CN101577130A - 用于硬盘驱动器的轴承设备 - Google Patents

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CN101577130A CNA2009101371309A CN200910137130A CN101577130A CN 101577130 A CN101577130 A CN 101577130A CN A2009101371309 A CNA2009101371309 A CN A2009101371309A CN 200910137130 A CN200910137130 A CN 200910137130A CN 101577130 A CN101577130 A CN 101577130A
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布赖恩·菲利普斯
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Abstract

本发明涉及用于硬盘驱动器的轴承设备。还涉及一种把致动器臂组件附连至单磁头硬盘驱动器的低成本方法，该硬盘驱动器具有减少的零件数。该致动器臂组件包括由金属冲压而成的悬臂和由质量减少的外套筒容纳的枢轴轴承座。

Description

用于硬盘驱动器的轴承设备
技术领域
本发明一般涉及硬盘驱动器(HDD)，且更具体地涉及一种用于把枢轴轴承安装到HDD的致动器臂的改进装置。
背景技术
在过去的若干年内，数据存储方法遵循一种趋势，即存储容量增加而存储容量所占据的物理尺寸缩减。更强大的计算机硬件和软件的引入导致寻求磁盘驱动器中的更便宜、更大容量和更小封装的增长的市场压力。存储装置制造商致力于实现可被合理地实现而不损失技术性能和可靠性的任何可能的增值成本节省。
用于硬盘驱动器的磁头磁盘组件(head disk assembly)使用旋转致动设备，该设备包括限定致动器旋转轴线的枢轴。HDD是高度精密制造的装置。使用了用于把零件保持在一起的多种固定方法。通常，例如螺钉的固定件被用来使得成品在有缺陷时可维修。但是，如预期，业界内的趋势仅是丢弃有缺陷的组件而不是对它们进行维修，从而导致使用粘接剂的不同固定方法。这导致一系列新的涉及粘接剂的仍在评估中的处理问题。这些问题中的一些是硬盘驱动器中的材料的释气作用和长期效应、粘接剂连接强度、固化时间和粘接剂疲劳。
简言之，硬盘驱动器的单磁头设计典型地是“削减的”多磁头设计。图1示出了多磁头磁盘驱动器100，其具有绕轴线101旋转的多个磁性硬盘。支架装置102把每个磁头滑移器107定位在每个盘的轨道上。支架装置包括能绕轴线103旋转的枢转致动器支架104和主致动器线圈105，该主致动器线圈例如是用于驱动枢转致动器组件104旋转的音圈马达。支架104包括一个或多个悬臂，这些悬臂由最顶部悬臂106代表。
单磁头的削减设计在图2a-2d中示出，示出了当今实际应用的固定硬盘驱动器的旋转轴承的多种方法。图2a中示出的轴承111通过在外轴承套筒112和致动器臂113之间使用粘接剂或者通过外轴承套筒和致动器臂之间的干涉配合而被固定。在图2b中，一组螺钉固定件被示出定位在致动器115的侧部，以使得螺钉固定件压靠外轴承套筒筒116。在图2c中示出另一方法，其中定位环117位于布置在外轴承套筒118的上端部处的凹部中。轴承套筒118的下端部包括具有更大外直径的凸缘，由此，外轴承套筒固定在致动器臂119中。图2d示出了又一方法，其类似于图2c，其中外轴承套筒120不是在其上端部处具有凹槽而是在其下端部处具有凸缘，螺纹部分被设置以利用螺母固定件122把外轴承套筒固定到致动器臂121。
发明内容
本发明允许致动器由更少的零件制造同时通过简化装配操作降低总的制造成本。此外，本发明降低致动器组件中的公差同时改善驱动器可靠性和耐用性。磁盘驱动器的零件和装配成本是驱动设备的总成本的相当大一部分。
本发明的目的是提供一种用于制造硬盘驱动器的改进的方法。
本发明的另一目的是提供一种硬盘驱动器，其具有更少和更便宜的零件，同时降低了总制造成本且提高了性能。
本发明的又一目的是简化硬盘驱动器的总的装配操作。
本发明的又一目的是降低制造公差而又改善驱动器可靠性和耐用性。
本发明的又一目的是提供一种硬盘驱动器，其不增加驱动系统的质量，由此减少磁头对旋转盘的被选择数据轨道的访问时间。
本发明的又一目的是不把外来材料引入到磁盘驱动器中。其不释气、腐蚀、磨损或使悬挂部分下降。
几何学和运动学设计原理的新颖应用是本发明的中心。使用这些原理同时整合零件形成组件并改善枢转致动器的可靠性。这些设计原理为零件的装配提供完全自然的公差和约束。作为零应力点(zero-stress location)的组件，生产的零件更容易制造且功能更好。
参考以下说明、权利要求和附图，可更好地理解本发明的前述内容以及其它目的特征和优点。
附图说明
图1是现有技术的典型多磁头磁驱动器组件的透视图。
图2a、2b、2c和2d示出了用于把轴承附连到致动器臂的各种现有技术方法。
图3a是本发明的外轴承套筒的剖切顶部透视图。
图3b是本发明的外轴承套筒组件的剖切顶部透视图。
图4是本发明的外轴承套筒的分解剖切顶部透视图，该外轴承套筒用于使用定位环的传统组件。
图5a是本发明的外轴承套筒的分解顶部图，该外轴承套筒用于使用螺母固定件的传统组件。
图5b是图5a所示的外轴承套筒的装配后的底部视图。
具体实施方式
用于硬盘驱动器的磁头磁盘组件使用旋转致动器设备，该设备包括限定致动器旋转轴线的枢轴。在硬盘驱动器中，磁头悬浮组件把磁头滑移器定位在磁盘上方，以便于读取和写入信息到盘。从网络服务器到个人电脑和桌面工作站到笔记本系统的范围内，对于硬盘驱动器的容量需求比以往更快地增加。由于还期望每兆字节的成本更低，增加磁盘和磁头的传统方法越来越不合适。作为替代，主要的工程挑战是要持续改善驱动器可靠性、成本和使用寿命。
描述了一种改进的枢轴轴承组件20。参考图3a和3b，示出了优选实施例的剖切透视图，其中图3a示出了枢轴轴承组件20的分解横截面视图，该枢轴轴承组件包括悬臂21和具有质量减少的外套筒23的枢轴轴承座22。本发明允许多种新颖的低成本设计的改进，用于将枢轴轴承座22附连到悬臂21。首先，悬臂由金属冲压(stamp)而成，该金属为铝或钢，同时形成其周边。内螺纹24加工在悬臂的冲出孔内。其次，匹配的外螺纹25形成在套筒26上，以使得悬臂20和枢轴轴承座22可拆卸地装配。枢轴轴承座22具有形成在其中的内部间隔件27，用于在双轴承28a和28b之间维持一空间，主要使得仅与每个轴承的外圈接触。传统的带内螺纹的衬套29包括第一端外轴直径以紧密配合轴承28a和28b的内圈，还包括具有肩部的第二端以提供对下轴承28b的内圈的支承。所述优选实施例减少了外套筒的质量，由此导致更低的材料成本，同时螺纹组件减少了总零件数，因此，简化了制造过程还降低了成本。
参考图4、5a和5b，示出了本发明的替换实施例，其可被用于传统的附连方法，以通过减少用于组件的零件数来降低装配成本。
在图4中示出了外轴承套筒31的横截面分解视图，其设置在腔孔32中以使得凸缘表面33搁置在悬臂34的顶表面上。传统的定位环34通过使用工具(未示出)迫使孔35a和35b分开而被胀开且被插入到沟槽36中，该沟槽被设置为使得沟槽的顶边缘与悬臂的底表面邻接，在那里，把外轴承套筒牢固地固定到悬臂34。
参考图5a和5b，其中5a是外轴承套筒41的横截面分解视图，其具有形成在外套筒表面上的外螺纹42a。外轴承套筒41被放置在腔孔43中，以使得凸缘表面44搁置在悬臂45的表面的顶部上。具有匹配螺纹42b的传统螺母固定件46被放置、转动和紧固，以把外轴承套筒41固定到悬臂45。图5b是图5a的倒转视图，仅出于清楚的目的而示出。
总之，轴承组件，其连接到硬盘驱动器的致动器悬臂，该组件包括致动器悬臂，该悬臂由金属冲压而成，具有顶表面和底表面以及限定致动器旋转轴线的螺纹孔结构。轴承座包括质量减少的外套筒，该外套筒具有上柱形构件并带有带凸缘的下构件，上柱形构件具有螺纹以与悬臂的螺纹孔结构相配合。质量减少的外套筒具有内部间隔构件，以把传统的双轴承的外圈隔开。
虽然本发明参考其优选实施例而被具体地示出和描述，本领域技术人员应理解，可进行各种形式和细节的改变而不离开本发明的精神和范围。

Claims (27)

1.一种轴承组件，其被连接到硬盘驱动器的致动器悬臂，该组件包括：
致动器悬臂，其由金属冲压而成，所述悬臂具有顶表面和底表面以及限定致动器旋转轴线的螺纹孔结构；
轴承座，其具有质量减少的外套筒，所述外套筒具有上柱形构件并带有带凸缘的下构件，所述上柱形构件具有螺纹以与所述悬臂的所述螺纹孔结构相配合；
所述外套筒具有内间隔构件。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述致动器悬臂由金属冲压而成，该金属选自包括铝或钢的组。
3.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述外套筒的所述下凸缘是在所述外套筒的配合期间对所述致动器悬臂的限位止挡部。
4.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述内间隔构件把传统双轴承的外圈隔开。
5.如权利要求1所述的轴承组件，其中，传统内衬套被用于接收传统枢轴，该枢轴限定所述致动器旋转轴线。
6.如权利要求5所述的轴承组件，其中，所述传统枢轴成为使所述轴承组件固定到所述枢轴的有效结构。
7.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述组件能获得用于低成本入门级硬盘驱动器的低成本结构。
8.一种轴承组件，其连接到硬盘驱动器的致动器悬臂，该组件包括：
致动器悬臂，其由金属冲压而成，所述悬臂具有与底表面隔开的顶表面以及限定致动器旋转轴线的孔结构；
轴承座，其具有质量减少的外套筒，所述外套筒具有上凸缘端和下柱形端；
所述下柱形端具有形成在其直径上的沟槽；
所述下柱形端滑动配合到所述孔结构中，此后，所述上凸缘端搁置在所述致动器悬臂的所述顶表面上；
定位环，其被插入到所述沟槽中，在其中把所述轴承固定到所述致动器悬臂，
所述外套筒具有内间隔构件。
9.如权利要求8所述的轴承组件，其中，所述致动器悬臂由金属冲压而成，该金属选自包括铝或钢的组。
10.如权利要求8所述的轴承组件，其中，所述外套筒的所述上凸缘是在所述外套筒的配合后对所述致动器悬臂的所述顶表面的限位止挡部。
11.如权利要求8所述的轴承组件，其中，所述内间隔构件把传统双轴承的外圈隔开。
12.如权利要求8所述的轴承组件，其中，传统内衬套被用于接收传统枢轴，该枢轴限定所述致动器旋转轴线。
13.如权利要求12所述的轴承组件，其中，所述传统枢轴成为使所述轴承组件固定到所述枢轴的有效结构。
14.如权利要求12所述的轴承组件，其中，所述组件能获得用于低成本入门级硬盘驱动器的低成本结构。
15.一种轴承组件，其连接到硬盘驱动器的致动器悬臂，该轴承组件包括：
致动器悬臂，其由金属冲压而成，所述悬臂具有与底表面隔开的顶表面以及限定致动器旋转轴线的孔结构；
轴承座，其具有质量减少的外套筒，所述外套筒具有上凸缘端部和下柱形端；
所述下柱形端具有形成在其直径上的螺纹；
所述下柱形端滑动配合到所述孔结构中，此后，所述上凸缘端搁置在所述致动器悬臂的所述顶表面上；
传统螺母固定件把所述质量减少的外套筒固定到所述致动器悬臂，
所述外套筒具有内间隔构件。
16.如权利要求15所述的轴承组件，其中，所述致动器悬臂由金属冲压而成，该金属选自包括铝或钢的组。
17.如权利要求15所述的轴承组件，其中，所述外套筒的所述上凸缘是在所述外套筒的配合后对所述致动器悬臂的所述顶表面的限位止挡部。
18.如权利要求15所述的轴承组件，其中，所述间隔构件把传统双轴承的外圈隔开。
19.如权利要求15所述的轴承组件，其中，传统内衬套被用于接收传统枢轴，该枢轴限定所述致动器旋转轴线。
20.如权利要求19所述的轴承组件，其中，所述传统枢轴成为使所述轴承组件固定到所述枢轴的有效结构。
21.如权利要求15所述的轴承组件，其中，所述组件能获得用于低成本入门级硬盘驱动器的低成本结构。
22.一种用于把轴承附连至单磁头硬盘驱动器的方法，该方法包括步骤：
提供由金属冲压而成的致动器悬臂，所述悬臂具有顶表面和底表面以及限定致动器旋转轴线的螺纹孔结构；
提供具有质量减少的外套筒的轴承座，所述外套筒具有上柱形构件并带有带凸缘的下构件，所述上柱形构件具有螺纹以与所述悬臂的所述螺纹孔结构配合；
所述外套筒具有内间隔构件。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述致动器悬臂由金属冲压而成，该金属选自包括铝或钢的组。
24.如权利要求22所述的方法，其中，所述外套筒的所述上凸缘提供在所述外套筒的配合后对所述致动器悬臂的所述顶表面的限位止挡部。
25.如权利要求22所述的方法，其中，所述内间隔构件提供传统双轴承的外圈之间的分隔。
26.如权利要求22所述的方法，其中，提供传统内衬套用于接收传统枢轴，该枢轴限定所述致动器旋转轴线。
27.如权利要求22所述的方法，其中，所述组件能获得用于低成本入门级硬盘驱动器的低成本结构。
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