KR980009986A - 스페이서를 갖는 유체베어링 - Google Patents

스페이서를 갖는 유체베어링 Download PDF

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Abstract

스페이서를 갖는 유체베어링에 관한 내용이 개시되어 있다. 이 유체베어링은 회전하는 축에 서로 대면하도록 고정되는 한 쌍의 내륜과, 내륜의 윤활면에 대응하는 윤활면을 가지며 상기 내륜과 상대회전운동하는 외륜과, 내륜 사이에 설치되어 내륜과 외륜 사이의 클리어런스를 유지시키는 스페이서를 구비하는 스페이서를 갖는 유체베어링에 있어서, 외륜과 스페이서의 간격이 스페이서가 저널베어링의 역할을 할 수 있는 간격인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 외형의 크기에는 변화 없이 반경 방향 부하 특성이 우수한 스페이서를 갖는 유체베어링을 제공할 수 있다.

Description

스페이서를 갖는 유체베어링
제1도는 종래의 스페이서를 갖는 유체베어링의 단면도이다.
제2도는 본 발명에 따른 스페이서를 갖는 유체베어링의 단면도이다.
제3도는 제2도의 스페이서를 도시한 일부 절제 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10：축 20：상부내륜
30：하부내륜 50：외륜
60：링 70：스페이서
71：그루브 72：티타늄 코팅막
73：DLC코팅막
[명의 목적]
본 발명의 목적은 외형 크기에는 변화 없이 반경 방향 부하 특성이 우수한 스페이서를 갖는 유체베어링을 제공하는데 있다.
[명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 유체베어링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스페이서를 갖는 유체베어링에 관한 것이다.
스페이서를 갖는 유체베어링에는 반구형 유체베어링, 원추형 유체베어링 등이 있다. 이러한 유체베어링은 고속회전을 요하는 곳에 이용된다. 예를 들면, 반구형 유체베어링은 하드디스크드라이브 등의 스핀들모터, 레이저프린터 또는 레이저스케너에 사용되는 회전다면경을 구동시키는 모터 등에 이용된다. 일반적으로, 스페이서를 갖는 유체베어링은 크기가 작으면서, 축방향 및 반경방향에서 작용하는 큰 힘을 지지할 수 있으면 좋은 유체베어링이라 할 수 있다. 즉, 유체베어링은 축방향 및 반경방향 부하 특성이 크면 좋다.
도1은 종래의 반구형 유체베어링을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 반구형 유체베어링은 축(1)에 서로 대면하도록 고정되고 외주면이 구형(spherical)인 상부내륜(2) 및 하부내륜(3)과, 상기 상부내륜(2) 및 하부내륜(3)을 감싸는 외륜(5)과, 상부내륜(2) 및 하부내륜(3)을 축(1)으로부터 이탈하지 않도록 압착시키는 링(6)과, 상부내륜(2)과 하부내륜(3)에 사이에 위치하여 상, 하부내륜(2, 3)과 외륜(5) 사이의 클리어런스를 유지시키기 위한 스페이서(7)를 포함한다.
상, 하부내륜(2, 3)과 외륜(5) 사이의 클리어런스에는 윤활유인 액체 또는 기체가 개재되어 있으므로 상, 하부내륜(2,3)과 외륜(5)은 상대운동에 의해 접촉되지 않고 회전될 수 있다.
한편, 종래에 따른 반구형 유체베어링에 작용되는 반경방향의 부하 특성은 상부내륜(2) 및 하부내륜(3)의 반지름 크기 또는 클리어런스의 크기에 의해 결정된다. 반경 방향의 큰 부하 특성을 요구하는 장치에서는 큰 상부내륜(2) 및 큰 하부내륜(3)을 설치하거나 클리어런스를 작게 해야 하나, 상기 장치의 구조적 특성 때문에 상부내륜(2) 및 하부내륜(2)의 크기를 크게 할 수 없는 경우가 많으며, 가공성과 조립성 때문에 상기 클리어런스를 작게할 수 없는 경우가 많다.
[명이 이루고자 하는 기술적 과제]
외형 크기에는 변화 없이 반경 방향 부하 특성이 우수한 스페이서를 갖는 유체베어링을 실현하는데 있다.
[명의 구성 및 작용]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스페이서를 갖는 유체베어링은: 회전하는 축에 서로 대면하도록 고정되는 한 쌍의 내륜과, 상기 내륜의 윤활면에 대응하는 윤활면을 가지며 상기 내륜과 상대회전운동하는 외륜과, 상기 내륜 사이에 설치되어 상기 내륜과 외륜 사이의 클리어런스를 유지시키는 스페이서들 구비하는 스페이서를 갖는 유체베어링에 있어서, 상기 외륜과 상기 스페이서의 간격이 상기 스페이서가 저널베어링의 역할을 할 수 있는 간격인 것을 특징으로 한다. 그리고, 바람직하게 상기 외륜과 상기 스페이서의 간격이 상기 내륜과 외륜 사이의 클리어런스와 같은 것을 특징으로 한다. 그리고, 바람직하게 상기 스페이서의 주면에 그루브가 형성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 스페이서를 갖는 유체베어링은 외형의 크기에는 변화 없이 반경 방향 부하 특성이 우수하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 스페이서를 갖는 유체베어링의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도2를 참조하며, 본 발명의 기술적 사상은 스페이서를 갖는 유체베어링에 사용되는 스페이서(70)의 역할이 상, 하부내륜(20, 30)과 외륜(50) 사이의 클리어런스를 유지하도록 할뿐만 아니라, 저널베어링 역할을 하도록 하여, 반구형 유체베어링의 반경 방향 부하 특성이 증가된 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 스페이서를 갖는 유체베어링을 반구형 유체베어링을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
반구형 유체베어링은 외주면이 구형이고 축(10)에 서로 대면하도록 고정된 상부내륜(20) 및 하부내륜(30)과, 상부내륜(20) 및 하부내륜(30)과 상대 회전운동하는 외륜(50)과, 상부내륜(20) 및 하부내륜(30)을 축(10)으로부터 이탈되지 않도록 압착하는 링(60)과, 상부내륜(20)과 하부내륜(30) 사이에 설치되어 상, 하부내륜(20, 30)과 외륜(50) 사이의 클리어런스를 유지하도록 하며 저널베어링 역할을 하는 스페이서(70)를 포함하여 구성되어 있다. 여기에서, 링(60)과 축(10)은 예컨대, 억지끼워마춤 또는 나사 구조로 결합될 수 있다.
상기 스페이서(70)는 축(10) 또는 내륜(20)에 고정되어 축(10)과 함께 외륜(50)에 대하여 상대회전운동한다. 그리고, 스페이서(70)와 외륜(50) 사이의 간격은 스페이서(70)가 외륜(50)과 작용하여 저널베어링 역할을 할 수 있도록 상기 반구(20, 30)와 외륜(50) 사이의 클리어런스와 같은 간격이다.
상기 반구형 유체베어링에 작용되는 반경방향의 부하 특성은 스페이서(70)의 베어링 역할만큼 증대된다. 즉, 종래의 반구형 유체베어링의 반경방향 부하 능력은 상부내륜의 부하능력 및 하부내륜의 부하능력을 더한 값이었으나, 본 발명에 따른 반구형 유체베어링의 반경방향 부하 능력은 상부내륜(20)의 부하능력, 하부내륜(30)의 부하능력 그리고 스페이서(70)의 부하능력을 더한 값이 된다.
한편, 도2 및 도3을 참조하면, 고 탄소강 또는 WCo를 주성분으로 하여 만들어진 상, 하부내륜(20,30) 및 스페이서(70)에는 5㎛-20㎛ 두께의 티타늄(Ti)막이 코팅될 수 있다. 마찬가지로, 고탄소강 또는 WCo를 주성분으로 하는 외륜(50)의 윤활면에는 5㎛-20㎛두께의 티타늄막이 코팅될 수 있다. 상부내륜(20), 하부내륜(30), 스페이서(70) 그리고 외륜(50)에는 티타늄 코팅막(73) 대신에 세라믹 예컨대, Al2O3로된 코팅막이 형성될 수도 있다 그리고, 상, 하부내륜(20, 30), 스페이서(70) 및 외륜(50)은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
도3을 참조하면, 기동시 스페이서(70)와 외륜(50) 사이의 고체마찰에 의한 마모를 감소시키기 위하여 스페이서(70)에 코팅된 티타늄 코팅막(73) 위에 두께 50-10㎛의 DLC(Diamond Like Carbon)막(72)이 코팅될 수 있다.
상기 스페이서(70)의 주면에는 그루브(71)가 형성되어 있다. 이 그루브(71)는 DLC 코팅막(72)에 형성되어 있다. 그루브(71)는 필요하면 DLC 코팅막(71)의 두께에 따라 DLC 코팅막(72)을 지나 티타늄 코팅막(73)까지 연장될 수 있다. 상기 그루브(71)는 스페이서(70)가 회전될 때 오일 또는 공기압을 발생시켜 고속에서 베어링을 포함한 회전계의 안전성을 증가시킨다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당 업계의 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예의 실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
[명의 효과]
본 발명에 의한 반구형 유체베어링은 외형의 크기에는 변화 없이 반경 방향 부하 특성이 크다.

Claims (9)

  1. 회전하는 축에 서로 대면하도록 고정되는 한 쌍의 내륜과, 상기 내륜의 윤활면에 대응하는 윤활면을 가지며 상기 내륜과 상대회전운동하는 외륜과, 상기 내륜 사이에 설치되어 상기 내륜과 외륜 사이의 클리어런스를 유지시키는 스페이서를 구비하는 스페이서를 갖는 유체베어링에 있어서, 상기 외륜과 상기 스페이서의 간격이 상기 스페이서가 저널베어링의 역할을 할 수 있는 간격인 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외륜과 상기 스페이서의 간격이 상기 내륜과 외륜 사이의 클리어런스와 같은 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스페이서의 주면에 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외륜 및 상기 스페이서 중 적어도 어느 하나의 윤활면에 티타늄 또는 세라믹으로 된 제1코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1코팅막 위에 DLC로 된 제2코팅막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2코팅막에 소정의 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  7. 제6항에 있어서, 상기 그루브는 제1코팅막까지 연장된 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  8. 제4항 내지 제7항 중 한 항에 있어서, 상기 제1코팅막의 두께가 5㎛∼20㎛인 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
  9. 제4항 내지 제7항 중 한 항에 있어서, 상기 제2코팅막의 두께는 0.5㎛∼5㎛인 것을 특징으로 하는 스페이서를 갖는 유체베어링.
    ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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