KR100238921B1 - 회전 디스크 데이타 기억장치 - Google Patents

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KR100238921B1
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Abstract

디스크 드라이브는 양호하게 사출성형된 플라스틱인 일체식으로 성형된 원피스 허브, 클램프 및 회전자 하우징을 포함한다. 양호한 실시예에서, 허브는 중심축(central shaft)상에 장착된 한 셋트의 베어링을 둘러싸기 위한 중공원통형부와 실린더의 중앙으로부터 연장되고 단일 디스크를 지지하는 플랜지부를 포함한다. 플랜지의 상면상의 유연한 클램핑 핑거는 디스크의 중심 구멍을 통해 디스크와 결합된다. 핑거는 약간 외향으로 경사되고, 각각의 핑거의 단부에 포올을 포함한다. 조립동안에 디스크는 핑거가 디스크와 결합될 때까지 핑거의 포올 위에 가압된다. 약간 탄성인 핑거는 디스크가 포올 위에서 미끄러지게 허용하도록 변형되고, 다음에는 디스크를 정위치에 록킹하기 위해 복귀될 것이다. 핑거는 공구를 중심설정 할 필요없이 디스크를 허브축(hub axis)에 관해 자동적으로 중심설정한다. 허브는 또한 디스크를 회전시키는 스핀들 모터의 회전자를 위한 하우징으로 작용한다. 백 아이언 링(back iron ring)과 영구 자석은 회전자를 형성하기 위해 플랜지의 외부 에지에서 플랜지의 하면에 부착된다. 전자 고정자 조립체는 플랜지와, 외부 에지에서는 영구자석 및 백 아이언과, 내부 에지에서는 허브의 원통형부에 의해 한정되는 환형공간 내의 디스크축(disk axis)을 둘러싼다.

Description

회전 디스크 데이타 기억장치
제1도는 바람직한 실시예에 따른 자기 디스크 드라이브 기억 유닛의 사시도.
제2도는 바람직한 실시예에 따른 일체식 허브, 클램프 및 회전자 하우징의 사시도.
제3도는 바람직한 실시예에 따른 일체식 허브, 클램프 및 회전자 하우징의 단면도.
제4도는 다른 실시예에 따른 일체식 허브, 클램프 및 회전자 하우징의 평면도.
제5도는 바람직한 실시예에 따른 허브 및 디스크 조립체의 반부 단면도.
제6도는 바람직한 실시예에 따른 일체식 허브, 클램프 및 회전자 하우징의 클램핑 핑거부(clamping finger portion)의 단면도.
제7도는 바람직한 실시예에 따른 클램핑 핑거가 디스크를 정위치에 클램핑하는 방법을 도시하는 클램핑 핑거의 단면도.
제8도는 클램핑 핑거와 디스크를 위한 다른 디자인의 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
101 : 회전가능 디스크 104 : 디스크 드라이브 베이스
103 : 허브 105 : 작동기 조립체
201 : 베이스부 202 : 플랜지부
203 : 핑거 301 : 구멍
302 : 립 502 : 축(shaft)
506 : 자석 505 : 백 아이언(back iron)
601 : 포올(pawl)
[발명의 분야]
본 발명은 디스크 드라이브 데이타 기억장치에 관한 것으로서, 특히 디스크 드라이브 기억장치에 사용되는 디스크 및 허브 조립체에 관한 것이다.
[발명의 배경]
현재의 컴퓨터 시스템의 광범위한 데이타 기억의 필요성은 대용량의 대량의 데이타 기억장치를 요구한다. 일반적인 기억장치는 회전 자기 디스크 드라이브이다.
통상적으로 디스크 드라이브는 공통 스핀들에 견고히 부착된 하나 이상의 유연하고 평평한 디스크를 포함한다. 디스크들은 스핀들 상에 서로 평행하게 적충되며, 서로 접촉되지 않도록 이격된다. 디스크와 스핀들은 스핀들 모터에 의해 일정한 속도로 일치되어 회전된다.
각각의 디스크는 스핀들을 위해 중앙에 구멍을 가진 고체 디스크형 베이스 또는 기판으로 형성된다. 기판은 유리, 세라믹, 플라스틱 또는 다른 재료도 가능하지만 일반적으로 알루미늄이다. 기판은 자화가능 재료의 얇은 층으로 코팅되고, 추가적으로 보호층으로 코팅될 수도 있다.
데이타는 디스크의 표면상에서 자화가능 층내에 기록된다. 그렇게 하기 위해서, 데이타를 표시하는 미세한 자화된 패턴은 자화가능 층내에 형성된다. 데이타 패턴은 통상적으로 원형 동심 트랙내에 배열된다. 각각의 트랙은 다수의 섹터로 더욱 분할된다. 따라서, 각각의 섹터는 원호를 형성하고, 트랙의 모든 섹터는 원을 완성한다.
이동가능 작동기는 데이타를 판독 또은 기록하기 위해서 변환기 헤드를 표면상의 데이타 부근에 위치시킨다. 작동기는 축음기(phonograph) 플레이어의 톤 아암(tone arm)과 유사할 수 있고, 헤드는 플레잉 니들(playing needle)과 유사할 수 있다.
데이타를 포함하는 각각의 디스크 표면에 대해 하나의 변환기 헤드가 있다. 변환기 헤드는 자기 판독/기록 변화기가 장착된 공기역학적 형상의 블록의 재료(통상적으로 세라믹)이다. 블록 또는 슬라이더는 디스크가 회전될 때 디스크의 표면위의 아주 작은 거리에서 비상한다. 디스크 표면에 가까이 인접하는 것이 변환기로 하여금 자화가능 층내의 데이타 패턴으로부터 판독 및 기록할 수 있게 하는데 중요하다. 여러가지의 다른 변환기 디자인이 사용되며, 어떤 경우에는 판독 변환기는 기록 변환기로부터 분리된다.
작동기는 통상적으로 헤드를 위치시키기 위해서 축에 관해 피봇된다. 그것은 통상적으로 디스크를 향해 연장되는 빗형(comb-like) 아암을 가지고 축(axis)에 가까운 고체 블록과, 아암에 부착된 한 셋트의 얇은 현수장치와, 축(axis)의 반대쪽에 있는 전자 모터를 포함한다. 변환기 헤드는 현수장치에 부착되는데, 각각의 현수장치에 한 헤드씩 부착된다. 작동기 모터는 헤드를 원하는 데이타 트랙 위에 위치시키기 위해서 작동기를 회전시킨다. 헤드가 일단 트랙 위에 위치되면, 디스크의 일정한 회전은 결국 원하는 섹터를 헤드 부근으로 가져올 것이며, 그러면 데이타는 판독 또는 기록될 수 있다.
컴퓨터 시스템이 더욱 강력하고 빠르며 신뢰성이 있게 됨에 따라서, 개량된 기억장치에 대한 수요가 그에 대응하여 증가되었다. 이러한 원하는 개량은 여러가지 형태를 갖는다. 비용을 감소시키고, 데이타 용량을 증가시키며, 드라이브가 작동되는 속도를 증가시키고, 드라이브에 의해 소모되는 전력을 감소시키며, 기계적 충격 또는 다른 교란의 존재하에 드라이브의 탄성을 증가시키는 것이 바람직하다.
특히, 디스크 드라이브의 물리적 크기를 감소시킬 필요가 있다. 어느 정도로 크기를 감소시키는 것이 상기 목적에 추가하여 몇가지 목적에 기여할 수도 있다. 그러나 동시에, 디스크 드라이브의 감소된 크기는 그 자체로 바람직하다. 감소된 크기는 랩톱 컴퓨터, 이동 페이저(pager) 및 "스마트 카드(smart card)"와 같은 휴대용 응용장치(partable application)에 자기 디스크 드라이브를 포함하는 것이 실용적이 되게끔 한다.
크기 감소의 한 예는 디스크 드라이브에 PCMCIA 타입II 표준을 적용하는 것이다. 이 표준은 원래 반도체 플러그-인 장치를 위해서 의도되었다. 소형화 기술의 진보에 따라서, PCMCIA 타입II 표준에 일치하는 디스크 드라이브를 구성하는 것이 가능할 것이다.
디스크 드라이브의 크기를 축소시키기 위해서, 모든 컴포넌트는 가능한 한 크기가 감소되어야만 한다. 또한 감소된 크기를 허용하고 소형화된 컴포넌트의 조립을 실용적인 것으로 하기위해 현존 컴포넌트의 새로운 디자인이 개발되어야만 한다.
디스크 드라이브의 크기가 감소될 수 있는 정도에 대한 한가지 제한은 디스크/허브 조립체이다. 종래의 디스크/허브 조립체는 디스크 스택을 지지하기 위해 하부에 플랜지를 가진 원통형 허브를 포함한다. 디스크를 회전시키기 위한 모터는 허브내에 위치된다. 디스크의 스택은 플랜지의 상면상에 안착되고(rest), 허브는 디스크의 대응 구멍내에 장착된다. 개별적 디스크들은 허브를 둘러싸고 허브에 인접한 스페이서 링(spacer ring)에 의해 분리된다. 클램핑 장치는 허브의 상부에 부착되고, 디스크 스택에 하향력을 적용하며, 하부 디스크를 플랜지에 대하여 가압하고, 스택을 정위치에 유지한다. 디스크 드라이브가 단일 디스크만을 갖는 경우에, 기본적으로 동일한 디자인이 사용되지만, 클램핑 장치는 디스크 스택 대신에 하나의 디스크만 클램핑한다. 클랭핑 장치는 통상적으로 그 외부 에지 근처에 성형된 원형 리지를 가진 평평한 강철 링이다. 링의 평평한 부분은 스크류에 의해 허브의 상면에 부착되고, 리지부는 압력을 디스크 스택 또는 단일 디스크에 인가한다. 여러가지 다른 클램프 디자인이 존재하지만, 모두 다수의 부품을 포함한다.
종래의 디스크 드라이브 디스크/허브 디자인은 PCMCIA 타입II 형상계수와 같은 매우 작은 형상계수 디스크에 잘 맞지 않는다. 허브는 스크류를 수용할 정도로 충분히 커야만 한다. 아주 작은 스크류가 사용되는 경우에도, 이 요구사항은 허브의 크기 및 중량을 증가시킨다. 극단적으로 작은 부품은 조립을 어렵게 한다. 휴대용 응용장치에서는 높은 기계적 충격을 견디는 데에 어려움이 있다. 비교적 얇은 디스크는 충분한 클램핑 힘으로 클램핑 되었을때 휘어지려고 하며, 트랙폭이 감소될 때 작은 휨이라도 심각할 수 있다. 마지막으로, 드라이브가 휠씬 작더라도, 종래 부품의 크기의 단순한 축소는 상당한 비용 감소를 가져오지는 않을 것이며, 실제로, 그것은 비용을 증가시킬 수 있다. 비용을 감소시키고 작은 형상계수 디스크 드라이브의 디자인 요구사항에 더욱 적합한 다른 허브/디스크 조립체를 개발하는 것이 바람직하다.
[발명의 요약]
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 디스크 드라이브 기억장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 디스크 드라이브 기억장치의 비용을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 작은 형상계수 디스크 드라이브 기억장치를 위한 개선된 허브/디스크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 작은 형상계수 디스크 드라이브를 위한 비용이 감소된 허브/디스크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 보다 적은 수의 부품을 가진 허브/디스크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 가공 및 조립이 더욱 쉬운 허브/디스크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 기계적 충격에 대한 더욱 큰 저항을 갖는 허브/디스크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 디스크의 휨이 감소된 허브/디스크 조립체를 제공하는 것이다.
디스크 드라이브를 위한 디스크는 일체식으로 성형된 원피스 허브, 클램프 및 회전자 하우징(an integrally-formed one-piece hub, clamp anc rotor housing)상에 장착된다. 허브는 바람직하게는 성형된 플라스틱으로 형성된다. 바람직한 실시예에서, 허브는 중심축상에 장착된 한 셋트의 베어링을 둘러싸기 위한 실질적 중공(hollow) 원통형부와, 실린더의 중앙 근처의 원통형부로부터 연장되는 플랜지부를 포함한다. 플랜지는 상면상에 안착되는 단일 디스크를 지지한다. 다수의 원주반향으로 이격된 유연한 클램핑 핑거는 디스크의 중심구멍을 통해 디스크와 결합하도록 플랜지의 상면으로부터 상향 연장된다. 핑거는 약간 외향으로 경사지고, 디스크와 결합되기 위해 각각의 핑거의 단부에 포올을 포함한다. 디스크의 중심구멍에 에지는 핑거와의 결합을 개량하고 또한 디스크의 중심을 설정하기 위해 챔퍼링된 것이 바람직하다. 디스크를 허브에 조립하기 위해서, 디스크는 핑거의 포올이 챔퍼링된 에지와 결합될 때까지 핑거의 포올 위에서 단순히 가압된다. 약간 탄성적인 핑거는 디스크가 포올 위에서 미끄러지도록 허용할 정도로 충분히 내향 변형될 것이며, 그후 디스크를 정위치에 로킹하기 위해 외향으로 복귀될 것이다. 핑거는 중심설정 공구를 필요로 하지 않고 디스크를 허브축에 관해 자동적으로 중심설정한다.
허브는 또한 디스크를 회전시키는 스핀들 모터의 회전자를 위한 하우징으로서 작용한다. 바람직한 실시예에서, 브러시가 없는 DC 스핀들 모터는 플랜지 아래에 위치된다. 백 아이언 링과 영구자석은 모터의 회전자부를 형성하기 위해 플랜지의 외부 에지에서 플랜지의 하면에 부착된다. 전자 고정자 조립체는 플랜지와, 외부 에지에서는 영구자석 및 백 아이언과, 내부 에지에서는 허브의 원통형부에 의해 한정되는 환형 공간내에서 디스크축을 둘러싼다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
제 1 도는 바람직한 실시예에 따른 자기 디스크 드라이브 기억 유닛(100)을 도시한다. 디스크 유닛(100)은 디스크 드라이브 베이스 또는 하우징(104)상에 장착된 허브(103)에 견고히 부착된 회전가능 디스크(101)를 포함한다. 허브(103)와 디스크(101)는 드라이브 모터에 의해 일정한 회전속도로 구동된다. 드라이브 모터는 허브(103)내에 수용된다. 작동기 조립체(105)는 디스크(101)의 한 측부에 위치된다. 전자보터(107)에 의해 구동되는 작동기(105)는 변환기 헤드를 위치시키기 위해 디스크(101)의 축(axis)에 평행한 축(shaft) (106)에 관해 한 원호(arc)를 통해 회전한다. 덮개(도시되지 않음)는 디스크와 작동기 조립체를 둘러싸고 보호하기 위해서 베이스(104)와 정합된다. 드라이브의 작동을 제어하고 호스트 컴퓨터와 같은 다른 장치와 통신하기 위한 전자 모듈들은 베이스(104)와 덮개에 의해 형성된 헤드/디스크 용기내의 회로카드(112)상에 장착된다. 이 실시예에서, 회로카드(112)는 용기내에 장착되며, PCMCIA 타입II 형상계수를 위해 사용될 공간을 보존하기 위해서 디스크 주위의 사용되지 않는 공간을 차지하도록 형성된다. 그러나, 카드(112)는 또한 헤드/디스크 용기 밖에 장착될 수 있거나, 또는 베이스 자체가 전자 모듈을 직접 장착하기 위한 회로카드로서 제조될 수 있다. 다수의 헤드/현수장치 조립체(108)는 작동기(105)의 프롱(prong)에 견고히 부착된다. 공기역학적 판독/기록 변환기 헤드(109)는 디스크 표면에 인접한 각각의 헤드/현수장치 조립체(108)의 단부에 위치된다.
허브(103)는 디스크(101)를 정위치에 록킹하기 위한 클램핑 수단을 역시 수용하고 또한 드라이브 모터를 위한 회전자 하우징으로서 작용하는 원피스(one-piece)의 일체식으로 성형된 부품이다. "일체식으로 성형된다"는 것은 허브(103)가 성형, 주조, 압출 또는 다른 수단에 의해 단일의 고체 덩어리(single solid mass)로서 형성된 균일한 재료이고, 요구되는 크기의 필요에 따라 기계가공, 에칭 또는 달리 형성될 수 있으며, 허브(103)가 함꼐 부착된 다수의 개별적 컴포넌트로부터 조립되는 것이 아니라는 것으로 이해하여야 한다. 바람직한 실시예에서, 허브(103)는 사출성형된 중합체 부품이다. 특히, 중합체는 폴리에테르이미드(polyetherimide )(PEI), 특히 제네럴 일렉트릭 코포레이션에서 시판중인 울템 7201(Ultem 7201)인 것인 바람직하다. 울템 7201은 열팽창계수가 디스크(101)에 양호한 재료인 알루미늄의 열팽창계수에 가깝기 때문에 바람직하다. 그러나 다른 적절한 중합체가 사용될 수도 있다. 또는, 알루미늄 또는 세라믹과 같은 비중합성(non-polymeric) 재료를 사용하는 것도 가능할 것이다.
제 2 도는 바람직한 실시예에 따른 일체식 허브, 클램프 및 회전자 하우징 (103)의 사시도이다. 허브(103)는 바람직하게는 중공 원통 베이스부(201)와, 베이스부(201)로부터 연장되는 비교적 평평한 원통형 플랜지부(202)와, 디스크(101)와 결합하고 클램핑 수단으로서 작용하는 다수의 원주방향으로 이격된 핑거(203)를 포함한다.
제 3 도는 바람직한 실시예에 따른 일체식 허브, 클램프 및 회전자 하우징 (103)에 대한 디스크축의 평면내의 단면도이다. 제 3 도의 단면도에서 더욱 명확히 볼 수 있듯이, 중공 원통형 베이스부(201)는 디스크 축 및 베어링을 위한 중심 원통형 구명(301)을 한정한다. 플랜지부(202)는 베이스부(201)의 대략 중앙으로부터 연장된다. 원주방향의 립(lip)(302)은 플랜지부(202)의 외부 에지 부근에서 그 하면으로부터 하향 연장된다. 립(302)은 회전자 백 아이언(rotor back iron) 및 영구자석을 위한 정합면과 지지부를 제공한다.
제 4 도는 바람직한 실시예에 따른 일체식 허브, 클램프 및 회전자 하우징 (103)의 평면도이다. 바람직한 실시예에서, 허브(103)는 도시된 바와같이 위치된 8개의 동일하게 이격된 핑거(203)를 포함하는데, 핑거의 갯수와 크기는 변할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위내에서 다른 일체식 클램핑 수단이 사용될 수 있다고 이해된다.
제 5 도는 바람직한 실시예에서 따라 조립되었을 때의 허브(103)와, 스핀들 모터의 컴포넌트를 포함하여 관련 하드웨어를 더욱 상세히 도시한다. 제 5 도는 디스크의 회전축 평면내에 취해진 반부 단면도이다. 축의 한쪽만의 허브(103)와 관련 컴포넌트가 제 5 도에 도시되었으나, 이것들은 축에 대해 대칭이라는 것을 이해해야 한다.
디스크축(shaft)(502)은 디스크 드라이브의 베이스(104)에 견고히 부착된다. 축(502)은 강철이 바람직하다. 디스크축(axis)(501)은 축(502)의 중심을 통과한다. 허브 원통형부(201)는 축(501)에 관한 회전을 위해 베어링 조립체(504)상에 장착된다. 베어링 조립체는 축(502)의 대향 단부에서 밀봉된 베어링 레이스내의 2개의 세트의 예비하중이 걸린 볼 베어링을 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 베어링 조립체는 또는 유체(수력학적) 또는 다른 형태의 베어링일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 베어링 조립체(504)의 부분은 예로서 허브 원통형부(201)의 내면상에 유체 베어링 표면을 형성하므로써 허브(103)와 일체식으로 형성될 수 있다.
허브(103)의 플랜지부(202)는 원통형 베이스부(201)의 길이의 대략 중앙에서 원통형 베이스부(201)로부터 외향 연장된다. 디스크(101)는 플랜지부(202)의 상면상에 안착되고, 플랜지는 디스크(101)를 아래로부터 지지한다. 다수의 동일한 원주방향으로 이격된 핑거(203)는 플랜지(202)의 상면으로부터 돌출되어 디스크(101)와 결합되고 디스크(101)를 정위치에 록킹하며, 따라서 클램핑 수단으로서 작용하고, 별도로 부착된 클램프의 필요성을 제거한다.
브러시가 없는 DC 스핀들 모터를 위한 백 아이언(505) 및 한 셋트의 영구 회전자 자석(506)은 플랜지부(202)의 외부 에지에서 플랜지부(202)의 하부에 부착된다. 백 아이언(505)은 자기적으로 투가가능한 재료, 바람직하게는 Fe-Pb 합금의 링이다. 백 아이언(505)은 또한 링을 형성하는 감긴 시리즈의 박판(a wound series of laminations)일 수도 있다. 자석(506)은 바람직하게는 적절한 자화가능 재료의 고체 링이며, 그 안에서 연속 원호형(arcuate) 세크멘트는 교대 자극으로 자화된다. 따라서 자석(506)은 축(axis)을 완전히 둘러싸기 위해 디스크축(axis) 주위에 원주방향으로 배열되고 교대적 극을 갖는 한 셋트의 영구 원호형 자석을 형성한다.
원주방향 립(302)은 백 아이언(505)와 자석(506)을 위한 지지부를 제공한다. 백 아이언(505)은 적절한 접착제를 사용하여 립(302)과 플랜지(202)의 하면에 본딩되는 것이 바람직하다. 또는, 백 아이언(505)은 백 아이언(505)을 몰드 캐비티내에 삽입하고 허브(103)를 백 아이언(505) 위에 형성하므로써 사출성형 공정동안에 허브(103)에 부착될 수 있다. 영구자석(506)은 바람직하게는 적절한 접착제를 사용하여 백 아이언(505)에 직접 본딩한다.
스핀들 모터 전자 고정자(508)는 내부 반경에서는 원통형 베이스부(201)에 의해 한정되고 외부 반경에서는 백 아이언(505) 및 자석(506)에 의해 한정되는 환형 공간내에서 베이스(104)에 부착되고 플랜지(202) 아래에 위치된다. 고정자(508)는 디스크축을 둘러싸는 한 셋트의 원주방향으로 이격된 전자석(극)을 포함하며, 각각의 극은 자기적으로 투자가능한 코어 주위에 싸여진 와이어 코일을 포함한다. 고정자(508)는 회로카드(112)상의 모터 드라이브 전자장치(도시되지 않음)에 연결된다. 작동시에는, 모터 드라이브 전자장치는 본 기술분야에서 알려진 바와같이 회전 전자기장을 발생시키기 위해 고정자(508)의 다른 극들을 순차적으로 진동(pulse )시킨다. 바람직한 실시예에서, 고정자(508)는 각각의 상(phase)에서 3개의 극을 갖는 3상 고정자(전체 9개의 극)이고, 회전 자석 세트(506)는 12개의 자극 세그멘트를 포함한다. 그러나, 고정자와 회전자 극의 갯수는 변할 수 있다.
제 6 도는 클램핑 핑거(203)에 대한 디스크축(axis)의 평면내의 단면도로서, 핑거를 더욱 상세히 도시한다. 핑거(203)는 디스크(101)의 내부 구멍에 작은 반경방향 힘을 인가하기 위해 약간의 외향 경사를 가지고 성형된다. 바람직하게, 경사각은 약3도이며, 즉, 제 6 도의 각도(θ)는 약 87도이고, 최적 각도는 핑거의 두께 및 선택된 재료의 형태에 따라 변할 것이다. 핑거(203)의 단부 부근에는 디스크(101)와 결합하기 위한 포올(601)이 있다. 포올(601)은 디스크의 조립을 가능하게 하기 위해 챔퍼링된(chamfered) 상부 에지(603)를 포함한다.
제 7 도는 클램핑 핑거(203)의 단면도로서, 핑거가 디스크(101)를 정위치에 클램핑하는 방법을 도시한다. 디스크(101)와 핑거(203)는 디스크축의 평면내의 단면도로 도시되었다.
디스크(101)는 바람직하게 약 45도의 각도로 챔퍼링된 내부 에지(711,712)를 포함한다. 챔퍼(chamfer)는 허브(103)에 대한 디스크(101)의 조립을 더욱 용이하게 하고, 포올(601)로부터의 힘의 인가를 위한 표면을 제공하며, 디스크의 중심을 설정하는 것을 돕는다.
디스크(101)는 디스크(101)를 핑거 위에 위치시키고 바로 아래로 누름으로써 허브(103)에 조립되는 것이 바람직하다. 아래로 누를 때, 디스크(101)의 하면상의 챔퍼링된 에지(712)는 포올(601)의 상면상에서 챔퍼링된 에지(603)에 대항하여 미끄러진다. 핑거(203)는 탄성재료로부터 제조되기 때문에, 핑거(203)는 디스크(101)가 핑거(203)상에서 아래로 눌려질 때 내향(디스크축을 향해) 후퇴되어 디스크 중심 구멍의 가장 좁은 부분이 포올을 통과할 수 있게 한다. 디스크 중심 구멍의 가장 좁은 부분이 포올을 통과한 후에, 핑거는 재료의 자연적 탄성에 기인하여 원위치 부근으로 복귀된다. 디스크(101)의 하면이 플랜지(202)상에 안착될 때, 포올(601)은 제 7 도와 같이 위치되어 챔퍼링된 에지(711)에 힘을 인가할 것이다. 포올(601)은 챔퍼링된 에지(711)에 하향 축방향 힘과 반경방향 힘을 모두 인가한다. 하향 축방향 힘은 디스크(101)를 플랜지부(202)의 상면에 대한여 누르고,디스크(101)를 정위치에 견고히 클램핑한다.
디스크축으로부터 모두 동일 반경에 있는 다수의 원주방향으로 이격된 핑거는 디스크 중심 구멍의 챔퍼링된 내부 에지(711)에 동일한 반경방향 힘을 인가하기 때문에, 디스크는 핑거 위에서 플랜지상의 조립된 위치로 가압될 때 그 축에 관해서 자동적으로 중심설정된다. 따라서, 중심설정 공구가 필요하지 않다.
바람직하게, 핑거(203)는 디스크(101)내의 구멍의 내부 에지의 챔퍼링되지 않은 부분과 접촉되어 약한 반경방향 힘을 인가한다. 핑거(203)는 비선형 비임 스프링으로서 작용한다. 디스크가 정위치에 있는 정지상태에서, 반경방향 힘은 디스크를 휘게 하는 것을 피하도록 작다. 그러나, 핑거에 의해 부과된 반경방향 힘은 핑거가 반대로 휘어지면(bent back)(디스크축으로 향한 방향으로) 선형 비율보다 크게 증가된다. 그 결과 훨씬 강한 힘이 적절한 위치로부터의 디스크의 어떠한 이동에도 대항할 것이다. 따라서, 허브는 매우 낮은 비용의 단순한 디자인으로 기계적 충격에 대한 높은 저항을 얻는다.
낙하시험(drop testing) 동안에, 유연한 핑거는 디스크(101)에 의해 허브(103)에 전달되는 에너지의 상당한 부분을 흡수하여 베어링 시스템에의 손상을 방지하는 것이 관찰되었다. 이 특징은 휴대용 매체 기술을 위해 매우 바람직하다.
디스크의 휨은 디스크 드라이브 기술에서 잘 알려진 문제이다. 종래의 클램프는 디스크가 이동하지 않는 것을 확실히 하기 위해서 상당한 축방향 힘을 클램핑된 디스크상에 인가해야만 한다. 이 힘은 디스크를 휘게 하려고 한다. 본 발명의 유연한 클램핑 기구는 실질적으로 휨이 없이 디스크의 견고한 클램핑을 달성한다. 통상적으로 금속 클램프를 사용하는 종래의 클램프 디자인과는 달리, 본 발명의 허브는 디스크 자체보다 ,훨씬 부드러운 유연한 재료로부터 제작되는 것이 바람직하다. 유연한 재료의 표면은 디스크와의 접촉점(즉, 플랜지부(202)와 핑거(203)의 상면)에서 변형되어, 종래의 디스크 클램프의 금속대금속 접촉에서 통상적으로 존재하는 것보다 비교적 높은 정적 마찰계수를 제공한다. 높은 마찰계수로 인해서, 디스크는 보다 작은 축방향 힘을 사용하여 견고히 클램핑될 수 있다. 또한, 디스크 재료는 허브 재료보다 상당히 단단하기 때문에, 접촉점에서 디스크 표면이 아니라 오히려 허브 표면이 변형된다. 따라서, 디스크는 내부 직경 근처에서 국부 변형이 거의 없으며, 종래의 디스크와 비교하여 매우 낮은 휨을 발생시킨다.
핑거(203)의 크기는 핑거의 적절한 유연성을 제공하고, 디스크가 정위치에 있을때 충분한 클램핑 힘을 동시에 제공하도록 선택된 허브 재료에 대해 선택되어야만 한다. 바람직한 실시예에서, 핑거(203)는 반경방향으로 약 0.25mm의 폭이고, 원주방향으로 1mm의 폭이다. 핑거의 전체 높이는 약 1mm이다. 본 발명에 익숙한자는 최적 핑거 크기가 재질에 따라 변할 것이라는 것을 이해할 것이다. 보다 견고한 허브 재료는 보다 얇은 핑거를 요구할 수도 있고, 그 역도 성립한다. 크기는 디스크 자체의 크기 및 재료에 따라 변할 것이라는 것을 또한 이해할 것이다. 바람직한 실시예에 대하여 위에서 주어진 크기는 알루미늄 기판으로 형성되고 PCMCIA 타입II 형상계수에 대해 사용될 약 0.635mm의 두께를 가진 1.8" 디스크와 함께 사용되도록 의도되었다.
제 8 도는 클램핑 핑거(801)와 디스크의 다른 디자인의 단면도이다. 제 8 도의 다른 클램핑 핑거(801)는 디스크축으로 향한 핑거의 측부로부터 돌출되는 탭(802)이 추가되었다는 것을 제외하고는 위에 기술되고 제 1 도 내지 7 도에 도시된 클램핑 핑거(203)와 동일하다. 탭(802)은 디스크 제거 공구(도시되지 않음)와 결합하기 위한 표면을 제공한다. 디스크(101)를 제거하기 위해서, 공구는 하향력을 탭(802)에 적용하며, 핑거(801)를 후방으로 굽히고자 한다. 동시에, 디스크(101)는 허브(103)의 플랜지부(202)로 부터 올려진다. 디스크의 제거는 제조 및 시험 공정의 일부분으로서의 디스크 드라이브의 재작업 동안에 가끔 필요하다.
바람직한 실시예에서, 클램핑 수단은 플랜지의 상면으로부터 연장되고 디스크와 결합되는 다수의 핑거이다. 그러나, 허브와 일체식으로 형성되는 어떠한 클램핑 수단도 본 발명의 정신 및 범위내에서 사용될 수도 있다. 예로서, 핑거는 중공 원통형 베이스부(201)와 같은 허브의 다른 부분으로부터 연장될 수도 있다. 원통형부와 같은 다른 부분으로부터 연장되는 핑거는 위로부터 디스크상에 하향 가압 될 수도 있다. 또는, 클램핑 수단은 플랜지의 상면으로부터 또는 중공 원통형부로부터 연장되는 변형가능 링일 수 있거나, 응력 제거를 위해서 원주방향으로 이격된 간격으로 분리된 변형가능 링일 수 있다.
상기 설명에서, 어떤 특징은 플랜지의 "위" 또는 "아래"로 지칭되었고, 표면은 "상부" 또는 "하부"로 기술되었다. 이러한 용어는 단지 참조를 쉽게 하기 위해서 사용되었고, 도면 및 본 기술분야에서 사용되는 통상적 배향과 일치된다. 그러나, 이러한 용어의 사용은 본 발명이 플랜지가 디스크 아래 또한 모터 위에 위치되는 것을 요구하는 것을 뜻하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 모터 및 디스크 드라이브는 플랜지가 디스크 위에 위치되고 회전축이 수평으로 배향된 상태로 마찬가지로 용이하게 구성될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예는 특정한 다른 실시예들과 함께 기술되었으나 본 기술분야에 익숙한 자는 형상 및 상세사항의 추가적 변경이 다음의 청구범위의 범위 내에서 이루어질 수도 있음을 인정할 것이다.

Claims (24)

  1. 회전 디스크 데이타 기억장치에 있어서, ① 디스크 드라이브 베이스와, ② 회전가능하게 장착된 데이타 기록용 디스크 - 상기 디스크는 회전축(an axis of rotation)과 중심에 상기 디스크를 장착하기 위한 원형 구멍(circular aperture)을 가진다. - 와, ③ 상기 디스크를 장착하기 위한 싱글-피스의 일체식으로 성형된 허브/클램프/회전자 부재(a single-piece integrally-formed hub/clamp/rotor member) - 상기 허브/클램프/회전자 부재는 상기 디스크를 지지하기 위한 지지 구조물(a support structure)과 상기 회전 디스크 데이터 기억장치의 동작중에 상기 디스크를 정위치에 록킹(locking)하기 위한 클램프 구조물(a clamp structure)을 포함하며, 상기 축(axis)에 관해 회전하기 위해 장착되고, 스핀들 모터 회전자의 회전자 하우징을 형성한다. - 와, ④ 상기 허브/클램프/회전자 부재의 상기 회전자 하우징에 부착된 회전자 자석 셋트와, ⑤ 상기 회전자 자석을 구동하기 위해 상기 베이스에 부착된 스핀들 모터 고정자와, ⑥ 상기 디스크상에 기억된 데이타를 판독하기 위한 하나 이상의 변환기 헤드와, ⑦ 상기 디스크상에 기록된 데이타를 판독하기 위해 상기 변환기 헤드를 위치시키기 위해 상기 디스크 드라이브 베이스상에 장착된 이동가능 작동기를 포함하는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재는, ① 상기 디스크의 상기 회전축(said axis of rotation)과 일치되는 축(axis)을 갖는 중공 원통형부 - 상기 중공 원통형부는 디스크축(disk shaft)을 둘러싸고, 상기 디스크의 상기 원형 구멍내에 장착된다. - 와, ② 상기 중공 원통형부로부터 외향 연장되는 플랜지부 - 상기 플랜지부는 상기 디스크를 지지한다. -를 포함하는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재의 상기 클램프 구조물은 상기 플랜지부로부터 연장되고 상기 디스크와 결합되는 다수의 원주방향으로 이격된 핑거를 포함하는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재의 상기 중공 원통형부는 상기 허브/클램프/회전자 부재를 상기 디스크축에 장착하기 위한 베어링 셋트를 둘러싸는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 회전자 자석 셋트는 상기 플랜지부의 외부 에지 부근에서 상기 플랜지부에 부착되고, 상기 고정자는 상기 디스크축을 둘러싸며 상기 디스크축과 상기 회전자 자석 사이에 위치되는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재는 사출성형된 중합체 부품인 회전 디스크 데이타 기억장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 디스크는 상기 허브/클램프/회전자 부재상에서 자동 중심설정(self-centering)되는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재는 유연한 재료(a compliant material)로 성형되고, 상기 유연한 재료는 상기 디스크보다 실질적으로 더 유연한 회전 디스크 데이타 기억장치.
  9. 회전 디스크 데이타 기억장치에 있어서, ① 디스크 드라이브 베이스와, ② 데이타를 기록하기 위한 회전가능하게 장착된 디스크 - 상기 디스크는 회전축(an axis of rotation)과, 상기 회전축에 수직인 제 1 및 제 2 표면과, 중심에 원형 구멍을 가진다. - 와, ③ 상기 디스크를 장착하기 위한 회전가능 허브와, ④ 상기 디스크를 상기 회전가능 허브에 클램핑하기 위한 싱글-피스의 일체식으로 성형된 클램핑 구조물 - 상기 클램핑 구조물은 상기 회전가능하게 장착된 디스크의 상기 제 1 면과 접촉되는 지지표면과, 각각 한 단부에 포올을 포함하고 상기 디스크의 상기 원형 구멍을 통해 연장되는 다수의 원주방향으로 이격된 핑거를 포함한다. - 과, ⑤ 상기 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, ⑥ 상기 디스크상에 기억된 데이타를 판독하기 위한 하나 이상의 변환기 헤드와, ⑦ 상기 디스크상에 기록된 데이타를 판독하기 위해 상기 변환기 헤드를 위치시키기 위해 상기 디스크 드라이브 베이스상에 장착된 이동가능 작동기를 포함하며, 상기 포올은 상기 디스크와 결합되고, 상기 디스크의 상기 제 1 면을 상기 지지표면에 대해 가압하는 축방향 힘을 상기 디스크에 부여하는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 디스크의 구멍은 상기 회전축(axis of rotation)을 둘러싸는 내면을 형성하고, 상기 핑거는 상기 내면과 접축되며, 따라서 각각의 핑거는 상기 디스크에 반경방향의 힘을 부여하는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 포올은 상기 원형 구멍을 둘러싸는 챔퍼링된 에지를 따라 상기 디스크와 결합되는 회전 데이터 기억장치.
  12. 회전 디스크 데이타 기억장치에 있어서, ① 디스크 드라이브 베이스와, ② 데이타를 기록하기 위한 회전가능하게 정착된 디스크 - 상기 디스크는 회전축(an axis of rotation)과, 상기 회전축에 수직인 제 1 및 제 2 표면과, 중심에 원형 구멍을 가진다. -와, ③ 상기 디스크를 장착하기 위한 회전가능 허브와, ④ 상기 디스크를 상기 회전가능 허브에 클램핑하기 위한 클램핑 구조물 - 상기 클램핑 구조물은 상기 회전가능하게 장착된 디스크의 상기 제 1 면과 접촉되는 지지표면과, 각각 한 단부에 포올을 포함하고 상기 디스크의 상기 원형 구멍을 통해 연장되는 다수의 원주방향으로 이격된 핑거를 포함한다. - 과, ⑤ 상기 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터와, ⑥ 상기 디스크상에 기억된 데이타를 판독하기 위한 하나 이상의 변환기 헤드와, ⑦ 상기 디스크상에 기록된 데이타를 판독하기 위해 상기 변환기 헤드를 위치시키기 위해 상기 디스크 드라이브 베이스상에 장착된 이동가능 작동기를 포함하며, 상기 포올은 상기 디스크와 결합되고, 상기 디스크의 상기 제 1 면을 상기 지지표면에 대해 가압하는 축방향 힘을 상기 디스크에 부여하고, 상기 각각의 핑거는 디스크 제거 공구와의 결합을 위한 돌출 탭을 포함하며, 상기 돌출 탭은 상기 디스크축과 대면하는 상기 핑거의 측부로부터 돌출되는 회전 디스크 데이터 기억장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 지지면과 핑거는 유연한 재료(compliant material)로 형성되고, 상기 유연한 재료는 상기 디스크보다 실질적으로 더 유연한 회전 디스크 데이타 기억장치.
  14. 회전 디스크 데이타 기억장치에 있어서, ① 디스크 드라이브 베이스와, ② 상기 디스크 드라이브 베이스상에 회전가능하게 장착된 싱글-피스의 일체식으로 성형된 허브(a single-piece integrally formed hub) - 상기 허브는 ㉮ 상기 허브와 일체식으로 형성되고 상기 디스크 데이터 기억장치의 동작중에 디스크를 상기 허브에 클램핑하는 수단과, ㉯ 스핀들 모터의 다수의 회전자 자석을 지지하는 회전자 하우징을 포함한다. - 와, ③ 데이타 기록용 디스크 - 상기 디스크는 회전축(an axis of rotation)과, 중심에 원형 구멍을 가지며, 상기 허브상에 장착되고, 상기 디스크를 클램핑하는 수단에 의해 상기 허브에 고정된다. - 와, ④ 상기 허브의 상기 회전자 하우징에 부착된 회전자 자석 셋트와, ⑤ 상기 회전자 자석을 구동하기 위해 상기 베이스에 부착된 스핀들 모터 고정자와, ⑥ 상기 디스크상에 기억된 데이타를 판독하기 위한 하나 이상의 변환기 헤드와, ⑦ 상기 디스크상에 기록된 데이타를 판독하기 위해 상기 변환기 헤드를 위치시키기 위해 상기 디스크 드라이브 베이스상에 장착된 이동가능 작동기를 포함하는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 허브는 사출성형된 중합체 부품인 회전 디스크 데이타 기억장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 디스크는 상기 허브상에 자동중심설정(self-centering)되는 회전 디스크 데이타 기억장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 허브는 유연한 재료(compliant material)로 성형되고, 상기 유연한 재료는 상기 디스크보다 실질적으로 더 유연한 회전 디스크 데이타 기억장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 허브에 디스크를 클램핑하기 위한 상기 수단은 ① 상기 디스크의 상기 회전축으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 뻗어 있는 일체식으로 형성된 플랜지 - 상기 플랜지는 상기 디스크의 상기 원형 구멍의 지름보다 큰 지름을 갖다. - 와, ② 상기 플랜지 반대쪽의 상기 디스크의 표면에 축 방향의 힘을 가하기 위한 수단 - 상기 축방향의 힘은 상기 플랜지의 방향이며, 상기 축방향의 힘을 가하기 위한 수단을 상기 허브와 일체식으로 형성되어 있다. - 을 포함하는 회전 디스크 데이터 기억장치.
  19. 허브내(in-hub) 스핀들 모터를 갖는 회전 디스크 데이터 기억장치를 위한 허브로서, ① 강체 디스크를 장착하기 위한 싱글-피스의 일체식으로 성형된 허브/클램프/회전자 부재 - 상기 강체 디스크는 데이터 기록용이며, 상기 디스크를 상기 허브/클램프/회전자 부재 위에 장착하기 위하여 중심에 원형 구멍을 가지고, 상기 허브/클램프/회전자 부재는 축을 중심으로 회전하기 위하여 디스크 드라이브 베이스 위에 장착하기 위한 것이며, 스핀들 모터 회전자의 회전자 하우징을 형성한다. - 를 포함하며 ② 상기 허브/클램프/회전자 부재는, ㉮ 상기 디스크를 지지하기 위한 지지 구조물과, ㉯ 상기 회전 디스크 데이터 기억장치의 동작 중에 상기 디스크를 정위치에 록킹(locking)하기 위한 클램프 구조물을 포함하는 허브내 스핀들 모터를 갖는 회전 디스크 데이터 기억장치를 위한 허브.
  20. 제19항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재는, ① 상기 회전축(said axis of rotation)과 일치되는 축(axis)을 갖는 중공 원통형부 - 상기 중공 원통형부는 디스크축(disk shaft)을 둘러싸고, 상기 디스크의 상기 원형 구멍내에 장착된다. - 와, ② 상기 중공 원통형부로부터 외향 연장된 플랜지부 - 상기 플랜지부는 상기 디스크를 지지한다. - 를 포함하는 허브내 스핀들 모터를 갖는 회전 디스크 데이타 기억장치를 위한 허브.
  21. 제20항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재의 상기 클램프 구조물은 상기 플랜지부로부터 연장되고 상기 디스크와 결합되는 다수의 원주방향으로 이격된 핑거를 포함하는 허브내 스핀들 모터를 갖는 디스크 데이타 기억장치를 위한 허브.
  22. 제19항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재는 사출성형된 중합체 부품인 허브내 스핀들 모터를 갖는 회전 디스크 데이타 기억장치를 위한 허브.
  23. 제19항에 있어서, 상기 디스크는 상기 허브/클램프/회전자 부재상에서 자동 중심설정(self-centering)되는 허브내 스핀들 모터를 갖는 회전 디스크 데이타 기억장치를 위한 허브.
  24. 제19항에 있어서, 상기 허브/클램프/회전자 부재는 유연한 재료(a compliant material)로 성형되고, 상기 유연한 재료는 상기 디스크보다 실질적으로 더 유연한 허브내 스핀들 모터를 갖는 회전 디스크 데이타 기억장치를 위한 허브.
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