CN110060710A - 安装组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及安装组件。公开了一种用于在内部和外部构件(36，50)之间提供过盈配合的公差环(10)。所述公差环(10)包括可变形的带，所述可变形的带具有多个围绕其圆周径向延伸的突出物，其中，所述突出物包括一组由未成型的区域(11)分开的轴向间隔开的凸起物(12，13)，该凸起物(12，13)组在周向上靠近轴向细长的凸起物(15)，该轴向细长的凸起物(15)的轴向长度跨越该轴向间隔开的凸起物组的轴向长度。凸起物的这种布置便于将固位力传递给由多个独立部分组成的构件，该构件例如由两个或多个被分隔元件(58)分开的轴承(54，56)组成。

Description

安装组件

分案申请信息

本发明专利申请是申请日为2008年4月23日、申请号为200810093211.9、发明名称为“安装组件”的发明专利申请案的分案申请。

技术领域

本发明涉及包括配对的内部和外部构件的装置，所述内部和外部构件通过公差环安装在一起。例如，本发明可以用于将臂安装在轴承上以形成枢轴。

背景技术

已知通过公差环将配对的内部和外部构件连接在一起。例如，公差环可以夹在一根轴之间，所述轴放置在一个在框架中形成的相应的孔中，或公差环可以作为力限制器(force limiter)以允许在轴和框架之间传递转矩。使用公差环容许内部和外部构件在直径上有微小变化，而基本不影响它们的相互连接。

一般地，公差环包括弹性材料带，例如，诸如弹簧钢的金属，该弹性材料带的端部彼此相互接近以形成环。突出物的条带从所述环向外径向延伸或朝环的中心向内径向延伸。突出物可以是形成物，可能是规则的形成物，诸如皱褶、脊、波状物或指状物。因此所述带包括未成型的区域，突出物从该区域延伸，例如径向延伸。

使用中，公差环放置在构件之间，例如放置在轴和框架中的孔之间的环形空间内，以便突出物被压缩在内部和外部构件之间。每一个突出物充当一个弹簧并施加径向力压靠构件，从而在构件之间提供过盈配合。当转矩由环传递的时候，内部或外部构件的旋转将在另一个构件中产生类似的旋转。同样地，当直线力由环传递的时候，每个构件的直线移动将在外部构件中产生类似的直线移动。

如果力(旋转的或直线的)施加到内部和外部构件的一个或两个上，以便在所述构件之间的合力超过一个阈值，则内部和外部构件可以相对于彼此移动，即，公差环使得它们滑动。

尽管公差环通常包括弹性材料条带，该弹性材料条带弯曲以使得易于形成环，例如，通过重叠条带的端部，但它们也可以制作为环形带。

在组装构件之间具有过盈配合的装置的过程中，一般将公差环相对于第一(内部或外部)构件保持固定，而移动第二构件与所述第一构件形成配对啮合，从而接触和压缩公差环的突出物以提供所述过盈配合。组装装置所需力的大小可以取决于突出物的刚度和所需的压缩程度。同样地，在公差环的最终位置由其传递的载荷以及因此所提供的固位力的大小或可以传递的转矩也可以取决于压缩力的大小和突出物的刚度和/或构型。

在硬盘驱动器(HDD)枢轴机构(pivot mount)中有一个使用公差环的示例，其中公差环在可旋转枢轴和安装到枢轴的臂之间提供了轴向固位能力。在常规枢轴装配中，公差环在臂和安装到轴的轴承之间提供了过盈配合。一般地，轴承包括两对座圈，该座圈被一个分隔器彼此轴向分开。因为枢轴装配中的构件非常小且灵敏，因此轴承经常被环绕的套管保护起来(“套管枢轴”)。套管通常具有在其内表面上加工的分隔器。在这种布置中，公差环夹在套管和臂之间。虽然套管枢轴不易损坏并且因此较少对硬盘驱动器的性能产生不利影响，但是为在套管的内表面上形成分隔器所需的精确加工以及为在枢轴装配的生产中使用较少材料的期望导致引入了无套管枢轴。

在无套管枢轴中，座圈的每一部分的外座圈是暴露的，并且分隔器包括在座圈之间轴向放置(“浮动的”)的环形带。分隔器被施加在轴承上的轴向预压力保持在适当位置。在这种布置中，公差环放置在轴承的外座圈和臂之间。

发明内容

最通常地，本发明提供了一种公差环构型，该公差环构型可以给无套管枢轴提供更大的稳定性。需要两对座圈和分隔器之间的稳定性以提供枢轴的一致性。本发明的构型可以用来平衡由公差环施加在枢轴的外表面上的力。通过平衡由轴承的轴向分开的外座圈所承受的力，每一对座圈的内部和外部座圈可以基本保持彼此平行，这提供了一致性的可能并且可以减少对枢轴转矩的影响，该枢轴转矩与在组件中安装枢轴相关。

根据本发明的第一个方面，可以提供一种用于在内部构件和外部构件之间提供过盈配合的公差环，该公差环包括可变形的带，该可变形的带具有多个围绕其圆周径向延伸的突出物，其中，该突出物包括一组轴向间隔开的凸起物，该轴向间隔开的凸起物组在周向上靠近轴向细长的凸起物，该轴向细长的凸起物的轴向长度跨越(span)该轴向间隔开的凸起物组的轴向长度(axial extent)。径向突出物可以相对于带向内或向外延伸。

使用中，轴向细长的凸起物可以用来沿着内部或外部构件的轴向平衡公差环的固位力。因此，如果内部(或外部)构件包括多个轴向布置的独立部分，轴向细长的凸起物可以将固位力分散在各独立部分之间。

使用中，可以布置该轴向间隔开的凸起物组，以在内部和/或外部构件上更精确地标定固位力将要作用的位置。该轴向间隔开的凸起物组包括一列两个或多个凸起物，该凸起物在轴向上对准。凸起物可以是不连续的。它们可以具有相同的形状。如果内部(或外部)构件包括多个轴向布置的独立部分，那么可以布置该轴向间隔开的凸起物组的每一个突起物，以将固位力传递到各自的独立部分。例如，独立部分可以包括轴承；每一个凸起物都可以作用在各自的轴承的外部座圈上。

轴向细长的凸起物的轴向长度可以与该间隔开的凸起物组的轴向长度相对应。在一个实施方案中，轴向细长的凸起物的最外部的轴向边缘可以与该间隔开的凸起物组的最外部轴向边缘位于共同的圆周上。这可以确保任何沿着这些边缘作用的力围绕内部和/或外部构件的圆周对准。

可以具有多个轴向细长的凸起物，该凸起物围绕公差环的圆周以一定角度间隔放置。间隔角可以是固定的，例如以提供细长的凸起物的轴对称构型。

在一个实施方案中，具有三个围绕公差环圆周基本等同地间隔开的轴向细长的凸起物。具有与内部和/或外部构件分散接触的三个点可以使得公差环在安装时非常稳定。

可以具有多个轴向间隔开的凸起物组。如果还具有多于一个的细长的凸起物，那么这些组可以与细长的凸起物交替或可以在一对细长的凸起物之间具有两组或多组。每一组凸起物都可以与其它组的相应凸起物在周向上对准，以围绕公差环产生均匀的影响。因此，这些凸起物组可以提供两个或多个周向系列的突出物，每一系列与其它系列轴向间隔开并独立于其它系列。每一系列中的突出物可以围绕公差环的圆周均匀间隔开。

在一个实施方案中，在每一凸起物组中都具有一对波状物。

每一个突出物都可以包括圆形脊，例如波状物，该脊上升到径向峰并从径向峰下落。在这样一个实例中，由突出物传递的力围绕力相交所述带所处的边缘集中(力的“轨迹”)。因此，通过将该组凸起物的每一个放置在具体位置上，可以标定由那些凸起物传递的力，而细长的凸起物可以将它的传递的力分散到更宽的广度上。因此本发明既获得力标定又获得力平衡。

带可以是弹性开口环，例如，围绕内部构件的周界部分延伸的敞开材料圈。突出物的构型围绕环的圆周相对于开口可以对称。这种布置可以特别稳定。

内部和外部构件可以包括轴，该轴可接收在一个在框架中形成的孔中。该孔可以全部延伸通过框架或仅仅部分延伸通过或进入框架。在一个实施方案中，框架可以是用于硬盘驱动器的臂，而轴可以是用于该臂的枢轴。该枢轴可以包括一对轴承，该对轴承被分隔元件彼此分开。该分隔元件和轴承可以基本连续地布置，以形成用于接收公差环的外表面。

该凸起物组的每一个部件可以被布置，以将力传递到各自的轴承的外座圈，同时布置轴向细长的凸起物以接触(即将力传递到)两个轴承的外座圈和分隔元件。因此，该凸起物组的每一个部件的力轨迹全部集中在各自的轴承的外部座圈上，而轴向细长的凸起物的力轨迹横跨枢轴的构件(例如轴承和分隔元件)。

根据本发明的第二个方面，可以提供装置，该装置包括内部构件、与内部构件配对的外部构件、和放置在内部和外部构件之间的公差环，该公差环包括带，该带具有多个围绕它的圆周径向延伸的突出物，该径向延伸的突出物在内部和外部构件之间是可压缩的，其中突出物包括一组轴向间隔开的凸起物，该凸起物组在周向上靠近轴向细长的凸起物，该轴向细长的凸起物的轴向长度与该轴向间隔开的凸起物组的轴向长度相对应。内部构件可以由多个轴向靠近的次构件(sub-component)构成。该轴向间隔开的凸起物组的每一个部件都可以被布置，以接触各自的次构件，同时轴向细长的凸起物可以接触多个次构件。例如，内部构件可以是用于如上所述的HDD枢轴装配的枢轴。

本发明的其它方面可以包括一种组装根据本发明第二个方面的装置的方法，以及一种包括根据第一个方面的公差环的预组装组件，该公差环牢固地安装到轴上或框架的孔中。

附图说明

以下参考附图描述本发明的实施方案，其中：

图1示出了常规HDD枢轴机构的俯视图，该枢轴机构包括公差环；

图2示出了沿着图1所示的HDD枢轴机构的线X-X的剖面图；

图3示出了图1所示的HDD的臂和套管枢轴之间的联接器的特写；

图4示出了公差环的立体图，该公差环是本发明的一个实施方案；

图5示出了图4所示的公差环的侧视图；

图6(a)示出了图4所示的公差环的俯视图，图6(b)和图6(c)示出了各自沿着线A-A和B-B的横剖面；

图7(a)是穿过具有无套管枢轴的HDD枢轴机构的第一个剖面图，该无套管枢轴是本发明的另一个实施方案；

图7(b)是穿过图7(a)所示的HDD枢轴机构的第二个剖面图；以及

图8是公差环在枢轴的外表面上的力轨迹的侧视图的示意图。

具体实施方式

图1示出了已知的HDD枢轴机构30，其包括用于保持磁记录盘的臂32和枢轴34，该枢轴34在一个轴承上可围绕一个轴旋转。公差环(在图1中未示出)在枢轴34和臂32之间提供了过盈配合，以便该臂与枢轴一起旋转。

图2示出了沿着图1的线X-X的剖面图。图2示出了臂32包括圆周框架36，该圆周框架36包括一个孔，枢轴34接收于该孔中。枢轴34包括可旋转套管部件42，该可旋转套管部件42通过一对轴承40、41连接到轴38。因此图2示出了套管枢轴的一个实施例。公差环安装在可旋转套管部件42的外表面和在圆周框架36中形成的孔的内表面之间。这在图3中更详细地示出，其中可以看到，公差环20在可旋转套管部件42和圆周框架36之间压缩，该公差环20具有与轴承40、41基本对准的波状物。

在图3中可以看到，可旋转套管部件42包括一个整体分隔元件43，该整体分隔元件43将轴承40、41分开。

图4示出了公差环10，该公差环10是本发明的一个实施方案。它适于与无套管枢轴，即，没有可旋转套管构件的枢轴，一起使用，其中轴承的外座圈暴露于公差环并与公差环接触。公差环10包括弹性材料的环形带11，该弹性材料例如是弹簧(例如非碳)钢，该环形带11可以通过使矩形的材料板变形而成。公差环10可以依尺寸加工成精密的组件，例如，公差环10可以具有小于16mm的直径和小于0.2mm的厚度。

带11具有轴向开口14，即它的两个圆周边缘没有相遇。因此当一个轴(内部构件)沿着公差环10的轴线插入的时候，公差环10能够径向打开。向外张开的凸缘16作为用于插入轴的导向装置围绕带11的顶部边缘设置。

带11包括多个向外突出的波状物12、13、15，该波状物12、13、15充当径向延伸的突出物。波状物12、13、15是可压缩的，以在内部和外部构件(例如，在以上给出的实施例中分别是枢轴和圆周框架)之间提供过盈配合。每一个波状物12、13、15包括周向延伸的圆形脊，该脊上升到径向峰并从径向峰下落。每一个波状物12、13、15从它的轴向边缘逐渐变细到峰。

波状物12、13、15形成两种类型。第一种类型具有类似于常规波状物的构型。在图4所示的实施方案中，波状物12、13是第一种类型的实施例。波状物12、13充当一个轴向间隔开的凸起物组；在图4所示的实施方案中，具有多个围绕带11等角度间隔开的这样的组。在每一组(“双重”波状物)中有两个相同的波状物位于同一轴向列中。波状物15是第二种类型的实施例。它充当轴向延伸的凸起物，其轴向长度与该轴向间隔开的波状物12、13组的轴向长度相对应。

因此，波状物15在带上的一个轴向位置突出，该轴向位置与在轴向间隔开的波状物12、13之间的间隙相对应。而且，细长的波状物15的轴向边缘与在轴向间隔开的波状物组中的波状物12、13的外边缘对准。

在实施方案中，具有多个细长的波状物15和多组双重波状物12、13，该波状物15和波状物12、13围绕带11的圆周交替放置。布置该构型以使得双重波状物12、13放置靠近开口14的每一个边缘。这给突出物的构型提供了能够使得公差环在使用中更稳定的对称性。

实施方案的更多视图显示在图5、6(a)、6(b)和6(c)中。图5示出了一个侧视图，而图6(a)、6(b)和6(c)示出了波状物12、13、15的剖视图的形状。

图7(a)和7(b)示出了贯穿装置的剖视图，其中公差环10用在无套管枢轴50和外部构件的圆周框架36之间，该外部构件例如是用于HDD枢轴机构的臂。无套管枢轴包括中空中心轴52，该中空中心轴52具有一对连接到中心轴52的轴承54、56。轴承54、56被环形分隔元件58轴向分开。枢轴50不具有套管，因此每一个轴承54、56的外座圈和分隔元件58形成枢轴的外表面。这些构件彼此不相连接；它们在预压轴向力下浮动在合适位置，当轴承54、56连接到轴52时，该预压轴向力施加到轴承54、56的内座圈。通过将枢轴的外表面和圆周框架36的内表面接触，公差环提供了过盈配合。

图7(a)示出了在具有两个全然相反的双重波状物12、13的位置贯穿装置的剖视图。每一个波状物12、13基本与各自的轴承54、56的外座圈对准，以传递波状物12、13的力到其轴承。

将力传递到用于稳定操作的轴承以及减少枢轴转矩，这是重要的。另一方面，由于轴承54、56和分隔元件58是浮动的，存在传递的力可能是不平衡的风险。图7(b)示出了在具有两个全然相反的桥形波状物15的位置贯穿装置的剖视图。由桥形波状物15所传递的力延伸横过三个构件54、56、58，并且因此可以平衡作用在枢轴50上的力。

图8示出了波状物12、13、15的传递的力轨迹的示意图，以说明上述作用。图8是无套管枢轴50的侧视图，同时轴承54、56的外座圈和分隔元件58暴露出来。在图8中，波状物12、13、15的力轨迹是叠合的。轨迹60、62定位在各自的轴承54、56上。这些表示由双重波状物12、13所传递的力。轨迹64在分隔元件58上横跨在轴承54、56之间。此轨迹表示由跨接波状物15所传递的力。

Claims (21)

1.一种公差环，包括：

可变形的带，其具有顶部边缘和底部边缘；

多个第一类型的径向延伸突出物，其部分地围绕所述可变形的带的圆周在所述顶部边缘和所述底部边缘之间延伸，其中所述第一类型的径向延伸突出物中的每一者包括相邻的上部突出物和设置在所述带的相对轴端的下部突出物，其中所述上部突出物和所述下部突出物在所述环的轴向上通过所述带的未成型区域间隔开，所述未成型区域从所述上部突出物延伸到所述下部突出物，使得所述未成型区域具有从所述上部突出物到所述下部突出物所限定的长度，其中所述第一类型的径向延伸突出物中的每一者经配置以在上部元件上提供上部固位力以及在下部元件上提供下部固位力，其中所述上部固位力与所述下部固持力间隔开，并且间隔所述带的所述未成型区域的距离，且沿着所述带的所述未成型区域的整个长度没有提供固位力；和

多个第二类型的径向延伸突出物，其部分地围绕所述可变形的带的圆周在所述顶部边缘和所述底部边缘之间延伸，其中所述第二类型的径向延伸突出物的每一者包含从所述可变形的带的所述顶部边缘附近延伸到所述可变形的带的所述底部边缘的细长的突出物，因此经配置以提供跨越上部元件、下部元件和安装在所述上部元件和所述下部元件之间的分隔件的桥接固位力。

2.根据权利要求1所述的公差环，其中所述第一类型和第二类型的径向延伸突出物中的每一者相对于所述带向内延伸。

3.根据权利要求1所述的公差环，其中所述第一类型和第二类型的径向延伸突出物中的每一者相对于所述带向外延伸。

4.根据权利要求1所述的公差环，其中所述第一类型的径向延伸突出物的最外部轴向边缘与所述第二类型的径向延伸突出物的最外部轴向边缘位于共同的圆周上。

5.根据权利要求1所述的公差环，其中所述第一类型的径向延伸突出物和所述第二类型的径向延伸突出物围绕所述带的圆周交替地设置。

6.根据权利要求5所述的公差环，其中所述第一类型的径向延伸突出物与所述第二类型的径向延伸突出物在周向上对准。

7.如权利要求5所述的公差环，其中所述径向延伸的突出物围绕所述带的圆周均匀地间隔开。

8.根据权利要求1所述的公差环，其中所述带是弹性开口环。

9.根据权利要求8所述的公差环，所述带包括沿所述带的长度的轴向开口，其中所述轴向开口在每一侧通过所述第一类型的径向延伸突出物侧接。

10.根据权利要求1所述的公差环，其进一步包括小于16mm的直径。

11.根据权利要求1所述的公差环，其进一步包括小于0.2mm的厚度。

12.根据权利要求1所述的公差环，其进一步包括围绕所述可变形的带的所述顶部边缘的喇叭形凸缘。

13.如权利要求12所述的公差环，所述喇叭形凸缘向外张开。

14.根据权利要求1所述的公差环，所述公差环经配置以完全安装在孔内，使得所述公差环的任何部分都不延伸超过所述孔。

15.一种公差环，包括：

可变形的带，其具有顶部边缘和底部边缘；

多个细长的突出物，其部分地围绕所述可变形的带的圆周延伸，其中每个细长的突出物包括从所述可变形的带的所述顶部边缘附近延伸到所述可变形的带的所述底部边缘附近的细长的突出物，以提供从所述可变形的带的所述顶部边缘附近延伸到所述可变形的带的所述底部边缘附近的细长固位力；以及

多个双重突出物，其部分地围绕所述可变形的带的圆周延伸，其中所述双面突出物的每一者包括邻近所述带的所述顶部边缘的上部突出物和邻近所述带的所述底部边缘的下部突出物，其中所述上部突出物和所述下部突出物在所述环的轴向上通过所述带的未成型区域间隔开，所述未成形区域具有从所述上部突出物到所述下部突出物所限定的长度，其中每个双重突出物经配置以提供邻近于所述可变形的带的所述顶部边缘的上部固位力轨迹和邻近于所述可变形的带的所述底部边缘的下部固位力轨迹，其中所述上部固位力轨迹与所述下部固位力轨迹间隔一定距离，且其中沿着所述未成型区域的整个长度没有提供固位力。

16.一种装置，包括：

内部构件、与所述内部构件配对的外部构件、以及位于所述内部构件和所述外部构件之间的公差环，所述公差环包括带，所述带具有多个围绕其圆周径向延伸的突出物，所述突出物在所述内部构件和外部构件之间可压缩，其中所述突出物包括一组轴向间隔开的凸起物，所述轴向间隔开的凸起物组在周向上靠近轴向细长的凸起物，所述轴向细长的凸起物的轴向长度跨越所述一组轴向间隔开的凸起物的轴向长度；以及

所述内部构件包括多个轴向靠近的次构件，所述一组轴向间隔开的凸起物中的每一个部件经布置以将力传递给各自的次构件，且所述轴向细长的凸起物经布置以将力传递给多个次构件。

17.根据权利要求16所述的装置，所述内部构件包括轴，所述轴可接收在形成于框架中的孔中。

18.根据权利要求17所述的装置，所述框架是用于硬盘驱动器的臂，所述轴是用于所述臂的枢轴，所述枢轴包括一对被分隔元件彼此分开的轴承，所述分隔元件和轴承基本连续地布置，以形成用于接收所述公差环的外表面。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述一组凸起物中的每一个部件都被布置以将力传递到各自的轴承的外座圈，而轴向细长的凸起物被布置以将力传递到两个轴承的外座圈和分隔元件。

20.一种用于装置的预组装组件布置，所述布置包括内部构件、与所述内部构件配对的外部构件、以及位于所述内部构件和外部构件之间的公差环，所述预组装组件包括牢固地安装到轴上或孔内的公差环，其特征在于，所述公差环包括可变形的带，所述带具有多个围绕其圆周径向延伸的突出物，其中所述突出物包括多组轴向间隔开的凸起物和具有单个凸起物的轴向细长的多个凸起物，每个轴向间隔开的凸起物组在周向上靠近围绕所述带的所述圆周的轴向细长凸起物的各自单个凸起物，并且与所述各自单个凸起物交替设置，且所述多个轴向细长的凸起物中的单个凸起物的轴向长度跨越所述轴向间隔开的凸起物组的轴向长度。

21.一种组装装置的方法，所述装置包括具有多个轴向靠近的次构件的内部构件、与所述内部构件配对的外部构件、以及位于所述内部构件和外部构件之间的公差环，所述方法包括：

将公差环安装在所述内部构件或外部构件上，所述公差环包括带，所述带具有多个围绕其圆周径向延伸的突出物，其中，所述突出物包括一组轴向间隔开的凸起物，所述轴向间隔开的凸起物组在周向上靠近轴向细长的凸起物，所述轴向细长的凸起物的轴向长度跨越所述轴向间隔开的凸起物组的轴向长度；以及

配对所述内部构件和外部构件，从而压缩公差环上的突出物，以在内部构件和外部构件之间提供过盈配合，使得所述轴向间隔开的凸起物组中的每一组件将力传递给各自的次构件，且所述轴向细长的凸起物将力传递给多个所述次构件。