의 누출 또는 진동의 발생 등의 관련 문제를 해소할 수 있다. 또한, 몇몇 이유로 윤활유 내에 기포가 혼입될 지라도, 기포가 윤활유에 따라 순환되고, 시일 공간(S) 내의 윤활유면(기액계면)을 통하여 외부로 배출되므로, 기포에 관한 문제가 보다 효과적으로 방지된다.

도 8은 다른 실시형태에 따른 동압 베어링 장치(유체 동압 베어링 장치)(11)를 조립하는 정보 처리 기기용 스핀들 모터의 가능한 구성을 도시한 개략도이다. 상기 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 이용되고, 축 부재(12)를 회전가능하게 비접촉 지지하는 동압 베어링 장치(11), 축 부재(2)에 설치된 로터(디스크 허브)(13), 및 예컨대, 반경 방향의 갭을 가로질러 서로 대향하는 스테이터(14) 및 로터 마그넷(15)을 구비하고 있다. 스테이터(14)는 브래킷(16)의 외주에 설치되고, 로터 마그넷(15)은 디스크 허브(13)의 내주에 설치된다. 동압 베어링 장치(11)의 하우징(17)은 브래킷(16)의 내주에 설치된다. 디스크 허브(13)에는 자기 디스크 등의 디스크가 1개 또는 복수개 지지된다. 스테이터(14)에 전류가 흐르면, 스테이터(14)와 로터 마그넷(15)간에 발생하는 전자기력으로 로터 마그넷(15)이 회전되고, 그것에 의해 디스크 허브(13) 및 축 부재(12)가 일체로 회전된다.

도 9는 동압 베어링 장치(11)를 도시한다. 상기 동압 베어링 장치(11)는 하우징(17), 하우징(17)에 고정된 베어링 슬리브(18), 및 축 부재(12)를 주 구성부품으로 구비한다.

베어링 슬리브(18)의 내주면(18a)과 축 부재(12)의 외주면(12a) 사이에 제 1 레이디얼 베어링부(R11)와 제 2 레이디얼 베어링부(R12)인 두 베어링부가 축방향을 따라 분리되어 제공된다. 또한, 하우징(17)의 상단면(17f)과, 축 부재(12)에 고정된 디스크 허브(로터)(13)의 하단면(13a) 사이에 스러스트 베어링부(T11)가 형성된다. 설명의 용이함을 위하여, 하우징(17)의 저부(17e)의 측이 하측으로, 및 저부(17e)의 반대측이 상측으로 설명된다.

하우징(17)은 예컨대, 상술한 수지 재료를 사출 성형하여 저면부를 갖는 원통형상으로 형성되고, 원통형 측부(17b), 및 측부(17b)의 하단에 제공되고 측부(17b)와 일체화되어 형성된 저면부(17e)를 구비하고 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 스러스트 베어링부(T11)의 스러스트 베어링면이 되는 상단면(17f)에는, 예컨대, 나선 형상의 동압 발생 홈(17f1)이 형성된다. 이들 동압 발생 홈(17f1)은 하우징(17)의 사출 성형시에 형성된다. 환언하면, 하우징(17)을 성형하는 성형 다이의 소요 부위[상단면(17f)를 성형하는 부위]에 동압 발생 홈(17f1)을 생성하는 홈 형태를 형성하고, 하우징(17)의 사출 성형시에 상기 홈 형태의 형상을 하우징(17)의 상단면(17f)에 트랜스퍼함으로써, 동압 발생 홈(17f1)을 하우징(17)의 형성과 동시에 형성할 수 있다. 또한, 하우징(17)은 하우징(17)의 외주의 상부에 상단측을 향해서 점차 넓어지는 테이퍼상 외벽(17h)을 구비하고, 상기 테이퍼상 외벽(17h)에서, 디스크 허브(13)상에 제공되는 칼라(collar)부(13b)의 내벽(13b1)과 함께 상단측을 향해서 점차 좁아지는 테이퍼 상의 시일 공간(S')을 형성한다. 상기 시일 공간(S')은 축 부재(12) 및 디스크 허브(13)의 회전시, 스러스트 베어링부(T11)의 스러스트 베어링 갭의 외경측을 통하여 연결된다.

축 부재(12)는 예컨대, 스테인레스 강철 등의 금속 재료로 형성되고, 베어링 슬리브(18)는 예컨대, 소결 금속으로 형성된 다공질체, 특히 구리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로 원통형상으로 형성된다. 축 부재(12)는 베어링 슬리브(18)의 내주면(18a) 내에 삽입되고, 베어링 슬리브(18)는 초음파 용접 등의 적절한 기술에 의해 하우징(17)의 내주면(17c)상의 고정 위치에 고정된다. 도 9에 도시된 축 부재(12) 및 디스크 허브(13)의 정지시에, 축 부재(12)의 하단면(12b)과 하우징(17)의 내저면(17e1) 사이에, 및 베어링 슬리브(18)의 하단면(18c)과 하우징(17)의 내저면(17e1) 사이에 근소한 갭이 존재한다.

소결 금속으로 형성된 베어링 슬리브(18)의 내주면(18a)상에는, 제 1 레이디얼 베어링부(R11)와 제 2 레이디얼 베어링부(R12)의 레이디얼 베어링면으로 되는 상부 및 하부 영역이 축 방향을 따라 2개의 영역으로 분리되어 제공되고, 상기 2개의 영역 내에는, 예컨대, 도 7(a)에 도시된 것과 유사한 헤링본 형상의 동압 홈이 형성된다. 또한, 베어링 슬리브(18)의 외주면(18d)에는, 예컨대, 3개의 축 방향 홈(18d1)이 슬리브 원주 등 간격으로 축 방향 전체 길이에 걸쳐서 형성된다.

동압 베어링 장치(11)이 완전히 조립된 후, 하우징(17)의 내부 공간 등은 윤활유로 채워져 있다. 환언하면, 윤활유는 베어링 슬리브(18)의 내부 기공을 포함하고, 베어링 슬리브(18)의 내주면(18a)과 축 부재(12)의 외주면(12a)간의 갭, 각 베어링 슬리브(18) 및 축 부재(12)의 하단면(18c 및 12b)과 하우징(17)의 내저면(17e1)간의 갭, 베어링 슬리브(18)의 축 방향 홈(18d1), 베어링 슬리브(18)의 상단면(18b)과 디스크 허브(13)의 하단면(13a)간의 갭, 스러스트 베어링부(T11), 및 시일 공간(S')에 채워진다.

축 부재(12) 및 디스크 허브(13)의 회전시, 베어링 슬리브(18)의 내주면(18a)상의 레이디얼 베어링면으로 기능하는 영역(말하자면 상부 및 하부 영역)은 각각 축 부재(12)의 외주면(12a)과 레이디얼 베어링 갭을 가로질러 대향한다. 또한, 하우징(17)의 상단면(17f)의 스러스트 베어링면을 형성하는 영역은 디스크 허브(13)의 하단면(13a)과 스러스트 베어링 갭을 가로질러 대향한다. 그리고, 축 부재(12) 및 디스크 허브(13)가 회전함에 따라, 상기 레이디얼 베어링 갭 내에 윤활유의 동압이 발생하고, 축 부재(12)는 상기 레이디얼 베어링 갭 내에 형성된 윤활유막에 의해 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 따라서, 축 부재(12) 및 디스크 허브(13)를 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R11) 및 제 2 레이디얼 베어링부(R12)가 형성된다. 동시에, 상기 스러스트 베어링 갭 내에 윤활유의 동압 또한 발생하고, 디스크 허브(13)는 상기 스러스트 베어링 갭 내에 형성되는 윤활유막에 의해 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 따라서, 축 부재(12) 및 디스크 허브(13)를 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부(T11)가 형성된다.

또한, 제 1 레이디얼 베어링부(R11)의 동압 발생 홈에 의해 발생되는 윤활유의 수축력(흡입력)과, 제 2 레이디얼 베어링부(R12)의 동압 발생 홈에 의해 발생되는 윤활유의 수축력과의 압력 차이에 의해, 베어링 슬리브(18)의 내주면(18a)과 축 부재(12)의 외주면(12a) 사이의 갭에 있는 윤활유가 아래로 유동하고, 베어링 슬리브(18)의 하단면(18c)과 하우징(17)의 내저면(17e1) 사이의 갭을 통하여 축 방향 홈(18d1) 및 그 후 디스크 허브(13)의 하단면(13a)과 베어링 슬리브(18)의 상단면(18b) 사이의 갭으로 가는 순환 경로를 따르고, 제 1 레이디얼 베어링부(R11)의 레이디얼 베어링 갭으로 다시 한번 흐른다. 따라서, 윤활유가 상술한 갭 전부를 윤활유로 순환하는 구성을 이용하여, 하우징(17)의 내부 공간 및 스러스트 베어링부(T11)의 스러스트 베어링 갭의 윤활유 압력이 국부적으로 부압이 되는 현상을 방지하고, 부압 발생에 따른 기포의 생성, 상기 기포의 생성에 기인하는 윤활유의 누출이나 진동의 발생 등의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 윤활유의 외부로의 누출은 시일 공간(S')의 모세관력과, 스러스트 베어링부(T11)의 동압 발생 홈(17f1)에 의해 발생하는 윤활유의 수축력(흡입력)에 의해 보다 효과적으로 방지된다.

이하, 본 발명의 일실시형태가 기술된다.

도 11은 상기 실시형태에 따른 유체 베어링 장치(유체 동압 베어링 장치)(1)를 조립한 정보 처리 기기용 스핀들 모터의 가능한 구성을 도시한 개략도이다. 상기 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 사용되고, 축 부재(2)를 회전가능하게 비접촉 지지하는 유체 베어링 장치(1), 축 부재(2)에 장착된 로터(디스크 허브)(3), 및 예컨대 반경 방향의 갭을 가로질러 서로 대향하는 스테이터(4)와 로터 마그넷(5)을 구비하고 있다. 스테이터(4)는 브래킷(6)의 외주에 설치되고 로터 마그넷(5)은 디스크 허브(3)의 내주에 설치된다. 유체 베어링 장치(1)의 하우징(7)은 브래킷(6)의 내주에 장착된다. 디스크 허브(3)에는 자기 디스크 등의 디스크(D) 1개 또는 복수개가 지지된다. 스테이터(4)에 전류가 흐르면, 스테이터(4)와 로터 마그넷(5)간의 전자기력의 결과로서 로터 마그넷(5)이 회전하기 시작하고, 그것에 의해 디스크 허브(3) 및 축 부재(2)가 또한 일체로 회전한다.

도 12는 유체 베어링 장치(1)를 도시한다. 상기 유체 베어링 장치(1)는 하우징(7), 하우징(7)에 고정된 베어링 슬리브(8)와 스러스트부 부재(10), 및 축 부재(2)를 주요 구성요소로서 포함한다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 축 부재(2)의 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 제공되고, 2개의 베어링부는 축 방향을 따라 분리되어 있다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)과 축 부재(2)의 플랜지부(2b)의 상단면(2b1) 사이에 제 1 스러스트 베어링부(T1)가 제공되고, 스러스트부 부재(10)의 단면(10a)과 플랜지부(2b)의 하단면(2b2)의 사이에 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 제공된다. 설명의 용이함을 위하여, 스러스트부 부재(10)가 위치된 측은 하측으로 스러스트부 부재(10)의 반대측은 상측으로서 설명된다.

하우징(7)은 예컨대, 액정 폴리머(LCP) 등의 결정성 수지에, 카본 나노튜브 또는 도전성 카본 등의 도전성 충전재를 2 내지 30 vo1%로 배합한 수지재료를 사출 성형하여 형성되고, 원통형 측부(7b), 및 측부(7b)와 단일 연속 일체 유닛을 형성하고 측부의 상단으로부터 내부 반경 방향으로 연장된 링 형상의 시일부(7a)를 구비한다. 시일부(7a)의 내주면(7a1)은 외주면(2a1)에 형성된 테이퍼면(2a2) 등의 축부(2a)의 외주면(2a1)과 대향하는 소정의 시일 공간(S)을 형성한다. 축부(2a)의 테이퍼면(2a2)은 상단측(하우징(7)의 외부측)을 향해서 점차 좁아지고, 축 부재(2)의 회전에 원심성 시일로서 기능한다.

축 부재(2)는 예컨대, 스테인레스 강철 등의 금속 재료로 형성되고, 축부(2a)와 축부(2a)의 저면단에 축 부재의 일체화된 부분으로 또는 별체로 제공되는 플랜지부(2b)를 구비한다.

베어링 슬리브(8)는 소결 금속으로 형성된 다공질체와 특히 구리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로 원통형상으로 형성되어, 하우징(7)의 내주면(7c)의 소정 위치에 고정된다.

소결 금속으로 형성되는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)상에는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 레이디얼 베어링면이 되는 상측 및 하측 영역이 축 방향으로 2개의 영역으로 분리되어 제공되고, 상기 2개의 영역 내에, 헤링톤 형상의 동압 발생 홈이 형성된다.

제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링면으로 기능하는 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)에는 나선 형상이나 헤링톤 형상의 동압 발생 홈이 또한 형성된다.

스러스트부 부재(10)는 수지 재료 또는 황동 등의 금속 재료로 형성되어, 하우징(7)의 내주면(7c)의 하단부에 고정된다. 상기 실시형태에 있어서, 스러스트부 부재(1O)는 또한 단면(1Oa)의 외주 에지로부터 상부로 연장된 링 형상의 접촉부(1Ob)를 일체로 구비한다. 접촉부(1Ob)의 상단면은 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)과 접촉하고, 접촉부(1Ob)의 내주면은 플랜지부(2b)의 외주면의 갭을 가로질러 대향한다. 제 2 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링면으로 기능하는 스러스트부 부재(10)의 단면(10a)에는 헤링본 형상이나 나선 형상의 동압 발생 홈이 형성된다. 스러스트부 부재(10)의 접촉부(1Ob) 및 플랜지부(2b)의 축방향 치수를 제어함으로써, 제 1 스러스트 베어링부(T1) 및 제 2 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링 갭을 양호한 정밀도로 설정할 수 있다.

시일부(7a)에 의해 밀폐된 하우징(7) 내의 내부 공간에는, 윤활유가 충전된 베어링 슬리브(8) 내의 내부 기공을 포함한다. 윤활유면은 시일 공간(S) 내에 유지된다. 또한, 시일부(7a)의 내주면(7a1)에 인접하는 외측면(7a2)에는 발유제(F)가 도포된다. 또한, 시일부(7a)를 관통해서 하우징(7)의 외부에 돌출한 축 부재(2)의 외주면(2a3)에도 발유제(F)가 도포된다.

축 부재(2)의 회전시, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면으로 기능하는 영역(말하자면 상측 및 하측 영역)은 각각 축부(2a)의 외주면(2a1)에 레이디얼 베어링 갭을 가로질러 대향한다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)의 스러스트 베어링면을 형성하는 영역은 플랜지부(2b)의 상단면(2b1)과, 스러스트 베어링 갭을 가로질러 대향하고, 스러스트부 부재(1O)의 단면(1Oa)의 스러스트 베어링면을 형성하는 영역은 플랜지부(2b)의 하단면(2b2)과 스러스트 베어링 갭을 가로질러 대향한다. 그 후, 축 부재(2)의 회전에 따라, 상기 레이디얼 베어링 갭 내에 윤활유의 동압이 발생하고, 축 부재(2)의 축부(2a)가 레이디얼 베어링 갭 내에 형성되는 윤활유막에 의해 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 따라서, 축 부재(2)를 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 형성된다. 동시에, 상기 스러스트 베어링 갭 내에 윤활유의 동압이 발생하고, 축 부재(2)의 플랜지부(2b)가 상기 스러스트 베어링 갭들 내에 형성되는 윤활유막에 의해 양 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 따라서, 축 부재(2)를 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 스러스트 베어링부(T1)와 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 형성된다.

도 13(a)는 상술한 유체 베어링 장치(1)에 있어서의 하우징(7)의 성형 단계를 도시한 개략도이다. 고정 주형과 가동 주형을 구비한 성형 다이에는, 러너(17b), 막 게이트(17a) 및 공동(17)이 제공된다. 막 게이트(17a)는 시일부(7a)의 외측면(7a2)의 외주 에지에 대응하는 위치에 링 형상으로 형성되고, 게이트 폭(δ)은 예컨대 0.3㎜로 설정된다.

도시되지 않은 사출 성형 장치의 노즐로부터 배출된 용융 수지(P)는 성형 금형의 러너(17b)와 막 게이트(17a)를 통하여 공동(17) 내부로 충전된다. 상기 방식으로 시일부(7a)의 외측면(7a2)의 외주 에지에 대응하는 위치에 제공되는 링 형상의 막 게이트(17a)를 통하여 공동(17)에 용융 수지(P)를 충전함으로써, 용융 수지(P)가 공동(17)에 원주 방향 및 축방향으로 균일하게 충전되어, 치수 정밀도가 높은 하우징(7)을 제조할 수 있다.

공동(17) 내에 충전된 용융 수지(P)가 냉각되어 고화되면, 가동 주형이 이동되어 성형 다이가 개방된다. 막 게이트(17a)를 시일부(7a)의 외측면(7a2)의 외주 에지에 대응하는 위치에 제공하고 있기 때문에, 금형 개방 전의 성형품은 시일부(7a)의 외측면(7a2)의 외주 에지에 막 형상의(얇은) 수지 게이트부가 링 형상으로 연결된 형태가 되지만, 상기 수지 게이트부는 성형 금형의 개방 동작시에 의해 자동적으로 절단되어, 성형 제품을 성형 다이로부터 꺼냈을 때에는 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 시일부(7a)의 외측면(7a2)의 외주 에지에 수지 게이트부(7d)의 절단된 부분은 남는다. 그 후, 이 잔여 수지 게이트 부(7d)를 도면에 도시된 Z선에 따라 제거(기계 가공)함으로써, 하우징(7)이 완성된다.

완성된 하우징(7)에서, 수지 게이트부(7d)를 제거함으로써 형성된 게이트 제거부(7d1)는 시일부(7a)의 외측면(7a2)의 외주 에지에 좁은 링 형상 형상으로 나타난다. 따라서, 시일부(7a)의 외측면(7a2)은 게이트 제거부(7d1)가 위치하는 외주 에지를 제외하고, 성형면이며, 상기 유형의 표면상태의 외측면(7a2)에 발유제(F)를 도포하는 것에 의해, 충분한 발유 효과를 이룰 수 있어, 하우징(7)의 내부에서의 윤활유의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명은 스러스트 베어링부로서, 소위 피벗 베어링을 이용한 유체 베어링 장치, 및 레이디얼 베어링부로서, 소위 원통 형상의 베어링을 이용한 유체 베어링 장치에 적용될 수 있다.

Claims

하우징;

상기 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브;

상기 베어링 슬리브의 내주면을 따라 삽입된 축 부재; 및

상기 베어링 슬리브의 내주면과 상기 축 부재의 외주면 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유 막을 통하여 상기 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부를 포함하는 유체 베어링 장치에 있어서,

상기 유체 베어링 장치는 상기 축 부재와 상기 하우징간에 전도를 가능하게 하는 전도 수단을 더 포함하고, 상기 하우징은 도전성 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은 체적 고유 저항이 1O⁶Ω·㎝ 이하인 도전성 수지 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은 평균 입자 크기가 1㎛이하인 미세한 분말상 도전화제를 8% 중량비 이하로 함유한 도전성 수지 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은 평균 섬유 지름이 10㎛이하이고 평균 섬유 길이가 500㎛이하인 섬유상 도전화제를 20% 중량비 이하로 함유한 도전성 수지 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은 도전화제로서 카본 나노재료를 함유한 도전성 수지 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 카본 나노재료의 첨가량은 1 내지 1O중량%의 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 카본 나노재료는 단층 카본 나노튜브, 다층 카본 나노튜브, 컵-적층형 카본 나노파이버 및 기상 성장 카본파이버으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징의 선팽창계수는 반경 방향으로 5×1O^-5/℃이하인 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전도 수단으로서 사용되는 도전성 윤활유를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전도 수단으로서 사용되는 축 부재를 스러스트 방향으로 접촉 지지하는 스러스트 베어링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 베어링 슬리브는 금속 또는 체적 고유 저항이 1O⁶Ω·㎝이하인 도전성 수지 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
하우징;

상기 하우징의 내부에 고정된 베어링 슬리브;

상기 하우징과 상기 베어링 슬리브에 대하여 상대 회전을 행하는 회전 부재;

상기 베어링 슬리브와 상기 회전 부재 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유의 동압 작용을 통하여 회전 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부; 및

상기 하우징과 상기 회전 부재 사이의 스러스트 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유의 동압 작용을 통하여 회전 부재를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 동압 베어링 장치에 있어서,

상기 하우징은 수지 재료를 성형함으로써 형성되고, 스러스트 베어링부를 구성하는 스러스트 베어링면, 및 상기 하우징의 성형시 스러스트 베어링면에 형성된 동압 발생 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 스러스트 베어링면은 하우징의 일단측 내부 저면에 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 하우징은 베어링 슬리브의 일단측의 단부면과 접촉하는 계단부를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 계단부는 하우징의 내부 저면으로부터 축방향으로 소정 거리에 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 스러스트 베어링면은 하우징의 단부면에 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징을 형성하는데 사용되는 수지 재료는 도전성 충전재를 함유하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 도전성 충전재는 탄소 섬유, 카본블랙, 흑연, 카본 나노재료, 및 금속 분말로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
하우징;

상기 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브;

상기 베어링 슬리브의 내주면을 따라 삽입된 축 부재; 및

상기 베어링 슬리브의 내주면과 상기 축 부재의 외주면 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유막을 통하여 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치에 있어서,

상기 하우징은 수지 재료를 사출 성형함으로써 형성되고, 원통형 측부, 및 상기 측부와 단일 연속 일체 유닛을 형성하고, 측부의 일단부에서 내부 반경 방향으로 연장된 시일부를 구비하고,

상기 시일부는 축 부재의 대향하는 외주면의 사이에 시일 공간을 형성하는 내주면, 및 내주면에 인접하여 위치되는 외측면을 구비하고,

상기 외측면의 외주 에지는 수지 게이트부를 제거함으로써 형성되는 게이트 제거부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 게이트 제거부는 링 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 시일부의 외측면은 발유제로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
하우징; 상기 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브; 상기 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축 부재; 및 상기 베어링 슬리브의 내주면과 상기 축 부재의 외주면의 사이의 레이디얼 베어링 갭 내에 발생되는 윤활유막을 통하여 축 부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치의 제조 방법에 있어서,

상기 방법은 수지 재료의 사출 성형에 의해, 원통형의 측부, 및 상기 측부와 단일 연속 일체 유닛을 형성하고 측부의 일단부에서 내부 반경 방향으로 연장된 시일부를 구비한 하우징을 성형하는 하우징 성형 공정을 구비하고,

상기 시일부는 축 부재의 대향하는 외주면의 사이에 시일 공간을 형성하는 내주면, 및 내주면에 인접하여 위치되는 외측면을 구비하고,

상기 하우징 성형 공정에 있어서, 링 형상의 필름 게이트는 시일부의 외측면의 외주 에지에 대응하는 위치에 제공되고, 용융 수지는 상기 필름 게이트를 통하여 하우징을 성형하는 공동에 주입되는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치의 제조 방법.
제 1 항, 제 12 항, 또는 제 19 항에 기재된 베어링 장치를 구비한 정보 처리 기기용 모터.