专利名称：高速盘驱动器中的高效率缓冲和过滤用灵活镶嵌式护罩的制作方法
技术领域：
本发明是涉及具有一盘组中的多个记录盘的高速盘驱动器，更确切地说，是关于对这些高速盘驱动器的盘组进行的屏蔽。
一高速盘驱动器的旋转盘组，往往会在该盘组内造成很大一部的空气团的旋转和泵激作用。这个空气运动的结果是在盘表面与滞留在相邻盘间的空气之间形成流性摩擦或剪切作用。旋转盘表面通过在空气/盘接触面上的边缘层把旋转能量和运动传递到空气团。
当空气团围绕着盘的轴心旋转时，最接近旋转轴的空气团，由于内侧盘表面速度较慢而在和盘表面与空气团之间剪切作用较小，一般将相对于盘呈层流状态。随着与盘组旋转轴的径向距离增加，该空气流逐渐成为紊乱。空气不仅由于破坏层流边缘层的盘表面速度增加，而且由于伸入到盘组的相邻盘之间的空间中的传动臂而被扰乱。
旋转盘组的动作如同汽泵一样，它试图从盘的周围排出空气团。泵激作用及相应的摩擦损耗由于他们消耗大量的能量所以是不希望的。为了加速盘边缘附近静止空气接近等于盘边缘速度，要增加旋转盘组所需能量。所以总负荷就连同较大的盘驱动电动机及伴随盘驱动器的发热而需要较大的电能消耗。
由于滑块头相对盘表面是以非常薄的支撑空气流作空气动力支撑着的，所以盘驱动器内的环境必须很清洁。任何污染杂质例如灰尘及其他的粉粒如果挤进磁盘表面与滑块头之间都可能破坏盘表面，因为该磁头仅以微小的距离被空气动力支撑在盘表面之上。陷进滑动体与盘表面之间任何固态杂质都可能使其表面擦伤，划破，或损坏盘记录表面，破坏盘在那个地方可靠地记录数据的性能。
尽管在装配期间努力清除了该盘驱动器里的微粒，但由于盘驱动器的老化及使用总将使某些元件磨损而在该盘驱动中出现额外的污染微粒。
在该盘组中的空气运动可以携带和传播该污染微粒，并将大大地提高盘损坏的可能性。
为了减轻盘驱动器中的污染问题，已经制造了多种复杂和/或笨重的过滤装置。这种用来控制污染的过滤手段要耗费相当大的空间及增加盘驱动器的复杂性，从而防碍亦即无法去努力减少驱动电动机的功率消耗。为了减小尺寸及盘驱动器电动机所消耗的电能，目前已经作了相当大的技术上的努力。
随着盘驱动器在尺寸上的减小成为一最显著的设计上考虑，改善响应特性及降低盘驱动器里的空气泵激及运动所消耗的能量成为一重大的课题。如果盘驱动器里的空气能被总的限制在盘组内部和这部分运动的空气，则对该空气团的旋转磁盘的泵激作用将继续存在。这样一种屏蔽设计将比一种盘驱动器里的所有空气均被扰动的设计更有效。在盘组进行屏蔽在降低所要求的功率方面是有益的，但还不能完全克服旋转盘组的泵激作用。
通常，在制造和装配盘驱动器期间，先把盘组和盘驱动电动机安装到盘驱动器基座即机架上，然后把执行机构与盘组组合。然而在永久性装设的围绕住磁盘组周围大部分的圆柱形护罩时，对在盘驱动器基座上盘组的安装及执行机构与盘组的组合的可靠和有效，均存在一个难以克服的障碍。很明显，如果没有护罩的妨碍，执行机构和盘组的安装将会是更加简单和有效的。
盘的大小及质量可能使得对盘驱动器的冲击力造成盘或盘组的支撑结构的变形，而可能造成相邻盘之间的接触。这个接触能造成对盘表面的损坏及产生足以损坏该盘的不希望的细粒物质。
本发明的目的是为了提供一个能简化盘驱动器安装的提高的屏蔽设计。
本发明的另一个目的是提供一种盘组与执行机构在安装使组合以后进行盘驱动器里的盘组的屏蔽的方法。
本发明的进一步目的是在一个盘组屏蔽方案中，包括有空气过滤措施而能同时保持简化盘驱动器结构。
本发明还有一个目的是采用包围盘驱动器的盘组基本呈圆柱形护罩的结构来避免由于粗鲁地装卸或对该盘驱动器的碰撞力，在盘组内产生的所不希望的盘边缘的偏移。
具有构成一盘组的多个盘的盘驱动器，被设计得其装配能在盘组的周围插入护罩之前组装执行部件和盘组。该护罩留有足够的出入空间供头驱动臂作恰当及必需的运动。
护罩由弹性材所制成，这种材料易于变形以适应护罩的安装所需作成总体呈圆柱形状时的力度和成形。更可取的，该护罩被设计成啮合在盘驱动器基座上的安装及定位表面，并进一步通过相应的定位及安装表面被啮合到盘驱动器的外盖，由此使得每当盘驱动器完全装配好后将该护罩夹紧在所希望的位置。被选作护罩的材料具有弹性性能，以使得在盘驱动器操作期间所产生的空气压力不会造成不希望的盘驱动器里的跳动及颤动，而且可以很容易地塑造成形利于装配的护罩。
该护罩可以有利地设置以肋棱或突缘，朝着圆筒轴心及可旋转的盘组的轴心径向地向中心延伸。这些肋棱或凸缘被配置得留有空间以便在盘组的相邻的盘之间能插入占有一定的空间朝着盘组旋转的轴伸展。如果该盘驱动器经受到碰撞、误操作、或被跌落，该凸缘即提供能由盘约束的墩粒表面。碰撞表面。碰撞力一般的结果是会使得盘损坏的盘周围的位移。若使用弹性材料，那么在相邻盘之间配置凸缘就能大大缓冲碰撞力及避免相邻盘表面间的接触。
该护罩构件通常被加工成为矩形部件，最后经滚压弯曲成一圆柱形状。更有益的是，该护罩作有一个小孔，由此圆筒形护罩内部形成的空腔贯穿延伸到该圆筒形护罩外面的空间。此小孔中配置一个像织物垫那样的薄片空气过滤器。
该小孔及相应的过滤器使得空气能在盘组的旋转盘的增压和泵激作用的影响下，以所希望的流动阻力从圆柱形护罩的内部流通到该护罩的外面，以便能控制与护罩外面的空气进行交换的空气量。从而有利地利用了否则是有害的泵激作用。
因此，气流中的污染杂质及吸入的外来微粒可被强制送到并进入过滤部件中。防止了这些被俘获即被过滤的污染杂质和微粒沉积在盘表面与滑动部件之间，由此避免对盘表面的损坏。
对本发明的更完全了解可以通过附图及下面发明的详细说明去了解。
图1是实现本发明的移去外盖的盘驱动器的示意图。
图2是通过本发明护罩所形成的空气流入口和出口区的放大说明图。
图3是说明一盘驱动器中弹性护罩插入安装的一盘驱动器的局部截面图。
图4是表示在紧贴盘组的盘配置有多个减震凸缘的本发明的弹性护罩的盘驱动器的局部截面图。
图5是说明本发明的具有被插入并作贯穿伸展的过滤部件的弹性护罩。
图6说明具有用于与盘驱动器的基座啮合的定位和安装部件的本发明的弹性护罩。
首先参看图1，盘驱动器10包括一具有多个被支撑在一作逆时钟方向旋转的共用毂盘9上的刚性(硬)数据存贮盘12的旋转盘组11。与盘组11组合有具有多个(头)驱动臂13的一执行部件14。驱动臂13在盘组11的相邻盘12之间的表面上延伸。不会防碍执行部件14的运动和操作地，一镶嵌式弹性护罩16在周围展开并以最大可能程度包围着盘组11。紧紧贴近盘12的边缘44安置弹性护罩16，而为使执行部件14能进行操作和扫掠盘表面8，在护罩16的两个末端边缘15、17之间只留有最小的开口间隙。
与护罩16内侧保持联系的一入口区域18由护罩16的一个末端边缘15和执行部件14限定；从护罩16内侧出口的区域20依靠护罩16的另一个末端边缘17和执行部件14限定。通常入口区域18被安排在相对于盘组11的旋转轴接近于执行部件14的反时钟方向。
对于护罩16的结构细节，现在参看图2。图中局部表明了被弹性护罩16包围着的盘12。很明显，任何时候局部盘12反时钟旋转，紧贴盘12的表面8的空气将通过盘空气接触面的摩擦的抽曳作用而产生如入口区域18所表示的一个减压区域。当盘12旋转并使空气围绕旋转轴运动时，被屏蔽的范围23中的一些区域将产生压力而在出口区20附近将产生一个较高压力区域。这个较高的压力通常产生一个向外的空气流，如出口区域20中的箭头所示。
为了把通过入口区域18或出口区域20从护罩16吸进或排出的空气的紊动性减到最小并减小所需要的能量，该护罩16最好被加工成具有一个光滑的曲面形的构成末端边缘15、17的凸出的唇状部分21。该凸出唇状部分21以最小的紊动引导空气进入及流出被屏蔽的范围23，进一步减小驱动和维持盘组在运行速度所需要的能量。在允许执行部件14作所需的操作运动的前提下，护罩16的边缘15，17被安排得尽可能紧紧贴近执行部件14。这个安排保证了能量节约方面的最大效果。
由于执行部件14把驱动臂13伸进被屏蔽区域23的内侧，这种局部阻塞在被屏蔽区域23中产生压力梯度方面，尤其对沿着盘12边缘44产生的压力梯度方面是一个重要因素。当空气由盘12通过入口区18吸入并随其作反时钟运动时，由于执行部件14局部阻塞及限制了出口区20，并至少局部地占据了出口区20和进口区18之间的区域，而会产生压力。在整个区域中将出现的压力梯度是出口区20的紧前方压力最大，而在入口区18中具有最小压力。
很明显，在入口区18的压力必然比护罩16外部区域要小，而出口区20的压力通常必是比护罩16外部区域要大，结果产生了气流，如箭头所示。
现在参看图3，表明护罩16被插进盘驱动器基座26的一定位部件32中。该定位部件32可以以凹槽的形式存在或者也可以在基座26中加工一串孔40的形式，以接纳护罩16的伸出部分38。外盖28依靠基本上垂直于外盖28伸出的凸缘42提供一个夹紧装置。因此，在当含有多个盘12的盘驱动器10被装配到基座26上以及执行部件14与盘组11相组合之后，护罩16就可以插进该定位部件32中。此后把外盖28盖到盘驱动器10的护罩16、盘11、执行部件14之上，而凸缘42则跨装在护罩16的顶部边缘，因此在紧贴近盘12的周围边缘44的位置夹紧住护罩16。一般标称护罩/盘间隙大约为1.0-3.0mm。
图4中的截面图部分表明提供另外优点的护罩16的另一实施方案。图4所示的凸缘(肋棱)30基本垂直于护罩16地延伸，径向向内突出进盘组11的相邻磁盘12之间的盘间空隙34之中。护罩16和凸缘30可以有利地由弹性材料例如塑料加工而成，用来避免产生日后可能损坏盘12的硬性微粒，以及为了缓冲由于盘驱动器10被跌落或疏忽地误动作而产生的盘12的边缘44对凸缘30的撞击。盘驱动器10的误操作或跌落可能导致盘12或支撑该盘组11的固定设备(图中未作出)和毂盘9相对基座26的变形或位移。在每一情况中盘12由他们的正常位置的有害的及不尽有的偏移均被加以限制，由此来防止对盘12的潜在的损坏。在所有其他方面图4中所表示的部件与图3中所说明的那些是一样的。
进一步要说明的是通过把凸出部分38插进加工在基座26上的孔40中来将护罩定位的装配处理。凸出部分的更详细说明见图6。
现在参看图5及6，图中所示的护罩16为平面状或在护罩16的材料中形成有一个小孔36的形式。小孔36中插入并被固定有一个薄的过滤垫37，它可以采用能俘获及收集污染杂质和外来微粒而同时又允许气流通过的一种编织纤维材料或类似的微粒过滤材料所制成。
正如从图5和6所看到的，过滤器37在当护罩16成形并被装进盘驱动器10中时被安置在接近面对入口/出口区域18，20的位置上，将便于使气流从护罩16内流到被屏蔽区域23的外部。
过滤小孔36及过滤器37相对护罩16的纵向或横向尺寸的位置主要受被屏蔽区域23中的压力分布所影响。因空气团沿盘组11前进，护罩16和盘12旋转就产生压力分布。被屏蔽区域23中的任何一点的压力大小可能因驱动臂13的位置，盘组11的所在区域，及其他的因素所影响；但将有某些地点的压力相对于盘驱动器10内部的周围压力总是正的。
过滤小孔36必须被安排在护罩16内部的空气压力超过护罩16的外面的周围压力的一个区域之内。这将能保证从里面到外面的流通方向，并将在空气被泵激椎向通过过滤器37时可靠地吸收任何被携带的微粒。如果只希望作最少的过滤，那么可以在较紧靠于入口区18的地方安装过滤器37，或者在要有较大量的过滤时可以在较紧靠于出口区域20的地方安装过滤器37。也可以按希望地在小孔36中使用一种化学过滤器，以便移走可能会对盘表面8材料起不利反应的污染气体。另外，可以代之以一种组合的化学/微粒过滤器。
本发明的优选实施例采用在从里面到外面流通路径中的空气流的过滤。由于旋转磁盘组11的泵激作用对过滤产生有足够的正压力，所以这个流通方向是优越的。负压力过滤布局可以依靠在紧紧靠近护罩16的入口边缘15的地方安置过滤器小孔36来产生；然而空气流的可予测性要比处在正压力流通中的要小。正压力过滤方案更有效。正如早先所解释和讨论的，由于压力沿着压力梯度分布盘12的旋转有效地把空气泵激通过过滤器37。在护罩16中的小孔36里安置过滤器37的主要优点是该过滤装置基本上没有在盘驱动器10中占有任何附加的空间，而且为过滤空气所必须的能量在旋转盘组及建立压力梯度过程中已经耗费。
在本发明的驱动器10中的被屏蔽的盘组11提供了在高速盘驱动器中没有实现过的若干优点。一个重大优点是因为由盘表面8所经受的紊流空气流量的减小，所以这个可插入式护罩16使得为转动及维持盘组11的运行速度所需要的转矩减小。护罩16除了在出口区域20、过滤器37、和小孔36之外总力图将空气保持在被屏蔽区域23中。随着空气紊流的减小，为使盘12旋转所需要的转矩大大地被减小，从而伴随地降低了驱动电动机的大小和盘驱动器10内产生的热量。
此外，这种利用过滤器37的简化装置并不给已经为紧张的体积限制所局限的盘驱动器设计者增加额外负担。因护罩16而带来的盘组11里的空气中紊流减小，也就会降低激起和吸入盘驱动器10中可能存在的额外污染杂质及微粒的趋向；并且由于减少这样的前景，盘12损坏的可能性及概率也就大大地被减小。加之，通过采用作为相对于护罩16的外部环境压力为正压的结果所得到的由里向外通过过滤器37的空气流通过滤更为可靠，而任何空气吸入的污染杂质或外来微粒的移动也更明显地有效。
采用如图4所说的用于减缓冲击损坏的凸缘(肋棱)30，非常先进地将减缓冲击损坏，过滤，及完善装置的装配诸方面结合成盘驱动器10的一单个部位。护罩16的弹性特性既能像图4及6中那样将具有凸缘30的护罩16沿着盘组11的外围逐渐地卷绕来装配护罩16，同时还能将护罩16的插入部分即凸起部分38插入凹槽32中或插入加工在基座26上的安装孔40中。一个具有类似凸缘30的永久性固定的护罩16实际上将防碍将预先装配的盘组11在盘驱动器10中的定位。
此单一的弹性护罩16，特别是过滤器37和凸缘30被设计成占有在其他情况下未被占有的盘驱动器中的空间，因此将不增加盘驱动器10在容积上的需要，同时，为盘组11及执行部件14提供了一个改善的操作环境。
本技术领域的熟悉人员将会理解，对本发明可以加以改进而不使盘驱动器脱出所列的权利要求的范围，这些权利要求用于限定本发明的技术范畴。
权利要求
1.一盘驱动器，其特征是包括有一机架；多个可记录数据的存贮盘，被安装得相对于所述机架旋转；一执行机构，被安装得相对于所述机架旋转和相对于所述盘作扫掠运动；一封闭部件，与所述机构相协同地包围住所述盘和所述执行机构；一弹性屏蔽部件，配置在所述封闭部件之内和基本上包围住所述数据存贮盘，并能在所述数据存贮盘和所述执行部件被组合之后插进所述的配置场所；和所述护罩包括有一配置在一穿过所述护罩的开孔中的过滤器。
2.权利要求1中所述的盘驱动器，其特征是所述护罩部件包括有一接纳所述执行部件的凸缘式入口/出口区。
3.权利要求2中所述的盘驱动器，其特征是所述过滤器被配置在所述护罩中在所述盘旋转方向上矩所述入口/出口区大于围绕所述护罩的圆周距离1/3的地点。
4.权利要求2中所述的盘驱动器，其特征是所述过滤器被配置在所述封闭部件中所述护罩内的空气压力超过所述护罩外部的空气压力的地点的所述护罩中的所述开孔内。
5.权利要求1中所述的盘驱动器，其特征是所述护罩还包括至少一个凸缘，自所述护罩向内伸出到至少足够部分地位于所述盘的至少外周区域之间的距离。
6.权利要求1中所述的盘驱动器，其特征是所述机架和所述封闭部件各自均包括有护罩啮合面用于定位和固紧所述护罩。
7.一盘驱动器，其特征是包括有一盘组；一执行机构；一机壳，支撑和封闭所述盘组和所述执行机构；和一护罩，协同所述机壳基本上包围住所述盘组，所述机壳包括有用于安装所述护罩的装置，所述用于安装的装置包括有用于啮合所述护罩的相对边缘的装置，藉此所述护罩可在所述执行机构和所述盘组装配之后被插进所述机壳，从而使得能更完全地密闭所述盘组和简化所述盘驱动器的装配。
8.权利要求7中所述的盘驱动器，其特征是所述护罩还包括有一开孔穿过所述护罩，以及其中的一过滤器，和所述过滤器与所述开孔共同扩展配置，以使空气能穿过所述护罩由所述被遮蔽的磁盘组内部流到所述护罩外面的区域。
9.权利要求7中所述盘驱动器，其特征是所述护罩包括有一开口，由所述护罩的两个端部形成，而所述端部向外形成突出的凸缘。
10.权利要求9中所述盘驱动器，其特征是所述凸缘形成所述护罩的由所述盘组向外伸出的一平滑弯曲的延伸部分。
11.权利要求8中所述的盘驱动器，其特征是所述过滤器被配置在所述护罩内的内部空气压力超过所述护罩外部的空气压力的地点。
12.权利要求7中所述的盘驱动器，其特征是所述护罩还包括有至少一个所述向内伸出的凸缘，被配置在所述盘的外周区域之间，由此可依靠与所述向内伸出的凸缘的啮合来限制所述盘的偏移。
13.权利要求12中所述的盘驱动器，其特征是所述盘组的相邻盘形成盘间空间，和一所述向内伸出的凸缘被配置在每一所述盘间空间内，以此来限制所述磁盘的偏移。
14.权利要求11中所述的盘驱动器，其特征是所述过滤器由纤维材料构成。
全文摘要
一用于包围盘组的独立的弹性护罩在盘组和盘驱动器的执行机构组合之后插进盘驱动器机壳中，这样利于简化加工和装配。此护罩可以含有允许空气由被遮蔽的空间内部流向被遮蔽空间的外部的过滤器，此过滤器被配置在该盘组空间内相对于紧靠护罩外围的压力为正压的区间中。此护罩还可以设置有将能约束盘组的偏斜盘的边缘的凸缘或肋棱，以消除盘的相互接触，从而减少对盘驱动器机构及盘本身的破坏。
文档编号G11B33/14GK1140297SQ9610547
公开日1997年1月15日 申请日期1996年4月25日 优先权日1995年5月22日
发明者波塔豪·金-艾德因 申请人:国际商业机器公司