JP3325577B2 - ディスククランプ及びスペーサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、磁気記録の技術分野に関し、特にハードデ
ィスク駆動スピンドルやディスク収容部のためのディス
ククランプ及びスペーサに関する。

〔背景技術〕

磁気ハードディスク駆動スピンドルのためのディスク
クランプは、主な目的として、複数の磁気ハードディス
クが、衝撃下で、半径方向に移動しないように、ディス
ク収容部内の複数の磁気ハードディスクをスピンドル上
にクランプするという目的がある。このような半径方向
への移動は、別に“ディスクスリップ”として産業界に
おいて知られているが、スリップしたディスクの予め記
録されたトラックの他のディスクの予め記録されたトラ
ックからの芯ずれによって、ディスク駆動装置の全体的
な故障を招く結果となり得る。

従来技術におけるディスククランプの主な方法によれ
ば、ディスク収容部内の一番下のディスクがスピンドル
フランジに接合接触している状態で、収容部内の一番上
のディスクに垂直なクランプ力が提供される。これらの
ディスク自体は、スペーサによって分離されている。

要求されるディスククランプ力は、ディスク駆動装置
の衝撃仕様によって決定される。例えば、ディスク駆動
装置仕様が、ディスク駆動装置が300G'sの衝撃に耐える
ことを要求する場合、半径方向力を、約3poundでディス
クに作用させる必要がある。この力を達成するには、ク
ランプとディスク間の摩擦係数が0.15のレンジであるの
で、ディスククランプは、例えば、20poundの垂直クラ
ンプ力を作用させる必要があり、この垂直クランプ力
は、20lbsの垂直或いは軸方向力を、ほぼ3lbsの水平或
いは半径方向力に変換することになる。

ディスク駆動装置がより小さくなるに連れて、より薄
くもなる。このことは、ディスク／スピンドルアッセン
ブリの全収容高さに厳しい制限を課し、言い換えれば、
ディスクの厚さやスピンドル上方のディスククランプの
高さの低減が必要となる。ディスクが小さくなると、ま
た、“ディスクスリップ”を防ぐために要求されるディ
スククランプのクランプ力によって、ディスクをポテト
チップ形状に反らせる傾向がある。上述の要因の全ての
ために、新しいディスククランプに関するアプローチが
要求される。

PCT出願国際公開第93/06599において示唆される一つ
のアプローチは、第１のディスクの上に半径方向圧力を
働かせる複数の指を有すると共に第２のディスクの上に
設けられて第１のディスクの半径方向の移動を制御し且
つ前記２つのディスクの分離を制御するための複数の突
起を有する環状のクランプ及びスペーサを使用するもの
である。

IBM Technical Disclosure Bulletin Vol.32,No.6,No
vember1989,Page129,Disc Pack Assembly Design,にお
いて、複数のディスクをクランプするために溝付割りリ
ングを用いるもう一つのアプローチが示唆されている。
各ディスクは、ディスクの内径に挟み込まれたりすべり
込む前記リングの溝内に置かれ、前記リングは解放され
ると、ディスクに半径方向クランプ力を働かせる。

〔発明の開示〕

本発明は、磁気ディスクの内周リムに対して締まりば
めとなる一体式フランジを備えたディスクスペーサアッ
センブリを含んで構成される。この締まりばめが、従来
クランプによって与えられていた“ディスクスリップ”
を防止するために要求される半径方向力を、ディスクに
与えるように設計される。ディスクに対するディスクス
ペーサの力は、スペーサ（フランジ）の直径を、ディス
クの内径より僅かに大きく形成することよって与えられ
る。

第１の実施態様において、本発明は、環状のスペーサ
部を含んで構成されるディスクスペーサであって、更に
断面で見たときに前記スペーサ部から半径方向と垂直な
方向に延伸してＴ字形状を形成する２つの一体式環状フ
ランジ部と、前記フランジ部に接合する複数のディスク
の内径に所定の半径方向荷重を提供するための手段と、
を含んで構成されることを特徴とするディスクスペーサ
を提供する。

好ましい実施態様では、スペーサは、スペーサの環の
一位置に小さな割れ目を有しているので、より小さな直
径内に圧縮される。この圧縮されたスペーサは、ディス
クの内径内に嵌め合わされ、ディスクの内径に対してス
プリング力を供給するために解放される。或いは、僅か
に寸法が大きく割れ目のないディスクスペーサをディス
クの内径内に挿入する前に、初期冷却することによっ
て、半径方向荷重を作用させることもできる。これは、
スペーサが実用温度まで温まったときに膨張して、ディ
スクの内径に対して要求されるスプリング力や荷重を供
給するようになるからである。

第２の実施態様では、本発明は、それぞれ内周リムを
有する少なくとも２つのディスクを含んで構成されるデ
ィスク／スペーサアッセンブリであって、更に断面で見
たときに前記スペーサ部から半径方向と垂直な方向に延
伸してＴ字形状を形成する２つの一体式環状フランジ部
を有するディスクスペーサを含んで構成され、各フラン
ジ部の前記スペーサ部からの高さが各ディスクの厚さよ
り小さく、各ディスクが所定の半径方向力で前記スペー
サフランジ部のそれぞれに前記内周リムを接合させて前
記スペーサに取付けられるようにしたことを特徴とする
ディスク／スペーサアッセンブリと、 スピンドルフランジを有するスピンドルであって、前
記２つのディスクのうち一つが前記スピンドルフランジ
に接合すると共に、ディスクスペーサのスペーサ部とス
ピンドルフランジとの間に挟み込まれるようにディスク
／スペーサアッセンブリが前記スピンドルに取付けられ
るようにしたスピンドルと、 前記スピンドルに取付けられて、ディスクスペーサの
接触面に接するディスククランプと、 を含んで構成されたディスク駆動スピンドルアッセンブ
リを提供する。

当該ディスクスペーサとディスクアッセンブリは、一
つの組み立てられたユニットとしてディスク駆動スピン
ドル上に取り付けられ、ディスクスペーサに接する一つ
のディスククランプによってディスク駆動スピンドル上
にクランプされる。本発明の構成におけるディスククラ
ンプは、収容部内の一番上のディスクの上表面に対して
垂直方向或いは軸方向荷重を作用させる必要がないの
で、当該クランプはスペーサアッセンブリの内径上のリ
ップ部にクランプ荷重を作用させるべく配設される。こ
のリップ部は、最上部のディスクの上表面より軸方向下
側に配設されるので、クランプの上部とクランプのスク
リュウの両者は、軸方向において、ディスク収容部の一
番上のディスクの上表面と同じか、或いはそれより下側
に位置することになる。

他の配設においては、ディスククランプのリップ部に
対する接触面が、僅かに傾斜して、ディスククランプ
が、リップ部に力を作用させるときに、垂直（軸方向）
力だけでなく、前記傾斜した接触面によって引き起こさ
れる力の変換によって、ディスク収容部内の最上部のデ
ィスクに半径方向力を作用させて、半径方向に整列させ
て最上部のディスクの半径方向の位置合わせを保持する
ための付加的なクランプ力を供給する。

本発明のもう一つの特色は、下側のディスクスペーサ
のフランジを、ディスク収容部がクランプされるスピン
ドルのフランジから僅かに離して、ディスクスペーサの
リップ部に作用された力を、ディスク収容部内の下側の
ディスクに対して垂直或いは軸方向に作用させ、ディス
クスペーサアッセンブリのディスクスペーサ部とスピン
ドルフランジとの間に、ディスク収容部内の下側のディ
スクを挟み込んでクランプすることを含んで構成され
る。この付加的な軸方向荷重は、上述したように、“デ
ィスクスリップ”の防止に役立つ付加的な半径方向荷重
となる。

本発明の更に別の特色は、ディスクスペーサアッセン
ブリのフランジ部とディスクスペーサ部との間に、小さ
なカット（切欠き）或いはノッチ（切込み）を設けたこ
とにあり、ディスクスペーサのフランジが、半径方向に
物理的に変形できるようにする。このことは、ディスク
の内径に対して一様に半径方向荷重を作用させることに
役立つ。

〔図面の簡単な説明〕

図１は、本発明に係るディスクスペーサアッセンブリ
を備えたディスク駆動スピンドルの部分断面図である。

図２は、本発明に係るディスクスペーサアッセンブリ
の上面図である。

図３は、締まりばめに磁気ハードディスクを配設した
状態における本発明に係るディスクスペーサアッセンブ
リの上面図。

図４は、本発明に係る他のディスクスペーサアッセン
ブリを備えるディスク駆動スピンドルの部分断面図であ
る。

図５は、図４で示した他の実施態様の部分詳細図であ
り、特に、ディスクスペーサアッセンブリの傾斜したリ
ップ部へのディスククランプの実際の荷重から生じる力
のベクトルを示す。

図６は、ディスクの反り返り防止バンプ（緩衝器）を
含んだ本発明に係るディスクスペーサの上面図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

図１において、好ましいディスクスペーサアッセンブ
リ10は、ディスク駆動回転スピンドル軸18内のクランプ
スクリュウ16を介してディスククランプ14により与えら
れる実際のクランプ力で、ディスク駆動スピンドルフラ
ンジ12上に取付けられる。このディスクスペーサアッセ
ンブリ10は、ディスクスペーサ部30と、スクスペーサア
ッセンブリ10の内径に向かって見たときにＴ字形状断面
を形成するような、スペーサ部30の内径から延伸する２
つの一体式フランジ部40,42と、を含んで構成される。
２つの磁気ハードディスク20,22は、両方とも、ディス
クスペーサアッセンブリ10のスペーサ部30上に載せら
れ、かつ、各々の内径44,46がスペーサアッセンブリ10
の各フランジ40,42に接するように、ディスクスペーサ
アッセンブリ10上に取付けられる。ディスククランプ14
によって与えられる軸方向クランプ力は、リップ部24に
作用する。このリップ部24は、ディスク20の上表面より
軸方向に下方にあるフランジ部40の上表面より下方のデ
ィスクスペーサアッセンブリ10から半径方向内側に延伸
する。この配置により、ディスククランプ14の上部は、
軸方向に、上側のディスク20の上表面より下方に位置す
ることになる。同様に、クランプスクリュウ16の上部も
また、上側のディスク20の上表面と同じになるか、或い
はそれより下方となる。

ディスクスペーサアッセンブリ10の下側フランジ部42
は、当該フランジ部42の下表面とスピンドルフランジ12
の隣接面との間に、小さな間隙26ができるように配置さ
れる。この配置により、ディスククランプ14によって与
えられる軸方向力が、スペーサ部30によって、下側のデ
ィスク22に伝達され、これによって、下側ディスク22
を、ディスクスペーサ部30とスピンドルフランジ12との
間に挟み込む。このことは、スピンドルフランジ12上の
ディスクスペーサアッセンブリ10と、接続されたディス
ク20とディスク22との完全なアッセンブリを維持するこ
とに役立つばかりでなく、前記３つの構成要素間の摩擦
力によって、下側ディスク22への付加的な半径方向荷重
の作用を補助するのにも役立つ。

図２において、前記ディスクスペーサアッセンブリ10
を上面図で示す。この図において、符号30,40,及び24
は、各々、前記ディスクスペーサ部30,前記上側フラン
ジ部40,及び前記リップ部24である。図１には示されて
おらずこの図に示された一つの付加な特色は、スペーサ
リング（環）に設けられた小さな割れ目32である。この
割れ目32は、ディスクスペーサアッセンブリ10のスプリ
ング力をディスク20又はディスク22の内径に作用させる
手段を提供する。ディスクスペーサアッセンブリ10の直
径は、ディスク20や22の内径より僅かに大きく作られ
る。ディスクスペーサアッセンブリ10は、前記割れ目32
によって僅かに圧縮されて、ディスク20や22の内径の内
側に装着される必要がある。その後、圧縮が解放される
と、前記ディスクスペーサアッセンブリ10の弾性エネル
ギがディスク20や22の内径に対してスプリング力を与え
る。材料や、前記ディスクスペーサアッセンブリ10の直
径の適切な選択による圧縮量を適切に準備することによ
って、要求される衝撃荷重に対してディスクを固定保持
するのに必要かつ十分な半径方向荷重を、ディスクの内
径に与えることができる。更に、当業者であれば、ディ
スク駆動装置が使用される様々な用途の様々な要求に応
じて荷重の値が変化することを、容易に認識するであろ
う。例えば、ディスク駆動装置が、落下しやすいポータ
ブルコンピュータに使用される場合、より高い衝撃荷重
が要求される。

図３は、ディスク20に取付けられた状態のディスクス
ペーサアッセンブリ10を示す。この図では、ディスクス
ペーサアッセンブリ10と、破線で示されたディスクスペ
ーサ部30と、リップ部24と、が示されている。ディスク
が前記ディスクスペーサアッセンブリ10に取付けられた
状態では、これらの結合したユニットは、前記ディスク
駆動スピンドルフランジ12に単一の構造物として取付け
られるディスク収容アッセンブリを形成する。この取付
方法は、前記ディスク駆動スピンドルフランジ12に取付
ける際に、ディスク20,22を正確に位置合わせする必要
性を排除する。一般に、ディスク駆動スピンドルフラン
ジ12がスチールで構成されるのに対して、磁気ディスク
はアルミニウムで構成される。この材料の相違は、磁気
ディスクの内径がスチール製スピンドルフランジの外径
に接している場合、好ましくない“ディスクスリップ”
を招く熱膨張係数の相違の原因となる。代わりに、本発
明のディスクスペーサアッセンブリに複数のディスクが
取付けられる場合には、本発明のディスクスペーサアッ
センブリは、ディスクと同じ材料で作ることができ、ま
た寧ろそうした方が好ましいが、それによって、どんな
熱膨張係数の不一致も除去でき、もし除去できない場合
でも、スピンドルフランジとディスクとの間の材料の相
違を原因として生じたディスクスリップのどんな問題点
も低減できる。従って、結果として、ディスクスペーサ
アッセンブリ10と磁気ディスク20,22とから構成される
ディスク収容アッセンブリは、ディスク収容アッセンブ
リとディスク駆動スピンドルフランジ12との間の半径方
向の分離を維持するのに必要なステップなしに、ディス
ク駆動スピンドルフランジ12の単一装置として取付ける
ことができる。従って、実際には、ディスク20,22は、
まずディスクスペーサアッセンブリ10に組み付けられ、
そしてディスクスペーサアッセンブリ10とディスク収容
部とが、スピンドルフランジ12の周りに取付けられてス
ピンドルフランジ12に接する。そして、クランプ14が、
クランプスクリュウ16を介してスピンドルシャフト18上
に取付けられる。このような完全な組み付け方法は、如
何なる従来技術の手法と比較しても能率が非常に改良さ
れている。

図４は、ディスクスペーサアッセンブリ10の他の態様
を示す。この図において、リップ部24には、傾斜した表
面が備えられて、図５に示すように、矢印50で表される
ディスククランプ14によって与えられる力が、軸方向力
52と、半径方向力54と、に変換される。この軸方向力52
は、図１のディスククランプの軸方向力と同様の方法
で、同様の目的のために作用する。しかしながら、前記
半径方向力54は、上側のディスク20の内径に対して、付
加的な半径方向力を供給するのに役立つ。この配設の仕
方によれば、上側ディスク20に対して作用する半径方向
力の大きさと、下側ディスク22に対して作用する半径方
向力の大きさと、を均一にする傾向がある。これは、前
述したように、ディスクスペーサ部30とスピンドルフラ
ンジ12との間の下側ディスク22のサンドイッチ効果によ
って、ディスクスペーサアッセンブリ10にかかるディス
ククランプ14の軸方向荷重が、下側ディスク22に付加的
な半径方向力を供給するからである。

一つの付加的な特色として、ディスクスペーサアッセ
ンブリ10のこの変更例は、スペーサ部30とフランジ部4
0,42との間に、カット（切欠）34,36を含むことによっ
て、それぞれのカット（切欠）34,36の部分における材
料の薄肉化のため、フランジ部40,42を、半径方向に物
理的に変形させる。この半径方向の変形能は、ディスク
クランプ14から上側ディスク20の内径への半径方向力の
移動を助ける。

本発明のこの実施形態の一つの付加的な特色は、ディ
スクスペーサアッセンブリのフランジ部が、ディスクス
ペーサの中心を通る線に対して対称となるように構造的
に同一に作られていることにある。このため、ディスク
スペーサアッセンブリ10は、本来は、上側や下側といっ
たフランジ部（40,42）を持っていない。これは、これ
らのフランジが構造的に同一であるためである。このこ
とは、製造工程において役立つ。

本発明の一つの付加的な特色は、ディスクスペーサア
ッセンブリ10の上面図である図６に関連して示される。
ディスク駆動装置の幾つかの用途においては、“ディス
クスリップ”を防止するために要求される半径方向荷重
は、この半径方向荷重がディスクの反り、若しくは“ポ
テトチッピング”として知られることを引き起こす程、
非常に高い。このディスクの反りは、もし無制御であれ
ば、許容できないディスク振れ性能を招く結果となる。
このような場合、振れのプロフィールを制御するなら、
振れがディスク性能において実際の増大を与えることが
可能であることを示唆する従来技術がある。例えば、Fa
rid Kaymaramによる米国特許4875118号である。

図６において、所望の角度とプロフィールに応じて所
定の半径方向間隔でディスクスペーサフランジ部40に取
付けられたバンプ（緩衝器）60によって、制御された振
れが提供される。この図では、120度の半径方向間隔で
示された３つのバンプ（緩衝器）60があり、そのうちの
１つが環の割れ目32の正反対の側に設けられている。

この好ましい実施形態の固有の説明は、出願人が請求
する発明の範囲を限定するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハイコックス，トーマス エー. アメリカ合衆国、カリフォルニア 95066、スコッツ バレー、ナンバー 17、ディスク ドライブ 917 (72)発明者 バトゥ，ラムゴパル アメリカ合衆国、カリフォルニア 91306、カノーガ パーク、エルクウッ ド ストリート 20220 (56)参考文献 特開 平４−119526（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−35012（ＪＰ，Ｕ) ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓ ｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｖ．ｏ．32 Ｎｏ．６Ａ Ｎｏｖｅｍｂ ｅｒ 1989 ｐ．129 ＤＩＳＫ ＰＡ ＣＫ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＤＥＳＩＧＮ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 25/04 101 G11B 17/038 G11B 23/03

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク（20、22）の上下面に当接する一
   つの環状のスペーサ部（30）と、該環状のスペーサ部か
   ら一体に垂直方向に延伸した２つのフランジ部（40、4
   2）と、前記フランジ部に当接している前記ディスクの
   内径に所定の半径方向荷重を与える手段と、ディスクス
   ペーサの内径部分に形成され、前記フランジ部の上表面
   より軸方向下方でディスククランプと接する面を有する
   リップ部（24）とを有することを特徴とする断面Ｔ字形
   状のディスクスペーサ（10）。
2. 【請求項２】前記ディスクにスプリング力を作用させる
   前記フランジ部によって前記半径方向荷重が与えられる
   ことを特徴とする請求項１記載の断面Ｔ字形状のディス
   クスペーサ（10）。
3. 【請求項３】前記手段が、更に、ディスクスペーサ内の
   環状部分内の割れ目（32）を含んで構成されたことを特
   徴とする請求項２記載の断面Ｔ字形状のディスクスペー
   サ（10）。
4. 【請求項４】前記ディスククランプと接する面が、ディ
   スクスペーサの軸方向及び半径方向の両方向に関して傾
   斜することによって、前記ディスククランプと接する面
   に作用される力をディスクスペーサの軸方向力及び半径
   方向力の両方に変換するように調整されることを特徴と
   する請求項３記載の断面Ｔ字形状のディスクスペーサ
   （10）。
5. 【請求項５】ディスクスペーサの前記フランジ部と前記
   スペーサ部との交差部分に、半径方向荷重下での前記フ
   ランジ部の半径方向の変形能を増大させるノッチ（34、
   36）を更に含んで構成されることを特徴とする請求項４
   記載の断面Ｔ字形状のディスクスペーサ（10）。
6. 【請求項６】ディスク（20、22）の上下面に当接する一
   つの環状のスペーサ部（30）と、垂直方向に延伸した２
   つの面に当接してディスクの内径に所定の半径方向荷重
   を与える環状フランジ部（40、42）とを有する断面Ｔ字
   形状のディスクスペーサ（10）を備え、 スペーサ部からのそれぞれのフランジ部高さが、それぞ
   れのディスクの厚さより小さく、 スピンドルフランジ（28）を有するスピンドル（12）で
   あって、前記２つのディスクのうちの１つが前記スピン
   ドルフランジに接すると共に、ディスクスペーサのスペ
   ーサ部とスピンドルフランジ（28）との間に挟み込まれ
   るように断面Ｔ字形状のディスクスペーサが前記スピン
   ドルに取付けられるようにしたスピンドルと、 前記スピンドルに取付けられて、前記ディスクスペーサ
   の接触面（24）に接するディスククランプ（14）と、 を含んで構成されたことを特徴とするディスク駆動スピ
   ンドルアッセンブリ。
7. 【請求項７】各フランジ部とディスクとの間に制御され
   た接合を提供して、制御されたディスクの反り返りプロ
   フィールを与えるそれぞれのフランジ部（40、42）に半
   径方向に間隔を空けて形成された少なくとも３つのバン
   プ（60）を、更に含んで構成されたことを特徴とする請
   求項６記載のディスク駆動スピンドルアッセンブリ。
8. 【請求項８】前記接触面（24）が、ディスククランプに
   よって作用される下向きの力を半径方向力及び軸方向力
   に変換する傾斜した表面を含んで構成され、 前記半径方向力は前記ディスクの内周リム（44、46）へ
   の前記スペーサの半径方向力を増大させるように作用す
   る半径方向力であり、前記軸方向力は前記スピンドルフ
   ランジ（28）上に断面Ｔ字形状のディスクスペーサ（1
   0）を保持するように作用する軸方向力であることを特
   徴とする請求項７に記載のディスク駆動スピンドルアッ
   センブリ。