[发明专利]公差环以及具有这类公差环的安装组件

说明书

披露的领域

本披露涉及一种装置，该装置包括相匹配的内部和外部的部件，这些部件用一个公差环安装在一起。

在一个实施方案中，该装置能够被用于在一个轴承上安装一个臂以形成一个枢轴。

背景

已知使用公差环将相匹配的内部和外部的部件连接在一起。例如，公差环可以被夹在一个轴之间，该轴被定位在一个壳体中形成的一个对应的孔中，或它可以做为一个力限制器以允许在轴与壳体之间传递扭矩。使用公差环调和了在内部和外部的部件的直径中的较小的变化而基本上不影响它们的互相连接。

典型地，公差环包括由弹性材料制成的一个带状物，例如，像弹簧钢的金属，它的末端朝向彼此以形成一个环。多个凸起的一个条带从该环或者向外或者向内朝向该环的中心径向地延伸。这些凸起可以是多种形式，有可能是有规则的形式，如皱纹、脊、波状或指状。因此，该带状物包括一个未成形的区域，这些凸起从该区域延伸，例如，在一个径向的方向上。可以存在两行或多行凸起。

在使用中，公差环被定位在这些部件之间(例如，在壳体中的轴与孔之间的环形空间中)，这样这些凸起在内部与外部的部件之间被压缩。典型地，所有这些凸起或者向外地亦或向内地延伸，从而使得该内部和外部部件中的一个抵靠这些凸起并且另一个抵靠该未成形的区域。每一凸起充当一个弹簧并且对这些部件施加一个径向的力，由此在它们之间提供一种过盈配合。当由环传递扭矩时，内部或外部的部件的转动将在另一部件中产生类似的转动。同样地，当通过该环传递线性力时，任何一个部件的线性运动将在外部部件中产生类似的线性运动。

如果将多个力(旋转的或线性的)施加到内部和外部部件中的一个或二者上，这样在这些部件之间的合力是高于一个临界值，内部和外部的部件能够彼此相对地移动，即公差环允许它们滑动。

典型地，公差环包括弹性材料的一个条带，将该条带弯曲以允许容易地形成一个环，例如通过将该条带的末端重叠。

在通过多个部件之间的一种过盈配合组装该装置的过程中，典型地是将一个公差环保持为相对于一个第一(内部或外部)部件静止，同时移动一个第二部件进入到与该第一部件相匹配的接合之中，由此使公差环的这些凸起进行接触并且压缩以提供过盈配合。组装该装置所需要的力的量值可以取决于这些凸起的刚度以及所要求的压缩的程度。同样，由公差环在其最终位置上传递的负荷以及因此提供的保持力的量值或能够被传递的扭矩还可以取决于压缩力的大小以及这些凸起的刚度和/或构造。

公差环的用途的一个实例是用在一个硬盘驱动器(HDD)的枢轴安装中，在此该公差环在一个可转动的枢轴与安装在其上的一个臂之间提供轴向的保持力。在常规的枢轴安装中，公差环在该臂与安装在轴上的一个轴承之间提供一种过盈配合。典型地，该轴承包括两对座圈，这些座圈通过一个隔离件被彼此在轴向上分离开。因为在枢轴安装中的这些部件是非常小的和灵敏的，所以该轴承经常由一个环绕的管套(一个“套管枢轴”)来保护。该套管通常具有在其内表面上加工出的隔离件。在这样的安排中，该公差环被夹在套管与臂之间。尽管多个套管枢轴更不易于损坏并且由此不太可能不利地影响硬盘驱动器的性能，在该套管的内表面上形成隔离件所要求的精密机加工以及在枢轴安装的制造中使用更少的材料的愿望已经导致引入无套枢轴。

在无套枢轴中，座圈的每一部分的外座圈是暴露的，并且隔离件包括一个环形带状物，该带状物在轴向上(“浮动的”)定位在它们之间。该隔离件是由施加在该轴承上的一个轴向的预应力保持在适当的位置上。在此类安排中，公差环被定位在轴承的外座圈与臂之间。

这些匹配的部件之间的连接可以展示出共振行为，即其中外部振动在该连接中被放大。在确定该组件的操作中，共振频率或组件的频率是重要的。例如，在硬盘驱动器枢轴安装中，当发生共振时，不能发生精确的数据写入，从而知道共振的频率是重要的。共振频率可以取决于在安装期间所发生的压缩的量值。

概述

在它的最一般的情况下，本披露提出了在使用中改变圆周周围的公差环波状物的刚度以使得该公差环内所保持的内部部件所承受的压缩力均匀。这些波状物的刚度可以提供用于控制该内部部件所承受的压缩力的手段，这进而可以影响该部件的特性。