KR20070059012A

KR20070059012A - 유체 베어링 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070059012A
Application number: KR1020067026741A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 이나즈카; 마사노리 미즈타니
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-06-11
Also published as: CN102052393A; WO2006035665A1; US20080011551A1; CN1969137A; CN1969137B; CN102052393B; US8267588B2

Abstract

이러한 종류의 유체 베어링 장치에 있어서의 수지제 하우징으로부터 오물이 발생하는 것을 억제하여, 베어링 장치 내부 또는 주변의 청정도를 고 레벨로 유지한다. 하우징(7)의 측부(7a) 및 저부(7b)를 수지 재료에 의해 일체로 사출 성형한 후, 성형품의 저부(7b)의 하측 단면(7d) 측에 형성된 게이트 수지부(11)의 게이트 마크(12)를 오목면 형상을 이루는 성형면(13a)을 가진 지그(13)에 의해 성형한다. 이것에 의해, 예리한 요철을 가지는 게이트 마크(12)의 분단 부분(12a)이 균일해지고, 게이트 마크(12)의 표면(12d)이 매끄러운 볼록 형상의 곡면으로 된다.

유체 베어링 장치

Description

유체 베어링 장치 및 그 제조 방법{FLUID BEARING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 유체 베어링 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

유체 베어링 장치는 래디얼 베어링(radial bearing) 간극에 생기는 유체의 윤활막에 의해 축 부재를 지지하는 것이다. 이 종류의 베어링 장치는 그것의 높은 회전 정밀도, 고속 회전성, 비용면, 정숙성을 활용하여 예를 들면, HDD 등의 자기 디스크 장치, CD-ROM, CD-R/RW, DVD-ROM/RAM 등의 광디스크 장치, MD, MO 등의 광자기 디스크 장치 등의 스핀들 모터, 레이저 빔 프린터(LBP)의 폴리건 스캐너 모터, 또는 팬 모터 등의 소형 모터용으로서 사용되고 있다.

이 종류의 유체 베어링은 베어링 간극 내의 윤활유에 동압을 발생시키는 동압 발생 수단을 구비한 동압 베어링과, 동압 발생 수단을 구비하지 않은 소위, 진원(眞圓) 베어링(베어링면이 완전히 원형인 베어링)으로 대별된다.

예를 들면, HDD 등 디스크 구동 장치의 스핀들 모터에 조립되는 유체 베어링 장치에서는 축부재를 래디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 래디얼 베어링부와, 축부재를 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 스러스트 베어링부가 설치되고, 래디얼 베어링부로서 베어링 슬리브의 내주면 또는 축부재의 외주면에 동압 발생용 홈(동압 홈)을 형성한 베어링(동압 베어링)이 사용된다. 스러스트 베어링부로서는 예를 들면, 축부재의 플랜지부의 양단면 또는, 이것과 대향하는 면에 동압 홈을 형성한 동압 베어링이 사용된다(예를 들면, 특허문헌1 참조). 또는, 스러스트 베어링부로서 축부재의 일단면을 스러스트 부재에 의해 접촉 지지하는 구조의 베어링(소위, 피벗 베어링)이 사용되는 경우도 있다(예를 들면, 특허문헌2 참조).

이 종류의 유체 베어링 장치는 하우징, 베어링 슬리브, 축부재 등의 부품으로 구성되고, 정보기기의 점차적인 고성능화에 따라 필요하게 되는 높은 베어링 성능을 확보하기 위해 각 부품의 가공 정밀도나 조립 정밀도를 높이는 노력이 이루어지고 있다. 한편, 정보기기의 저 가격화의 경향에 따라, 이 종류의 유체 베어링 장치에 대한 비용 저감의 요구도 점차 심해지고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 2002-61641호 공보

특허문헌 2: 일본 특허 공개 평11-191943호 공보

이 종류의 유체 베어링 장치의 저 비용화를 도모하는 하나의 수단으로서, 하우징을 수지 재료로 성형(사출 성형)하는 것이 고려된다. 수지의 사출 형성에서는 성형 금형의 캐비티에 용융 상태의 수지를 충전하기 위한 게이트를 설치하여, 이 게이트로부터 용융 수지를 캐비티 내로 사출한다. 그리고, 캐비티 내의 용융 수지가 냉각되어 고화된 후, 성형 금형의 형(型) 개방을 행함으로써 성형품(하우징)이 인출된다. 성형품은 금형 개방 전의 상태에서는 게이트 내에 형성된 게이트 수지부와 연결된 형태가 되지만, 금형 개방을 행함으로써 게이트 수지부가 분단되어 게이트 수지부의 일부가 게이트 마크로서 성형품측에 남는다.

그러나, 금형 개방 시, 게이트 수지부는 마치 잡아 찢어지듯이 분단되기 때문에 게이트 수지부의 일부로서 성형품측에 남은 게이트 마크의 분단 부분은 예리한 요철을 가지는 거친 분단면을 형성하고, 예를 들면, 수지 재료에 섬유 등의 충전재가 포함되어 있을 경우에는 충전재가 일부 노출된 형태가 된다. 이 경우, 충전재나 기타의 이물질이 하우징 게이트 마크로부터 탈락하기 쉬워진다. 탈락한 충전재 등은 하우징 등의 표면에 부착되어 베어링 장치의 조립시에 베어링 장치 내부에 충만된 윤활유에 오물로서 혼입될 우려가 있다.

본 발명의 과제는 이러한 종류의 유체 베어링 장치에 있어서의 하우징으로부터 오물이 발생하는 것을 억제하여 베어링 장치 내부 또는 주변의 청정도를 고 레벨로 유지하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 유체 베어링 장치는 하우징과, 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브와, 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축부재와, 베어링 슬리브의 내주면과 축부재의 외주면 사이의 래디얼 베어링 간극에서 생성된 유체의 윤활막에 의해 축부재를 래디얼 방향으로 비접촉 지지하는 래디얼 베어링부를 구비한 것에 있어서, 하우징이 수지의 사출 성형품이며, 그 게이트 마크가 성형되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 사출 성형 후의 하우징에 남은 게이트 마크를 성형하면 게이트 마크 분단 부분의 예리한 표면 요철이 평활화된다. 즉, 성형시의 압력에 의해 분단 부분의 표면 요철 중 볼록부가 소성적으로 압박되기 때문에 게이트 마크의 표면 요철이 균일해진다. 또한, 압박된 볼록부에 의해 분단면이 커버된 상태가 되어 분단면 자체의 노출이 방지된다. 따라서, 게이트 마크로부터 충전재나 기타의 이물질(이하, 「충전재 등」이라 함)이 탈락하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 게이트 마크의 성형은 예를 들면, 지그(jig)를 게이트 마크에 가압함으로써 행할 수 있다.

성형 후의 게이트 마크의 표면 형상으로서는 볼록 형상의 곡면 예를 들면, 부분 볼록구면이 고려된다. 이 형상은 예를 들면, 부분 오목구면 형상으로 형성된 성형용 지그를 사용함으로써 얻어진다. 이 지그를 게이트 마크에 가압하면 게이트 마크 분단 부분의 볼록부는 지그의 오목 형상 성형면으로 안내되고, 성형면의 경사 방향을 따라 압박됨으로 볼록부의 도복(倒伏) 방향으로 규칙성을 갖게 할 수 있다. 따라서, 게이트 마크 표면의 평활성이 증대된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 유체 베어링 장치의 제조 방법은 하우징과, 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브와, 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축부재와, 베어링 슬리브의 내주면과 축부재의 외주면 사이의 래디얼 베어링 간극에서 생성된 유체의 윤활막에 의해 축부재를 래디얼 방향으로 비접촉 지지하는 래디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치의 제조 방법을 제공하는 것으로서, 하우징을 수지로 사출 성형해서 형을 해제한 후 게이트 마크를 지그로 형성하는 것을 특징으로 한다.

게이트 마크를 지그로 성형할 때에 지그를 회전시키면 게이트 마크 분단면의 볼록부가 지그의 성형면과의 사이의 마찰력에 의해 회전 방향의 힘을 받으면서 가압되며 굴곡되므로, 볼록부의 도복 방향으로 보다 한층 더 규칙성을 가지게 할 수 있다. 또한, 그 때의 마찰열에 의해 수지 성분이 연화되기 때문에 볼록부의 가압 굴곡이 한층 용이해진다.

상기의 이유로부터, 하우징 게이트 마크는 성형되어 있는 것이 바람직하지만 또한, 게이트 마크의 주위가 성형되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 예를 들면 게이트 마크의 성형시 성형 압력에 의해 게이트 마크의 수지부(특히, 분단면 부분의 수지부)가 그 주위로 압출되어 분단면 부분을 완전히 성형할 수 없는 경우라도 게이트 마크의 주위를 성형함으로써 충전재 등의 탈락을 보다 확실히 방지할 수 있다.

상기 구성을 이루는 하우징은 예를 들면, 게이트 마크를 성형하는 제 1 성형면과 게이트 마크의 주위를 성형하는 제 2 성형면을 구비한 지그로 성형을 행함으로써 얻을 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 유체 베어링 장치는 하우징과, 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브와, 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축부재와, 베어링 슬리브의 내주면과 축부재의 외주면 사이의 래디얼 베어링 간극에서 생성된 유체의 윤활막에 의해 축부재를 래디얼 방향으로 비접촉 지지하는 래디얼 베어링부를 구비한 것으로서, 하우징이 수지의 사출 성형품이며, 그 게이트 마크가 피복재로 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에서는, 게이트 마크가 외부에 대해 밀봉된 상태가 되므로 수지에 포함되는 충전재 등의 게이트 마크로부터의 탈락을 방지할 수 있다. 피복재의 공급 전에 이미 게이트 마크로부터 탈락한 충전재 등도 그 후의 피복재의 공급에 의해 피복재에 포착(捕捉)되기 때문에 그 산일을 방지할 수 있다. 게이트 마크가 완전히 피복되어 있지 않고, 일부의 충전재가 피복재의 표면으로부터 돌출되어 있을 경우라도 돌출 부분의 근원은 피복재에 의해 구속되어 있으므로 그 탈락을 방지할 수 있다.

하우징이 저부를 가진 통 형상을 이룰 경우, 그 저부의 축심에 게이트 마크를 가지는 것이 바람직하다. 이와 같이 게이트 마크가 형성될 경우, 캐비티 내로 사출하기 위한 게이트는 성형 금형의 하우징 저부의 단면의 축심(중앙)에 대응하는 개소에 위치하고[점상(點狀) 게이트], 또한 그 게이트 수는 1이 된다. 따라서, 상기한 바와 같이 게이트를 설치하면 게이트를 통해 캐비티 내로 주입된 용융 수지가 저부의 중앙으로부터 반경 방향으로 균등하게 살포되어 캐비티 내가 용융 수지로 불균일함 없이 균일하게 충전된다. 따라서, 웰드(weld)의 발생을 피하고, 치수 정밀도를 높인 성형품을 안정적으로 얻을 수 있다.

상기 유체 베어링 장치는 회전자 자석과 고정자 코일을 구비한 모터로서 제공하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 이러한 종류의 유체 베어링 장치에 있어서의 하우징으로부터 오물이 발생하는 것을 억제하여 베어링 장치 내부 또는 주변의 청정도를 고 레벨로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 유체 베어링 장치를 구비한 정보기기 용 스핀들 모터의 단면도이다.

도 2는 유체 베어링 장치의 단면도이다.

도 3은 하우징의 성형 공정을 개념적으로 도시하는 단면도이다.

도 4는 하우징의 게이트 마크 성형의 일례를 개념적으로 도시하는 단면도이다.

도 5는 게이트 마크 주변의 일례를 도시하는 확대 단면도이다.

도 6은 하우징의 게이트 마크 성형의 다른 예를 개념적으로 도시하는 단면도이다.

도 7은 게이트 마크 주변의 다른 예를 도시하는 확대 단면도이다.

도 8은 게이트 마크 주변의 다른 예를 도시하는 확대 단면도이다.

도 9는 하우징의 게이트 마크의 피복 가공의 일례를 개념적으로 도시하는 단면도이다.

[부호의 설명]

1: 유체 베어링 장치 2: 축부재

3: 디스크 허브 4: 고정자 코일

5: 회전자 자석 7: 하우징

7a: 측부 7b: 저부

7c: 상측 단부 7d: 하측 단면

7e: 오목부 8: 베어링 슬리브

9: 밀봉 부재 1Oa: 러너(runner)

1Ob: 점상 게이트 1Oc: 캐비티

11: 게이트 수지부 12: 게이트 마크

12a: 분단 부분 12b: 분단면

12c: 볼록부 12d: 표면

12e: 테이퍼면 13: 지그

13a: 제 1 성형면 13b: 제 2 성형면

R1, R2: 래디얼 베어링부 T1, T2: 스러스트 베어링부

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 유체 베어링 장치(동압 베어링 장치)(1)를 구비한 정보기기용 스핀들 모터의 일 구성예를 개념적으로 도시하고 있다. 이 정보기기용 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 사용되는 것이며, 축부재(2)를 회전 가능하게 비접촉 지지하는 유체 베어링 장치(1)와, 축부재(2)에 설치된 디스크 허브(3)와, 예를 들면 반경 방향의 갭을 통해 대향시킨 고정자 코일(4) 및 회전자 자석(5)과, 브랏켓(6)을 구비하고 있다. 고정자 코일(4)은 브랏켓(6)의 외주에 설치되고, 회전자 자석(5)은 디스크 허브(3)의 내주에 설치된다. 또한, 브랏켓(6)은 그 내주에 유체 베어링 장치(1)를 장착하고 있다. 디스크 허브(3)는 그 외주에 자기 디스크 등의 디스크 형상 정보 기록 매체(이하, 단지 디스크라고 함)(D)를 1장 또는 복수장 유지하고 있다. 이와 같이 구성된 정보기기용 스핀들 모터에 있어서, 고정자 코일(4)에 통전하면 고정자 코일(4)과 회전자 자석(5) 사이의 여자력에 의해 회전자 자석(5)이 회전하고, 이에 따라, 디스크 허브(3) 및 디스크 허브(3)에 유지된 디스크(D)가 축부재(2)와 일체로 회전한다.

도 2는 유체 베어링 장치(1)를 도시하고 있다. 이 유체 베어링 장치(1)는 일단에 저부(7b)를 가지는 하우징(7)과, 하우징(7)에 고정된 베어링 슬리브(8)와, 베어링 슬리브(8)의 내주에 삽입된 축부재(2)와, 밀봉 부재(9)를 구성 부품으로 해서 구성된다. 또한, 설명의 편의상 하우징(7)의 저부(7b) 측을 하측, 저부(7b)와 반대인 측을 상측으로 해서 이하 설명을 행한다.

축부재(2)는 예를 들면, 스테인레스강 등의 금속 재료로 형성되고, 축부(2a)와, 축부(2a)의 하단에 일체 또는 별체로 형성된 플랜지부(2b)를 구비하고 있다.

베어링 슬리브(8)는 예를 들면, 소결 금속으로 이루어지는 다공질체 예를 들면, 구리를 주성분으로 하는 소결 금속의 다공질체로 원통 형상으로 형성되고, 후술하는 하우징(7) 내주의 소정 위치에 고정된다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는 제 1 래디얼 베어링부(R1)와 제 2 래디얼 베어링부(R2)의 래디얼 베어링 간극에 면하는 상하 2개의 영역이 축방향으로 이격되어 형성되고, 이 2개의 영역에는 예를 들면, 도시는 생략하지만 동압 발생부로서 헤링본 형상 등의 동압 홈이 각각 형성된다.

베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8b)의 전면 또는 일부의 고리 형상 영역에는 도시는 생략하지만, 동압 발생부로서 예를 들면 스파이럴(spiral) 형상의 동압 홈이 형성된다.

하우징(7)은 예를 들면, 액정 폴리머((LCP)나 폴리페닐렌술파이드(PPS), 폴 리에테르에테르케톤(PEEK) 등의 결정성 수지, 또는 폴리페닐술폰(PPSU), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI)등의 비 결정성 수지를 베이스로 하는 수지 조성물로 사출 성형된다. 이 하우징(7)은 도 2에 도시한 바와 같이, 원통 형상의 측부(7a)와, 측부(7a)의 하단에 일체로 형성된 저부(7b)를 구비하고 있다. 저부(7b)의 상측 단면(7c) 중 축부재(2)의 플랜지부(2b)에 대향하는 일부 고리 형상 영역에는 도시는 생략하지만 예를 들면, 스파이럴 형상의 동압 홈이 형성된다. 저부(7b)의 하측 단면(7d) 중앙에는 오목부(7e)가 형성되고, 그 중앙에는 볼록 형상의 표면(12d)을 가지는 게이트 마크(12)가 형성된다. 또한, 상측 단면(7c)의 상방에는 베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8b)과 맞물려 축방향의 위치 결정을 행하는 계단부(7f)가 측부(7a)와 일체로 형성된다.

하우징(7)을 구성하는 상기 수지 조성물에는 예를 들면, 유리 섬유 등의 섬유상 충전재, 티탄산 칼륨 등의 휘스커(whisker)상 충전재, 마이카 등의 비늘 조각 형상 충전재, 카본 섬유, 카본블랙, 흑연, 카본 나노마테리얼(carbon nanomaterial), 각종 금속 분말 등의 섬유상 또는 분말상의 도전성 충전재를 목적에 따라 적량 배합할 수 있다.

상기 하우징(7)은 예를 들면, 이하에서 설명하는 공정을 통해 제조된다.

도 3은 상기 하우징(7)의 성형 공정을 개념적으로 도시하고 있다. 이 공정에서 사용되는 성형 금형은 고정형과 가동형으로 구성되고, 러너(1Oa), 점상 게이트(1Ob), 및 캐비티(10c)를 구비하고 있다. 점상 게이트(10b)는 본 실시형태에서는 캐비티(10c)의 하우징 저부(7b)의 하측 단면(7d)(도 3에서는 상측 면)의 중앙에 대 응하는 위치에 1개소 형성된다. 게이트 면적은 용융 수지의 용융시의 점도나 사출 속도를 고려해서 적정한 크기로 설정된다.

도시되지 않은 사출 성형기의 노즐로부터 사출된 용융 수지(P)는 성형 금형의 러너(1Oa), 점상 게이트(10b)를 통해 캐비티(10c) 내에 충전된다. 이와 같이, 점상 게이트(10b)로부터 캐비티(10c) 내에 용융 수지(P)를 충전함으로써 용융 수지(P)가 캐비티(10c)의 반경 방향[주로, 저부(7b) 대응 영역] 및 축 방향[주로, 측부(7a) 대응 영역]에 균일하게 충전된다. 이것에 의해, 웰드의 발생을 회피할 수 있어 높은 치수 정밀도를 가지는 하우징(7)이 얻어진다.

캐비티(10c) 내에 충전된 용융 수지(P)가 고화된 후, 성형 금형을 개방해서 성형한 하우징(7)을 인출한다. 금형 개방에 따라 점상 게이트(10b) 내에 형성된 게이트 수지부(11)가 분단되어 하우징(7)에 게이트 마크(12)가 남는다. 게이트 마크(12)의 분단 부분(12a) 선단에 형성된 분단면(12b)은 예리한 요철 형상을 이룬다. 이 게이트 마크(12)는 상기 점상 게이트(10b)에 대응하는 위치, 본 실시형태로 말하면 도 4에 도시한 바와 같이, 하우징 저부(7b)에 형성된 오목부(7e)의 축심 상에 형성된다. 또한, 그 선단은 하우징 저부(7b)의 하측 단면(7d)으로부터 일부 돌출되어 있다.

이어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 성형용 지그(13)를 게이트 마크(12)의 분단 부분(12a)에 압착하여 축방향으로 가압한다. 지그(13)는 오목 곡면 형상 예를 들면, 부분 오목구면(이것에 근사하는 형상도 포함됨)의 성형면(13a)를 구비하고 있다. 이와 같이, 지그(13)를 게이트 마크(12)에 압착함으로써 그 때의 가압력에 의해 분단 부분(12a)의 표면 요철 중 특히, 바늘 형상의 볼록부(12c)가 성형면(13a)에 의해 안내되고, 그 경사 방향을 따라 소성적으로 가압 굴곡되어 도복된다. 도복된 각 볼록부(12c)는 예를 들면, 다른 볼록부(12c)와 서로 얽히거나 또는 오목한 부분에 끼워넣어짐으로써 분단면(12b)을 커버한다. 따라서, 분단 부분(12a)의 요철이 균일해지고, 도 5에 도시한 바와 같이 게이트 마크(12)의 표면(12d)이 성형면(13a) 형상에 대응한 부분 볼록 구면 형상으로 성형된다. 그 결과, 게이트 마크로부터의 충전재 등의 탈락이 억제된다. 또한, 분단 부분(12a)을 하우징(7) 내주측(개구측)을 향해 가압함으로써 예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이 분단 부분(12a)의 하측 단면(7d)으로부터의 돌출을 억제할 수 있다.

상기 성형시, 지그(13)를 축 방향으로 가압하면서 회전시키면 게이트 마크(12)의 볼록부(12c)에는 축 방향의 힘 뿐만아니라, 회전 방향으로 가압 굴곡시키는 힘도 부여된다. 이것에 의해, 볼록부(12c)의 도복 방향으로 더욱 더 규칙성을 가지게 하고, 분단 부분(12a)의 표면 요철을 더욱 평활화할 수 있다. 지그(13)의 회전에 의해 마찰열이 발생하면 게이트 마크(12)의 표면 요철 중의 수지 성분이 연화되므로 볼록부(12c)의 가압 굴곡이 용이해지고 또는, 가압 굴곡된 볼록부(12c)끼리의 결착력이 높아진다. 따라서, 성형 후의 게이트 마크 표면(12d)의 평활성을 높이고, 또한 성형 후의 게이트 마크(12)의 표면(12d) 형상을 안정적으로 유지하는 것이 가능해진다. 게이트 마크(12)의 가열은 마찰열을 이용하는 것 외에, 별도 배치된 가열 장치를 이용해서 행할 수도 있다.

상기한 바와 같이 제조한 하우징(7)의 내주에 축부재(2) 및 베어링 슬리 브(8)를 삽입하고, 베어링 슬리브(8)를 계단부(7f)에 의해 베어링 슬리브(8)의 축 방향의 위치 결정을 행한 후에 하우징(7)의 내주에 고정한다. 그리고, 밀봉 부재(9)를 하우징(7)의 측부(7a)의 상단 내주에 고정한다. 그 후, 하우징(7)의 내부 공간에 윤활유를 충만시킴으로써 유체 베어링 장치(1)의 조립이 완료된다. 이 때, 밀봉 부재(9)에 의해 밀봉된 하우징(7)의 내부 공간에 충만된 윤활유의 유면은 밀봉 부재(9)의 내주에 형성된 테이퍼면(9a)과 축부재(2)의 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 형성된 밀봉 공간(S)의 범위 내에 유지된다.

상기한 바와 같이 구성된 유체 베어링 장치(1)에 있어서, 축부재(2)를 회전시키면 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 동압 홈의 형성 영역(상하 2개소)과 이들 동압 홈의 형성 영역에 각각 대향하는 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이의 래디얼 베어링 간극에 윤활유의 동압 작용에 의한 압력이 발생하여, 축부재(2)의 축부(2a)가 래디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이것에 의해, 축부재(2)를 래디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 래디얼 베어링부(R1)와 제 2 래디얼 베어링부(R2)가 형성된다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하측 단면(8b)에 형성되는 동압 홈 영역과 이 동압 홈 영역에 대향하는 플랜지부(2b)의 상측 단면(2b1) 사이의 스러스트 베어링 간극, 및 저부(7b)의 상측 단면(7c)에 형성되는 동압 홈 영역과 이 동압 홈 영역과 대향하는 플랜지부(2b)의 하측 단면(2b2) 사이의 스러스트 베어링 간극에 윤활유의 동압 작용에 의한 압력이 각각 발생하고, 축부재(2)의 플랜지부(2b)가 양 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이것에 의해, 축부재(2)를 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 스러스트 베 어링부(T1)와 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 형성된다.

이상, 본 발명의 일 실시형태를 설명했지만 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

상기 실시형태에서는 오목 구면 형상을 이루는 성형면(13a)을 구비한 지그(13)로 게이트 마크(12)를 성형했을 경우를 설명했지만, 이것 이외의 지그(13)를 이용해서 성형하는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 6은 게이트 마크(12)의 성형 공정의 다른 형태를 개념적으로 도시한 것이며, 동 도면에 있어서 사용되는 지그(13)는 오목 구면 형상의 성형면(13a)(제 1 성형면)과, 성형면(13a)의 외경측에 형성되는 테이퍼면 형상의 성형면(13b)(제 2 성형면)을 구비한 것이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 예를 들면 게이트 마크(12)가 움푹 들어간 오목 형상의 형태를 이룰 경우, 분단면(12b)을 전면에 걸쳐 성형하기 위해서는 지그(13)를 저부(7b)의 깊숙한 곳까지 압입할 필요가 생기지만, 단지 지그(13)를 압입하는 것만으로는 분단면(12b) 부분의 수지부가 게이트 마크(12)의 주위로 압출되어버려 분단면(12b)을 완전히 성형할 수 없는 경우가 있다. 여기에서, 도 6에 도시한 지그(13)를 사용해서 성형을 행하면 주위로 압출된 분단면(12b) 부분의 수지부도 제 1 성형면(13a)의 외경측에 형성된 제 2 성형면(13b)에 의해 성형할 수 있다. 이것에 의해, 게이트 마크(12) 및 그 주위를 성형하여 충전재 등의 탈락을 보다 확실히 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 제 1 성형면(13a)과 그 외경측에서 연속하는 원고리 형상의 하단면(13c), 및 하단면(13c)과 제 2 성형면(13b)을 연결하는 통 형상 면(13d)이 지그(13)에 형성되어 있다. 이 중, 제 2 성형면(13b)이나 통 형상면(13d)이 지그(13)의 압입 방향에 대해 경사진 상태로 형성되어 있다. 이에 따라, 지그(13)의 압입 시 이들 면(13b, 13d)이 비교적 완만한 각도로 게이트 마크(12) 및 그 주위의 면에 접촉하기 때문에 압입에 의해 엣지부나 버(burr) 등을 생성시키는 일 없이 성형을 행할 수 있다.

상기한 바와 같이 성형된 하우징(7)에는 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 성형면(13a)에 의한 반구면(12d)과, 제 2 성형면(13b)에 의한 테이퍼면(12e), 및 반구면(12d)과 테이퍼면(12e) 사이에 지그(13)의 하단면(13c) 및 통 형상면(13d)에 의한 면(12f, 12g)이 각각 성형된다. 또한, 오목부(7e)에 있어서의 평탄면(7e1)과 테이퍼면(12e)이 매끄럽게 연결되고, 테이퍼면(12e)과 통 형상 성형면(12g)이 매끄럽게 연결된 형태를 이룬다.

또는, 도 4에 도시한 볼록 형상의 게이트 마크(12)를 제 1, 제 2 성형면(13a, 13b)을 가지는 지그(13)를 저부(7b)의 깊숙한 곳까지 압입시키는 것에 의하더라도 분단면(12b)을 빠짐 없이 성형할 수 있고, 분단면(12b)으로부터의 충전재 등의 탈락을 보다 확실히 억제할 수 있다. 이 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 제 1 성형면(13a)에 의한 게이트 마크(12)의 표면(볼록 형상면)(12d)은 오목부(7e)의 평탄면(7e1) 보다도 축 방향 하측(하우징 개구측)에 형성된다. 또한, 게이트 마크(12)의 주위에는 평탄면(7e1)과 매끄럽게 연결된 테이퍼면(12e)이 제 2 성형면(13b)에 의해 성형된다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 게이트 마크(12)를 직접 성형하는 제 1 성 형면(13a)을 제 2 성형면(13b) 보다도 하방[하우징(7)측]에 돌출시킨 지그(13)를 사용함으로써 게이트 마크(12)를 직접 압입하는 면적을 최소한으로 하여 하우징(7)에 과도한 부하가 걸리지 않게 성형을 행할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 저부(7b)의 상측 단면(7c)에 형성되는 동압 홈 형성 영역의 변형을 상당히 회피하면서 성형을 행할 수 있다. 또한, 상기한 형상으로 함으로써 게이트 마크(12)가 볼록 형상 또는 오목 형상의 어느 경우에도 사용될(겸용될) 수 있어 경제적이다.

어떤 경우라도, 테이퍼면(12e)을 성형하는 제 2 성형면(13b)의 테이퍼 각(경사각)(δ)은 평탄면(7e1)과 테이퍼면(12e)을 매끄럽게 연결한다는 관점에서 예를 들면, 도 6에 도시한 지그(13)의 압입 방향선(1점쇄선)에 직교하는 면으로부터 10°∼ 20°경사져 있는 것이 바람직하다.

또한, 이상의 실시형태에서는 사출시의 게이트를 성형 금형의 저부(7b)의 축심(도시 예에서는 하측 단면(7d)의 오목부(7e)의 중앙)에 대응하는 위치에 1개소 설치했을 경우를 설명했지만, 특히 이 형태에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 상기 게이트를 저부(7b)의 축심 이외의 개소에 설치한 경우나 복수 개소에 설치한 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 상기한 게이트 형상(점상 게이트)에 제한되지 않고, 필름 형상(고리 형상)의 게이트를 설치한 경우에도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 하우징(7)의 사출 성형 후 게이트 마크(12)의 분단 부분(12a)을 지그(13)로 성형하는 경우를 설명했지만, 다른 방법을 채용할 수도 있다. 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 게이트 마크(12)의 표면에 피복 재(14)를 공급하고, 이 피복재(14)로 게이트 마크(12)의 표면을 피복함으로써도 마찬가지로 분단면(12b)으로부터의 충전재 등의 탈락을 방지할 수 있다. 피복재(14)로서는 예를 들면 광경화성 수지가 사용가능하며 특히, 경화 시간이 짧은 자외선 경화 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서는 래디얼 베어링부(R1, R2) 및 스러스트 베어링부(T1, T2)로서 헤링본 형상이나 스파이럴 형상의 동압 홈에 의해 윤활 유체의 동압 작용을 발생시키는 구성을 예시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 래디얼 베어링부(R1, R2)로서 소위, 스텝 베어링이나 다원호 베어링(multi-arc bearings)을 채용해도 좋다.

스텝 베어링로서는 예를 들면, 도시는 생략하지만 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 래디얼 베어링 간극에 면하는 영역(래디얼 베어링면으로 되는 영역)에 복수의 축방향 홈 형상의 동압 홈을 원주 방향 소정 간격으로 형성한 것을 들 수 있다. 이 스텝 베어링에 의해 래디얼 베어링부(R1, R2)의 한쪽 또는 양쪽이 구성된다.

다원호 베어링로서는 예를 들면, 도시는 생략하지만 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 래디얼 베어링면으로 되는 영역을 3개의 원호면으로 구성한 것을 들 수 있다(소위, 3원호 베어링). 3개의 원호면의 곡률 중심은 각각 베어링 슬리브(8)[축부(2a)]의 축 중심으로부터 등거리 오프셋(offset)되어 있다. 3개의 원호면에 의해 구획되는 각 영역에 있어서 래디얼 베어링 간극은 원주 방향의 양방향에 대해 각각 쐐기 형상으로 점차 축소된 형상을 가지고 있다. 이에 따라, 베어링 슬리브(8)와 축부(2a)가 상대 회전하면 그 상대 회전의 방향에 따라 래디얼 베어링 간극 내의 윤활 유체가 쐐기 형상으로 축소된 최소 간극측으로 압입되어 그 압력이 상승한다. 이러한 구성의 다원호 베어링에 있어서의 윤활 유체의 동압 작용에 의해 베어링 슬리브(8)와 축부(2a)가 비접촉 지지되고, 래디얼 베어링부(R1, R2)의 한쪽 또는 양쪽이 구성된다. 또한, 3개의 원호면 상호간의 경계부에 분리 홈으로 칭해지는 한 단 깊은 축방향 홈을 형성해도 좋다.

다원호 베어링은 이것 이외의 구성을 채용할 수도 있다. 예를 들면, 도시는 생략하지만 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 래디얼 베어링면으로 되는 영역을 3개의 원호면으로 구성하고(소위, 3원호 베어링), 3개의 원호면에 의해 구획되는 각 영역에 있어서 래디얼 베어링 간극을 원주 방향의 일 방향에 대해 각각 쐐기 형상으로 점차 축소된 형상으로 할 수도 있다. 이러한 구성의 다원호 베어링은 테이퍼 베어링이라고 칭해지는 경우도 있다. 또한, 3개의 원호면 상호간의 경계부에 분리 홈으로 칭해지는 한 단 깊은 축 방향 홈을 형성할 수도 있다. 이 경우, 베어링 슬리브(8)와 축부(2a)가 소정 방향으로 상대 회전하면 래디얼 베어링 간극 내의 윤활 유체가 쐐기 형상으로 축소된 최소 간극측으로 압입되어 그 압력이 상승한다. 이러한 구성의 다원호 베어링에 있어서의 윤활 유체의 동압 작용에 의해 베어링 슬리브(8)와 축부(2a)가 비접촉 지지되고, 래디얼 베어링부(R1, R2)의 한쪽 또는 양쪽이 구성된다.

다원호 베어링은 또한 다른 구성을 채용할 수도 있다. 예를 들면, 도시는 생 략하지만 상기 3원호 베어링에 있어서 3개의 원호면의 최소 간극측의 원주 방향 소정 영역을 각각 베어링 슬리브(8)[축부(2a)]의 축 중심을 곡률 중심으로 하는 동심(同心) 또한 동경(同徑)의 원호로 구성할 수도 있다. 따라서, 각 소정 영역에 있어서 래디얼 베어링 간극(최소 간극)은 일정해진다. 이러한 구성의 다원호 베어링은 테이퍼·플랫 베어링(tapered/flat bearing)으로 칭해지고, 래디얼 베어링부(R1, R2)의 한쪽 또는 양쪽을 구성한다.

상기한 각 예에 있어서의 다원호 베어링은 소위, 3원호 베어링이지만, 이것에 한정되지 않고, 소위 4원호 베어링, 5원호 베어링, 또한 6원호 이상의 수의 원호면으로 구성된 다원호 베어링을 채용해도 좋다. 또한, 래디얼 베어링부를 스텝 베어링이나 다원호 베어링으로 구성할 경우 래디얼 베어링부(R1, R2)와 같이, 2개의 래디얼 베어링부를 축 방향으로 이격시켜 설치한 구성으로 하는 것 이외에, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 상하 영역에 걸쳐 1개의 래디얼 베어링부를 설치한 구성으로 해도 좋다.

또한, 스러스트 베어링부(T1, T2)의 한쪽 또는 양쪽은 예를 들면, 스러스트 베어링면으로 되는 영역에 복수의 반경 방향 홈 형상의 동압 홈을 원주 방향 소정간격으로 형성한 소위 스텝 베어링, 소위 파형 베어링(스텝형이 파형으로 된 것) 등으로 구성할 수도 있다.

또한, 래디얼 베어링부(R1, R2)나 스러스트 베어링부(T1, T2)를 동압 베어링 이외의 베어링으로 구성할 수도 있고, 예를 들면 스러스트 베어링부로서 피벗 베어링이, 래디얼 베어링부로서 진원 베어링이 사용가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는 유체 베어링 장치(1)의 내부에 충만되고, 베어링 슬리브(8)와 축부재(2) 사이의 래디얼 베어링 간극이나, 베어링 슬리브(8) 및 하우징(7)과 축부재(2) 사이의 스러스트 베어링 간극에 윤활막을 형성하는 유체로서 윤활유를 예시했지만, 그 이외에도 각 베어링 간극에 윤활막을 형성할 수 있는 유체 예를 들면, 공기 등의 기체나 자성 유체 등의 유동성을 가지는 윤활제를 사용할 수도 있다.

Claims

하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브와, 상기 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축부재와, 상기 베어링 슬리브의 내주면과 상기 축부재의 외주면 사이의 래디얼 베어링 간극에서 생성된 유체의 윤활막에 의해 상기 축부재를 래디얼 방향으로 비접촉 지지하는 래디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치에 있어서;

상기 하우징은 수지의 사출 성형품이며, 그 게이트 마크는 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브와, 상기 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축부재와, 상기 베어링 슬리브의 내주면과 상기 축부재의 외주면 사이의 래디얼 베어링 간극에서 생성된 유체의 압력에 의해 상기 축부재를 래디얼 방향으로 비접촉 지지하는 래디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치에 있어서;

상기 하우징은 수지의 사출 성형품이며, 그 게이트 마크는 피복재에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 게이트 마크의 표면은 매끄러운 볼록 형상의 곡면인 것을 특징으로 하 는 유체 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 게이트 마크의 주위는 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 하우징은 저부를 가진 통 형상을 이루고, 그 저부의 축심에 게이트 마크를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치.
제 1 항 내지 제 5 항에 기재된 유체 베어링 장치와, 회전자 자석과, 고정자 코일을 구비한 것을 특징으로 하는 모터.
하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치된 베어링 슬리브와, 상기 베어링 슬리브의 내주면에 삽입된 축부재와, 상기 베어링 슬리브의 내주면과 축부재의 외주면 사이의 래디얼 베어링 간극에 생성된 유체의 윤활막에 의해 축부재를 래디얼 방향으로 비접촉 지지하는 래디얼 베어링부를 구비한 유체 베어링 장치의 제조 방법에 있어서;

상기 하우징을 수지 재료로 사출 성형해서 형을 해제한 후 게이트 마크를 지그에 의해 성형하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 지그를 회전시키면서 게이트 마크를 성형하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 게이트 마크를 가열하면서 성형하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 게이트 마크를 성형하는 제 1 성형면과, 상기 게이트 마크의 주위를 성형하는 제 2 성형면을 구비한 지그에 의해 성형을 행하는 것을 특징으로 하는 유체 베어링 장치의 제조 방법.