KR960005184B1 - 복합형의 유체베어링 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

복합형의 유체베어링 장치

제 1 도는 본 발명의 복합형 유체베어링 장치의 제 1 실시에의 단면도.

제 2 도는 제 1 도의 상세단면도.

제 3 도는 제 2 도의 b-b 방향단면도.

제 4 도는 축선단의 해설도.

제 5 도는 본 발명의 복합형 유체베어링 장치의 제 2 실시에의 단면도.

제 6 도는 제 1 종래예의 복합형의 유체베어링 장치의 단면도.

제 7 도는 제 2 종래예의 복합형의 유체베어링 장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레임(하부실린더) 2 : 축

2A : 축선단 2B, 2C : 동압발생홈

3 : 디스크(상부실린더) 3A: 베어링구멍

3D, 3E : 자기헤드 4 : 드러스트 받침

5 : 드러스트윤활제 6A, 6B : 레이디얼 윤활제

7 : 드러스트베어링 8 : 레이디얼 베어링

9 : 모우터로우터 10 : 모우터스테이터

본 발명은 비데오 테이프 레코오더, 디스크구동장치, 디지틀 오오디오 테이프 레코오더등에 사용되고, 드리스트베어링이 피벗베어링이며, 레이디얼베어링에 동압형의 유체베어링을 조합해서 사용한 복합형 유체베어링장치(유체베어링 회전헤드 실린더)에 관한 것이다.

최근, 비데오 테이프 레코오더 및 디스크 구동장치등은, 고성능화가 도모되고 있으며, 그 회전구동용 주축부는 고정밀도, 저마찰토오크이며 또한 내마모성이 뛰어난 베어링이 요망되고 있다. 그 요망에 부응하기 위하여, 축심에의 구심성능이 뛰어난 레이디얼 유체베어링과 점접촉이기 때문에 마찰토오크가 작다고 하는 특징을 가진 피벗 베어링을 드러스트베어링에 조합해서 사용한 복합형 유체베어링 장치가 사용되도록 하고 있다.

이하 도면을 참조하면서 상기한 종래이 복합형 유체베어링 장치의 일예에 대해서 설명한다. 제 8 도는 제 1 종래예의 복합형 유체베어링 장치의 단변도이다. 제 6 도에 있어서, (11)은 프레임(하부 실린더)이며, 축(12)이 중앙에 고정되어 있다. 축(12)의 상부선단(12A)은 대개 구면으로 가공되고, 또는 적어도 일부에는 대략 구면의 부분을 가지고, 이 구면부분은 드러스트받침(14)에 당접하고, 드러스트윤활제(15)가 유지되어, 드러스트베어링(17)이 구성되어 있다. 드러스트받침(14)은 디스크(상부 실린더)(13)의 단부면에 나사등에 의해 일체적으로 고정되고 디스크(상부 실린더)(13)는 중앙에 베어링구멍(13A)을 가지고, 축(12)의 외주를 회전자재하게 설치되어 있다. 축(12)의 외주 또는 디스크(상부 실린더)의 베어링 구멍(13A)의 어느 한쪽에 동압발생홈(12B)(12C)이 형성되고, 레이디얼 윤활제(16A)(16B)가 유지되어 레이디얼 동압형 유체베어링(18)을 구성하고 있다. (19)는 모우터로우터, (20)은 모우터 스테이터이다.

이상과 같이 구성된 복합형 유체베어링 장치에 대해서 이하 그 동작에 대해서 설명한다. 먼저 모우터 스테이터(20)에 통전되면, 이에 의해 모우터로우터(19)는 디스크(상부 실린더)(13), 드러스트받침(14)과 함께 회전한다. 이때 동압발생홈(12B)(12C)은 펌핑압력을 발생하고, 축(12)에 대해서, 디스크(상부 실린더)(13)는 무접촉이며 회전흔들림을 발생하지 않고 고성능으로 회전하고, 드러스트받침(14)은, 도면중 E로 표시한 자중 등에 의한 힘이 작용하나, 축선단(12A)과 점접촉하면서 작은 마찰토오크에 의해서 가볍게 회전한다.

제 7 도는 제 2 종래예의 복합형 유체베어링 장치의단면도이다. 제 7 도에 있어서, (13B×13C)는 상부 실린더(디스크)(13)에 고정되고 도시하지 않은 자기 테이프 등으로부터 신호의 기록재생을 행하기 위한 자기헤드로서, 상부 실린더(13), 드러스트받침(14), 모우터로우터(19)와 함께 회전한다. 그밖의 구성은 제 6 도의 제 1 종래예와 마찬가지이며 동일한 동작을 하므로 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

그러나, 상기와 같은 구성에서는 다음과 같은 문제점이 있다. 그것은 드러스트베어링(17)은 마모방지를 위해서는, 축(12)은 단단한 강철재등으로 구성하고, 또, 드러스트받침(14)은 탄화규소 또는 질소규소등의 고가의 재료를 사용하지 않으면 안된다. 그러나, 그것으로도 내마모성은 불충분하여, 축선단(12A)과 드러스트받침(14)의 점접촉부분에는 드러스트윤활제(15)는, 들어갈수가 없어서, 윤활불량에 의해 드러스트받침(14) 또는 축선단(12A)의 어느 하나로부터 5㎛ 정도의 마모가 발생하는 일은 피하는 것이 곤란했다. 그러나 제 7 도의 회전헤드 실린더로서는 이 마모가 발생하면 도시하지 않은 자기테이프와 자기헤드(13B),(13C)와의 상대높이의 어긋남이 되고, 성능을 현저하게 저하시키므로 초기연마도 포함해서 약 2㎛이하로 억제하지 않으면 안된다. 한편, 레이디얼베어링에 모올베어링 또는 함유베어링을 사용한 도시하지 않은 다른 종래예에 있어서는, 레이디얼 방향의 회전정밀도가 나쁘고, 축흔들림이 10㎛~20㎛ 정도 있기 때문에, 자기 헤드에 의한 기록재생을 안정되게 행할 수 없다는 문제점이 있는 반면, 이 축흔들림이 있는 효과에 의해 드러스트받침(14)이 축선단에 당접하는 점은 1회점 중에 항상 이동되고, 드러스트받침에는, 집중하중이 걸리지 않아서 드러스트베어링(17)의 마모는 비교적 적었다. 이에 비해서 제 6 도 및 제 7 도의 종래에는 레이디얼베어링에 동합형 유체베어링을 사용하고 있으므로, 회전성능은 좋은 대신에 드러스트받침(14)이 축선단(12A)의 향상동일점과 당접해 버리기 때문에 드러스트베어링의 마모방지는 곤란했다.

그래서, 본 발명은 드러스트베어링의 내마모성이 뛰어나고, 또한 저마찰토오크이며 회전성능이 양호한 복합셩 유체베어링 장치를 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 복합형 유체베어링 장치는, 레이디얼베어링에 복합형 유체베어링 장치을 사용하고, 드러스트베어링은 축의 일단부의 선단부를 대략 구면형상으로 하고, 이 축선단의 접촉점을 축중심으로부터 15~100㎛ 편심시켜서 드러스트받침을 당접시켜서 구성한 것이다.

본 발명은 상기한 구성에 의해 레이디얼베어링의 회전성능을 고정밀도로 유지하면서, 더러스트 피벗베어링의 충분한 내마모성을 가진 복합형 유체베어링 장치를 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 제 1 실시예의 복합형 유체베어링 장치에 대해서, 제 1 도 내지 제 4 도를 참조하면서 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예의 복합형 유체베어링 장치의 단면도이다. 제 1 도에 있어서 (1)은 프레임(하부 실린더)이며, 축(2)이 중앙에 고정되어 있다. 축(2)의 축선단면(2A)은 대개 구면으로 가공되고, 또는 적어도 일부에는 대략 구면을 가지고, 제 2 도에 표시한 바와같이 이 구면의 중심은 축(2)의 축심에 대해서 15~100㎛ 편심시키고 있다. 이 편심된 구면의 중심은 드러스트받침(4)가 당접하고, 드러스트윤활제(5)가 유지되어, 드러스트베어링(7)이 구성되어 있다. 드러스트받침(4)은 디스크(상부 실린더)(3)의 단부면에 나사등에 의해 고정되어 있다. 디스크(상부 실린더)(3)는 중앙에 베어링구멍(3A)을 가지고, 축(2)에 대해서 회전자재하게 설치되어 있다. (3C)는 통기구멍이다. 축(2)의 외주 또는 디스크(상부 실린더)의 베어링구멍(3A)의 어느 한쪽에 동압발생홈(2B)(2C)이 형성되고, 액체 또는 기체등의 레이디얼 윤활제(6A)(6B)가 유지되어 레이디얼 동압형 유체베어링(8)을 구성하고 있다. (9)는 모우터로우터(10)은 모우터 스테이터이다.

이상과 같이 구성된 복합형 유체베어링 장치에 대해서 이하 그 동작에 대해서 설명한다. 먼저 모우터 스테이터(10)에 통전되면 이에 의해 모우터로우터(9)는 디스크(상부 실린더)(3), 드러스트받침(4)과 함께 회전한다. 이때 동합발생홈(2B)(2C)은 펌핑압력을 발생하고, 축(2)에 대해서 디스크(상부 실린더)(3)는 무접촉이며 회전흔들림을 발생하지 않고 고성능으로 회전하고 드러스트받침(4)은 도면중 F로 표시한 바와같이 자중 또는 자중과 모우터로우터(9)의 흡인력을 더한 힘이 작용하나, 축선단(2A)과 점접촉하면서 작은 마찰토오크에 의해서 가볍게 회전한다.

축선단(2A)은 제 2 도의 a로 표시한 거리만큼 편심되어 있으나, 이 편심에 의해 제 3 도의 C로 표시한 바와같이 드러스트받침(4)과 축선단(2A)의 접촉점은, 1회전 동안에 항상 이동하므로, 축선단(2A)에 집중하중에 걸리지 않는다. 또 접촉점이 이동할때에 제 4 도의 도면중 화살표 d로 표시한 바와같이 드러스트윤활제가 접촉점에 말려들어서 양호한 윤활이 행해지므로 내마모성이 매우 향상된다.

제 5 도는 본 발명의 제 2 실시예의 복합형 유체베어링 장치의 단면도이다. 이 제 5 도의 제 2 실시예에 있어서, 제 1 도의 제 1 실시예와 다른 점은, 상기 디스크(상부 실린더)(3)에 (3D),(3E)의 자기헤드를 구비하고 이 자기헤드(3D),(3E)는 도시하지 않은 자기테이프와의 사이에 있어서 고정밀도의 위치결정을 행하고, 양호한 신호의 기록재생을 행하는 점이며, 이외의 구성요소와 동작기능은 상기 제 1 실시예와 동일하므로 동일부분에는 동일부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

이상, 본 발명에 있어서, 레이디얼베어링은 동압형 유체베어링이 아니고 함유베어링을 사용해도 드러스트베어링의 내마모성을 향상시킨다는 효과는 얻을 수 있다.

또, 제 2 도의 a로 표시한 편심량은 10㎛에서는 효과가 없고, 또 100㎛를 넘으면 접촉점에 있어서의 회전속도가 빨라져서 마모가 증가한다.

또 본 발명에 있어서 축은 단단한 마르텐 사이트계의 담금질이 행해진 스테인레스강이며, 드러스트베어링은 탄화티탄을 주성분으로 하는 서어멧(복합금속) 또는 부분 안정화 지르코니아(PSZ)이며, 그 표면조도는 0.2μ이하로 정밀도 좋게 마무리되어 있다. 그리도 드러스트윤활제(5)로서 에스테르유, 알파, 올레핀유 또는 불소계 윤활제등을 사용하고 있다.

또 본 발명에 의하면 드러스트베어링의 내마모성으로서는 알루미늄＜탄화규소=질소규소=사파이어＜PSZ=탄화티탄 서어멧의 순서이며 PSZ 또는 탄화티탄 서어멧을 사용하므로서 더욱 수명을 보증하는 것이 가능하게 된다.

또, 제 1 도의 F로 표시한 바와같이, 드러스트 방향으로 회전체의 자중에 더하여, 모우터로우터(9)의 마그네트의 흡인력을 드러스트받침(4)에 가하므로써 회전체의 들뜸이나 진동이 방지되어 안정된 회전성능이 얻어진다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 피벗베어링의 접촉점에서의 윤활을 양호하게 하고, 높은 회전정밀도를 가지고 또한 내마모성이 뛰어난 복합형 유체베어링 장치를 얻을 수 있다.

또한, 동압발생홈(2B),(2C)은, 축의 외주가 아니고 베어링 구멍의 내부에 있어도 동일하다.

또한, 디스크(상부 실린더)와 드러스트받침이 회전하지 않고 축이 회전해도 동일한 것이다.

또한 베어링구멍(3A)은 디스크(상부 실린더)(3)와 일체적으로 형성된 단부(段部)라도 마찬가지다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 레이디얼 베어링을 동압형 유체베어링으로 하고 축선단과 드러스트받침의 접촉점을 축심으로부터 15~100㎛ 편심피벗 베어링으로 하므로서 접촉점에서의 윤활을 양호하게 하고, 높은 회전정밀도와 내마모성이 뛰어난 복합형 유체베어링 장치를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 축(2)과 상기 축(2)에 대해서 회전자재하게 설치된 상부 실린더(3)와, 상기 상부 실린더(3)와 일체적으로 고정되고, 상기 축(2)의 일단부에 당접하는 드러스트받침(4)을 가지고, 상기 축(2)의 일단부는 대략 구면이며, 액체 또는 반고체의 윤활제(5)가 도포되고, 상기 구면의 중심은 상기 축(2)의 중심에 대해서 15~100㎛ 편심하고 있으며, 상기 상부 실린더(3)에 자기헤드(3D,3E)를 가지고 상기 상부 실린더(3) 또는 하부 실린더(1)를 회전구동하는 모우터(9,10)를 가진 것을 특징으로 하는 복합형 유체베어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 축(2) 외주 또는 상부 실린더(3)의 중심부에 가진 베어링구멍(3A)의 어느 한쪽에 동압발생홈(2B,2C)을 가진 것을 특징으로 하는 복합형 유체베어링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 드러스트받침(4)은 탄화티탄올 함유한 서어멧 또는 부분안정화 지르코니아로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합형 유체베어링 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상부 실린더(3)에 일체적으로 고정된 모우터로우터(9)의 마그네트의 흡인력에 의해 드러스트받침(4)을 축(2)의 일단부에 압압한 것을 특징으로 하는 복합형 유체베어링 장치.