KR20120049029A - 유체 동압 베어링 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

저면에 삽입홈을 가지는 샤프트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브와, 상기 슬리브의 상면에 대향 배치되도록 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 플레이트, 및 상기 슬리브의 하단부에 설치되며, 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 샤프트와 접촉되는 돌출부를 갖는 커버 플레이트를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리가 개시된다.

Description

유체 동압 베어링 어셈블리{Hydrodynamic bearing assembly}
본 발명은 유체 동압 베어링 어셈블리 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활유체를 실링하기 위한 커버 플레이트를 구비하는 유체 동압 베어링 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 기록 디스크 구동장치에 사용되는 소형의 스핀들 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리가 구비되며, 유체 동압 베어링 어셈블리의 샤프트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극(clearance)에 오일과 같은 윤활 유체가 충진된다. 이와 같이 베어링 간극에 충진된 오일이 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트를 회전 가능하게 지지한다.
또한, 유체 동압 베어링 어셈블리에는 샤프트와 함께 회전되는 스러스트 플레이트가 구비되며, 스러스트 플레이트는 슬리브의 상부 또는 하부에 배치되도록 샤프트에 결합된다.
한편, 스러스트 플레이트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극에도 윤활 유체가 충진되며, 샤프트의 회전시 스러스트 플레이트와 슬리브 사이에 형성된 베어링 간극에 충진된 오일이 압축되면서 유체 동압을 형성한다.
한편, 스러스트 플레이트는 내마모성을 향상시키기 위하여 세라믹 재질로 이루어지며, 이에 따라 외부로부터 충격이 가해지는 경우 세라믹 재질로 이루어지는 스러스트 플레이트가 쉽게 파손되는 문제가 있다.
더하여, 샤프트의 정지시 스러스트 플레이트는 슬리브와 면접촉된 상태에 있어 샤프트의 회전 기동시, 즉 샤프트가 회전을 시작하는 경우 스러스트 플레이트와 슬리브의 마찰에 의해 스러스트 플레이트의 마모율이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 스러스트 플레이트와 슬리브의 접촉면적을 감소시킬 수 있는 유체 동압 베어링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 외부로부터 충격이 가해지는 경우 외부 충격에 의한 스러스트 플레이트의 파손을 감소시킬 수 있는 유체 동압 베어링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리는 저면에 삽입홈을 가지는 샤프트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브와, 상기 슬리브의 상면에 대향 배치되도록 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 플레이트, 및 상기 슬리브의 하단부에 설치되며, 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 샤프트와 접촉되는 돌출부를 갖는 커버 플레이트를 포함한다.
상기한 유체 동압 베어링 어셈블리는 상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되도록 상기 슬리브에 설치되어 윤활유체의 유출을 방지하는 실링캡을 더 포함할 수 있다.
상기 돌출부의 상면은 상기 삽입홈의 천정면과 점접촉될 수 있다.
상기 스러스트 플레이트는 상기 슬리브로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
상기 슬리브의 상부에는 상기 스러스트 플레이트가 삽입 장착되는 장착홈이 구비되며, 상기 장착홈의 바닥면에는 상부측으로 돌출 형성되며 동압 발생홈이 형성되는 홈형성부가 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 커버 플레이트에 구비되는 돌출부를 통해 샤프트를 부상시킴으로써 스러스트 플레이트와 슬리브를 접촉되지 않도록 함으로써 스러스트 플레이트와 슬리브의 마찰에 의한 마모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 돌출부를 통해 스러스트 플레이트와 슬리브를 소정 간격 이격 배치되도록 함으로써 외부로부터 충격이 가해지는 경우 커버 플레이트에 의해 충격이 1차적으로 완화되어 스러스트 플레이트로 전달될 수 있다. 이에 따라 스러스트 플레이트의 파손을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 모터를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부의 확대도이다.
도 3은 도 1의 'B'부의 확대도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리를 구비하는 모터를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 'A'부의 확대도이고, 도 3은 도 1의 'B'부의 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(110), 슬리브(120), 스러스트 플레이트(130), 커버 플레이트(140), 및 실링캡(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 유체 동압 베어링 어셈블리(100)가 설치되는 모터(10)는 기록 디스크를 회전시키는 기록 디스크 구동장치에 적용되는 모터일 수 있으며, 로터(20)와 스테이터(40)로 이루어질 수 있다.
로터(20)는 스테이터 코어(42)와 대응하는 환고리형의 마그넷(26)을 외주부에 구비하는 컵상의 로터 케이스(25)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기한 환고리형의 마그넷(26)은 원주방향으로 N극, S극이 교대로 착자되어 일정세기의 자기력을 발생하는 영구자석일 수 있다.
또한, 로터 케이스(25)는 샤프트(110)에 체결되는 로터 허브(25a)와 환고리형의 마그넷(26)을 내부면에 배치시키는 마그넷 결합부(25b)를 구비할 수 있다.
스테이터(40)는 회전하는 부재를 제외한 모든 고정 부재를 의미하는 것으로, 스테이터 코어(42) 및 스테이터 코어(42)를 감싸는 권선코일(44)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 마그넷 결합부(25b)의 내주면에 구비되는 마그넷(26)은 권선코일(44)과 대향하게 배치되며, 마그넷(26)과 권선코일(44)의 전자기적 상호작용으로 로터(20)가 회전하게 된다. 다시 말해, 로터 케이스(25)가 회전하면 로터 케이스(25)와 연동하는 샤프트(110)가 회전된다.
여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축방향은 도 1에서 볼 때, 샤프트(110)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경반향은 샤프트(110)를 기준으로 로터 케이스(25)의 외측단 방향 또는 로터 케이스(25)의 외측단을 기준으로 샤프트(110)의 중심방향을 의미하고, 원주방향은 샤프트(110)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
한편, 샤프트(110)는 저면에 삽입홈(112)을 가진다. 그리고, 삽입홈(112)은 샤프트(110)의 중앙부에 깔때기 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 삽입홈(112)은 상부측의 직경이 작고 하부측의 직경이 크게 형성될 수 있다.
또한, 샤프트(110)의 상단부에는 스러스트 플레이트(130)가 설치되는 단차부(114)가 구비될 수 있다.
슬리브(120)는 샤프트(110)를 회전 가능하게 지지한다. 즉 샤프트(110)는 슬리브(120)의 관통홀(122)에 삽입되어 장착되어 슬리브(120)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
또한, 슬리브(120)의 상부에는 도 3에 보다 자세하게 도시된 바와 같이 스러스트 플레이트(130)가 삽입 장착되는 장착홈(124)이 구비된다. 그리고, 장착홈(124)의 바닥면 가장자리 측에는 상부측으로 돌출 형성되며 동압 발생홈(미도시)이 형성되는 홈형성부(124a)가 구비될 수 있다.
한편, 홈형성부(124a)에 형성된 동압 발생홈에 의해 샤프트(110)의 회전시 스러스트 유체 동압이 발생되어 샤프트(110)가 안정적으로 회전될 수 있다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 장착홈(124)의 상부측에는 실링캡(150)이 설치되는 설치부(126)가 형성된다. 설치부(126)는 장착홈(124)으로부터 반경방향 외측으로 연장 형성되며, 장착홈(124)과 단차지게 형성된다. 즉, 실링캡(150)는 슬리브(120)의 설치부(126)에 안착되어 고정 설치된다.
또한, 슬리브(120)는 Cu 또는 Al을 단조하거나, Cu-Fe 계 합금 분말 또는 SUS 계 분말을 소결하여 형성될 수 있다. 그리고, 샤프트(110)가 슬리브(120)에 삽입 장착되는 경우 샤프트(110)와 슬리브(120)는 베어링 간극을 형성하며, 샤프트(110)와 슬리브(120)에 의해 형성된 베어링 간극에는 윤활유체가 충진된다.
또한, 샤프트(110)의 외주면 또는 슬리브(120)의 내주면에는 레디얼 동압 발생홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 이에 따라 샤프트(110)의 회전시 충진된 윤활유체가 압축되면서 유체 동압을 형성하여 샤프트(110)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.
스러스트 플레이트(130)는 슬리브(120)의 상면에 대향 배치되도록 샤프트(110)에 설치된다. 즉, 스러스트 플레이트(130)는 슬리브(120)의 장착홈(124)에 삽입 배치되도록 샤프트(110)의 단차부(114)에 고정 설치된다.
그리고, 스러스트 플레이트(130)는 샤프트(110)에 접착제에 의해 또는 용접에 의해 설치되어 고정되며, 이에 따라 샤프트(110)의 회전시 스러스트 플레이트(130)는 샤프트(110)와 함께 회전될 수 있다.
한편, 스러스트 플레이트(130)는 슬리브(120)의 접촉되지 않도록 슬리브(120)에 구비되는 장착홈(124)의 바닥면으로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
보다 자세하게 샤프트(110)가 회전하지 않는 때에도 스러스트 플레이트(130)는 장착홈(124)의 홈형성부(124a)로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.
커버 플레이트(140)는 슬리브(120)의 하단부에 설치되며, 삽입홈(122)에 삽입되어 샤프트(110)와 접촉되는 돌출부(142)를 가진다. 그리고, 도 2에 보다 자세하게 도시된 바와 같이 돌출부(142)는 커버 플레이트(140)의 중앙부에 형성되며 삽입홈(122)의 천정면과 접촉할 수 있도록 삽입홈(122)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 돌출부(142)의 상면이 샤프트(110)의 저면으로부터 상측으로 만입되어 형성되는 삽입홈(122)의 천정면과 접촉되도록 샤프트(110)가 슬리브(120)에 설치된다.
즉, 샤프트(110)의 저면은 커버 플레이트(140)에 접촉되지 않고 소정 간격 이격 배치되며, 돌출부(142)만이 샤프트(110)와 접촉될 수 있다.
한편, 돌출부(142)의 상면은 삽입홈(122)의 천정면과 점접촉될 수 있으며, 이에 따라 돌출부(142)와 샤프트(110)의 마찰을 감소시킬 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 돌출부(142)가 깔때기 형상을 가진 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 돌출부(142)의 형상은 이에 한정되지 않으며 돌출부(142)의 상면이 샤프트(110)에 형성된 삽입홈(122)의 천정면과 접촉될 수 있는 어떠한 형상도 채용 가능할 것이다.
한편, 돌출부(142)는 프레스 가공에 의해 형성될 수 있다.
이와 같이, 커버 플레이트(140)에 깔때기 형상을 가진 돌출부(142)가 구비되므로, 샤프트(110)를 슬리브(120)에 설치하는 경우 샤프트(110)는 커버 플레이트(140)에 돌출부(142)가 구비되지 않은 경우와 비교하여 축방향 상부측으로 소정 거리 부상되어 슬리브(120)에 설치될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(110)에 고정 설치되는 스러스트 플레이트(130)는 장착홈(124)의 홈형성부(124a)로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있는 것이다.
결국, 커버 플레이트(140)의 돌출부(142)에 의해 스러스트 플레이트(130)가 슬리브(120)의 홈형성부(124a)로부터 이격 배치됨으로써, 샤프트(110)가 회전 기동시 스러스트 플레이트(130)와 슬리브(120)의 마찰을 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 스러스트 플레이트(130)의 마찰에 의한 마모를 감소시킬 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 스러스트 플레이트(130)의 마찰에 의한 마모를 감소시킬 수 있으므로, 스러스트 플레이트(130)의 재질 변경이 가능하다. 즉, 스러스트 플레이트(130)는 외부 충격에 의한 파손을 감소시킬 수 있는 재질, 즉 강도가 높은 재질로 변경될 수 있을 것이다.
그리고, 커버 플레이트(140)는 외부로부터 충격이 가해지는 경우 외부로부터 가해지는 충격은 1차적으로 완화하는 역할을 수행한다. 즉, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 돌출부(142)가 탄성 변형되어 외부로부터 가해지는 충격을 1차적으로 완화시킬 수 있다.
이후, 외부 충격에 의하여 스러스트 플레이트(130)가 슬리브(120)에 충돌할 수 있어, 외부 충격에 의한 스러스트 플레이트(130)의 파손을 감소시킬 수 있다. 즉, 스러스트 플레이트(130)의 재질 변경이 없다고 하더라도 커버 플레이트(140)의 돌출부(142)에 의해 외부로부터 가해지는 충격이 1차적으로 완화됨으로써 스러스트 플레이트(130)의 파손을 감소시킬 수 있다.
한편, 실링캡(150)은 스러스트 플레이트(130)의 상부에 배치되도록 슬리브(120)에 설치되어 윤활유체의 유출을 방지한다. 즉, 실링캡(150)은 슬리브(120)의 설치부(126)에 고정 장착되어 윤활유체의 유출을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 실링캡(150)도 스러스트 플레이트(130)로부터 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
그리고, 외부로부터 충격이 가해지는 경우 스러스트 플레이트(130)로 가해지는 충격을 완화시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이, 커버 플레이트(140)에 구비되는 돌출부(142)를 통해 샤프트(110)를 부상시킴으로써 스러스트 플레이트(130)와 슬리브(120)를 접촉되지 않도록 함으로써 스러스트 플레이트(130)와 슬리브(120)의 마찰에 의한 마모를 감소시킬 수 있다.
또한, 돌출부(142)를 통해 스러스트 플레이트(130)와 슬리브(120)를 소정 간격 이격 배치되도록 함으로써 외부로부터 충격이 가해지는 경우 커버 플레이트(140)에 의해 충격이 1차적으로 완화되어 스러스트 플레이트(130)로 전달될 수 있다. 이에 따라 스러스트 플레이트(130)의 파손을 감소시킬 수 있다.
100 : 유체 동압 베어링 어셈블리 110 : 샤프트
120 : 슬리브 130 : 스러스트 플레이트
140 : 커버 플레이트 150 : 실링캡

Claims (5)

  1. 저면에 삽입홈을 가지는 샤프트;
    상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 슬리브;
    상기 슬리브의 상면에 대향 배치되도록 상기 샤프트에 설치되는 스러스트 플레이트; 및
    상기 슬리브의 하단부에 설치되며, 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 샤프트와 접촉되는 돌출부를 갖는 커버 플레이트;
    를 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트의 상부에 배치되도록 상기 슬리브에 설치되어 윤활유체의 유출을 방지하는 실링캡을 더 포함하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌출부의 상면은 상기 삽입홈의 천정면과 점접촉되는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트는 상기 슬리브로부터 소정 간격 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬리브의 상부에는 상기 스러스트 플레이트가 삽입 장착되는 장착홈이 구비되며,
    상기 장착홈의 바닥면에는 상부측으로 돌출 형성되며 동압 발생홈이 형성되는 홈형성부가 구비되는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 어셈블리
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