KR20060039716A - 유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브 Download PDF

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Abstract

불균일한 힘이 미치는 회전체를 안정적으로 지지할 수 있도록 된 구조의 유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브가 개시되어 있다.
개시된 유체 동압 베어링은 회전축을 그 반경방향으로 지지하는 저널 베어링부와; 회전축의 단부에 형성된 스러스트부와 마주하게 배치되어 회전축을 그 길이 방향으로 지지하는 것으로, 스러스트부와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브를 포함하는 환형상의 스러스트 베어링부;를 구비하는 것으로,
복수의 그루브는, 상호 동일 형상 및 배치를 가지는 다수의 그루브로 이루어진 제1그루브군과; 제1그루브군과 이웃되게 배치되는 것으로, 제1그루브군을 이루는 그루브들과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브로 이루어진 제2그루브군;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브{Hydro dynamic bearing and hard disk drive employing the same}
도 1은 일반적인 싱글 헤드 타입의 하드 디스크 드라이브를 보인 개략적인 단면도.
도 2는 종래의 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부를 보인 저면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유체 동압 베어링을 보인 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부를 보인 저면도.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유체 동압 베어링의 강성과 댐핑 계수를 설명하는데 이용된 스러스트 베어링부를 보인 도면.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부를 보인 저면도.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부를 보인 저면도.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부를 보인 저면도.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부를 보인 저면도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 보인 개략적인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110, 310...유체 동압 베어링 111, 311...저널 베어링부
115, 315...스러스트 베어링부 120, 320...회전축
121, 321...저널부 123, 323...스러스트부
210...그루브
210A, 220A, 230A, 230A, 240A, 250A...제1그루브군
210B, 220B, 230B, 230B, 240B, 250B...제2그루브군
330...하드 디스크
340...구동원
350...헤드
본 발명은 회전체를 지지하는 유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불균일한 힘이 미치는 회전체를 안정적으로 지지할 수 있도록 된 구조의 유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.
정보 저장 장치 중 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 기록재생헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다. 이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 헤드는 회전하는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 액츄에이터에 의해 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.
이 하드 디스크 드라이브는 산업의 발전과 더불어 다양한 형태의 전자기기 예컨대, 휴대폰, MP3 플레이어, 게임기 등에 채용되는 추세에 있다. 이를 위하여, 상기 하드 디스크 드라이브는 소형화 및 슬림화가 요구된다.
하드 디스크 드라이브의 슬림화를 위하여, 일면에 기록면이 형성된 하드 디스크를 한 장 포함하고, 그 기록면에 마주하게 싱글 헤드를 마련한 구조의 싱글 헤드 타입의 하드 디스크 드라이브가 개시된 바 있다.
도 1은 일반적인 싱글 헤드 타입의 하드 디스크 드라이브의 요부를 보인 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 스러스트 베어링부를 보인 저면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도면들을 참조하면, 하드 디스크 드라이브는 유체 동압 베어링(10)과, 이 유체 동압 베어링(10)에 회전 가능하게 설치된 회전축(20)과, 상기 회전축(20)에 설치되며 일 기록면(31)을 가지는 하드 디스크(30)와, 상기 하드 디스크(30)에 회전 력을 제공하는 구동원(40) 및, 상기 하드 디스크(30)에 대해 정보의 기록 재생을 수행하는 헤드(50)를 포함한다.
상기 회전축(20)은 로터 하우징(25)을 통하여 상기 하드 디스크(30)의 회전 중심에 결합되는 것으로, 상기 유체 동압 베어링(10)과의 상호 작용에 의하여 축방향 지지되는 저널부(21)와, 축의 길이방향 지지되는 스러스트부(23)를 가진다.
상기 유체 동압 베어링(10)은 상기 회전축(20)이 회전 가능하게 삽입되는 중공(10a)을 가지는 것으로, 상기 저널부(21) 주변을 감싸도록 형성된 저널 베어링부(11)와, 상기 스러스트부(23)에 대향되게 형성된 것으로 상기 회전축(20)을 그 길이방향으로 지지하는 스러스트 베어링부(15)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 스러스트 베어링부(15)는 환 형상을 가지는 것으로, 상기 스러스트부(도 1의 23)와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브(17)를 포함한다. 이 복수의 그루브(17)는 도시된 바와 같이, 스파이럴(spiral) 패턴을 가지는 것으로 상호 동일한 형상 및 배치의 대칭적 구조를 가진다. 즉, 스러스트 베어링부(15)의 외주 접선(15a)과 그루브(17)에서 연장된 선분(17a) 사이의 각도를 그루브각 θG라 할 때, 모든 그루브(17)가 동일한 그루브각 θG를 가진다. 또한, 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도를 살펴볼 때, 모든 그루브(17)는 동일한 그루브 폭 dg를 가지며, 이웃한 그루브(17) 사이의 릿지(ridge)(19) 또한, 동일한 폭 dr를 가진다. 따라서, 상기 하드 디스크(30)의 회전 중심에 회전축(20)이 위치되고, 상기 하드 디스크(30)에 균일한 부하가 걸리는 경우에 있어서, 상기 회전 축(20)을 그 길이방향으로 화살표 63a 및 63b로 표시된 바와 같이 동일한 힘으로 지지하므로, 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 구동원(40)은 상기 로터 항우징(25)의 내측에 마련된 마그네트(41)와, 상기 유체 동압 베어링(10)의 외주에 걸쳐 형성된 스테이터 코어(45)를 포함하는 것으로, 상기 스테이터 코어(45)에 전류를 인가함에 의하여 형성된 전자기력에 의하여 상기 하드 디스크(30)를 회전 구동시킨다.
상기 헤드(50)는 서스펜션(55)의 단부에 설치된 슬라이더에 마련되는 것으로, 액츄에이터(미도시)에 의하여 상기 기록면(31) 상의 소정 영역 상에서 왕복 주행하면서 상기 기록면(31)에 대해 정보의 기록과 재생을 수행한다. 상기 슬라이더는 상기 하드 디스크()의 회전 구동시 부상(浮上)하게 되고, 상기 서스펜션(55)에 가해지는 부하(Gram Load)(61)에 의해 상기 헤드(50)는 일정한 높이 H를 유지하게 된다. 이때, 상기 헤드(50)의 부상하는 힘의 반작용력(62)에 의해 상기 하드 디스크(30)는 헤드(50)의 부상 방향과 반대방향으로 힘을 받게 된다.
따라서, 도시된 바와 같이 하드 디스크 드라이브의 소형화를 위하여 싱글 헤드를 채용하고자 하는 경우, 상기 헤드(50)와 하드 디스크(30) 사이에 작용하는 반작용력(62)에 의하여 하드 디스크(30)에 언밸런스한 힘이 미치게 된다. 한편, 앞서 설명된 바와 같이 대칭형 구조로 스러스트 베어링부(15)를 구성한 경우, 상기한 하드 디스크(30)에 미치는 언밸런스한 힘의 영향으로 도 1의 점선으로 도시한 바와 같이, 하드 디스크(30)와 회전축(20)이 기울어진 상태로 불안정한 회전운동을 하게 된다. 이에 따라, 정보의 기록 재생을 방해하고, 소음이 발생되는 문제점을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 회전체에 불균일한 힘이 미치는 상황 하에서, 회전체를 안정적으로 지지할 수 있도록 스러스트 베어링부의 구조가 개선된 유체 동압 베어링을 제공하는데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명은 싱글 헤드에 의해 가해지는 반작용력을 보상하여 하드 디스크가 안정적으로 회전될 수 있도록 된 구조의 싱글 헤드 타입의 하드 디스크 드라이브를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기한 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회전축을 그 반경방향으로 지지하는 저널 베어링부와; 상기 회전축의 단부에 형성된 스러스트부와 마주하게 배치되어 상기 회전축을 그 길이방향으로 지지하는 것으로, 상기 스러스트부와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브를 포함하는 환형상의 스러스트 베어링부;를 구비한 유체 동압 베어링에 있어서,
상기 복수의 그루브는, 상호 동일 형상 및 배치를 가지는 다수의 그루브로 이루어진 제1그루브군과; 상기 제1그루브군과 이웃되게 배치되는 것으로, 상기 제1그루브군을 이루는 그루브들과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브로 이루어진 제2그루브군;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정보가 기록되는 일 기록면을 가지는 하드 디스크와; 상기 하드 디스크의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 것으로, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하는 저널 베어링부와, 상기 회전축의 단부에 형성된 스러스트부와 마주하게 배치되어 상기 회전축을 그 길이방향으로 지지하는 것으로 상기 스러스트부와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브를 포함하는 환형상의 스러스트 베어링부를 구비한 유체 동압 베어링과; 상기 하드 디스크에 회전력을 제공하는 구동원과; 상기 하드 디스크의 기록면 상에서 주행되면서 정보의 기록 재생을 수행하는 헤드;를 포함하는 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 복수의 그루브는, 상호 동일 형상 및 배치를 가지는 다수의 그루브로 이루어진 제1그루브군과; 상기 헤드에 의해 부하가 걸리는 상기 하드 디스크의 소정 부분에 대응되는 위치에 배치되는 것으로, 상기 제1그루브군을 이루는 그루브들과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브로 이루어진 제2그루브군;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유체 동압 베어링의 일부분을 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 유체 동압 베어링(110)은 회전축(120)이 회전 가능하게 삽입되는 중공을 가지는 것으로, 저널 베어링부(111)와 스러스트 베어링부(115)를 포함한다. 상기 저널 베어링부(111)는 상기 회전축(120)의 외주에 형성된 저널부(121)와 마주하게 배치되는 것으로, 상기 회전축(120)을 그 반경방향으로 지지한다. 상기 스러스트 베어링부(115)는 상기 회전축(120)의 단부에 형성된 스러스트부 (123)와 마주하게 배치되어, 상기 회전축(120)을 그 길이방향으로 지지한다. 이를 위하여 상기 스러스트 베어링부(115)는 상기 스러스트부(123)와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브(210)를 포함한다.
본 실시예에 따른 유체 동압 베어링(110)은 상기 스러스트 베어링부(115)에 형성된 그루브(210)의 구조를 변경하여, 상기 회전축(120)에 의해 회전 지지되는 회전체(미도시)에 국부적인 힘이 가해지는 경우에도 회전체를 균형되게 지지할 수 있도록 하는데 특징이 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부(115)의 그루브(210)는 스파이럴(spiral) 패턴을 가지는 것으로, 대칭적인 배치 구조를 가지는 제1그루브군(210A)과, 비대칭 구조를 가지는 제2그루브군(210B)으로 구분된다.
상기 제1그루브군(210A)은 상호 동일한 형상 및 배치로 인입 형성된 다수의 그루브(211)로 이루어져 있으며, 환 형상의 스러스트 베어링부(115)의 절반 이상을 점유한다. 여기서, 그루브들(211) 사이에는 동일한 규격의 릿지(ridge)(213)가 형성되어 있다.
상기 제2그루브군(210B)은 상기 제1그루브군(210A)을 이루는 그루브들(211)과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브(215)로 이루어진다. 도 5 및 6은 상기 제2그루브군(210B)이 7개의 그루브(215)로 이루어진 것을 예로 들어 나타낸 것이다. 이때, 상기 제2그루브군(210B)을 구성하는 복수의 그루브(215)는 그 배치 위치에 따라 그 폭이 가변되는 구조를 가진다.
보다 바람직하게는 상기 제2그루브군(210B)을 이루는 복수의 그루브(215) 중 상기 제2그루브(210B)의 중심에 위치된 그루브의 폭이 상기 제1그루브군(210A)과 인접한 부분에 위치된 그루브의 폭 보다 상대적으로 작게 형성되어 있다.
이와 같이 제2그루브군(210B)을 형성한 경우, 상기 회전축(120)의 회전시 상기 회전축(120)의 스러스트부(123)와 상기 스러스트 베어링부(115) 사이에 발생되는 유체 동압력을 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 도 6의 스러스트 베어링부를 8분할하여 나타낸 것으로, 섹션 8에 제2그루브군(210B)이 주로 형성되어 있다. 이 경우, 섹션 8과 그 이외의 섹션에 있어서 강성계수와 댐핑계수를 분석하여 표 1과 같은 결과를 얻었다.
Figure 112004050918999-PAT00001
표 1을 살펴보면, 제2그루브군(210B)이 주로 위치된 섹션 8에서 강성 계수가 가장 크게 나타나고, 댐핑 계수가 가장 작게 나옴을 알 수 있다. 이로부터, 제1그루브군(210A)에서 보다 제2그루브군(210B)에서 더 큰 유체 동압력이 발생됨을 알 수 있다.
따라서, 상기 회전축(120)에 의해 지지되는 회전체에 불균일한 부하가 걸리는 경우, 부하가 많이 걸리는 부분에 대향되게 상기 제2그루브군(210B)의 폭이 가장 좁은 그루브를 배치시킴으로써, 회전체의 회전 운동시 언밸런스를 보상할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부(115)의 그루브는 스파이럴(spiral) 패턴을 가지는 것으로, 제1 및 제2그루브군(220A)(220B)으로 구분된다.
상기 제1그루브군(220A)은 상호 동일한 형상 및 배치로 인입 형성된 다수의 그루브(221)로 이루어져 있으며, 환 형상의 스러스트 베어링부(115)의 절반 이상을 점유한다. 여기서, 그루브들(221) 사이에는 동일한 규격의 릿지(ridge)(223)가 형성되어 있다.
상기 제2그루브군(220B)은 상기 제1그루브군(220A)을 이루는 그루브들(221)과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브(225)로 이루어진다. 도 8 및 9는 상기 제2그루브군(220B)이 6개의 그루브(225)로 이루어진 것을 예로 들어 나타낸 것이다. 이때, 상기 제2그루브군(220B)을 구성하는 복수의 그루브(225)는 서로 동일한 크기, 형상 및 배치를 가진다.
보다 바람직하게는 상기 제2그루브군(220B)을 이루는 그루브(225) 각각의 폭은 상기 제1그루브군(220A)을 이루는 그루브(221) 각각의 폭에 비하여 상대적으로 좁은 폭을 가진다.
아울러, 상기 제2그루브군(220B)을 이루는 그루브(225) 사이에 형성된 릿지(227)의 폭 또한, 제1그루브군(220A)을 이루는 릿지(223)의 폭 보다 좁게 형성되어 있다.
이와 같이 제2그루브군(220B)을 형성한 경우, 상기 회전축(도 4의 120)의 회전시 상기 회전축(120)의 스러스트부(123)와 상기 스러스트 베어링부(115) 사이에 발생되는 유체 동압력을 살펴볼 때 제1그루브군(220A)에서 보다 제2그루브군(220B)에서 더 큰 유체 동압력이 발생된다. 따라서, 상기 회전축(120)에 의해 지지되는 회전체에 불균일한 부하가 걸리는 경우, 부하가 많이 걸리는 부분에 대향되게 상기 제2그루브군(220B)을 배치시킴으로써, 회전체의 회전 운동시 언밸런스를 보상할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부(115)의 그루브는 스파이럴(spiral) 패턴을 가지는 것으로, 제1 및 제2그루브군(230A)(230B)으로 구분된다.
상기 제1그루브군(230A)은 상호 동일한 형상 및 배치로 인입 형성된 다수의 그루브(231)로 이루어져 있으며, 환 형상의 스러스트 베어링부(115)의 절반 이상을 점유한다. 여기서, 그루브들(231) 사이에는 동일한 규격의 릿지(233)가 형성되어 있다.
상기 제2그루브군(230B)은 상기 제1그루브군(230A)을 이루는 그루브들(231)의 그루브각 α1과 다른 그루브각 α2을 가지는 그루브(235)로 이루어진다. 여기서, 그루브각 α1은 상기 스러스트 베어링부(115)의 외주 접선(115a)과 상기 제1그루브군(230A)을 이루는 그루브(231)에서 연장된 선분(231a) 사이의 각을 나타내고, 그루브각 α2는 상기 스러스트 베어링부(115)의 외주 접선(115a)과 상기 제2그루브군(230B)을 이루는 그루브(235)에서 연장된 선분(235a) 사이의 각을 나타낸다. 여기서, 그루브각 α1이 그루브각 α2보다 큰 것이 바람직하다. 도면은 그루브각 α 1이 35°이고, 그루브각 α2가 20°인 것을 예로 들어 나타낸 것이다.
이와 같이 제1 및 제2그루브군(230A)(230B)을 형성한 경우, 제2그루브군(230B)을 구성하는 그루브(235)의 휨 정도가 상기 제1그루브군(230A)을 구성하는 그루브(231)의 휨 정도에 비하여 크다. 그러므로, 상기 회전축(도 4의 120)의 회전시 상기 회전축(120)의 스러스트부(123)와 상기 스러스트 베어링부(115) 사이에 발생되는 유체 동압력을 살펴볼 때 제1그루브군(230A)에서 보다 제2그루브군(230B)에서 더 큰 유체 동압력이 발생된다. 따라서, 상기 회전축()에 의해 지지되는 회전체에 불균일한 부하가 걸리는 경우, 회전체의 회전 운동시 언밸런스를 보상할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 유체 동압 베어링의 스러스트 베어링부(115)의 그루브는 스파이럴(spiral) 패턴을 가지는 것으로, 제1 및 제2그루브군(240A)(240B)으로 구분된다.
상기 제1그루브군(240A)은 상호 동일한 형상 및 배치로 인입 형성된 다수의 그루브(241)로 이루어져 있다. 여기서, 그루브들(241) 사이에는 동일한 규격의 릿 지(ridge)(243)가 형성되어 있다.
상기 제2그루브군(240B)은 상기 제1그루브군(240A)에 인접 배치되는 것으로, 내부에 돌출 형성된 서브 릿지(246)를 가지는 적어도 하나의 그루브(245)를 포함한다. 도 10은 내부에 서브 릿지(246)가 각각 형성된 2개의 그루브(245)를 이루어진 제2그루브군(240B)을 나타낸 것이다.
여기서, 상기 제2그루브군(240B)을 이루는 2개의 그루브(245) 사이에는 각 그루브(245)를 구분하는 릿지(247)가 마련되어 있으며, 상기 릿지(248) 내에는 인입 형성된 서브 그루브(248)가 형성되어 있다.
이와 같이 제1 및 제2그루브군(240A)(240B)을 형성한 경우, 제2그루브군(240B)에 마련된 서브 릿지(246) 및 서브 그루브(248)에 의하여 그루브 패턴이 좁게 형성되는 효과를 가진다. 따라서, 상기 회전축(도 4의 120)의 회전시 상기 회전축(120)의 스러스트부(123)와 상기 스러스트 베어링부(115) 사이에 발생되는 유체 동압력을 살펴볼 때 제1그루브군(240A)에서 보다 제2그루브군(240B)에서 더 큰 유체 동압력이 발생된다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 스러스트 베어링부(115)의 그루브는 도시된 바와 같이 'V'자 형상의 헤링 본(herring-bone) 패턴을 가지는 것으로, 제1 및 제2그루브군(250A)(250B)으로 구분된다.
상기 제1그루브군(250A)은 상호 동일한 형상 및 배치로 인입 형성된 다수의 그루브(251)로 이루어져 있으며, 이 그루브들(251) 사이에는 동일한 규격의 릿지(253)가 형성되어 있다.
상기 제2그루브군(250B)은 상기 제1그루브군(250A)을 이루는 그루브들(251)과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브(255)로 이루어진다. 도 12는 상기 제2그루브군(250B)이 4개의 그루브(255)로 이루어진 것을 예로 들어 나타낸 것이다.
이와 같이 제2그루브군(250B)을 형성한 경우, 제1그루브군(250A)에서 보다 제2그루브군(250B)에서 더 큰 유체 동압력이 발생된다. 따라서, 상기 회전축(도 4의 120)에 의해 지지되는 회전체에 불균일한 부하가 걸리는 경우, 부하가 많이 걸리는 부분에 대향되게 상기 제2그루브군(250B)를 배치시킴으로써, 회전체의 회전 운동시 언밸런스를 보상할 수 있다.
또한, 헤링 본 패턴으로 그루브를 형성하는 경우에 있어서, 도 12에 도시된 바와 같은 구성 이외에도, 본 발명의 제1, 제3 및 제4실시예에 따른 그루브들에 대해 스파이럴 패턴 대신 헤링 본 패턴으로 대체하는 구성을 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 싱글 헤드 타입의 하드 디스크 드라이브를 보인 개략적인 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 정보가 기록되는 일 기록면(331)을 가지는 하드 디스크(330)와, 유체 동압 베어링(310)과, 이 유체 동압 베어링(310)에 회전 가능하게 설치되며 상기 하드 디스크(330)의 회전 중심에 결합된 회전축(320)과, 상기 하드 디스크(330)에 회전력을 제공하는 구동원(340) 및, 상기 하드 디스크(330)에 대해 정보의 기록 재생을 수행하는 헤드(350)를 포함한다.
상기 회전축(350)은 로터 하우징(325)을 통하여 상기 하드 디스크(330)의 회전 중심에 결합되는 것으로, 상기 유체 동압 베어링(310)과의 상호 작용에 의하여 축방향 지지되는 저널부(351)와, 축의 길이방향 지지되는 스러스트부(353)를 가진다.
상기 유체 동압 베어링(310)은 상기 회전축(320)이 회전 가능하게 삽입되는 중공을 가지는 것으로, 상기 저널부(351) 주변을 감싸도록 형성된 저널 베어링부(311)와, 상기 스러스트부(323)에 대향되게 형성된 것으로 상기 회전축(320)을 그 길이방향으로 지지하는 환형상의 스러스트 베어링부(315)를 포함한다. 상기 스러스트 베어링부(315)는 상기 스러스트부(323)와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브(미도시)를 포함한다. 상기 복수의 그루브는 스파이럴 패턴 또는 헤링 본 패턴을 가지는 것으로, 그 배치 및 형상에 따라 제1그루브군과 제2그루브군으로 구분된다. 상기 제1그루브군은 상호 동일 형상 및 배치를 가지는 다수의 그루브로 이루어진다. 상기 제2그루브군은 상기 헤드(350)에 의해 가해지는 힘(362)에 의해 부하가 걸리는 상기 하드 디스크(330)의 소정 부분에 대응되는 위치에 배치되는 것으로, 상기 제1그루브군을 이루는 그루브들과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브를 포함한다.
여기서, 상기 제1 및 2그루브군을 이루는 그루브의 형태는 도 5 내지 도 11을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 유체 동압 베어링의 제2그루브군과 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 구동원(340)은 상기 로터 하우징(325)의 내측에 마련된 마그네트(341) 와, 상기 유체 동압 베어링(310)의 외주에 걸쳐 형성된 스테이터 코어(345)를 포함하는 것으로, 상기 스테이터 코어(345)에 전류를 인가함에 의하여 형성된 전자기력에 의하여 상기 하드 디스크(330)를 회전 구동시킨다.
상기 헤드(350)는 서스펜션(355)의 단부에 설치된 슬라이더에 마련되는 것으로, 상기 기록면(331) 상의 소정 영역 상에서 왕복 주행하면서 상기 기록면(331)에 대해 정보의 기록과 재생을 수행한다. 상기 슬라이더는 상기 하드 디스크(330)의 회전 구동시 부상(浮上)하게 되고, 상기 서스펜션(355)에 가해지는 부하(Gram Load)(361)에 의해 상기 헤드(350)는 일정한 높이를 유지하게 된다. 이때, 상기 헤드(350)의 부상하는 힘의 반작용력(362)에 의해 상기 하드 디스크(330)는 헤드(350)의 부상 방향과 반대방향으로 힘을 받게 된다.
따라서, 도시된 바와 같이 하드 디스크 드라이브의 소형화를 위하여 싱글 헤드를 채용하고자 하는 경우, 상기 헤드(350)와 하드 디스크(330) 사이에 작용하는 반작용력에 의하여 하드 디스크(330)에 언밸런스한 힘이 미치게 된다. 한편, 앞서 설명된 바와 같이 제1 및 제2그루브군을 포함하는 스러스트 베어링부(315)를 구성한 경우, 상기한 하드 디스크(330)에 미치는 언밸런스한 힘의 영향을 보상하여, 하드 디스크(330)와 회전축(320)이 균형을 유지한 채로 회전 운동을 하도록 할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유체 동압 베어링은 스러스트 베어링부를 이루는 그루브를 비대칭 구조로 형성함으로써, 불균일한 힘이 미치는 상황 하에서 회전되는 회전체를 지지하고자 하는 경우 회전체에 미치는 불균일한 힘을 보상할 수 있다. 따라서, 회전체가 안정적으로 회전되도록 지지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브는 싱글 헤드에 의해 가해지는 반작용력을 감안하여 그 대응위치에 비대칭 구조의 제2그루브군을 배치함으로써, 회전 구동시 반작용력에 의한 하드 디스크의 기울어짐을 보상할 수 있다. 따라서 하드 디스크가 안정적으로 회전되도록 할 수 있어서, 회전시 언밸런스에 의해 야기될 수 있는 소음을 근본적으로 방지할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (18)

  1. 회전축을 그 반경방향으로 지지하는 저널 베어링부와; 상기 회전축의 단부에 형성된 스러스트부와 마주하게 배치되어 상기 회전축을 그 길이방향으로 지지하는 것으로, 상기 스러스트부와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브를 포함하는 환형상의 스러스트 베어링부;를 구비한 유체 동압 베어링에 있어서,
    상기 복수의 그루브는,
    상호 동일 형상 및 배치를 가지는 다수의 그루브로 이루어진 제1그루브군과;
    상기 제1그루브군과 이웃되게 배치되는 것으로, 상기 제1그루브군을 이루는 그루브들과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브로 이루어진 제2그루브군;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 서로 다른 폭을 가지는 복수의 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2그루브군을 이루는 복수의 그루브 중 상기 제2그루브의 중심에 위치된 그루브의 폭이 상기 제1그루브군과 인접한 부분에 위치된 그루브의 폭 보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 서로 동일한 크기, 형상 및 배치를 가지는 복수의 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스러스트 베어링부의 외주 접선과 상기 제1그루브군을 이루는 그루브에서 연장된 선분 사이의 각을 α1이라 하고, 상기 스러스트 베어링부의 외주 접선과 상기 제2그루브군을 이루는 그루브에서 연장된 선분 사이의 각을 α2라 할 때, 하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
    <조건식 1>
    α2 < α1
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 내부에 돌출 형성된 서브 릿지를 가지는 적어도 하나의 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 상호 이격 배치된 복수의 그루브를 포함하는 것으로,
    상기 제2그루브의 그루브들 사이에는 각 그루브를 구분하는 릿지가 마련되며, 상기 릿지 내에는 인입 형성된 서브 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스러스트 베어링부의 복수의 그루브 각각은,
    스파이럴 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스러스트 베어링부의 복수의 그루브 각각은,
    헤링 본 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링.
  10. 정보가 기록되는 일 기록면을 가지는 하드 디스크와;
    상기 하드 디스크의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 것으로, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하는 저널 베어링부와, 상기 회전축의 단부에 형성된 스러스트부와 마주하게 배치되어 상기 회전축을 그 길이방향으로 지지하는 것으로 상기 스러스트부와 마주하는 면에 인입 형성된 복수의 그루브를 포함하는 환형상의 스러스트 베어링부를 구비한 유체 동압 베어링과;
    상기 하드 디스크에 회전력을 제공하는 구동원과;
    상기 하드 디스크의 기록면 상에서 주행되면서 정보의 기록 재생을 수행하는 헤드;를 포함하는 하드 디스크 드라이브에 있어서,
    상기 복수의 그루브는,
    상호 동일 형상 및 배치를 가지는 다수의 그루브로 이루어진 제1그루브군과;
    상기 헤드에 의해 부하가 걸리는 상기 하드 디스크의 소정 부분에 대응되는 위치에 배치되는 것으로, 상기 제1그루브군을 이루는 그루브들과 비대칭 구조를 가지는 적어도 하나의 그루브로 이루어진 제2그루브군;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 서로 다른 폭을 가지는 복수의 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2그루브군을 이루는 복수의 그루브 중 상기 제2그루브의 중심에 위치된 그루브의 폭이 상기 제1그루브군과 인접한 부분에 위치된 그루브의 폭 보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 서로 동일한 크기, 형상 및 배치를 가지는 복수의 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 스러스트 베어링부의 외주 접선과 상기 제1그루브군을 이루는 그루브에서 연장된 선분 사이의 각을 α1이라 하고, 상기 스러스트 베어링부의 외주 접선과 상기 제2그루브군을 이루는 그루브에서 연장된 선분 사이의 각을 α2라 할 때, 하기의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
    <조건식 2>
    α2 < α1
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 내부에 돌출 형성된 서브 릿지를 가지는 적어도 하나의 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2그루브군은 상호 이격 배치된 복수의 그루브를 포함하는 것으로,
    상기 제2그루브의 그루브들 사이에는 각 그루브를 구분하는 릿지가 마련되며, 상기 릿지 내에는 인입 형성된 서브 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스러스트 베어링부의 복수의 그루브 각각은,
    스파이럴 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  18. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스러스트 베어링부의 복수의 그루브 각각은,
    헤링 본 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
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