DE4446902C2

DE4446902C2 - Befestigungseinrichtung für einen Spindelmotor in einem Festplattenlaufwerk

Info

Publication number: DE4446902C2
Application number: DE4446902A
Authority: DE
Inventors: Woo-Cheol Jeong; Jin-Tai Chung
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: KR0149533B1; KR950020619A; US5602697A; DE4446902A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung für einen Spindelmotor in einem Festplattenlaufwerk mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein solches Festplatten laufwerk wird als Zusatzspeicher für Computer eingesetzt, wo bei entsprechende Festplatten in dem Festplattenlaufwerk durch einen an einer Basisplatte befestigten Spindelmotor ge dreht werden.

Eine nachfolgend erwähnte Bezeichnung "NRRO (Non Repeatable Run Out = nicht wiederholbarer Rundlauffehler)" bezeichnet ein Phänomen, das durch nichtperiodische Verstellung bei Dre hung eines Spindelmotors um seine Achse hervorgerufen wird. Das NRRO betrifft die Arbeitsgenauigkeit, Stoßfestigkeit und Festigkeit der Lager.

Ein aus der Praxis bekanntes Festplattenlaufwerk nach Fig. 1 und 2 weist einen Spindelmotor 56 auf, der eine Festplatte mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht. Auf einer Ba sisplatte 50 ist der Spindelmotor 56 befestigt. Dieser weist eine Nabe 58 mit Ausnehmungen 60 zur Aufnahme von Schrauben köpfen und Schraubenlöcher 62 auf. Die Basisplatte 50 ist aus Metall gegossen und weist eine Nabenmontagefläche 52 und Ein schraublöcher 54 auf. Die Nabenmontagefläche 52 wird durch genaues Bearbeiten einer Oberfläche der Basisplatte 50 gebil det.

Nach Fig. 2 ist die Nabe 58 des Spindelmotors 56 auf der Na benmontagefläche 52 der Basisplatte 50 montiert und Schrauben 64 sind in die Einschraublöcher 54 der Basisplatte 50 durch die Schraubenlöcher 62 der Nabe 58 eingedreht, so daß der Spindelmotor 56 auf der Basisplatte 50 befestigt ist.

Da die Präzision der Oberflächenbearbeitung der Basisplatte begrenzt ist, befindet sich der Spindelmotor 56, siehe Fig. 3, nur in stellenweisen Kontakt mit der Basisplatte 50, weil mikroskopisch die Kontaktfläche dazwischen nicht völlig eben ist, sondern eine Ebene mit Vorsprüngen und Vertiefungen ist. Daher berührt die Nabe des Spindelmotors stellenweise die Na benmontagefläche der Basisplatte, wobei zwischen nicht mit einander in Kontakt stehenden Abschnitten Lücken vorhanden sind.

Solch ein stellenweiser Kontakt ergibt eine nichtlineare Steifheit des entsprechenden Befestigungsteils. Das heißt, der vibrierende Spindelmotor und die Basisplatte weisen zwi schen den Kontaktflächen eine sich ändernde Druckkraft auf. Proportional zur Zunahme der Druckkraft wird die Kontaktflä che vergrößert und proportional zur Abnahme der Druckkraft nimmt die Kontaktfläche ab. Das bedeutet, daß die Druckkraft an jeder Kontaktstelle die Steifigkeit des Befestigungsteils beeinflußt. Solche Nichtlinearitäten führen zu Vibrationen niedriger Frequenz der Strukturen und produzieren das relati ve Versetzen zwischen Spindelmotor und Basisplatte.

Daher hat in dem Festplattenlaufwerk die Vibration des Spin delmotors einen negativen Einfluß auf die NRRO-Charakteristik. Dies bewirkt Spurfehler bei der Festplatte, wenn der Kopf zum Lesen und Schreiben von Informationen rela tiv zur Festplatte bewegt wird. Der Spurfehler erzeugt physi sche Fehler während eines Eingabe-/Ausgabevorganges, wodurch die Zuverlässigkeit des Festplattenlaufwerks herabgesetzt wird.

Das von außen abgeschirmte Innere des Festplattenlaufwerks erfordert normalerweise einen hohen Reinheitsgrad zum fehler freien Betrieb. Daher sollte das Innere des Festplattenlauf werks vor möglicher Verschmutzung durch Staub oder Gas ge schützt werden. Dies kann nur durch zusätzliche Oberflächen bearbeitung der Basisplatte im Bereich des Spindelmotors er zielt werden, um die Luftdichtigkeit des Festplattenlaufwerks sicherzustellen. Um die Rauhigkeit und Ebenheit der Oberflä che zu vermindern, bzw. zu verbessern, ist viel Arbeit nötig, wodurch die Produktionskosten stark erhöht werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbes serte Befestigungseinrichtung für den Spindelmotor mit gerin geren Vibrationen und weniger NRRO bei reduzierter Herstel lungszeit und -kosten bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungseinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Durch die kreisförmige und ringsegmentförmige Ausbildung der Stützeinrichtung wird die Kontaktfläche zwischen Nabe und Ba sisplatte reduziert, so daß höhere Druckkräfte bei der Befe stigung des Spindelmotors an der Basisplatte auftreten, wo durch weniger Vibrationen auftreten und eine höhere Steifig keit erzielt wird. Gleichzeitig wird der Arbeitsaufwand zur Oberflächenbearbeitung herabgesetzt und die Produktionskosten gesenkt.

Vorteilhafte Weiterbildung ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.

Gattungsfremde Montagesysteme oder Befestigungsvorrichtungen für Elektromotore sind aus IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 17, Nr. 1, Juni 1974, Seiten 129 bis 130 und JP 4-359647A bekannt.

In der ersten vorangehend genannten Druckschrift wird ein ge räuschreduziertes Montagesystem für kleine Elektromotore of fenbart, bei dem ein Motor an einer Basisplatte montiert wird. Zum Montieren des Motors wird ein scheibenähnliches Teil mit einer Anzahl von Ausnehmungen in seinem Umfang be reitgestellt. Innerhalb dieser Ausnehmungen und am Außenum fang der Basisplatte sind Schubpuffer, ein Druckpuffer und sekundäre Druckpuffer angeordnet. Diese Puffer sind aus einem gummiähnlichen Material. Die Basisplatte weist entsprechende Stützflächen zum Abstützen der Puffer auf. Durch diese Anord nung von Puffern und Abstützflächen soll sich eine gute Ge räusch- und Vibrationsdämpfung ergeben. Bei normalem Betrieb unter normaler Last sollen die Puffer eine ausreichende Ab stützung für den Motor gewährleisten.

Die zweite oben genannte Druckschrift offenbart ein vibrati onsverminderndes Gummiteil zur Anordnung zwischen einem Chas sis und einem Motor. Das Gummiteil besteht aus einem ersten und einem zweiten Teil zur Befestigung eines Motors und einem dritten und einem vierten Teil zur Befestigung des Chassis, wobei diese Teile an oberen und unteren Enden eines zylindri schen, elastischen Teils radial nach außen abstehen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung beigefügten Figuren erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Basisplatte und eines Spindelmotors eines bekannten Festplatten laufwerks;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht nach Fig. 1 mit auf der Basisplatte montiertem Spindelmotor;

Fig. 3 eine geschnittene und vergrößerte Seitenansicht von einer Kontaktfläche zwischen einer Nabe des Spin delmotors und der Basisplatte nach Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von Basisplatte und Spindelmotor gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht nach Fig. 4 mit auf der Basisplatte montiertem Spindelmotor, und

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Nabe des Spindelmotors nach Fig. 5 in Kontakt mit der Basisplatte.

Der Ausdruck "relatives Versetzen", der nachfolgend verwendet wird, beschreibt ein Versetzen von Punkten A und B mit je weils r_A und r_B zueinander entsprechend einer Gleichung

"r_AB = r_B-r_A".

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Festplatten laufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Spindelmotor 20 und eine Dichtung 26 sind auf einer Basisplatte 10 durch Schrauben 30 befestigbar. Der Spindelmotor 20 dreht eine Festplatte mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit.

Der Spindelmotor 20 hat eine Nabe 22 mit Schraubenkopfmonta geausnehmungen 23 und zugeordneten Schraubenlöchern 24. Die Basisplatte 10 ist aus Metall gegossen. Darüber hinaus weist die Basisplatte 10 eine Dichtungsmontagefläche 14, eine Stüt zeinrichtung 16 zum Auflegen der Nabe 22 des Spindelmotors 20 und Einschraublöcher 18 mit Innengewinde auf. Nach Fig. 6 ist Nabe 22 auf der Stützeinrichtung 16 montiert, welche präzise oberflächenbearbeitet ist. Die Dichtung 26 zum Erhalten der Luftdichtheit des Inneren des Festplattenlaufwerks ist auf der Dichtungsmontagefläche 14 aufgelegt. Die Stützeinrichtung 16 steht 0,7 mm bis 0,8 mm über die Dichtungsmontagefläche 15 nach oben vor. Die Stützeinrichtung 16 ist aus drei oder vier ringsegmentförmigen Stützabschnitten gebildet. Bei dem Festplattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 4, ist die Dichtung 26 auf der Dichtungsmontageoberfläche 14 auflegbar. Die Dichtung 26 hat Löcher 28, durch welche Schrauben durchsteckbar sind. Die Dichtung 26 ist aus Gummi oder schäumenden Polystyren hergestellt und weist eine Dicke von 1,5 mm auf.

Nach Fig. 5 und 6 ist die Nabe 22 des Spindelmotors 20 auf der Stützeinrichtung 16 der Basisplatte 10 montiert. Die Schrauben 30 sind in die Einschraublöcher 18 der Basisplatte 10 durch die Schraublöcher 24 der Nabe 22 eingeschraubt. Da durch ist der Spindelmotor 20 durch die Stützeinrichtung 16 abgestützt und an dieser befestigt. Die Dichtung 26, welche zwischen der Nabe 22 des Spindelmotors 20 und der Dichtungs montagefläche 14 der Basisplatte 10 angeordnet ist, ist auf 50 Prozent ihrer Dicke durch die Befestigungskräfte der Schrauben 30 komprimiert. Weiterhin wirkt die Befestigungs kraft der Schrauben 30 auf die Nabe des Spindelmotors 20 und die Stützeinrichtung 16, so daß dadurch eine Druckkraft er zeugt wird.

Wie zuvor erwähnt, ist bei dem Festplattenlaufwerk gemäß der vorliegenden Erfindung, der Spindelmotor 20 durch die Stüt zeinrichtung 16 der Basisplatte 10 abgestützt und an dieser befestigt, wobei Vibration des Spindelmotors reduziert wer den. Darüber hinaus, da die Druckkraft konstant auf der Kon taktfläche ist, ist es möglich, eine Stabilität gegenüber Vi brationen zu erhalten.

Bei dem bekannten Festplattenlaufwerk weist die Oberfläche der Basisplatte keine so glatte Oberfläche, wie beispielswei se Glas auf und weist in Wirklichkeit Vorsprünge und Vertie fungen auf. Daher steht der Spindelmotor 20, wie in Fig. 3 gezeigt, nur in teilweisem Kontakt mit der Stützeinrichtung. Während des Befestigens wird die Kraft im wesentlichen in kleine vorstehende Abschnitte eingeleitet, so daß die Steif heit der Kontaktfläche niedrig ist. Wenn die Steifigkeit niedrig ist, erhöht sich die Tendenz zum relativen Versetzen von Spindelmotor und Basisplatte. Dies ist das gleiche Prin zip wie bei einer Feder mit geringer Steifigkeit, die unter gleicher Krafteinwirkung weiter zusammengedrückt wird, als eine Feder mit hoher Steifigkeit. Gemäß der Befestigungsein richtung der vorliegenden Erfindung, ist ein Spindelmotor durch eine Anzahl beabstandeter ringsegmentförmiger Stützabschnitte bzw. Ringsegmente abgestützt, die die Kontaktkräfte konzentrieren, wodurch eine stabile Anordnung erhalten wird. Darüber hinaus entsteht als Vorteil, das die Arbeitskosten reduziert werden, wenn nur die verringerte Kontaktfläche genau bearbeitet wird.

Ebenso erhöht sich aufgrund der Deformation durch die Kraft konzentration auf die Stützeinrichtung 16, die Befestigungs kraft zwischen Nabe 22 des Spindelmotors und der Stützenrich tung 16, wodurch sich die Steifigkeit erhöht und ein relati ves Versetzen durch Vibration und Stöße nach der Montage des Spindelmotors im Vergleich zum Stand der Technik reduziert wird. Darüber hinaus ist die Linearität der Steifigkeit bes ser als vom Stand der Technik, da der Kontakt in der gleichen Fläche erfolgt.

Da das Festplattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung zusätz lich eine Dichtung zum Erhalten der Luftdichtheit seines In neren verwenden kann, entstehen insgesamt Vorzüge, die dazu führen, die Arbeitskosten zu minimalisieren durch Reduktion der benötigten Arbeitszeit und der benötigten Arbeitsschrit te, um die Kontaktfläche des Spindelmotors und der Basisplat te herzustellen, wodurch die Produktivität erhöht wird.

Claims

1. Befestigungseinrichtung zur Befestigung eines Spindelmo tors (20) in einer Basisplatte (10) eines Festplatten laufwerks mit einer Nabenmontagefläche in der Basisplatte (10) zur Lagerung einer Unterseite einer Nabe (22) des Spindelmotors (20) und einer Befestigungseinrichtung (18, 30) zum Befestigen von Nabe (22) und Basisplatte (10) aneinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenmontage fläche durch die Oberseite einer Stützeinrichtung (16) aus im wesentlichen kreisförmig angeordneten Ringsegmenten ge bildet ist.

2. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Dichteinrichtung (26) zwischen der Ba sisplatte (19) und der Unterseite der Nabe (22) sowie be nachbart zum Außenumfang der Stützeinrichtung (16) ange ordnet ist, wobei die Dichteinrichtung (26) einen zwi schen der Unterseite der Nabe, der Basisplatte und der Stützeinrichtung gebildeten Raum füllt.

3. Befestigungsinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung (16) wenigstens drei voneinander getrennte Ringsegmente aufweist.

4. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsein richtung (18, 30) eine Öffnung (18) mit Innengewinde in einem zurück versetzten Abschnitt der Basisplatte zwi schen zwei benachbarten Ringsegmenten der Stützeinrichtung (16) zur Aufnahme einer Schraube (30) durch ein Schrau benkopfloch (23) in der Nabe aufweist.

5. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung (26) ein Dichtring mit Öffnungen (28) ist, welche in we nigstens drei radial einwärts vom Dichtring vorstehenden Rippen gebildet sind, welche Rippen jeweils zwischen Streifen der Stützeinrichtung (16) angeordnet sind.

6. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung (26) aus Gummi oder schäumenden Polystyren hergestellt ist.

7. Befestigungseinrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung zum Einsetzen eines Teils der Nabe (22) in der Basisplatte (10) gebildet ist, welche von der Stützeinrichtung (16) umrandet ist.