CN1254808C - 硬盘驱动器的盘夹及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬盘驱动器的盘夹,用于将存储数据的盘固定到硬盘驱动器的芯轴马达,所述盘夹包括:沿所述盘夹的外周边形成的压靠部分,用以沿铅直方向压靠盘的上表面;在径向上于所述压靠部分内侧沿周向形成的应力分布部分,具有向上凸起的弯曲形状以散布施加于盘的应力;以及多个螺钉连接孔,螺钉插入其中以便连接于芯轴马达的上端部,所述多个螺钉连接孔在径向上于所述应力分布部分内侧沿周向以预定间隔设置。此外,本发明还涉及包括上述盘夹的硬盘驱动器以及上述盘夹的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬盘驱动器的盘夹,且特别涉及一种硬盘驱动器的盘夹,其中施加于盘的应力可以沿径向均匀分布。
背景技术
硬盘驱动器(HDDs)是计算机辅助存储装置,其使用磁头在和从一盘上记录和重现数据。
图1是表示传统硬盘驱动器的分解透视图。图2是图1所示硬盘驱动器的铅直剖面视图。
参加各附图,硬盘驱动器包括壳体10、安装在壳体10中并转动磁盘(硬盘)20的芯轴马达30,以及驱动器40,具有用于将数据记录在盘20上以及从盘20重现数据的磁头。
安装在计算机主体中的壳体10包括用于支撑芯轴马达30和驱动器40的底板11,以及连接于底板11的上部并通过包罩盘20对其进行保护的盖板12。通常,壳体10由不锈钢或铝制成。
用于转动盘20的芯轴马达30安装在底板11上。芯轴马达30的轴32固定地安装。毂36一般通过将轴承34设置在毂36与轴32之间而可转动地安装在轴32的外圆周处。
盘20是用于记录数据的记录介质,且一个或多个盘可以通过彼此间隔开预定距离予以安装以便可由芯轴马达30转动。当多个盘20安装在芯轴马达30上时,一环形间隔件50设置在盘20之间已在盘20之间保持一间隙。用于将盘20牢固地固定于芯轴马达30的盘卡60通过螺钉70连接于芯轴马达30的上端部。
驱动器40可以通过一音圈马达48绕安装在底板11上的枢转轴47转动。驱动器40包括连接于枢转轴47以便能够枢转的臂46以及安装在臂46上并支撑一滑动器42的悬臂44,一磁头(未示出)安装在滑动器42上以便弹性偏压向盘20的表面。当接通电源且盘20开始转动时,产生由气压造成的提升力且相应地滑动器42被抬起。由于滑动器42被抬升而处于盘20转动造成的提升力与悬臂44的弹性力相平衡的高度处,安装在滑动器42上的磁头与转动的盘20保持一预定的距离并相对于盘20记录和重现数据。
在硬盘驱动器中,数据记录和重现由距盘20很小间隔处的提升在以高速旋转的盘20上方的磁头进行。因此,当在盘20上记录数据或从盘20重现数据时,盘20自身平面度方面的缺陷或在组装步骤中产生的盘20的平面度方面的缺陷可能是造成错误信号的主要因素。特别是,在组装步骤中产生的盘20的平面度方面的缺陷是由由盘夹60施加于盘20的应力的不规则分布造成的。
图3表示传统盘夹的实例。参见该图,孔62形成在盘夹60的中心处,且多个螺钉连接孔64同心地形成在孔62的外侧。当例如设置八个螺钉连接孔64时,螺钉连接于每隔一个的螺钉连接孔64,使得总共四个螺钉连接孔64由螺钉连接。沿铅直方向靠压盘20上表面的靠压部分68形成在盘夹60的外周边部分处。
当盘夹60连接于芯轴马达30时,由于螺钉的夹紧力造成的应力施加于盘夹60的压靠部分68与盘20之间的接触部分(未示出)。这里,应力集中在螺纹连接部分且应力直接传递给盘20。因此,施加于盘20的应力在圆周方向不是均匀分布的。结果,在盘20上产生弯曲,从而盘20的平面度劣化。
用于应力不规则分布造成的盘平面度缺陷在盘转动期间增加重复的偏转(run out)(PRO)。最终,当受到机械冲击或热冲击时会产生螺纹连接松脱现象盘滑动现象。
具有上述形状的盘夹60通过机加工金属例如不锈钢或铝合金制成。
图3B表示传统盘夹的另一实例。参见该图,盘夹80包括包括一孔部82、螺钉连接孔84以及铅直靠压部分88,类似于图3A中所示的盘夹60。由于盘夹80可以通过冲压加工来制造,制造成本比图3A的通过机加工制造的盘夹60的成本低。不过,图3B中所示的盘夹80同样在盘上产生不规则的应力分布。
图4A和4B分别是传统盘夹又一实例的透视图和沿图4A线A-A截取的铅直剖面视图。
图4A和4B中所示的盘夹90研制用来解决上述传统盘夹的问题。盘夹90包括孔部分92、多个螺钉连接孔94a和94b、以及压靠部分98。然而,形成在盘夹90外边缘部分处的压靠部分98的轮廓具有向下即朝向盘突起的弯曲形状。而且,盘夹90的中心部分具有略微上凸的拱顶形状。压靠部分98的外周边的高度随螺钉连接孔94a和94b位置变化。即,当四个螺钉连接于每隔一个的螺钉连接孔94a或94b时,连接有螺钉的螺钉连接孔94a外侧的外周边的高度H1形成得大于没有连接有螺钉的螺钉连接孔94b外侧的外周边的高度H2。因此,压靠部分98外周边部分的高度以90°间隔重复为高或低。
在上述盘夹90中,由于压靠部分98的刚性随位置而变化,因此螺纹连接部分与非螺纹连接部分之间的应力方面的差异能够得以补偿。因此,施加于盘的应力在某种程度上沿周向均匀分布。
然而,在具有上述结构的盘夹90中,由于应力集中其上的部分随连接螺钉的数目而变化,因此压靠部分98外周部分的高度应当按照螺钉夹紧力的变化采取不同的设计方式。因此,这样一种盘夹难于设计和制造,且不能通用于各种类型的硬盘驱动器。
发明内容
为解决上述和其他问题,本发明提供了一种硬盘驱动器的盘夹,具有向上突起的应力分布部分,从而施加于盘的应力可以沿盘的圆周方向均匀分布。
为实现上述目的,根据本发明第一方面,提供了一种硬盘驱动器的盘夹,用于将存储数据的盘固定到硬盘驱动器的芯轴马达,所述盘夹包括:沿所述盘夹的外周边形成的压靠部分,用以沿铅直方向压靠盘的上表面;在径向上于所述压靠部分内侧沿周向形成的应力分布部分,具有向上凸起的弯曲形状以散布施加于盘的应力;以及多个螺钉连接孔,螺钉插入其中以便连接于芯轴马达的上端部,所述多个螺钉连接孔在径向上于所述应力分布部分内侧沿周向以预定间隔设置;所述压靠部分具有下凸的弯曲形状;
所述应力分布部分的曲率半径大于或等于所述压靠部分的曲率半径;
所述压靠部分连续形成于所述应力分布部分处。
优选地,所述盘夹遍及盘夹的整个部分具有相同的厚度。
优选地,所述盘夹具有一拱顶形状,其中心部分总体上上凸,且当盘夹通过螺钉连接于芯轴马达时,所述盘夹总体上为平的。
优选地,所述盘夹由具有预定弹性的金属材料制成。
根据本发明另一方面,提供了一种用于计算机的硬盘驱动器,包括用于将数据存储盘固定于硬盘驱动器的芯轴马达的盘夹,其中所述盘夹为根据本发明第一方面的盘夹。
根据本发明又一方面,提供了一种硬盘驱动器的盘夹的制造方法,所述盘夹用于将数据存储盘固定于硬盘驱动器的芯轴马达,所述盘夹包括:沿所述盘夹的外周边形成的压靠部分,用以沿铅直方向压靠盘的上表面;在径向上于所述压靠部分内侧沿周向形成的应力分布部分,具有向上凸起的弯曲形状以散布施加于盘的应力;以及多个螺钉连接孔,螺钉插入其中以便连接于芯轴马达的上端部,所述多个螺钉连接孔在径向上于所述应力分布部分内侧沿周向以预定间隔设置;所述压靠部分具有下凸的弯曲形状;所述应力分布部分的曲率半径大于或等于所述压靠部分的曲率半径;所述压靠部分连续形成于所述应力分布部分处
所述方法包括下述步骤:
将具有预定弹性的金属板切割成圆形件;
压力加工所述圆形件以形成所述压靠部分、应力分布部分以及螺钉连接孔。
因此,采用本发明技术方案,由于施加于盘的应力利用应力分布部分沿盘的周向均匀分布,改善了盘的平面度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明,其中:
图1是说明传统硬盘驱动器的分解透视图;
图2是说明图1硬盘驱动器的铅直剖面视图;
图3A是说明传统盘夹的一个实例的局部切除的透视图;
图3B是说明传统盘夹的另一个实例的局部切除的透视图;
图4A和4B是说明传统硬盘驱动器又一实例的透视图以及沿图4A的A-A线截取的铅直剖面视图;
图5是说明本发明硬盘驱动器的盘夹部分的透视图;
图6是说明图5中所示的盘夹部分的铅直剖面视图,其表明螺钉连接于芯轴马达之前的状态;
图7是说明图5中所示的盘夹部分的铅直剖面视图,其表明螺钉连接于芯轴马达之后的状态;以及
图8是曲线图,表示本发明与传统技术之间的由盘夹沿盘的周向作用在盘上的应力分布。
具体实施方式
参加图5和6,硬盘驱动器通常包括至少一个盘20、转动盘20的芯轴马达30以及具有磁头(未示出)以在盘20上记录数据和从盘20上重现数据的驱动器40。芯轴马达30的轴32固定地安装。毂36通过在毂36和轴32之间设置轴承34而可转动地安装在轴32的外圆周上。盘20围绕毂36的外圆周插装。当安装多个盘20时,环形间隔件50围绕毂36的外圆周插装以在各盘20之间保持一间隔。当关掉电源且盘停止转动时磁头安装其上的滑动器42位于其上的停驻区域21设置在盘20的内周边测。存储数据的数据区域22设置在停驻区域21的外侧。驱动器40包括安装在硬盘驱动器中以便能够枢转的臂46,以及安装在臂46上并支撑具有磁头的滑动器42以便弹性偏压向盘20的表面的悬臂44。由于滑动器42由盘20的转动产生的提升力提升到距盘20一预定高度处,安装在滑动器42上的磁头在保持距转动的盘20一预定间隔处的同时相对于盘20记录和重现数据。
在具有上述结构的硬盘驱动器中,本发明的盘夹60用于将作为记录数据的记录介质的磁盘(硬盘)20固定到硬盘驱动器的芯轴马达30上。
盘夹160包括在盘夹160外周边处形成的压靠部分168、形成在压靠部分169内侧处的应力分布部分166,以及设置在应力分布部分166内侧的多个螺钉连接孔164。芯轴马达30的轴32插入其中的孔眼162可以形成在盘夹160的中心部分处,即位于螺钉连接孔164内侧。
压靠部分168遍及整个边缘部分沿盘夹160的外周边形成以沿铅直方向压靠盘20的上表面。虽然压靠部分168可以具有平的形状,优选地,其具有图中所示的下凸的轮廓形状。
多个螺钉连接孔164沿盘夹160的周向以预定间隔布置。连接于芯轴马达30的上端部的螺钉170插装于螺钉连接孔164中。图5中,示出了八个螺钉连接孔164,而示出了四个螺钉170。由于这仅只是本发明的一个实例,螺钉连接孔164与螺钉170可以以不同数目设置。而且,不是每一个螺钉连接孔164都需要由螺钉170进行连接。即,如图5所示,仅只四个螺钉170可以连接于每隔一个的螺钉连接孔164。
于压靠部分168和螺钉连接孔164之间形成的应力分布部分166具有上凸形状的轮廓以沿圆周方向分布施加于盘20的应力。虽然图中没有示出,不仅一个应力分布部分而且两或多个应力分布部分可以连续形成。
如图6中所示,盘夹160优选地具有拱顶形状,使得其中心部分作为整体向上拱起。如图7所示,具有上述结构的盘夹160承受变形而总体上成为平的,因为当螺钉170连接于芯轴马达30时,突起的中心部分被螺钉170压下。盘夹160的这种变形使得螺钉170的夹紧力更为可靠地传递到盘20。
当螺钉170连接到芯轴马达30的上端部时,夹紧力经由弯曲的应力分布部分166传递到压靠部分168。压靠部分168接触盘20的上表面并沿铅直方向下压盘20。因此,应力施加于接触依靠部分168的盘20的通过部分上。换句话说,由夹紧力产生的应力集中在连接于螺钉170的螺钉连接孔164上。因此,应力围绕螺钉连接孔164沿周向不规则分布。应力传递到弯曲的应力分布部分166。即,应力分布部分166的弯曲半径R1略微增加。传递到弯曲的应力分布部分166的应力于变形步骤期间由应力分布部分166吸收并沿圆周方向散布,于是,被散布的应力传递到压靠部分168而压靠部分168压靠盘20。因此,由螺钉170的夹紧力产生的应力不直接传递到压靠部分168,而是由应力分布部分166沿圆周方向散布开并随后传递到压靠部分168。这样,施加于盘20的应力沿周向均匀分布。
如上所述,施加于盘20的应力可以由本发明的盘夹160沿周向均匀分布。因此,盘20的平面度得以改善,使得盘20的振动降低而磁头的数据记录/重现能力及其可靠性得以改善。
而且,由于本发明的盘夹160沿周向具有相同的形状和厚度,可以进行均匀的应力散布操作而不论连接于螺钉连接孔164的螺钉170的数目如何。因此,本发明的盘夹160可以通用于各种类型的硬盘驱动器而无需象图4A的传统盘夹90那样改变设计。
盘夹160优选地遍及其整个部分具有相同的厚度。这是为了在将应力经由两盘夹160传递到盘的步骤期间防止应力集中在盘夹160的任何一个部分,即薄的部分。虽然压靠部分168可以在径向上与应力分别部分166间隔开,优选地,压靠部分168于应力分布部分166处连续形成。这样,应力分布部分166与压靠部分168的变形相互联系,且应力可以顺利地从应力分布部分166传递到压靠部分168。
图8是曲线图,表示本发明与传统技术之间的由盘夹沿周向作用在盘上的应力分布的比较结果。
在图8的曲线图中,铅直轴线表示于盘夹的压靠部分与盘相接触的部分处施加于盘的铅直应力,水平轴线表示沿盘圆周方向的位置。在该测试中,由于盘夹由四个螺钉在90°间隔处予以连接,水平轴线上45°角处的位置表示进行螺钉连接的部位,而0°和90°角度处的位置表示没有进行螺钉连接的部位。R1表示应力分布部分的弯曲处的半径,而R2表示压靠部分弯曲处的半径(参见图6)。因此,R1表示为“0”时示出了使用不存在应力分布部分的传统盘夹的测试结果,而R1大于或等于R2时表示使用本发明盘夹的测试结果。
参见图8的曲线图,当使用本发明的盘夹(R1=R2和R1>R2)时,可以看到,与使用传统盘夹(R1=0)的情形相比,最大与最小应力间的差显著减小。特别是,当使用R1大于R2的盘夹时,可以看到,随位置而变的应力变化最小。
结果,可以说应力分布部分的曲率半径R1大于或等于压靠部分的曲率半径R2的盘夹表现出优异的应力分布效果。
在参见图5和6,由于本发明的盘夹160遍及其整个部分具有相同的厚度,盘夹160可以通过压力加工制造。即,通过将一呈现预定弹性的金属板件,例如铝或不锈钢,切成一圆形,并进行压力加工,盘夹160的各个组成部份,即应力分布部分166、压靠部分168、螺钉连接孔164以及孔眼162可以同时形成,这样,在按照本发明的盘夹160中,与其中各个组成部份通过机加工制造的传统盘夹相比可以降低制造成本。
如上所述,在按照本发明的硬盘驱动器的盘夹中,由于施加于盘的应力能够通过应力分布部分沿盘的圆周方向均匀地分布,改善了盘的平面度。于是,降低了盘的振动,改善了磁头的数据记录/重现能力及其可靠性。而且,本发明的盘夹可以通用于各种硬盘驱动器。此外,由于本发明的盘夹可以通过压力加工金属件制造,使得盘夹的制造相对简单且能够降低制造成本。
虽然参照其实施例对本发明进行了特别图示和说明,业内人士应当理解,在不背离本发明精神和范围的情况下可以在形式和细节方面作出改进。
Claims (6)
1.一种硬盘驱动器的盘夹,用于将存储数据的盘固定到硬盘驱动器的芯轴马达上,所述盘夹包括:
沿所述盘夹的外周边形成的压靠部分,用以沿铅直方向压靠盘的上表面;
在径向上于所述压靠部分内侧沿周向形成的应力分布部分,具有向上凸起的弯曲形状以散布施加于盘的应力;以及
多个螺钉连接孔,螺钉插入其中以便连接于芯轴马达的上端部,所述多个螺钉连接孔在径向上于所述应力分布部分内侧沿周向以预定间隔设置;
所述压靠部分具有下凸的弯曲形状;
所述应力分布部分的曲率半径大于或等于所述压靠部分的曲率半径;
所述压靠部分连续形成于所述应力分布部分处。
2.如权利要求1所述的盘夹,其特征在于,所述盘夹遍及盘夹的整个部分具有相同的厚度。
3.如权利要求1所述的盘夹,其特征在于,所述盘夹具有一拱顶形状,其中心部分总体上上凸,且当盘夹通过螺钉连接于芯轴马达时,所述盘夹总体上为平的。
4.如权利要求1所述的盘夹,其特征在于,所述盘夹由具有预定弹性的金属材料制成。
5.一种用于计算机的硬盘驱动器,包括用于将数据存储盘固定于硬盘驱动器的芯轴马达的盘夹,其中所述盘夹为权利要求1-5中任一项所述的盘夹。
6.一种硬盘驱动器的盘夹的制造方法,所述盘夹用于将数据存储盘固定于硬盘驱动器的芯轴马达,所述盘夹包括:
沿所述盘夹的外周边形成的压靠部分,用以沿铅直方向压靠盘的上表面;
在径向上于所述压靠部分内侧沿周向形成的应力分布部分,具有向上凸起的弯曲形状以散布施加于盘的应力;以及
多个螺钉连接孔,螺钉插入其中以便连接于芯轴马达的上端部,所述多个螺钉连接孔在径向上于所述应力分布部分内侧沿周向以预定间隔设置;
所述压靠部分具有下凸的弯曲形状;
所述应力分布部分的曲率半径大于或等于所述压靠部分的曲率半径;
所述压靠部分连续形成于所述应力分布部分处;
所述方法包括下述步骤:
将具有预定弹性的金属板切割成圆形件;
压力加工所述圆形件以形成所述压靠部分、应力分布部分以及螺钉连接孔。
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