HU216850B

HU216850B - Lemezmeghajtó egység

Info

Publication number: HU216850B
Application number: HU9702185A
Authority: HU
Inventors: Mathew Kayhan Shafe'
Original assignee: International Business Machines Corp.
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1999-09-28
Also published as: MX9505286A; US5701219A; EP0799479B1; DE69523945D1; CA2164885A1; US5590006A; JP2986392B2; WO1996020475A1; JPH08255320A; EP0799479A1; DE69523945T2; PL179626B1; PL320689A1; KR100221373B1; HUT77155A

Abstract

A találmány tárgya lemezmeghajtó egység, amely első adattárőlófelülettel, valamint másődik felülettel rendelkező lemezt (11), aztfőrgató eszközt, jelátalakítót tartó felfüggesztést (13) ta talmazóaktűátőrszerelvényt (12), a jelátalakítót az adattárőló felület menténmőzgató eszközt, valamint a jelátalakítót leparkőló eszközt tartalmaz.A találmány értelmében az első adattárőló felület a lemez (11)középpőntjában lényegében sík zónát (45) tartalmaz, tővábbá ajelátalakítót mőzgató eszköz a jelátalakítót az adattárőló felület ésa lényegében sík zóna (45) mentén szelektíven mőzgató szközként vankiképezve, a lemezt (11) főrgató eszköz a lemez (11) másődikfelületével szőmszédősan van elrendezve, és a jelátalakítót leparkőlóeszköz a jelátalakítót lényegében sík zónában (45) lep rkőlóeszközként van kialakítva. Egy előnyös kialakítás szerint a lemez (11)közvetlenül rá van építve egy lapős mőtőrra. Egy másik kialakításszerint a mőtőr állórésze a lemez (11) közpőntjában hely zkedik el, ésannak felületéből nem emelkedik ki. A találmány szerinti kialakításrendkívül lapős, különösen PCMCIA-kártya típűsú egységek kialakításátteszi lehetővé. ŕ

Description

A találmány tárgya általánosságban lemezes tárolóeszköz, ezen belül alacsony magasságprofilú és központi fejparkolású egylemezes, egyoldalas lemezmeghajtó egység.

A kis alaktényezőjű lemezmeghajtó egységek kereskedelmi fontossága úgy nő, ahogy egyre inkább átveszik a nagyobb, költségesebb, nagy teljesítményű, közvetlen hozzáférésű tárolóeszközök (Direct Access Storage Device, DASD) szerepét. Ahogy csökken a lemezmeghajtó egységek mérete, úgy válik alkalmazásuk előnyössé és praktikussá információtárolást is igénylő, számos más alkalmazásnál is. Egy kis alaktényezőjű lemezmeghajtó egységnek általában egy vagy több lemeze van, mindegyik lemez információ tárolására felhasznált két felülettel rendelkezik. A lemezfelületen eltárolt információhoz jelátalakítóval jutnak hozzá, és ugyanígy jelátalakítóval történik az információ rögzítése is a lemezfelületen. A lemezmeghajtó egység információkapacitását vagy adatkapacitását a felhasználói adatok számára igénybe vehető lemezfelületek száma, valamint az egy lemezfelületen eltárolható adatmennyiség határozza meg.

A lemezmeghajtó egységek fejlesztése területén két döntő és lényeges szempont jelentkezik: egyrészt a lehető legnagyobb mértékben ki kell használni az egység adatkapacitását, másrészt a rendelkezésre álló, egyre csökkenő térfogatok miatt minimalizálni kell a lemezmeghajtó egység külső méreteit is. Ezeket az érdekeket az új lemezmeghajtóegység-családokban egymással ellensúlyba kell hozni, hiszen a méretcsökkentés közvetlenül befolyásolja az elérhető adatkapacitást is. Végső soron a lemezmeghajtó egységgel együtt használni kívánt alkalmazás határozza meg, hogy a két tényező közül melyik tényező kap nagyobb prioritást.

Kis alaktényezőt felmutató lemezmeghajtó egységek között számos egység kapható kereskedelmi forgalomban 33,02-133,35 mm (a számítástechnikában inkább használatos mértékegységekben megadva 1 1/3-5 1/4”) lemezátmérővel. Ezek közül számos az ipari szabvánnyá lett alaktényezőt és interfészparamétereket kielégítő tokozásokban jelenik meg, miáltal számos különböző alkalmazáshoz egyszerűen felhasználható. így például az USA-beli IBM Corporation 40,64 mm (1,6”) magasságú,

88,9 mm (3 1/2”) alaktényezőjű lemezmeghajtó egységet kínál, amely két egymás fölött elhelyezett lemezt, nagy területi sűrűséget lehetővé tevő magnetorezisztív fejeket tartalmaz és 8,7-10,8 GB adatkapacitással rendelkezik. Az egység ipari szabvány SCSI (Small Computer System Interface), valamint SSA (Serial Storage Architecture) típusú interfészekkel kerül forgalomba, és nagy adatkapacitást igénylő alkalmazásokhoz, például multimédiarendszerekhez vagy nagyobb, nagy teljesítményű, közvetlen hozzáférésű tárolóeszközt emuláló array alrendszerekhez használható. A spektrum másik szélén a szintén USA-beli Hewlett-Packard cég 33,02 mm (1 1/3”) 20-40 MB kapacitású, egylemezes „Kittyhawk” elnevezésű lemezmeghajtó egysége áll, amely viszonylag kis tárolási igényű alkalmazásoknál, például palmtop gépeknél, telefaxoknál, cellás telefonokban és nyomtatókban kerülhet beépítésre.

Számos olyan alkalmazási területet ismerünk, ahol egy lemezmeghajtó egység magassága az elsődleges szempont, adattároló képessége pedig másodlagos. Például egyre inkább előtörő ipari szabvány a Personal Computer Memory Card Industry Association által létrehozott és rögzített, hitelkártya méretű PCMCIA típusú alaktényező. Ezt a szabványt azért vezették be, hogy ezáltal is támogassák a PCMCIA szabványú számítógépfészkekbe bedugaszolható vékony memóriabővítő tárak fejlesztését. Ezen keresztül számos vezető lemezmeghajtóegység-gyártó célkitűzésévé vált ennek az alaktényező-követelménynek megfelelő lapos lemezmeghajtó egységek kifejlesztése és gyártása. Napjainkban három különböző PCMCIA alaktényező-típus létezik: a III. típusú kártyák 10,5 mm magasak, 85,6 mm hoszszúak és 54,0 mm szélesek. A II. típusú kártyák körülbelül 5 mm magasak, míg a I. típusú kártyák - lévén a legrégebbiek - 2,5 mm magasak.

A 45,72 mm (1,8”) átmérőjű vagy annál kisebb lemezeket használó lemezmeghajtó egységek megfelelnek a III. típusú PCMCIA-kártyák hosszúsági és szélességi követelményeinek, de ismereteink szerint csupán egyetlen, kereskedelmi forgalomban is kapható lemezmeghajtó egység felel meg a II. típusú kártya magassági korlátainak, és a I. típusú kártya magassági előírásait egyetlen lemezmeghajtó egység sem teljesíti. Egy lemezmeghajtó egység magasságát általában a motor és aktuátorszerelvény magassága határozza meg, ezt a magasságot viszont az eszközben kiképzett adatfelületek száma határozza meg. Ennek megfelelően egy lemezmeghajtó egység magasságát egyetlen, csupán egy vagy két adatfelületű lemez használatával tudjuk minimalizálni. Olyan alkalmazások számára, amelyek kisméretű (például 45,72 mm-es vagy annál kisebb) lemezekkel is kielégítően használhatók, az egyetlen egyoldalas lemezzel elérhető adatkapacitás nem bizonyult kielégítőnek. Napjaink magnetorezisztív fejek területén tapasztalható fejlesztési eredményei azonban az ilyen kialakításokat is érdekessé teszik.

Egy egyetlen, egyoldalú lemezes lemezmeghajtó egység tetszőleges méretek mellett is számos előnyt tartalmaz. Az egy egyetlen felfüggesztésre korlátozott aktuátorral elért kis profilmagasságot már korábban említettük. Másik, nem elhanyagolható előnyt jelent a központi fejparkolás is. A lemezmeghajtó egységekre időnként és véletlenszerűen mozgás vagy működés közben külső ütések, rázkódások hatnak, ezeket a szituációkat ismerteti például Richard Nass „Improved Low Power Modes Highlight 1,8-in. Drives” című, az Electronic Design című folyóirat 1994. április 18-án megjelent számának 47-54. oldalán olvasható cikkében. A lemezmeghajtó egységet ért ütésnek az lehet a következménye, hogy a csúszka rácsapódik a lemez adatfelületére, és vagy azt, vagy pedig az érzékeny író/olvasó elemeket sérülés érheti, továbbá adatvesztés léphet fel. Ennek a veszélynek az elkerülésére a legtöbb lemezmeghajtó egységben egy úgynevezett „fejparkolás”-lehetőséget alakítanak ki, amelynek során a felfüggesztést és a fejet a lemezmeghajtó egység inaktív időszakaiban biztonságos helyre mozgatják és ott tartják.

HU 216 850 Β

Az US 5231549 számú szabadalmi leírás olyan módszert javasol, amelynek segítségével a fejeket az adattároló felület külső kerületén kialakított rámpára csúsztatják. Ennek a megoldásnak az a hiányossága, hogy a legnagyobb külső átmérőjű adatsávokat kell feláldozni a rámpa létrehozásához, így a kialakítás miatt vagy valamivel nagyobb tokozást kell kialakítani, vagy az aktuátorcsapot a rámpa eltalálásához speciális módon kell pozícionálni, ami alacsony profilú alaktényezőknél nem különösebben előnyös. Ezen túlmenően a kialakítás speciális felfüggesztést is igényel, például a felfüggesztőelemhez csatlakoztatott csapocska vagy ráeresztő/leszedő rudacska formájában.

Egy alternatív kialakítás „leszállószakaszt” javasol a lemez legbelső, adattárolásra nem használt tartományában. Például az US 5291 355 és US 5 313 350 számú szabadalmi leírások olyan egyetlen lemezes lemezmeghajtó egységeket ismertetnek, amelyeknél az egységek az aktuátoron kialakított mechanikus reteszelőszerkezettel vannak ellátva, amely a fejeket a lemez legbelső sávjában biztosítja. Az US 5241438 számú szabadalmi leírás pedig mágneses fejet parkoltató szerkezetet ír le, amely a lemezmeghajtó egység leállítása esetén a mágneses fejeket a lemez adattartományának belső kerületi szélére, egy parkolópozícióba mozgatja el. Az US 5291 355 számú szabadalmi leírás mágneses erőtér alkalmazását javasolja az aktuátorkar mozgatására és a mágneses fejek kívánt zónában való parkoltatására. Más ismert alkalmazások textúráit leszállópályát javasolnak, amellyel a legkisebbre csökkenthető a súrlódás a parkolófejek és a lemez hordozórétege között. Ilyen megoldásra példa a „Head Parking Zone” című, RD 29563 nov. 1988. N. 295. azonosítójelű dokumentum. A texturálás csökkenti a fej újbóli elindításához szükséges nyomaték mértékét, azaz a csúszka elmozdítását a parkolópályáról.

A kitűzött feladat megoldása során olyan lemezmeghajtó egységet vettünk alapul, amely első adattároló felülettel, valamint egy második felülettel rendelkező lemezt, azt forgató eszközt, és egy jelátalakítót tartó felfüggesztést magában foglaló aktuátorszerelvényt, a jelátalakítót az adattároló felület mentén mozgató eszközt, valamint a jelátalakítót leparkoló eszközt tartalmaz. Ezt a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy az első adattároló felület a lemez középpontjában lényegében sík zónát tartalmaz, továbbá a jelátalakítót mozgató eszköz a jelátalakítót az adattároló felület és a lényegében sík zóna mentén szelektíven mozgató eszközként van kiképezve, a lemezt forgató eszköz a lemez második felületével szomszédosán van elrendezve, és a jelátalakítót leparkoló eszköz a jelátalakítót a lényegében sík zónában leparkoló eszközként van kialakítva.

A találmány szerinti lemezmeghajtó egység egy előnyös kiviteli alakja értelmében a jelátalakítót mozgató eszköz síktekercsű motort és a felfüggesztést tartó aktuátorkart tartalmaz.

A találmány szerinti lemezmeghajtó egység egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a lemez második felülete szomszédságában rögzített szerkezetet tartalmaz, amelynek egy része a lemez középső részét alkotja, és lényegében a lemez adattároló felületének síkjában húzódik.

Ugyancsak előnyös a találmány értelmében, ha a rögzített szerkezet ütéscsillapító anyagot tartalmaz.

Előnyös továbbá a találmány értelmében, ha a lemezt forgató eszközagyat magában foglaló motorszerelvény és az agy egy része képezi a lemez központi részét, és lényegében annak adattároló felületének síkjában húzódik.

Előnyös továbbá, ha az agy része ütéselnyelő anyagot tartalmaz.

Fentieken túlmenően előnyös, ha az ütéselnyelő anyag nejlon.

A találmány szerinti lemezmeghajtó egység egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a lemezt forgató eszköz a lemez második felületéhez szilárdan kapcsolt motort tartalmaz.

Ugyancsak előnyös a találmány értelmében, ha a motor gyűrű alakú.

Előnyös továbbá, ha a leparkoló eszköz a felfüggesztéssel kapcsolatba kerülő, a lényegében sík zónában kialakított rámpát tartalmaz.

A találmány szerinti lemezmeghajtó egység egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a felfüggesztés a rámpával kapcsolódóan van kiképezve.

Fentieken túlmenően előnyös továbbá, ha a leparkoló eszköz a lényegében sík zónában kialakított, a felfüggesztéssel kapcsolatba kerülő, kiemelkedő távtartó szerkezetet tartalmaz.

Ugyancsak előnyös a találmány értelmében, ha a kiemelkedő távtartó szerkezet lépcsősen van kialakítva.

Előnyös továbbá, ha a kiemelkedő távtartó szerkezet leszálló felületet tartalmaz.

A találmány szerinti lemezmeghajtó egység egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a lényegében sík zónában kiképzett távtartó szerkezettel van ellátva, ahol a leparkoló eszköz a leparkolt jelátalakítót befogadó, a távtartó szerkezet csökkentett átmérőjű szakaszaként van kialakítva.

Ugyancsak előnyös, ha a leparkoló eszköz a felfüggesztéssel kapcsolatba kerülő, a csökkentett átmérőjű szakasz tartományában kiképzett rámpát tartalmaz.

Előnyös fentieken túlmenően, ha a leparkoló eszköz a leparkolt jelátalakítóval kapcsolatba kerülő, a távtartó szerkezeten kialakított bevágást tartalmaz.

A találmány értelmében előnyös továbbá, ha a leparkoló eszköz a felfüggesztéssel kapcsolatba kerülő, a bevágás tartományában kiképzett rámpát tartalmaz.

Előnyös végül, ha a tartószerkezet a lemezmeghajtó egység házában van felfüggesztve.

Találmányunk tehát tárolóeszközt nyújt igen alacsony profilú lemezmeghajtó egységeket igénylő alkalmazások számára, ezen belül olyan alacsony profilú, kis alaktényezőjű lemezmeghajtó egységet ad, amely II. típusú PCMCIA-kártyákban használható, célszerűen a kártya területének felénél is kisebb helyigénnyel. A lemezmeghajtó egység egyetlen egyoldalú lemezt tartalmaz, javított ütésállóság érdekében központi fejparkolási tulajdonsággal. A lemezmeghajtó egység vékony, lapos

HU 216 850 Β motort tartalmaz, amellyel a teljesítményigény is csökkenthető.

A lemez adatterületének belső szélén való fejparkolás kialakítása előnyös, hiszen itt a legkisebbek az adatsávok, így elvesztésük itt csökkenti legkevésbé a lemez tárolókapacitását. Még előnyösebb, ha a fejeket a lemez központi részén parkoltatjuk, ahol a sávok egyébként is túl kicsik ahhoz, hogy a gyakorlatban használni tudjuk őket. A legtöbb lemezmeghajtóegység-kialakítás eleve kizárja a központi fejparkoltatás lehetőségét, hiszen a lemez középtartományát a forgatóorsó foglalja el.

Olyan egyetlen, egyoldalú lemezes lemezmeghajtó egységben, amelynél a lemez közvetlenül egy lapos motorra van szerelve, az a járulékos előny is megvalósul, hogy tovább csökken a motor magassága és növekszik hatékonysága. A motor átmérőjét csupán a lemez méretei határolják, így a legkisebb magasság mellett a legnagyobb nyomatékot tudjuk biztosítani.

A találmányt az alábbiakban a csatolt rajz segítségével ismertetjük részletesebben, amelyen a javasolt lemezmeghajtó egység példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az la. és lb. ábra két adattároló felülettel és két felfüggesztéssel rendelkező ismert lemezmeghajtó-egység felépítést mutat, a

2a.-2d. ábrák a találmány szerinti lemezmeghajtó egység belső átmérő furat nélküli és központos fejparkoltatású kiviteli alakjának oldal- és felülnézeteit mutatják, a

3. ábra egy ismert alaktényezőjű kártya perspektivikus nézete, a

4. ábra a 3. ábra szerinti kártya robbantott nézete, beleértve a találmány szerinti lemezmeghajtó egységet és bizonyos további áramköri elemeket, az

5. ábrán programozható eszköz számára kódot eltároló, diszkrét, közvetlen hozzáférésű tárolóeszköz tömbvázlata látható, a

6a.-6c. ábrák központi fejparkoltatást lehetővé tevő, lapos belső agyat tartalmazó kiviteli alak oldal- és felülnézeteit mutatják, a

7a. és 7b. ábrán a találmány szerinti lemezmeghajtó egység központi agyán feltámasztó/leemelő rámpát tartalmazó kiviteli alakjának felülnézete látható, a

8a.-8d. ábrákon a találmány szerinti lemezmeghajtó egység nézetei láthatók, amely központi fejparkoltatást lehetővé tevő agyi távtartót tartalmaz, a

9. ábra a találmány szerinti lemezmeghajtó egység részben metszett oldalnézete, amely a lemezmeghajtó központi agyát megérintő, a lemeztokozás tetejéről lenyúló távtartót tartalmaz, és a

10a.-10b. ábrán feltámasztó/leengedő rámpával ellátott agyszerelvényt tartalmazó, találmány szerinti lemezmeghajtó egység oldal-, illetve felülnézetét tüntettük fel.

Az la. és lb. ábrán ismert felépítésű lemezmeghajtó egység vázlatos oldalnézetét, illetve felülnézetét tüntettük fel. A lemezmeghajtó egység egyetlen 11 lemezt tartalmaz, amely 15 agyhoz van erősítve, továbbá az ábrán nem látható motort, 12 aktuátorszerelvényt, 17 karelektronikát és 16 házat tartalmaz. A 11 lemeznek két adattároló 8, 9 felülete van.

Mint ismeretes, a 12 aktuátorszerelvény lényegében síktekercses motort, 6 aktuátorkart és egy pár 13 felfüggesztést tartalmaz, amelyek a 6 aktuátorkarhoz kapcsolódnak, és a 11 lemez 8, 9 felületei fölött egy-egy légcsapágyazott 14 csúszkát tartanak. Mindegyik 14 csúszkán egy vagy több jelátalakító, azaz olvasó/író fej található, amelyeket a 11 lemez 8,9 felületeihez viszonyítva arra, lefelé irányuló és a 13 felfüggesztéstől származó erő, valamint a 11 lemez forgása során keltett légáram által előidézett felfelé ható erő eredője szoros közelségben tart a 11 lemez 8, 9 felülete fölött. Ha a lefelé ható erő meghaladja a felfelé ható erőt, a 14 csúszka óhatatlanul érintkezésbe lép all lemez 8, 9 felületével.

A síktekercses motor nem más, mint a 12 aktuátorszerelvény mozgató mechanizmusa, és egy, az ábrán nem látható felső mágnes, valamint egy alsó 7 mágneslap között elrendezett induktív 19 tekercset tartalmaz. A 17 karelektronika állítja elő, illetve továbbítja a villamos pozicionáló áramot a 19 tekercshez. A 19 tekercsen átfolyó jelek olyan változó mágneses fluxust indukálnak, amelyek kapcsolatba lépnek az említett mágnessel és a 7 mágneses lappal. Ezek az erők a 11 lemez 8, 9 felületével párhuzamos síkban elmozgatják a 12 aktuátorszerelvény kaijait, így a 13 felfüggesztések a 11 lemezzel párhuzamosan, ívelt pálya mentén elmozognak.

Az adatok általában a 11 lemez 8, 9 felületein koncentrikus sávokba rendezve kerülnek rögzítésre. A 11 lemeznek a legnagyobb átmérőjű tartományát vagy sávját a 11 lemez külső átmérőjeként (outer diameter, OD) jelöljük, míg a 15 agyhoz legközelebb eső, a legkisebb átmérőjű sávot vagy lemezrészt belső átmérőnek (inner diameter, ID) jelöljük. A 11 lemezre felveendő adatokat előbb a rajzon nem látható, a lemezmeghajtó egység házán belül vagy azon kívül elhelyezett olvasó/író csatorna „kódolja”. Az adatokat itt a tárolóközeg számára használható alakra hozzuk, majd a 17 karelektronikán keresztül továbbítjuk a jelátalakítókhoz, amelyek a 11 lemezre írják. Például mágneses lemezmeghajtó egységben a digitális adatokat impulzussorozatokká alakítjuk. Mint a szakterületen ismert, az impulzusokat áram formájában továbbítjuk a jelátalakítóhoz, és ez az áram a jelátalakító póluscsúcsánál fluktuáló mágneses teret hoz létre, amely megváltoztatja a 11 lemez 8, 9 felületeinek különálló lokális régióit. Ha egy jelátalakító információt érzékel vagy „olvas” all lemezről, úgy az adatot kódolt formában a 17 karelektronikán át továbbítja az olvasó/író csatornához „dekódolásra”. A 17 karelektronika általában a kiolvasott jelet erősítő és szinkronizáló eszközöket is tartalmaz.

A 15 agy mereven kapcsolódik a 11 lemezhez és a szükséges forgatónyomaték előállítására a rajzon nem látható motorral áll kapcsolatban. A motor forgatónyomatékát a 15 agy adja át a 11 lemeznek. A 15 agy általában túlnyúlik a 11 lemez felső 8 felületén, ahogy az az la. ábrán megfigyelhető, és megakadályozza, hogy a

HU 216 850 Β felfüggesztés-fej szerelvény a 11 lemez központi tartományába érjen.

Ahhoz, hogy egy forgó, azaz működő lemezmeghajtó egységet megóvjunk a káros külső behatásoktól, a lemezmeghajtó egységbe különböző eszközök építhetők be, amelyek a fejeket meghatározott helyen nyugtatják, elfogadott szakszóval parkoltatják, amikor az egység nem működik és/vagy inaktív (azaz azokban az időkben, amikor sem adatírás, sem adatolvasás nem történik). Például egy lemezmeghajtó egység a jelenleg ismert felfutó/lefutó rámpát tartalmazhat a 11 lemez külső pereménél, mint azt korábban kifejtettük. Megint az la. és lb. ábrát segítségül híva, az inaktív periódusokban a 12 aktuátorszerelvény a 13 felfüggesztést a külső átmérő felé mozgatja, rá a nem látható rámpára, ahol a 13 felfüggesztés mindaddig „parkol”, amíg egy újabb lemezhozzáférést nem kezdeményezünk. Amíg a rámpán nyugszik, a 14 csúszka nem tud belevemi a 11 lemezbe, ez védi mind a 14 csúszkát, mind a fejeket, mind pedig a 11 lemezt a végleges sérüléstől. A 13 felfüggesztés valamilyen módon kapcsolódik a rámpához, például valamilyen speciális csapot tartalmaz, vagy a 13 felfüggesztés 6 aktuátorkarhoz legközelebbi részéből kinyúló rudacskával van ellátva.

Egy másfajta ismert fejparkoltató-kialakításnál a 11 lemez belső tartományában, a 15 agy közelében van ilyen feladatú zóna kiképezve. Aktív időszakokban 13 felfüggesztés a 11 lemez belső átmérője felé mozdul el. A keletkezett légáram keltette, felfelé ható erő csökkenti a belső átmérő megközelítésének a mértékét, és időnként a 13 felfüggesztés lefelé ható erejének és a 14 csúszka és a lemezfelület közötti húzóerőnek a kombinációja le is győzheti. A 14 csúszka ezen a „leszálló zónán” belül parkol a lemez felületén. A 14 csúszka újbóli elemelésére a hajtómotornak kellő energiát kell tudni kifejteni, hogy legyőzze a 14 csúszka és a lemezfelület közötti súrlódási és vonzási erőket. Ez a jelenség a 11 lemez külső átmérőjénél a legnagyobb, a lemez közepe felé csökken, és a 11 lemez középpontjában, a holtpontban lényegében nulla értékű. Ezt a leragadást minimalizálhatjuk, ha a parkolózónát a 11 lemez középpontjához a lehető legközelebb alakítjuk ki. Jegyezzük meg azonban, hogy a 15 agy kiemelkedése fogja meghatározni ennek a zónának a belső határát. A 14 csúszka leragadását tovább csökkenthetjük a parkolózóna felületének a feldurvításával, például koncentrikus hornyok kialakításával, amelyek eredményeképpen a 14 csúszka és a lemezfelület között lényegesen kevesebb ponton történik érintkezés, mint egy sima felület esetén.

A 2a.-2d. ábrán a találmány szerinti lemezmeghajtó egység egy előnyös kiviteli alakjának vázlatát tüntettük fel. A lemezmeghajtó egység 11 lemezt, 44 motort, aktuátorszerelvényt, 17 karelektronikát és h magasságú 16 házat tartalmaz. A 11 lemez előnyösen mágneses anyagú és egy adattároló 42 felülettel, valamint második 43 felülettel rendelkezik. A 11 lemez közvetlenül lapos kialakítású 44 motorhoz van erősítve adatot nem tároló felületével, erre a célra megfelelő eszközök segítségével, például mechanikusan, vagy kémiailag, ragasztással.

A 11 lemeznek vagy nincs központi furata, vagy a bemutatott kiviteli alaknál a középpontban csupán egy nagyon kis átmérőjű fürattal rendelkezik. A közvetlen meghajtott lemeztányér-szerelés következtében nincs szükség külön agyra, ami szélesebb és vékonyabb motorszerelvényt enged, mintha két adattároló felületű lemezt kellene megfelelő motorral forgatnunk. A valóságban a 44 motor átmérőjét csupán magának a 11 lemeznek az átmérője korlátozza. A 44 motor bemutatott típusának előnyeit a későbbiekben még részletesebben bemutatjuk. Az agy elhagyása az alacsonyabb lemezmagasság, a kevesebb alkatrész, valamint a lemezmeghajtó egységnek magába a motorcsapágy szerelvénybe való beintegrálásának ismert járulékos előnyeit adja, ami összességében egyszerűsíti a szerelési műveletet.

A 12 aktuátorszerelvény síktekercses motort, 6 aktuátorkart, egyetlen 13 felfüggesztést, valamint egyetlen jelátalakítót hordozó 14 csúszkát tartalmaz. A 14 csúszka előnyösen magnetorezisztív (MR) fejet hordoz, amivel nagyobb adatkapacitást érhetünk el. A magnetorezisztív fejek és használatuk ismertek a lemezmeghajtó egységeket gyártó iparban és előszeretettel alkalmazzák, mert nagy érzékenysége nagyobb területi sűrűséget (azaz bit/inch értéket) enged, mint a hagyományos induktív fejek. Egy korszerű magnetorezisztív fej használatával a bemutatott kiviteli alak közepes adattárolási kapacitású alkalmazásokhoz jól használható adattároló kapacitást biztosít. Természetesen a magnetorezisztív fej helyett induktív fejet is használhatunk a találmány szerinti lemezmeghajtó egységben, illetve a találmány könnyen adaptálható csúszkánként többfejes változatra, illetve felfüggesztésenként többcsúszkás kiviteli alakra is. A 12 aktuátorszerelvény előnyösen alacsony profilmagasságú, hiszen csupán egyetlen 11 lemez- 8 felülethez kell hozzáférnie.

A 11 lemeznek közvetlenül a 44 motorra történő felszerelése egy tiszta, zavartalan 45 zónát biztosít a 11 lemez 41 középpontjában, amelyhez a 12 aktuátorszerelvény hozzá tud férni. Az adattároló sávok átmérője ebben a 45 zónában túlságosan kicsi lenne gyakorlati felhasználásra, így a 45 zónát nyugodtan használhatjuk a jelátalakító központi parkoltatására. A 2a. és 2b. ábrán látható, hogy a 14 csúszka és a 13 felfüggesztés a 11 lemez adattároló 8 felülete fölött helyezkedik el. Inaktív időszakokban a fej, azaz a 14 csúszka a központi 45 zónába mozdul el, ahogy az a 2c. és 2d. ábrákon látható úgy, hogy a 14 csúszka lényegében a 11 lemez 8 felületére merőleges 41 középpontra igazodik. Ahogy a 14 csúszka közeledik a 11 lemez belső átmérője felé, a légáram felfelé ható ereje csökken és a 14 csúszka elkezd rásüllyedni a 45 zónára. Süllyedése során aztán előnyösen a 41 középpontra ül rá, azaz ott parkol, ahogy azt a 2d. ábrán feltüntettük. A 12 aktuátorszerelvény a 14 csúszkát szükség esetén visszamozgatja a 11 lemez 8 felülete fölé, ha megfelelő erőt biztosítunk arra, hogy legyőzze a 14 csúszka és a 8 felület közötti, korábban már ismertetett vonzóerőt. Mivel a 14 csúszka a 11 lemez 41 középpontjában parkol, ilyen vonzóerő láthatólag nem is létezik, és legyőzéséhez csupán nagyon kicsi erőre van szükség. A 14 csúszka célszerűen ugyanitt a

HU 216 850 Β középpontban parkol akkor is, ha a lemezmeghajtó egység üzemen kívül van. Ha az egységet bekapcsoljuk, a 11 lemez lényeges ellenállás nélkül felgyorsul, ez elősegíti a 44 motortól érkező indítónyomaték hatását. A indítónyomaték csökkentése pedig a lemezmeghajtó egység által igényelt villamos teljesítmény csökkenésében is jelentkezik.

Mint korábban jeleztük, a találmány szerinti lemezmeghajtó egység lehetővé teszi, hogy laposabb, szélesebb 44 motort használjunk, mint a hagyományos, 15 agyat is tartalmazó lemezmeghajtó egységek. Az a motorok tervezési, szerkesztési ismeretanyagához tartozik, hogy a motor tekercselésének az átmérőnövekedése megnöveli a nyomatékkart, így kisebb erővel nagyobb nyomaték keletkezik. így a 44 motor kisebb áramfelvétel mellett végzi el ugyanazt a munkát, mint a központi 15 agyas motor. Mivel a villamos teljesítmény egyenesen arányos az áram négyzetével, az áram csökkenése az alábbi három összefüggéssel levezetve lényeges villamos teljesítményigény-csökkenést eredményez:

P=IxIxR, és (1)

I=k/D, (2) így

P=(kxkxR)/(DxD), (3) ahol

P: a 44 motor által felvett villamos teljesítmény,

I: a 44 motor árama,

D: a 44 motor átmérője,

R: a 44 motor villamos ellenállása és k: a 44 motoráram-átmérő fordítottan arányos állandója.

A fenti összefüggéseket alkalmazva, például egy háromszoros motorátmérő-növelés olyan 44 motort eredményez, ami ugyanazt a nyomatékot kilenced teljesítménnyel képes biztosítani. A 44 motor nyomatéka közvetlenül adódik át a 11 lemez alsó felületére, például ragasztott kötésen vagy valamilyen kapcsolószerkezeten keresztül. A bemutatott előnyös kiviteli alakkal használható 44 motorokra példa az IBM cég kereskedelmi forgalomban árult TravelStar LP lemezmeghajtó egysége, vagy a Maxtor cég MobileMax Lite lemezmeghajtó egysége.

Az 5. ábrán a találmány szerinti 121 lemezmeghajtó egység a szakterületen ismert felépítésű számítógéprendszerrel áll kapcsolatban, amelynek főbb részeit ábrázoltuk csupán. A 121 lemezmeghajtó egység az eltárolt adatok 127 programozható logikai fokozatnak való átadására vezetékesen, oldható módon 122 vezérlőre csatlakozik, amely 123 meghajtóvezérlőt, 124 kiegészítő funkcionális fokozatot és 125 programozóinterfészt tartalmaz. A 123 meghajtóvezérlő többek között biztosítja a 17 karelektronika számára a 19 tekercs pozicionálóáramát. A 125 programozóinterfész 127 programozható logikai fokozattal kapcsolódva lehetővé teszi annak hozzáférését a 123 meghajtóvezérlőhöz. A kiegészítő funkciók végrehajtására szolgál a 124 kiegészítő funkcionális fokozat. A tömbvázlat egysége érdekében jelképesen berajzoltuk a 127 programozható logikai fokozattal, illetve a 122 vezérlővel szokásosan kapcsolatban álló 126, 128 egyéb funkcionális fokozatokat is.

A 6a.-6c. ábrák a találmány szerinti lemezmeghajtó egység egy további lehetséges kiviteli alakját mutatják be, amelynél a 11 lemez adatot tartalmazó 8 felületével azonos síkban van a forgató agy vagy 51 állórész kiképezve. Például gyűrű alakú 52 motor közvetlenül kapcsolódik a 11 lemezhez, és egy tőle független 51 állórész van az 52 motor belsejében kialakítva. Alternatív módon egy motoragyat is tarthat vagy tartalmazhat, amellyel forgó központi 53 zónát alakítunk ki. Bármely kiviteli alaknál a 13 felfüggesztés és a 14 csúszka a 11 lemez középpontjában parkol, ugyanolyan módon, ahogy azt az előző kiviteli alaknál ismertettük a lemezmeghajtó egység üzemen kívüli állapota, vagy inaktív állapota esetén.

A találmány szerinti lemezmeghajtó egység előnyös különböző kiviteli alakjai különösen alkalmasak PCMCIA-kártya típusú lemezmeghajtó egységek számára, amelyek közül egyet a 3. ábrán is feltüntettünk. A kártya általában szabványos csatlakozóaljzatba dugaszolható 60 csatlakozója segítségével. A kártyafelépítésű lemezmeghajtó egységek legkritikusabb mérete magasságuk, amelyet a kártya 62 vastagsága határol. A lemezméretet lényegében a kártya 63 szélessége határozza meg. Ideális esetben a lemezmeghajtó egységet kellően kis méretekben elő tudjuk állítani ahhoz, hogy olyan diszkrét tárolóeszközt kapjunk, mely kisebb helyet foglal el, mint a kártya teljes területe. Ezt a részletet a 4. ábrán tüntettük fel, és a 11 lemez melletti teret kitöltő elektronika, amely jelen esetben 76 áramköri lapon felépített 71 integrált áramkörökből áll, és 75 vezetékekkel csatlakozik a 17 karelektronikához, vagy betölt tárolási feladatokat, vagy nem.

Például a lemezmeghajtó egységet úgy is megtervezhetjük, hogy felénél is kevesebb területet foglaljon el egy II. vagy III. típusú PCMCIA 61 kártyából. Jelenlegi ismereteink szerint nincs kereskedelemben forgalmazott lapos motor, amelyet II. típusú 61 kártyában, azaz 5 mm alatti méretben használni lehetne. Ilyen paraméterű motorokat azonban a motorfejlesztők már a közeli jövőre prognosztizáltak, és a motorok prototípusai tesztelés alatt állnak. Ennek megfelelően a 61 kártya kialakítását II. típusú PCMCIA 61 kártya kapcsán mutatjuk be, de magától értetődik, hogy ez a vastagabb III. típusú kártyákra is igaz.

Egy 33,02 mm (1,3”) lemezt keskeny, lapos motorra szerelünk, mint például a már említett MobileMax Lite motor egy II. típusú PCMCIA lemezmeghajtó egységben. A 12 aktuátorszerelvény hagyományos kettős felfüggesztésű kialakítás, amelyet a Hewlett-Packard cég „KittyHawk” elnevezésű, hasonló méretű lemezmeghajtó egységében is alkalmaz, úgy módosítva, hogy egyetlen 13 felfüggesztést tartalmaz és kisebb profílmagasságú. Előnyösen a lemez-motor szerelvény együttes magassága legfeljebb 5 mm-t tesz ki, és a 12 aktuátorszerelvény is legfeljebb 5 mm magas. Az aktuátor- és lemezszerelvény elhelyezése előnyösen megegyezik a 4. ábrán bemutatottal, teljes 72 hossza nem haladja meg az 54 mm-t, a PCMCIA II. típusú 61 kártya 63 szélességét. Alternatív módon a lemezmeghajtó egység úgy is elrendezhető, hogy 72 hossza párhuzamosan húzódik a 61 kártya 64 hosszával. A lemezmeghajtó egység szélessé6

HU 216 850 Β ge előnyösen a már említett 33,02 mm-től legfeljebb 43 mm-ig terjed, vagy a II. típusú 61 kártya 64 hosszának az 50%-áig.

A bemutatott, valamint attól eltérő kiviteli alakok központi részén járulékos parkolási jellemzők is megvalósíthatók. így például egy lehetséges és előnyös kiviteli alaknál olyan anyagot alkalmazhatunk a 11 lemez központi 45 vagy 53 zónájában, amely nem tapadós és nem képez hulladékot, például acélt, amivel elkerülhetjük a 14 csúszka ottmaradását és megfelelő ütéscsillapítást is elérünk. Egy másik lehetséges kiviteli alaknál a 45, 53 zóna fel van durvítva, például koncentrikus hornyok kiképzésével. Ezeket a hornyokat akár mechanikus marással, akár lézeres anyageltávolítással is kialakíthatjuk. Egy alternatív megoldásnál a központi 45, 53 zóna simává tehető, ami megnöveli all lemez központjánál az érintkező anyagok egymáshoz tapadását, és ezzel elősegítjük az odaparkolt 14 csúszka ott-tartását. Egy másik kiviteli alaknál a 15 agyat olyan anyagból készítjük, amely csillapítja a 14 csúszkára jutó ütéseket. Erre a feladatra speciális műanyagokat, például nylont fröccsönthetünk.

Ha a találmány szerinti lemezmeghajtó egység bemutatott előnyös kiviteli alakja rögzített 15 agyat tartalmaz, az módosítható úgy, hogy olyan alakosan domborított központi zónát tartalmazzon, amely felemeli a 14 csúszkát, amint az hozzáér a 11 lemez 8 felületéhez. Ez a megoldás tulajdonképpen a felfutó/leíutó rámpa egy lehetséges változata. Ezt az élet úgy alakíthatjuk ki, hogy a lehető legkisebb érintkezési felület jöjjön létre a 13 felfüggesztés vagy 14 csúszka érintett részével, ez szakember számára ismert feladat ismert megoldását jelenti.

A 7a. és 7b. ábrán olyan, hagyományos kialakítást tüntettünk fel, ahol a központi 53 zónában felfutó/leíutó 81 rámpát alakítottunk ki. A 13 felfüggesztés úgy van kiképezve, hogy kapcsolódik a 81 rámpával, például a csúcsánál elhelyezett 82 csúccsal. Ahogy a 14 csúszka közeledik a 11 lemez közepe felé, lebegési magassága a 8 felület fölött csökken, mivel a légáram felfelé ható ereje is csökken. A 81 rámpa még azelőtt érintkezésbe lép a 82 csúccsal, mielőtt a 14 csúszka hozzáérne a 11 lemez 8 felületéhez. Ennek a megoldásnak egy változata szerint a 81 rámpa a lemezmeghajtó egység 16 házához mereven csatlakoztatható all lemez középpontja fölötti részen, de elhelyezkedése lényegében ekkor is ugyanolyan marad, mint a 7a., 7b. ábrák kapcsán bemutattuk.

A parkoltatási jellemzőkön túl a 11 lemez központi 45, 53 zónájánál járulékos szerkezeti megoldásokat is alkalmazhatunk annak érdekében, hogy megvédjük a kívülről jutó ütésektől, túlterhelésektől. Például a 8a-8d. ábrákon a találmány szerinti lemezmeghajtó egység olyan kiviteli alakját tüntettük fel, amelynek rögzített központi 53 zónája, ott kiképzett 91 távtartó szerkezete, a 91 távtartó szerkezeten kiképzett 93 leszálló felülete van, a központi fejparkoltatás biztosítására. A 92 felület közvetlenül a 11 lemez középpontja fölött, vagy aló ház közvetlen közelében vagy ahhoz erősítve húzódik. Amint az a rajzokból szakember számára ránézésre látható, a 8b. és 8d. ábrákon bemutatott távtartó számos változatban megvalósítható. Például a 10a. és 10b. ábrákon olyan 111 távtartó szerkezetet tüntettünk fel, amely felfútó/lefútó 81 rámpát, valamint 112 bevágást tartalmaz, melyek ugyancsak a központi fejparkoltatást szolgálják. A 8a.-8d., valamint a lOa.-lOb. ábrákon bemutatott szerkezetek védik a 12 aktuátorszerelvényt és a 11 lemez 8 felületét, ha a lemezmeghajtó egység 16 házára mechanikai deformációt is eredményező nyomóerő vagy hajlítóerő hat, hiszen ez a túlterhelés szabályozott és előre megjósolható módon adódik át a rögzített 51 állórészre.

Egy további távtartó szerkezet alakítható ki a találmány szerinti lemezmeghajtó egység 9. ábrán bemutatott kiviteli alakja értelmében. A 101 távtartó szerkezet a lemezmeghajtó egység 16 házáról nyúlik le a 11 lemez fölött, ezért akár forgó, akár rögzített központi zónákkal együtt alkalmazható. Csökkentett átmérőjű 102 szakasza a 11 lemez középpontja közelében fogadja be az odaparkolt 14 csúszkát. Ha a 11 lemez 16 házára erő hat, a 101 távtartó szerkezet átmenetileg érintkezésbe lép a 11 lemez központi 41, 53 zónájával. Ha a 11 lemez központi része forgó, a 101 távtartó szerkezet olyan alakú, hogy alsó felülete kúpos vagy pontszerű, vagy más alkalmas kialakítású, hogy korlátozzuk érintkezési felületét a forgó 11 lemez 8 felületével. A 9. ábrán ennek megfelelően kúpos 103 aljat tüntettünk fel.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Lemezmeghajtó egység, amely első adattároló felülettel (42), valamint egy második felülettel (43) rendelkező lemezt (11), azt forgató eszközt, és egy jelátalakítót tartó felfüggesztést (13) magában foglaló aktuátorszerelvényt (12), a jelátalakítót az adattároló felület (42) mentén mozgató eszközt, valamint a jelátalakítót leparkoló eszközt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az első adattároló felület (42) a lemez (11) középpontjában lényegében sík zónát (45) tartalmaz, továbbá a jelátalakítót mozgató eszköz a jelátalakítót az adattároló felület (42) és a lényegében sík zóna (45) mentén szelektíven mozgató eszközként van kiképezve, a lemezt (11) forgató eszköz a lemez (11) második felületével (43) szomszédosán van elrendezve, és a jelátalakítót leparkoló eszköz a jelátalakítót a lényegében sík zónában (45) leparkoló eszközként van kialakítva.
2. Az 1. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a jelátalakítót mozgató eszköz síktekercsű motort és a felfüggesztést (13) tartó aktuátorkart (6) tartalmaz.
3. Az 1. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a lemez (11) második felületével (43) szomszédosán rögzített szerkezetet tartalmaz, amelynek egy része a lemez (11) középső részét alkotja, és lényegében a lemez (11) adattároló felületének (42) síkjában húzódik.
4. A 3. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a rögzített szerkezet ütéselnyelő anyagot tartalmaz.
5. Az 1. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a lemezt (11) forgató eszköz7

HU 216 850 Β agyat (15) magában foglaló motorszerelvény, és az agy (15) egy része képezi a lemez (11) központi részét, és lényegében annak adattároló felülete (42) síkjában húzódik.
6. Az 5. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy az agy (15) része ütéselnyelő anyagot tartalmaz.
7. A 4. vagy 6. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy az ütéselnyelő anyag nejlon.
8. Az 1. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a lemezt (11) forgató eszköz a lemez (11) második felületéhez (43) szilárdan kapcsolt motort (44) tartalmaz.
9. A 8. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a motor (44) gyűrű alakú.
10. Az 1. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a leparkoló eszköz a felfüggesztéssel (13) kapcsolatba kerülő, a lényegében sík zónában (45) kialakított rámpát (81) tartalmaz.
11. A 10. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a felfüggesztés (13) a rámpával (81) kapcsolódóan van kiképezve.
12. Az 1. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a leparkoló eszköz a lényegében sík zónában (45) kialakított, a felfüggesztéssel (13) kapcsolatba kerülő, kiemelkedő távtartó szerkezetet (91) tartalmaz.
13. A 12. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a kiemelkedő távtartó szerkezet (91) lépcsősen van kialakítva.
14. A 13. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a kiemelkedő távtartó szerkezet (91) leszállófelületet (93) tartalmaz.
15. Az 1. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a lényegében sík zónában (45) kiképzett távtartó szerkezettel (101) van ellátva, ahol a leparkoló eszköz a leparkolt jelátalakítót befogadó, a távtartó szerkezet (101) csökkentett átmérőjű szakaszaként (102) van kialakítva.
16. A 15. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a leparkoló eszköz a felfüggesztéssel (13) kapcsolatba kerülő, a csökkentett átmérőjű szakasz (102) tartományában kiképzett rámpát (81) tartalmaz.
17. A 15. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a leparkoló eszköz a leparkolt jelátalakítóval kapcsolatba kerülő, a távtartó szerkezeten (111) kialakított bevágást (112) tartalmaz.
18. A 17. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a leparkoló eszköz a felfüggesztéssel (13) kapcsolatba kerülő, a bevágás (112) tartományában kiképzett rámpát (81) tartalmaz.
19. A 15. igénypont szerinti lemezmeghajtó egység, azzal jellemezve, hogy a távtartó szerkezet (101, 111) a lemezmeghajtó egység házában (16) van felfüggesztve.