JPH10172258A - 歪みを軽減するディスククランプを備えるディスク駆動装置 - Google Patents
歪みを軽減するディスククランプを備えるディスク駆動装置Info
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- JPH10172258A JPH10172258A JP9315923A JP31592397A JPH10172258A JP H10172258 A JPH10172258 A JP H10172258A JP 9315923 A JP9315923 A JP 9315923A JP 31592397 A JP31592397 A JP 31592397A JP H10172258 A JPH10172258 A JP H10172258A
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- Holding Or Fastening Of Disk On Rotational Shaft (AREA)
Abstract
クランプ力を均一に予測可能な形でかけることのできる
薄く組み立てやすいディスククランプを備えるハードデ
ィスク駆動組立体を提供する。 【解決方法】駆動モータと、スピンドルにとり付けた複
数の環状スペーサにより互いに分離した複数のハードデ
ィスクのスタックとを含むディスク駆動装置。それらハ
ードディスクを環状ハブ、すなわちその周囲の互いに等
間隔の複数の位置に互いに実質的に等しい強さの力をか
けるように形状付与したディスククランプで所定位置に
保持された環状ハブで保持する。このディスククランプ
をスピンドルに締め付け、T型装着タブで環状ハブに力
をかける。環状ハブは円錐状表面を備え、その円錐の頂
角をスピンドルへの締付けに伴うT型装着タブの反りの
成す角度よりも大きくする。
Description
ク駆動装置に関し、より詳しくいうとディスク駆動装置
の回転軸のまわりの等間隔の位置で互いに等しい強さの
力をディスクにかけた状態でそのティスクをディスク駆
動装置にマウントする装置に関する。
組立体はコンピュータシステム内のハードディスク駆動
装置の中心部である。ディスクおよびそれらディスクを
互いに分離するための環状スペーサは高精度の仕様に合
わせて製造されるが、ディスクスタック許容差のために
最終的なスタックハイトにばらつきを生ずる。温度変化
に起因するスタックハイトのばらつきも、ディスクに歪
みを生じさせることなく吸収しなければならない。ディ
スク駆動装置の小型化に伴って、上記環状のスペーサも
小さくなりディスクも薄くなった。しかし、これらの精
巧な部品をディスク駆動装置にクランプする際には、デ
ィスクの反りを防ぐために、これら部品にかかる張力を
均一にしなければならない。ディスクに少しでも反りが
あるとデータの信頼性が損なわれる。反りのあるディス
クでは、ディスク表面とその上を飛行するヘッドとの距
離が変動するからである。反りが大きい場合はヘッドが
ディスクに接触し重大な故障の原因になる。また、小型
化したディスク駆動装置の所定寸法内にできるだけ多数
のディスクをスタックするために、ディスククランプの
垂直方向断面はできるだけ短くする必要がある。ディス
ククランプとその関連のクランプ機構の部品が上側装着
支持スペーサ環から上に出ないようにするのが望まし
い。さらに、ディスク駆動装置は組立てが容易であり、
組立工程で微粒子を生じないようにするのが望ましい。
ディスクへの連続的な線接触を形成するクランプを備え
る従来技術のディスク駆動装置では、ディスククランプ
の厚さ、ばね定数ほかのパラメータに少しでもばらつき
があると、ディスクにかかる力が不均一になる。不均一
であるだけでなく、力の分布が予測不可能であり再現不
可能である。
予測可能な形でかけることができ、垂直方向の断面寸法
が小さく、微粒子発生を伴うことなく容易に製造できる
ディスク駆動装置組立体が求められている。
付きの駆動モータと、一つ以上のディスクと、隣接ディ
スク間の環状スペーサと、環状ハブと、この環状ハブ上
の互いに等間隔の所定数の部位に実質的に互いに等しい
強さの力をかける形状を備えるディスククランプと、こ
のディスククランプをスピンドルに固定する所定数の締
付け部材とを含むディスク駆動装置を対象とする。
の締付け部材と等しい数の装着タブを備える。これら装
着タブの各々の中心線はスピンドル回転軸のまわりで等
間隔に配置した隣接締付け部材間に位置づけてある。各
装着タブは環状ハブ上の互いに等間隔の部位の四つに実
質的に等しい力をかける。
平板状部分を有する外側端部がある。
が上記環状ハブへの力の伝達点の二つを画する。ラジア
ル弧の他端がその環状ハブへの力の伝達点の残りの二つ
を画する。
配置する。装着タブのラジアル弧部分は所定の深さと所
定の幅を有する溝穴で本体部から隔てられている。
と溝穴端部を画するこのラジアル方向中心とを通る直線
の画する角度で定める。その角度の頂点はスピンドル回
転軸に一致させる。
弧の直径で定める。
る所定の頂角の画する円錐状表面を有する。
の歪みで形成されるディスククランプの角度よりも大き
い頂角の円錐状表面を形成するように選ぶ。
にする。
詳細な説明からよりよく理解されよう。次の説明から当
業者には明らかになるとおり、ここに述べる実施例はこ
の発明のもっとも好ましい実施の態様を例示しているだ
けである。これら以外の実施例も可能であり、この発明
の範囲を逸脱することなく細部について種々の側面から
変形改変が可能であることが理解されよう。したがっ
て、この詳細な説明と図面はその本質において例示的で
あって限定的ではない。
解した実施例を詳細に述べる。
する環状ハブ上の所定数の部位に実質的に互いに等しい
力をかけるのに適した形状の新規なディスククランプに
ある。所定数の離散的部位にクランプ力をかけると、ク
ランプと環状ハブとを連続的線状接触に保持した場合よ
りも力のかかり方が均一になる。この新規なディスクク
ランプは平板状の等方性ばね材料から打抜きまたは化学
的エッチングによって作る。そのようにして作られたデ
ィスククランプの垂直方向の寸法はその平板状ばね材料
の厚みだけである。このディスククランプをディスク駆
動装置スピンドル回転軸のまわりに等間隔で対称的に配
置した所定数の締付け部材でそのスピンドルに締め付け
る。その締付け時にディスククランプを反らせて、その
下側外縁部が環状ハブの円錐状表面に力をかけ、その力
が環状ハブの半径方向中心部近傍にかかり、ディスクク
ランプからディスクのスタックにかかるトルクが最小に
なるようにする。この円錐状表面は、ディスククランプ
を反らせたときそのディスククランプが接触点で環状ハ
ブと成す角度よりも大きい頂角を成す円錐の面として形
成する。これによって、接触点はディスククランプの下
側外縁上の所定の離散的部位だけとなる。このディスク
クランプの円錐状表面および材料から定まるステップの
高さはディスククランプおよび締付け部材が環状ハブ全
体の高さからはみ出さないように選ぶ。これによって環
状ハブ全体の高さを最小に抑えることができる。
る力が実質的に均一になることは有限要素分析(FE
A)ソフトウェアを用いて確かめることができる。FE
Aソフトウェアはアメリカ合衆国 ペンシルヴァニア州
15238 ピッツバーグ,ベータ ドライブ 150 所
在のALGOR社から市販されている。
付け部材について、またこれら部材の間で対称なT型装
着タブとして設計する。したがって、四つの締付け部材
を有するディスククランプは四つのT型装着タブを備え
る。各装着タブは四つの接触点をもつように設計してあ
る。したがって、タブ四つを備える構成は16個の円周
上等間隔接触点(装着タブ1個あたり4個)を有する。
ディスククランプの設計は所要圧力点の数の決定から始
まる。圧力点の数を定めたのち、ディスククランプがデ
ィスク装着状態(ディスク駆動装置のスピンドルに強固
に締め付けられた状態)にあるとき所定点の各々で互い
にほぼ等しい強さの力がかかるようにディスククランプ
の形状を設計する。この設計はFEAプログラムを対話
式に使って装着タブ形状を定めることによって行う。ま
た、この設計は環状ハブとの接触が所定の接触点だけで
生ずるように注意深く行う。FEAソフトウェアは使用
ディスククランプ材料が材料設計限界値の範囲内にある
かどうかを判定できるように装着状態のディスククラン
プの材料応力条件関係の情報を提供する。
スククランプ106の装着タブの一部と、ディスククラ
ンプ106の本体108の一部とを含むディスク駆動装
置100を示す。また、このディスク駆動装置100は
第1のディスク116の内周部の片面と契合する環状ス
テップ部114を備えるスピンドル110を含む。環状
スペーサ118の片面は第1のディスク116の内周部
のもう一つの面と契合する。環状スペーサ118のもう
一方の面は第2のディスク120の片方の面と契合す
る。第2のディスク120の内周部のもう一方の面は第
2の環状スペーサ122の片方の面と契合する。第2の
環状スペーサ122のもう一方の面は第3のディスク1
24の片方の面の内周部に契合する。第3のディスク1
24のもう一方の面の内周部は環状ハブ126に契合す
る。なお、この説明はディスク3枚の構成に限っている
が、このディスク駆動装置の構成はディスクが単一の場
合も2枚の場合も4枚以上の場合も同様に適用できる。
環状ハブ126は装着タブ104の下側外縁に契合する
円錐状表面を備える。この円錐状表面は回転軸132上
に頂点を有する円錐の頂角を成すように形成される。表
面128がその一部を形成する円錐の頂角は締付け部材
134の締付けによる負荷で反りを生じた際に装着タブ
104が成す角度よりも大きくなるように設計する。ま
た、装着タブ104の成す角度はかかった力の強さが互
いに等しいとき頂点を回転軸上に位置づける値にする。
ランプ106の装着タブ106、装着タブ106の本体
部108、締付け部材134および環状ハブ126の平
面図である。
示す。図3Aは環状ハブ126の平面図であり、図3B
は図3Aの線A−Aにおける断面図であり、図3Cは環
状ハブの断面の細部、すなわち図3Bに符号3Cで表示
した部分の拡大断面図を示す。環状ハブ126は最上部
ディスク124(図1および図2)の内周部に契合する
平らな表面136を有する。環状ハブ126は回転軸1
32(図1)上の頂点の成す角度140で定まる円錐状
表面138を有する。角度140は装着時に装着タブ1
04の成す角度よりも大きくする。
を示す。図4Aは本体部分108とT型装着タブ104
とからなるディスククランプ106を示す。装着タブ1
04の各々は平坦部142とこの平坦部142の両側の
ラジアル弧部分144とを有する。本体部108は回転
軸148のまわりに等間隔で配置した締付け位置146
を備える。なお、この実施例では締付け位置を4個とし
ているが、これら締付け位置は3個以下にも5個以上に
もすることができる。各ラジアル弧部分144は溝穴1
50によって本体部分108から分離されている。各溝
穴150は、回転軸148を頂点とする深さ角度Dで定
義され、互いに相隣る締付け位置146の中心を通る直
線152と溝穴150の端部158で定まるラジアル弧
の中心を通る直線とでさらに定義される所定の深さを有
する。また、各溝穴150は上記端部158で定まるラ
ジアル弧の直径160に等しい所定の幅を有する。T型
装着タブ104の平坦部142とそれらタブ104のラ
ジアル弧部分144との交叉部分、すなわち図4Aに円
で囲んで示した点162は、下側環状ハブ(図4A−図
4Cには示してない)と接触する装着タブ104の下側
外縁上の二つの位置を定める。このディスククランプは
これら交点162が締付け部材の数(すなわち装着タブ
の数)Nの4倍で360度を割った値に等しい角度A、
すなわち角度164で位置づけされるように設計する。
交点162の位置は、上記角度Aが装着タブ104の中
心線166に対応していることによって定まる。円で囲
んだ点168で表示した装着タブ104の端部は下側環
状ハブ(図4A−図4Cには示してない)と接触する装
着タブ104の下側外縁上の二つの位置を定める。装着
タブ104と下側環状ハブとの間の接触点は環状ハブの
まわりで等間隔になるので、装着タブ端部は大きさAの
角度164によっても定まってくる。締付け位置146
の中心154は締付け部材の数Nで360度を割った角
度だけ互いに隔てて回転軸148のまわりに等間隔で配
置する。装着タブ104の中心線170と締付け位置1
46の中心線172との間の角度方向の分離は大きさB
の角度174であり、これは締付け部材の数Nの2倍で
360度を割った値である。
せた反りのない(装着してない)状態の装着タブ104
の側面図を示す。下側外縁部178には接触点162お
よび168が示してある。
縁178の一部だけを反りのある(装着された)状態で
示す(明確化のために反りのある下側外縁178の一部
だけを示す)。点線180は、形状未付与の環状ディス
ククランプと接触する環状ハブ126上の接触点を表
す。図4Cに示すとおり、このディスククランプは締付
け部材134による締付けで反りを生ずる。締付け部材
は本体部108を点線182で示したスピンドル上面に
押さえ付ける。この本体部108が押さえ付けられる
と、接触点162および168が装着タブ104に反り
を生じさせる。装着タブ104の平らな外側部分を環状
ハブ126上の接触点180に届かせない平坦部142
があるので、この平坦部142の下側外縁は参照数字1
84で示すとおり接触線180の下側の反りを生ずる。
一方、ラジアル弧部分144の下側外縁は参照数字18
8で示すとおり接触線180の上側に反りを生ずる。ラ
ジアル弧部分の端部は反りを生じて環状ハブ126に接
触する。図4Aの平面図および点線189を詳細にみれ
ばこの点は明らかであろう。締付け位置191で締付け
部材を締め付けると、同位置191の周囲の材料がスピ
ンドルの向きに押し下げられる。点線189の周囲の領
域はディスククランプが押下げを受ける領域である。点
168においてより強い下向きの力が必要な場合は、溝
穴150の深さまたは幅を小さくすることによってそれ
は達成される。
8のスピンドルへの締付け時に装着タブ104が反りを
生じて成す角度の下縁を表す。水平線と装着タブ104
下側限界との間の角度は大きさFの角度192で示して
ある。円錐頂角Cは角度194で示す。これら角度は回
転軸(図1)132上に頂点を有する角度として示され
る。装着タブ104の外側縁部の歪みはこれらタブ10
4の各々の平坦な端部142が環状ハブ126上の接触
線180よりも下に反ることによって可能になる。
例を示す。図5に示した特定の寸法および寸法比にこの
発明を限定することを意図しているわけではないが、こ
の特定の実施例は2.5インチディスク駆動装置のための
ものである。図5のディスク駆動装置は四つの締付け部
材を有し、したがって四つの装着タブ104を有する。
締付け位置146の中心はディスククランプの回転中心
148の周囲に等間隔で配置されており、したがって、
締付け部材は参照数字192で示すとおり90度(36
0度を締付け部材の数4で割った値)ずつ隔てて配置さ
れている。締付け位置の中心154は大きさ15ミリメ
ートルの半径RFの位置にある。大きさBの角度174
は45度である。ディスククランプ106の回転中心1
48から溝穴156の端部を定める弧の中心までの距離
196は8.465ミリメートルである。大きさAの角度1
98は22.5度である。大きさDの角度200は28.86度
であり、溝穴150の幅を定めるこの直径160は1.27
ミリメートルである。数字202で示したディスククラ
ンプの外側半径RDC、すなわち装着タブ104のラジア
ル弧部分144を定める外側半径RDCは10.850ミリメー
トルである。平坦部142はこの外側半径を数字204
で示すとおり10.64ミリメートルに短くすることによっ
て区画する。締付け位置146の中心154と装着タブ
104のラジアル弧部分144端部を画するラジアル弧
中心との間の角度間隔は12.40度であり、数字206で
示してある。ディスククランプ106の本体部108の
締付け位置146への隣接部は半径9.390ミリメートル
であり、数字208で示してある。上記特定の数字を上
述のFEAソフトウェアに組み入れると、点168でか
かる力7.9ポンド、点162でかかる力9.1ポンドが算出
される。これらの数値は上述のとおり溝穴150の深さ
と幅160を変動させることによって調節できる。これ
らの数値は、引張り強さ最小値240,000PSIの材料1
707PH、条件C/CH−900STSTL ASM
−5529で作ったディスククランプで算出した。この
ディスククランプの厚さは0.625±0.040ミリメートルで
あった。
のためのものであって、この発明をここに記載の特定の
例に限定することを意図するものではない。この明細書
の記載に基づいて数多くの自明の改変変形が可能であ
る。これら実施例は、この発明の原理の説明を提供する
とともに、当業者による特定用途への適合形態での応用
を可能にするための実際の応用の説明を提供するために
選んで説明したものである。それら改変変形はすべて添
付請求の範囲に含まれるものである。
ドルに締め付けたディスククランプ、および環状ハブで
クランプした三つのディスクを含むディスク駆動装置の
概略図。
プの平面図。
図、Cは環状ハブの一部拡大断面図。
クランプの側面図、Cはスピンドルへの締付け時に反り
を生じたディスククランプの下側縁部の概略図。
ク 118,122 第1、第2の環状スペーサ 126 環状ハブ 132 回転軸 134 締付け部材 142 平坦部 144 ラジアル弧部 146 締付け位置 148 回転中心 150 溝穴
Claims (15)
- 【請求項1】スピンドル付きの駆動モータと、 前記スピンドルの挿入を受ける中心開口を有する第1の
ディスクであって、その内側周縁の第1の面で前記スピ
ンドルの一部と契合する第1のディスクと、 前記スピンドルを取り囲むとともに、前記第1のディス
クの前記内側周縁で前記第1のディスクの第2の面と契
合する第1の部分を有する第1の環状スペーサと、 前記スピンドルの挿入を受ける中心開口を有する少なく
とも第2のディスクであって、その内側周縁の第1の面
で前記第1の環状スペーサの第2の部分と契合する少な
くとも第2のディスクと、 前記スピンドルの挿入を受ける中心開口を有するととも
に、前記第2のディスクの前記内側周縁でその第2のデ
ィスクの第2の面と契合する部分を有する環状ハブと、 前記環状ハブ上の互いに等間隔の所定数の位置の各々に
実質的に均一の力をかける形状のディスククランプと、 前記ディスククランプを前記スピンドルに取り付ける所
定数の締付け部材とを含むディスク駆動装置。 - 【請求項2】前記ディスククランプが前記締付け部材と
同数の装着タブを有し、前記装着タブの中心線が二つの
互いに相隣る前記締付け部材の中心線の成す角度であっ
て前記スピンドルの回転中心軸で頂角を成す角度と交差
し、前記締付け部材が前記スピンドルの周囲に等間隔に
設けてあり、前記装着タブが前記環状ハブ上の四つの互
いに等距離で隔たった位置の各々に実質的に均一の強さ
の力をかける請求項1記載のディスク駆動装置。 - 【請求項3】前記装着タブの各々が平坦部分とその平坦
部分の両側のラジアル弧部分とを有する外側縁部を備え
る請求項2記載のディスク駆動装置。 - 【請求項4】前記平坦部分と前記ラジアル弧部分の各々
の第1のタブとの交点が前記装着タブによる前記環状ハ
ブへの力が実質的に均一になる二つの位置を画し、前記
ラジアル弧部分の各々の第2の端部が前記装着タブによ
る前記環状ハブへの力が実質的に均一になる二つの位置
を画する請求項3記載のディスク駆動装置。 - 【請求項5】前記締付け部材が前記ディスククランプの
本体部分に配置してある請求項4記載のディスク駆動装
置。 - 【請求項6】前記装着タブの弧部分を形成する装着タブ
の各部分が前記ディスククランプの本体部分から所定寸
法の深さおよび幅の溝穴で分離されている請求項5記載
のディスク駆動装置。 - 【請求項7】前記溝穴の各々の前記深さがその溝穴の最
寄りの前記締付け部材の中心を通る線と前記溝穴の端部
を画する弧の中心を通る線との間の溝穴深さ角度で定義
され、前記溝穴深さ角度の頂角が前記スピンドルの回転
軸にある請求項6記載のディスク駆動装置。 - 【請求項8】前記溝穴の各々の幅の前記所定寸法が前記
溝穴の端部を画する弧の半径で定義される請求項7記載
のディスク駆動装置。 - 【請求項9】前記環状ハブが前記スピンドルの前記回転
軸上にある頂角で定義される円錐状表面を有する請求項
8記載のディスク駆動装置。 - 【請求項10】前記頂角が、前記スピンドルへの締付け
時に反りを生ずる前記ディスククランプの形成する角度
よりも大きい角度を有する円錐状表面を前記環状ハブに
形成させる値に選んである請求項9記載のディスク駆動
装置。 - 【請求項11】前記頂角が12度である請求項10記載
のディスク駆動装置。 - 【請求項12】スピンドル付きの駆動モータと、 前記スピンドルの挿入を受ける中心開口を有する少なく
とも第1のディスクであって、その内側周縁の第1の面
で前記スピンドルの一部と契合する少なくとも第1のデ
ィスクと、 前記スピンドルの挿入を受ける中心開口を有するととも
に、前記第1のディスクの内側周縁で前記第1のディス
クの第2の面と契合する部分を有する環状ハブと、 前記環状ハブ上の互いに等間隔の所定数の位置の各々に
実質的に均一の力をかける形状のディスククランプと、 前記ディスククランプを前記スピンドルに取り付ける所
定数の締付け部材であって、前記ディスククランプ上の
装着タブと同数の締付け部材とを含むディスク駆動装
置。 - 【請求項13】前記装着タブの各々の中心線が互いに相
隣る二つの前記締付け部材の中心をそれぞれ通る直線の
成す角度であって前記スピンドルの回転中心軸上で頂角
を成す角度と交差し、前記締付け部材が前記スピンドル
のまわりで互いに等間隔で配置されており、前記装着タ
ブの各々が前記環状ハブ上の互いに等間隔の四つの位置
の各々に実質的に均一の力をかける請求項12記載のデ
ィスク駆動装置。 - 【請求項14】前記装着タブの各々が平坦部とその平坦
部両側のラジアル弧部とを有する外側縁部を有する請求
項13記載のディスク駆動装置。 - 【請求項15】前記平坦部分と前記ラジアル弧部分の各
々の第1のタブとの交点が前記装着タブによる前記環状
ハブへの力が実質的に均一になる二つの位置を画し、前
記ラジアル弧部分の各々の第2の端部が前記装着タブに
よる前記環状ハブへの力が実質的に均一になる二つの位
置を画する請求項14記載のディスク駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/751,186 US5790345A (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Disk clamp with tabs shaped to apply equal forces at equally spaced locations around an axis of rotation of a disk drive |
| US08/751,186 | 1996-11-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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