TWI618055B - 用於磁碟機之抑制碎片的磁碟夾 - Google Patents

Abstract

一種用於將複數個磁碟夾緊在磁碟機中的磁碟夾具有單個緊固孔，其定位在磁碟夾之對稱中心且經大小設置以使螺釘之桿通過，該螺釘具有大於緊固孔的頭部直徑。螺釘將磁碟夾緊固至支承複數個磁碟之馬達輪轂。磁碟夾在小於緊固螺釘上之頭部之頭部直徑的最大直徑處具有圍繞緊固孔的槽溝。槽溝可為環形、具有朝向緊固孔成角度之尖溝槽，或可為螺旋形。螺旋槽溝之直徑朝向緊固孔在順時針方向上或逆時針方向上減小。螺釘頭覆蓋之磁碟之中部區段以朝向緊固孔之負角偏置，從而迫使在裝配過程中產生之粒子朝向磁碟夾之緊固孔。

Description

用於磁碟機之抑制碎片的磁碟夾

本發明係關於磁碟機且更特定而言，係關於一種用於磁碟機之磁碟夾，該磁碟夾抑制碎片遷移至磁碟表面上。

工作站、個人電腦及膝上型電腦要求在最小實體面積內提供大量資料儲存之磁碟機。通常，磁碟機包括由轉軸馬達以恆定高速旋轉的一個或多個硬磁碟。一般而言，磁碟機藉由將轉換器或讀/寫頭定位在磁碟上之各別磁軌上而操作。藉由使用在尋軌操作過程中旋轉之致動器總成將資訊寫入至磁碟上之磁軌且自磁碟上之磁軌讀取資訊。致動器耦接至控制致動器之定位及轉換器之讀/寫功能的控制電子器件。典型的致動器總成包括複數個致動器臂，該等致動器臂朝向磁碟延伸，且一個或多個撓曲件自每個致動器臂延伸。磁頭安裝於每個撓曲件之遠端，其用作空氣軸承使磁頭能夠靠近相關聯磁碟之對應表面上方飛行。出於眾多原因，對於增大儲存於此等磁碟上之資訊密度之需求變得愈來愈大。提供要求傳送大量資料至硬磁碟或自硬磁碟傳送大量資料之作業環境的多使用者及多任務作業系統工作站之增加、大型應用程式、筆記型及膝上型電腦之普及性，以及朝向更高效能微處理器之持續趨勢共同形成上述需求。此等系統之結構設計亦連續地收縮，從而要求具有高容量儲存能力同時在系統內佔用最小量空 間之硬磁碟機。

為了適應此等需求，需要具有增大之儲存容量之更小的硬磁 碟機。為了讀取此更密集儲存之資訊，工程師減小了磁頭與磁碟之間的間隙飛行高度。減小間隙飛行高度導致在磁碟機操作過程中磁碟之磁頭與資料部分之間的接觸增加。此外，存在行業廣泛推動以減小轉換器保持在磁碟表面上方而不實際接觸磁碟表面的高度。

當轉換器在旋轉磁碟上方飛行時，飛行高度易於相對於正常 飛行高度上下輕微波動，因為磁碟表面本身不平。在較低飛行高度下飛行高度之變動可引起轉換器接觸磁碟表面。此間歇性接觸(若重複)可損壞轉換器或磁碟且可引起磁碟機故障。

在慣用磁碟機中，一組磁碟提供於轉軸馬達之圓柱形輪轂 上。磁碟夾提供於輪轂上之該組磁碟之頂端。磁碟夾的半徑比輪轂的半徑大，以使得磁碟夾的外徑與頂端磁碟相接觸。複數個螺釘或單個螺釘與定位於磁碟夾中之通孔配合。此等螺釘(此螺釘)螺擰入輪轂中之孔洞中。 當螺釘擰緊時，施加至磁碟夾之中部區段之力轉移至接觸磁碟表面之磁碟夾的外圓周。此力將磁碟緊固至轉軸馬達輪轂。必須藉由相當大的力緊固磁碟，以便防止在存在機械衝擊的情況下一個或多個磁碟之任何滑動。磁碟機內之磁碟之非常輕微之滑動即可導致轉換器之機械失準，此可導致資料傳送錯誤或故障。

磁碟夾在磁碟組上之裝配易於產生微小粒子，該等粒子易於 分佈於磁碟本身之表面上。此等小粒子促進轉換器與磁碟表面相接觸，從而以磁頭損壞告終。用於將磁碟夾緊固至轉軸馬達之緊固螺釘愈多，產生 此等微小粒子之機會愈大。

因此，需要防止在磁碟組之裝配過程中產生的粒子分散之磁碟夾。本發明為此問題提供一種解決方案。

藉由將在磁碟組裝配至磁碟機之過程中產生之碎片粒子捕集至形成於圍繞緊固孔之磁碟夾中的槽溝中來顯著地改善此等粒子之產生。槽溝由將磁碟夾緊固至馬達輪轂之螺釘之頭部覆蓋。槽溝將螺釘在槽溝內側向下扭轉過程中產生之碎片保持在槽溝與緊固孔之間。已發現各種槽溝設計係有效的。除了圓形槽溝，具有朝向緊固孔成角度的溝槽之尖溝槽、或螺旋槽溝可有效地將碎片保留在螺釘之頭部下面。將碎片保留在緊固螺釘之頭部下面之另一種較佳方法係將圍繞緊固孔之區域(中部區段)以朝向磁碟夾之緊固孔之負角偏置。中部區段之此負角迫使裝配過程中產生之粒子向內朝向緊固孔，從而將粒子捕集在緊固螺釘之頭部下面。

11‧‧‧磁碟機

13‧‧‧硬磁碟

15‧‧‧轉換器

16‧‧‧資料磁軌

17‧‧‧致動器臂

19‧‧‧樞軸節點

21‧‧‧音圈馬達

23‧‧‧控制電路

25‧‧‧磁碟夾

27‧‧‧孔

29‧‧‧螺釘

30‧‧‧緊固件孔洞

31‧‧‧上部資料表面

33‧‧‧下部資料表面

35‧‧‧輪轂

37‧‧‧頭部

39‧‧‧凸緣

41‧‧‧墊片

43‧‧‧中部區段

45‧‧‧緊固孔

49‧‧‧邊緣

51‧‧‧工具孔

53‧‧‧工具孔

55‧‧‧槽溝

57‧‧‧內緊固槽

60‧‧‧磁碟夾

65‧‧‧溝槽

71‧‧‧磁碟夾

73‧‧‧頂部

75‧‧‧溝槽

79‧‧‧磁碟夾

81‧‧‧緊固孔

85‧‧‧輪轂

83‧‧‧螺旋槽溝

87‧‧‧中部區段

自以下說明書之考慮且結合隨附圖式，本發明之確切本質及其目的及優點將變得顯而易見，其中相同元件符號在全部圖中指定相同部分，且其中：圖1展示磁碟機之總成之頂部剖視圖；圖2展示磁碟機中之磁碟組之頂部剖視圖；圖3為磁碟夾及驅動馬達輪轂總成之橫截面；圖4為先前技術之磁碟夾之透視圖；圖5為磁碟夾在緊固孔處之俯視圖，其例示本發明之一實施 例；圖6為藉由緊固螺釘附接至馬達輪轂之磁碟夾在緊固孔處之橫截面；圖7為向下固持磁碟夾之緊固螺釘的一側之橫截面展開圖；圖8為根據另一較佳實施例之磁碟夾之俯視圖說明；圖9為根據又一較佳實施例之磁碟夾之俯視圖說明；圖10為又一較佳實施例之俯視圖說明；圖11為藉由單個螺釘附接至轉軸馬達輪轂之磁碟夾之橫截面；圖12為藉由單個螺釘附接至馬達輪轂之磁碟夾的橫截面展開圖，該圖展示磁碟夾之替代較佳實施例；以及圖13為藉由單個螺釘附接至馬達輪轂之圖12的磁碟夾之橫截面展開圖，該圖展示螺釘頭部與磁碟夾之間之接觸區域。

圖1表示具有一個或多個硬磁碟13之磁碟機11的剖視俯視 圖，其中每個硬磁碟上具有寫入至其上一系列資料磁軌16中的資訊。磁碟機11利用至少一個轉換器15來讀取及寫入資訊至硬磁碟13。舉例而言，轉換器15可為慣用傳導元件或可為磁阻元件。轉換器15連接至致動器臂17。致動器臂17之移動由音圈馬達21控制以環繞樞軸節點19樞轉。控制電路23用於控制致動器臂17及磁碟機11內之其他部件(未圖示)之操作。

在尋軌操作過程中，舉例而言，磁頭15之磁軌位置移動穿 過磁碟13之表面。磁頭15藉由撓曲件51連接至致動器臂17。

硬磁碟13可為單個磁碟或一組磁碟。硬磁碟13藉由磁碟夾 25連接至轉軸馬達(未圖示)。根據本發明，磁碟夾藉由螺釘29將硬磁碟13附接至轉軸馬達之輪轂。複數個孔27環繞緊固螺釘29沿圓周方向間隔地定位於磁碟夾25中。

磁碟夾25藉由緊固螺釘29所施加之力將硬磁碟13固定至 馬達之輪轂。在磁碟機11之操作過程中，硬磁碟13由馬達旋轉，且致動器臂17移動轉換器15穿過硬磁碟13之表面，從而在轉換器15與硬磁碟13之間傳送資料。

參照圖2、圖3及圖4，轉軸馬達(未圖示)承載大體上圓 柱形的輪轂35，該輪轂具有圓柱形底凸緣39及自凸緣39向上延伸之圓柱形頭部37。頭部37界定中心地定位之緊固件孔洞30。凸緣39、輪轂35、頭部37及緊固件孔洞30皆較佳為實質上同心的。然而，應注意的是，輪轂可具有根據本發明之許多不同構型。舉例而言，輪轂可包括若干沿圓周方向間隔開的緊固件孔洞而不是單個中心地定位的緊固件孔洞30。針對磁碟13例示之磁碟組總成包括固定在輪轂35上以使得環繞頭部37延伸且抵靠在凸緣39上的環形墊片41。應記住的是，本發明可在無墊片41之情況下使用。此外，在磁碟機包括多個磁碟13之實施例中，複數個墊片41用於間隔開每個磁碟13。磁碟13進而固定在輪轂35上以使得環繞輪轂頭部37延伸且抵靠在墊片41上。磁碟13具有下部資料表面33及上部資料表面31。

圖3中展示之磁碟組總成包括磁碟夾25。圖4中單獨展示 磁碟夾25。磁碟夾25中心地定位於磁碟13之上表面31上。邊緣49形成磁碟夾25之周邊或外徑。磁碟夾中同中心地定位的緊固孔45界定中心地定 位的空間以用於插入緊固螺釘29。

應記住的是，多個沿圓周方向間隔開的緊固件孔45可用於 與輪轂頭部37中之多個緊固件孔洞30匹配。磁碟夾25較佳由不銹鋼製成，但亦可由鋁或具有類似所要特性之材料或合金製成。

緊固螺釘29延伸通過磁碟夾25之緊固件孔45且進入輪轂 35中之緊固件孔洞30中。緊固螺釘29接合輪轂35且向下拉引磁碟夾25之中心中部區段43至超出它的正常靜止位置，藉此在邊緣49處產生應力及恆定向下壓力。邊緣49進而施加向下壓力至磁碟13之上表面31上，藉此將磁碟13牢固地固持在輪轂35上之適當位置。

圖4例示先前技術之磁碟夾25。緊固孔45中心地定位於磁 碟夾25內，該磁碟夾較佳形成為環形構件。複數個通孔27環繞中心地定位的緊固孔45沿圓周方向定位於磁碟夾25之主要部分中。中部區段43在平衡孔27內側圍繞緊固孔45。工具孔51、53定位於磁碟夾之本體中的磁碟夾之中部區段與外徑之間。此等孔可由在裝配過程中插入之扳手型工具使用，以便防止附接磁碟夾25之螺釘擰緊時磁碟夾及轉軸馬達轉動。此等孔亦用作參考標記以用於將放置砝碼用之參考標記定位於配重孔27中，以便在裝配後使磁碟組平衡。

圖5為根據本發明之較佳實施例的磁碟夾之俯視圖。圖5 展示磁碟夾25之中部區段區域。圍繞緊固孔45為槽溝55，該槽溝可蝕刻、雷射切割或金屬加工(壓印)至磁碟夾中。

圖6為固持至輪轂39(未圖示)之頭部37的圖5之磁碟夾 25之橫截面視圖。緊固螺釘29具有內緊固槽57，例如，其可為六角形。螺 釘29上之頭部在緊固孔45處與磁碟夾25之邊緣重疊。槽溝55沿圓周方向環繞緊固孔45而定位。當磁碟夾由螺釘29向下固持時，槽溝55定位於緊固螺釘29之頭部下面。

圖7更清晰地例示當螺釘29擰入輪轂37中時定位於緊固螺釘29之頭部下面之槽溝55。

槽溝55具有在其口部處量測之寬度及自磁碟夾25之表面至槽溝之最深部分量測之深度。槽溝之深度較佳介於0.00068吋至0.00184吋之間。槽溝之寬度較佳介於0.00200吋至0.00427吋之間。

槽溝之尺寸必須不如此之大以至於它在此緊固點處在結構上損害磁碟夾：然而，槽溝應足夠大以便執行將碎片保持在緊固孔45與槽溝之間且捕集在螺栓29之頭部下面的功能，該等碎片由於在緊固孔45之區域中在磁碟夾25之表面上方向下擰緊螺釘29而形成。

由本發明人藉由使用如上描述之槽溝之磁碟夾進行的大量實驗出人意料地揭示，硬磁碟之表面上磁碟機內之碎片有所減少，而槽溝55與磁碟夾孔45之邊緣之間的碎片增加。

圖8及圖9例示以上描述之槽溝之替代實施例。並非連續槽溝沿圓周方向圍繞緊固孔，而是朝向緊固孔之中心成角度的複數個溝槽65、75圍繞緊固孔45。每個溝槽65朝向緊固孔之中心成角度，以使得藉由擰緊螺釘至磁碟夾60上而產生之粒子向內移動且落入多個槽65中之一者中。放置溝槽65、75之角度可不同。取決於螺釘之擰緊方向，溝槽可在順時針方向或逆時針方向上彎曲，以使得螺釘之擰緊在移動所產生之粒子至溝槽65、75中之方向上。

圖9展示磁碟夾71，其中溝槽75具有光滑頂部73。此等光滑頂部消除螺釘頭之底部上之刮削，藉此減少所產生之粒子之數目。取決於磁碟夾所使用之材料及所要求之緊固力，圖8及圖9中展示之實施例中使用的溝槽65、75之數目較佳介於4至12之間。圖8及圖9之溝槽65、75的深度及寬度在尺寸上可參照圖5及圖6中展示之圓周溝槽55。

現在參照圖10，磁碟夾79展示為具有緊固孔81，其中螺旋槽溝83圍繞緊固孔81。如圖5之圓周槽溝，螺旋槽溝83並不具有距中心之恆定徑向距離。相反，取決於緊固螺釘螺擰以向下擰緊磁碟夾之方向，螺旋槽溝83在順時針或逆時針方向上減小至中心。

如上描述之螺旋槽溝、尖溝槽及圓周槽溝的最外端部分之直徑通常小於緊固螺釘之頭徑。

圖11、圖12及圖13例示本發明之替代實施例，該實施例亦設計成將在裝配過程中產生之粒子捕集在緊固螺釘29之頭部下面。如圖11中展示，磁碟夾25具有內部定位有緊固螺釘29之緊固孔45，該螺釘藉由輪轂35中之緊固件孔洞30而擰入輪轂35中。磁碟夾25具有圍繞緊固孔45之中部區段87。

先前技術中之標準方法為偏置此中部區段87以使得當緊固螺釘29之頭部將磁碟夾之中部區段87壓縮至輪轂85時，中部區段87將變平。

偏斜角亦在磁碟夾之其他部分中使用。如在美國專利7,209,320中教示，磁碟夾在磁碟與輪轂接觸區域處之外徑具有偏斜角，該偏斜角自磁碟夾接觸點之內側至外側向下傾斜。在夾緊過程中壓力之施加 將因此沿夾緊表面提供更平整的均勻接觸區域。先前技術並不涵蓋如由本發明提出之偏置磁碟夾之中部區段或甚至並未意識到如此實施之原因。

與此一般智慧相反，本發明在反向向下方向上圍繞磁碟夾25之緊固孔45將中部區段87偏置0至-3.5度之間。此負角在圖12及圖13中更清晰地例示。當夾緊磁碟25由緊固螺釘29之頭部緊固時，其中部區段87向下成角度。藉由以此方式向下偏置中部區段，在螺釘29螺擰入輪轂35之過程中產生之粒子被迫向內朝向緊固孔45。本發明人咸信，負角促進粒子之此種運動。緊固螺釘29之頭部與磁碟夾之中部區段87之間的初始接觸在螺釘頭之外徑處，從而中斷經過此初始接觸點之粒子之任何運動。

由本發明人進行之試驗已發現，與在向上方向上正偏置之磁碟夾或平的磁碟夾相比，磁碟夾之中部區段87以負角偏置時大量更多粒子捕集在緊固螺釘29之頭部下面。

應理解的是，以上揭示案僅描述本發明之較佳實施例。可在不脫離如在申請專利範圍中給出之本發明之精神及範疇的情況下對本發明做出各種修改，以便提供捕集在磁碟組裝配至磁碟機之過程中產生的碎片粒子之磁碟夾。粒子捕集在緊固螺釘之頭部下面。

25‧‧‧磁碟夾

45‧‧‧緊固孔

55‧‧‧槽溝

Claims (20)

1. 一種用於磁碟機之磁碟夾，該磁碟機包括至少一支承在由一馬達旋轉之一輪轂上之儲存磁碟，該磁碟夾藉由一緊固螺釘而將該儲存磁碟緊固於該輪轂上，該緊固螺釘具有一桿及頭部，其中頭部直徑係大於桿直徑；該磁碟夾包括：一環形構件，其具有一中心、一頂表面、一底表面及一外徑；至少一緊固孔，其中心地定位在該環形構件中且經定尺寸以使螺擰入該輪轂中之該緊固螺釘之該桿通過；一槽溝，其具有一內徑及外徑，且係形成於圍繞該緊固孔之該環形構件之該頂表面之中，該槽溝之該內徑係大於該緊固孔且該槽溝之該外徑係小於該緊固螺釘之該頭部直徑。
2. 如申請專利範圍第1項之磁碟夾，其中圍繞該緊固孔之該槽溝之深度為約0.00068吋至0.00184吋。
3. 如申請專利範圍第1項之磁碟夾，其中圍繞該緊固孔之該槽溝之寬度為約0.00200吋至0.00427吋。
4. 如申請專利範圍第1項之磁碟夾，其中與該緊固螺釘之該頭部直徑相比，圍繞該緊固孔之該槽溝之該外徑係更接近該緊固孔。
5. 如申請專利範圍第1項之磁碟夾，其中該槽溝包括複數個圍繞該緊固孔之尖溝槽，每個溝槽朝向該緊固孔之中心成角度。
6. 如申請專利範圍第5項之磁碟夾，其中該等尖溝槽為直的。
7. 如申請專利範圍第5項之磁碟夾，其中取決於該緊固螺釘之螺紋方向，該等尖溝槽在順時針或逆時針方向上彎曲。
8. 如申請專利範圍第5項之磁碟夾，其中該等溝槽之頂端為光滑的。
9. 如申請專利範圍第5項之磁碟夾，其中該等尖溝槽之深度為約0.00068吋至0.00184吋。
10. 如申請專利範圍第5項之磁碟夾，其中該等尖溝槽之寬度為約0.00200吋至0.00427吋。
11. 如申請專利範圍第5項之磁碟夾，其中4至12個尖溝槽圍繞該緊固孔。
12. 如申請專利範圍第1項之磁碟夾，其中取決於該緊固螺釘之螺紋方向，該槽溝以一直徑在一順時針或逆時針方向上朝向該緊固螺釘之中心減小的方式成螺旋形。
13. 如申請專利範圍第12項之磁碟夾，其中該槽溝之外徑小於該緊固螺釘之該頭部直徑。
14. 如申請專利範圍第13項之磁碟夾，其中該螺旋槽溝具有約0.00068吋至0.00184吋之深度。
15. 如申請專利範圍第12項之磁碟夾，其中該螺旋槽溝具有約0.0020吋至0.0047吋之寬度。
16. 一種用於磁碟機之磁碟夾，該磁碟機包括支承在由一馬達旋轉之輪轂上之至少一儲存磁碟，該磁碟夾包括：一環形構件，其具有一中心、一頂表面及一底表面及一外徑；至少一緊固孔，其中心地定位在該環形構件中；一圍繞該緊固孔之中部區段，該中部區段朝向該緊固孔以一向下角度偏置。
17. 如申請專利範圍第16項之磁碟夾，其中該中部區段之向下角度為0°與-3.5°之間。
18. 如申請專利範圍第16項之磁碟夾，其中該緊固孔經定尺寸以用於使一螺擰入該輪轂中之緊固螺釘之一桿通過，該緊固螺釘具有一大於桿直徑的頭部直徑。
19. 如申請專利範圍第18項之磁碟夾，其中圍繞該緊固孔之該中部區段具有一等於或小於該頭部直徑的直徑。
20. 如申請專利範圍第17項之磁碟夾，其中該中部區段之該向下角度介於0°與-3.5°之間。