專利名稱：具有用于質(zhì)量控制的切口特征的數(shù)據(jù)存儲用公差環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及軸承公差環(huán)。更具體地，本發(fā)明涉及在用于諸如 硬盤驅(qū)動器的信息存儲設(shè)備中的致動器臂的盒式軸承中所使用的公差 環(huán)。
背景技術(shù)：
任何計算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件都是存儲數(shù)據(jù)的設(shè)備。用于在計算機(jī) 系統(tǒng)中存儲大量數(shù)據(jù)的一個通常位置是在磁盤驅(qū)動器上。磁盤驅(qū)動器 的最基本部件是旋轉(zhuǎn)的磁盤、將換能器移動到磁盤上的不同位置的致 動器以及用來向磁盤寫入數(shù)據(jù)和從磁盤讀取數(shù)據(jù)的電路。聯(lián)接到致動
器的是包括磁頭和金屬懸架的磁頭懸浮組件(HGA)。 HGA能堆疊在 一起形成磁頭堆疊組件(HSA)，該磁頭堆疊組件(HSA)由致動器推 動越過磁盤表面。當(dāng)前有各種磁盤驅(qū)動器在使用中，例如硬盤驅(qū)動器、 Zip驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器。所有驅(qū)動器都使用旋轉(zhuǎn)式或線性致動器。
在硬盤驅(qū)動器中，磁頭在同軸安裝在主軸馬達(dá)上的旋轉(zhuǎn)磁盤的表 面上讀取和寫入數(shù)據(jù)。磁性寫入的信息的"位"被布置在磁盤表面上 的同心圓"磁道"上。磁盤必須快速旋轉(zhuǎn)，從而計算機(jī)用戶不需要長 時間等待磁盤表面上預(yù)期的信息位變成定位在磁頭之下。在現(xiàn)代的磁 盤驅(qū)動器中，數(shù)據(jù)位和磁道必須非常窄并且緊密地間隔以實現(xiàn)磁盤表 面的每單位面積的高密度信息。
所需的小尺寸和磁盤表面上的信息位的緊密間距對磁盤驅(qū)動器設(shè) 備及其機(jī)械部件的設(shè)計具有影響。其中最重要的影響是磁頭上的磁性 換能器必須非常緊密靠近磁盤的磁性表面運行。因為由磁盤旋轉(zhuǎn)和磁 頭致動引起的在磁盤表面與磁頭之間存在相對運動，所以磁頭與磁盤之間的連續(xù)接觸會導(dǎo)致接觸面的摩擦故障。俗稱為"磁頭碰撞"的這 種摩擦故障會損壞磁盤和磁頭，并通常導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。因此，將磁頭
設(shè)計為通過非常薄的空氣軸承流體動力地支撐，從而它的磁換能器 能緊密靠近磁盤運行同時最小化或避免磁頭與磁盤之間的物理接觸。 通常，在現(xiàn)代硬盤驅(qū)動器的運行期間的磁頭到磁盤的間距非常小，測 量時在幾十毫微米。
設(shè)計者必須考慮用于緊密靠近磁盤地移動磁換能器的致動器的特 性，以使響應(yīng)于快速角運動和其它激勵的振動最小化。例如，致動器 臂必須足夠堅硬并且致動器樞軸承必須具有足夠高的質(zhì)量，從而能在 運行期間精確地控制磁頭的位置。而且，致動器臂與樞軸承之間的接 觸面必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，從而能在運行期間實現(xiàn)磁頭定位的 精確控制并提供所必須的邊界條件以促進(jìn)致動器臂的更高固有共振頻 率的振動。通常，致動器臂由鋁或鋁的合金制成，因此比通常由不銹 鋼制成的樞軸承座套更柔軟并更容易刮傷。
致動器的硬度還必須足以限制在機(jī)械沖擊事件期間可能導(dǎo)致與磁 盤接觸的變形。同樣，致動器結(jié)構(gòu)與樞軸承之間的接觸面必須具有足 夠的強(qiáng)度以防止災(zāi)難性的結(jié)構(gòu)故障，例如在大的機(jī)械沖擊事件期間致 動器臂與致動器樞軸承座套之間的軸向滑移。
在很多磁盤驅(qū)動器中，致動器臂通過公差環(huán)而被固定到致動器樞 軸承。通常，公差環(huán)包括開放的圓柱形基部和從該圓柱形基部凸起或 凹入的多個接觸部。在安裝期間，接觸部通常被部分壓縮以在通過公 差環(huán)連接的部件的配合圓柱形特征之間產(chǎn)生徑向預(yù)載荷。該徑向預(yù)載 荷壓縮提供了摩擦接合作用，該摩擦接合作用防止配合部件的實際滑 移。例如，在磁盤驅(qū)動器的應(yīng)用中，公差環(huán)的徑向壓縮預(yù)載荷防止在 運行期間以及在機(jī)械沖擊事件期間在致動器臂與樞軸承之間的接觸面 處的分離和滑移。公差環(huán)還充當(dāng)了徑向彈簧。這樣，公差環(huán)使內(nèi)圓柱 形部件相對于外圓柱形部件定位，同時補(bǔ)償部件的半徑上的半徑間隙和制造差異。
其它特征也已經(jīng)添加到公差環(huán)以獲得特定的優(yōu)點。例如，在Misso 等人的US專利No.6288878中，已將環(huán)形支撐部添加到公差環(huán)以提高 環(huán)向強(qiáng)度(hoop strength)。 Misso等人的US專利No.6338839公開了一 種提供低而一致的安裝力分布輪廓(profile)的公差環(huán)。
小Cramer等人的US專利No.4790683公開了傳統(tǒng)公差環(huán)與圓柱形 墊片相結(jié)合的應(yīng)用中的使用，其特征在于結(jié)構(gòu)上的明顯徑向振動或載 荷。該墊片防止柔軟的下層材料的變形，從而防止保持公差環(huán)的摩擦 接合作用的徑向壓縮的不希望的部分釋放。
現(xiàn)有技術(shù)的公差環(huán)通常由扁平金屬板、利用沖壓、成型、軋制及 其它步驟制成，以提供使接觸部凹入的方式和最終的大致圓柱形的形 狀。由于公差環(huán)制造的方式，它們通常具有形成在軋制金屬板的相對 邊緣相接處的間隙或間距。現(xiàn)有技術(shù)的公差環(huán)的透視圖在圖1中示出。
公差環(huán)能首先安裝在諸如致動器臂的外部部件中的圓柱形孔中， 從而隨后能將諸如致動器樞軸承的圓柱形內(nèi)部部件強(qiáng)制地推入公差環(huán) 的內(nèi)部中，以產(chǎn)生通過摩擦接合作用來保持部件的徑向壓縮預(yù)載荷。 在此情形中，接觸部可凹入到比基部更小的半徑以及凸起到比基部更 大的半徑?；蛘?，公差環(huán)能首先繞諸如致動器樞軸承的圓柱形內(nèi)部件 安裝。然后將內(nèi)部件與公差環(huán)一起強(qiáng)制地推入諸如致動器臂的外部件 中的圓柱形孔的內(nèi)部中，以產(chǎn)生通過摩擦接合作用來保持部件的徑向 壓縮預(yù)載荷。在此情形中，公差環(huán)的接觸部通常凸起到比基部更大的 半徑。
公差環(huán)的硬度和質(zhì)量特性能影響HSA帶寬。例如，在現(xiàn)有技術(shù)的 公差環(huán)中，末端之間的間隙或間距能導(dǎo)致質(zhì)量偏心，從而影響致動器 的動平衡。大多數(shù)磁盤驅(qū)動器制造商都面臨此問題，并且公差環(huán)制造商試圖通過實現(xiàn)盡可能小的間隙同時避免在組裝之后公差環(huán)的兩個末 端接觸的可能性來將間隙減到最小。
為了補(bǔ)償質(zhì)量不平衡，磁盤驅(qū)動器制造商被迫沿通過試驗和誤差 所知的方向手動地對準(zhǔn)間隙以減小質(zhì)量不平衡(也稱為定頻 (clocking))或者抵消總體的偏心質(zhì)量，而抵消總體的偏心質(zhì)量會降 低性能。定頻并不消除質(zhì)量不平衡，而是使它成為已知，并因而能夠 以其它方式，例如通過平衡諸如致動器臂或扇狀尾的鄰近部件來補(bǔ)償。 此外，使間隙最小化有助于減小質(zhì)量不平衡，但是由于制造約束，公 差環(huán)末端仍相當(dāng)長。因此，與間隙并置的凸出之間的空間大于其它處 的凸出之間的空間。
隨著對于將致動器臂安裝在硬盤中的改進(jìn)一致性的要求的增加， 在本領(lǐng)域中仍保留著對減小質(zhì)量不平衡和質(zhì)量偏心的公差環(huán)的持續(xù)需 求。

發(fā)明內(nèi)容
一種公差環(huán)，構(gòu)造為改進(jìn)致動器臂組件的質(zhì)量偏心。該公差環(huán)具 有圓柱體，該圓柱體在兩端之間具有預(yù)定長度，并且沿該圓柱體的預(yù) 定長度有一間隙，該間隙具有第一和第二邊緣，在該第二邊緣處，圓 柱體具有位于圓柱體的表面中的孔。在一個實施例中，公差環(huán)具有第
一突出片(tab)，該第一突出片從間隙的第一邊緣突出并在間隙的第二邊 緣處聯(lián)接到圓柱體。將孔與突出片結(jié)合允許在減小質(zhì)量偏心方面具有 最大靈活性。第一突出片可與圓柱體的表面中的孔接合。第一突出片 的構(gòu)造可以是L形或U形的?？卓筛鶕?jù)需要沿間隙的邊緣封閉地設(shè)置， 以減小公差環(huán)的質(zhì)量不平衡并改進(jìn)質(zhì)量偏心。在另一實施例中，公差 環(huán)具有從間隙的第二邊緣突出的第二突出片，該第二突出片聯(lián)接到第
一邊緣上的第一突出片。第一和第二突出片適于鉤在一起并封閉間隙。


根據(jù)下文說明書連同附圖的描述，本發(fā)明的確切特征及其目的和 優(yōu)點將變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示所有附圖中相 同的部件，并且其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的公差環(huán)設(shè)計的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的公差環(huán)的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另 一 實施例的公差環(huán)的透視圖。
圖4是沿圖2或圖3的線4-4的公差環(huán)的剖視圖。 圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的公差環(huán)的透視圖。 圖6示出了沿圖5的線6-6的公差環(huán)的剖視圖。 圖7示出了沿圖5的線6-6的公差環(huán)的另一剖視圖。 圖8是根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的公差環(huán)的透視圖。 圖9示出了沿圖8的線9-9的公差環(huán)的剖視圖。 圖IO示出了沿圖8的線9-9的公差環(huán)的另一剖視圖。 圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的公差環(huán)的透視圖。 圖12是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的公差環(huán)的透視圖。
具體實施例方式
圖l示出了現(xiàn)有技術(shù)的公差環(huán)設(shè)計11的透視圖。在一個實施例中， 公差環(huán)11由300系列的不銹鋼制成。公差環(huán)11由基本平坦的基部形成， 該平坦基部被彎曲而形成圓柱體13。圓柱體13具有繞中心軸的第一半 徑并且平行于該中心軸延伸固定長度。沿公差環(huán)11的長度的間隙21 便于圓柱形開口 19的徑向擴(kuò)展和收縮，該間隙21具有第一邊緣15和 第二邊緣17。
公差環(huán)11具有多個接觸部23。接觸部23通常具有沿圓柱體13 軸向延伸的長斜方形的橫截面形狀。如圖1中所示，接觸部23沿遠(yuǎn)離 公差環(huán)11的內(nèi)部的方向徑向向外突出?？梢哉J(rèn)識到的是，本領(lǐng)域中公 知的可選構(gòu)造包括具有徑向向內(nèi)突出或以交替方式向內(nèi)和向外突出的 接觸部23的公差環(huán)。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有鉤形突出片和用于質(zhì)量控制
的切口特征的公差環(huán)25的透視圖。公差環(huán)25具有帶相對的配合末端 的鉤形突出片27和29。這些末端彼此接合而封閉形成在突出片27與 29之間的直線間隙21 (圖l)。邊緣15和17分別具有切口 31和33， 以平衡鉤形突出片27和29的質(zhì)量增加。當(dāng)鉤形突出片27和29彼此 接合時，切口 31和33近似彼此對準(zhǔn)以在公差環(huán)25中形成空腔35。公 差環(huán)25的鉤形突出片和切口特征改進(jìn)了致動器臂組件的質(zhì)量偏心并減 小了質(zhì)量不平衡。
圖3是具有三個鉤形突出片和切口特征的公差環(huán)37的透視圖。公 差環(huán)37具有總體指示為39、 41和43的鉤形突出片，所述鉤形突出片 在第一和第二邊緣15和17上分別具有相對的配合末端。為了平衡由 鉤形突出片39、 41和43引起的公差環(huán)37的一端上的質(zhì)量增加，在邊 緣15和17中形成總體示出為空腔47和45的切口。公差環(huán)37的鉤形 突出片和切口改進(jìn)了致動器臂組件的質(zhì)量偏心并減小了質(zhì)量不平衡。
圖4是沿圖2或圖3的線4-4的公差環(huán)的剖視圖，示出了根據(jù)本 發(fā)明的一個實施例的切口特征。鉤形突出片27和29彼此接合而封閉 形成在第一突出片15與第二突出片17之間的間隙21 (圖l)。通常， 間隙21使公差環(huán)在運輸和搬運期間能容易地聯(lián)鎖。分幵聯(lián)鎖的公差環(huán) 是費時、昂貴的并且可能使公差環(huán)遭受搬運損壞。因此，通過消除此 間隙21，公差環(huán)25或37具有在運輸和搬運期間不與另外的公差環(huán)25 或37纏結(jié)或聯(lián)鎖在一起的附加優(yōu)點。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的公差環(huán)47的透視圖?？?1是 形成在圓柱體13中的空腔，其至少大得足以接收相對端上的突出片49。 公差環(huán)47的此突出片4.9和孔51的特征改進(jìn)了致動器臂組件的質(zhì)量偏 心并減小了質(zhì)量不平衡。突出片49具有空腔或開口 53以補(bǔ)償由突出 片49的附加材料導(dǎo)致的公差環(huán)47的一側(cè)上的質(zhì)量增加?？梢韵胂竦剑?突出片49能夠具有可被相對端上的配合孔520接收的任何構(gòu)造。圖5還示出了用于接觸部23的可選構(gòu)造。接觸部23沿平坦基部 13的表面成多行布置。
圖6和圖7示出了沿圖5的線6-6的公差環(huán)47的可選剖視圖。突 出片49與孔51可拆裝地接合。圖6顯示了與圓柱體13相切的突出片 49構(gòu)造。圖7示出了具有凸緣55的可選突出片49構(gòu)造以固定地聯(lián)接 邊緣15和17。通過消除間隙21,公差環(huán)47具有在運輸和搬運期間不 與另外的公差環(huán)47纏結(jié)或聯(lián)鎖在一起的附加優(yōu)點。
可以認(rèn)識到的是，能使用多種可選的突出片和孔構(gòu)造，同時改進(jìn) 致動器臂組件的質(zhì)量偏心并減小質(zhì)量不平衡。例如，公差環(huán)47能具有 與多個孔配合的多個突出片。
圖8顯示了具有兩個突出片59的公差環(huán)57的透視圖，兩個突出 片59可與兩個孔61可拆裝地接合。突出片59以與圖6和圖7中所述 相同的方式與孔61配合。突出片59夾在或鉤在孔61的邊緣上，如圖 9和圖10中所示。突出片59能具有L形或U形的凸緣63，該凸緣63 鉤在位于圓柱體13的表面中的孔61的邊緣上。通過消除間隙21，改 進(jìn)了環(huán)的質(zhì)量偏心，并且具有生產(chǎn)出在運輸和搬運期間不與另外的公 差環(huán)47纏結(jié)或聯(lián)鎖在一起的環(huán)的附加優(yōu)點。
圖11是具有用于基部的質(zhì)量偏心控制的切口特征的公差環(huán)65的 透視圖。沿圓柱體13，公差環(huán)65能具有總體顯示為67的一個或多個 切口或孔?？?7的數(shù)量和尺寸是質(zhì)量分布的函數(shù)?？?7的功能是提 供基本平衡且非偏心的公差環(huán)65?？梢韵胂竦?，孔67能具有不同的形 狀，諸如但不限于.圓形、方形、三角形、多邊形或矩形。類似地， 孔67能沿圓柱體13分布在一行或多行上。
圖12是具有用于基部的質(zhì)量偏心控制 切口特征的公差環(huán)69的透視圖。公差環(huán)69能具有繞圓柱體13的表面成兩行或多行布置的接
觸部23，沿圓柱體13，公差環(huán)69具有總體顯示為71的孔?？?1的 數(shù)量和尺寸是質(zhì)量分布的函數(shù)?？?i的功能是提供基本平衡和非偏心 的公差環(huán)69?？梢灶A(yù)想到的是，孔71能具有不同的形狀，諸如但不限 于圓形、方形、三角形、多邊形或矩形。類似地，孔71能沿圓柱體13 分布在一行或多行上。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不偏離本發(fā)明的目的的情況下能 使用此處描述的實施例的任意組合。例如，公差環(huán)能具有與突出片49 和孔51相結(jié)合的孔67或71。類似地，公差環(huán)能具有與多個突出片59 和多個孔61相結(jié)合的孔67或71。公差環(huán)能具有與鉤形突出片27和 29 —起的孔67或71。所述實施例的所有組合都能用來減小致動器臂 組件的質(zhì)量不平衡并改進(jìn)質(zhì)量偏心。
權(quán)利要求
1.一種公差環(huán)，包括圓柱體，所述圓柱體在兩端之間具有預(yù)定長度，并且沿所述圓柱體的所述預(yù)定長度有一間隙，所述間隙具有第一邊緣和第二邊緣，所述圓柱體具有位于所述圓柱體的表面中的孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的公差環(huán)，還包括多個接觸部，每個接觸 部都從所述圓柱體突出一徑向距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的公差環(huán)，還包括第一突出片，所述第一 突出片從所述間隙的所述第一邊緣突出并與所述間隙的所述第二邊緣 重疊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的公差環(huán)，其中所述孔沿著所述圓柱體的 所述長度延伸并且減小所述公差環(huán)的質(zhì)量不平衡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片能夠與所 述圓柱體的所述表面中的所述孔接合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片具有L形 的凸緣，用以鉤在所述圓柱體的所述表面中的所述孔的邊緣上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片具有U形 的凸緣，用以鉤在所述圓柱體的所述表面中的所述孔的邊緣上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的公差環(huán)，還包括從所述間隙的所述第二 邊緣突出的第二突出片，并且所述第二突出片聯(lián)接到所述第一邊緣上 的所述第一突出片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片具有鉤形 末端，所述鉤形末端適于聯(lián)接到所述第二突出片的鉤形末端。
10. —種公差環(huán)，包括圓柱體，所述圓柱體在兩端之間具有預(yù)定長度，并且沿所述圓柱 體的所述預(yù)定長度有一間隙，所述間隙具有第一邊緣和第二邊緣；以 及第一突出片，所述第一突出片從所述間隙的所述第一邊緣突出并 且在所述間隙的所述第二邊緣處聯(lián)接到所述圓柱體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的公差環(huán)，還包括從所述間隙的所述第 二邊緣突出的第二突出片，所述第二突出片聯(lián)接到所述第一邊緣上的 所述第一突出片。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片具有鉤 形末端，所述鉤形末端適于聯(lián)接到所述第二突出片的鉤形末端。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片能夠與 所述第二突出片接合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的公差環(huán)，還包括位于所述圓柱體的所 述表面中的用于減小所述圓柱體中的質(zhì)量不平衡的孔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的公差環(huán)，還包括位于所述圓柱體的所 述表面中、沿所述第二邊緣的用于接收所述第一突出片的孔。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片具有L 形的凸緣，用以鉤在位于所述圓柱體的所述表面中的所述孔的邊緣上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的公差環(huán)，其中所述第一突出片具有U形的凸緣，用以鉤在位于所述圓柱體的所述表面中的所述孔的邊緣上。
18. —種構(gòu)造為改進(jìn)致動器的質(zhì)量偏心并減小質(zhì)量不平衡的公差 環(huán)，包括圓柱體，所述圓柱體在兩端之間具有預(yù)定長度，并且沿所述圓柱 體的所述預(yù)定長度有一間隙，所述間隙具有第一邊緣和第二邊緣，所 述圓柱體具有至少一個位于所述圓柱體的表面中的空腔，用以減小所 述圓柱體的質(zhì)量不平衡。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的公差環(huán)，其中所述公差環(huán)由300系列 的不銹鋼制成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的公差環(huán)，還包括多個接觸部，每個接觸部均從所述圓柱體突出一徑向距離。
全文摘要
一種公差環(huán)，構(gòu)造為改進(jìn)致動器臂組件的質(zhì)量偏心。所述公差環(huán)具有圓柱體，該圓柱體在兩端之間具有預(yù)定長度，沿該圓柱體的所述預(yù)定長度有一間隙，該間隙具有第一和第二邊緣，并且在該第二邊緣處，所述圓柱體具有位于該圓柱體的表面中的孔。
文檔編號G11B5/55GK101583997SQ200780031404
公開日2009年11月18日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
發(fā)明者凱文·P·漢拉恩, 大衛(wèi)·D·德克斯特, 瑞安·J·施密特 申請人:因特里-普萊克斯技術(shù)股份有限公司