KR20070035757A - 유체순환식 유체동압베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 유체동압베어링(100)은 기록매체를 구동하기 위한 허브(110)와, 소정의 위치에 유체가 외부로 유출되는 유체유출구(125b)가 형성되며 허브(110)와의 사이에 동압발생공간(110a)이 형성되도록 허브(110)를 회전 가능하게 지지하기 위한 슬리브(120)와, 동압발생공간(110a)으로 개방되도록 허브(110)와 슬리브(120) 중 적어도 어느 하나에 형성되는 동압을 발생하기 위한 다수의 동압발생홈(125a)과, 슬리브(120)를 미끄럼 가능하게 지지하도록 허브(110)에 고정되게 결합되며 유체유출구(125b)에 유출되는 유체를 동압발생공간(110a)으로 순환시키기 위한 유체순환부재(130)를 포함한다.
유체, 동압, 베어링, 허브, 슬리브, 유체, 순환, 동압발생홈

Description

유체순환식 유체동압베어링{Fulid circulation typed hydrodynamics bearing}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체동압베어링의 개략적인 단면도;
도 2는 도 1의 스토퍼와 밀봉캡의 부분확대도;
도 3은 종래기술의 유체동압베어링의 개략적인 단면도; 및
도 4는 도 3의 부분확대도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 유체동압베어링 110 : 허브
111 : 축부 115 : 테두리부
120 : 슬리브 121 : 축결합부
121a : 축결합홈 125 : 동압발생부
125a : 동압발생홈 125b : 유체유출구
130 : 유체순환부재 131 : 스토퍼
131a : 유체송출구 132 : 제1허브결합부
133 : 슬리브지지부 135 : 밀봉캡
136 : 제2허브결합부 137 : 유체보관부
본 발명은 유체동압베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동압을 발생시키는 유체를 내부에서 순환시킬 수 있는 유체순환식 유체동압베어링에 관한 것이다.
유체동압베어링은 하드디스크드라이브 등에 설치되는 스핀들모터의 구동력을 발생하기 위한 장치로, 일본특허 제2937833호에 기재된 「축받침의 실장치」를 들 수 있으며, 이에 대한 개략적인 구성이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 축받침의 실장치는 회전축(31)과 축받침베어링부(24)로 구성되어 있다.
축받침베어링부(24)는 회전축(31)의 축방향 외측에 배치되고, 이들 사이에 개재되는 오일(15)의 누출을 방지하기 위하여 틈변화부(50)가 구비되며, 거의 원통형상의 주머니부(40)에 충전되는 오일(15)의 액체면(15a)은 틈변화부(50) 내에 위치하도록 설정되어 있다.
틈변화부(50)는 축받침베어링부(24)측의 축방향 가장 안쪽인 틈변화부안쪽(50a)과 틈변화부(50)의 최외단인 틈변화부외단(50b)으로 구성되어 있다. 여기서, 틈변화부안쪽(50a)이 가장 좁고 틈변화부외단(50b)이 가장 넓으며 이들 사이에 틈경사각 α가 존재한다.
상술한 구성에서, 주머니부(40)의 내용량이나 축받침베어링부(24)의 내용량에 대해 틈변화부(50)의 내용량이 크기 때문에 제조시 또는 오일(15) 주입시 주머 니부(40)의 내부용량이 불규칙하거나, 회전축(31)의 회전에 의해 회전축(31)이 부상하거나 발열에 의해 주머니부(40)의 내용량에 변화가 있거나, 내부 혼합 공기에 의한 오일(15)의 양의 변화가 생기더라도 베어링부(24)에는 항상 오일(15)이 유지되고 외부로 새지 않는다.
그러나, 상술한 구성을 갖는 종래의 축받침의 실장치는 오일의 점성이나 회전축의 회전시 발생하는 열 등의 조건의 변화가 설계범위를 벗어날 경우 오일을 유지하기 어려워 외부로 샐 우려가 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것이다. 본 발명의 목적은 동압베어링 내의 유체를 유체순환부재를 통하여 순환시킴으로써 외부조건변화에 상관없이 유체의 외부유출을 방지할 수 있는 유체동압베어링을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기록매체를 구동하기 위한 구동부재와, 소정의 위치에 유체가 외부로 유출되는 유체유출구가 형성되며 구동부재와의 사이에 동압발생공간이 형성되도록 상기 구동부재를 회전 가능하게 지지하기 위한 지지부재와, 동압발생공간으로 개방되도록 구동부재와 지지부재 중 적어도 어느 하나에 형성되는 동압을 발생하기 위한 다수의 동압발생홈과, 지지부재를 미끄럼 가능하게 지지하도록 구동부재에 고정되게 결합되며 유체유출구에 유출되는 유체를 동압발생공간으로 순환시키기 위한 유체순환부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체순환식 유체동압베어링을 제공한다.
여기서, 지지부재는 구동부재가 축결합되는 축결합부와 동압을 발생시키는 동압발생부를 가지며, 유체유출구는 동압발생부로부터 유체순환부재로 개방되게 형성할 수 있다.
또한, 유체순환부재는 유체유출구에서 유출되는 유체를 일정시간동안 보관하는 유체보관공간 및 유체보관공간에 보관된 유체를 동압발생공간으로 보내는 유체송출구를 형성할 수 있다. 여기서, 유체보관공간은 유체유출구로 개방된 부분이 유체송출구로 개방된 부분 보다 작은 쐐기모양의 단면을 갖도록 형성할 수 있다. 이때, 유체보관공간에 보관되는 유체는 모세관력에 의해 유체송출구로 보내지며, 유체보관공간은 상면의 각도가 0°~ 90°가 되도록 형성할 수 있다.
또한, 유체송출구는 유체순환부재의 상하면을 관통하도록 형성할 수 있다.
본 발명에서, 유체보관공간에 보관되는 유체는 구동부재의 구동시 원심력이 인가되며, 원심력으로 인해 유체송출구로 보내진다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체순환식 유체동압베어링에 대한 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체동압베어링(100)은 허브(110), 슬리브(120) 및 유체순환부재(130)을 포함한다.
허브(110)는 상부에 미도시한 하드디스크 등의 매체를 탑재하여 이를 회전시키기 위한 구동부재로, 내부 중앙에 고리형의 동압발생공간(110a)이 형성되며, 동압발생공간(110a)을 기준으로 안쪽에 축부(111)가 형성되고 바깥쪽에 테두리부 (115)가 형성된다.
축부(111)는 허브(110)의 내부 중앙으로부터 일체로 연장되게 형성되며, 회전이 용이하도록 단부가 경사처리된다.
테두리부(115)는 허브(110)의 테두리로부터 일체로 연장되게 형성되며, 단부가 축부(111)의 단부 보다 길게 연장된다.
슬리브(120)는 허브(110)를 회전 가능하게 지지하기 위한 지지부재로, 중앙에 축결합부(121)가 형성되고 양가에 동압발생부(125)가 형성된다.
축결합부(121)는 상부에 축부(111)가 삽입결합되는 축결합홈(121a)이 형성되며 하부가 아래쪽으로 연장되어 미도시한 스핀들모터의 베이스(140)에 고정되게 결합된다.
동압발생부(125)는 축결합부(121)와 일체로 형성되고 허브(110)에 형성된 동압발생공간(110a)에 삽입되며, 이때 동압발생부(125)는 동압발생공간(110a)에 거의 밀착되게 삽입되도록 동압발생공간(110a)과 대응하는 고리형상을 갖는다.
또한, 동압발생부(125)는 상면, 외주면 및 하면에 각각 다수의 소정 모양의 동압발생홈(125a)들이 형성되며 축결합부(121)와 이어지는 부분에 유체유출구(125b)가 경사지게 형성된다.
본 실시예에서는 유체유출구(125b)를 경사지게 형성하였으나, 유체가 원활하게 유출될 수 있는 구조이면 어떠한 형태이든 적용할 수 있으며, 또한 유체유출구(125b)의 위치도 유체순환부재(130)의 내측이 아닌 슬리브(120)의 하측동압면, 슬리브(120)의 하측동압면과 측면동압면 사이, 또는 측면동압면과 연결되게 배치할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 동압발생홈(125a)을 슬리브(120)에 형성하였지만, 이와 달리 슬리브(120)의 해당부분과 마주하는 허브(110)에 내주면에 형성하거나 양자에 번갈아 형성할 수 있다.
유체순환부재(130)는 슬리브(120)에 형성된 유체유출구(125b)를 통해 유출되는 유체를 다시 동압발생공간(110a)으로 순환시키기 위한 것으로, 슬리브(120), 구체적으로 동압발생부(125)를 지지함과 동시에 동압발생공간을 제공하는 스토퍼(131)와 유체의 외부유출을 막기 위해 스토퍼(131)의 하면을 밀봉하는 밀봉캡(135)을 갖는다.
스토퍼(131)는 고리형으로 형성되며 제1허브결합부(132)와 슬리브지지부(133)가 일체로 형성된다.
제1허브결합부(132)는 허브(110)의 테두리부(115)의 내주면에 고정되게 결합되며 이로 인해 스토퍼(131)가 허브(110)와 함께 회전하게 된다.
슬리브지지부(133)는 제1허브결합부(131)로부터 연장되며 자유단으로부터 하면의 일부가 경사지게 형성된다. 이때, 슬리부지지부(133)에 형성되는 경사면은 0˚ ~ 90˚사이의 각도를 가질 수 있다.
또한, 슬리브지지부(133)는 자유단이 슬리브(120)의 축결합부(121)의 경사진 부위와 인접하게 배치되며 제1허브결합부(132)와 인접한 부위에 스토퍼(131)를 상하로 관통하는 유체송출구(131a)가 형성된다.
밀봉캡(135)은 고리형으로 형성되며 제2허브결합부(136)와 유체보관부(137) 를 갖는다.
제2허브결합부(136)는 허브(110)의 테두리부(115)의 내주면에 고정되게 결합되며 이로 인해 밀봉캡(135)이 허브(110)와 함께 회전하게 된다. 이때, 제2허브결합부(136)는 또한 스토퍼(131)의 제1허브결합부(132)의 하면에 고정되게 결합된다.
유체보관부(137)는 스토퍼(131)의 슬리브지지부(133)의 아래쪽에 위치하며 자유단이 슬리브(120)의 축결합부(121)의 경사진 부위와 인접하게 배치된다. 여기서, 슬리브지지부(133)와 유체보관부(137) 사이에는 도면에서 쐐기모양으로 보여지는 유체보관공간(130a)이 형성되게 된다. 여기서, 스토퍼(131)의 슬리부지지부(133)가 0˚ ~ 90˚사이의 경사면을 갖기 때문에, 유체보관공간(130a)은 그 상면이 0˚ ~ 90˚사이의 각도를 갖게 된다.
다음, 도 2를 참조로 도 1의 유체동압베어링(100)에서 어떻게 유체가 순환되는지를 설명한다.
도 1의 유체동압베어링(100)의 제작시 또는 별도의 유체 주입시 허브(110)와 슬리브(120) 사이에 마련된 동압발생공간(110a)에 유체(150)가 주입된다. 이때, 유체(150)는 "A"로 표시된 부분이나 "B"로 표시된 부분를 통해 주입되며 유체(150) 주입시 동압발생공간(110a) 내의 공기나 기포가 "B"부분이나 "A"부분을 통해 외부로 유출된다.
먼저, 동압발생공간(110a)에 유체(150)가 충진된 상태에서 허브(110)가 회전하기 시작하면, 유체(150)가 동압발생홈(125a)을 따라 슬리브(120), 구체적으로 동압발생부(125)의 중앙부위(설계사양에 따라 변경될 수 있음)로 유체(150)가 유동하 게 된다.
이후, 유체(150)의 유동이 가속화되면서 허브(110)와 슬리브(120) 사이, 즉 이들이 마주하는 동압발생공간(110a) 내에서 동압이 발생하게 되며 이로 인해 허브(110)가 슬리브(120)로부터 부상한 상태로 회전하게 된다.
다음, 일정 시간이 경과하여 회전에 의한 마찰열로 인해 유체(150)가 가열되어 유체(150)의 부피가 팽창하게 되며 팽창된 유체(150)의 일부는 슬리브(120)에 형성된 유체유출구(125b)를 통해 외부로 유출되게 된다.
이렇게 유출된 유체(150)는 유체순환부재(130), 구체적으로 스토퍼(131)에 의해 설계량에 이를 때까지 정지된 상태로 유지되다가 설계량을 넘어서면 스토퍼(131)와 밀봉캡(135) 사이에 확보된 유체보관공간(130a)으로 흘러간다.
다음, 허브(110)의 회전력에 의해 허브(110)와 함께 회전하는 스토퍼(131)와 밀봉캡(135)에 원심력이 발생하면, 이 원심력은 쐐기 모양의 유체보관공간(130a)에 유지되는 유체(150)에 인가된다.
이때, 원심력을 인가받은 유체(150)는 점차적으로 유체보관공간(130a)의 안쪽, 즉 쐐기 모양에서 면적이 좁아지는 쪽으로 유동하게 되며 해당부분의 압력인 P1이 동압발생공간(110a)과 스토퍼(131) 사이의 압력인 P2 보다 커지게 되며, 이로 인해 유체(150)가 유체송출구(131a)를 따라 아래쪽에서 위쪽으로 유동하여 동압발생공간(110a)으로 흘러가게 된다. 이때, 유체(150)에는 유체보관공간(130a)이 쐐기 모양을 갖기 때문에 모세관력이 아울러 작용하고 이 모세관력은 유체(150)가 동압발생공간(110a)으로 흘러가는 것을 돕는다. 이렇게 하여, 유체(150)는 원심력과 모 세관력에 의해 화살표방향으로 순환하게 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 유체동압베어링에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
본 발명의 유체동압베어링에 따르면, 동압베어링 내에 마련된 동압발생공간에 존재하는 유체가 유체순환부재에 의해 지속적으로 순환되기 때문에 유체의 점성이나 회전축의 회전시 발생하는 열 등의 조건의 변화가 설계범위를 벗어나더라도 유체가 외부로 유출되지 않고 안정적으로 유지될 수 있다.

Claims (8)

  1. 기록매체를 구동하기 위한 구동부재;
    소정의 위치에 유체가 외부로 유출되는 유체유출구가 형성되며 상기 구동부재와의 사이에 동압발생공간이 형성되도록 상기 구동부재를 회전 가능하게 지지하기 위한 지지부재;
    상기 동압발생공간으로 개방되도록 상기 구동부재와 상기 지지부재 중 적어도 어느 하나에 형성되는 동압을 발생하기 위한 다수의 동압발생홈;
    상기 지지부재를 미끄럼 가능하게 지지하도록 상기 구동부재에 고정되게 결합되며 상기 유체유출구에 유출되는 유체를 상기 동압발생공간으로 순환시키기 위한 유체순환부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체순환식 유체동압베어링.
  2. 제1항에 있어서, 지지부재는 상기 구동부재가 축결합되는 축결합부와 동압을 발생시키는 동압발생부를 가지며, 상기 유체유출구는 상기 동압발생부로부터 상기 유체순환부재로 개방되게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체순환부재는 상기 유체유출구에서 유출되는 유체를 일정시간동안 보관하는 유체보관공간 및 상기 유체보관공간에 보관된 유체를 상기 동압발생공간으로 보내는 유체송출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유체보관공간은 상기 유체유출구로 개방된 부분이 상기 유체송출구로 개방된 부분 보다 작은 쐐기모양의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유체보관공간에 보관되는 유체는 모세관력에 의해 상기 유체송출구로 보내지는 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  6. 제4항에 있어서, 상기 유체보관공간은 상면의 각도가 0°~ 90°인 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  7. 제3항에 있어서, 상기 유체송출구는 상기 유체순환부재의 상하면을 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체보관공간에 보관되는 유체는 상기 구동부재의 구동시 원심력이 인가되며, 상기 원심력으로 인해 상기 유체송출구로 보내지는 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
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