專利名稱：帶有摩擦套筒的盒式軸承的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及硬盤驅動數據儲存器領域，具體來說(但不是借此限制)，涉及盤驅動致動器的旋轉運動。
背景技術：
以“溫切斯特”(Winchester)盤驅動器著稱的盤驅動器型，或硬盤驅動器在工業界是眾所周知的。這種盤驅動器用磁性方法在一個或多個硬盤的表面上的多個圓形同心數據磁道上記錄數字數據。為了轉動，諸盤通常安裝在一無電刷的直流(DC)心軸電機的轂上。在目前一代的盤驅動器中，心軸電機以高達15,000RPM的速度轉動諸盤。
數據存入盤和從盤中取出是通過一列垂直對齊的讀/寫頭組件或磁頭進行的，它們由一致動器組件控制從磁道到磁道之間的移動。讀/寫頭組件通常由承載在空氣支承的滑動件上的電磁傳感器組成。該滑動件與由旋轉盤而拖曳的空氣薄層保持協同的氣動力學的關系，使讀/寫頭組件保持緊密靠近盤表面的關系飛翔起來。為了保持讀/寫頭組件與盤之間的合適的飛翔關系，讀/寫頭組件借助于連接在致動器上的撓曲件而被連接和支承。
用來在磁道之間移動磁頭的致動器組件，歷來呈現為許多種形式，目前一代的大多數盤驅動器包括有被稱之為旋轉音圈致動器型的致動器。典型的旋轉音圈致動器包括一固定連接在盤驅動器緊靠盤外直徑的外殼底部件上的樞轉軸。安裝樞轉軸使其中心軸線垂直于盤的轉動平面。致動器通過在軸承殼內的精密球軸承組件安裝在樞轉軸上。致動器支承一懸置在一列永久磁體的磁場內的平線圈，諸永久磁體固定地安裝在盤驅動器外殼底部件上。這些磁體通常安裝在磁靴上，它們在其每一端上通過墊片保持在垂直互相隔開的位置上。
在與音圈相對的致動器軸承殼的一側，致動器組件通常包括多個垂直對齊、徑向延伸的致動器磁頭安裝臂，上述的磁頭懸置件安裝在該安裝臂上。這些致動器臂在盤間延伸，其中，它們在靠近盤表面的所要求的位置處支承磁頭組件。當受控的DC電流施加到音圈上時，在音圈周圍形成一磁場，音圈與永久磁體的磁場互相作用，以眾所周知的洛倫茲關系轉動致動器軸承殼，連同附連的磁頭懸置件和磁頭組件。當致動器軸承殼旋轉時，磁頭通常沿一弧形路徑跨越盤的數據磁道徑向地移動。
如上所述，致動器組件通常包括一致動器本體，它繞設置在其中間部分的樞轉機構樞轉。樞轉機構的功能對于滿足與致動器組件的定位相關的性能要求是至關重要的。典型的樞轉機構具有兩個球軸承，一靜止的軸固定在內軸承圈，而一套筒固定在外軸承圈。套筒還固定在一致動器本體的一孔內。靜止軸通常連接在盤驅動器的底板和頂蓋上。
軸承盒以各種方式安裝在致動器孔內。有些簡單地將盒壓配入孔中；另一些則用塑料制成致動器的孔，以便于這樣的壓配。還有一些在致動器本體上提供延伸入孔內的螺釘，它們或者用作壓靠在盒套筒上的固定螺釘，或者與盒套筒上的螺紋嚙合，以拉盒與孔緊密接觸。然而，所有這些方法存在著附加的問題簡單的壓配具有損壞孔和盒的危險；塑料孔易于熱膨脹和收縮，以及疲勞；而提供螺釘及其孔，則要求有附加的零件、制造步驟和成本。
解決這些問題的一種方法是在套筒的外表面上提供一槽，然后在槽內定位一公差環。公差環通常由可壓縮而有彈性的片材(例如，波紋鋼板)制成。軸承盒和公差環組件然后壓配入致動器本體的孔內，公差環在孔內將盒保持就位，同時具有足夠的屈服性，這樣，壓配操作的結果不會造成盒和孔的損壞。這種方法已被證明得到很大的滿意度。
然而，即使這樣的結構也引起其它的問題。軸承和公差環通常因鋼的高強度而由鋼材制成。由于鋁具有相對輕的重量和低的成本，所以，致動器孔的內表面通常由鋁制成。鋁是遠比鋼軟的材料，于是，當軸承盒和公差環壓入致動器孔內時，經鋁的緩和變形，鋼的波形板趨于咬入軟的鋁材孔，導致環和孔之間大的摩擦。然而，由于軸承盒由鋼材制成，所以，在盒和環之間不會形成其間的摩擦。這大大地提高在震動事件中軸承盒和公差環之間的軸向滑移的危險。事實上，試驗已經證實，環和盒之間的滑移僅發生在環和致動器孔之間滑移所要求力的大約20％之時。
然后，為了防止盒和公差環之間的滑移，通常要求將組裝力提高到一很高的程度。其結果，通過在孔、環和盒之間形成一較緊的配合，消除了盒和公差環之間的滑移。過分緊的配合會造成使組件具有更加多問題、提高盒或致動器損壞的風險的諸多附加結果，還導致遠超過防止其間滑移所要求力的環和孔之間的摩擦力。
現有技術缺少這樣一種軸承盒安裝結構，即，它容易地組裝，但又在承受軸向力時，阻止其間的滑移。
發明內容
本發明涉及一種容易組裝的軸承盒安裝結構。在將軸承盒安裝在致動器孔之前，將一公差環放置在盒的周圍。盒套筒的外表面設置有增加盒套筒和公差環之間摩擦系數的部件。然后，盒和環一起壓配入致動器孔內。盒和環之間增加的摩擦阻止這兩個部件之間的滑移，而不需在環、孔和軸承之間增加壓力。在參閱附圖和隨后的描述后，另外的特征和優點將會變得明晰。
附圖的簡要說明
圖1示出包括本發明的軸承安裝組件的盤驅動器的分解視圖。
圖2示出包括本發明的軸承安裝組件的致動器的分解視圖。
圖3示出安裝在致動器內的軸承的截面圖。
圖4示出夾在軸承盒和致動器孔之間的公差環的截面圖。
圖5示出帶有形成在套筒內的槽的盒。
圖6示出帶有形成在套筒內的滾花的盒。
圖7示出帶有設置在套筒上的粘結劑的盒。
圖8示出帶有設置在套筒上的彈性材料的盒。
具體實施例方式
現回轉到諸附圖中，尤其是圖1，其示出一本發明特別應用于其中的盤驅動器100的一實例的分解視圖。盤驅動器100包括一所有部件直接或間接地安裝在其上的底板110和一頂蓋120，頂蓋120連同底板110一起形成盤驅動器的外殼，外殼包容內部精細的部件，并將這些部件與外部污染物隔絕。
盤驅動器100包括多個盤200，為了轉動，它們安裝在一心軸電機上(未示出)。盤200在其表面上包括多個圓形、同心的數據磁道210，通過一列垂直對齊的磁頭組件(其中一個示為310)，將數據記錄在磁道上。磁頭組件310由連接在致動器300的臂部分上的撓性件320支承。致動器300安裝在軸承組件400上，軸承組件包括一靜止的、致動器300繞其轉動的樞轉軸410。
驅動致動器300繞樞轉軸410轉動的動力是由一音圈電機(VCM)提供。VCM由一由致動器300支承的音圈組成，音圈位于具有隔開的上和下磁體340的永久磁體組件的磁場內。磁體340安裝在隔開的磁靴350上，磁靴350固定在底板110上并通過墊片360而進一步互相隔開。電子線路設置在安裝在底板110的下側上的一印刷線路板(PCB，未示出)上。驅動VCM的控制信號通過一柔性的印刷線路電纜(PCC)380而在PCB和移動的致動器300之間傳送，印刷線路電纜(PCC)380也傳輸數據信號進出磁頭310。
圖2示出包括本發明的軸承組件的致動器300的局部的分解立體圖。致動器300具有一通過其間形成的孔370，它可接受地接合一軸承組件。所示軸承組件包括一軸承盒400和一壓迫地插在軸承盒400和孔370之間的公差環450，以將軸承盒400保持在孔370中。盒400和公差環450的安裝這樣進行首先，將公差環450放置在盒400的周圍，然后，沿軸向將盒和環組件插入致動器孔370內。
圖3示出帶有安裝在致動器孔370內的軸承盒400和公差環450的致動器300的截面圖。盒400具有靜止不動的樞轉軸410，它在其下端具有用來固定安裝到底板110上的螺紋突出415。盒400還包括一外套筒420，其在上端和下端被一對球軸承430隔開。靜止不動的軸410還可包括一上螺紋開口440，用來接納將固定軸410連接到頂蓋120上的緊固件(未示出)。很容易理解的是，在不脫離本發明精神的前提下，可用不同于本文所公開的其它方法，將軸410連接到底板110和頂蓋120上。這樣，可以理解到，靜止不動的軸410被剛性地支承，而套筒420可繞靜止不動軸410轉動。軸承盒400的套筒420形成一上肩部、一下肩部和在兩肩部之間直徑減小的槽部。公差環450在軸承盒400放入到孔370之前坐落在槽內。應該理解的是，為便于組裝，環450的寬度實際上短于槽的寬度。
如圖2所示，公差環450通常是一開裂的環件，其形成一圓柱形內表面460和一圓柱形外表面470，在外表面上具有多個突出的波紋形成的一波紋表面。這樣的公差環是眾所周知的，可用于多種用途，這樣環的實例是由USATolerance Ring制造。
從圖4中可以理解到，公差環450是夾在套筒420的槽和致動器300的孔370的表面之間。套筒420和公差環450組合成一大于孔370的直徑的有效的外表面。這樣，套筒420和公差環450的組合可壓配入孔370中。如圖4所示，壓配操作壓迫波紋480，圖中的虛線表示插入孔370之前的波紋480的形狀。施加于公差環450的波紋480的壓迫作用，形成足夠的摩擦阻力，以將公差環450保持在孔370內，防止公差環450相對于致動器沿軸向和徑向的位移。
介于公差環450和致動器孔370之間的摩擦阻力大于環450和盒套筒420之間的摩擦阻力。這主要由于由鋼制成的環450的諸波紋480，實際上“咬”入制成致動器孔370的較軟的鋁中。然而，軸承盒套筒420是由鋼制成，套筒420的經金加工的表面和公差環450的內表面460之間形成的摩擦阻力遠小得多。其結果，即使當公差環450牢固地軸向地位于孔370內，如果未采取措施防止的話，但滑移仍可發生在盒400和公差環450之間。正是由于這個原因，摩擦元件設置在盒套筒420的外表面上。
本發明的一個實施例示于圖2、3和5中，其中，周向的水平槽422設置在盒套筒420的外表面上。對這些槽422的金加工形成邊緣和凹口，它們有效地“咬”入公差環450的內表面460，沒有在環450和致動器孔370之間不必要地增加摩擦阻力的情況下，減小其間滑動的可能性。由于盒套筒420的外表面不管怎樣，總車削到精確的規格，所以，諸槽可同時進行金加工。這樣做的優點在于，制造成本不因在套筒420上形成槽422而顯著地增加。槽422還可容易地檢查，以確保它們符合公差和規格書要求。水平方向的槽422對于防止盒400和套筒450之間的軸向滑動特別有效。
圖6示出本發明的另一實施例，其中，套筒420的外表面有滾花424。再者，滾花424提供大量的邊緣和凹口，它們使套筒420“咬”入公差環450的內表面460。滾花424除了防止軸向的滑動之外，還具有有效防止轉動滑移的附加優點。盡管轉動滑移的可能性遠不如軸向滑移(假定盒套筒420繞樞轉軸410自由轉動)，但可以想像得到，在某些應用中，嚴重的轉動震動事件在沒有摩擦元件424存在的情況下可造成轉動滑移。
圖7示出本發明的另一實施例，其中，套筒420的外表面設置粘結劑426。粘結劑426在盒套筒420上提供一公差環450可粘結在其上的黏性表面，這樣，防止環450和套筒420之間的軸向和轉動向的滑移。
圖8示出本發明的另一實施例，其中，套筒420的外表面設置有一層彈性材料428。彈性材料428可以是橡膠、塑料或任何提供一軟表面的其它類似材料，且公差環450的內表面460可“咬”入到該軟表面內，這樣，防止環450和套筒420之間的軸向和轉動向的滑移。
當然，應當理解到，在不脫離本發明精神的前提下，軸承盒安裝結構可不同于上述的實例。例如，盡管上面以波紋形公差環形式討論了摩擦元件，但這些摩擦元件當然可用于其它的對于軸承盒要求有提高的摩擦的安裝系統。此外，可提供其它的提高摩擦的方法來代替或組合上述的方法。例如，可使用噴丸處理，砂磨，或其它方法來提供粗糙表面，以便增加摩擦。
換種方式來說，本發明第一構思的實施例是用于致動器300的一安裝組件，它包括具有一軸410和一繞此軸410轉動的套筒420的軸承盒400。盒400構造成定位在致動器300內的孔370中。該組件還包括一保持元件450，其構造成定位在套筒420和孔370的表面之間。組件還包括至少一種定位在軸410和保持元件450之間的部件，其構造成防止套筒420和保持元件450之間的相對運動。可供選擇的方案中，保持元件450可以是一波紋片450。作為另一種選擇，運動防止部件可以是套筒420內的槽422。作為還有一種選擇，運動防止部件可以是多個繞套筒420的周緣延伸的槽422。作為另一種選擇，運動防止部件可以是位于套筒420上的粘結劑材料426。
另外的特點在于，本發明的第二構思的實施例是一盤驅動器100，它具有一外殼110，一其中有一孔370的致動器300，以及一固定在外殼110上并位于致動器孔370內的軸承盒400。盒具有一轉動軸線。一彈性元件450位于盒400和孔370的表面之間。盤驅動器還包括至少一個與盒400相關并與彈性元件450接觸的摩擦元件，以便阻止致動器300相對于盒400的所有軸向運動。可供選擇的方案中，彈性元件450可以是一公差環。作為另一種選擇，摩擦元件可以是位于套筒上的滾花突出424。作為還有一種選擇，摩擦元件可以是附連在套筒上的彈性件428。
從以上所述，顯然，本發明特別適于提供上述的諸多優點。盡管本文描述了本發明的特定的實施例，但落入本發明可想見范圍內的諸實施例的諸多修改，會呈現在閱讀本說明書的本技術領域的技術人員面前。
權利要求
1.一致動器安裝組件，它包括一具有一軸和一繞此軸轉動的套筒的軸承盒，軸具有一軸線且盒構造成定位在致動器內的一孔內；一保持元件，其構造成定位在套筒和孔的表面之間；以及至少一個定位在軸和保持元件之間的部件，其構造成防止套筒和保持元件之間沿軸線的相對運動。
2.如權利要求1所述的安裝組件，其特征在于，保持元件包括一包圍盒的波紋片。
3.如權利要求1所述的安裝組件，其特征在于，該至少一個部件包括形成在套筒上的槽。
4.如權利要求1所述的安裝組件，其特征在于，該至少一個部件包括多個繞套筒的周緣延伸的槽。
5.如權利要求1所述的安裝組件，其特征在于，該至少一個部件包括位于套筒上的粘結劑。
6.一盤驅動器，它包括一外殼；一在其中具有一孔的致動器；一固定在外殼上并定位在孔內的軸承盒，該盒具有一轉動軸線；一定位在盒和孔表面之間的彈性元件；以及至少一個與盒相關并與彈性元件接觸的摩擦元件，摩擦元件構造成防止致動器相對于盒的軸向運動。
7.如權利要求6所述的盤驅動器，其特征在于，彈性元件包括一公差環。
8.如權利要求6所述的盤驅動器，其特征在于，該至少一個摩擦元件包括位于套筒上的滾花突出。
9.如權利要求6所述的盤驅動器，其特征在于，該至少一個摩擦元件包括附連在套筒上的彈性件。
10.一盤驅動器，它包括一軸承盒；一連接在盒上的致動器，以便繞一軸線轉動；以及限制致動器相對于盒作軸向運動的裝置。
全文摘要
軸承盒套筒的外表面設置有增加介于盒套筒和放置在盒周圍的公差環之間的摩擦系數的部件。然后，盒和環一起壓配入致動器的孔內。該在盒和環之間增加的摩擦阻止兩者之間的滑動，消除了在環、孔和軸承之間增加壓力的需要。
文檔編號G11B5/55GK1478270SQ01818468
公開日2004年2月25日 申請日期2001年2月28日 優先權日2000年11月6日
發明者A·S·麥克弗森, R·K·湯普森, G·F·凱爾西克, R·A·阿爾特, A S 麥克弗森, 凱爾西克, 湯普森, 阿爾特 申請人:西加特技術有限責任公司