專利名稱：具有各種端部突片設計的防止互鎖的公差環的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及軸承公差環。更具體地，本發明涉及用于信息 存儲裝置，例如硬盤驅動器內的致動臂的盒式軸承的公差環。
背景技術：
任何計算機系統的關鍵元件是存儲數據的裝置。在計算機系統中 用于存儲大量數據的一個常用位置是在磁盤驅動器上。磁盤驅動器最 基本的部分是被轉動的磁盤、將轉換器移動到磁盤各個位置上的致動 器以及用于向磁盤寫數據以及從磁盤讀數據的電路。連接到致動器的
是包括磁頭和金屬懸架的磁頭懸架組件(HGA)。所述HGA可以堆在 一起成為磁頭臂組件(HSA)，其由致動器驅動穿越磁盤表面。當前 具有多種在用的磁盤驅動器，例如硬盤驅動器、zip驅動器、軟盤驅動 器。它們都使用旋轉的或線性的致動器。
在硬盤驅動器中，磁頭在同軸地安裝在主軸電機上的旋轉磁盤的 表面上讀寫數據。以磁方式寫入的"位"信息被安排在磁盤表面上的 同心的圓形磁道中。磁盤必須快速旋轉以便于計算機用戶不必長時間 等待磁盤表面上的理想的位信息在磁頭下定位。在現在的磁盤驅動器 中，數據位和磁道必須非常窄并且緊密間隔，以在每單位面積的磁盤 表面上獲得高密度的信息。
所需的小尺寸和在磁盤表面上的信息位的緊密間隔對磁盤驅動器 及其機械元件的設計具有重要意義。其中最重要的意義是磁頭上的磁 轉換器必須非常接近磁盤的磁表面。因為由于磁盤旋轉和磁頭致動在 磁盤表面與磁頭之間存在相對運動，磁頭與磁盤之間的持續接觸會導 致接觸面的摩擦故障。這種摩擦故障，通俗地講稱作"磁頭碰撞"會破壞磁盤和磁頭，通常造成數據丟失。因此，根據流體力學，將所述 磁頭設計成由非常薄的空氣軸承支撐，以便于其磁轉換器能夠接近磁 盤運作而將磁頭與磁盤之間的物理接觸降到最小或者避免物理接觸。 通常，現在的硬盤驅動器運轉期間，磁頭到磁盤所呈現的間隔是非常 小的，以數十納米計量。
設計者必須考慮用于將磁轉換器靠近磁盤移動的致動器的特性, 以將響應快速角運動和其它激勵的振動降到最小。例如，致動器臂必 須足夠得硬并且致動器樞轉軸承必須有足夠高的質量，以便于在運轉 期間磁頭的位置得到精確控制。還有，致動器臂與樞轉軸承之間的接 觸面必須有足夠的剛度和強度，以能夠在運轉期間精確控制磁頭的位 置并且提供必要的邊界條件，以便于致動器臂的振動的更高的固有諧 振頻率。通常，致動器臂由鋁或鋁合金制成，并且因此它比通常由不 銹鋼制成的樞轉軸承套更軟并更容易被刻劃。
致動器還必須具有足夠的剛度，以在機械振動的情況下限制會造 成與磁盤接觸的扭曲。同樣地，致動器結構與樞轉軸承之間的接觸面 必須有足夠的強度，以防止毀滅性的結構故障，例如在較大的機械振 動的情況下，致動器臂與致動器樞轉軸承之間的軸向滑移。
在許多磁盤驅動器中，致動器臂由公差環固定到致動器樞轉軸承 上。通常，公差環包括敞開的柱狀基部和多個自所述柱狀基部凸出或 凹入的接觸部。通常，在安裝期間，這些接觸部通常被部分地壓縮， 在由公差環連接的部件的相配合的柱狀特征之間形成徑向預載。該徑 向預載壓縮提供了防止相配合的部件實際滑移的摩擦接合作用。例如， 在磁盤驅動器應用中，公差環的徑向壓縮預載，在運轉期間和在機械 振動的情況下，防止了致動器臂與樞轉軸承之間的接觸面處的分離和 滑移。公差環還作為徑向彈簧。這樣，公差環將內部柱狀部分關于外 部柱狀部分定位，同時補償這些部件的半徑上的半徑間隙和制造差異。附加的特征己加到公差環中，來獲得特定的優點。例如，在授予
Misso等人的美國專利6，288，878中，將圓周支撐部加到了公差環中，以 增加環向強度。授予Misso等人的美國專利6,338，839公開了一種提供較 低的恒定安裝力曲線(profile)的公差環。
授予小Cramer等人的美國專利4,790，683公開了傳統公差環結合柱 狀墊片的應用，其特征在于結構上顯著的徑向振動或者加載。所述 墊片防止了在下面的柔軟的材料的變形，從而防止了保持公差環的摩 擦接合的徑向壓縮的不良的局部突出。
現有技術的公差環通常由扁平的金屬薄板制造，利用沖壓、模制、 軋制以及其它步驟來提供使接觸部凹入和大致柱狀體形狀的方式。圖l 中示出了現有技術中公差環的透視圖。由于這種公差環的制造方式， 它們通常具有在軋制過的金屬薄板交會的相對邊緣處形成的間隙或空 間。這種間隙或空間使公差環會在運送和處理過程中互鎖。分離互鎖 的公差環是一種勞動強度大、耗時多的工作，這種工作費用高，并且 會使公差環遭受損環。
隨著在硬盤中安裝致動臂對提高一致性的要求越來越高，仍持續 需要對現有的公差環設計進行改進，以防止在運送或處理過程中互鎖。 這就是本發明所針對的改進。
發明內容
公差環包括具有在兩端之間的預定長度的柱狀體和沿著柱狀體預 定長度的間隙。所述間隙具有第一邊緣和第二邊緣。從間隙的第一邊 緣凸出與第二邊緣重疊的第一突片。第二突片可從間隙的第二邊緣凸 出以與第一突片聯接。第一突片可具有與第二突片上的鉤狀端相聯接 的鉤狀端。第一突片可被構造成使得其與在間隙的第二邊緣上的孔接 合。所述突片結構可具有空腔或孔，以按需要解決公差環的質量偏心 問題。所述突片可構造成替代性的L狀或U狀凸緣，其鉤住在相對的間隙的邊緣上的孔或在相對的突片上的孔的開口。所述突片可被構造成 相互接合。在另一個實施例中，從柱狀體的一端到另一端形成非線性 間隙。
本發明的精確本質，以及其目的和優點從理解結合附圖的以下詳 細說明將變得顯而易見，所有圖中相同附圖標記指定相同部件，并且 其中
圖l是現有技術公差環的透視圖。
圖2是根據本發明的一個實施例的公差環的透視圖。 圖3是沿圖2中線3 — 3的公差環的截面圖。 圖4是根據本發明另一實施例的公差環的透視圖。 圖5示出了根據本發明另一實施例的公差環的透視圖。 圖6示出了沿圖4和5中的線6 — 6的公差環的截面圖。 圖7示出了沿圖4和5中的線6 — 6的公差環的截面圖，示出了替代性
的互鎖突片特征。
圖8是根據本發明又一實施例的公差環的透視圖。 圖9是根據本發明又一實施例的公差環的透視圖。 圖10示出了沿圖9中的線10—10的公差環的截面圖。 圖11示出了沿圖9中的線10—10的公差環的截面圖，示出了替代性
的互鎖特征。
圖12是根據本發明又一實施例的公差環的透視圖。 圖13示出了沿圖12中的線13—13的公差環的截面圖。 圖14示出了沿圖12中的線13 — 13公差環的截面圖，示出了替代性 的互鎖特征。
具體實施例方式
圖l示出了現有技術公差環設計ll的透視圖。在一個實施例中，公 差環11由300系列不銹鋼制成。公差環11由被彎曲形成柱狀體13的大致
平面的基部形成。柱狀體13具有繞著中心軸線的第一半徑，并且它平行于中心軸線延伸一段固定長度。
柱狀開口19的徑向膨脹和收縮通過沿著公差環11的長度的間隙21
實現，間隙21具有第一邊緣15和第二邊緣17。所述間隙21使公差環在 運送和處理過程中易于互鎖，這是因為公差環11的柱狀體13能通過間 隙21進入另一公差環11的柱狀開口19中。分離互鎖的公差環ll會耗時、 費用高，并可能會使公差環ll遭受處理損壞。
公差環11具有多個接觸部23。所述接觸部23通常具有沿柱狀體13 軸向延伸的長斜方形的截面形狀。如圖1中所示，接觸部23在離開公差 環ll的內部的方向上徑向向外凸出。可以理解，在本領域的其它已知 的替代結構包括，具有以替代方式徑向向內凸出或向內和向外凸出的 接觸部23的公差環。
圖2是根據本發明一個實施例的防止在運送和處理過程中互鎖的 公差環25的透視圖。所述公差環25包括具有相對配合端部的鉤狀突片 27和29。這些端彼此互鎖以閉合在邊緣27和29之間形成的間隙21。圖3 是沿圖2的線3 — 3的公差環25的截面圖，示出了這種互鎖突片特征。通 過消除間隙21，公差環25在運送和處理過程中就不會與其它公差環25 發生纏結或互鎖。
圖4和5示出根據本發明的一個實施例的利用非線性間隙結構37防 止在運送和處理過程中互鎖的公差環31的透視圖。所述非線性間隙結 構37形成在邊緣15和17之間。邊緣17具有能夠與邊緣15的凹進33配合 的突片35。可以想象，邊緣15和17可具有不同的相配合的或互相作用 的結構，其導致在它們之間的非線性間隙結構37。例如，可以想象到， 非線性結構37對角地穿過柱狀體13的軸向寬度，或構造為在邊緣15和 17之間的半圓形間隙。
由于非線性間隙3 7會影響接觸部2 3的空間和定向，可使用具有不同尺寸的附加接觸部或輔助接觸部。圖5示出了利用非線性間隙結構37
防止在運送和處理過程中互鎖的公差環31，在靠近非線性間隙結構37 處具有多個接觸部39和41。這些接觸部39和41能提高在非線性間隙37 上的致動臂組件的配合的柱狀特征之間的徑向預載。所述徑向預載壓 縮提供防止配合部件實際滑移的摩擦接合作用。具有多個靠近非線性 間隙37的接觸部39和41的優點是減弱公差環31的質量偏心或質量不平 衡。
圖5還示出了接觸部的替代結構23。接觸部23可沿著柱狀體表面13 布置成多排。接觸部23， 39和41通常具有沿柱狀體13軸向延伸的長斜 方形的截面形狀。所述接觸部23， 39和41在離開公差環11內部的方向 上徑向向外凸出。可以理解，在本領域中已知的其它替代結構包括具 有以替代方式徑向向內凸出的，或向內和向外凸出的接觸部23， 39和 41的公差環。
圖6和圖7示出了沿圖4和5中的線6 — 6的公差環31的替代性的截面 圖。在一個實施例中，突片15和17可移動地接合以閉合它們之間形成 的非線性間隙37。圖6示出了突片15的邊緣與突片17的邊緣重疊，而凸 出部35與空腔33重疊。在另一個實施例中，如圖7中所示，突片15和17 沿著柱狀體13的參數交會。圖7在與柱狀體13的相同平面內用虛線示出 了凸出部35和空腔33。通過利用非線性間隙結構37，公差環31在運送 和處理過程中不會發生彼此纏結或互鎖。
圖8是利用螺旋狀間隙45以防止在運送和處理過程中發生互鎖的 公差環43的透視圖。邊緣15和17成一角度，以允許螺旋狀間隙45圍繞 柱狀體13的軸向寬度對角地穿過。利用這種螺旋狀間隙45結構，公差 環43在運送和處理過程中不會發生彼此纏結或互鎖。
圖9是利用突片49和孔51以防止在運送和處理過程中發生互鎖的 公差環47的透視圖。所述孔51是在柱狀體13上形成的孔，該孔足夠得大，至少能夠接納相對端上的突片49。所述突片49具有空腔或開口53， 用于解決公差環47質量偏心問題。可以想象，突片49可具有由相對端 上的配合孔51接納的任一種結構。
圖10和11示出了沿圖9中的線10—10的公差環47的替代性的截面 圖。突片49可移除地與孔51結合。圖10示出了與柱狀體13在同一平面 的突片49的結構。圖10提供了替代性的突片49的結構，其設有凸緣55， 以將突片49可靠地連接到孔51。通過消除間隙21,公差環47在運送和 處理過程中不會與其它公差環47發生纏結或互鎖。
可以理解，替代性的突片和孔結構也可用于消除間隙21。例如， 公差環47可具有與多個孔配合的多個突片。圖12示出了具有兩個突片 59的公差環57的透視圖，突片59可移除地與兩個孔61接合。突片59能 以與圖10和11中所解釋的相同的方式與孔61配合，或突片59能夾在或 鉤在孔61內，如圖13和14所示。所述突片59可具有能鉤在孔61的開口 的一邊的L狀或U狀凸緣63。與本發明其它的實施例相同，通過消除間 隙21，公差環57在運送和處理過程中能夠避免與其它公差環57發生纏 結或互鎖。
本領域技術人員應該可以理解，在不偏離本發明目的情況下可使 用在此描述的任何實施例結合。例如，利用非線性間隙結構37的公差 環可與突片49以及孔51結合使用。類似地，利用非線性間隙結構37 的公差環可與多個突片59以及多個孔61結合使用。利用非線性間隙 結構37的公差環也可與鉤狀突片27和29 —起使用。所有所述的實施 例的結合都用于防止公差環彼此互鎖。
權利要求
1.一種公差環，包括柱狀體，其具有在兩端之間的預定長度，以及沿著所述柱狀體的預定長度的間隙，所述間隙具有第一邊緣和第二邊緣；和第一突片，其從所述間隙的第一邊緣凸出，與所述第二邊緣重疊。
2. 根據權利要求l所述的公差環，進一步包括第二突片，其從所 述間隙的第二邊緣凸出，所述第二突片適合于與所述第一突片聯接。
3. 根據權利要求2所述的公差環，其中所述第一突片和所述第二 突片具有鉤狀結構。
4. 根據權利要求l所述的公差環，其中所述第一突片構造成接合 所述第二邊緣上的凹進。
5. 根據權利要求l所述的公差環，其中所述第一突片與所述第二 邊緣上的孔配合。
6. 根據權利要求l所述的公差環，其中所述第一突片具有L狀凸 緣，以鉤到所述第二邊緣的孔上。
7. 根據權利要求l所述的公差環，其中所述第一突片具有U狀凸 緣，以鉤在所述第二邊緣上的孔上。
8. 根據權利要求l所述的公差環，其中所述第一突片具有空腔， 以減少所述公差環的質量不平衡。
9. 根據權利要求1所述的公差環，進一步包括多個接觸部，每個 接觸部從所述柱狀體凸出一定徑向距離。
10. —種公差環，包括柱狀體，其具有在兩端之間的預定長度，以及沿著所述柱狀體的 預定長度的間隙，所述間隙具有第一邊緣和第二邊緣；和第一突片，其從所述間隙的第一邊緣凸出進入在所述間隙的第二邊緣上的凹進，該凹進用于接納所述柱狀體上的所述第一突片。
11. 根據權利要求io所述的公差環，其中所述間隙的第一邊緣和 第二邊緣具有非線性結構。
12. 根據權利要求IO所述的公差環，進一步包括多個接觸部，每 個接觸部從柱狀體凸出一定徑向距離。
13. —種公差環，其被構造成防止在大批運送和處理過程中公差 環之間互鎖，所述公差環包括柱狀體，其具有繞著旋轉軸線的半徑以及在兩端之間的預定長度，和在所述柱狀體表面上沿著所述柱狀體的預定長度與旋轉軸成一角度 的間隙。
14. 根據權利要求13所述的公差環，其中所述間隙具有第一邊緣 和第二邊緣。
15. 根據權利要求13所述的公差環，進一步包括多個接觸部，每 個接觸部從所述柱狀體凸出一定徑向距離。
16. —種公差環，包括柱狀體，其具有旋轉軸線以及在第一端和第二端之間的預定長度， 和在柱狀體的表面上從所述第一端到所述第二端周向延伸的間隙，并 且所述間隙具有非線性結構。
17. 根據權利要求16所述的公差環，其中所述間隙具有第一邊緣 和第二邊緣。
18. 根據權利要求16所述的公差環，進一步包括多個接觸部，每個接觸部從所述柱狀體凸出一定徑向距離。
全文摘要
一種公差環，其被構造成用于防止在運送和處理的過程中互鎖。所述公差環具有繞著第一旋轉軸的第一半徑的柱狀體和在柱狀體表面上的間隙，該間隙具有沿著所述軸線延伸的第一邊緣和第二邊緣。在柱狀體基部的間隙具有在第一邊緣上的第一突片和在第二邊緣上的第二突片。第一突片適合于與第二突片聯接，并且從而防止公差環相互之間發生互鎖。所述間隙被構造成非線性。
文檔編號F16B7/04GK101529102SQ200780034201
公開日2009年9月9日 申請日期2007年8月8日 優先權日2006年8月15日
發明者凱文·P·漢拉恩, 大衛·D·德克斯特, 瑞安·J·施密特, 達蒙·D·布林克 申請人:因特里-普萊克斯技術股份有限公司