专利名称：用于车辆的硬盘驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的硬盘驱动器，其装在车辆例如汽车上，并 存储例如用于导航的地理数据(地图数据)或音乐数据。
背景技术：
例如，汽车导航系统携带着硬盘驱动器(HDD)，其可以存储大量 数据，并作为用于存储地理数据的存储装置。同时，硬盘驱动器也存储 音乐数据，以使得能够享受车载音频系统的乐趣。
通常，这种硬盘驱动器包括硬盘、 一个电机、臂和另一电机，它们都 组装在薄矩形箱形壳体中。 一个电机使硬盘以高速旋转。所述臂在一端 具有磁头。另一电机驱动所述臂。在读取和写入数据时，设置磁头在以 高速旋转的硬盘面上浮动，同时在磁头与硬盘面之间具有非常小的间隙。
应该指出，壳体适于得到密封，以限制灰尘和湿气进入壳体内。然而， 在壳体的一个位置形成了与外部连通的小通气孔，以防止例如在通过飞 行机携带着硬盘驱动器时，壳体因壳体内部和外部之间的大气压差而断 裂。通气孔还被设置成用于防止壳体内部压力随着因硬盘使用过程中产 生热所导致的温度改变而变化(增大)。应该指出，充满吸湿剂的过滤 器安装在该通气孔的内侧。
所述硬盘驱动器组装在这样一个装置中，例如家庭和办公室中采用的 个人计算机中。因此，通常不特殊考虑大气压力。然而，在硬盘驱动器 如上所述地组装在汽车导航系统中的情况下，当车辆在高海拔(高度)
地区运行时，由于大气压较低，在硬盘操作过程中不能在硬盘面与磁头 之间形成适当间隙。这意味着磁头的浮动高度变小，并且不能正常执行 读取和写入操作。在更糟的情况下，磁头会与硬盘接触，发生断裂(通
常所称的"碰撞(crash)")。
因此，在日本专利待审公报No.2004-355722中公开了解决上述缺陷的 现有技术。在该日本专利待审公报No.2004-355722公开的现有技术中，当 成像装置用于飞机时，根据通过GPS检测的位置信息来确定地点的海拔。 同时，根据测得的海拔，限制对硬盘的访问。而且，在采用日本专利待 审公报No,2004-317385公开的硬盘驱动器的导航装置中，根据来自GPS接 收器的位置信息或大气压力传感器的检测使得预先存储在硬盘中的地理 数据(地图数据)被存储在后备存储器中。当车辆的海拔(大气压力) 超过其临界值时，对硬盘的访问受到限制，并且从后备存储器中读取地 理数据进行显示。
通过在以上日本专利待审公报^10.2004-355722和日本专利待审公报 No.2004-317385中描述的两种现有技术，当海拔(大气压力)超过临界值， 对硬盘的访问受到限制。然而，尽管硬盘不能访问，但必须从附加存储 单元例如存储器中读取数据。鉴于这一点，需要附加的硬件结构例如存 储器。同时，也不利地需要不必要的过程，例如向附加存储单元的写入。
发明内容
针对以上缺陷做出本发明。因而，本发明的目的是至少解决以上一个 缺陷。
为了实现本发明的目的，提出一种硬盘驱动器，其安装在车辆上并包 括壳休、硬盘、磁头和密封装置。壳体具有通气孔。硬盘组装在壳体中。 磁头组装在壳体中。密封装置根据外界大气压力密封壳体的通气孔。
从以下描述、附加权利要求和附图中，将会最清楚地了解到本发明及 其其它目的、特征和优点，图中
图1A是根据本发明第一实施方式的主要部分的放大纵向剖视图，表 示通气孔处于打开状态；
图1B是根据本发明第一实施方式的主要部分的放大纵向剖视图，表 示通气孔处于密封状态；
图2是硬盘驱动器的透视图，其处于硬盘驱动器的顶盖移去的状态；
图3是表示顶盖后部的过滤元件的透视图4是示意性表示汽车导航系统的电气结构的方框示意图5A是根据本发明第二实施方式的主要部分的放大纵向剖视图，表 示处于通气孔打开的状态；
图5B是根据本发明第二实施方式的主要部分的放大纵向剖视图，表 示处于通气孔密封的状态；
图6A是根据本发明第三实施方式的主要部分的放大纵向剖视图，表 示处于通气孔打开的状态；以及
图6B是根据本发明第三实施方式的主要部分的放大纵向剖视图，表 示处于通气孔密封的状态。
具体实施例方式
(第一实施方式)
参照图lA-4对将本发明应用于组装在汽车导航系统(车辆导航系统) 中的硬盘驱动器上的第一实施方式进行说明。首先，图4示意表示通过车 辆(汽车)携带的汽车导航系统l的电气结构。简单描述该汽车导航系统 l的总体结构。
汽车导航系统1包括导航控制电路2以及与控制电路2相连的连接设 备。该连接设备包括GPS接收器3、陀螺传感器4、加速传感器5、车辆速 度传感器6、远程控制传感器7、操作开关组8、调制解调器9、外部信息 输入/输出装置10、显示装置ll以及与本发明相关的硬盘驱动器(HDD) 12。导航控制电路2主要包括微型计算机(CPU)，并控制整个系统。同 时，调制解调器9与便携式电话13 (或车载电话)相连，并适于执行与信 息传送中心14的无线电通信。
GPS接收器3、陀螺传感器4、加速传感器5以及车辆速度传感器6作为 车辆位置检测装置，用于检测车辆的位置。控制电路2适于根据从以上传 感器中输出的信号高精度地计算本车辆的当前位置(经度、纬度、海拔)。 换句话说，控制电路2、 GPS接收器3、陀螺传感器4、加速传感器5以及车 辆速度传感器6组成了检测装置，其检测车辆位置的海拔或车辆的外界大 气压力。操作开关组8的结构被设计成使用者使得开关组8执行各种操作 指令。操作开关组8包括安装在显示装置11附近的机械开关以及设置在显 示装置ll的表面上的触敏面板。例如，显示装置ll具有彩色液晶显示器, 并显示导航窗口 (地理地图显示窗口)或各种消息。 并且，硬盘驱动器12 (硬盘)存储着地理数据(地图数据)、执行导 航功能的各种程序、内容、使用者数据等等。例如，地理数据包括日本 整个陆地的道路地图数据以及附有的设施数据。同时，地理数据包括在 显示装置ll的屏幕上重新产生道路图的数据。控制电路2采用软件结构来 执行导航功能，例如定位功能或来源引导功能。通过定位功能，本车辆 的当前位置(以及行进方向)与道路图叠加以显示在显示装置ll上。来 源引导(root guidance)功能自动计算通向使用者指定到达目的地的推荐 行进路径，并对所述路径进行导向。
下文参照图lA-3，对根据本发明的硬盘驱动器12的结构进行详细说 明。硬盘驱动器12具有硬盘16 (盘片)、主轴电机17、磁头18、臂19、 音圈电机20以及控制器，它们都组装在图2所示的薄矩形箱体形状的金属 壳体15中。主轴电机17使硬盘16以高速旋转。磁头18读取和写入硬盘16 中的数据。臂19驱动磁头18。音圈电机20移动臂19。
壳体15包括基部15a和顶盖15b，它们定位成密封基部15a的顶面。用 于外部连接(例如与控制电路2的连接)的连接件部分21设置在基部15a 的前端面上。通气孔22如图l所示形成在顶盖15b的一个位置上(绕中心 前部)。通气孔22用于使壳体15中的内部压力与外界大气压力平衡，以 防止产生压力差。
同时，如图1A， 1B和3所示，过滤元件23在顶盖15b后侧(下侧)上 被设置在包括通气孔22在内的圆弧形区域上。过滤元件23包括吸湿剂， 例如活性炭，从而防止灰尘和湿气进入壳体15内。
如图1所示，在本实施方式中的隔膜元件(diaphragm) 24设置在壳体 15的通气孔22内侧(顶盖15b的内面侧)。隔膜元件24起到密封装置的作 用，用于根据外部大气压力密封通气孔22。隔膜元件24由例如橡胶、塑 料和金属材料制成，以具有可以弯曲变形的圆盘形状。在这种情况下， 在通气孔22内部形成了不存在着过滤元件23的空腔23a。隔膜元件24设置 在空腔23a处(与顶盖15b的内面(即下面)略微间隔的位置)，其中隔 膜元件24的外周边缘得到支承。通常，在隔膜元件24的外周边缘与壳体 15的通气孔22之间的边界处形成非常小的孔(间隙)。小孔(间隙)限 制空气流出或流入壳体15，并且小孔(间隙)的尺寸被设计成使得，隔 膜元件24因壳体15的内部与外部之间的压力差而弯曲和变形。
隔膜元件24变成如图1 A所示具有向下突出的弯曲形状，以在正常状 态下(例如在隔膜元件24的顶表面上的压力施加大于0.7 atm)打开通气 孔22。相反地，如图1B所示，当外界大气压力下降到预定值时(例如当 施加在隔膜元件24的顶表面上的压力变得等于或小于0.7 atm时)，隔膜 元件24弹性(回弹)地弯曲变形以向上突出。因此，隔膜元件24与顶盖 15b的内面(通气孔22的周边部分)紧密接触以密封通气孔22。当外界大 气压力回到初始压力时(例如当施加到顶表面的上述压力大于0.7 atm 时)，隔膜元件24回到初始状态(例如上述正常状态)。
下文对以上结构的动作进行描述。根据本发明的硬盘驱动器12作为汽 车导航系统l的一部分组装在车辆(汽车)中。当车辆在具有相对较高的 大气压力(大约l atm)的平地例如低地地区行驶时，隔膜元件24具有如 图1A所示向下突出的弯曲形状，以打开形成在壳体15上的通气孔22。因
此，当外界大气压力与壳体15中的大气压力之间产生差值时，空气通过 通气孔22流出或流入壳体15。从而，消除了壳体15的内部与外部之间的
压力差。
相比之下，当车辆在高海拔(高度)(例如等于或大于3000m的海拔) 的地区例如山地行驶时，大气压力变小(例如等于或小于0.7 atm)。出 于这一原因，当硬盘驱动器12在外界大气压力等于壳体15中的内部大气 压力的对比实例状态下操作时，不能在硬盘16的面与磁头18之间形成适 当间隙。因而，磁头18的浮动高度会变小，并且不能正常执行读取和写 入。在更糟的情况下，磁头18不利地与硬盘16形成接触，从而导致断裂 (通常所称的"碰撞")。
然而，与以上对比实例的状态不同，在本实施方式中，隔膜元件24 设置在通气孔22的内部。因此，当外界大气压力减小到等于或小于预定 值时(例如，当施加在隔膜元件24的顶面侧上的压力变为等于或小于0.7 atm时)，隔膜元件24如图1B所示地弯曲变形，以密封通气孔22。出于这 一点，壳体15中的压力可以保持恒定(压力大于0.7 atm),而不会受到 外界大气压力的影响，因为空气通过通气孔22的流出(流入)受到限制。
换句话说，例如在飞机携带硬盘驱动器12的过程中，防止在壳体15 的内部与外部之间产生压力差。同时，防止壳体15中的内部压力因使用 过程中部件的生热而变化(增大)。
因而，即使外界大气压力降低(也就是硬盘驱动器12用在高海拔位 置)，壳体15中的压力也不会由此变小。因此，可以在硬盘16的面与磁 头18之间形成(保持)适当间隙，使得能够访问硬盘16。换句话说，在
高海拔地区，可以与正常状态(低地地区)类似地使用硬盘驱动器12。 应该指出，当外界大气压力回到初始压力时，可以说隔膜元件24自动变 形回到图1A所示的状态以打开通气孔22。
因而，该实施方式的硬盘驱动器12包括这样的隔膜元件24，其使得可 以说当外界大气压力下降到等于或小于预定值时，形成在壳体15上的通 气孔22得到自动密封(封堵)。从而，本发明的硬盘驱动器12不同于常 规硬盘驱动器之处在于在常规硬盘驱动器中，当用于高海拔地区(低 大气压力的地区)时，阻止了对硬盘的访问。当该实施方式的硬盘驱动 器12用于高海拔地区时，可以确保(可靠形成)硬盘16的面与磁头18之 间的适当间隙。因此，在防止破坏硬盘16的同时，能够访问硬盘16。
在这种情况下，不需要常规的附加后备存储器。同时，密封装置具有 机械结构。因此，硬盘驱动器12具有简单的结构，并且还制造廉价。在 本实施方式中，密封装置包括隔膜元件24，其在外界大气压力变得等于 或小于预定值时，弹性(回弹)地弯曲变形以密封(封堵)通气孔22。 因此，可以说通气孔22在外界大气压力下降到等于或小于预定值时，通 气孔22得到自动密封。同时，通气孔22适于在外界压力回到初始压力时 自动打开。本实施方式能够通过简单构造廉价地形成以上结构。 (第二实施方式)
图5表示本发明的第二实施方式。图6表示本发明的第三实施方式。应 该指出，在第二实施方式中，本发明也应用于硬盘驱动器，其组装在汽 车导航系统中并存储地理数据。用于密封(封堵)第二实施方式中的通 气孔22的密封装置的结构不同于第一实施方式。因而，与第一实施方式 类似的相似部件通过相同的附图标记表示。省去对相似部件的重新图示 和详细描述，从而下文仅描述区别点。
在图5所示的第二实施方式中，作为用于根据外界大气压力密封通气 孔22的密封装置的袋元件31被安装(设置)在壳体15的通气孔22内部(顶 盖15b的内面侧)的过滤元件23的空腔23a中。例如，袋元件31由例如塑 料薄膜或橡胶等材料制成。袋元件31被形成为具有薄圆形的袋形，并且 适于膨胀并在膨胀变形之后可以回到其初始形状。具有例如l atm压力的 气体(例如空气)填充在袋元件31内部，并且袋元件31得到紧密密封。
另外，在本实施方式中，用于加热袋元件31 (例如加热内部空气)的 生热构件32设置在袋元件31的下表面侧上(例如设置在袋元件31与外部 相反的相反一侧)。生热构件32通过通电产生热量，并且作为加热装置。 当导航控制电路2根据来自例如GPS接收器3的信号检测到车辆的位置(本 车辆位置)的海拔(高度)等于或大于临界值(例如3000 m)时，导航 控制电路2向硬盘驱动器12输出通电指令信号，以使生热构件32通电。当 本车辆位置的海拔之后变为等于或小于临界值时，导航控制电路2适于向 硬盘驱动器12输出断电指令信号，以使生热构件32断电。在硬盘驱动器 12中的控制器适于根据这些接收到的通电指令信号和断电指令信号控制 生热构件32的通电和断电。
出于这一原因，袋元件31在正常状态下是图5A所示的常规尺寸(相 对收縮的状态)。换句话说，正常状态是本车辆位置的海拔未达到临界 值(外界大气压力大约为l atm)并且生热构件32也未加热袋元件31的状
态。此时，袋元件31的顶面被定位成向下地与顶盖15b的内面隔开，并且 通气孔22打开。
相比之下，当本车辆位置的海拔变为等于或大于临界值(例如3000m) 时，通过生热构件32来加热袋元件31。同时，外界大气压力相对于内部 压力显著下降(例如等于或小于0.7大气压力)，因此如图5B所示，袋元 件31膨胀并向上变形。袋元件31的顶面部分与顶盖15b的内面(通气孔22 的周边部分)紧密接触以密封通气孔22。应该指出，当本车辆的海拔降 低时，袋元件31回到初始位置和图5A所示的状态，并且生热构件32断电。
在以上第二实施方式中，作为密封装置的袋元件31和作为加热装置的 生热构件32设置在硬盘驱动器12上。由此所述，与第一实施方式类似， 当硬盘驱动器12用于高海拔地区时，可以确保在硬盘16的面与磁头18之 间形成适当间隙。从而，在防止破坏硬盘16的同时，还能够访问硬盘16。
在本实施方式中，特别地，当本车辆位置的海拔被检测到等于或高于 预定值时，通过生热构件32加热袋元件31中的气体。随后，可以说袋元 件31被迫膨胀变形，使得通气孔22得到密封。因而，当外界大气压力降 低时，通气孔22可以得到可靠密封。同时，根据车辆位置检测装置的检 测，可以确定本车辆位置的海拔。因此，无需设置直接检测本车辆位置 的海拔或外界大气压力的传感器。这样，可以简化结构。
应该指出，作为第二实施方式的改进，壳体15的内部与外部之间的压 力差可选地可以作为使袋元件31进行膨胀和变形的驱动力，而无需采用 生热构件32。当袋元件31通过压力差的驱动力的膨胀变形来可靠地密封
通气孔22时，无需设置车辆位置检测装置和加热装置。这样简化了本发 明第二实施方式变形的硬盘驱动器的结构。 (第三实施方式)
图6表示本发明的第三实施方式。应该指出，在第三实施方式中，本 发明也应用于硬盘驱动器，其组装在汽车导航系统中并存储地理数据。 用于密封(封堵)第三实施方式中的通气孔22的密封装置的结构不同于 第一实施方式。因而，与第一实施方式类似的相似部件通过相同的附图 标记表示。省去对相似部件的重新图示和详细描述，从而下文仅描述区 别点。
在图6A、 6B所示的本发明的第三实施方式中，作为密封装置且根据 外界大气压力来密封通气孔22的盖元件33，被设置在壳体15中的通气孔 22内部(例如设置在顶盖15b的内面上)。盖元件33由片材金属制成。盖 元件33设置成可以在打开位置与密封位置之间、在图6中的向右和向左方 向上沿顶盖15b的内面可滑动地位移。打开位置是如图6A所示、打开通气 孔22的位置。密封位置是用于如图6B所示、密封通气孔22的下面侧的位 置。
同时，如图6A、 6B所示，设置用于使盖元件33在打开位置与密封位 置之间滑动位移的致动装置34。该致动装置34包括例如螺线管或压电构 件。在正常状态，盖元件33定位在打开位置。当导航控制电路2根据来自 GPS接收器3等的信号检测到本车辆位置的海拔(高度)等于或大于临界 值(例如3000m)时，导航控制电路2向硬盘驱动器12输出位移指令信号， 以使盖元件33向密封位置移动。之后，当本车辆位置的海拔变为小于临
界值时，导航控制电路2适于输出返回指令信号，以使盖元件33返回。硬 盘驱动器12中的控制器适于根据这些接收到的位移指令信号和返回指令 信号来控制致动装置34。
盖元件33在正常状态下如图6A所示地处于打开位置，以打开通气孔 22。通常，正常状态是本车辆位置的海拔未达到临界值(例如外界大气 压力大约为l atm)的状态。相比之下，盖元件33适于在本车辆位置的海 拔变为等于或大于临界值(例如3000 m)时被位移到密封位置，以如图 6B所示地密封通气孔22。应该指出，盖元件33在本车辆的海拔降低时返 回到打开位置。同时，应该指出此时，盖元件33位移到密封位置的情形 下的临界值可以不同于盖元件33返回到打开位置的情形下的临界值，从 而可以执行具有滞后的控制。
在第三实施方式中，设置了作为密封装置的盖元件33和用于驱动盖元 件33的致动装置34。因而，与第一和第二实施方式类似，当用于高海拔 地区时，可以确保在硬盘16的面与磁头18之间形成适当间隙。这样，在 防止破坏硬盘16的同时，能够访问硬盘16。此外，通气孔22可以可靠地 打开或密封。同时，可以相对简化用于这一目的(通气孔22的可靠打开 和密封)的结构。
应该指出，在以上每个实施方式中，本发明应用于组装在汽车导航系 统(车辆导航系统)l上的硬盘驱动器中。然而，本发明可以应用于组装 在汽车音频系统上用于存储音乐数据的装置中。用于设置壳体15的通气 孔22的位置可以通过多种方式改变。另外，以上描述的用于密封通气孔 的临界值(3000m的海拔，大气压力为0.7atm)仅是一个示例。
本领域技术人员很容易想到另外的优点和修改。因此，本发明在其广 义方面并不局限于具体细节，代表性装置以及所示和所述的示例性实例。
权利要求
1.一种安装在车辆上的硬盘驱动器，包括具有通气孔(22)的壳体(15)；组装在壳体(15)中的硬盘(16)；组装在壳体(15)中的磁头(18)；以及密封装置(24，31，33)，其根据外界大气压力来密封壳体(15)的通气孔(22)。
2. 如权利要求l所述的硬盘驱动器，其特征在于 所述密封装置(24)包括设置在通气孔(22)内部的隔膜元件(24);并且当外界大气压力降低到等于或小于预定值时，所述隔膜元件(24)弹 性弯曲和变形以密封通气孔(22)。
3. 如权利要求l所述的硬盘驱动器，其特征在于 所述密封装置(31)包括设置在通气孔(22)内部的袋元件(31); 所述袋元件(31)由软质材料制成，并具有填充在袋元件(31)内部的气体，并且所述袋元件(31)根据外界大气压力的降低而膨胀和变形，以密封通 气孔(22)。
4. 如权利要求3所述的硬盘驱动器，其特征在于还包括 用于检测车辆位置的海拔或车辆的外界大气压力的检测装置(2-6);以及 加热装置(32)，其中当所述检测装置(2-6)检测到海拔等于或高 于临界值时，或者当所述检测装置(2-6)检测到外界大气压力等于或小 于临界值时，所述加热装置(32)加热袋元件(31)，用于迫使袋元件 (31)膨胀和变形。
5. 如权利要求l所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述密封装置(33) 包括用于打开和密封通气孔(22)的盖元件(33)，所述硬盘驱动器还 包括用于检测车辆位置的海拔或车辆的外界大气压力的检测装置(2-6); 以及致动装置(34)，其中当检测装置(2-6)检测到海拔等于或高于临 界值时，或者当检测装置(2-6)检测到外界大气压力等于或小于临界值 时，所述致动装置(34)致动盖元件(33)，以密封通气孔(22)。
6. 如权利要求4所述的硬盘驱动器，其特征在于 所述检测装置(2-6)包括用于检测车辆位置的车辆位置检测装置(3-6);并且所述检测装置(2-6)根据由车辆位置检测装置(3-6)所检测到的车 辆位置来检测车辆位置的海拔。
7. 如权利要求5所述的硬盘驱动器，其特征在于 所述检测装置(2-6)包括用于检测车辆位置的车辆位置检测装置(3-6)，并且所述检测装置(2-6)根据由车辆位置检测装置(3-6)所检测到的车 辆位置来检测车辆位置的海拔。
全文摘要
一种安装在车辆上的硬盘驱动器，包括壳体(15)、硬盘(16)、磁头(18)以及密封装置(23，31，33)。壳体(15)具有通气孔(22)。硬盘(16)组装在壳体(15)中。磁头(18)组装在壳体(15)中。密封装置(24，31，33)根据外界大气压力密封着壳体(15)的通气孔(22)。
文档编号G01C5/00GK101105969SQ200710136020
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月10日 优先权日2006年7月14日
发明者西冈健 申请人:株式会社电装