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Verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der
US-Provisional-Anmeldung
Nr. 60/181173 vom 9. Februar 2000.
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein
auf das Gebiet von Plattenlaufwerk-Speichervorrichtungen und insbesondere,
jedoch nicht einschränkend, auf
einen Toleranzring mit erhöhter
Ringfestigkeit und Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Verformung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Moderne Festplattenlaufwerke umfassen
ein mechanisches Gehäuse,
welches eine oder mehrere starre Platte(n) umschließt, die
mit konstanter hoher Geschwindigkeit gedreht werden. Daten werden
auf den Platten in mehreren konzentrischen kreisförmigen Spuren
durch eine Anordnung von Wandlern ("Köpfen") gespeichert, die
zur Bewegung der Köpfe relativ
zu den Platten an einem Radial-Betätiger angebracht sind.
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Die Köpfe sind über Biegeelemente am Ende von
mehreren Armen angebracht, die von einem Betätigerkörper radial nach außen vorstehen.
Der Betätigerkörper dreht/schwenkt
um eine Dreh-/Schwenkachse, wie zum Beispiel einen vertikalen Achszapfen,
der sich vom Gehäuse
nach oben erstreckt. Der Achszapfen ist parallel mit der Dreh-/Schwenkachse der Platten,
so dass sich die Köpfe
in einer mit der Oberfläche
der Platten parallelen Ebene bewegen.
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Typischerweise wenden solche Radialbetätiger einen
Schwingspulenmotor bzw. Voice-Coil-Motor an, um die Köpfe in Bezug
auf die Plattenoberflächen
zu positionieren. Der Voice-Coil-Motor
umfasst einen am Plattenlaufwerkgehäuse angebrachten Magnetkreis
und eine auf der Seite des Betätigerkörpers gegenüber den
Kopfarmen derart angebrachte Spule, dass sie in das Magnetfeld des
Magnetkreises eingetaucht ist. Wenn gesteuerter Strom durch die
Spule geschickt wird, wird ein elektromagnetisches Feld aufgebaut,
welches mit dem Magnetfeld des Magnetkreises in Interaktion tritt,
um zu bewirken, dass die Spule sich gemäß der bekannten Lorentz-Beziehung bewegt.
Wenn sich die Spule bewegt, dreht/schwenkt der Betätigerkörper um
den Achszapfen, und die Köpfe
bewegen sich über
die Plattenoberflächen.
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Bei der Herstellung eines Plattenlaufwerks ist
es wichtig, dass die Betätigeranordnung
an der richtigen Stelle zentriert auf alle drei Achsen, die longitudinale,
die latitudinale und die translationale Achse (x, y und z) in Bezug
auf die Platten angeordnet ist. Typischerweise weist die Betätigeranordnung
eine große
gebohrte Ausnehmung auf, welche eine Kassettenlageranordnung mit
einem Paar von Kugellageranordnungen aufnimmt, um die Drehung der
Betätigeranordnung
um die z-Achse zu bewältigen.
Die Kassettenlageranordnung umfasst eine innere gebohrte Ausnehmung,
um zu ermöglichen,
dass die Betätigeranordnung über den
Dreh-/Schwenkzapfen passt. Die Durchmesser der großen gebohrten
Ausnehmung und der inneren Ausnehmung werden innerhalb vorbestimmter,
enger Toleranzbereiche gehalten.
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Ein Toleranzring kann vorteilhafterweise dazu
verwendet werden, Abweichungen von den Teile-Herstellungstoleranzen
auszugleichen und somit die richtige Positionierung der Betätigeranordnung
in allen drei Achsen beizubehalten. Typischerweise bestehen vorbekannte
Toleranzringe aus Metallwellblech, das zu einer offenen zylindrischen
Form geformt ist. Der Toleranzring wird dann um den Zapfen herum
vorgesehen und wird stationär
durch eine Verankerungsnut in dem Dreh-/Schwenkzapfen in seiner Position
gehalten. Bei den meisten Anwendungen dient der Toleranzring nur
als Herstellungshilfe und liefert keine zusätzliche Funktion nach Abschluss
der Herstellung.
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Exemplarische vorbekannte Toleranzringkonfigurationen
sind im US-Patent Nr. 5 315 465 im Namen von Blanks, im US-Patent Nr. 4 286
894 im Namen von Rongley, und im US-Patent Nr. 3 838 928 im Namen
von Blaurock et al. offenbart.
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Obwohl weit verbreitet, weisen die
meisten vorbekannten Toleranzringe keine angemessene Umfassungsstärke bzw.
Ringfestigkeit (hoop strength) auf. Die Ringfestigkeit ist ein Maß der Klemm-
bzw. Spannkraft, die ein Toleranzring ausüben kann, wenn er mit dem Dreh-/Schwenkzapfen
in Eingriff steht. Es ist von Bedeutung, dass eine ungeeignete Ringfestigkeit
einen unzulässigen
Bewegungsgrad zwischen dem Toleranzring und dem Dreh-/Schwenkzapfen
bewirken kann. Ein anschließendes
Anbringen der Betätigeranordnung über einem
unrichtig positionierten Toleranzring kann bewirken, dass der Toleranzring
eine störende
Berührung hervorruft
(foul) oder aus der Verankerungsnut herausgezwungen wird.
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Außerdem ist ein Toleranzring
mit ungenügender
Ringfestigkeit gegenüber
einer Verformung während
des Versands und der Handhabung anfällig. Infolge einer fehlerhaften
Handhabung erfährt
der Toleranzring oft eine schraubenförmige Verformung, bei der sich
der Toleranzring um eine zentrale Achse herum "verdreht", wodurch der Toleranzring für anschließende Herstellungszwecke
nutzlos wird. Die Wahrscheinlichkeit der Verformung während des
Versands und der Handhabung reduziert die Effizienz des Herstellungsprozesses,
da die Inspektion der Teile vor der Einführung in eine automatisierte
Montage notwendig wird.
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Mit einer zunehmenden Anforderung
an verbesserte Konsistenz bei der Installation von Betätigeranordnungen
bleibt ein fortgesetzter Bedarf an der Entwicklung eines Toleranzrings,
der gegenüber
Verformung widerstandsfähig
ist und der eine erhöhte Ringfestigkeit
bzw. Umfassungsstärke
aufweist. Die vorliegende Erfindung ist auf solche Verbesserungen gerichtet.
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Abriss der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist auf
einen Toleranzring gerichtet, der eine erhöhte Ringfestigkeit und Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Verformung zeigt.
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Wie durch bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft
dargestellt ist, umfasst ein Plattenlaufwerk ein Basisdeck, welches
eine sich nach oben erstreckende Achse, wie zum Beispiel einen Achszapfen,
trägt,
der eine Betätiger-Dreh/Schwenkachse festlegt.
Ein Toleranzring, der gemäß bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist auf dem Achszapfen
so angeordnet, dass er sich umfangsmäßig um eine Außenfläche des
Zapfens erstreckt. Eine Betätigeranordnung
mit einer inneren gebohrten Ausnehmung wird danach auf dem Achszapfen
so angeordnet, dass der Toleranzring zwischen der Oberfläche der
inneren gebohrten Ausnehmung und der Außenfläche des Zapfens komprimiert
wird, wodurch eine gewünschte
nominelle Zentrierung der Betätigeranordnung
um die Betätiger-Dreh/Schwenkachse
aufrechterhalten wird.
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Die mechanische Konfiguration des
Toleranzrings ist so gewählt,
dass sie eine erhöhte
Ringfestigkeit liefert, und umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen
Basisabschnitt, von dem mindestens ein Verstrebungsabschnitt und
mehrere Kontaktabschnitte vorstehen. Der Verstrebungsabschnitt erstreckt
sich vorzugsweise um den Umfang des Basisabschnitts und umfasst
vorzugsweise einen sich umfangsmäßig erstreckenden
Steg oder Flansch.
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Verschiedene andere Vorteile und
Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten
Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen hervor.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein Plattenlaufwerk mit einem Toleranzring, der gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,
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2 eine
auseinandergezogene Ansicht eines vorbekannten Plattenlaufwerks ähnlich der 1, um die Art und Weise
zu veranschaulichen, in der ein Toleranzring vorteilhafterweise
die Installation einer Betätigeranordnung
in einem Plattenlaufwerk erleichtert,
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3 eine
Schnittansicht der Betätigeranordnung
und des Toleranzrings von 2 entlang
einer gewählten
Dreh/Schwenkachse,
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4 eine
isometrische Ansicht einer vorbekannten Toleranzringgestaltung,
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5 eine
Schnittansicht des vorbekannten Toleranzrings von 4 längs
der Linie 5-5 in 4, 6 eine isometrische Ansicht
eines vorbekannten Toleranzrings, der einer Verformung ausgesetzt
ist, 7 eine isometrische
Ansicht eines gemäß einer ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gestalteten Toleranzrings,
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8 eine
Schnittansicht des Toleranzrings von 7 längs der
Linie 8-8 in 7,
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9 eine
isometrische Ansicht eines gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gestalteten Toleranzrings,
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10 eine
Schnittansicht des Toleranzrings von 9 längs der
Linie 10-10 in 9,
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11 ein
grafischer Vergleich der von dem vorbekannten Toleranzring von 4 und von den gemäß der vorliegenden
Erfindung gestalteten Toleranzringen der 7 und 9 gezeigten
Ringfestigkeit bzw. Umfassungsstärke,
und
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12 ein
grafischer Vergleich des von dem vorbekannten Toleranzring der 4 und von den gemäß der vorliegenden
Erfindung gestalteten Toleranzringen der 7 und 9 gezeigten
Verformungsfestigkeit.
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Detaillierte Beschreibung
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Um eine detaillierte Beschreibung
verschiedener bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu geben, wird zunächst auf 1 Bezug genommen, die eine Draufsicht
auf ein Plattenlaufwerk 100 des zur Verbindung mit einem Host-Computer
verwendeten Typs zur magnetischen Speicherung und Wiedergewinnung
von Anwenderdaten bietet. Das Plattenlaufwerk 100 umfasst
ein Basisdeck 102, an dem verschiedene Komponenten des
Plattenlaufwerks 100 angebracht sind. Eine obere Abdeckung 104 (in
einer zum Teil weggeschnittenen Art dargestellt) wirkt mit dem Basisdeck 102 zusammen,
um eine interne, abgedichtete Umgebung für das Plattenlaufwerk zu bilden.
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Ein Spindelmotor (allgemein bei 106
dargestellt) ist vorgesehen; um mehrere axial ausgerichtete, starre
magnetische Aufzeichnungsplatten 108 mit einer konstanten
Geschwindigkeit (in mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute, wie
durch einen Vektor 109 angegeben ist, zu drehen. Anwenderdaten werden
auf Spuren (nicht bezeichnet) auf den Platten 108 mittels
einer Betätigeranordnung 110,
die sich um eine neben den Platten 108 positionierte Lagerachsanordnung 112 dreht
bzw. schwenkt, geschrieben und von diesen gelesen. Wie weiter unten
erläutert
wird, wird ein gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gestalteter Toleranzring vorteilhaft
benutzt, um die Betätigeranordnung 110 in
Bezug auf das Basisdeck 102 zu positionieren.
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Die Betätigeranordnung 110 umfasst
mehrere starre Betätigerarme 114,
die sich zu den Platten 108 hin erstrecken. Mehrere flexible
Aufhängungsanordnungen 116 sind
an dem distalen Ende der Betätigerarme 114 angebracht.
Am distalen Ende jeder der flexiblen Aufhängungsanordnungen 116 ist
ein Kopf 118 angebracht, der eine Gleitstückanordnung (nicht
separat bezeichnet) aufweist, die so gestaltet ist, dass sie sehr
nahe an der entsprechenden Oberfläche der zugeordneten Platte 108 schwebt.
Die Köpfe 118 sind
vorzugsweise als sogenannte GMR-Köpfe (GMR = giant magnetoresistive)
charakterisiert, von denen jeder ein induktives Dünnschicht-Schreibelement
und ein GMR-Leseelement aufweist.
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Es ist anzumerken, dass die Radialposition der
Köpfe 118 durch
die Verwendung eines Schwingspulenmotors bzw. Voice-Coil-Motors (VCM) 120 gesteuert
wird, der eine Spule 122 sowie einen Permanentmagneten 124 aufweist,
welcher ein Magnetfeld aufbaut, in das die Spule 122 eingetaucht
ist. Ein zweiter Magnetflussweg ist oberhalb des Permanentmagneten 124 angeordnet,
ist jedoch aus Klarheitsgründen
nicht dargestellt. Die Köpfe 118 werden über die
Oberflächen
der Platten 108 durch Anlegen von Strom an die Spule 122 bewegt.
Wenn das Plattenlaufwerk 100 nicht im Einsatz ist, werden
die Köpfe 118 über Landezonen 126 nahe
dem Innendurchmesser der Platten 108 bewegt und ruhen auf
diesen, und die Betätigeranordnung 110 wird
mittels einer magnetischen Verriegelungsanordnung 128 gesichert.
Eine Flexanordnung 130 liefert die erforderlichen elektrischen
Verbindungsbahnen für
die Betätigeranordnung 110,
während
sie eine Dreh-/Schwenk-Bewegung
der Betätigeranordnung 110 während des
Betriebs ermöglicht.
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Um eine Umgebung zu beschreiben,
in der bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise verwendet werden können, veranschaulichen die 2 und 3 die allgemeine Verwendung eines Toleranzrings
nach dem Stand der Technik, um einen Betätiger während des Zusammenbaus des
Plattenlaufwerks festzuhalten. Aus Klarheitsgründen werden Bezugsziffern aus 1 in den 2 und 3 für gleiche
bzw. ähnliche
Komponenten verwendet.
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Wie 2 zeigt,
erstreckt sich ein Achszapfen 132 von dem Basisdeck 102,
um eine Betätiger-Dreh-/Schwenkachse
(in der z-Achsrichtung) festzulegen, um die sich die Betätigeranordnung dreht.
Während
des Zusammenbaus wird ein Toleranzring 134 (auch als "Abstandsring" oder "axiale Halterung" bezeichnet) um die
Außenfläche des Achszapfens 132 angeordnet,
und die Betätigeranordnung 110 wird
dann über
dem Achszapfen 132 eingesetzt. Das Zusammendrücken des
Toleranzrings 134 zwischen dem Achszapfen 132 und
der Kassettenlageranordnung 112 dient dazu, die Betätigeranordnung 110 in
einer gewünschten
Beziehung zu der Betätiger-Dreh-/Schwenkachse
während
genauer Herstellungsprozesse zu halten, wodurch die Genauigkeit
der Betätigeranordnung 110 während des
anschließenden
Betriebs verbessert wird.
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3 bietet
eine Schnittansicht der Betätigeranordnung 110 nach
der Installation auf dem Achszapfen 132. Gemäß 3 umfasst die Kassettenlageranordnung 112 eine
innere Hülse 136 (mit
einer inneren gebohrten Ausnehmung 138), eine äußere Hülse 140 und
ein Paar dazwischen angeordnete Lageranordnungen 142. Der
Toleranzring 134 steht pressend in Eingriff mit der inneren
gebohrten Ausnehmung 138 und der Außenfläche (nicht bezeichnet) des
Achszapfens 132. Während
die Ausführungsform
von 3 einen Presssitz
zwischen der äußeren Hülse 140 und
der Betätigeranordnung 110 zeigt,
kann in einer alternativen Ausführungsform
ein zweiter Toleranzring (nominal ähnlich dem Toleranzring 134,
jedoch mit einem entsprechend größeren Umfang)
zwischen der äußeren Hülse 140 und
der Betätigeranordnung 110 je
nach Wunsch vorgesehen sein.
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Zum Zweck der Veranschaulichung verschiedener
funktioneller Vorteile des Toleranzrings der vorliegenden Erfindung
ist 4 zur Darstellung eines
exemplarischen Toleranzrings 144, der gemäß dem Stand
der Technik ausgebildet ist, vorgesehen. Wie aus 4 zu erkennen ist, ist der Toleranzring 144 aus
einem nominal ebenen Materialteil geformt, das gekrümmt ist,
um um einen Zapfen (oder ein anderes zylindrisches Element) herum
eingesetzt zu werden. Der Toleranzring 144 umfasst Kontaktabschnitte 146 (auch
als "Wellungen" bzw. "Riffelungen" bezeichnet), die
regelmäßig um einen
im Wesentlichen zylindrischen Basisabschnitt 148 herum beabstandet
sind und von diesem vorstehen. Die Kontaktabschnitte 146 sind
in 4 so dargestellt, dass
sie radial in einer Richtung vom Innern des Toleranzrings 144 weg
nach außen
vorstehen. Es ist jedoch anzumerken, dass alternative, im Stand
der Technik bekannte Konfigurationen Toleranzringe mit erhabenen
Oberflächen
umfassen, die nach innen vorstehen, sowie erhabene Oberflächen, die
sukzessive in einer alternatierenden Weise nach innen und außen vorstehen.
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Jeder Kontaktabschnitt 146 des
vorbekannten Toleranzrings 144 weist eine im Allgemeinen rhombusförmige, sich
in Längsrichtung
erstreckende Querschnittsform gemäß 5 auf, welche die Ansicht entlang der
Linie 5-5 in 4 darstellt.
Genauer gesagt umfasst der Kontaktabschnitt 146 von 5 eine Kontaktfläche 150,
die einen direkten Kontakt mit dem um den Toleranzring 144 herum
aufgesetzten Gegenstand hält.
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Es wird nun auf 6 eingegangen, in der der vorbekannte
Toleranzring 144 dargestellt ist, der eine Verformung aufgrund
der Installation oder der Handhabung zeigt. Die Verformung bewirkt,
dass die Endabschnitte des Toleranzrings 144 sich "verdrehen", wodurch eine leicht
spiralförmige
Struktur erzeugt wird. Zusätzliche übliche strukturelle
Fehler umfassen ein Verbiegen (Crimpen), Durchbiegen (Strecken)
und Wölben
(in 6 nicht gezeigt).
Diese und andere Verformungen können
während
des Versands und der Handhabung des Toleranzrings 144,
während
der Installation des Toleranzrings 144 auf dem Achszapfen 132 oder
während
der Anbringung der Betätigeranordnung 110 um
den Toleranzring 144 herum vorkommen. Eine unzureichende Ringfestigkeit
bzw. Umfassungsstärke
ist ein wichtiger Grund von strukturellen Fehlern bei vorbekannten
Toleranzringen (wie zum Beispiel 144).
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Es wird nun auf 7 eingegangen, in der eine erste bevorzugte
Ausführungsform
eines Toleranzrings 152 mit erhöhter Ringfestigkeit bzw. Umfassungsstärke gezeigt
ist. Wie bei dem vorbekannten Toleranzring 144 ist der
Toleranzring 152 aus einem nominal ebenen Materialteil
gebildet und umfasst Kontaktabschnitte 146, die gleichmäßig um einen
im Wesentlichen zylindrischen Basisabschnitt 148 herum
beabstandet sind und von diesem vorstehen. Jeder Kontaktabschnitt 146 umfasst
eine Kontaktfläche 150,
die zur Verteilung der durch die innere Hülse 136 der Kassettenlageranordnung 112 während der
Installation der Betätigeranordnung 110 ausgeübten Kraft
verwendet wird. In 7 sind
zwar vier Kontaktabschnitte 146 dargestellt, es ist jedoch anzumerken,
dass auch andere Anzahlen und Konfigurationen von Kontaktabschnitten 146 in
der vorliegenden Erfindung einbegriffen sind.
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Der Toleranzring 152 weist
auch zwei Verstrebungs- bzw. Versteifungsabschnitte 154 auf,
die sich entlang dem Umfang des Toleranzrings 152 erstrecken.
In der in 7 dargestellten
ersten bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Verstrebungsabschnitte 154 sich umfangsmäßig erstreckende
Stege, und sind parallel zu und in unmittelbarer Nähe zu dem
oberen Rand 156 und dem unteren Rand 158 des Toleranzrings 152 angeordnet.
Es sind zwar zwei Verstrebungsabschnitte 154 dargestellt,
es ist jedoch anzumerken, dass weniger oder mehr Verstrebungsabschnitte 154 in
den Toleranzring 152 aufgenommen werden können. Zusätzlich sieht
die Erfindung ein Ausbilden des Verstrebungsabschnitts 154 in
einer nichtparallelen Beziehung zu dem oberen 156 oder unteren Rand 158 des
Toleranzrings 152 vor. Beispielsweise könnte sich ein einzelner Verstrebungsabschnitt 154 spiralförmig um
den Umfang des Toleranzrings 152 von dem oberen Rand 156 zu
dem unteren Rand 158 erstrecken. Bevorzugt ist auch das
Ausbilden der Verstrebungsabschnitte 154 während des
gleichen Herstellungsschritts und aus dem gleichen Konstruktionsmaterial,
das zum Ausgleich der Merkmale am Toleranzring 152 verwendet
wird, auszubilden.
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Es wird nun auf 8 eingegangen, in der eine Schnittansicht
des Kontaktabschnitts 146 und der Verstrebungsabschnitte 154 längs der
Linie 8-8 in 7 gezeigt
ist. Aus 8 ist erkennbar,
dass jeder Verstrebungsabschnitt 154 oder Steg zwei steil
ansteigende Seiten 160 aufweist, die einander an einem Scheitelpunkt 162 schneiden.
Um eine Störung mit
der richtigen Funktion des Kontaktabschnitts 146 zu vermeiden,
sollte der Scheitelpunkt 162 nicht über die Kontaktfläche 150 hinaus
nach außen
vorstehen. Das heißt,
das Profil des Verstrebungsabschnitts 154 sollte kleiner
sein als das entsprechende Profil des Kontaktabschnitts 146.
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Es wird nun auf 9 eingegangen, in der eine isometrische
Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Toleranzrings 152 mit
einem anderen Verstrebungsabschnitt 164 dargestellt ist.
In der zweiten bevorzugten Ausführungsform
umfasst jeder Verstrebungsabschnitt 164 einen Flansch,
der entweder am oberen Rand 156 oder am unteren Rand 158 angeordnet
ist. Obwohl zwei Verstrebungsabschnitte 164 in 9 dargestellt sind, versteht
es sich natürlich,
dass die Verwendung eines einzelnen Verstrebungsabschnitts 164 ebenfalls
im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt. Vorzugsweise werden
die Verstrebungsabschnitte 164 während des gleichen Herstellungsschritts
und aus dem gleichen Konstruktionsmaterial ausgebildet, das dazu
verwendet wird, die Ausgeglichenheit der Merkmale am Toleranzring 152 zu
artikulieren.
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Es wird nun auf 10 eingegangen, in der eine Schnittansicht
des Kontaktabschnitts 146 und anderer Verstrebungsabschnitte 164 oder
Flansche längs
der Linie 10-10
in 9 gezeigt ist. Um
eine Störung
der richtigen Verteilung der Kontaktkräfte durch den Kontaktabschnitt 146 zu
vermeiden, sollte der Verstrebungsabschnitt 146 sich nicht über die Kontaktfläche 150 hinaus
nach außen
erstrecken. Das heißt,
das von den Verstrebungsabschnitten 164 erzeugte Profil
sollte kleiner sein als das von den Kontaktabschnitten 146 erzeugte
Profil.
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Es wird nun auf 11 Bezug genommen, in der ein grafischer
Vergleich der von dem vorbekannten Toleranzring 144 (dargestellt
durch Kurve 164) und von dem gemäß der vorliegenden Erfindung
gestalteten Toleranzring 152 (durch Kurve 166 dargestellt)
gezeigten Ringfestigkeit bzw. Umfassungsstärke dargestellt. Die Kurven 164, 166 sind
an einer y-Achse 168 aufgetragen, die repräsentativ für die durch die Toleranzringe 144, 152 ausgeübte Kraft sind,
wenn der Durchmesser des Achszapfens 132 längs der
x-Achse 170 zunimmt. Die relativen Ringfestigkeiten der
Toleranzringe 144, 152 werden durch Einsetzen
von in den Abmessungen ähnlichen
Toleranzringen 144, 152 um eine Reihe von Achszapfen 132 mit
schrittweise zunehmenden Durchmessern ausgewertet. Wenn der Durchmesser
des Achszapfens 132 zunimmt, erhöht sich auch der Betrag bzw. die
Größe der von
den eingesetzten Toleranzringen 144, 152 ausgeübten Klemm-
bzw. Spannkraft oder Umfassungskraft.
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Ein Vergleich der Kurven 166 und 164 zeigt, dass
der erfindungsgemäße Toleranzring 152 (mit mindestens
einem Verstrebungsabschnitt 154, 164 gestaltet)
eine größere Ringfestigkeit
als der vorbekannte Toleranzring 144 zeigt.
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Die verbesserte Ringfestigkeit ist
besonders wichtig in dem unteren Bereich der Klemm- bzw. Umfassungskraft,
in dem eine zu geringe Umfassungskraft einen Toleranzring ergibt,
welcher mit dem Achszapfen 132 nur lose in Eingriff steht.
Wie oben erwähnt
wurde, kann sich ein lose passender Toleranzring verziehen oder
aus seiner beabsichtigten Position während der anschließenden Installation
der Betätigeranordnung
herausschlüpfen.
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Es wird nun auf 12 eingegangen, in der ein grafischer
Vergleich des von dem vorbekannten Toleranzring 144 (durch
Kurve 172 dargestellt) und des gemäß der vorliegenden Erfindung
gestalteten Toleranzrings 152 (durch Kurve 174 dargestellt)
gezeigten Verformungswiderstand dargestellt ist. Die Verformungskurven 172, 174 sind
an einer Verformungsachse 176 und einer Kraftachse 178 aufgetragen.
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Der Vergleich der Kurven 172, 174 zeigt, dass
der Toleranzring 152 (mit mindestens einem Verstrebungsabschnitt 154, 164 gestaltet)
einen größeren Widerstand
gegenüber
Verformung zeigt, die durch eine extern einwirkende Kraft, wie zum
Beispiel aufgrund einer Fehlbehandlung oder aufgrund der Installation
der Betätigeranordnung 110,
verursacht wird. Obwohl sich der erfindungsgemäße Toleranzring 152 schließlich verformt
(Kurve 174), ist es signifikant, dass die anfängliche
Verformung bei einer größeren aufgebrachten
Kraft auftritt und allmählicher erfolgt
als die am vorbekannten Toleranzring 144 erfahrene Verformung.
Es ist anzumerken, dass die Maßstabs-
und Verformungs-Eigenschaften der betreffenden Toleranzringe 144, 152 in
den 11 und 12 etwas übertrieben wurden, um die Unterschiede zwischen
ihnen klarer aufzuzeigen.
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Angesichts der vorstehenden Ausführungen ist
nun zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung auf einen Toleranzring
gerichtet ist, der eine erhöhte Ringfestigkeit
bzw. Umfassungsstärke
liefert, wenn er um einen stationären Achszapfen eingesetzt ist. Außerdem zeigt
der erfindungsgemäße Toleranzring einen
erhöhten
Widerstand gegenüber
Verformung bei Vorhandensein einer einwirkenden Kraft.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen weist
ein Toleranzring (zum Beispiel 152) einen im Wesentlichen
zylindrischen Basisabschnitt (zum Beispiel 148) auf, von
dem sich mehrere voneinander beabstandete Kontaktabschnitte (zum
Beispiel 146) radial erstrecken. Jeder Kontaktabschnitt
weist eine Kontaktfläche
(zum Beispiel 150) auf, welche die während der Installation einer
Betätigeranordnung (zum
Beispiel 110) ausgeübten
Kräfte
verteilen. Der Toleranzring 152 umfasst auch einen Verstrebungs- bzw.
Versteifungsabschnitt (zum Beispiel 154 oder 164),
der sich um den Umfang des Basisabschnitts 148 erstreckt.
Vorzugsweise ist das Profil des Verstrebungsabschnitts 154, 164 nominal
kleiner als das Profil der Kontaktabschnitte 146.
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Im Hinblick auf die geänderten
Ansprüche
ist der Begriff "Mittel
zur Erhöhung
der Ringfestigkeit" klar
als den Verstrebungsabschnitten 154, 164 der 7 bis 10 entsprechend zu verstehen und schließt explizit
als nichtäquivalente
Strukturen die vorbekannten Strukturen gemäß den 2 bis 6 aus.
Der Begriff "Ringfestigkeit" bzw. "Umfassungsstärke" ist als konsistent
mit der vorausgehenden Erläuterung dahingehend
zu verstehen, dass er die Fähigkeit
des Toleranzrings beschreibt, einer Verformung in Reaktion auf eine
Handhabung oder Installation zu widerstehen.
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Es ist klar, dass die vorliegende
Erfindung gut geeignet ist, die erwähnten ebenso wie die hier inhärenten Zielsetzungen
und Vorteile zu erreichen. Es ist zwar die derzeit bevorzugte Ausführungsform für den Zweck
dieser Offenbarung beschrieben worden, es können jedoch zahlreiche Änderungen
vorgenommen werden, die sich Fachleuten ohne weiteres anbieten,
und die im Geist der offenbarten sowie in den beigefügten Ansprüchen definierten
Erfindung begriffen sind.
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Zusammenfassung
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Toleranzring mit hoher
Ringfestigkeit, um einer Verformung zu widerstehen
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Es ist ein Toleranzring (152)
vorgesehen, um ein erstes Element, wie zum Beispiel eine Betätigerkassetten-Lageranordnung (112)
um ein zweites Element, wie zum Beispiel einen Achszapfen (132),
axial zu lagern. Der Toleranzring ist so konfiguriert, dass er eine
erhöhte
Ringfestigkeit bzw. Umfassungsstärke aufweist,
um einer Verformung während
der Handhabung und Installation zu widerstehen. Der Toleranzring
weist einen im Wesentlichen zylindrischen Basisabschnitt (148)
auf, von dem mehrere voneinander beabstandete Kontaktabschnitte
oder Wellungen bzw. Riffelungen (146) sich erstrecken.
Ein Verstrebungs- bzw. Versteifungsabschnitt (154,164)
erstreckt sich umfangsmäßig von
dem Basisabschnitt, um die Ringfestigkeit des Toleranzrings zu erhöhen.
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