-
Gebiet der
Erfindung
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Drehlager, welches als miniaturisiertes
Lager und in hoher Präzision
für einen
Spindelmotor zum Antreiben eines Platte, wie einem Festplattenantriebsmechanismus
verwendet wird.
-
Stand der
Technik
-
Da
in letzter Zeit ein Personalcomputer rasch miniaturisiert worden
ist, besteht ebenfalls eine dringende Nachfrage für eine Miniaturisierung
eines Festplattenantriebsmechanismus für ein magnetisches Speichermedium
eines Computers. Weiter ist in einem Festplattenantriebsmechanismus,
um ein präzises
Eintragen und Auslesen von Informationen auszuführen, ein Kopf als ein Mittel
zum Schreiben und Auslesen notwendig, um einen Mechanismus zum Verfolgen
einer Spur der Scheibe präzise
zu verfolgen, zu bilden. Dementsprechend ist ein Stapelspeicheranordnungskopf
gefordert miniaturisiert zu sein und eine hohe Betriebspräzision zu
haben, um ein Schreiben in einer magnetischen Scheibe und Auslesen
von derselben auszuführen.
-
7 zeigt
eine innere Anordnung eines Festplattenantriebsmechanismus im Allgemeinen. Die
magnetische Scheibe D ist an einer Rotationsachse C1 bei
einem gegebenen Abstand in Vielzahl aufgereiht und durch einen nicht
gezeigten Spindelmotor angetrieben, um in einer einheitlichen Weise zu
rotieren. Die Mehrspurkopfanordnung (HSA) 1 umfasst eine
Kopfaufhängung 2 zum
Tragen eines magnetischen Kopfs (nicht gezeigt) an seiner Endspitze
und hat eine Struktur zum Schwenken um einen Stellblock 3, gebildet
mit einem Aufhängungstragabschnitt 3a zum
Tragen der Kopfaufhängung 2 durch
das Drehlager 4.
-
Das
Drehlager 4 ist an einer Drehachse C2 parallel
zur Rotationsachse C1 angeordnet und eine Achse 5 ist
in seinen Zentralabschnitt eingeführt. Weiter umfasst die Achse 5 eine
durch ein Lager hindurchlaufende Buchse 6. Da der Stellblock 3 an
der Buchse 6 befestigt ist, ist es möglich, jede Kopfaufhängung 2 schwingbar
um die Achse C2 zu machen.
-
Weiter
ist, obwohl es nicht gezeigt ist, an einem Ende 3b des
an der Drehachse C2 angeordneten, dem Kopfaufhängung 2 zugewandten
Ende 3b des Stellblocks 3, eine Spule bereit gestellt
und ein Magnet ist durch Aufspannen der Spule angeordnet, was einen
sogenannten Schwingspulenmotor darstellt. Durch Erregung des Schwingspulenmotors,
ist die HSA 1 um die Rotationsachse C2 geschwungen, um
zu ermöglichen,
dass die magnetische Scheibe D zur gewünschten Position der Scheibe
D verlagert wird.
-
8 zeigt
das Drehlager 4 der HSA 1 im Schnitt. Das Drehlager 4 ist
in einer einheitlichen Weise durch Anordnen zweier Radialkugellager 7 und 8 zwischen
der Achse 5 und der Buchse 6 gebildet. Weiter
ist zwischen den Radialkugellagern 7 und 8 ein
umlaufendes Distanzstück 9 angeordnet.
-
Zwei
Radialkugellager 7 und 8 stellen die leichtgängige Drehung
zwischen der Achse 5 und der Buchse 6 sicher und
durch die Anordnung in einem gegebenen Abstand sind diese an zwei
Punkten in der axialen Richtung getragen, um sicherzustellen, um
zu vermeiden, dass diese verwunden werden. Weiter stellt das Distanzstück 9 den
Abstand zwischen den Radialkugellagern 7 und 8 sicher
und ist notwendig, um beiden eine Druckbeaufschlagung zu geben.
Die Druckbeaufschlagung gibt einen Druck auf den Innenring 7a in
der axialen Richtung (untere Richtung in 8) und durch
eine Kugel 7b, einen Aussenring 7c, ein Distanzstück 9,
einen Aussenring 8c, eine Kugel 8b und einen Innenring 8a,
um auf einen Flanschabschnitt 5a der Achse, an welcher
der Innenring 8a anliegt, zu wirken, um ein Spiel der Radialkugellager 7 und 8 zu
absorbieren.
-
Wie
oben erwähnt,
stellt das Drehlager 4 die Drehpräzision des HSA 1 als
ein Lager sicher, durch Vorsehen zweier Radialkugellager 7, 8 und
dem Distanzstück 9.
Wie auch immer sind die Kosten der Radialkugellager 7 und 8,
welche die ganzen Kosten des Drehlagers 4 einnehmen, sehr
hoch gewesen und ein Hindernis der Kostenverminderung geworden.
Zudem sollte man sich in Acht nehmen, um eine Unebenheit der Teilepräzision des
Distanzstücks 9 und
Montagepräzision
von der Beeinflussung der Drehpräzision
des Drehlagers 4 zu verhindern. Weiter lässt eine
Schichtstruktur der zwei Lager 7, 8 und des Distanzstücks 9 die
Miniaturisierung des Drehlagers 4 schwierig werden und
bildete ein Hindernis gegen die Miniaturisierung von nicht nur der
HSA 1 aber auch dem Festplattenantriebsmechanismus.
-
CH-A-191
908 offenbart ein Drehlager, umfassend ein Lager, welches zwischen
einem ringförmigen
Blech mit C-förmigem
Querschnitt und einer Achse angeordnet ist. Das Ende der Achse hat
die Form eines Konus und liegt gegen Kugeln an, welche in einem
hutförmigen
Tragelement angeordnet sind.
-
DE-A-2125
596 offenbart ein Drehlager, umfassend ein Lager, angeordnet zwischen
einem Zylinderabschnitt einer Buchse und einem, an einem Ende der
Achse befestigten Zentrierbolzen, einen Ring von Kugellagern, welcher
zwischen dem Ende des Zentrierbolzens und einem geschlossenen Ende der
Buchse angeordnet ist, der Kugellagerring, welcher koaxial zu den
Zentrierachsen der Buchse und der Achse angeordnet sind und als
ein Zentriermittel für
die Achse wirken.
-
Die
vorliegende Erfindung ist im Licht der oben genannten Probleme gemacht
worden, der Zweck von ihr ist, die Miniaturisierung des Drehlagers zu
realisieren, die Montageschritte zu reduzieren und die Kosten davon
zu senken.
-
Das
obige Problem ist durch ein Drehlager mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Drehlager, welches
durch Zwischenstellen von Lagern zwischen der Buchse und der Achse,
eines zylindrischen Abschnitts der Buchse und der Achse eines Lagers
angeordnet ist, gebildet und an dem Ende der Achse ist ein Zentriermittel
für die
Achse und die Buchse vorgesehen.
-
In
der vorliegenden Erfindung ist am zwischen dem zylindrischen Abschnitt
der Buchse und der zylindrischen Oberfläche der Achse angeordneten
Lager eine Funktion gemacht, um hauptsächlich die Rotation der Buchse
und der Achse sicherzustellen, und am Zentriermittel ist eine Funktion
gemacht, primär
um sie am Auslenken zu hindern.
-
Weiter
ist besagtes Zentriermittel angepasst, um ein Punktkontaktmittel
zu werden, welches zwischen dem Ende der Achse und dem geschlossenen Ende
der Buchse an den Zentralachsen der Buchse und des Schafts angeordnet
ist.
-
Durch
diesen Aufbau ist das Zentriermittel angepasst, um Funktionen zu
haben, um die Buchse und die Achse am Auslenken zu hindern und während dem
Erlauben der Rotation der Buchse und der Achse, um die Druckbeaufschlagung
in der axialen Richtung der Achse zu erhalten.
-
Besagtes
Zentriermittel weist ausgesparte Abschnitte, vorgesehen an beiden,
dem geschlossenen Ende und dem Schaftende und Kugeln auf, welche
im Kontakt mit den ausgesparten Abschnitten sind. Durch diese Anordnung
sind das geschlossene Ende der Buchse und das Ende der Achse gemacht, um
im Punkt durch die Kugel zu kontaktieren. Dieser Punktkontakt ist
angepasst, um eine selbstzentrierende Funktion zu haben, da solch
ein Punktkontakt gebildet ist durch den Kontakt zwischen den, am
geschlossenen Ende angeordneten, ausgesparten Abschnitten und den
der Achse und dem Schaftende und der gebogenen Oberfläche der
Oberfläche
der Kugel, und besagte Kugel ist durch den ausgesparten Abschnitt
geführt.
-
Als
eine Alternative umfasst besagtes Punktkontaktmittel einen entweder
am geschlossenen Ende oder dem Achsende angeordneten ausgesparten
Abschnitt und einen am andern angeformten konvexen Abschnitt. Durch
diesen Aufbau sind das geschlossene Ende der Buchse und das Ende
der Achse durch den konvexen Abschnitt in Punktkontakt gebracht.
Dieser Punktkontakt ist angepasst um eine selbstzentrierende Funktion
zu haben, da solcher Punktkontakt durch den Kontakt zwischen dem
ausgesparten, entweder am geschlossenen Ende und dem Schaftende
angeordneten abgesetzten Abschnitt und dem konvexen Abschnitt des
andern erzeugt ist, der konvexe Abschnitt ist durch den abgesetzten
Abschnitt geführt
und hat eine selbstzentrierende Funktion.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist am geschlossenen Ende koaxial mit
der Achse ein umlaufender Vorsprung mit einem inneren Durchmesser,
welcher ein bisschen grösser
als der Achsdurchmesser ist, vorgesehen. Der umlaufende Vorsprung
hat eine Funktion zur Führung
der Achse bis die Achse in der Buchse eingebaut ist und schafft
gegeneinander einen Punktkontakt. Überdies wird, nach der Montage,
durch Applizieren eines Schmiermittels usw. zwischen der Achse und
dem umlaufenden Vorsprung, der Vorsprung auch als Führung wirken,
um die Achse an einer Auslenkung während ihrer Drehung zu hindern.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann durch Gestalten des äusseren
Rings des Lagers in einer einheitlichen Weise mit der Buchse die
Teileanzahl reduziert werden und die Steifigkeit der Buchse kann
auf Grund der erhöhten
Dicke der Buchse erhöht
werden.
-
Zudem
kann durch Gestalten des Innenrings des Lagers in einer einheitlichen
Weise mit der Achse die Teileanzahl reduziert werden und die Steifigkeit der
Achse kann auf Grund der erhöhten
Dicke der Achse erhöht
werden.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform des Drehlagers der
vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des Drehlagers der
vorliegenden Erfindung.
-
3 ist
eine Schnittansicht der dritten Ausführungsform des Drehlagers der
vorliegenden Erfindung.
-
4 sind Schnittansichten, welche verschiedene
Anwendungsbeispiele des Drehlagers gemäss der ersten, in 1 gezeigten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
-
5 sind Schnittansichten, welche verschiedene
Anwendungsbeispiele des Drehlagers gemäss der zweiten, in 2 gezeigten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
-
6 sind Schnittansichten, welche verschiedene
Anwendungsbeispiele des Drehlagers gemäss der dritten, in 3 gezeigten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
-
7 zeigt
einen Innenaufbau des Festplattenantriebsmechanismus im Allgemeinen.
-
8 ist
eine Schnittansicht des Drehlagers des in 7 gezeigten
Festplattenantriebsaufbaus.
-
Ausführungsform
-
Nachfolgend
werden die Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung, basierend auf den beiliegenden Zeichnungen
erklärt
werden.
-
1 zeigt
die erste Ausführungsform
des Drehlagers 10 der vorliegenden Erfindung. Das Drehlager 10 ist
durch die Kombination der Buchse 11 mit einem geschlossenen
Ende 11b und der Achse 12 gebildet. Und zwischen
dem zylindrischen Abschnitt 11a der Buchse 11 und
der zylindrischen Oberfläche 12a der
Achse 12 ist ein Radialkugellager 13 (Tiefrillenkugellager)
angeordnet. Weiter ist zwischen dem geschlossenen Ende 11b und
dem Achsende 12b ein Punktkontaktmittel an den Mittelachsen
der Buchse 11 und der Achse 12 angeordnet. In dieser
Ausführungsform
umfasst ein solches Punktkontaktmittel die abgesetzten Abschnitte 11c, 12c, welche
am geschlossenen Ende 11b beziehungsweise dem Achsende 12b angeordnet
sind und die Kugel 14, welche die abgesetzten Abschnitte 11c und 12c kontaktiert.
-
Der
aus der derart gestalteten ersten Ausführungsform zu erzielende Betrieb
und die Wirkung sind wie folgt. Erstens machen das geschlossene Ende 11b der
Buchse 11 und das Achsende 12b Punktkontakt durch
eine Kugel 14. Da dieser Punktkontakt durch den Kontakt
zwischen den konkaven Oberflächen
der ausgesparten Abschnitte 11c, 12c des geschlossenen
Endes 11b und des Achsendes 12b und der konvexen
Oberfläche
der Kugel 14 gebildet werden, kann es die Druckbeaufschlagung
in axialer Richtung zwischen beiden aufnehmen, während es die Drehung der Buchse 11 und
der Achse 12 erlaubt. Weiter ist, durch diese Druckbeaufschlagung,
die Kugel 14 durch die abgesetzten Abschnitte 11c, 12c geführt, was
es der Buchse 11 und der Achse 12 erlaubt, eine
selbstzentrierende Funktion zu besitzen. Weiter ist, durch Aufbringen
solch einer Druckbeaufschlagung, der innere Ring 13a des
Lagers 13 in axialer Richtung (nach unten in 1) durch
die Kugel 13b zum äusseren
Ring 13c ausgelenkt, um das Spiel des Kugellagers 13 aufzunehmen.
Als Hinweis, der Umfang der auf das Lager 13 aufzubringenden
Druckbeaufschlagung kann frei geändert
werden, beispielsweise durch Ändern
des Durchmessers der Kugel 14.
-
Dementsprechend
kann das Zentriermittel eine Funktion zum primären Verhindern, dass die Buchse 11 und
die Achse 12 ausgelenkt werden, aufweisen. Demzufolge wird
das Lager 13, welches zwischen dem zylindrischen Abschnitt 11a der
Buchse 11 und der zylindrischen Oberfläche 12a der Achse 12 angeordnet
ist, genügend,
um eine Funktion primär
zum Sichern der Rotation der Buchse 11 und der Achse 12 zu
besitzen, ohne den Schichtaufbau wie konventionell (wie in 8 gezeigt)
einzusetzen, d.h. zwei Lager 7, 8 und das Distanzstück 9,
durch lediglich ein Lager 13, wird es möglich, das Drehlager 10 mit
einer für
ein Lager der HSA 1 (7) notwendigen
Drehpräzision
zu bilden.
-
Die
Kostenreduktion aufgrund des Erstellens des Lagers 13 durch
ein einziges Stück
kann realisiert werden. Weiter ist durch Loswerden des konventionellen
Distanzstücks 9 (8)
die Reduktion der Teileanzahl realisiert und der Einfluss der Unebenheit
der Teilepräzision
des Distanzstücks 9 und der
Montagepräzision
ist eliminiert. Und es wird aufgrund des Nicht-Einsetzens des Schichtaufbaus
der zwei Lager und des Distanzstücks
möglich,
die Miniaturisierung des Drehlagers 10 zu beschleunigen.
-
Anschliessend
ist, bezugnehmend auf die Schnittansicht von 2, dass
Drehlager 15 gemäss der
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erklärt.
Als Hinweis, identische oder äquivalente
Teile zur ersten Ausführungsform
sind mit denselben Zeichen bezeichnet und die Erklärung ist
weggelassen.
-
Die
unterschiedliche Beschaffenheit des Drehlagers 15 der zweiten
Ausführungsform
zum Drehlager 10 der ersten Ausführungsform liegt im umlaufenden
Vorsprung 11d, welcher koaxial zur Achse 12 positioniert
ist und einen inneren Durchmesser hat, welcher ein wenig grösser als
der Durchmesser der Achse ist.
-
Der
umlaufende Vorsprung 11d wirkt als eine Führung für die in
die Buchse zu montierende Achse, bis das geschlossene Ende 11b und
das Achsende 12b einen Punktkontakt machen. Nach der Montage, falls
Schmiermittel usw. zwischen es und die zylindrische Oberfläche 12a der
Achse 12 aufgebracht sind, und ebenfalls als ein Führungselement
für die
Rotation wirkt, um die Achse 12 am Auslenken zu hindern, wenn
sie in der Buchse 11 dreht.
-
Aus
der Notwendigkeit der Schaffung, dass der umlaufende Vorsprung 11d die
obige Wirkung besitzt, bedeutet "ein
innerer Durchmesser ein bisschen grösser als der Achsdurchmesser" der innere Durchmesser,
welcher nicht verhindert, dass der umlaufende Vorsprung 11d ein
Hindernis zum Funktionieren als ein Gleitlager wird.
-
Wie
oben erwähnt,
wird es entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung möglich,
die Montageverarbeitbarkeit zu verbessern und die Verbesserung der
Drehpräzision
zu erhöhen.
Und, bezüglich
der identischen Wirkung zur ersten Ausführungsform ist die Erklärung dazu
weggelassen.
-
Der
unterschiedliche Teil des Drehlagers 16 zum Drehlager 10 der
ersten Ausführungsform
liegt darin, dass das Punktkontaktmittel mit dem am geschlossenen
Ende der Buchse 11b angeordneten ausgesparten Abschnitt 11c und
konisch konvexen, am Achsende 12b geformten Abschnitt 11d beschaffen
ist.
-
Durch
diese Beschaffenheit wird der Punktkontakt zwischen dem geschlossenen
Ende 11b der Buchse 11 und dem Achsende 12b durch
den Kontakt zwischen der Oberfläche
des am geschlossenen Ende 11b angeordneten Abschnitts 11c und
der konvexen Oberfläche
des Vorsprungs 12d des Achsendes 12b erzeugt.
Nun, wie gezeigt, wenn der konisch-konvexe Vorsprung 12d in
einer einheitlichen Weise mit dem Achsende 12b geschaffen
ist, wird es möglich,
die Anzahl der Teile zu verringern, wenn es geeignet ist, zum Achsende 12b entfernbar
gemacht zu sein, es wird einfach, den Umfang der auf das Lager 13 aufzubringenden
Druckbeaufschlagung frei zu regulieren. Weiter können, im Gegensatz zum Beispiel
von 3, durch Vorsehen des konisch-konvexen Vorsprungs
am geschlossenen Ende 11b der Buchse 11 und auch
des konkaven Abschnitts des Achsendes 12b, der identische
Betrieb und Wirkungen erhalten werden. Und, bezüglich des Betriebs und der
gleichen Wirkung mit demjenigen der ersten in 1 erklärten Ausführungsform,
ist die Erklärung davon
weggelassen.
-
Weiter
zeigt 4 ein angewandtes Beispiel des
Drehlagers 10 der ersten Ausführungsform der vorliegenden,
in 1 erklärten
Erfindung. 4(a) zeigt ein Beispiel, in
welchem die axiale Länge
des Drehlagers 10 weiter verkürzt ist, da dass Radialkugellager 13 einstückig wird
und das Distanzstück 9 (8)
unnötig
wird.
-
Durch
diese Verkürzung
wird es möglich,
es als ein Lager für
den dünnen
Typ des Festplattenantriebsmechanismus zu verwenden, HSA (7)
und ohne die Funktion des Festplattenantriebsmechanismus vom dünnen Typ
zu verschlechtern, um eine Kostenreduktion zu realisieren.
-
Weiter
ist, im in 4(b) gezeigten Beispiel, ohne
Verändern
des Durchmessers der Achse 12 und durch Erhöhen der
Dicke der Buchse 11 die Steifigkeit der Achse 12 erwartet,
aufgrund des Gestaltens des äusseren
Rings 13c des Lagers 13 im Drehlager 10 in
einer einheitlichen Weise mit der Buchse 11, erhöht zu sein.
In jedem in 4(c) gezeigten Beispiel ist
es, was versucht die Dicke der Achse 12 ohne Verändern des
Innendurchmessers 13a des Lagers 13 des in 4(a) gezeigten Drehlagers 10 zu erhöhen, in
dem es mit der Achse 12 in einer einheitlichen Weise gebildet
ist. Von jedem Beispiel von 4(b) und
(c) wird erwartet, eine Kostenreduktion aufgrund der verringerten
Anzahl der Teile zu bringen und eine Co-Fibrationsfrequenzabstimmung aufgrund
der Steifigkeitsbilanz der Komponenten wird möglich.
-
Weiter
zeigen die 5(a), (b) und (c) Anwendungsbeispiele,
welche durch Applikationsveränderungen ähnlich den 4(a), (b) und (c) am Drehlager 15 der
zweiten Ausführungsform
vorliegenden, in 2 gezeigten Erfindung gebildet
sind. Weiter zeigen die 6(a),
(b) und (c) die Anwendungsbeispiele, welche durch Applikationsveränderungen ähnlich den 4(a), (b) und (c) am Drehlager 16 der
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet sind. In diesen Anwendungsbeispielen
sind bezüglich
den Grundausführungsformen (2 und 3)
die identischen Betriebs- und in den 4(a),
(b) und (c) erklärten
Wirkungsweisen vorgelegt.
-
Beschaffen
wie oben erwähnt,
werden die folgenden Wirkungen erwartet. Erstens wird es ohne Verschlechterung
der Drehpräzision
möglich,
zu Miniaturisieren, die Anzahl von Montageprozessen zu reduzieren
und eine Kostensenkung zu machen. Dementsprechend wird es möglich, die
Miniaturisierung des Magnetspeicherantriebsmechanismus, wie einem
Festplattenantriebsmechanismus, zu beschleunigen, wenn das Drehlager
der vorliegenden Erfindung als ein Lager für die Mehrspurkopfanordnung
eingesetzt wird.
-
Weiter
wird es möglich,
eine Druckbeaufschlagung auf ein zwischen dem Zylinderabschnitt und
dem Achsende angeordnetes Einzellager aufzubringen und die Drehpräzision des
Drehlagers zu erhöhen.
-
Weiter
wird es möglich,
ein Drehlager mit einer Drehpräzision,
lediglich mit einem einzelnen Lager, welches als Lager für die Mehrspurkopfanordnung
notwendig ist, zu errichten.
-
Weiter
wird es entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung möglich,
die Montageverarbeitbarkeit und die Drehpräzision weiter zu erhöhen.
-
Weiter
wird es gemäss
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung möglich,
eine Kostenreduktion aufgrund der Reduktion der Teileanzahl zu machen
und die Abstimmung der Co-Frequenz aufgrund der Veränderung
der Steifigkeitsbilanz der Bauteile durchzuführen.