JP2008276861A - ディスク回転駆動装置のクランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクを安定的に確実に支持させることを可能とする。
【解決手段】外周部に当接部１３を周回状に備えると共に、中央部が、回転駆動可能なハブ５に締結固定され、ハブ５に装着され情報の記録が可能な磁気ディスク３に当接部１３を当接させて回転軸心方向の押し付け力Ｆｙを付与することにより該磁気ディスク３をハブ５に固定的に支持するディスク回転駆動装置１のクランプ７において、外周部に、当接部１３が磁気ディスク３に当接する状態で当接部１３に働く径方向外側への移動力Ｆｘに抗する当接部１３及び磁気ディスク３間の摩擦力μＦｙを同等以上とするために軸心方向に指向して当接部１３を備える壁部２５を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータ等の情報処理装置に供されるハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ「Hard Disk Drive」）等のディスク回転駆動装置のクランプに関する。

従来、ディスク回転駆動装置のクランプとして、図９，図１０に示されたものや特許文献１に記載のものがある。

図９，図１０は、ディスク回転駆動装置の要部断面図であり、図９は、磁気ディスク１０１が一枚支持され、図１０は、同二枚支持されたものである。

何れも、クランプ１０３の中央部が、ビス１０５によりハブ１０７に締結固定され、クランプ１０３外周部の当接部１０９がスペーサ１１１或いは磁気ディスク１１３の表面に当接する。

このクランプ１０３により磁気ディスク１０１に回転軸心方向の押し付け力を付与して該磁気ディスク１０１をハブ１０７に固定的に支持させることができる。

しかしながら、従来のクランプ１０３による支持では、磁気ディスク１０１に対する押し付け力が安定しないという問題があった。

さらに説明すると、クランプ１０３をビス１０５によりハブ１０７に締結すると、クランプ１０３の中央部は、図１１の実線図示の締結前の状態から同鎖線図示の締結後の状態へ変位する。この中央部の変位により当接部１０９が径方向外側へ広がるように位置ずれする。

このため、クランプ１０３が磁気ディスク１０１を押し付ける力が分散し、磁気ディスク１０１を効率よく押し付けることができない状態であった。

このため、クランプ１０３が磁気ディスク１０１を押し付ける力は弱くなり、衝撃等の外力により磁気ディスク１０１がずれてデータの書き込み、読み取りエラーを招く恐れがある。

また、クランプ１０３と磁気ディスク１０１との表面状態により当接部１０９が広がろうとする力に抗する摩擦力の大きさが変化するため、押し付け力が安定せず、確実な支持に問題があった。
特開２００４−２９５９６２号公報

解決しようとする問題点は、クランプがディスクを押し付ける力が弱く、且つ安定しない点である。

本発明は、ディスクを安定的に確実に支持させるために、外周部に当接部を周回状に備えると共に、中央部が、回転駆動可能な回転体に締結固定され、前記回転体に装着され情報の記録が可能なディスクに前記当接部を当接させて回転軸心方向の押し付け力を付与することにより該ディスクを前記回転体に固定的に支持するディスク回転駆動装置のクランプにおいて、前記外周部に、前記当接部が前記ディスクに当接する状態で当接部に働く径方向外側への移動力に抗する当接部及びディスク間の摩擦力を同等以上とするために軸心方向に指向して前記当接部を備える壁部を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明は、外周部に当接部を周回状に備えると共に、中央部が、回転駆動可能な回転体に締結固定され、前記回転体に装着され情報の記録が可能なディスクに前記当接部を当接させて回転軸心方向の押し付け力を付与することにより該ディスクを前記回転体に固定的に支持するディスク回転駆動装置のクランプにおいて、前記外周部に、前記当接部が前記ディスクに当接する状態で当接部に働く径方向外側への移動力に抗する当接部及びディスク間の摩擦力を同等以上とするために軸心方向に指向して前記当接部を備える壁部を設けたため、当接部が径方向外側へずれるのを抑制することができる。

従って、当接部によるディスクの押し付け力が分散されるのが抑制され、高い押し付け力を保持して、ディスクを確実に支持させることができる。

また、当接部が径方向外側へずれるのが抑制されるため、摩擦力の変化で当接部のずれ状態が変わることも抑制され、クランプによるディスクの支持を安定させることができる。

ディスクを安定的に確実に支持させるという目的を、軸心方向に指向して当接部を備える壁部により実現した。

［ディスク回転駆動装置］
図１は、本発明実施例１のクランプを適用したディスク回転駆動装置の要部断面図である。

図１のように、ディスク回転駆動装置１は、本実施例においてハード・ディスク・ドライブに組み込まれ、情報の記録・再生が可能な磁気ディスク（ディスク）３を回転駆動するものである。

ディスク回転駆動装置１は、駆動可能な回転体であるハブ５に、磁気ディスク３をクランプ７による回転軸心方向の押し付け力により固定的に支持している。

ハブ５には、ディスク支持用の突条部９が周回状に設けられ、突条部９の内周側に嵌合軸部１１が設けられている。

クランプ７は、板ばね等で周回形状に形成され、外周部に当接部１３を周回状に備えると共に中央部１５がハブ５の嵌合軸部１１にビス１７により締結固定されている。クランプ７の当接部１３は、磁気ディスク３に当接し、回転軸心方向の押し付け力を付与することにより該磁気ディスク３をハブ５に固定的に支持している。

［クランプ］
クランプ７は、図２の断面図のようになっている。クランプ７は、全体的にハット断面形状に形成され、直径Ｄ１の中央部１５が、周辺部１９に対して窪んで形成され、この中央部１５に、ビス１７を貫通させる直径Ｄ２の貫通孔２１が設けられている。

周辺部１９は、中央部１５へ向かって若干傾斜形成され、この周辺部１９には、位置決め、軽量化のため、貫通孔２３が周方向へ所定間隔で形成されている。周辺部１９は、傾斜せずに平坦に形成することもできる。

周辺部１９の外周側、すなわちクランプ７の外周部には、軸心方向に指向して前記当接部１３を備える壁部２５が設けられている。壁部２５は、周回状に連続形成されている。但し、壁部２５の剛性が保持できるものであれば、周方向所定間隔で不連続に周回状に形成することも可能である。

周辺部１９と壁部２５との間は、半径Ｒ１の円弧で形成された第１曲げ部２７で連続し、壁部２５と周フランジ部２９との間は、半径Ｒ２で形成された第２曲げ部３１で連続している。当接部１３は、第２曲げ部３１が磁気ディスク３に接触する接円部として構成されている。接円部を通る平面は、軸心方向と直交している。周フランジ２９は、当接部１３よりも周辺部１９寄りに変位形成され、当接部１３が磁気ディスク３に確実に接触するようになっている。但し、周辺部１９を、当接部１３の接円部を通る平面に沿って形成することもできる。

壁部２５の直径Ｄ３及び高さＨ１は、例えば嵌合軸部１１に対応し、ビス１７により締結固定したとき当接部１３が磁気ディスク３に押し付け力を与えることができるようにしてある。直径Ｄ３は、当接部１３が磁気ディスク３に接触する接円部におけるものである。高さＨ１は、周辺部１９及び壁部２５の外表面の延長線の交点と当接部１３が磁気ディスク３に接触する接円部との軸心方向間のものである。

壁部２５は、前記当接部１３が前記磁気ディスク３に当接する状態で当接部１３に働く径方向外側への移動力に抗する当接部１３及び磁気ディスク３間の摩擦力を同等以上とするために軸心方向に指向して前記当接部１３を備えている。

本実施例では、壁部２５が前記軸心方向となす角度をθ１とすると共に前記当接部１３及び磁気ディスク３間の摩擦係数をμとしたときμ≧ｔａｎθ１に設定してある。また、壁部２５が前記軸心方向となす角度をθ１＝４°としている。

図３は、変形例に係るクランプの断面図である。

図３においては、クランプ７Ａの壁部２５Ａが前記軸心方向となす角度をθ２＝３．７°とし、壁部２５Ａの高さをＨ１よりも高いＨ２とした。
すなわち、本願出願人等の後述する実験によれば、壁部２５，２５Ａが前記軸心方向となす角度をθ≦８．５°に設定すればよく、図３は、角度θ≦８．５°の範囲内での変形例を示した。

本願出願人等によれば、既存の一般的なディスク回転駆動装置においてクランプと磁気ディスクとの間の摩擦係数μの実際の測定値は、０．１２〜０．１５であった。

図４は、摩擦係数μの測定方法を示す説明図である。図４のように、磁気ディスクの上にクランプを載せ、磁気ディスクを傾けて行く。このときのクランプが滑り出す角度αを測定した。

図４において、クランプ質量をＷとすると、
Ｗｓｉｎα＝μＷｃｏｓα
となり、
μ＝ｔａｎα
により算出することができる。

上式よりθ＜ｔａｎ^−１μであるから、θ≦６．８°〜８．５°の設定によりクランプの当接部の径方向外側への移動が無くなり、磁気ディスクを効率よく押さえることができる。

図５は、他の変形例に係るクランプの要部断面図である。

この変形例のクランプ７Ｂは、壁部２５Ｂが軸心方向となす角度θ３をθ≦８．５°としているが、壁部２５Ｂは、図２，図３のような直線部を有しないものである。従って、第１曲げ部２７と第２曲げ部３１とが変曲点をもって直接連続している。

図２，図３のように壁部２５，２５Ａが直線部を有する場合、壁部２５，２５Ａが軸心方向となす角度θ１，θ２を、直線部が軸心方向となす角度として定義することができるのに対し、図５のクランプ７Ｂでは、直線部を有しないので壁部２５Ｂが軸心方向となす角度θ３を、次のように定義する。

図６は、周辺部１９、第１，第２曲げ部２７，３１、及び周フランジ部２９を、板厚の中央を通る線分で表したスケルトン図である。第１，第２の曲げ部２７，３１の半径は、Ｒ１，Ｒ２であり、変曲点Ｐで直接連続している。変曲点Ｐを通る傾斜した直線Ｌは、第１，第２の曲げ部２７，３１の円弧の接線となっている。

従って、直線部を有しない壁部２５Ｂが軸心方向となす角度θ３は、直線Ｌが軸心方向となす角度と定義することができる。

［クランプ作用］
図７は、角度θ（θ１，θ２）とクランプ力Ｆとの関係を示す作用説明図である。

クランプ７を、ビス１７によりハブ５に締結固定し、当接部１３を磁気ディスク３に当接させ押し付け力Ｆを付与する。

このとき、当接部１３に働く力関係は、図７のようになっている。Ｆｘ，Ｆｙは、当接部１３からの力Ｆの分力であり、Ｆｘは、当接部１３に働く径方向外側への移動力、Ｆｙは、軸心方向への押し付け力である。μＦｙは、Ｆｘに抗する摩擦力である。

すなわち、
Ｆｘ＝Ｆｓｉｎθ
Ｆｙ＝Ｆｃｏｓθ
であり、
μＦｙ≧Ｆｘ
のとき当接部１３の径方向外側への移動が無くなる。

従って、
μＦｃｏｓθ≧Ｆｓｉｎθ
μ≧ｔａｎθ
を満たすことで、当接部１３が径方向外側へ移動せず、磁気ディスク３を安定的に確実に支持させることができる。

［実験結果］
本願出願人等は、押し付け力に関し、図９の従来品との比較を行った。

押し付け力の測定は、図８のように行った。クランプ７を定盤３３上に設置し、φ５．１のロッド３５で軸心方向に０．２５ｍｍの撓みを与え、ロッド３５に作用する反力を測定し、以下の表に示す結果を得ることができた。

従来品と実施例品とを比較検討する。
図９の従来品と図２の実施例品とは、ほぼ同じ押し付け力を得られたが、図２の実施例品は、図９の従来品よりも薄くすることができた。

また、板ばねでは、ばね定数は板厚の３乗に比例して大きくなることが知られている。図２，３の実施例品を比較した場合、
（０．３８ｍｍ／０．３３５ｍｍ）^３×１５６Ｎ＝２２８Ｎ
となり、図２，図３の実施例のクランプ７，７Ａにおいても板ばねと同様にばね定数はほぼ板厚の３乗に比例して大きくなっている。

この場合、仮に図２の実施例品を従来品と同じ板厚にした場合は、
（０．５５ｍｍ／０．３８ｍｍ）^３×２４３Ｎ＝８６６Ｎ
となり、従来品と比較して約３．８倍も大きな押し付け力Ｆｙを出すことができた。

これらの結果は、図５の実施例品でも同様に得ることができる。

［実施例の効果］
本発明の実施例では、外周部に当接部１３を周回状に備えると共に、中央部が、回転駆動可能なハブ５に締結固定され、前記ハブ５に装着され情報の記録が可能な磁気ディスク３に前記当接部１３を当接させて回転軸心方向の押し付け力Ｆｙを付与することにより該磁気ディスク３を前記ハブ５に固定的に支持するディスク回転駆動装置１のクランプ７，７Ａにおいて、前記外周部に、前記当接部１３が前記磁気ディスク３に当接する状態で当接部１３に働く径方向外側への移動力Ｆｘに抗する当接部１３及び磁気ディスク３間の摩擦力μＦｙを同等以上とするために軸心方向に指向して前記当接部１３を備える壁部２５，２５Ａを設けたため、当接部１３が径方向外側へずれるのを抑制することができる。

従って、当接部１３による磁気ディスク３の押し付け力が分散されるのが抑制され、高い押し付け力を保持して、磁気ディスク３を確実に支持させることができる。

また、当接部１３が径方向外側へずれるのが抑制されるため、摩擦力μＦｙの変化で当接部１３のずれ状態が変わることも抑制され、クランプ７，７Ａによる磁気ディスク３の支持を安定させることができる。

壁部２５，２５Ａが前記軸心方向となす角度をθとすると共に前記当接部１３及び磁気ディスク３間の摩擦係数をμとしたときμ≧ｔａｎθであるため、当接部１３が径方向外側へずれるのを確実に抑制することができる。

壁部２５，２５Ａが前記軸心方向となす角度をθ≦８．５°としたため、当接部１３が径方向外側へずれるのを確実に抑制することができる。

ディスク回転駆動装置の要部拡大断面図である（実施例１）。 クランプの断面図である（実施例１）。 クランプの断面図である（実施例１）。 摩擦係数の測定方法を示す説明図である（実施例１）。 他の変形例に係るクランプの要部断面図である（実施例１）。 周辺部、第１，第２曲げ部、及び周フランジ部を、板厚の中央を通る線分で表したスケルトン図である（実施例１）。 角度θとクランプ力Ｆとの関係を示す作用説明図である（実施例１）。 押し付け力の付与状態の断面図である（実施例１）。 ディスク回転駆動装置の要部拡大断面図である（従来例）。 ディスク回転駆動装置の要部拡大断面図である（従来例）。 クランプ締結前後の変位を示す要部拡大断面図である（従来例）。

符号の説明

１ ディスク回転駆動装置
３ 磁気ディスク
５ ハブ（回転体）
７，７Ａ，７Ｂ クランプ
１３ 当接部
２５，２５Ａ，２５Ｂ 壁部
Ｆｘ 移動力
μＦｙ 摩擦力

Claims (3)

1. 外周部に当接部を周回状に備えると共に、中央部が、回転駆動可能な回転体に締結固定され、前記回転体に装着され情報の記録が可能なディスクに前記当接部を当接させて回転軸心方向の押し付け力を付与することにより該ディスクを前記回転体に固定的に支持するディスク回転駆動装置のクランプにおいて、
   前記外周部に、前記当接部が前記ディスクに当接する状態で当接部に働く径方向外側への移動力に抗する当接部及びディスク間の摩擦力を同等以上とするために軸心方向に指向して前記当接部を備える壁部を設けた、
   ことを特徴とするディスク回転駆動装置のクランプ。
2. 請求項１記載のディスク回転駆動装置のクランプであって、
   前記壁部が前記軸心方向となす角度をθとすると共に前記当接部及びディスク間の摩擦係数をμとしたときμ≧ｔａｎθである
   ことを特徴とするディスク回転駆動装置のクランプ。
3. 請求項１又は２記載のディスク回転駆動装置のクランプであって、
   前記壁部が前記軸心方向となす角度をθ≦８．５°とした
   ことを特徴とするディスク回転駆動装置のクランプ。

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