KR20000022527A - 원뿔형 베어링과 연결된 저어널을 갖춘 유체역학 베어링을 갖는스핀들 모터 (일단부 개방식) - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 디스크 저장 시스템에 사용되는 하중 및 회전 속도 변화에 비교적 둔감한 유체역학 베어링에 관한 것이다. 이러한 베어링은 저어널 베어링(1,2,8,7)을 갖는 유체 갭(104)에 의해 분리된 슬리이브(102) 내의 축(100)과, 원뿔형 베어링(200), 및 축선방향을 따라 배치된 추력 베어링을 포함하고 있다.

Description

원뿔형 베어링과 연결된 저어널을 갖춘 유체역학 베어링을 갖는 스핀들 모터(일단부 개방식)

관련출원

본 출원은 1997년 4월 24일자 출원되고 본 출원인에 양도되어 본 발명에 참조된 미국 임시특허 출원번호 60/044,100호의 계속출원이다.

또한, ---일자 출원된 미국 특허출원 번호 ---호(대리인 번호 A-64698/JAS), ---일자 출원된 미국 특허출원 번호 ---호(대리인 번호 A-65138/JAS), 및 ---일자 출원된 미국 특허출원 번호 ---호(대리인 번호 A-65139/JAS)가 본 발명에 참조되었으며, 상기 출원들은 모두 본 출원인에게 양도되었다.

자기 디스크 드라이브는 정보를 자기적으로 저장하는데 사용된다. 자기 디스크 드라이브에 있어서, 자기 디스크는 고속으로 회전하고 변환헤드는 상기 디스크의 표면위에 장전된다. 이러한 변환헤드는 자기장을 디스크상에 부여함으로써 디스크 표면 위를 "비행"한다. 정보는 디스크 표면의 자기화된 정보를 검출함으로써 다시 판독된다. 상기 변환헤드는 디스크 표면을 가로지르도록 반경방향으로 이동되어 상이한 데이터 트랙에 있는 정보를 판독할 수 있다.

최근에, 저장밀도는 증가되는 반면에 저장 시스템의 크기는 감소되는 추세에 있다. 이러한 추세는 자기 저장 디스크의 제작 및 작동에 있어서 보다 큰 정밀도와 보다 더 낮은 허용공차를 필요로 한다. 예를 들어, 증대된 저장밀도를 달성하기 위해서 상기 변환헤드는 저장 디스크의 표면에 보다 근접되게 놓여야만 한다. 이러한 변환헤드의 근접은 디스크가 단일 평면에서만 회전할 것을 요구한다. 디스크 회전에 있어서의 약간의 경사 및 이탈은 디스크의 표면이 변환헤드와 접촉하는 원인이 될 수 있다. 이는 "충돌(crash)"로 공지되어 있으며 저장 디스크의 표면과 변환헤드를 손상시켜 데이터의 손실을 초래한다.

전술한 설명으로부터, 저장 디스크를 지지하는 베어링 조립체가 매우 중요하다는 것을 알 수 있다. 하나의 통상적인 베어링 조립체는 저장 디스크의 허브가 고정부재와 관련하여 회전될 수 있게 하는 한 쌍의 레이스 사이에 지지되는 볼 베어링을 포함한다. 그러나, 볼 베어링 조립체는 마모, 볼 또는 경로의 패임, 이탈, 및 제작상의 난점과 같은 다수의 기계적인 문제점을 갖고 있다. 게다가, 작동쇼크 및 진동에 대한 저항은 낮은 댐핑으로 인해 빈약하다. 따라서, 고밀도 자기 저장 디스크에 사용하기 위한 다른 베어링 조립체의 필요성이 남아 있다.

연구되어 온 하나의 다른 베어링이 유체역학 베어링이다. 유체역학 베어링에 있어서, 공기 또는 액체와 같은 윤활 유체가 하우징의 고정부재와 디스크 허브의 회전부재 사이에 있는 베어링 표면을 제공한다. 공기 이외에도, 통상적인 윤활유로 오일 또는 강자성 유체가 있다. 유체역학 베어링은 일련의 점 경계면을 포함하는 볼 베어링 조립체에 비해서 커다란 표면적에 걸쳐서 베어링 경계면을 덮고 있다. 이는 증가된 베어링 표면에 의해 회전 및 고정부재 사이의 요동 이탈을 감소시키므로 바람직하다. 게다가, 경계면 내에 유체를 사용함으로써 베어링에 대한 댐핑 효과(damping effects)를 부여하여 불규칙적인 이탈을 감소시킨다.

그러나, 유체역학 베어링 자체는 낮은 강성 대 동력 비율 등의 단점을 갖고 있다.

본 발명은 자기 디스크 드라이브 저장 시스템에 관한 것이며, 특히 본 발명은 자기 디스크 드라이브 저장 시스템에 사용하기 위한 유체역학 베어링에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유체역학적인 베어링 카트리지 및 스핀들 모터를 구비하는 자기 디스크 저장 시스템의 사시도이다.

도 2는 스핀들 모터 조립체에 있는 종래의 유체역학적인 베어링의 카트리지의 연직 단면도이다.

도 3은 스핀들 모터에 있는 본 발명에 따른 유체역학적인 베어링의 카트리지의 연직 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 모터의 조립체에서 유용한 특징부를 포함하는 본 발명을 나타내는 스핀들 모터의 연직 단면도이다.

도 5는 도 3에 도시된것과 다른 실시예를 나타내는 부분적인 개략도이다.

따라서, 본 발명의 목적은 부하 및 회전속도의 변화, 진동, 충격에 상대적으로 민감하지 않고 동적인 안정성을 제공하는 유체역학적인 유체 베어링을 개선하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 베어링내의 유체유동의 균형이 유지되는 양단부에서 개방되는 유체역학적인 베어링을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 더욱 용이하게 조립되며 갭이 용이하게 조절되는 유체역학적인 베어링 조립체를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 여러 구성요소의 조립체를 위한 허용오차가 최소화되어 많은 갭들의 임계치(critical nature)가 감소되는 유체역학적인 베어링 형상을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 한 단부에서만 지지되는 공지된 표준 스핀들 모터들보다 큰 강성을 갖는 장치 또는 스핀들 모터에서 유용한 유체역학적인 베어링을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적들은 카트리지가 스핀들 모터등에 있는 베어링 카트리지에 유용한 유체역학적인 유체베어링에 의해서 달성되며, 상기 베어링은 축, 상기 축상에 지지된 원뿔형 베어링, 및 원뿔형 베어링의 상하에 통상적으로 위치되며 적어도 한측면에 위치되는 저어널 베어링을 포함한다. 슬리이브는 축에 대해 회전하도록 장착되며, 원뿔형 유체역학적인 베어링과 축선의 저어널 베어링 사이에 필요한 갭을 형성하기 위해 축과 결합된다. 축의 단부들에서, 모세관 시일부는 유체가 유체역학적인 베어링으로부터 벗어나지 않도록 슬리이브 및 축 사이에 형성된다. 축 자체는 원뿔형 베어링 및 저어널 베어링과 연통되는 보어와 함께 중앙 환기 구멍을 포함한다.

또다른 바람직한 특징으로는, 몇몇 실시예에서 축의 한 단부의 직경이 축의 다른 단부의 직경보다 상당히 크다. 이것은 고정축의 직경이 보다 크고, 유체역학적인 베어링의 적어도 일부에서의 기밀한 허용오차의 필요성이 감소되어, 보다 양호한 축과 축 둘레의 슬리이브 또는 저어널사이의 갭을 형성할수 있다. 양호하게도, 축의 상단부(예를들어, 디스크 드라이브 스핀들 모터에서 이용될 때, 베이스로부터 멀리떨어진 축의 단부를 지칭한다)는 큰 직경을 갖는 저어널 베어링을 구비한다.

또한, 원뿔형 베어링은 축선 및 방사방향의 부하를 받도록 지지된다. 이것은 다수의 디스크들이 회전에 대해 지지될 필요가 있으며, 제공된 모터상에 부과되는 축선 및 방사방향의 부하를 수정하는 디스크 드라이버용 스핀들 모터와 같은 형상에서 특히 유용하다.

또한, 본 발명의 형상에 따른 장점은 단일 판의 유체역학적인 베어링의 축보다 강성(stiff)을 갖도록 하므로서, 베어링의 진동 및 작동 충격에 대한 저항을 향상시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 원뿔형 베어링의 상하에 축선의 저어널 베어링을 갖는 단일 원뿔형 베어링만이 제공되므로서 완성된 베어링 및 그 둘레의 슬리이브조립이 보다 용이하게 달성된다는데 있다.

본 발명의 다른 특징 및 장점들은 본 발명의 통상의 전문가가 용이하게 이해되도록 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술된다.

도 1은 본 발명의 유체 역학적 베어링 카트리지를 사용할 수 있는 자기 디스크 드라이브 저장 시스템을 전개하여 개략적으로 도시한 것이다. 하기에 논의될 실례에서, 유체 역학적 베어링 및 관련된 카트리지의 사용은 스핀들 모터와 결합하여 도시할 것이다. 명백하게는, 이 베어링 카트리지는 단지 실례를 목적으로 도시한 디스크 드라이브의 특정 디자인과 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 본 발명을 이루는 많은 장점이 주어질 뿐만아니라, 회전을 위해 작용기를 지지할 수 있다. 또한, 베어링 카트리지는 디스크 드라이브 분야 이외에도 많은 다른 장점을 갖는다.

또한, 본원에 기술된 유체 베어링은 고정축 및 주변 회전 슬리브를 갖추고 있다. 또한 이 디자인은 도 3에 도시된 것으로부터 역전되어 돌려질 경우, 슬리브가 고정되고 축이 회전되는 경우에 유용하다.

이 특정한 실례에서, 저장 시스템(10)은 저장 디스크(16)을 회전가능하게 지지하는 스핀들 모터(14)를 갖춘 하우징 베이스(12)를 구비한다. 전기자 조립체(18)는 디스크(16)의 표면을 가로질러 트랜스듀서(20)를 이동시킨다. 디스크(16)의 주변은 시일부(22) 및 커버(24)에 의해 밀봉된다. 조작하는 동안, 디스크(16)는 고속에서 회전되면서 트랜스듀서(20)는 디스크(16)의 표면에서 반경 방향으로 다른 트랙중 하나에 위치된다. 이것은 트랜스듀서(20)가 선택된 위치에서 디스크(16)의 표면에 자기적으로 인코딩된 정보를 판독하고 기록하도록 한다. 트랜스듀서가 디스크의 표면위에서 부양되어 유지되도록 하기 위해, 이 디스크는 매우 고속, 수천 RPM에서 회전된다. 현재의 기술 분야에서, 트랜스듀서와 회전 디스크 표면사이의 이격 거리는 마이크론으로 측정되어, 본질적으로 디스크가 경사지거나 또는 흔들리지 않도록 한다.

도 2는 이미 이 기술분야에서 달성된 타입의 단일 추력판 유체 역학적 베어링 모터 디자인의 수직으로 도시한 도면이다. 이 도면에 도시된 모터의 기초적 구조는 정치식 축(10) 및 축 주변에서 회전하도록 슬리브(13)로부터 지지된 허브(12)를 구비한다. 이 축(10)은 한 단부에서는 추력판(14)를 구비하고, 대칭 단부에서는 숄더(16)에서 단부를 형성한다. 슬리브(13)는 추력판(14) 주변에서 회전하도록 한단부에서 역판(19)을 지지한다. 이 역판(19) 및 추력판(14)은 충분한 갭(22)에 의해 분리되어 저장기(20)로부터, 갭(22)을 통해, 추력판(14)의 단부와 슬리브(13)의 내측 표면(27)사이와 및 추력판(14)의 하부 표면(24)과 슬리브(13)의 상부 표면(25)사이에 형성된 저장기(26)를 통해, 그리고 슬리브의 내측 표면(28)과 고정축의 외측 표면(29)사이에서 유체 역학적 베어링을 윤활하도록 윤활 유체를 순환시키도록 한다. 이 유체는 주로 중앙 보어(21)를 통해 저장기로 복귀된다. 추력판(14)과 역판(19)사이에, 추력판(14)과 슬리브(13)사이에, 그리고 축(10)과 슬리브(13)사이에 형성된 베어링 표면위로 유체의 유동을 향상시키기 위해서, 전형적으로 각각의 이러한 조립체의 2개의 대칭 표면중 하나가 이 기술분야에 잘 공지된 바와 같이 홈의 영역을 지지한다.

유체는 저장기(20)로부터 모든 윤활 표면에 공급되어 베어링 표면을 너머 유동되도록 하고 보어(21)를 통해 저장기로 복귀되도록 한다. 모터 디자인을 완성시키는데 사용되는 나머지 구조는 베이스(44)의 일부에 나사식으로 고정되는 나사식 영역(31)에서 단부가 형성된 축연장부(30)를 구비한다. 고정자(42)는 슬리브(13)로부터 지지된 자성체(40)와 협응되고, 고정자 와인딩(42)에 에너지가 가해져서 정치식 축 주변에서 슬리브(13)와 허브(12)가 회전하도록 한다.

디스크 드라이브 모터에서 사용되는 바와 같이, 이 시스템은 회전을 위해 하나 또는 그이상의 디스크(44)를 지지한다. 트랜스듀서와 디스크 드라이브는 디스크의 표면위에서 극히 낮은 높이로 부양되기 때문에, 본질적으로 회전되면서 허브 및 디스크가 요동 또는 진동되지 않는다. 나아가, 중요한 것은 이러한 요동이 발생하면, 이 추력판(14)의 표면과 역판(19) 및 슬리브(13)의 대칭 표면사이에서 터치 다운이 일어나지 않는다는 것이다. 그러나, 상술한바와 같이, 도 2에 도시된바와 같은 칸티레버 타입의 베어링에서, 추력판(14)인 하중 지지 표면이 임의의 피봇팅이 진동 또는 요동이 있을 때 발생되는 중앙 지점으로부터 벗어나서 위치되고, 대면되는 표면들사이에서 터치다운 또는 접촉이 일어날 가능성은 더욱 크며, 이것은 오랜 기간에 걸쳐 양 표면에 마모가 일어나도록 하고 동력 소모를 증가시킬뿐만 아니라 베어링 수명을 감소시키고, 그리고 짧은 기간동안 디스크의 회전 속도의 슬로우 다운을 증가시킨다.

이러한 이유로 다음 도면의 디자인이 채용되었다. 이 디자인, 하중지지 표면을 채용함에 의해, 추력판 또는 그렇지 않으면 원뿔형 베어링 타입이 전체 유체 역학적 베어링 시스템의 중간에 더 가깝게 위치된다. 또한 베어링의 잠금이 발생할수도 있는 피봇 지점은 베어링의 중앙에 근접하게 놓여진다. 이것 때문에, 디스크의 중앙에 가능한한 근접하게 하중 지지 표면을 이동시킴에 의해, 디스크의 임의의 진동 및 요동을 베어링의 단부에서 터치 다운을 일으키는 기회를 작게한다.

이에따라, 도 3, 4a, 및 4b와 관련하여 기술된 본 발명은 보다 안정되어 있고 충격에 저항성이 있는 디자인을 형성하도록 한다. 이에따라, 본 발명이 결합된 고정축 모터에 있어서, 축의 상부 및 하부 단부 양쪽은 그위에 형성된 저어널 베어링을 갖추고 있으며, 원뿔형 베어링 또는 쓰러스트 베어링 조합체가 저어널 베어링을 분리하여, 모터의 안정성 및 충격 및 진동에 대한 이것의 저항성 뿐만아니라 나머지 시스템의 정렬이 개선되어 유지되도록 한다.

도 3, 도 4A, 및 도 4B를 참조하면, 본 발명에 사용되어질 축의 구성 및 주변의 회전 슬리브와의 관계가 도시되어 있다. 도면에 도시된 축이 전술한 도시된 축을 대신하는 도 2에 도시된 카트리지에 어떻게 포함되는지 본 발명의 당업자들은 명확하게 인지할 것이다.

도 3은 축(100)과, 축(100)을 둘러싼 슬리브(102)를 포함하는 작동유 베어링의 구성을 도시하고 있으며, 축과 슬리브는 서로 회전하고 있다. 작동유는 슬리브(102)의 내부벽과 축(100)의 외부벽 사이의 갭 내에 존재한다. 작동유는 베어링의 회전 및 고정된 부분을 분리시키고 그 사이에 베어링 표면을 제공한다. 임의의 유체가 갭(104)으로 빠져 나가는 것을 방지하기 위해, 축이 기저부(97)와 결합하는 바로 위의 갭(104)의 베이스에 모세관 시일부(106)이 형성된다. 이는 도시된 바와 같이 분기하는 벽을 이용함으로써 행해지며, 슬리브의 벽(107)은 반대의 경우가 이용된다 하더라도, 마주하는 벽(109)으로부터 분기된다. 시일부(106)를 형성하기 위해 갭(104)의 반대 단부에서 유사한 구성이 이용될 수 있다. 사실상, 임의의 다수의 모세관 시일부는 본 발명의 영역을 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

갭(104) 내부와 갭을 통해 유체 유지 및 이동을 제공하기 위한 목적으로, 저장소 또는 내부 슬롯(110)이 바람직하게 축(100)의 중심 라인(112)을 따라 제공된다. "저장소"는 유체가 베어링 작용에 기여하지 않는 축 내의 영역 또는 구멍을 의미한다. 이러한 저장소 또는 슬롯은 모세관 시일부(106)에 대해 잔류 유체 압력을 발생하지 않고 베어링 섹션(2 내지 8) 및 보어(116,118), 및 갭(114)을 통해 순환하도록 베어링 유체용 통로를 제공한다. 쌍을 이룬 화살표(122,124,126)에 의해 도시된 바와 같이, 순환은 각 방향으로 동일하게 효과적이며, 이 때 흐름 방향은 방향의 순수 압력에 의해 결정된다. 따라서, 방사상 보어(116)의 하나는 원추형상의 베어링(200)의 한 단부와 추력 베어링의 한 면(205)에 인접한 베어링 갭에 연결된다. 사실상, 도시되어진 실시예에서, 벽(205,207) 사이의 추력 베어링 갭은 보어(116) 내부로 직접 연장한다.

축의 외부면 또는 회전 슬리브의 내부면 상에 형성되어질 갭 내의 홈은 1 내지 8로 도시되어진 8개의 다른 섹션으로 간주된다. 일반적으로, 상층 및 바닥 갭 섹션(7,8 ; 1,2)은 축(100)과 슬리브(102) 각각의 평행 축선 벽(150,152;154,156)에 의해 한정된 저어널 베어링을 포함한다. 베어링(2,7,8)은 일반적으로 대칭이며, 각 방향으로 순수 흐름 또는 압력을 발생시키기 위해 설계되지 않는다. 그러나, 베어링 섹션(1)은 비 대칭이다. 즉, 임의의 유체가 갭으로 빠져나갈 가능성을 감소시키기 위해 한정된 갭과 시일부(106)로부터 떨어진 순수 압력을 발생시키기 위해 한정된다.

축의 방사상 벽(204,205)과 슬리브(102)의 대응 판 벽(206,207)에 의해 한정된 추력 베어링(섹션 4,6)(202)은 인접한 하나의 베어링 섹션(7,8)에 포함된다. 원추형상의 베어링(섹션 3)(200)은 또 다른 저어널 베어링 섹션(1,2)에 인접한 예각의 벽(208,210)에 의해 한정된다. 추력 베어링 섹션(4,6)은 순수 펌프 작용을 발생시키지 않는 홈을 갖는다. 또한, 섹션(5)은 홈이 없으나, 그 사용은 홈은 특정 성능 목적을 달성하기 위해 부가되었다 하더라도, 저장소로 이용된다. 사실상, 섹션(5)은 도 4A 및 도 4B 에 개략적으로 도시된 바와 같이 생략될 수 있다.

결국, 이러한 실시예에서, 섹션(9)은 유체역학 베어링 갭(104)의 일부분인 갭(162)을 가로지른 축(100)의 단부면(114)과 접한 추력판(162)의 세그먼트(160)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 저장소(110)는 베어링 갭(104) 내에 유체에 대한 연속 순환을 제공하기 위해 갭(162) 내부로 개방된다. 이러한 순환을 강화시키기 위해, 표면(160) 또는 표면(114)은 공지된 기술에 따라 홈이 발생된다.

베어링 섹션(1 내지 8)을 따른 홈은 갭 표면으로 유체압을 발생시키고 유체를 유지하기 위해 필요한 오늬 형상, 사인 곡선 형상, 반 사인 형상 또는 다른 형상을 취하고 있다. 섹션(2,3,4,6,7,8) 상의 홈은 베어링 내의 재순환을 제공하기 위해 다소 불균형하다. (그러나, 근소압 압력 불균형은 여러 가지 이유로 회전 방향에 따라 달라지는 베어링 내에 발생된다.) 이러한 시도를 채택함으로써, 유체는 공동 축선 보어(116)을 갖는 두 개의 순환 통로를 통해 흐른다. 상부 루프(250)는 갭(162), 중심 저장소(110)의 상부 섹션, 보어(116), 및 베어링 갭 섹션(4,5,6,7)을 포함한다. 하부 루프는 중심 보어(110)의 하부, 축선 보어(118), 베어링 갭 섹션(2,3), 축선 보어(116)를 포함한다. 두 루프 내의 흐름은 화살표(122,126)에 의해 지시되어진 것과 같이 한 방향일 것이다. 그러나, 상부 루프(250) 내의 흐름이 시계 방향이라면, 하부 루프 흐름은 축선 보어(116) 내의 흐름 충돌을 방지하기 위해 반시계 방향일 것이다. 이러한 접근을 채택함으로써, 유체는 두 개의 순환 통로를 통해 흐르며, 하나는 보어(118)를 통해 화살표(120,122) 방향으로, 다른 하나는 보어(114)를 통해 화살표(124,126) 방향으로 흐르며, 두 흐름 모두 화살표(128)에 의해 나타난 것처럼 중심 보어(116)를 통해 저장소로 반환된다. 홈(1)은 비대칭이며, 베어링의 내부를 향해 순수 펌프 작용을 발생하도록 구성되어 있다. 이는 베어링을 자체적으로 실링하게 한다.

도 3의 작동유 베어링 시스템의 방향은 하중을 나르는 부재를 결정하기 때문에 중요하다. 예를 들어, 도시된 도 3에서, 추력판(6)은 주요 하중 베어링 표면이다. 남아있는 섹션은 균형을 유지하고 시스템의 총괄적인 강성 및 감쇠를 유지하기 위해 특히 유용하다. 원추형상의 베어링(3)과 함께 추력판(6)은 축 방향으로 예비 하중 작업을 수행한다.

요약하면, 섹션(3)으로 나타난 원추형상의 베어링과 섹션(6)으로 나타난 추력 베어링의 결합물은 시스템 내의 경사 또는 흔들림없이 회전용 다수의 디스크를 지지하기 위해 필요한 강성 및 강도를 제공한다.

이러한 시스템은 축과 슬리브가 (도 5에 도시되어진 것과 같이) 역전되어 있다면, 원추형상의 베어링(200)이 추력 베어링(202) 위에 있도록 균등하게 작동한다. 이러한 경우, 주요 하중 베어링 표면은 3에 도시되어진 원추형상의 베어링(200)이 된다. 그러나, 총괄 시스템의 구성에도 동일하게 적용된다. 갭 루트(250,252)는 (도 5에 도시되지 않았으나)시스템의 안정성 및 강성 및 감쇠를 유지한다. 이는 시스템이 역전되었을 때, 슬리브(102)에 의해 지지된 추력판(162)은 베어링 및 모터의 상층에 유지됨을 인지한다.

시스템의 저어널 베어링의 일부 관련 치수에 특별한 주의가 요구된다. 즉, 상부 저어널 베어링을 한정하는 고정된 축의 상부 섹션(220)의 너비(D0)는 하부 저어널 베어링을 형성하는 축의 섹션(222)의 너비(D1)보다 더 크다. 이는 하부 저어널 베어링을 형성하는 갭(226)의 너비와 관련된 상부 저어널을 한정하는 상부 갭(224) 내에 보다 큰 공차를 허용한다. 이는 추력 베어링(202)으로부터 축의 단부에 상부 저어널 베어링(7,8)의 길이(L0)는 원추형상의 베어링(200)으로부터 축의 단부에까지 연장하는 하부 저어널 베어링(1,2)의 길이(L1) 보다 더 짧다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 베어링의 다른 조립 방법을 도시하는 부분 단면도이다. 이들 각각의 조립 방법은 축 세그먼트(222)에 의해 한정되는 길고 좁은 저어널 베어링(1, 2)보다 작은 갭의 폭을 갖는 축 세그먼트(220)에 의해 한정되는 짧고 큰 직경의 저어널 베어링(7, 8)에 특히 유용하다. 이 실시예에서 상단부가 짧고 넓은 저어널 베어링이라고 가정한다면, 슬리브(102)는 적절하게 고정되고 그 내부에 기다란 저어널 베어링이 삽입된다. 이러한 방법에서, 원추형 베어링의 갭의 일 측면을 형성하도록 테이퍼진 벽(210)을 추가로 갖는 슬리브(102)는 계단부(410)에서 종료하는 축방향 연장 벽(400)에서 종료한다. 보완 노치(412)가 상부 저어널 베어링(220)의 외벽(418)과 슬리브(102)의 측벽(416) 사이에 있는 갭을 채우게 되는 블록(414) 내에 제공된다. 보완 계단부(410) 및 노치(412)가 블록(414)의 위치를 한정하게 되기 때문에, 갭(210, 422)은 적당한 정밀도로 설정된다.

선택적으로, 슬리브(210, 도 4b)의 원추형 측벽은 기울어진 벽부(442)로 점점 가늘어지는 비교적 짧은 수직벽(440)에서 종료할 수도 있다. 추력 베어링(202) 상부의 공간을 채우게 되고 저어널 베어링을 위한 보완 벽을 제공하는 충전 블록(444)이 제위치로 가압되고, 충전 블록은 슬리브의 내측 기울어진 벽(442)에 대해 고정되게 만드는 외측 기울어진 벽(446)을 갖는다. 이들 기울어진 보안 벽을 제공함으로써, 충전 블록이 상부 저어널 베어링 및 원추형 베어링 각각을 위한 갭(424, 210), 추력 베어링(202)을 위한 갭(422)의 폭을 설정하여 제위치에 정확하게 놓여질 수 있다.

당업자는 본 명세서를 통해 본 발명의 이외의 특징과 이점들을 명백하게 알 수 있을 것이다. 본 발명이 원추형 베어링 및 추력 베어링 양자의 많은 이점들을 효과적으로 결합함은 이미 개시되었다. 주변 슬리브와의 유체역학적 베어링의 경계는 종래의 기술보다 더 넓은 영역에 걸쳐 연장되어, 증가된 베어링 강성과 안정성을 제공한다. 또한, 원추형 베어링의 예각의 표면은 조립을 용이하게 부드러운 작동을 조장하고 상이한 열적 뒤틀림을 감소시킨다. 본 명세서에서 원추형으로 언급된 표면은 편평하거나 약간 곡질 수도 있음을 밝혀둔다.

특히, 이러한 설계가 추력 베어링과 원추형 베어링 조합의 어느 쪽 측면 상에 축을 형성하는 저어널 베어링의 연장부(220, 222)를 제공하기 때문에, 유체역학적 베어링 상의 힘은 원추부가 협력부 내에서 회전할 수 있게 한다. 이러한 설계가 주변 슬리브 또는 구동 축의 작은 경사가 추력판과 주변 슬리브간의 정점 접촉을 야기할 수 있으며, 또는 추력판을 비교적 멀리 이동시킬 수 있는 종래의 기술/추력판 설계보다 손상을 덜 입게됨은 명백하다.

전술한 바와 같이, 상기 실시예는 고정축 구성이지만, 회전축/고정식 슬리브 조합으로 구성될 수도 있다.

당업자는 본 명세서를 통해 본 발명의 이외의 특징과 이점들을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (17)

1. 베이스와,

   회전축선을 갖는 회전가능한 자기 저장 디스크와,

   디스크상에 정보를 기록 및 판독하기 위한 변환 헤드와,

   상기 베이스에 부착된 커버와, 그리고

   상기 디스크에 부착된 회전 슬리이브와 결합되는 제 1 및 제 2 단부들을 갖고 있는 고정축을 구비하는 유체역학적인 유체 베어링 시스템으로 구성되며,

   상기 디스크가 상기 고정축의 중심선과 동심축으로 이루는 회전축선상의 고정축에 대해 회전되며,

   상기 회전 슬리이브는 제 1단부로부터 제 2단부로, 제 1 저어널 베어링, 상기 제 1 저어널 베어링에 인접한 제 1 원뿔형 베어링, 제 1 추력 베어링, 및 제 1 추력 베어링에 인접한 제 2 저어널 베어링을 형성하기 위해 상기 고정축에 결합하며,

   상기 슬리이브 및 고정축은 각각의 상기 베어링들을 윤활하기 위해 유체를 유지하는 갭을 형성하도록 결합되며,

   상기 슬리이브와 축을 분리하는 상기 갭에서 유체를 윤활시키는 자기 디스크 저장 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 원뿔형 베어링은 상기 슬리이브의 오목면과 결합하는 상기 축의 볼록면에 의해서 한정되며, 상기 볼록면의 좁은 단부는 상기 베이스에 상당히 인접하게 위치되는 자기 디스크 저장 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2저어널 베어링들은 고정축과 상대적인 회전 슬리이브 사이에 갭을 포함하며, 상기 제 1 저어널 베어링에 인접한 갭의 제 1 단부는 상기 갭으로부터 윤활유체의 손실을 방지하기 위해 모세관 시일부에 종결되며, 상기 갭의 단부는 상기 축의 단부 및 슬리이브의 접촉부로부터 장착된 대향판과 접촉하도록 종결되며, 상기 갭의 제 2 단부는 유체 순환을 제공하기 위해 상기 축의 단부 및 대향판 사이의 갭에 결합되는 자기 디스크 저장 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 저어널 베어링에 포함된 상기 축은 제 1 저어널 베어링에 포함된 축보다 큰 직경을 가지며, 상기 저어널 베어링은 원뿔형 베어링의 볼록 단부에 바로 인접하게 위치하며, 그러므로서 상기 유체역학적인 유체 베어링 시스템의 안정성은 향상되는 자기 디스크 저장 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 저어널 베어링에 인접한 회전 슬리이브 또는 상기 축의 표면중의 하나에 형성된 홈들은 상기 저어널의 상기 단부에서 모세관 시일부로부터 원뿔형 베어링을 향해 순수 펌핑작용을 하여 베어링의 자체 밀봉을 이루는 자기 디스크 저장 시스템.
6. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 저어널 베어링에 인접한 갭의 제 2 단부는 상기 갭으로부터 윤활유체의 손실을 방지하기 위해 모세관 시일부에 종결되며, 상기 갭의 단부는 상기 축의 단부 및 슬리이브의 접촉부로부터 장착된 대향판과 접촉하도록 종결되며, 상기 갭의 제 2 단부는 유체 순환을 제공하기 위해 상기 축의 단부 및 대향판 사이의 갭에 결합되는 자기 디스크 저장 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제 2 저어널 베어링의 축선방향 길이는 상기 제 1 저어널 베어링의 축선방향 길이 보다 짧은 자기 디스크 저장 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 원뿔형 베어링을 형성하는 하나 이상의 표면이 홈이져 있는 자기 디스크 저장 시스템.
9. 제 8항에 있어서, 상기 추력 베어링은 상기 원뿔형 베어링을 넘어서 반경방향으로 연장하며 수직한 표면에 의해 결합되는 제 1 및 제 2 평면을 포함하는 자기 디스크 저장 시스템.
10. 제 9항에 있어서, 상기 축을 통해 축선방향으로 연장하고 상기 축과 상기 슬리이브 사이의 상기 갭에서 하나 이상의 반경방향 보어에 의해 연결되는 저장기를 더 포함하는 자기 디스크 저장 시스템.
11. 제 10항에 있어서, 상기 저장기가 상기 축과 상기 대향판 사이의 상기 갭으로 연장되는 자기 디스크 저장 시스템.
12. 제 11항에 있어서, 상기 반경방향 보어들 중 하나가 상기 추력 베어링과 상기 원뿔형 베어링에 인접해 있는 상기 갭에 연결되는 자기 디스크 저장 시스템.
13. 제 11항에 있어서, 상기 반경방향 보어들 중 하나가 상기 원뿔형 베어링에 인접해 있는 상기 갭에 연결되는 자기 디스크 저장 시스템.
14. 제 11항에 있어서, 상기 반경방향 보어들 중 하나는 상기 반경방향 보어가 상기 추력판과 대향판 사이의 상기 갭으로 반경방향 연장하도록 상기 추력 베어링에 인접해 있는 상기 갭에 연결되는 자기 디스크 저장 시스템.
15. 제 11항에 있어서, 상기 유체가 베어링용 윤활제로서 가스와 액체의 조합물로 사용되거나 가스 또는 액체 단독으로 사용되는 자기 디스크 저장 시스템.
16. 자기 디스크 저장 시스템으로서,

    상기 디스크 드라이브용 하우징과,

    정속 회전용 하나 이상의 디스크를 지지하는 지지 수단과, 그리고

    상기 각각의 디스크에 대한 데이터 저장 위치를 액세스하는 액세스 수단을 포함하며,

    상기 지지 수단이 상기 하우징내에 지지된 축에 대해서 상기 하나 이상의 디스크를 지지하는 허브를 회전시키기 위해 유압 충전 유체역학적 베어링 수단을 포함하는 자기 디스크 저장 시스템.
17. 디스크와, 모터와, 그리고 정속 회전을 얻도록 상기 디스크와 상기 모터에 연결되며 상기 디스크과 모터를 유체적으로 연결하기 위한 수단을 포함하는 디스크 드라이브.