CN1226721C - 磁盘驱动器的悬架 - Google Patents
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Abstract
悬架(1A)包括具有毂部(50)的底板(21)，一梁部分(23)，以及一铰接件(24)。铰接件(24)包括在厚度方向可弯曲的、位于底板(21)和梁部分(23)之间的连接部分(24a)。如果从梁部分(23)末端的支点部分至毂部(50)的中心的悬架长度是14.5mm，底板(21)的厚度在0.175mm或更大，底板(21)的宽度是4.5mm或更大，铰接件(24)的连接部分(24a)的长度是0.7mm或更短，以及底板长度是5.04mm或更短。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装在信息处理装置、诸如个人电脑里的磁盘驱动器用的悬架。
背景技术
用来在转动的磁盘或磁光盘上录入和读出信息的硬盘驱动器(HDD)包括一支架，它能环绕一轴转动。支架是通过一位置控制电动机环绕着轴转动的。支架上设有一臂(致动臂)，一安装在臂末端部的悬架，包括安装在悬架上的滑动器的头部等等。
当磁盘转动时，进入滑动器和磁盘表面之间的空间的空气使滑动器离开磁盘表面略微上升。该悬架包括固定在臂的悬架安装表面上的底板，由高精度的板弹簧形成的梁部分，固定在梁部分上的挠曲部分。
随着记录在磁盘上的信息的压缩和磁盘驱动操作的提速的发展，要求这种类型的磁盘驱动器有更短的寻道时间。为了缩短寻道时间，磁盘的转动必须进一步加速。然而，如果磁盘高速转动，在磁盘表面附近发生的气流将使悬架颤动，从而产生一个严重的问题。
发明内容
为了改进悬架所需要的各种性能，本发明提供了一种悬架，通过薄弹簧件形成的铰接件使一底板和一梁部分互相连接。例如，图1所示的悬架1包括一底板2，梁部分3，铰接件4等。底板2上形成有毂部7，它可固定在一致动臂6上。铰接件4上设有连接部分4a，它具有底板2和梁部分3之间的长度L1。连接部分4a可在铰接件4的厚度方向弯曲。梁部分3备有挠曲部分8，挠曲部分上设置滑动器9。
在图2所示的硬盘驱动器10里，悬架1安装在致动臂6上。致动臂6通过位置控制电动机(未画出)环绕着一轴(未画出)转动。滑动器9与磁盘11表面相对。在本说明书里，从磁盘11的表面到致动臂6的底板安装表面6a的距离h1被称为Z高度。
如图3所示，用来支承滑动器9以便摆动的一凸起支点部分15(在本技术领域内叫做陷窝)形成于梁部分3的末端部分。在挠曲部分8上的滑动器9可环绕着支点部分15的末端15a摆动。即使悬架1颤动，在梁部分3环绕着支点部分15的末端15a摆动时，滑动器9也不会沿着箭头F所指的方向移动。
然而，由于在Z高度里的变动，梁部分3可能环绕着离开支点部分15的末端15a的一点(例如图3中用R1或R2表示的支点中心)摆动。由于支点部分15沿着箭头F的方向移动，滑动器9不可避免地沿着箭头F的方向移动，从而产生寻道错误。
由于磁盘11的转动被加速，在按照上述的悬架1中，制止颤动将变得更加重要。制止颤动的基本因素包括底板2的厚度、底板2的宽度W1、从毂部7的中心C1至底板2的前端2a的距离L2(这里叫做底板长度)等等，以及铰接件4的连接部分4a的长度L1(这里叫做铰接长度)。
例如，当具有一种悬架、而其从毂部7的中心C1至支点部分15的长度L3是11.0mm时，颤动不再是一个问题。然而，颤动可能干涉具有14.5mm的长度L3的悬架的操作。
在某些情况下，通过提高悬架1的抗扭刚度可有效地制止颤动。因此，通过增加底板2的宽度W1、例如从4mm至4.5mm可制止颤动。然而，按照本发明人进行的持续不断的研究，只要增加底板2的宽度就可令人满意地制止颤动。
因此，本发明的目的是提供一种悬架，它能够制止磁盘高速转动的磁盘驱动器里的颤动的产生。
为了实现上述目的，按照本发明的一种用于磁盘驱动器的悬架包括一具有毂部的底板，一具有挠曲部分的梁部分，以及一固定底板和梁部分的铰接件，铰接件包括在底板和梁部分之间的、可在其厚度方向弯曲的连接部分，底板的厚度在0.175mm至0.25mm范围内，底板的宽度大于4.0mm但小于5.0mm，铰接件的连接部分的长度在从0.1mm至0.7mm范围内，而从毂部的中心至底板前端的底板长度在从4.0mm至5.1mm范围内。
按照本发明的悬架，即使在磁盘高速转动时也可制止颤动的产生，因此，磁盘转动可以无障碍地加速。此外，按照本发明，用具有14.5mm长度的悬架的高速磁盘可制止颤动的产生。
下面是为什么按照本发明的尺寸被限制在上述数值里的理由。
在图4里，A1代表底板的厚度和悬架的摆动频率之间的关系。摆动频率是在悬架的摆动方向(图1中的箭头S所指的方向)上的共振频率。在图4里，A2代表底板的厚度与悬架的抗扭刚度之间的关系。如果底板的厚度约小于0.17mm，摆动频率和抗扭刚度突然下降。如果底板的厚度超过0.25mm，底板将因太重而不适合实际使用。因此，较佳的是，底板的厚度在从0.17mm至0.25mm范围内。
在图5里，A3代表铰接长度L1与摆动频率之间的关系。在图5中，A4代表铰接长度L1与抗扭刚度之间的关系。从图5中可看到，如果铰接长度L1超过0.7mm，抗扭刚度以及摆动频率将显著下降。因此，铰接长度应该是0.7mm或更短。铰接长度L1越短，摆动频率和抗扭刚度越高。然而，如果铰接长度小于0.1mm，悬架的制造、其性能的调整等将变得困难。因此，0.1mm是铰接长度L1的下限。
在制造磁盘驱动器时，由于组装的有限精度，Z高度将不可避免地改变。如果Z高度改变，梁部分3将环绕着点(例如，在图3中用R1或R2表示的支点中心)离开支点部分15的末端15a摆动。从支点部分15的末端15a至支点中心R1或R2的距离D1或D2越远，滑动器9沿箭头F的方向移动越大。因此，较佳的是，Z高度的灵敏度(增加距离D1或D2的比率)应该较小。
在图6中，A5和A6分别代表当悬架的Z高度变化时，支点中心从支点部分1 5的末端1 5a位移程度的检查结果。图6中的横坐标轴代表Z高度，而横坐标轴的单位(1mil)等于1/1000英寸或25.4μm。纵坐标轴代表支点中心在Z高度上的每mil的位移(在图2中的方向D1或D2上的位移)。线段A5和A6的各倾斜度越平缓，Z高度的灵敏度越低，容易产生的颤动越少。
图7显示了当底板长度变化时Z高度灵敏度变化的检查结果。图7中的纵坐标轴代表支点中心在Z高度上的每mil的移动。
如果底板长度是5.1mm或更短，如图7中的线段A7所示，支点中心的移动以基本固定的比率增加。然而，如果底板长度超过5.1mm，支点中心的移动突然增加。这样，Z高度灵敏度在对应于5.1mm的拐点处突然增加，发生显著的颤动。
为了确定发生上述拐点的理由，本发明人利用检测装置、诸如激光振动计做了大量的研究。于是确定，可能是因为底板铰接部分附近的摆动而产生拐点。还发现，如果底板的长度是5.1mm或更短，整个底板基本上是一个刚性体，这样，Z高度的灵敏度可能降低。为此，按照本发明，底板长度L2被限制在5.1mm里。
在图7中，A8代表在一具有4.0mm宽度W1的底板的悬架上的数据。要求具有4.0mm宽度W1的底板的悬架是为了当底板小于6.1mm时，支点移动将在高水平上变化，如图7中的线段A8′所示。因此，底板宽度W1必须大于4.0mm。然而，如果底板宽度W1超过5mm，底板太重而不适合实际使用，因此，底板厚度W1的上限被调整到5mm。
在图8中，A9代表底板长度和在第一扭转模式下的共振频率的关系。在图8中，A10代表底板长度与摆动频率之间的关系。实际上，较佳的是，第一扭转频率应该是6kHz或以上。因此，按照本发明，底板长度L2被调整到4.0mm或更长。
在从毂部的中心至支点部分(陷窝)的距离(悬架长度L3)被调整至(例如)14.5mm的情况下，如果底板厚度、底板宽度W1、铰接长度L1和底板长度L2分别被调整至0.2mm、4.5mm、0.6mm和5.04mm，本发明的悬架即使使用高速转动的磁盘也可做得不易颤动。然而，考虑到制造的变动因素、诸如公差，悬架长度L3、底板宽度W1、铰接长度L1和底板长度L2可分别调整至14.5mm±0.5mm、4.5mm±0.2mm、0.6mm±0.1mm和5.04mm±0.06mm。
本发明的其它目的和优点将在下面的描述中看出，部分地将从描述中变得清楚，或可从本发明的实施中学到。本发明的目的和优点可通过下面特别指出的手段和组合得以实现和获得。
附图说明
结合在说明书里并构成说明书一部分的附图介绍了本发明目前的较佳实施例，将上述的总体说明和下面给出的较佳实施例的详细说明结合在一起，用来描述本发明的原理。
图1是示意地显示了用于磁盘驱动器的一悬架的平面图，它包括底板、梁部分和铰接件；
图2是具有图1所示的悬架的磁盘驱动器的一部分的剖视图；
图3是图1所示的悬架的末端部分的前视图；
图4是显示悬架的底板的厚度和移动频率和抗扭刚度之间的关系的图表；
图5是显示悬架的铰接长度和摆动频率和抗扭刚度之间的关系的图表；
图6是显示图1所示的悬架的Z高度和支点中心移动之间的关系的图表；
图7是显示底板长度和支点移动之间的关系的图表；
图8是显示底板长度、第一扭转频率和摆动频率之间的关系的图表；
图9是按照本发明一个实施例的、用于磁盘驱动器的一悬架的平面图；
图10是显示图9中的悬架用的Z高度和支点中心位置和按照比较例1和2的悬架之间的关系的分析结果的图表；以及
图11是显示通过使图9所示的悬架和比较例2颤动而得到的Z高度和位移之间的关系的测量结果的图表。
具体实施方式
现在参考图9至11描述本发明的一个实施例。
图9所示的、用于磁盘驱动器的、类似于图2中所示的用于硬盘驱动器10的悬架1的悬架1a固定在致动臂6的末端部分上。该实施例的悬架1A包括具有底板21的底部22、梁部分23、连接底板21和梁部分23的铰接件24、在梁部分23上的挠曲部分25等等。例如，梁部分23、铰接件2和挠曲部分25的厚度分别是100μm±20μm、40μm±10μm和20μm±5μm。
固定在梁部分23上的挠曲部分25是由板弹簧(例如轧制不锈钢)形成的，它比梁部分23和铰接件24薄，并通过激光焊接等方式固定在梁部分23的给定位置上。挠曲部分25与滑动器32配合形成头部31。
被设计成与挠曲部分25结合的支点部分(陷窝)33形成于梁部分23的末端部分。支点部分33基本上位于滑动器32的中心。滑动器32可环绕着支点部分33与挠曲部分25一起摆动。
铰接件24是由板弹簧件、例如一轧制不锈钢板形成的，它比底板21和梁部分23薄。在铰接件24上形成一孔40。连接部分24a位于孔40的两侧。连接部分24a在铰接件的24的厚度方向可弯曲。各连接部分24a的长度或铰接长度L1等于底板21的前端21a和梁部分23的后端23a之间的距离。
铰接件24的近侧部分24b通过激光焊接等固定在底板21上。在图9中，标号45表示焊点。铰接件24的前端部分24c通过激光焊接等固定在梁部分23上。在图9中，标号47表示焊点。激光焊接可用粘结剂或其它任何固定手段代替。
由于铰接件24是独立于底板21和梁部分23构成的，因此可采用材料和厚度符合铰接件24所需性能的弹簧件，而与底板21和梁部分23无关。这样，底板21和梁部分23所需要的性能(例如高刚性)可与铰接件24所需要的性能(例如低弹簧常数)容易地谐调。
底板21形成有毂部50和孔51。毂部50***致动臂6的一个孔里。底板21利用粘结剂或使毂部59塑性变形而固定在致动臂6上。如图9所示，致动臂6的末端6b位于毂部50和底板21的前端21a之间。
下面是悬架1A的各种零部件的尺寸的介绍。
从毂部50的中心C1至支点部分33的距离(悬架长度)L3是14.5mm，底板21的厚度是0.2mm，铰接长度L1是0.6mm，底板长度L2是5.04mm，底板21的宽度W1是4.5mm。对于以15000rpm高速转动的磁盘，这种悬架1A的颤动可控制在能接受的水平上。
(比较例1)
在按照比较例1的一悬架里，悬架长度L3是14.5mm；底板厚度是0.2mm；铰接长度L1是0.6mm；底板长度L2是6.04mm；底板宽度W1是4.0mm；以及铰接件厚度是40μm。这种悬架不同于上述实施例的悬架1A的地方是底板长度L2和底板宽度W1。
(比较例2)
在按照比较例2的一悬架里，悬架长度L3是14.5mm底板厚度是0.2mm；铰接长度L1是0.6mm；底板长度L2是6.04mm；底板宽度W1是4.5mm；以及铰接件厚度是40μm。这种悬架不同于上述实施例的悬架1A的地方只在于底板长度L2。
图10显示了基于有限元法的分析结果。该方法用这样的方式进行分析，对于上述实施例的悬架1A和按照比较例1和2的悬架的支点中心位置随Z高度变化而变化。图10中的纵坐标轴代表支点部分的末端至支点中心的距离。
在图10中，A11代表上述实施例中的悬架1A的Z高度灵敏度。在图10中，A12代表按照比较例1中的悬架的Z高度灵敏度，而A13代表按照比较例2中的悬架的Z高度灵敏度。从图10中可看到，上述实施例中的悬架1A在Z高度灵敏度方面低于比较例1和2中的悬架，如果Z高度变化，也不大可能颤动。
图11显示了利用激光振动计对上述实施例的悬架1A和按照比较例2的悬架测量的结果，用这样的方式描述了在悬架的各Z高度变化时发生颤动。图11的纵坐标轴代表滑动器的位移。在图11中，A14代表上述实施例的悬架1A的Z高度灵敏度，而A15代表按照比较例2的悬架的Z高度灵敏度。用实验方法可确定，代表上述实施例的悬架1A的线段A14与代表比较例2的悬架的线段A15相比具有平缓的斜度，即，悬架1A的Z高度灵敏度较低。
应该知道，在实施包括这里所述的实施例的本发明中，包括底板、梁部分、铰接件等的悬架的零件可在不超出本发明范围或精神的情况下进行各种改变和改进。
对于本技术领域的技术人员来说，其它的优点和改进是容易发现的。因此，广义地说，本发明不限于这里所显示的和所述的具体细节和示范的实施例。在不超出附后的权利要求书和它们的等价物限定的总的发明构思的精神或范围的情况下，还可以作出许多改进。
Claims (2)
1.一种磁盘驱动器使用的悬架，其特征在于，它包括：
一具有毂部(50)的底板(21)；
一梁部分(23)；以及
一固定底板(21)和梁部分(23)的铰接件(24)，它包括在厚度方向可弯曲的、位于底板(21)和梁部分(23)之间的连接部分(24a)，
底板(21)的厚度在0.175mm至0.25mm范围内，
底板(21)的宽度大于4.0mm但小于5.0mm，
铰接件(24)的连接部分(24a)的长度在0.1mm至0.7mm范围内，以及
从毂部(50)的中心至底板(21)前端的底板长度在4.0mm至5.1mm范围内。
2.如权利要求1所述的磁盘驱动器使用的悬架，其特征在于，从梁部分(23)末端的支点部分(33)的中心至毂部(50)的中心的所述悬架长度是14.5mm±0.5mm，所述底板(21)的宽度是4.5mm±0.2mm，所述铰接件(24)的连接部分(24a)的长度是0.6mm±0.1mm，以及所述底板(21)从毂部(50)的中心至底板前端的长度是5.04mm±0.06mm。
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