KR20070017347A - 동압 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 내구성을 가짐과 아울러 저가격으로 제작 가능한 동압 베어링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 동압 베어링 장치로는 하우징(3) 및 디스크 허브(3)는 수지 성형품으로 하고, 또한 하우징(7)의 상측 단면(7d)과 디스크 허브(3) 하측 단면(3e)의 사이에 스러스트 베어링 간극이 형성된다. 이 경우, 면(7d, 3e)은 베어링의 운전중에 일시적으로 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩부(P)가 된다. 수지제 하우징(7)에 강화 섬유로서 배합하는 PAN계 탄소 섬유의 섬유직경을 12㎛ 이하로 하고, 또한, 그 배합량을 5~20vol%의 범위내로 함으로써 슬라이딩부(P)에 있어서의 손상이나 마모의 발생을 방지할 수 있다.

동압 베어링 장치

Description

동압 베어링 장치{DYNAMIC PRESSURE BEARING DEVICE}

본 발명은 동압 베어링 장치에 관한 것이다. 여기에서의 동압 베어링 장치는 정보기기, 예컨대, HDD, FDD 등의 자기 디스크 장치, CD-ROM, CD-R/RW, DVD-ROM/RAM 등의 광디스크 장치, MD, MO 등의 광자기 디스크 장치 등의 스핀들 모터용, 레이저 빔 프린터(LBP)의 폴리곤 스캐너 모터, 프로젝터의 컬러 휠 모터, 또는 전기기기, 예컨대, 축류팬 등의 소형 모터용 베어링 장치로서 적합하다.

상기 각종 모터에는 고회전 정밀도 이외에 고속화, 저가격화, 저소음화 등이 요구되고 있다. 이러한 요구 성능을 결정짓는 구성 요소의 하나에 해당 모터의 스핀들을 지지하는 베어링이 있고, 최근에는 이 종류의 베어링으로서 상기 요구 성능에 뛰어난 특성을 갖는 동압 베어링의 사용이 검토되거나 실제로 사용되고 있다.

그 일례로서, 예컨대, HDD 등의 디스크 구동 장치의 스핀들 모터에서 사용되는 동압 베어링 장치가 일본 특허 공개 제2000-291648호 공보에 기재되어 있다. 이 베어링 장치는 저면이 있는 원통형 하우징의 내주에 베어링 슬리브를 고정함과 아울러 베어링 슬리브의 내주에 외경측으로 돌출된 플랜지부를 갖는 축부재를 삽입하고, 회전하는 축부재와 고정측 부재(베어링 슬리브, 하우징 등)의 사이에 형성한 레이디얼 베어링 간극이나 스러스트 베어링 간극에 유체 동압을 발생시켜, 이 유체 동압으로 축부재를 비접촉 지지하는 것이다.

이 동압 베어링 장치는 하우징, 베어링 슬리브, 축부재, 스러스트 부재, 및 씰 부재 등의 부품으로 구성되고, 정보기기가 더욱 고성능화됨에 따라 필요로 되는 높은 베어링 성능을 확보하기 위해 각 부품의 가공 정밀도나 조립 정밀도를 높이는 노력이 이루어지고 있다. 한편, 정보기기의 저가격화의 경향에 따라 이 종류의 동압 베어링 장치에 대한 가격 저감의 요구도 더욱 심해지고 있다.

따라서, 본 발명은 높은 내구성을 가짐과 아울러 저가격으로 제작 가능한 동압 베어링 장치의 제공을 목적으로 한다.

최근의 동압 베어링 장치에서는 상기 요구에 따르기 위해 베어링의 고정측이 되는 고정체(예컨대, 하우징)나 회전측이 되는 회전체(예컨대, 축부재나 디스크 허브)의 수지화가 검토되고 있다. 한편, 동압 베어링 장치에서는 그 구조상, 베어링 간극을 통해 대향하는 회전체와 고정체의 일시적인 슬라이딩 접촉을 피할 수 없다. 이 슬라이딩 접촉이 수지화된 부재간에 발생할 경우 수지화된 부재에 배합된 강화 섬유가 상대측 부재를 손상시키거나 마모시킬 우려가 있다.

본 발명자들의 검증에 의하면, 수지에 배합되는 강화 섬유의 섬유직경이 지나치게 크면 강화 섬유의 강직도가 증가하기 때문에 슬라이딩시에 상대측 수지부재의 손상 또는 마모를 야기하고, 또한, 강화 섬유의 배합량이 지나치게 많아도 강화 섬유와 상대측 수지부재의 접촉 빈도가 증가하기 때문에 마찬가지 문제가 발생하는 것으로 판명되었다. 이러한 불량은 전자에서는 섬유직경이 12㎛를 초과했을 때에, 후자에서는 배합량이 20vol%를 초과했을 때에 문제가 되는 것으로 밝혀졌다.

따라서, 본 발명에서는 회전체, 고정체, 고정체와 회전체 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 유체의 동압 작용으로 양자를 레이디얼 방향으로 비접촉 유지하는 레이디얼 베어링부, 및 고정체와 회전체 사이의 스러스트 베어링 간극에 발생하는 유체의 동압 작용으로 양자를 스러스트 방향으로 비접촉 유지하는 스러스트 베어링부를 구비하는 동압 베어링 장치에 있어서, 고정체와 회전체 중 적어도 스러스트 베어링 간극에 면하는 부분을 모두 수지로 형성하고, 또한, 해당 수지 부분의 적어도 어느 한쪽에 충전재로서 섬유직경 1~12㎛의 강화 섬유를 배합한다.

이와 같이, 강화 섬유의 섬유직경을 12㎛ 이하로 함으로써 강화 섬유가 유연화되므로 이 접촉에 의한 상대측 수지부재의 손상을 방지할 수 있고, 스러스트 베어링부에 있어서의 내마모성을 향상시킬 수 있다.

또한, 수지중에 있어서의 강화 섬유의 배합량을 5~20vol%로 설정하면 강화 섬유의 상대측 수지부재의 접촉 빈도를 감소시킬 수 있으므로 스러스트 베어링부의 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 강화 섬유의 배합량을 5vol% 이상으로 한 것은 이것을 밑돌면 보강 효과가 감소하기 때문에 도리어 내마모성이 저하되기 때문이다.

이와 같이 스러스트 베어링 간극을 통해 대향하는 고정체와 회전체를 수지제로 함으로써 양자의 축방향의 선팽창계수가 거의 공통값이 되므로 온도 변화에 대해서도 스러스트 베어링 간극을 일정폭으로 유지할 수 있고, 새로운 회전 정밀도의 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 수지 성형품은 사출성형에 의해 저가격으로 제조할 수 있으므로 베어링 장치의 저가격화가 가능하다. 또한, 회전체를 수지제로 함으로써 이것을 금속제로 한 경우에 비해 경량화되므로 내충격성이 향상된다.

충전재에는 강화 섬유 이외에 도전화제를 포함시킬 수 있다. 일반적으로 수지는 절연 재료이기 때문에 상기한 바와 같이 각 부재를 수지화했을 경우, 공기의 마찰에 의해 발생한 회전체의 정전기가 회전체에 대전되고, 자기 디스크와 자기 헤드간의 전위차를 발생시키거나 정전기의 방전에 의해 주변기기의 손상을 초래할 우려가 있다. 이것에 대하여, 수지부재중의 충전재에 도전화제를 포함시키면 회전측과 고정측의 통전성을 확보해서 이와 같은 불량을 해소할 수 있다. 도전화제의 종류는 특히 한정되지 않지만, 예컨대, 카본 파이버(carbon fiber), 카본 블랙(carbon black), 흑연, 카본 나노머티리얼(carbon nanomaterial), 금속 분말 등의 섬유형 또는 분말형의 물질을 사용할 수 있다.

고정체와 회전체의 스러스트 베어링 간극에 면하는 수지 부분 중 어느 한쪽은 내유성(耐油性)이나 성형성을 고려하고, LCP로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지 관점으로부터 고정체와 회전체의 스러스트 베어링 간극에 면하는 수지 부분 중 어느 한쪽을 PPS로 형성할 수도 있다.

수지중의 충전재의 총량(도전화제도 배합할 경우는 이것을 포함시킨 충전재의 총량)이 30vol%를 초과하면 수지부재에 다른 부재를 초음파 용착했을 때의 용착 강도가 현저하게 저하된다. 이것을 방지하기 위해서 수지중에 있어서의 충전재 총량은 30vol% 이하로 하는 것이 바람직하다.

강화 섬유로서는 강도나 탄성율이 뛰어난 특성을 갖는 PAN계의 탄소 섬유를 사용할 수 있다.

고정체와 회전체의 스러스트 베어링 간극에 면하는 수지 부분을 베이스 수지의 다른 수지재료로 형성하면 고정체와 회전체의 슬라이딩시에 있어서의 응착을 방지할 수 있다.

구체적으로, 회전체의 수지 부분으로서는 축부재에 형성된 플랜지부, 또는 로터 마그넷의 부착부를 갖는 회전부재를 들 수 있다.

또한, 여기서 말하는 회전부재에 해당하는 것으로서 HDD 등의 디스크 장치에 장비되는 디스크 허브나 턴테이블, LBP의 폴리곤 미러를 장착하기 위한 로터 부재 등을 들 수 있다.

본 발명에 의하면, 고정체 및 회전체의 적어도 일부를 수지화하고 있으므로 저가격화를 달성함과 아울러 경량화를 통해서 충격 하중을 감소시킬 수 있고, 높은 내구성을 얻을 수 있다. 또한, 스러스트 베어링부에 있어서의 내마모성을 향상시킬 수도 있다.

상기한 바와 같이 경량화 및 제조 가격의 저감 등을 목적으로서, 하우징의 수지화가 검토되고 있지만 하우징의 수지화를 진행시켰을 때에 발생하는 문제점의 하나로, 수지제의 하우징과 이 하우징을 유지하는 모터 브래킷 등의 금속제 부재 사이에서의 고정력의 확보가 있다. 특히, 휴대형 정보기기에 사용할 수 있는 동압 베어링 장치에는 높은 내충격 특성이 요구되므로 새로운 고정력의 향상이 요구된다.

높은 고정력을 얻기 위한 방법으로서, 예컨대, 접착을 들 수 있다. 그 경우에는 금속재료와 수지재료 사이의 접착력을 향상시키는 수단으로서, 예컨대, 알칼리 에칭, 플라즈마 에칭, 또는 UV처리 등의 표면처리를 수지 성형면에 실시하는 방법이 고려된다. 그런데, 이 방법에서는 하우징을 수지재료로 성형한 후, 접착 고정면에 표면처리를 별도로 행할 필요가 있기 때문에 가공 공정이 증가하고, 제조 가격의 증가로 연결된다.

따라서, 본 발명은 이 종류의 동압 베어링 장치에 있어서의 하우징의 제조 가격을 저감함과 아울러 하우징과 다른 금속제 부재 사이의 고정 강도를 높이는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 동압 베어링 장치는 하우징, 하우징의 내부에 고정된 베어링 슬리브, 베어링 슬리브와 하우징에 대하여 상대회전하는 회전부재, 회전부재와 베어링 슬리브 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용으로 회전부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부, 및 회전부재와 하우징 사이의 스러스트 베어링 간극에 발생하는 윤활유 동압 작용으로 회전부재를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 것으로서, 하우징은 스러스트 베어링부를 구성하고, 또한, 동압홈이 형성된 스러스트 베어링면과, 다른 금속제 부재가 고정되는 고정면을 갖고, 이 하우징의 스러스트 베어링면을 포함하는 부분을 수지재료로 형성하고, 고정면을 포함하는 부분을 금속재료로 형성한 것을 특징으로 한다.

여기서, 「다른 금속제 부재」는 동압 베어링 장치 구성 부품에 한정되지 않고, 하우징에 고정하는 것을 모두 포함한다. 예컨대, 베어링 슬리브를 금속재료로 형성하고 하우징의 내주면에 고정할 경우에는 이 베어링 슬리브가 여기서 말하는 것 이외의 금속제 부재에 해당하고, 또한, 동압 베어링 장치 하우징의 외주면에 고정되는 금속제의 모터 브래킷이 여기서 말하는 것 이외의 금속제 부재에 해당한다.

일반적으로, 금속재료끼리 고정하면, 양자간에 높은 고정력을 쉽게 얻을 수 있다. 본 발명에서는 이것을 이용하여 다른 금속제 부재가 고정되는 고정면을 포함하는 부분을 금속재료로 형성했으므로 하우징과 다른 금속제 부재를 확실하게 고정할 수 있다. 특히, 다른 금속제 부재의 고정을 접착에 의해 행할 경우에는 고정면에 있어서의 하우징과 다른 금속제 부재 사이의 접착 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 하우징의 고정면을 포함하는 부분을 수지재료로 성형한 후, 형성된 고정면에 별도로 표면 처리를 실시하는 공정을 생략할 수 있고, 제조 가격이 저감된다.

또한, 본 발명에서는 하우징의 스러스트 베어링면을 포함하는 부분을 수지재료로 형성했으므로 동압홈을 스러스트 베어링면을 포함하는 부분과 동시에 수지재료로 성형할 수 있고, 스러스트 베어링면을 포함하는 부분을 금속재료로 형성했을 경우에 비해 동압홈을 별도가공할 수고를 줄일 수 있다. 따라서, 동압홈의 가공 공정이 간략화되어 가격이 더욱 저감된다.

본 발명의 동압 베어링 장치는 하우징이 상기와 같은 금속부분과 수지 부분의 하이브리드 구조를 갖기 때문에 하우징의 경량화 및 제조 가격의 저감을 꾀하면서 다른 금속제 부재의 접착력을 충분히 확보하는 것이 가능하다.

상기 구성의 하우징은 금속재료로 형성된 고정면을 포함하는 부분을 인서트 부품(insert part)으로서 수지재료로 사출성형함으로써 용이하게 제조할 수 있다.

하우징은, 예컨대, 원통형 측부, 측부의 일단측에 위치하는 개구부, 및 측부의 타단측에 위치하는 저부를 구비하고, 개구부 측에 스러스트 베어링면을 갖는 구조로 될 수 있다.

또는, 하우징은 원통형 측부, 측부의 일단측에 위치하는 개구부, 및 측부의 타단측에 위치하는 저부를 구비하고, 저부 측에 스러스트 베어링면을 갖는 구조로 될 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이 종류의 동압 베어링 장치에 있어서의 하우징의 경량화와 제조 가격의 저감을 꾀하면서 하우징과 다른 금속제 부재 사이의 고정 강도를 높이고, 예컨대, 휴대형 정보기기의 사용에도 충분한 높은 내충격 특성을 부여할 수 있다.

상기한 바와 같은 동압 베어링 장치, 로터 마그넷, 및 스테이터 코일을 갖는 모터는 내마모성이 뛰어나서 내구성이나 회전 정밀도의 면에서 뛰어난 특성을 갖는다.

도 1은 본 발명에 의한 동압 베어링 장치를 갖는 정보기기용 스핀들 모터의 단면도이다.

도 2는 상기 동압 베어링 장치의 단면도이다.

도 3은 상기 동압 베어링 장치에 사용되는 베어링 슬리브의 단면도이다.

도 4는 하우징을 도 2의 B 방향에서 본 도면이다.

도 5는 동압 베어링 장치의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.

도 6은 도 5의 동압 베어링 장치에 사용되는 축부재의 단면도이다.

도 7은 동압 베어링 장치의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.

도 8(a) ~ 도 8(c)는 레이디얼 베어링부의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이다.

도 9는 본 발명에 의한 동압 베어링 장치를 갖는 정보기기용 스핀들 모터의 단면도이다.

도 10은 상기 동압 베어링 장치의 단면도이다.

도 11(a)는 베어링 슬리브의 단면도이며, 도 11(b)는 베어링 슬리브의 저면도[도 11(a)의 A 방향에서 본 도면]이다.

도 12는 하우징을 도 10의 B 방향에서 본 도면이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 동압 베어링 장치의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도 1 ~ 도 13에 의거하여 설명한다.

도 1은 이 실시형태에 의한 동압 베어링 장치(1)를 갖는 정보기기용 스핀들 모터의 제 1 구성예를 나타낸다. 이 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 사용할 수 있는 것으로서, 축부재(2)를 회전가능하게 비접촉 지지하는 동압 베어링 장치(1), 축부재(2)에 장착된 디스크 허브(3), 및, 예컨대, 반경 방향의 갭을 통해 대향시킨 스테이터 코일(4)과 로터 마그넷(5)을 구비하고 있다. 디스크 허브(3)는 자기 디스크 등의 하나 또는 복수의 디스크를 유지하는 것으로서, 그 내주에 로터 마그넷(5)이 부착되어 있다. 스테이터 코일(4)은 동압 베어링 장치(1)의 하우징(7) 외주에 고정된 브래킷(6)의 외주에 부착된다. 스테이터 코일(4)에 통전되면 스테이터 코일(4)과 로터 마그넷(5) 사이의 전자력으로 로터 마그넷(5)이 회전하고, 이에 따라, 디스크 허브(3) 및 축부재(2)가 하나의 부재(회전체)가 되어서 일체로 회전한다.

디스크 허브(3)는 컵 형상의 수지 성형품이며, 도 1 및 도 2에서는 플랜지 형상의 기부(3a)와, 기부(3a)의 내경측에 형성된 원통형의 제 1 돌출부(3b)와, 기부(3a)의 외경측에 형성된 원통형의 제 2 돌출부(3c)를 구비하는 디스크 허브(3)를 예시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 모터 스테이터(4)와 대향하는 제 2 돌출부(3c)의 내주에는 로터 마그넷(5)을 부착하기 위한 부착부(3d)가 형성되고, 이 부착부(3d)에 로터 마그넷(5)이 접착 등의 수단으로 부착된다.

도 2는 동압 베어링 장치(1)를 확대해서 나타내고 있다. 이 동압 베어링 장치(1)는 하우징(7), 하우징(7)의 내주에 고정된 베어링 슬리브(8), 및 베어링 슬리브(8)의 내주에 삽입한 축부재(2)를 구성 부품으로 하여 구성된다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 축부재(2)의 외주면(2c)의 사이에 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 축방향으로 이격되어 형성된다. 또한, 하우징(7)의 개구측 단면(상측 단면)(7d)과, 이것에 대향하여 축부재(2)에 고정된 디스크 허브(3)의 하측 단면(3e)[기부(3a)의 제 1 돌출부(3b)보다도 내경측의 하측 단면] 사이에 스러스트 베어링부(T)가 형성된다. 또한, 설명의 편의상, 하우징(7)의 저부(7c)측을 하측, 저부(7c)와 축방향 반대측을 상측으로 하여 설명한다.

축부재(2)는 예컨대, 스테인레스 강 등의 금속재료로 동일 직경의 축형상으로 형성된다.

본 발명의 하우징(7)은 저면이 있는 원통형의 수지 성형품이다. 도시된 예의 하우징은 원통형 측부(7b)와 측부(7b)의 하단에 형성된 저부(7c)를 구비하고, 저부(7c)는 측부(7c)와 일체로 형성되어 있다.

이와 같이, 하우징(7)이나 디스크 허브(3)는 수지 성형품이지만 그 소재로서는 열가소성 수지, 예컨대, 비결정성 수지인 폴리 술폰(PSF), 폴리에테르 술폰(PES), 폴리페닐 술폰(PPSU), 폴리에테르 이미드(PEI) 등이, 또한, 결정성 수지인 액정 폴리머(LCP), 폴리에테르에테르 케톤(PEEK), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 등이 사용 가능하다. 이 중에서도 LCP이나 PPS는 내유성이나 치수 안정성 등에 뛰어난 특성을 갖고, 특히, 하우징(7)의 소재로서 적합하다.

이 때, 하우징(7)과 디스크 허브(3)로 사용하는 베이스 수지를 다르게 하면 하우징(7)과 디스크 허브(3)의 슬라이딩시에 있어서의 응착을 방지할 수 있다. 이 예로서, 예컨대, 하우징(7)의 베이스 수지로서 LCP를 사용하고, 디스크 허브(3)의 베이스 수지로서 PPS를 사용하는 경우를 들 수 있다.

이 베이스 수지에 강화 섬유나 도전화제 등으로 이루어지는 충전재를 배합하고, 이렇게 해서 얻은 수지 조성물을 사용하여 하우징(7) 및 디스크 허브(3)가 개별적으로 사출성형된다. 충전재로서는 유리 섬유나 탄소 섬유 등의 섬유형 충전재, 티탄산 칼륨 등의 휘스커형 충전재, 마이커 등의 비늘형 충전재, 카본 블랙, 흑연, 카본 나노머티리얼, 금속 분말 등의 섬유형 또는 분말형의 도전성 충전재 등이 필요에 따라 선택 사용된다. 일례로서, 본 실시형태에서는 강화 섬유로서 강도면 및 탄성율 등의 면에서 뛰어난 특성을 갖는 PAN계의 탄소 섬유를 사용하고, 도전화제로서 적은 배합량으로 높은 도전성을 확보할 수 있는 카본 나노튜브를 사용하고 있다.

축부재(2)에는 적당한 수단으로 디스크 허브(3)가 고정되지만, 이 때, 축부재(2)를 인서트 부품으로서 디스크 허브(3)를 상기 수지 조성물로 사출성형하면(인서트 성형) 디스크 허브(3)의 성형과 디스크 허브(3)에의 축부재(2)의 조립을 단일 공정으로 행할 수 있어 축부재(3)와 디스크 허브(3)를 저가격 및 고정밀도로 일체화할 수 있다. 이렇게 하여 일체화된 축부재(2)와 디스크 허브(3)로 회전체가 구성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스러스트 베어링부(T)의 스러스트 베어링면이 되는 상측 단면(7d)에는 예컨대, 나선 형상의 동압홈(7d1)이 형성된다. 이 동압홈(7d1)은 하우징(7)의 사출성형시에 형성된 것이다. 즉, 하우징(7)을 성형하는 성형형의 소요부위[상측 단면(7d)을 성형하는 부위]에 동압홈(7d1)을 성형하는 홈형을 가공해 두고, 하우징(7)의 사출성형시에 상기 홈형의 형상을 하우징(7)의 상측 단면(7d)에 전사함으로써 동압홈(7d1)을 하우징(7)의 성형과 동시 성형할 수 있다. 동일한 방법으로, 하우징(7)의 상측 단면(7d)을 대신하여 디스크 허브(3)의 하측 단면(3e)에 동압홈을 형성할 수도 있다.

또한, 하우징(7)은 그 상방부 외주에 상방을 향하여 점차 직경이 확장되는 테이퍼진 외벽(7e)를 구비한다. 이 테이퍼진 외벽(7e)과, 디스크 허브(3)에 형성된 원통형 돌출부(3b)의 내벽(3b1) 사이에 상방을 향하여 점차 축소되는 테이퍼진 씰 공간(S)이 형성된다. 이 씰 공간(S)은 축부재(2) 및 디스크 허브(3)의 회전시 스러스트 베어링부(T)의 스러스트 베어링 간극의 외경측과 연통된다.

축부재(2)는, 예컨대, 스테인레스 강 등의 금속재료로 동일 직경의 축형상으로 형성된다.

베어링 슬리브(8)는, 예컨대, 소결 금속으로 이루어지는 다공질체, 특히, 구리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로 원통형으로 형성된다. 이 베어링 슬리브(8)는, 예컨대, 초음파 용착에 의해 하우징(7) 내주면의 소정위치에 고정됨으로써 하우징(7)과 베어링 슬리브(8)로 고정체가 구성된다. 또한, 베어링 슬리브(8)는 금속 재료, 예컨대, 구리 등의 연질 금속으로 형성할 수도 있다.

소결 금속으로 형성된 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 각 레이디얼 베어링면이 되는 상하 2개의 영역이 축방향으로 이격되어 형성되고, 이 2개의 영역에는, 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같은 해링본 형상(나선 형상도 좋음)의 동압홈(8a1, 8a2)이 각각 형성된다. 상측의 동압홈(8a1)은 축방향 중심(m)(상하의 경사홈 사이 영역의 축방향 중앙)에 대하여 축방향 비대칭으로 형성되어 있고, 축방향 중심(m)보다 상측 영역의 축방향 치수(X1)가 하측 영역의 축방향 치수(X2)보다도 크다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에는 하나 또는 복수개의 축방향홈(8d1)이 축방향 전체길이에 걸쳐서 형성된다.

축부재(2)는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에 삽입된다. 또한, 축부재(2) 및 디스크 허브(3)의 정지시에 있어서, 축부재(2)의 하측 단면(2d)과 하우징(7) 내저면(7c1)의 사이, 베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8c)과 하우징(7) 내저면(7c1)의 사이에는 각각 작은 간극이 존재한다.

하우징(7)의 내부공간 등은 윤활유로 충만된다. 즉, 윤활유는 베어링 슬리브(8)의 내부기공을 포함하여 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 축부재(2)의 외주면(2c) 사이의 간극부, 베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8c) 및 축부재(2)의 하측 단면(2d)과 하우징(7)의 내저면(7c1) 사이의 간극부, 베어링 슬리브(8)의 축방향홈(8d1), 베어링 슬리브(8)의 상측 단면(8b)과 디스크 허브(3)의 하측 단면(3e) 사이의 간극부, 스러스트 베어링부(T), 및 씰 공간(S)에 충만된다.

축부재(2) 및 디스크 허브(3)로 이루어지는 회전체의 회전시, 베어링 슬리브(8) 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면이 되는 영역(상하 2개의 영역)은 각각 축부재(2)의 외주면(2c)과 레이디얼 베어링 간극을 통해 대향한다. 또한, 하우징(7)의 상측 단면(7d)의 스러스트 베어링면이 되는 영역은 디스크 허브(3)의 하측 단면(3e)과 스러스트 베어링 간극을 통해 대향한다. 그리고, 축부재(2) 및 디스크 허브(3)의 회전에 따라 레이디얼 베어링 간극에 윤활유의 동압이 발생하고, 축부재(2)가 레이디얼 베어링 간극내에 형성되는 윤활유 유막에 의해 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 축부재(2) 및 디스크 허브(3)를 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 구성된다. 동시에, 상기 스러스트 베어링 간극에 윤활 유의 동압이 발생하고, 디스크 허브(3)가 상기 스러스트 베어링 간극내에 형성되는 윤활유 유막에 의해 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 축부재(2) 및 디스크 허브(3)를 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부(T)가 구성된다.

상기한 바와 같이, 제 1 레이디얼 베어링부(R1)의 동압홈(8a1)은 축방향 중심(m)에 대하여 축방향 비대칭으로 형성되어 있고, 축방향 중심에서 상측 영역의 축방향 치수(X1)가 하측 영역의 축방향 치수(X2)보다 크다. 따라서, 축부재(2) 및 디스크 허브(3)의 회전시, 동압홈(8a1)에 의한 윤활유의 인입력(pumping force)은 상측 영역이 하측 영역에 비해 상대적으로 크다. 그리고, 이 인입력의 차압(differencial pressure)에 의해, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)과 축부재(2)의 외주면(2c) 사이의 간극에 충만된 윤활유가 하방으로 유동하고, 베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8c)과 하우징(7)의 내저면(7c1) 사이의 간극 → 축방향홈(8d1) → 디스크 허브(3)의 하측 단면(3e)과 베어링 슬리브(8)의 상측 단면(8b)의 사이의 간극으로 하는 경로를 순환하고, 제 1 레이디얼 베어링부(R1)의 레이디얼 베어링 간극으로 다시 인입된다. 이렇게, 윤활유가 상기 간극부를 유동 순환하도록 구성함으로써 하우징(7)의 내부공간 및 스러스트 베어링부(T)의 스러스트 베어링 간극내의 윤활유 압력이 국부적으로 부압(negative pressure)이 되는 현상을 방지하고, 부압 발생에 따르는 거품의 생성, 거품의 생성에 기인하는 윤활유의 누설이나 진동의 발생 등의 문제를 해소할 수 있다.

또한, 윤활유의 외부로의 누설은 씰 공간(S)의 모세관 힘과, 스러스트 베어 링부(T)의 동압홈(7d1)에 의한 윤활유의 인입력에 의해 보다 효과적으로 방지된다.

본 발명에서는 스러스트 베어링 간극을 통해 대향하는 하우징(7) 및 디스크 허브(3)의 쌍방이 수지로 형성되어 있으므로 선팽창계수는 거의 동일 레벨이 된다. 따라서, 온도 변화에 의한 축방향의 팽창량을 고정측과 회전측에서 같은 정도로 할 수 있고, 온도 변화에 의한 스러스트 베어링 간극 폭의 변동을 억제해서 안정된 베어링 성능을 얻을 수 있다.

상기 구성에 있어서, 스러스트 베어링 간극을 통해 대향하는 하우징(7)의 상측 단면(7d)과 디스크 허브(3)의 하측 단면(3e)은 모터의 기동시나 정지시, 또는, 회전하는 축부재(2)의 진동 등의 원인에 의해 일시적으로 슬라이딩 접촉한다. 이 양자의 슬라이딩 접촉에 기인하는 문제로서 슬라이딩부(P)에 있어서의 수지끼리의 슬라이딩을 들 수 있다.

본 발명자들의 검증에 의하면, 강화 섬유로서 배합한 탄소 섬유의 평균 섬유직경이 12㎛를 초과하면 디스크 허브(3)와 하우징(7)의 슬라이딩부(P)에 있어서의 마모량이 현저하게 증대하는 것으로 판명되었다. 이것은 섬유직경이 커지는 것에 의해 강직해진 탄소 섬유가 슬라이딩부(P)에서 서로 상대측의 부드러운 수지재료를 손상시키고, 이렇게 해서 거칠어진 수지재료의 면이 한층 더 상대측의 수지재료와 슬라이딩함으로써 마모가 진행하기 때문이라고 생각된다. 한편, 탄소 섬유의 평균 섬유직경이 1㎛를 밑돌면, 탄소 섬유 본래의 목적인 보강 효과가 불충분하게 되므로 적당하지 않다. 따라서, 충전제로서의 탄소 섬유는 평균 섬유직경 1~12㎛(바람직하게는 5~10㎛)의 범위내로 설정하는 것이 바람직하다.

강화 섬유가 지나치게 길면, 잉여 수지재료를 재사용할 때에 섬유가 짧게 재단되기 때문에 리사이클성(recycling property)을 헤치게 된다. 또한, 동압홈을 성형할 때의 전사성(transfer property)도 손상된다. 이러한 관점에서, 강화 섬유의 평균 길이는 500㎛ 이하(바람직하게는 300㎛ 이하)로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명자의 검증에 의하면, 탄소 섬유의 배합 비율이 20vol%를 초과했을 경우에도 마찬가지로 수지끼리의 슬라이딩부(P)에 있어서의 마모량이 현저하게 증대하는 것으로 판명되었다. 이것은 탄소 섬유의 배합량이 늘어남으로써 탄소 섬유와 상대측 수지부재의 접촉 빈도가 높아지기 때문이라고 생각된다. 한편, 탄소 섬유의 배합 비율이 5%를 밑돌면, 필요한 기계적 강도가 나오기 어렵고, 또한, 수지부재의 내마모성을 확보하는 것이 어렵게 된다. 따라서, 탄소 섬유의 배합량은 5~20vol%로 하는 것이 바람직하다.

한편, 강화 섬유의 섬유직경이나 배합 비율이 상기 범위내에 있어도 도전화제 등의 다른 충전재의 배합량이 지나치게 많으면, 하우징(7)을 다른 부재[예컨대, 베어링 슬리브(8)]와 초음파 용착할 때의 용착 강도가 저하된다. 본 발명자들이 검증한 바에 의하면, 강화 섬유나 도전화제를 포함하는 충전재 총량(금속 충전재 또는 무기 충전재의 총량)이 30vol%를 넘으면 용착부 강도의 저하폭이 커지고, 강도면에서 문제를 보이는 것으로 판명되었다. 따라서, 충전재 총량은 30vol% 이하로 하는 것이 바람직하다.

이상의 설명에서는 하우징(7)과 디스크 허브(3)의 사이에 회전측과 고정측의 슬라이딩부(P)가 존재하는 베어링 장치(1)를 예시했지만, 본 발명의 적용 범위는 이것에 한정되지 않고, 하우징(7)과 회전체가 스러스트 베어링 간극을 통해 대향하고, 이 대향 부분이 수지끼리의 슬라이딩부가 되는 다른 구성의 동압 베어링 장치에도 적용할 수 있다. 예컨대, 도 5는 회전체로서의 축부재(2)를 축부(2a)와 플랜지부(2b)로 구성하고, 플랜지부(2b)의 상단면(2b1)과 베어링 슬리브(8)의 하단면(8c)의 사이, 및 플랜지부(2b)의 하단면(2b2)과 하우징 저부(7c)의 내저면(7c1)의 사이에 각각 스러스트 베어링 간극을 형성함으로써 축부재(2)를 스러스트 간극에 발생된 윤활유의 동압 작용에 의해 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부(T1, T2)를 구성한 예이다.

이 동압 베어링 장치에 있어서, 축부재(2)는 도 6에 도시된 바와 같이, 축부(2a)의 외주를 원통형의 금속재(22)로 형성함과 아울러 플랜지부(2b)의 전체 및 축부(2b)의 중심부가 수지재(21)로 형성되어 있다. 이 경우, 수지제 하우징(7)의 내저면(7c1)과 플랜지부(2b)의 하단면(2b2)이 수지끼리의 슬라이딩부(P)가 되므로, 도 1 ~ 도 4에 도시된 실시형태와 같은 구성을 채용함으로써 같은 효과가 얻어진다.

이 타입의 동압 베어링 장치로는 베어링 슬리브(8)뿐만 아니라, 레이디얼 베어링 간극을 밀봉하는 씰 부재(10)나 하우징(7)의 측부(7b)와는 다른 부재의 하우징 저부(7c)(스러스트 플레이트)로 한 수지부품을 초음파 용착에 의해 하우징(7)의 측부(7b)에 고정할 수 있다.

도 7에 도시된 동압 베어링 장치는 스러스트 베어링부(T)를 하우징(7)의 개구부(7a)측에 배치하고, 한쪽의 스러스트 방향으로 축부재(2)를 베어링 부재(8)에 대하여 비접촉 지지하는 것이다. 축부재(2)의 하단에서도 상방에 플랜지부(2b)가 형성되어 이 플랜지부(2b)의 하측 단면(2b2)과 베어링 부재(8)의 상측 단면(8b)의 사이에 스러스트 베어링부(T)의 스러스트 베어링 간극이 형성된다. 하우징(7)의 개구부 내주에는 씰 부재(13)가 장착되어, 씰 부재(13)의 내주면(13a)과 축부재(2)의 축부(2a) 외주면 사이에 씰 공간(S)이 형성된다. 씰 부재(13)의 하측 단면(13b)은 플랜지부(2b)의 상측 단면(2b1)과 축방향 간극을 통해 대향하고 있고, 축부재(2)가 상방으로 변위된 때에는 플랜지부(2b)의 상측 단면(2b1)이 씰 부재(13)의 하측 단면(13b)과 결합되어 축부재(2)의 이탈 방지가 이루어진다.

이 경우, 플랜지부(2b)를 수지로 형성함과 아울러 베어링 슬리브(8) 자체를 수지로 형성하고, 또는 베어링 슬리브(8)의 상측 단면(8b)을 수지로 코팅하면 플랜지부(2b)의 하측 단면(2b)과 베어링 슬리브(8)의 상측 단면(8b)이 수지끼리의 슬라이딩부가 되므로 도 1 ~ 도 4에 도시된 실시형태과 같은 구성을 채용함으로써 같은 효과가 얻어진다.

레이디얼 베어링부(R1, R2)를 다원호 베어링(multi-arc bearing)으로 구성할 수도 있다. 도 8(a)는 그 일례로서, 도 5에 도시된 동압 베어링 장치(1)의 레이디얼 베어링부(R1, R2)를 다원호 베어링("테이퍼진 베어링"이라고도 칭함)으로 구성한 것이다. 이 경우, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 중 제 1 레이디얼 베어링부(R1) 및 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 각 레이디얼 베어링면이 되는 영역에 복수의 원호면(8a1)이 형성된다. 각 원호면(8a1)은 회전축심(O)으로부터 각각 등거리 오프셋(offset)된 점을 중심으로 하는 편심 원호면이며 원주방향으로 등간격으로 형성된다. 각 편심 원호면(8a1)의 사이에는 축방향의 분리홈(8a2)이 형성된다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에 축부재(2)의 축부(2a)를 삽입함으로써 베어링 슬리브(8)의 편심 원호면(8a1) 및 분리홈(8a2)과 축부(2a)의 원형 외주면(2a)의 사이에 제 1 및 제 2 레이디얼 베어링부(R1, R2)의 각 레이디얼 베어링 간극이 각각 형성된다. 레이디얼 베어링 간극 중 편심 원호면(8a1)과 대향하는 영역은 간극폭을 원주방향의 한쪽에서 점차 축소시킨 쐐기형 간극(8a3)이 된다. 쐐기형 간극(8a3)의 축소 방향은 축부재(2)의 회전 방향과 일치한다.

도 8(b), 도 8(c)는 제 1 및 제 2 레이디얼 베어링부(R1, R2)를 구성하는 다원호 베어링의 다른 실시형태를 나타낸다.

이 중, 도 8(b)에 도시된 실시형태에서는 도 8(a)에 도시된 구성에 있어서, 각 편심 원호면(8a1)의 최소 간극측의 소정영역(θ)이 각각 회전축심(O)을 중심으로 하는 동심의 원호로 구성되어 있다. 따라서, 각 소정영역(θ)에 있어서, 레이디얼 베어링 간극(최소 간극)은 일정하다. 이러한 구성의 다원호 베어링은 테이퍼ㆍ플랫 베어링(taper/flat bearing)이라고 칭해지기도 한다.

도 8(c)에서는 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면이 되는 영역이 3개의 원호면(8a1)으로 형성됨과 아울러 3개의 원호면(8a1)의 중심은 회전축심(O)으로부터 등거리 오프셋(offset)되어 있다. 3개의 편심 원호면(8a1)으로 구획되는 각 영역에 있어서, 레이디얼 베어링 간극은 원주방향의 양방향에 대하여 각각 점차 축소된 형상을 갖는다.

이상으로 설명한 제 1 및 제 2 레이디얼 베어링부(R1, R2)의 다원호 베어링 은 모두 소위 3원호 베어링이지만 이것에 한정되지 않고 소위 4원호 베어링, 5원호 베어링, 및 6원호 이상의 수의 원호면으로 구성된 다원호 베어링을 채용해도 좋다. 또한, 레이디얼 베어링부(R1, R2)와 같이, 2개의 레이디얼 베어링부를 축방향으로 이격해서 형성한 구성으로 하는 것 이외에 베어링 슬리브(8) 내주면의 상하 영역에 걸쳐서 1개의 레이디얼 베어링부를 형성한 구성으로서도 좋다.

또한, 이상의 실시형태에서는 레이디얼 베어링부(R1, R2)로서, 다원호 베어링을 채용한 경우를 예시하고 있지만 이외의 베어링으로 구성하는 것도 가능하다. 예컨대, 도시되지는 않았지만 베어링 슬리브(8) 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면이 되는 영역에 복수의 축방향 홈형상의 동압홈을 형성한 스텝 베어링을 사용할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해서 설명한다.

도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 동압 베어링 장치(1)를 갖는 정보기기용 스핀들 모터의 제 1 구성예를 개념적으로 나타내고 있다. 이 정보기기용 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 사용할 수 있는 것으로, 축부(2)를 구비한 회전부재(3)를 회전가능하게 비접촉 지지하는 동압 베어링 장치(1)와, 예컨대, 반경 방향의 갭을 통해 대향시킨 스테이터 코일(4) 및 로터 마그넷(5)과, 금속제의 모터 브래킷(6)를 구비하고 있다. 스테이터 코일(4)은 모터 브래킷(6)의 내주에 부착되고, 로터 마그넷(5)은 회전부재(3)의 외주에 부착된다. 동압 베어링 장치(1)의 하우징(7)은 모터 브래킷(6)의 내주에 예컨대, 접착 등의 수단에 의해 고정된다. 회전부재(3)에는 자기 디스크 등의 디스크형 정보 기록 매체가 하나 또는 복수개 유지된다. 스테이터 코일(4)에 통전되면 스테이터 코일(4)과 로터 마그넷(5)의 사이에 발생하는 전자력으로 로터 마그넷(5)이 회전함으로써 회전부재(3) 및 축부(2)가 일체가 되어서 회전한다.

동압 베어링 장치(1)는 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 일단측에 개구부(7a), 타단측에 저부(7c)를 갖는 하우징(7)과, 하우징(7)의 내부에 고정된 베어링 슬리브(8)와, 하우징(7) 및 베어링 슬리브(8)에 대하여 상대회전하는 회전부재(3)를 구비하고 있다. 또한, 설명의 편의상 하우징(7)의 개구부(7a)측을 상방향, 하우징(7)의 저부(7c)측을 하방향으로서 이하 설명한다.

회전부재(3)는 예컨대, 하우징(7)의 개구부(7a) 측을 커버링하는 허브부(9)와, 베어링 슬리브(8)의 내주에 삽입되는 축부(2)로 구성된다.

허브부(9)는 하우징(7)의 개구부(7b) 측을 커버링하는 원반형의 기부(9a)와, 기부(9a)의 외주부에서 축방향 하방으로 연장된 원통형부(9b)와, 원통형부(9b)의 외주에 형성된 디스크 탑재면(9c) 및 플랜지부(9d)를 구비하고 있다. 도시되지 않은 디스크형 정보 기록 매체는 기부(9a)의 외주에 끼워지고 디스크 탑재면(9c)에 배치된다. 그리고, 도시되지 않은 적당한 유지 수단에 의해 디스크형 정보 기록 매체가 허브부(9)에 유지된다.

축부(2)는 이 실시형태에서는 허브부(9)와 일체로 형성되어 그 하단에 플랜지부(10)를 별체로 구비하고 있다. 플랜지부(10)는 예컨대, 나사 결합 등의 수단에 의해 축부(2)에 고정된다.

베어링 슬리브(8)는 예컨대, 소결 금속으로 이루어지는 다공질체, 특히, 구 리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로 원통형으로 형성된다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 레이디얼 베어링면이 되는 상하 2개의 영역이 축방향으로 이격되어 형성된다. 상기 2개의 영역에는 예컨대, 도 11(a)에 도시된 바와 같은 해링본 형상의 동압홈(8a1, 8a2)이 각각 형성되어 있다. 상측의 동압홈(8a1)은 축방향 중심(m)(상하의 경사홈 사이 영역의 축방향 중앙)에 대하여 축방향 비대칭으로 형성되어 있고, 축방향 중심(m)보다 상측 영역의 축방향 치수(X1)가 하측 영역의 축방향 치수(X2)보다 크다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에는 하나 또는 복수의 축방향홈(8d1)이 축방향 전체길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 이 실시형태에서는 3개의 축방향홈(8d1)을 원주방향으로 등간격으로 형성하고 있다.

베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8c)의 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링면이 되는 영역에는 예컨대, 도 11(b)에 도시된 바와 같은 동압홈(8c1)이 형성된다.

하우징(7)은 측부(7b)와, 측부(7b)의 일단측에 위치하는 개구부(7a)와, 측부(7b)의 타단측에 위치하는 저부(7c)를 구비하고 있다. 측부(7b)는 원통형의 금속부(7b1)와, 금속부(7b1)의 외주 상부에 형성된 수지부(7b2)로 구성된다. 금속부(7b1)의 외주 하부는 도 1에 도시된 모터 브래킷(6)의 내주면(6a)에 예컨대, 접착 등의 수단에 의해 고정되는 고정면(7f1)이 된다. 또한, 금속부(7b1)의 내주면은 이 실시형태에서는 금속제의 베어링 슬리브(8)가 예컨대, 접착 등의 수단에 의해 고정되는 고정면(7f2)이 된다.

수지부(7b2)의 상단은 하우징 측부(7b)의 외주면에서도 내경측으로 확장되어 있고, 이 확장된 부분(7b1b)으로 하우징 측부(7b)의 상단면 외경부가 피복되어 있다. 수지부(7b2)의 상단과 금속부(7b1)의 상단으로 하우징(7)의 개구부(7b)가 구성된다. 수지부(7b2)의 상측 단면(7b1a)의 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링면이 되는 영역에는 예컨대, 도 12에 도시된 바와 같은 동압홈(7b11)이 형성된다. 이 때, 수지부(7b2)의 내경측으로 확장된 부분(7b1b)도 동압홈(7b11)의 형성 영역으로 할 수 있다.

금속부(7b1)는 예컨대, 황동 등의 연질 금속재료, 또는 그 밖의 금속재료로 형성되고, 수지부(7b2)는 예컨대, LCP(액정 폴리머)나 PPS 등의 수지재료로 형성된다. 이 금속부(7b1)와 수지부(7b2)는 이 실시형태에서는 금속부(7b1)를 인서트 부품으로서 수지재료의 사출성형에 의해 일체로 형성된다. 그 때, 수지부(7b2)의 동압홈(7b11)은 수지부(7b2)를 형성하는 금형의 표면에 동압홈(7b11)의 성형형을 형성해 두고, 수지부(7b2)의 성형시에 상기 성형형의 형상을 수지부(7b2)의 상측 단면(7b1a)에 전사함으로써 수지부(7b2)의 성형과 동시에 성형된다.

측부(7b)의 하부에는 측부(7b)와 별체로 형성된 저부(7c)가 거꾸로 끼워져 부착된다. 저부(7c)는 금속재료 또는 수지재료로 형성된다. 전자의 경우, 저부(7c)는 접착 등의 수단으로 측부(7b)에 고정되고, 후자의 경우, 저부(7c)는 초음파 용착 등의 수단으로 측부(7b)에 고정된다.

또한, 수지부(7b2)의 외주에는 상방을 향하여 점차 직경이 확장되는 테이퍼 진 외벽(7e)이 형성되어 있다. 이 테이퍼진 외벽(7e)은 원통형부(9b)의 내주면(9b1)의 사이에 하우징(7)의 저부(7c)측으로부터 상방을 향하여 반경 방향 치수가 점차 축소된 고리형의 씰 공간(S)을 형성한다. 이 씰 공간(S)은 축부(2) 및 허브부(9)의 회전시, 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링 간극의 외경측과 연통된다.

동압 베어링 장치(1)의 내부에는 베어링 슬리브(8)의 내부기공(다공질체 조직의 기공)을 포함하여 윤활유가 충전된다. 윤활유 유면은 항상 씰 공간(S)내에 유지된다.

동압 베어링 장치(1)의 회전부재(3)[축부(2)]가 회전하면, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면이 되는 상하 2개의 영역은 각각 축부(2)의 외주면(2a)와 레이디얼 베어링 간극을 통해 대향한다. 그리고, 축부(2)의 회전에 따라 상기 레이디얼 베어링 간극에 충만된 윤활유가 동압 작용을 발생하고, 그 압력에 의해 축부(2)가 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 회전부재(3)를 레이디얼 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 구성된다. 또한, 하우징(7)의 수지부(7b2)의 상측 단면(7b1a)과, 축부(2)와 일체로 형성된 허브부(9)의 하측 단면(9a1)의 사이에는 스러스트 베어링 간극이 형성되어 있고, 회전부재(3)의 회전에 따라 상기 스러스트 베어링 간극에 충만된 윤활유가 동압 작용을 발생하고, 그 압력에 의해 회전부재(3)이 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 회전부재(3)를 스러스트 방향으로 회전가능하게 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부(T1)가 구성된다. 마찬가지로, 베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8c)과 축부(2)의 플랜지부(10) 상측 단면(10a)의 사이에 스러스트 베어링 간극이 형성되고, 이 스러스트 베어링 간극에 윤활유의 동압 작용이 발생하여 회전부재(3)를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 형성된다.

이와 같이, 본 실시형태에서는 하우징(7)의 모터 브래킷(6)이나 베어링 슬리브(8) 등의 금속제 부재가 고정되는 고정면(7f1, 7f2)을 포함하는 부분을 금속부(7b1)로 구성함과 아울러 동압홈(7b11)을 형성한 스러스트 베어링면을 포함하는 부분을 수지부(7b2)로 구성했다. 이에 따라, 하우징(7)과 금속제의 베어링 슬리브(8)나 모터 브래킷(6)의 고정 강도를 향상시키고, 예컨대, 휴대형 정보기기 등에 요구되는 높은 내충격 특성을 동압 베어링 장치(1)에 부여할 수 있다. 물론, 양자를 접착에 의해 고정할 경우에는 높은 접착 강도가 얻어짐과 아울러 접착력 확보를 위한 고정면(7f1, 7f2)의 표면처리나 동압홈(7b11)의 전해가공 등의 후가공을 생략하고, 하우징(7)의 제조 가격을 대폭 저감할 수 있다.

이상, 본 발명의 제 1 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

상기 제 1 실시형태에서는 하우징(7)의 개구부(7a)를 구성하는 수지부(7b2)의 상측 단면(7b1a)에 동압홈(7b11)을 갖는 스러스트 베어링면을 형성함과 아울러[스러스트 베어링부(T1)], 베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8c)에 동압홈(8c1)을 갖는 스러스트 베어링면을 형성하도록 하고 있지만[스러스트 베어링부(T2)], 본 발명은 스러스트 베어링부(T1)만을 형성한 동압 베어링 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 이 경우, 축부(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 플랜지부(10)를 갖지 않는 스트레이트(straight) 형상이 된다. 따라서, 하우징(7)은 저부(7c)를 측부(7b)와 일체로 형성한 저면이 있는 원통형의 형태로 될 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 베어링 슬리브(8)를 접착에 의해 하우징(7)의 측부(7b)의 고정면(7f2)에 고정하도록 하고 있지만, 예컨대, 압입이나 초음파 용착 등 접착 이외의 고정 수단에 의한 고정으로 베어링 슬리브(8)와 하우징(7)의 사이에 충분한 고정력이 얻어지는 경우에는 특히, 하우징(7)의 고정면(7f2)을 포함하는 부분을 금속재료로 형성할 필요는 없다.

도 13은 다른 실시형태에 의한 동압 베어링 장치(1')를 나타낸다. 이 실시형태에 있어서, 축부(12)는 그 하단에 일체 또는 별체로 형성된 플랜지부(20)를 구비하고 있다. 또한, 하우징(17)은 원통형의 측부(17b)와, 측부(17b)의 하단부에 고정된 저부재(17c)를 구비하고 있다. 하우징(17) 측부(17b)의 상단부 내주에는 씰 부재(13)가 고정된다. 하우징(17) 저부재(17c)의 내저면(17c1)에는 도시되지는 않았지만, 예컨대, 나선 형상의 동압홈이 형성됨과 아울러 베어링 슬리브(18)의 하측 단면(18c)에도 같은 형상의 동압홈이 형성된다. 그리고, 베어링 슬리브(18)의 하측 단면(18c)과 축부(12)의 플랜지부(20) 상측 단면(20a)의 사이에 스러스트 베어링부(T11)가 형성되고, 하우징(17)의 저부재(17c)의 내저면(17c1)과 플랜지부(20) 하측 단면(20b)의 사이에 스러스트 베어링부(T12)가 형성된다.

이 실시형태에 있어서, 하우징(17)의 측부(17b)는 금속재료로 원통형으로 형성되어 있고, 이 측부(17b)의 외주 및 내주에 각각 고정면(17f1) 및 고정면(17f2) 이 형성되어 있다. 고정면(17f1)에는 도시되지는 않았지만 금속제의 모터 브래킷이 예컨대, 접착이나 압입 등의 수단으로 고정되고, 고정면(17f2)에는 금속제의 베어링 슬리브(18)가 예컨대, 접착 등의 수단으로 고정된다. 동압홈을 갖는 저부재(17c)는 수지재료로 성형되어, 예컨대, 초음파 용착 등의 수단으로 측부(17b)의 하단부에 고정된다. 또한, 씰 부재(13)는 금속재료 또는 수지재료로 형성된다. 전자의 경우, 씰 부재(13)는 접착 등의 수단으로 측부(17b)에 고정되고, 후자의 경우, 씰 부재(13)는 초음파 용착 등의 수단으로 측부(17b)에 고정된다. 또한, 이외의 사항에 대해서는 상기 제 1 실시형태에 준하므로 이하 중복 설명을 생략한다.

도 10 및 도 13의 어느 실시형태에 있어서도, 레이디얼 베어링부(R1, R2)는 도 8(a) ~ 도 8(c)에 도시된 바와 같이 다원호 베어링으로 구성할 수 있고, 또는 스텝 베어링으로 구성할 수도 있다.

Claims (16)

1. 회전체, 고정체, 고정체와 회전체 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 유체의 동압 작용으로 양자를 레이디얼 방향으로 비접촉 유지하는 레이디얼 베어링부, 및 고정체와 회전체 사이의 스러스트 베어링 간극에 발생하는 유체의 동압 작용으로 양자를 스러스트 방향으로 비접촉 유지하는 스러스트 베어링부를 구비하는 동압 베어링 장치에 있어서:

   고정체와 회전체 중 적어도 스러스트 베어링 간극에 면하는 부분이 모두 수지로 형성되고, 또한, 해당 수지 부분의 적어도 어느 한쪽에 충전재로서 섬유직경1~12㎛의 강화 섬유를 배합한 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수지중에 있어서의 강화 섬유의 배합량은 5~20vol%인 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 충전재는 도전화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
4. 제 1 항 ~ 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수지중에 있어서의 충전재 총량은 30vol% 이하인 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 강화 섬유는 PAN계의 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정체 및 회전체의 스러스트 베어링 간극에 면하는 수지 부분은 베이스 수지의 다른 수지재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정체 및 회전체의 스러스트 베어링 간극에 면하는 수지 부분 중 어느 한쪽은 LCP로 형성되는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정체 및 회전체의 스러스트 베어링 간극에 면하는 수지 부분 중 어느 한쪽은 PPS로 형성되는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전체의 수지 부분은 축부재의 플랜지부인 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 회전체의 수지 부분은 로터 마그넷의 부착부를 갖는 회전부재인 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 회전체로서 축부재를 구비함과 아울러 상기 고정체로서 내주에 축부재를 삽입한 베어링 슬리브와 베어링 슬리브를 내부에 고정한 하우징을 구비하고, 상기 하우징이 상기 스러스트 베어링 간극에 면하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
12. 하우징, 이 하우징의 내부에 고정된 베어링 슬리브, 이 베어링 슬리브와 상기 하우징에 대하여 상대회전하는 회전부재, 이 회전부재와 상기 베어링 슬리브 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용으로 상기 회전부재를 레이디얼 방향으로 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부, 및 상기 회전부재와 상기 하우징 사이의 스러스트 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용으로 상기 회전부재를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 동압 베어링 장치에 있어서:

    상기 하우징은 상기 스러스트 베어링부를 구성하고, 또한 동압홈이 형성된 스러스트 베어링면과, 다른 금속제 부재가 고정되는 고정면을 갖고,

    상기 하우징의 상기 스러스트 베어링면을 포함하는 부분을 수지재료로 형성하고, 상기 고정면을 포함하는 부분을 금속재료로 형성한 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 하우징은 금속재료로 형성된 상기 고정면을 포함하는 부분을 인서트 부품(insert part)으로서 수지재료로 사출성형된 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 하우징은 원통형의 측부, 이 측부의 일단측에 위치하는 개구부, 및 상기 측부의 타단측에 위치하는 저부를 구비하고, 상기 개구부 측에 상기 스러스트 베어링면을 갖는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 하우징은 원통형의 측부, 이 측부의 일단측에 위치하는 개구부, 및 상기 측부의 타단측에 위치하는 저부를 구비하고, 이 저부 측에 상기 스러스트 베어링면을 갖는 것을 특징으로 하는 동압 베어링 장치.
16. 제 1 항 또는 제 12 항에 기재된 동압 베어링 장치, 로터 마그넷, 및 스테이터 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.

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