KR100709101B1 - 동압형 베어링 유닛 - Google Patents

동압형 베어링 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR100709101B1
KR100709101B1 KR1020010051036A KR20010051036A KR100709101B1 KR 100709101 B1 KR100709101 B1 KR 100709101B1 KR 1020010051036 A KR1020010051036 A KR 1020010051036A KR 20010051036 A KR20010051036 A KR 20010051036A KR 100709101 B1 KR100709101 B1 KR 100709101B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bearing
less
thrust
shaft
housing
Prior art date
Application number
KR1020010051036A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020015977A (ko
Inventor
모리나츠히코
아카마츠요시노부
오카무라카즈오
Original Assignee
엔티엔 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2000252945A external-priority patent/JP3893018B2/ja
Priority claimed from JP2001155930A external-priority patent/JP2002139028A/ja
Application filed by 엔티엔 가부시키가이샤 filed Critical 엔티엔 가부시키가이샤
Publication of KR20020015977A publication Critical patent/KR20020015977A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100709101B1 publication Critical patent/KR100709101B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/107—Grooves for generating pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/107—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/102—Construction relative to lubrication with grease as lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/104—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing in a porous body, e.g. oil impregnated sintered sleeve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

축부재(3)의 축부(3a) 외주에 대한 플랜지부(스러스트판)(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 직각도를 각각 0.001㎜ 이하, 플랜지부(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 평면도를 각각 0.001㎜ 이하, 베어링부재(7) 하단면(7b)의 베어링부재(7) 내주면에 대한 직각도를 0.002㎜ 이하, 베어링부재(7) 하단면(7b)의 평면도를 0.0015㎜ 이하, 저부(底部)(51) 내면(51a)의 평면도를 0.002㎜ 이하로 각각 설정한다.

Description

동압형 베어링 유닛{HYDRODYNAMIC BEARING UNIT}
도 1은 본 발명의 동압형 베어링 유닛을 가진 스핀들 모터의 단면도이다.
도 2는 상기 동압형 베어링 유닛의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 축부 외주와 플랜지부 끝면의 직각도와, 반경방향 NRRO(Non Repeatable Run Out)(비반복 흔들림)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 상기 동압형 베어링 유닛의 제 2 실시예를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 동압형 베어링 유닛에 관한 것이다. 이 베어링 유닛은, 특히 정보기기, 예를들면, 에이치디디(HDD, Hard Disc Drive), 에프디디(FDD, Flopy Disc Drive)등의 자기디스크장치, 시디롬(CD-ROM, Compact Disc - Read Only Memory), 디브이디롬(DVD-ROM, Digital Versatile Disc - Read Only Memory) 등의 광디스크장치, 엠디(MD, Mini Disc), 엠오(MO, Magneto Optical)등의 광자기디스크장치 등의 스핀들 모터, 또는 레이저빔프린터(LBP, Laser Beam Printer)의 폴리곤 스캐너 모터(polygon scanner motor) 등의 스핀들 지지용으로서 적합한 것이다.
상기 각종 정보기기의 스핀들 모터에는, 고회전 정밀도 외에, 고속화, 저비용화, 저소음화 등이 요구된다. 이러한 요구성능을 결정하는 구성요소중 하나로 해당 모터의 스핀들을 지지하는 베어링이 있고, 최근에는, 이러한 종류의 베어링으로서 상기 요구성능에 우수한 성능을 가지는 동압형 베어링의 사용이 검토되고 있거나, 실제로 사용되고 있다.
최근 상기 정보기기용 스핀들 모터에서는, 정보기록 정밀도의 증대 및 고속회전화 등을 도모하기 위해 고속회전 정밀도가 보다 한층 강하게 요구되고 있고, 이러한 요구에 응하기 위해 상기 스핀들 모터에 조립되는 동압형 베어링에 대해서도 물론 고회전 정밀도가 요구되고 있다.
동압형 베어링의 회전 정밀도를 크게 좌우하는 요인으로서, 동압을 일으키는 레이디얼 베어링 간극 및 스러스트 베어링 간극에서의 간극 관리가 중요하다고 여겨진다.
본 발명의 목적은, 레이디얼 베어링 간극 및 스러스트 베어링 간극의 간극 관리를 적정화한 고회전 정밀도의 동압형 베어링 유닛을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 상기와 같은 동압형 베어링 유닛에 있어서, 레이디얼 베어링면 및 스러스트 베어링면의 마모를 억제하고, 이러한 종류의 동압형 베어링 유닛의 우수한 베어링 성능을 장기간에 걸쳐 유지하는 것에 있다.
본 발명에서는, 축부 및 플랜지부를 가지는 축부재, 축부재의 외주에 배치된 베어링부재, 동압홈을 가지는 베어링면 및 베어링면에 면한 베어링 간극을 각각 구비하고, 축부재와 베어링부재의 상대회전시 베어링 간극에 발생한 동압으로 축부재 를 반경방향 및 추력방향으로 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부 및 스러스트 베어링부를 구비한 동압형 베어링 유닛에 있어서, 축부재의 축부 외주에 대한 플랜지부 양끝면의 직각도(直角度)를 각각 0.001㎜ 이하로 하고, 또한 플랜지부 양끝면의 평면도(平面度)를 각각 0.001㎜ 이하로 했다.
본 발명에 있어서의 "베어링부재"에는, 레이디얼 베어링면 및 스러스트 베어링면을 가지는 베어링부재를 하우징에 고정한 구성, 레이디얼 베어링면 및 스러스트 베어링면을 하우징에 직접 형성한 구성을 포함한다.
이러한 경우, 플랜지부의 양끝면중 한쪽과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향하는 베어링부재의 하단면의, 베어링부재의 내주에 대한 직각도를 0.002㎜ 이하로 하고, 또한 그 평면도를 0.0015㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지부의 다른쪽 단면과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향하는 면의 평면도를 0.002㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 저부(底部)를 가지는 하우징, 하우징의 내주에 고정된 베어링부재, 베어링부재의 내주에 삽입된 축부, 및 플랜지부를 가지는 축부재와, 베어링부재의 내주와 축부재의 축부 외주 사이에 설치되고, 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 동압으로 축부재를 반경방향으로 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부, 축부재의 플랜지부 양끝면과, 여기에 대향하는 베어링부재의 하단면 및 하우징의 저부 내면 사이에 각각 설치되고, 스러스트 베어링 간극에 발생하는 동압으로 축부재를 추력방향으로 비접촉지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 동압형 베어링 유닛에 있어서, 하우징 저부의 내면과 외면의 평행도를 0.005㎜ 이하로 했다.
상기 구성에 더해, 축부재의 축부 외주에 대한 플랜지부 양끝면의 직각도를 각각 0.001㎜ 이하로 하고, 또한 플랜지부의 양끝면의 평면도를 각각 0.001㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 플랜지부의 양끝면중 한쪽과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향하는 베어링부재의 하단면의, 베어링부재의 내주에 대한 직각도를 0.002㎜ 이하로 하고, 또한 그 평면도를 0.0015㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 하우징 저부의 내면의 평면도를 0.002㎜이하로 할 수 있다.
본 발명은, 저부를 가진 관형태의 하우징, 하우징의 내주면에 고정되어 있는 베어링부재, 베어링부재의 내주면에 삽입되어 있는 축부, 축부에 설치되어 있는 스러스트판을 가지는 축부재, 베어링부재의 내주면과 축부재의 축부 외주면 사이에 설치되고, 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 유체의 동압작용으로 축부를 반경방향으로 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부, 축부재의 스러스트판 양끝면과, 베어링부재의 하단면 및 하우징의 저면 사이에 각각 설치되고, 스러스트 베어링 간극에 발생하는 동압작용으로 스러스트판을 추력방향으로 비접촉지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 동압형 베어링 유닛으로서, 축부 외주면의 표면 경도가 베어링부재의 내주면보다 크고, 스러스트판 양끝면의 표면경도가, 베어링부재의 하단면 및 하우징의 저면보다 크고, 축부 외주면의 표면조도가 베어링부재의 내주면보다 작고, 스러스트판 양끝면의 표면조도가, 베어링부재의 하단면 및 하우징의 저면보다 작고, 또한, 축부의 외주면이, 그 표면조도를 구성하는 미소돌기가 평활화되는 표면성상을 가지는 구성을 제공한다. 이러한 표면성상을 가지는 표면은, 예를들면, 표면에 연삭가공 등을 가한 후, 텀블러(tumbler)가공과 배럴(barrel)가공 등을 가함으로써, 또는, 표면에 연삭가공 등을 가한 후, 그 표면에 그 표면보다 큰 표면경도를 가진 마찰부재를 그 표면에 상대적으로 마찰시킴으로써 형성할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 축부의 외주면은, ISO4287/1에 규정된 제곱평균경사각(Δq)이 2.0 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 스러스트판의 양끝면이, 그 표면의 조도를 구성하는 미소돌기가 평활화되는 표면성상을 가지는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우, 스러스트판의 양끝면은, ISO4287/1에 규정된 제곱평균경사각(Δq)을 2.0 이하로 할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 외주면은, ISO4287/1에 규정된 산출평균편차(Ra)가 0.04㎛ 이하이고, 스러스트판의 양끝면은, ISO4287/1에 규정된 산출평균편차(Ra)가 0.04㎛ 이하, 바람직하게는 0.01㎛ 이하인 것이 바람직하다.
도 1은, 본 실시예에 대한 동압형 베어링 유닛(1)을 조립한 정보기기용 스핀들 모터의 일구성예를 나타낸 것이다. 이 스핀들 모터는, 에이치디디(HDD)등의 디스크구동장치에 이용되는 것으로서, 축부재(3)를 회전 가능하게 비접촉지지하는 동압형 베어링 유닛(1), 축부재(3)에 장착된 디스크 허브(4), 반경방향의 간극을 사이에 두고 대향하는 모터 고정자(Ms) 및 모터 회전자(Mr)를 구비하고 있다. 고정자(Ms)는 케이싱(6)의 외주에 설치되어 있고, 회전자(Mr)는 디스크 허브(4)의 내주에 설치되어 있다. 동압형 베어링 유닛(1)의 하우징(5)은, 케이싱(6) 내주에 장착된다. 디스크 허브(4)에는, 자기디스크 등의 디스크(D)가 한 개 또는 복수개 유지된다. 고정자(Ms)에 전류를 통하게 하면, 고정자(Ms)와 회전자(Mr) 사이의 여자력으로 회전자(Mr)가 회전하고, 그로 인해 디스크 허브(4) 및 축부재(3)가 일체로 되어 회전한다.
도 2는, 동압형 베어링 유닛의 단면도이다. 이 동압형 베어링 유닛(1)은, 축부재(3), 저부를 가진 통(筒)형 하우징(5), 베어링부재(7), 및 베어링부재(7)의 일단측(하우징(5)의 개구측을 말함)을 밀봉하는 밀봉와셔 등의 밀봉부재(9)를 주요 구성요소로 가진다. 축부재(3)는 축부(3a)와 축부(3a)의 일단부에 설치된 플랜지부(스러스트판)(3b)를 가진다. 축부(3a)는 베어링부재(7)의 내주에, 플랜지부(3b)는 베어링부재(7)의 하단면(7b)과 하우징(5)의 저부(51) 사이에 배치된다. 하우징(5)의 저부(51)는, 하우징(5)의 일단 개구부를 폐쇄하는 것으로서, 하우징(5)과 일체로 형성하는 것 외에, 별체의 바닥덮개부재로 형성해도 좋다.
베어링부재(7)는, 연질금속과 오일을 함침시킨 소결금속 등으로 형성된다. 베어링부재(7)의 내주에는, 복수의 동압홈을 가지는 레이디얼 베어링면(11a)이 프레스가공에 의해 전사, 전조 등에 의해 형성되고, 이로인해 축부재(3)와 베어링부재(7)가 상대회전할 때(본 실시예에서는 축부재(3)가 회전할 때), 레이디얼 베어링면(11a)과 축부(3a)의 외주면 사이의 레이디얼 베어링 간극(Cr)에 채워지는 유체(예를들면 윤활유)의 동압이 발생하고, 이 동압작용에 의해 축부(3a)를 반경방향으로 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부(11)가 구성된다.
플랜지부(3b)의 축방향 양측에는, 축방향의 간극에 있는 스러스트 베어링 간극(Cs1, Cs2)이 설치되어 있다. 스러스트 베어링 간극(Cs1)은, 플랜지부(3b)의 한쪽 단면(3b1)과 여기에 대향하는 베어링부재(7)의 하단면(7b) 사이에 형성되고, 다른쪽의 스러스트 베어링 간극(Cs2)은, 플랜지부(3b)의 다른쪽 단면(3b2)과, 하우징(5) 저부(51)의 내면(51a) 사이에 형성된다. 스러스트 베어링 간극(Cs1, Cs2)에 면하는 끝면, 예를들면 플랜지부(3b)의 양끝면(3b1, 3b2)에는, 각각 동압 발생용 동압홈을 가지는 스러스트 베어링면(13a, 13b)이 형성되고, 이로인해 상기 회전시에는, 스러스트 베어링 간극(Cs1, Cs2)에 유체 동압이 발생하고, 플랜지부(3b)를 추력 방향 양측으로부터 비접촉지지하는 스러스트 베어링부(13)가 구성된다.
상기 레이디얼 베어링면(11a) 및 스러스트 베어링면(13a, 13b)의 동압홈 형상은 임의로 선택할 수 있고, 이미 알려져있는 헤링본(herringbone)형, 나선형, 계단형, 다원호형 등 어느 것을 선택하거나, 또는 이것들을 적당하게 조합하여 사용할 수도 있다.
그런데, 정보기기의 한 종류인 HDD에서는, 물론 대용량화를 위해, 수만 티피아이(tpi, Track per inch)의 것이 개발되고 있다. 예를들면 20,000tpi의 HDD는, 트랙 사이의 거리가 1.27㎛이지만, 이 경우의 스핀들 모터의 비반복 반경방향 흔들림(NRRO)은, 그것의 10분의 1 정도 이하(0.13㎛)가 요구된다.
현재, 50,000tpi 정도의 HDD가 실용화되고 있고, 이러한 경우의 NRRO로서는, 0.05㎛ 이하가 요구된다. 도 3은, 축부(3a)의 외주와 플랜지부(3b) 끝면의 직각도를 다르게한 경우의 반경방향 NRRO의 변화를 측정한 결과를 나타낸 것이지만, 이 도면으로부터의 NRRO를 0.05㎛이하로 억제하기 위해서는, 직각도가 1㎛ 이하이어야 한다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로, 축부재(3)의 축부(3a) 외주에 대한 플랜지부(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 직각도는 각각 0.001㎜ 이하(바람직하게는 0.0005㎜ 이하)로 설정하는 것이 바람직하다.
직각도를 규정하는 것만으로는, 스러스트 베어링 간극(Cs1)을 적정값으로 관리하는 것이 어렵다. 관련 관점으로부터, 플랜지부(3b)의 양끝면(3b1, 3b2)의 평면도는, 각각 0.001㎜ 이하(바람직하게는 0.0005㎜ 이하)로 설정하는 것이 바람직하다.
여기서 "직각도"는, 직각이어야하는 소정 평면과 기준면의 조합에 있어서, 기준면에 대한 기하학적으로 직각인 기하학평면으로부터의, 상기 소정 표면의 차이의 크기를 말한다. 이는, 예를들면 축부재(3)를 축심을 중심으로 하여 회전시키면서 플랜지부 양끝면(3b1, 3b2)에 각각 접촉자를 접촉시키고, 각각의 끝면(3b1, 3b2)의 진폭(최대값)을 측정함으로써 나타낸다. 또한, "평면도"는, 측정표면에 대한 최대 볼록부와 최소 오목부 사이의 높이차를 의미한다. 어떠한 경우도 대상이 되는 평면에 동압홈이 존재하는 경우는, 동압홈 사이의 높이(솟은) 부분을 이은 가상평면을 기준으로한다(이하, 상동).
또한, 플랜지부(3b)의 양끝면(3b1, 3b2)중 한쪽 단면(3b1)에 대향하는 베어링부재(7) 단면(7a)의, 베어링부재(7)의 내주면에 대한 직각도가 0.002㎜ 이하(바람직하게는 0.0015㎜ 이하)로 설정하고, 또한 베어링부재(7) 내주면(7a)의 평면도가 0.0015㎜ 이하(바람직하게는 0.001㎜ 이하)로 설정한다.
또한, 플랜지부(3b)의 다른쪽 단면(3b2)과 스러스트 베어링 간극(Cs2)을 사이에 두고 대향하는 저부(51)의 내면(51a)의 평면도가 0.002㎜ 이하(바람직하게는, 0.0015㎜ 이하)로 설정한다.
상기와 같이 직각도 및 평면도를 규정함으로써, 레이디얼 베어링 간극(Cr) 및 스러스트 베어링 간극(Cs1, Cs2)이 적정값으로 확보되고, 베어링 회전중 축부(3a)와 베어링부재(7)의 접촉, 또는 플랜지부(3b)와 베어링부재(7) 및 저부(51)의 접촉을 방지하고, 또한, 베어링 간극 내에 축지지하기 충분한 동압을 발생시키는 것이 가능하게 되고, 고회전 정밀도가 이뤄진다.
또한, 저부(51)의 내면(51a)과 외면(51b)의 평행도를 0.005㎜ 이하(바람직하게는 0.003㎜ 이하)로 설정함으로써, 동압형 베어링 유닛(1)의 조립시에 대한 조립정밀도를 확보할 수 있다.
여기서 "평행도"는, 평행이어야하는 2개의 평면의 조합에 있어서, 한쪽을 지준면으로 하고, 이 기준평면과 기하학적으로 평행한 기하학평면으로부터의, 다른쪽의 평면의 차이의 크기를 말한다.
상기와 같이, 소정부위의 직각도 및 평면도를 소정값 내로 관리함으로써, 레이디얼 베어링 간극 및 스러스트 베어링 간극이 적정값으로 확보되고, 축부재와 베어링부재의 상대회전시, 베어링면 끼리의 접촉 및 베어링 간극 내의 동압부족에 의한 불안정 회전이 방지되기 때문에, 토크(torque)손실 및 토크 변동을 억제하여 높은 회전정밀도를 얻을 수 있다.
또한, 하우징 저부의 내면과 외면의 평행도를 소정값 내로 관리함으로써, 조립시 조립정밀도를 확보할 수 있다.
도 4는, 동압형 베어링 유닛(1)의 제 2 실시예를 나타내고 있다. 동압형 베어링 유닛(1)은, 원통형 내주면(5a)을 가지는 저부를 가진 관형태의 하우징(5), 하우징(5)의 내주면(5a)에 고정된 원통형 베어링부재(7), 축부재(3), 및 베어링부재(7)의 상단면측(하우징(5)의 개구측)을 밀봉하는 밀봉부재(10)를 주요 구성요소로 가진다.
하우징(5)은, 예를들면 황동등으로 형성되고, 원통형 하단면(7b)과, 저부(51)에 구성된다. 또한, 본 실시예에서는, 하우징(5)의 측부(5b)와 저부(51)를 일체형 구조로 하고 있지만, 양쪽을 별개의 구조로 할 수도 있다.
축부재(3)는, 예를들면, 스테인레스강(SUS420J2) 등으로 형성되고, 축부(3a)와, 축부(3a)에 일체 또는 별개로 설치된 플랜지부(스러스트판)(3b)를 구비하고 있다. 축부(3a)는 베어링부재(7)의 내주면(7a)에 소정의 반경방향 간극(Cr)을 가지고 삽입되고, 스러스트판(3b)은 베어링부재(7)의 하단면(7b)과 하우징(5) 저면(51a) 사이의 공간부에 수용된다. 스러스트판(3b)의 상단면(3b1)과 베어링부재(7)의 하단면(7b)의 사이 및 스러스트판(3b)의 하단면(3b2)과 하우징(5)의 저면(51a) 사이에는, 각각, 소정의 스러스트 베어링 간극(Cs1, Cs2)이 설치되어 있다.
베어링부재(7)는, 예를들면 다공질재료, 특히 동-철 계의 소결금속으로 형성되고, 그 내부의 기공에 윤활유 또는 윤활 그리스가 함침되어 오일 함유 베어링이 된다. 베어링부재(7)의 내주면(7a)의, 레이디얼 베어링면이 되는 영역에는 동압홈이 형성된다. 축부재(3)가 회전하면, 레이디얼 베어링 간극(Cr)에 동압작용이 발생하고, 축부재(3)의 축부(3a)가 레이디얼 베어링 간극(Cr) 내에 형성되는 윤활유의 유막에 의해 반경방향으로 회전가능하게 비접촉지지된다. 이로인해, 축부재(3)를 반경방향으로 회전가능하게 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부(11)가 구성된다. 또한, 동압홈은, 축부재(3)의 축부(3a) 외주면에 형성될 수도 있다.
스러스트판(3b)의 상단면(3b1) 또는 베어링부재(7)의 하단면(7b), 및, 스러스트판(3b)의 하단면(3b2) 또는 하우징(5) 저면(51a)의, 스러스트 베어링면이 되는 영역에는, 각각 동압홈이 형성되어 있다. 축부재(3)가 회전하면, 스러스트 베어링 간극(Cs1, Cs2)에 동압작용이 발생하고, 축부재(3)의 스러스트판(3b)이 추력베어링 간극(Cs1, Cs2) 내에 형성되는 윤활유의 유막에 의해 추력 방향으로 회전가능하게 비접촉지지된다. 이로인해, 축부재(3)를 추력방향으로 회전가능하게 비접촉지지하는 스러스트 베어링부(13)가 구성된다.
레이디얼 베어링면 및 스러스트 베어링면의 동압홈 형상은 임의로 선택할 수 있고, 이미 알려져있는 헤링본형, 나선형, 계단형, 다원호형 등 어느 것을 선택하거나, 또는 이것들을 적당하게 조합하여 사용할 수도 있다.
상기 구성에 있어서, 축부(3a) 외주면의 표면 경도는 베어링부재(7)의 내주면(7a)보다 크고, 스러스트판(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 표면 경도는, 베어링부재(7)의 하단면(7b) 및 하우징(5)의 저면(51a)보다도 크다. 예를들면, 축부재(3)는, 도금처리, 침탄, 질화, 침탄질화, 및 그 외의 열처리 등의 표면경화처리가 가해져, 축부(3a)의 외주면 및 스러스트판(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 표면경도가 비커스(vickers) 경도로 HV500 이상, 바람직하게는 HV500∼HV550 정도로 조정된다.
또한, 축부(3a) 외주면의 표면 조도는 베어링부재(7)의 내주면(7a)보다 작고, 스러스트판(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 표면조도는, 베어링부재(7) 하단면(7b) 및 하우징(5)의 저면(51a)보다 작다. 본 실시예에 있어서, 축부재(3)는, 표면경화처리 후, 축부(3a)의 외주면 및 스러스트판(3b)의 양끝면(3b1, 3b2)을 연삭가공 등의 절삭가공에 의해 다듬질하고, 또한, 텀블러가공 또는 배럴가공을 행하여, 축부(3a)의 외주면 및 스러스트판(3b)의 양끝면(3b1, 3b2)의 미소돌기(이들 표면의 조도를 구성하는 미소돌기)를 평활화한다. 그 결과, 본 실시예에 있어서, 축부(3a)의 외주면 및 스러스트판(b)의 양끝면(3b1, 3b2)은, ISO4287/1에 규정된 제곱평균경사각(Δq)이 모두 Δq=2.0 이하이다. 또한, 본 실시예에 있어서, 축부(3a) 외주면은, ISO4287/1에 규정된 산출평균편차(Ra)가 0.04㎛ 이하이고, 스러스트판(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 산출평균편차(Ra)는 0.04㎛ 이하, 바람직하게는 0.01㎛이하이다.
또한, 표면 미소돌기의 평활화처리를 축부(3a)의 외주면에 대해서만 행하지 않고, 스러스트판(3b)의 양끝면(3b1, 3b2)은 연삭가공 등의 절삭가공면으로 할 수도 있다. 그러한 경우, 예를들면, 스러스트판(3b)의 양끝면(3b1, 3b2)을 절삭가공할 때, 축부재(3)의 축부(3a) 외주면을, 그 표면보다 큰 표면경도를 가진 슈(shoe)(예를들면 초경합금 및 콤팩스(compax) 등의 경질재료로 형성된다.)로 지지하고, 축부(3a)를 슈에 대해 상대마찰시킴으로써 축부(3a) 외주면의 표면돌기를 평활화할 수 있다. 또한, 이러한 경우, 스러스트판(3b) 양끝면(3b1, 3b2)의 표면조도는 축부(3a)의 외주면보다 작게하고, 예를들면 산출평균편차(Ra)가 0.01㎛ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 레이디얼 베어링부를 구성하는 레이디얼 베어링면, 스러 스트 베어링부를 구성하는 스러스트 베어링면의 마모가 제어되고, 이러한 종류의 동압형 베어링 유닛의 우수한 베어링 성능을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.

Claims (17)

  1. 축부 및 플랜지부를 가진 축부재, 축부재의 외주에 배치된 베어링부재, 동압홈을 가진 베어링면 및 베어링면에 면한 베어링 간극을 각각 구비하고, 축부재와 베어링부재의 상대회전시 베어링 간극에 발생한 동압으로 축부재를 반경방향 및 추력방향으로 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부 및 스러스트 베어링부를 구비한 동압형 베어링 유닛에 있어서,
    상기 축부재의 축부 외주에 대한 플랜지부 양끝면의 직각도(直角度)는 각각 0.001㎜ 이하이고, 또한 상기 플랜지부 양끝면의 평면도(平面度)는 각각 0.001㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 플랜지부 양끝면중 한 쪽과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향하는 베어링부재의 끝면의, 베어링부재의 내주에 대한 직각도는 0.002㎜ 이하이고, 또한 그 평면도는 0.0015㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  3. 제 2항에 있어서, 플랜지부의 다른 쪽 끝면과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향하는 면의 평면도는 0.002㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  4. 저부를 가진 하우징,
    하우징의 내주에 고정된 베어링부재,
    베어링부재의 내주에 삽입된 축부, 및 플랜지부를 가진 축부재,
    베어링부재의 내주와 축부재의 축부 외주 사이에 설치되고, 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 동압으로 축부재를 반경방향으로 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부, 및
    축부재의 플랜지부 양끝면과, 여기에 대향하는 베어링부재의 끝면 및 하우징의 저부 내면 사이에 각각 설치되고, 스러스트 베어링 간극에 발생하는 동압으로 축부재를 추력방향으로 비접촉지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 동압형 베어링 유닛에 있어서,
    상기 하우징 저부의 내면과 외면의 평행도는 0.005㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  5. 제 4항에 있어서, 축부재의 축부 외주에 대한 플랜지부 양끝면의 직각도는 각각 0.001㎜ 이하이고, 또한 플랜지부 양끝면의 평면도는 각각 0.001㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  6. 제 4항에 있어서, 플랜지부의 양끝면중 한 쪽과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향하는 베어링부재의 끝면의, 베어링부재의 내주에 대한 직각도는 0.002㎜ 이하이고, 또한 그 평면도는 0.0015㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  7. 제 5항에 있어서, 플랜지부의 양끝면중 한 쪽과 스러스트 베어링 간극을 사이에 두고 대향하는 베어링부재의 끝면의, 베어링부재의 내주에 대한 직각도는 0.002㎜ 이하이고, 또한 그 평면도는 0.0015㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징 저부의 내면의 평면도는 0.002㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  9. 저부를 가진 통형 하우징,
    하우징의 내주면에 고정된 베어링부재,
    상기 베어링부재의 내주면에 삽입된 축부와, 상기 축부에 설치된 스러스트판을 가진 축부재,
    상기 베어링부재의 내주면과 상기 축부재의 축부 외주면 사이에 설치되고, 반경방향 간극에 발생하는 유체의 동압작용으로 상기 축부를 반경방향으로 비접촉지지하는 레이디얼 베어링부,
    상기 축부재의 스러스트판 양끝면과, 상기 베어링부재의 하단면 및 상기 하우징 저면 사이에 각각 설치되고, 스러스트 베어링 간극에 발생하는 유체의 동압작용으로 상기 스러스트판을 추력방향으로 비접촉지지하는 스러스트 베어링부를 구비한 동압형 베어링 유닛으로서,
    상기 축부 외주면의 표면 경도가 상기 베어링부재의 내주면보다 크고,
    상기 스러스트판 양끝면의 표면 경도가, 상기 베어링부재의 하단면 및 상기 하우징의 저면보다 크고,
    상기 축부 외주면의 표면 조도가 상기 베어링부재의 내주면보다 작고,
    상기 스러스트판 양끝면의 표면 조도가, 상기 베어링부재의 하단면 및 상기 하우징의 저면보다 작고, 또한,
    상기 축부의 외주면이, 상기 표면 조도를 구성하는 미소돌기가 평활화된 표면성상을 가진 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 축부 외주면의 제곱평균경사각(Δq)은 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 스러스트판의 양끝면은, 상기 표면의 조도를 구성하는 미소돌기가 평활화된 표면성상을 가진 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 스러스트판의 양끝면은, 상기 표면 조도를 구성하는 미소돌기가 평활화된 표면성상을 가진 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 스러스트판 양끝면의 제곱평균경사각(Δq)은 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 스러스트판 양끝면의 제곱평균경사각(Δq)은 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  15. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축부 외주면의 산술평균편차(Ra)는 0.04㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  16. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스러스트판 양끝면의 산술평균편차(Ra)는 0.04㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 스러스트판 양끝면의 산술평균편차(Ra)는 0.04㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 동압형 베어링 유닛.
KR1020010051036A 2000-08-23 2001-08-23 동압형 베어링 유닛 KR100709101B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2000-00252945 2000-08-23
JPJP-P-2000-00252423 2000-08-23
JP2000252945A JP3893018B2 (ja) 2000-08-23 2000-08-23 動圧型軸受装置
JP2000252423 2000-08-23
JP2001155930A JP2002139028A (ja) 2000-08-23 2001-05-24 動圧型軸受ユニット
JPJP-P-2001-00155930 2001-05-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020015977A KR20020015977A (ko) 2002-03-02
KR100709101B1 true KR100709101B1 (ko) 2007-04-18

Family

ID=27344410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010051036A KR100709101B1 (ko) 2000-08-23 2001-08-23 동압형 베어링 유닛

Country Status (2)

Country Link
US (2) US6712514B2 (ko)
KR (1) KR100709101B1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6712514B2 (en) * 2000-08-23 2004-03-30 Ntn Corporation Hydrodynamic bearing unit
US6694617B2 (en) * 2001-10-26 2004-02-24 Seagate Technology Llc Method of assembling a low cost fluid dynamic bearing motor
JP4216509B2 (ja) * 2002-02-20 2009-01-28 Ｎｔｎ株式会社 動圧軸受装置の製造方法
JP3987745B2 (ja) * 2002-03-26 2007-10-10 株式会社ソーデナガノ スラストプレートの製造方法、動圧軸受用シャフトの製造方法、動圧軸受、スピンドルモータ、及び記録ディスク駆動装置
JP4159332B2 (ja) * 2002-04-05 2008-10-01 Ｎｔｎ株式会社 動圧軸受装置
JP4236891B2 (ja) * 2002-09-26 2009-03-11 Ｎｔｎ株式会社 動圧軸受装置
JP4245897B2 (ja) 2002-10-24 2009-04-02 Ｎｔｎ株式会社 動圧軸受装置の製造方法
KR101027186B1 (ko) * 2003-01-10 2011-04-05 소니 주식회사 베어링 유닛 및 이 베어링 유닛을 이용한 회전 구동장치
US7111988B2 (en) * 2003-12-09 2006-09-26 Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. Dustproof structure for a sleeve bearing
JP4566565B2 (ja) * 2004-01-14 2010-10-20 Ｎｔｎ株式会社 動圧軸受装置
JP2006017223A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Nippon Densan Corp 動圧軸受装置
US20070047859A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Takafumi Asada Hydrodynamic bearing type rotary device and recording and reproduction apparatus including the same
JP2007177808A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 動圧軸受ユニット
JP2007333115A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 動圧流体軸受装置およびこれを備えたモータ、記録再生装置
JP4428364B2 (ja) * 2006-07-05 2010-03-10 ソニー株式会社 軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いたモータ
CN101790673B (zh) * 2007-06-27 2013-08-28 布鲁克斯自动化公司 用于自轴承电机的位置反馈
TWI563778B (en) * 2014-01-27 2016-12-21 Sunonwealth Electr Mach Ind Co A motor with a thrust bearing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04277317A (ja) * 1991-03-05 1992-10-02 Sony Corp スラスト軸受及びその製造方法
JPH0791448A (ja) * 1993-09-21 1995-04-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 軸受装置及びその製造方法
JPH0960645A (ja) * 1995-08-26 1997-03-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 流体軸受装置の製造方法
JPH11190340A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Ntn Corp 動圧型軸受装置
JP2000087953A (ja) * 1998-09-10 2000-03-28 Ntn Corp 動圧型焼結含油軸受ユニット
JP2000220633A (ja) * 1999-01-28 2000-08-08 Ntn Corp 動圧型軸受装置およびその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240241A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Ebara Corp スピンドルモータ
US6155721A (en) * 1994-04-01 2000-12-05 Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. Dynamic-pressure fluid bearing
JP3558768B2 (ja) * 1995-12-26 2004-08-25 日本電産株式会社 動圧流体軸受を備えたモータ
JP3544098B2 (ja) * 1997-05-19 2004-07-21 日本電産株式会社 動圧流体軸受装置
US6390681B1 (en) * 1999-04-05 2002-05-21 Ntn Corporation Dynamic pressure bearing-unit
JP3983435B2 (ja) * 1999-10-28 2007-09-26 Ｎｔｎ株式会社 動圧型軸受ユニット
KR100330711B1 (ko) * 2000-03-17 2002-04-03 이형도 스핀들 모터
US6712514B2 (en) * 2000-08-23 2004-03-30 Ntn Corporation Hydrodynamic bearing unit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04277317A (ja) * 1991-03-05 1992-10-02 Sony Corp スラスト軸受及びその製造方法
JPH0791448A (ja) * 1993-09-21 1995-04-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 軸受装置及びその製造方法
JPH0960645A (ja) * 1995-08-26 1997-03-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 流体軸受装置の製造方法
JPH11190340A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Ntn Corp 動圧型軸受装置
JP2000087953A (ja) * 1998-09-10 2000-03-28 Ntn Corp 動圧型焼結含油軸受ユニット
JP2000220633A (ja) * 1999-01-28 2000-08-08 Ntn Corp 動圧型軸受装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6981797B2 (en) 2006-01-03
US20040247212A1 (en) 2004-12-09
US6712514B2 (en) 2004-03-30
KR20020015977A (ko) 2002-03-02
US20020025089A1 (en) 2002-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100709101B1 (ko) 동압형 베어링 유닛
US6390681B1 (en) Dynamic pressure bearing-unit
JP3893021B2 (ja) 動圧型軸受ユニット
JP3774080B2 (ja) 動圧型軸受ユニット
US6215219B1 (en) Bearing system and spindle motor assembly adopting the same
JP3990181B2 (ja) 動圧型軸受装置の製造方法
US8506167B2 (en) Dynamic bearing device having a thrust bearing portion
US20060153479A1 (en) Fluid dynamic bearing system
JP3983435B2 (ja) 動圧型軸受ユニット
JP3936527B2 (ja) 動圧型軸受装置の製造方法
JP3893018B2 (ja) 動圧型軸受装置
JP3782918B2 (ja) 動圧型軸受ユニット
JP2002276666A (ja) 動圧型軸受ユニット
KR100564604B1 (ko) 디스크 드라이브용 스핀들모터
JP4024007B2 (ja) 動圧型軸受ユニット
JP3859486B2 (ja) 動圧型軸受ユニットおよびその製造方法
JPH03157513A (ja) 軸受け構造
JP2007210095A (ja) 動圧型軸受装置の製造方法
JP2005188753A (ja) 動圧型軸受ユニット
JP2004116623A (ja) 流体軸受装置
JP2002139028A (ja) 動圧型軸受ユニット
JP4731852B2 (ja) 動圧型軸受ユニット
JP2005127525A (ja) 動圧軸受装置
JP2002188633A (ja) 流体軸受装置
JP2004347126A (ja) 動圧型軸受ユニット

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130321

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140319

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160318

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170317

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190319

Year of fee payment: 13