CN103377666A - 能够减少碎片的用于磁盘驱动器的磁盘夹 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够减少碎片的用于磁盘驱动器的磁盘夹，该用于夹持磁盘驱动器内的多个盘的磁盘夹具有位于其对称中心处的单个紧固孔，所述紧固孔的尺寸适于使螺钉的轴穿过，所述螺钉的头部直径大于紧固孔。螺钉将磁盘夹紧固到支撑多个盘的马达毂套。磁盘夹在紧固螺钉上的小于头部的头部直径的最大直径处具有一个围绕紧固孔的沟。所述沟可以是圆形的，具有相对于紧固孔成一定角度的道钉状沟槽，或者可以是螺旋形的。所述螺旋形沟的直径以顺时针或逆时针方向朝向紧固孔减小。螺钉头部所覆盖的盘的中间部分被朝向紧固孔以负角偏置，从而迫使装配期间所产生的颗粒朝向磁盘夹的紧固孔。

Description

能够减少碎片的用于磁盘驱动器的磁盘夹
技术领域
本发明涉及磁盘驱动器，更具体地，涉及用于磁盘驱动器的磁盘夹，所述磁盘夹减少了在盘表面上的碎片迁移。
背景技术
工作站、个人计算机和膝上型计算机均需要在最小的物理区域内提供大量数据存储的磁盘驱动器。磁盘驱动器典型地包括通过主轴马达以恒定的高速度旋转的一个或更多个硬盘。通常，磁盘驱动器通过将换能器或读/写头定位到盘的相应磁道上而进行操作。通过使用在寻道操作期间旋转的致动器组件，信息被写入到磁盘上的磁道和从磁盘上的磁道读取信息。致动器被联接到控制致动器的定位以及换能器的读/写功能的控制电子设备。典型的致动器组件包括多个朝向盘延伸的致动器臂，并且从每个致动器臂伸出一个或更多个弯曲部分。安装在每个弯曲部分的远端处的是充当空气轴承的磁头，使得磁头能够以极为靠近相关联的盘的对应表面的方式浮动。由于多种原因，对于增加储存到盘上的信息密度的需求变得越来越大。提供将大量数据转移到硬盘或从硬盘转移大量数据的操作环境的多用户和多任务的操作系统工作站的增加、大型应用程序、笔记本和膝上型计算机的普及以及持续的朝着更高性能的微处理器的趋势都促成了该结果。这些系统的结构设计也不断地收缩，需要硬盘驱动器在系统内占用最小量的空间的同时具有大容量存储能力。
为了适应这些需求，存在对具有增加的储存容量的更小硬盘驱动器的需要。为了读取这种更加密集储存的信息，工程师们已降低了磁头和盘之间的间隙浮动高度。间隙浮动高度的减小导致在磁盘驱动器运行期间磁头和盘的数据部之间的接触增加。尽管如此，存在产业上的广泛被迫，希望减小换能器被保持在盘表面上的高度，同时不实际接触盘表面。
当换能器在旋转盘上浮动时，由于盘表面本身不平坦，所以浮动高度趋向于在正常浮动高度上下轻微波动。在较低的浮动高度处，浮动高度的改变可能导致换能器接触盘表面。这种断续的接触如果重复的话，会损坏换能器或盘，并且可能导致驱动失败。
在常规的磁盘驱动器中，磁盘堆被设置到主轴马达的圆柱形毂套上。磁盘夹被设置到毂套上的磁盘堆上方。夹持器的半径比毂套大，从而使夹持器的外径接触顶上的盘。多个螺钉或单个螺钉配合到位于磁盘夹中的通孔内。这些螺钉被旋拧到毂套中的孔洞内。当螺钉被拧紧时，施加到磁盘夹中间部分的力被转移到接触盘表面的磁盘夹的外圆周。这种力将盘牢牢固定到主轴马达的毂套。盘必须在相当大的力的作用下被牢牢固定，以防存在机械震动时一个或更多个盘产生任何滑动。盘在驱动器内即使有非常轻微的滑动也能导致换能器的机械失准，这能导致数据传输错误或失败。
在磁盘堆上装配磁盘夹趋向于产生微小的颗粒，所述颗粒趋向于分布在盘本身的表面上。这些小颗粒促使换能器接触盘表面，最后以磁头粉碎而告终。用于将磁盘夹牢牢固定到主轴马达的紧固螺钉越多，产生这些微小颗粒的机会越大。
因此，需要一种防止磁盘堆装配期间所产生的颗粒分散的磁盘夹。本发明针对这一问题提供了一种解决方案。
发明内容
在将磁盘堆装配到磁盘驱动器期间产生碎片颗粒，通过将这些颗粒捕获在围绕紧固孔形成到磁盘夹中的沟内而显著改善。所述沟被将磁盘夹紧固到马达毂套的螺钉的头部所覆盖。所述沟将螺钉向下扭转期间所产生的碎片保持在沟内部，介于沟和紧固孔之间。已发现各种沟设计都是有效的。除圆形沟之外，具有朝向紧固孔成一定角度的沟槽的钉状沟槽或者螺旋形沟都可有效地将碎片保持在螺钉的头部下面。将碎片保持在紧固螺钉的头部下面的另一个优选方法是朝向磁盘夹的紧固孔以负角偏置围绕紧固孔的区域(中间部分)。中间部分的该负角被迫装配期间所产生的颗粒向内朝向紧固孔，从而将颗粒捕获在紧固螺钉的头部下面。
附图说明
通过结合附图考虑以下的说明，本发明的确切本质及其目的和优势将变得显而易见，贯穿本发明的附图，相同的附图标记代表相同的部件，并且其中：
图1示出了磁盘驱动器组件的顶部剖视图；
图2示出了磁盘驱动器中的磁盘堆的顶部剖视图；
图3为磁盘夹和驱动马达毂套组件的横截面图；
图4为现有技术的磁盘夹的透视图；
图5为位于紧固孔处的磁盘夹的顶视图，举例说明了本发明的一个实施例；
图6为位于紧固孔处的磁盘夹的横截面图，所述磁盘夹通过紧固螺钉附接到马达毂套；
图7为向下保持磁盘夹的紧固螺钉一侧的横截面放大图；
图8为根据另一个优选实施例的磁盘夹的顶视图；
图9为根据又一个优选实施例的磁盘夹的顶视图；
图10为又一个优选实施例的顶视图；
图11为磁盘夹的横截面，所述磁盘夹通过单个螺钉附接到主轴马达毂套；
图12为通过单个螺钉连接到马达毂套的磁盘夹的横截面放大图，示出了磁盘夹的一个可替换的优选实施例；并且
图13为图12的通过单个螺钉连接到马达毂套的磁盘夹的横截面放大图，示出了在螺钉头部和磁盘夹之间的接触区域。
具体实施方式
图1表示磁盘驱动器11的剖面顶视图，所述磁盘驱动器具有一个或更多个硬盘13，每个硬盘都具有写入在其上的一系列数据磁道16中的信息。磁盘驱动器11利用至少一个换能器15读取信息以及将信息写入硬盘13。换能器15例如可以是常规的导电元件，或者可以是磁阻性元件。换能器15连接到致动器臂17。致动器臂17的移动受控于音圈马达21，以便绕着枢轴接合部19枢转。控制电路23用于控制致动器臂17以及磁盘驱动器11内的其它部件(未示出)的操作。
例如，在寻道操作期间，磁头15的磁迹位置越过盘13的表面移动。磁头15通过弯曲部分51连接到致动器臂17。
硬盘13可以是单个磁盘或磁盘堆。硬盘13通过磁盘夹25连接到主轴马达(未示出)。根据本发明，磁盘夹通过螺钉29将硬盘13附接到主轴马达的毂套。多个孔27位于磁盘夹25中，绕着紧固螺钉29周向间隔开。
磁盘夹25通过由紧固螺钉29施加的力而将硬盘13固定到马达的毂套。在磁盘驱动器11的运行期间，硬盘13通过马达旋转，并且致动器臂17越过硬盘13的表面移动换能器15，在换能器15和硬盘13之间转移数据。
参考图2、图3和图4，主轴马达(未示出)承载着大体圆柱形的毂套35，该毂套具有圆柱形的底部法兰39和从法兰39向上延伸的圆柱形头部37。头部37限定了位于中央的紧固件孔洞30。法兰39、毂套35、头部37和紧固件孔洞30全部优选基本为同中心的。然而，应当注意，根据本发明，毂套能够具有许多不同的构造。例如，该毂套能够包括若干个周向间隔开的紧固件孔洞，而不是位于中央的单个紧固件孔洞30。用于举例说明盘13的磁盘堆组件包括环形间隔体41，所述环形间隔体41被安装到毂套35上的从而使其围绕头部37延伸并搁置在法兰39上。应当记住，本发明能够不使用间隔体41。而且，在磁盘驱动器包括多个盘13的实施例中，多个间隔体41用于分隔每一个盘13。盘13接着被安装在毂套35上，从而使盘13绕着毂套头部37延伸并且被搁置在间隔体41上。盘13具有下数据表面33和上数据表面31。
图3所示的磁盘堆组件包括磁盘夹25。磁盘夹25在图4中被单独示出。磁盘夹25位于盘13的上表面31中央。轮缘49形成了磁盘夹25的外围或者外径。在磁盘夹中同中心定位的紧固孔45限定了用于插入紧固螺钉29的位于中央的空间。
应当记住，多个周向间隔开的紧固件孔45可用于与毂套头部37中的多个紧固件孔洞30配合。磁盘夹25优选由不锈钢制成，但是磁盘夹25能够由铝或者具有相似的预期特性的材料或者合金制成。
紧固螺钉29延伸穿过磁盘夹25的紧固件孔45并进入毂套35中的紧固件孔洞30。紧固螺钉29接合毂套35并将磁盘夹25的中间部分43向下拉超出其正常的静止位置，从而在轮缘49处产生应力以及恒定的向下压力。轮缘49接着将向下的压力施加到盘13的上表面31上，从而使盘13牢牢地保持到毂套35上的适当位置。
图4举例说明了现有技术的磁盘夹25。紧固孔45位于磁盘夹25内的中央，所述磁盘夹25优选被形成为圆形构件。多个通孔27绕着磁盘夹25的主要部分中的位于中央的紧固孔45而周向地定位。中间部分43围绕着平衡孔27内部的紧固孔45。加工孔51、53位于磁盘夹的主体内并介于磁盘夹的中间部分和外径之间。这些孔可以通过装配期间插入的扳手类工具而被利用，以阻止当附接磁盘夹25的螺钉被拧紧时磁盘夹和主轴马达的旋转。这些孔也用作定位参考的参考标记，用于将重量置于配重孔27内，以便在装配之后平衡磁盘堆。
图5为根据本发明一个优选实施例的磁盘夹的顶视图。图5示出了磁盘夹25的中间部分区域。围绕紧固孔45的是可以经蚀刻、激光切割或者金属加工(铸造)入磁盘夹中的沟55。
图6为图5的磁盘夹25被保持到毂套39(未示出)的头部37的横截面图。紧固螺钉29具有一个例如可以是六边形的内部紧固槽57。螺钉29上的头部与磁盘夹25的边缘在紧固孔45处重叠。围绕紧固孔45周向定位的是沟55。当磁盘夹被螺钉29向下保持时，所述沟55位于紧固螺钉29的头部下面。
图7更加清楚地举例说明了当螺钉29旋拧到毂套37中时位于紧固螺钉29的头部下面的沟55。
所述沟55具有在其嘴部测量的宽度以及从磁盘夹25的表面至沟的最深部分所测量的深度。沟深度优选介于0.00068英寸至0.00184英寸之间。沟宽度优选在从0.00200英寸到0.00427英寸中变化。
沟的尺寸不必大到使它在结构上损坏在该紧固点处的磁盘夹。然而，沟应当大到足以实现其保持碎片的功能，所述碎片是由于在磁盘夹25的表面上向下拧紧螺钉29而在紧固孔45的区域内形成且捕获在螺栓29的头部下面的，所述区域处在紧固孔和沟之间。
发明人采用利用了上述沟的磁盘夹所做的大量实验惊人地显示出位于硬盘表面上的磁盘驱动器内的碎片减少了，同时位于沟35和磁盘夹孔45的边缘之间的碎片增加了。
图8和图9举例说明了上述沟的可替换实施例。不是一个周向围绕紧固孔的连续沟，而是朝向紧固孔中心成一定角度的多个沟槽65、75围绕紧固孔45。所述沟槽65中的每一个均相对于紧固孔的中心成一定角度，从而使由于将螺钉拧紧到磁盘夹60上而产生的颗粒向内移动并落入多个沟65之一内。所述沟槽65、75被放置的角度可以改变。取决于螺钉的拧紧方向，所述沟槽可以是以顺时针方向或者逆时针方向弯曲的，从而，螺钉的拧紧在将所产生的颗粒移入所述沟槽65、75中的方向上。
图9示出了沟槽75具有平滑顶部73的磁盘夹71。这些平滑顶部消除了在螺钉头部的底部上的刮擦，从而减少了所产生的颗粒数量。在图8和图9所示的实施例中使用的沟槽65、75的数量优选在4到12个之间，这取决于磁盘夹的材料以及所需的拧紧力。图8和图9的沟槽65、75的深度和宽度与图5和图6中所示的周向沟槽55在尺寸上是相当的。
现在参照图10，磁盘夹79被示出为具有紧固孔81，并且螺旋形沟83围绕着紧固孔81。螺旋形沟离中心不具有恒定的径向距离，如同图5的圆周沟那样。而是，螺旋形沟沿着顺时针或逆时针方向朝着中心减小，这取决于紧固螺钉的用于向下拧紧磁盘夹的螺纹方向。
上述螺旋形沟、钉状沟槽和周向沟的最外侧部分的直径始终小于紧固螺钉的头部直径。
图11、图12和图13举例说明了本发明的可替换实施例，其同样被设计成保持装配期间所产生的颗粒，所述颗粒被捕获在紧固螺钉29的头部下面。如图11所示，磁盘夹25具有紧固孔45，紧固螺钉29位于紧固孔内，紧固螺钉经由毂套35中的紧固件孔洞30而旋拧到毂套35内。磁盘夹25具有围绕紧固孔45的中间部分87。
现有技术的通常做法是偏置这个中间部分87，从而当紧固螺钉29的头部将磁盘夹的中间部分87挤压到毂套35时，所述中间部分87将变平。
偏斜角同样用在磁盘夹的其它部分中。如美国专利US7209320所教导的，在盘至毂套的接触区域处，磁盘夹的外径具有从磁盘夹接触点的内部到外部向下偏斜的偏斜角。夹持期间施加的压力将因而沿着夹持表面提供更加平坦均匀的接触区域。现有技术未考虑到如本发明所提出的偏置磁盘夹的中间部分，或者甚至未意识到这样做的原因。
与通常的做法相反，本发明围绕磁盘夹25的紧固孔45以介于0和-3.5度之间的负角方向偏置该中间部分87。该负角在图12和13中被更清楚地示出。当被紧固螺钉29的头部紧固时，夹持盘25的中间部分87向下成一定角度。通过以这种方式向下偏置该中间部分，在将螺钉29旋拧到毂套35期间所产生的颗粒被迫向内朝向紧固孔45。发明人相信负角对颗粒的这种移动作出了贡献。在紧固螺钉29的头部和磁盘夹的中间部分87之间的初始接触位于螺钉头部的外径处，切断了颗粒通过该初始接触点的任何移动。
发明人已通过实验发现，与以向上方向刚性地偏置的磁盘夹或者扁平磁盘夹相比，当磁盘夹的中间部分87被以负角偏置时，多出相当可观量的颗粒被捕获在紧固螺钉29的头部下面。
应当理解，前述的公开仅描述了本发明的优选实施例。在不背离在权利要求书中提出的本发明的精神和范围的前提下，能够对其进行各种改变，以提供在将磁盘堆装配到磁盘驱动器期间所产生的碎片颗粒捕获的磁盘夹。所述颗粒被捕获在紧固螺钉的头部下面。

Claims (20)

1.一种用于磁盘驱动器的磁盘夹，所述磁盘驱动器包括至少一个存储盘，所述存储盘被支撑在由马达旋转的毂套上，所述磁盘夹包括：
圆形构件，所述圆形构件具有中心、顶表面、底表面和外径；
位于所述圆形构件的中心的至少一个紧固孔，所述至少一个紧固孔的尺寸适于使旋拧到所述毂套中的紧固螺钉的轴穿过，所述紧固螺钉的头部直径大于所述轴的直径；
形成到所述圆形构件中的、围绕所述紧固孔的沟，所述沟的直径大于所述紧固孔但小于所述紧固螺钉的头部直径。
2.根据权利要求1所述的磁盘夹，其中，围绕所述紧固孔的所述沟的深度为大约0.00068英寸至0.00184英寸。
3.根据权利要求1所述的磁盘夹，其中，围绕所述紧固孔的所述沟的宽度为大约0.00200英寸至0.00427英寸。
4.根据权利要求1所述的磁盘夹，其中，围绕所述紧固孔的所述沟的直径使得所述沟离所述紧固孔比离所述紧固螺钉的头部直径更近。
5.根据权利要求1所述的磁盘夹，其中，所述沟包括围绕所述紧固孔的多个钉状沟槽，每个沟槽都相对于所述紧固孔的中心成一定角度。
6.根据权利要求5所述的磁盘夹，其中，所述钉状沟槽是直的。
7.根据权利要求5所述的磁盘夹，其中，根据所述紧固螺钉的螺纹方向，所述钉状沟槽沿顺时针方向或逆时针方向弯曲。
8.根据权利要求5所述的磁盘夹，其中，所述沟槽的顶部是平滑的。
9.根据权利要求5所述的磁盘夹，其中，所述钉状沟槽的深度为大约0.00068英寸至0.00184英寸。
10.根据权利要求5所述的磁盘夹，其中，所述钉状沟槽的宽度为大约0.00200英寸至0.00427英寸。
11.根据权利要求5所述的磁盘夹，其中，4到12个钉状沟槽围绕所述紧固孔。
12.根据权利要求1所述的磁盘夹，其中，根据所述紧固螺钉的螺纹方向，所述沟沿着顺时针方向或逆时针方向、以朝着所述紧固孔的中心逐渐减小的直径呈螺旋形。
13.根据权利要求12所述的磁盘夹，其中，所述沟的外径小于所述紧固螺钉的头部直径。
14.根据权利要求13所述的磁盘夹，其中，所述螺旋形沟的深度为大约0.00068英寸至0.00184英寸。
15.根据权利要求12所述的磁盘夹，其中，所述螺旋形沟的宽度为大约0.0020英寸至0.0047英寸。
16.一种用于磁盘驱动器的磁盘夹，所述磁盘驱动器包括至少一个存储盘，所述存储盘被支撑在由马达旋转的毂套上，所述磁盘夹包括：
圆形构件，所述圆形构件具有中心、顶表面、底表面和外径；
位于所述圆形构件的中心的至少一个紧固孔；
围绕所述紧固孔的中间部分，所述中间部分被以向下的角度朝着所述紧固孔偏置。
17.根据权利要求16所述的磁盘夹，其中，所述中间部分的向下角度介于0°和-3.5°之间。
18.根据权利要求16所述的磁盘夹，其中，所述紧固孔的尺寸适于使旋拧到所述毂套中的紧固螺钉的轴穿过，所述紧固螺钉的头部直径大于所述轴的直径。
19.根据权利要求18所述的磁盘夹，其中，围绕所述紧固孔的所述中间部分的直径等于或小于所述头部直径。
20.根据权利要求17所述的磁盘夹，其中，所述中间部分的向下角度介于0°和-3.5°之间。
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