KR940002802B1 - 소결함유 베어링 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

소결함유 베어링

제1도는 본 발명에 의한 소결함유 베어링의 일실시예를 도시한 횡단면도.

제2도는 제1도에 도시한 베어링의 유압밸런스를 도시한 설명도.

제3도는 돌출부의 역할을 설명하는 돌출부의 확대단면도.

제4도는 사이징바의 일예를 표시한 도면으로서, a도는 정면도, b도는 측면도.

제5도는 본발명 소결함유 베어링를 하우징에 조립하는 작업설명도.

제6a, b도는 본 발명의 다른 실시예의 횡단면도. c, d도는 돌출부의 다른 형상을 도시한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 베어링 2 : 축구멍

3 : 돌출부 4 : 축구멍의 다른둘레면

5 : 샤프트 S : 쐐기형 간격

C₁: 돌출부의 여유간격 C₂: 축구멍의 다른둘레면의 여유간격

본 발명은 베어링에 관한 것으로서, 상세하게 설명하면, 스핀들 모터와 같은 측압이 없는 모터의 베어링에 사용하기에 가장 적합한 소결함유(燒結含油) 베어링에 관한 것이다.

콤팩트 디스크플레이어나 비디오 디스크플레이어 또는 플로피디스크드라이브장치 등에 회전구동원으로서 사용되고 있는 스핀들 모터는 회전할 뿐이며 측압을 받는일이 없다. 이러한 모터에 있어서 미끄럼 베어링을 사용할 경우 샤프트와 베어링 사이의 덜거덕 거림에 기인하여 회전시에 진동을 수반한다.

그래서 스핀들모터와 같은 측압을 받지않는 베어링에 대해서는 샤프트의 진동을 적게하기 위하여 이제까지 다음과 같은 대책이 채택되어 있다.

① 베어링과 샤프트의 여유간격을 통상의 15㎛ 정도에서 2-3㎛ 정도로 작게한다.

② 예를들면 마그네트등을 스테이터에 부착하여 로터를 흡인하도록 하여 측압 하중이 가해지는 구조로한다.

③ 그루브 베어링(groove bearing)등의 동압(動壓)베어링을 사용한다.

그러나 상기 ①의 방법으로는 진동은 적어지지만 떨림(비주기성 진동)은 발생한다. 또 2-3㎛의 정밀도로 기계가공 하는 것은 정밀도 면에서 매우 어렵다.

또 ②의 구조의 경우, 측압을 가하기 위한 구조가 복잡하게 된다.

그리고 ③의 방법의 경우 진동에 대하여 효과적이기는 하지만 통상 에칭 (etching)에 의하여 그루브(홈)을 형성하므로 일반적인 미끄럼베어링과 비교하여 값이 고가로 된다. 더욱이 구조상 오일공급이나 씰(seal)의 문제가 있고, 오일이 부족하면 동압효과를 얻을수 없이 시저(Seizure) 현상을 야기한다. 거기에다 동압효과를 얻기위한 그루브(홈)가 특수한 것이기 때문에 초정밀 가공기술을 필요로 한다.

본 발명은 소결함유 베어링을 사용하는 간단한 공정에 의하여 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 동압베어링을 제공하는 것, 즉 동압베어링 기능을 가진 소결함유 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 축구멍에 샤프트를 회전이 자유롭게 지지하는 소결함유 베어링에 있어서, 상기 축구멍에는 등 각도로 배치한 3조이상의 돌출부를 형성하고, 이 돌출부는 상기 샤프트와의 여유간격을 다른 내주면 부분보다 작게하고 상기 샤프트와 상기 돌출부의 입구측 사이에 쐐기형 간격을 형성하도록 하고 있다.

따라서 샤프트의 회전에 따라서 베어링의 작은구멍(pore)에서 공급된 오일이 돌출부에 모이고, 이 돌출부의 입구측과 샤프트 사이의 쐐기형 간격에서 유압을 발생시켜, 그 유압으로 샤프트를 지지한다.

이하 본 발명의 구성을 도면에 도시한 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 소결함유 베어링의 일실시예를 도시한 것이다. 이 소결함유 베어링(1)은 축구멍(2)둘레면의 적어도 세점이상의 점에 내측 즉 샤프트(5)측을 향하여 돌출하면(돌출부)(3)을 구성하고 있다. 이 돌출부(3)는 샤프트(5)와의 사이의 이유간격 C₁을 다른 내주면부분(4)에 있어서의 여유간격 C₂보다도 작게 하고, 입구측(회전방향에 있어서 바로 앞측)에 있어서 샤프트(5)와의 사이에 쐐기형 간격(S)을 형성한다. 본 실시예의 경우, 평탄한 면에 의하여 법선(法線)을 축으로 하여 대칭으로 돌출부(3)을 구성하고 있으므로 샤프트(5)가 어느한 방향으로 회전하더라도 고정의 효과를 얻을 수 있다.

돌출부(3)를 제외한 내주면 부분(4)은 미끄럼베어링으로서 통상의 여유간격, 예를들면 편측 여유간격 C₂에서 15㎛ 이내, 양호하게는 5-10㎛ 정도로 설정되고 돌출부(3)에서는 편측 여유간격 C₁에서 2-3㎛ 정도의 여유간격을 구성하도록 형성되어 있다.

이 베어링은 정지시에는 샤프트(5)를 세점의 돌출부(3)로 지지하고, 회전시에는 돌출부(3)에서 높은 유압이 발생되어야 하므로, 돌출부(3)표면의 작은 구멍이 실질적으로 없어지도록 메꾸어 버리는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 소결함유 베어링은 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로 제2도에 도시한 바와 같이 동압에 의해 지지된다.

즉, 샤프트(5)가 회전하는 것에 의해 베어링 (1)내의 작은구멍에서 오일이 공급된다. 이 오일은 샤프트(5)의 회전에 따라서 돌출부(3)의 쐐기형 간격(S)에 모이고 쐐기형의 유막을 형성한다. 그리고 샤프트(5)를 유압에 의하여 부상시킨다. 이 쐐기형 간격(S)과 돌출부(3)는 원주상으로 세곳에 균등배치되어 있으므로 각 돌출부(3)에 있어서의 유압 F₁,F₂,F₃의 부상효과에 의하여 샤프트(5)를 동압베어링과 동일하게 안정하게 지지하면서 회전한다.

이 소결함유 베어링(1)은 예를들면 통상의 소결함유 베어링의 제조에 있어서 사이징(sizing)공정으로 특수한 사이징공구(7)를 사용하는 것에 의해 얻어진다. 소결함유 베어링은 통상 조성재료를 소량 배합하여 개향한 후 잘 혼합하여 원하는 베어링 형상으로 압축성형한 후 소결하고 사이징바(7)를 축구멍내에 압입하여 축 구멍의 직경을 소정치수로 조정하고 그후 오일에 침지하여 작은 구멍내에 기름이 스며들게 하여 제품화한다. 그리고 성형시에 최종제품 헝상에 가까운 어느정도의 베어링 형상으로 형성된 것을 소결하고 그 후 제4a 및 b도에 도시한 바와 같은 사이징바(7)를 삽입하여 축구멍(2)의 치수를 조정하는 동시에 돌출부(3)를 동시에 원하는 형상으로 형성한다. 사이징바(7)에는 돌출부(3)를 형상하기 위한 면(8)이 형성되어 있다. 따라서 축구멍 (2)는 사이징바(7)에 의하여 직경이 넓혀짐과 동시에 돌출부(3)가 면(8)에 의하여 소정의 형상으로 가공된다. 이때 성형단계에 있어서 돌출부(3)를 다른 면(4)보다 높게하고 사이징에 의하여 다른 면보다도 표면의 작은구멍을 많이 메꾸어 버려 이 부분에서는 오일이 스며들기 곤란한 구조로 한다. 즉 회전시에 베어링내에 공급된 오일이 돌출부(3)에 있어서 압력을 받아 다시 베어링내로 침입되는 일이 없도록 설치되어 있다. 또 이 돌출부(3)의 밀도를 높게하는 것은 정지상태에 있어서 이 돌출부(3)에 샤프트(5)가 접촉하여 하중이 집중하기 때문에 면압을 높게하여 이것에 견딜수 있게 하기 위한 것이다.

또한 상술한 바와 같이 사이징 공정에 있어서 돌출부(3)를 형성한 소결함유 베어링(1)을 하우징(6)에 압입할때에 다시 돌출부(3)을 가공하여 돌출부(3) 표면의 작은구멍을 메꾸어 버리는 것도 가능하다. 예를들면, 관통봉(9)을 사용하여 베어링(1)을 하우징(6)내에 압입할 경우에 관통봉(9)으로 돌출부(3)의 표면을 압착하여 실질적으로 작은구멍이 없어지도록 한다. 또 관통봉(9)은 소결베어링(1)을 하우징(6)에 조립할때에 축심을 일치시키기 위하여 사용되는 공구로서, 표면의 작은구멍을 메꾸어 버리는 일과 베어링 내경의 동축도 및 원통도를 좋게 하기 위하여 사용한다.

또한, 소결함유 베어링의 제조공정을 사이징까지는 통상의 공정으로 하고, 최종적으로 관통봉으로 메꾸어 버리는 양을 많게 하여 상술한 돌출부(3)를 관통봉만으로 형성하도록 하여도 된다.

또, 상술한 실시예는 본 발명의 양호한 실시예의 일예이기는 하지만 이것에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형 실시할 수 있다. 예를들면 돌출부(3)는 평탄한 면으로된 돌출부에 한정하지 않고 제6c, d도에 도시한 바와 같이 내측으로 돌출된 원호(곡면) 혹은 삼각형이나 사다리꼴 등이라도 가능하다. 제6d도에 도시한 바와 같이 삼각형으로 대표되는 바와 같은 쐐기형 돌출부(3)의 경우 과도하게 각도가 급하면 유막이 형성되지 않는 일이 있으며 변화는 완만한쪽이 바람직하다. 예를들면, 돌출부를 삼각형으로 형성한 경우 돌출부의 정점과 베어링의 중심을 연결한 선과 수직으로 교차하는 샤프트의 접선에 대하여 돌출부의 입구측의 경사면의 연장선이 10°이하로 완만하게 교차하도록 형성되어 있으면, 쐐기형 간격에서 유막이 형성되어 그 유압으로 샤프트를 지지하는 효과를 얻을 수가 있다. 돌출부가 사다리꼴로 헝성된 경우도 마찬가지로 돌출부의 입구측의 경사면의 연장선이 10°이하로 완만하게 샤프트의 접선과 교차하도록 형성되어 있으면 이와 동일한 효과를 얻을 수가 있다. 또 제6c도에 도시한 바와 같은 대칭적이며 완만한 원호형 돌출부(3)의 경우 회전방향에 한정되지 않고 정 회전이나 역회전의 어느경우에도 사용할 수 있다.

또한 베어링의 내주면의 최소한 3개 이상의 원호로된 제 6a, b도에 도시한 바와 같이 다면 베어링이어도 좋다.

이상 설명에 의하여 명확한 바와 같이 본 발명의 소결함유 베어링은 내측으로 돌출하며 샤프트와의 사이의 여유간격을 다른 부분보다도 작게하며, 또 샤프트와의 사이에서 쐐기형 간격을 형성하는 돌출부를 3조이상 등 각도로 설치하여 이 돌출부에 샤프트회전시에 모기는 오일로 쐐기형 유막이 형성되도록 한 것이어서 샤프트가 세점이상으로 동압베어링과 동일하게 지지되고, 안정적으로 회전하며 떨림이 없으므로 스핀들 모터의 베어링에 적합하다.

더욱이 본 발명의 베어링의 통상의 함유베어링의 제조공정에 있어서, 사이징공정에서의 사이징바의 형상을 연구하는 것만으로도 간단하게 제작할 수 있으며, 종래의 동압베어링보다 저렴한 가격으로 제조할 수 있다. 본 발명의 베어링은 동압베어링으로서 기능을 갖지만, 베어링 모체는 함유베어링이기 때문에 사용시의 급유나 씰이 필요없고 시전현상의 염려도 없다.

Claims (5)

1. 축구멍(2)에 샤프트(5)를 회전이 자유롭게 지지하는 소결함유 베어링(1)에 있어서, 상기 축구멍(2)에는 등 각도로 배치된 3조이상의 돌출부(3)를 형성하고 이 돌출부(3)는 상기 샤프트(5)와의 여유간격을 다른 내주면 부분보다 작게하고 상기 샤프트(5)와 상기 돌출부(3)의 입구측 사이에 쐐기형 간격(S)을 형성한 것을 특징으로 하는 소결함유 베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부(3)는 표면의 작은구멍을 메꾼것을 특징으로 하는 소결함유 베어링.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부(3)는 평면형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소결함유 베어링.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부(3)는 내측으로 돌출하는 원호나 삼각형 또는 사다리꼴로 이루어진 것을 특징으로 하는 소결함유 베어링.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부(3)는 완만하게 요입된 원호형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소결함유 베어링.

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