DE102004007557A1 - Hydrodynamisches Lagersystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung von Spindelmotoren für den Antrieb der Speicherplatten in Festplattenlaufwerken, welches mindestens ein inneres Lagerteil und mindestens ein äußeres Lagerteil umfasst, wobei die Lagerteile um eine Rotationsachse relativ zueinander drehbar sind. Das Lagersystem weist mindestens einen Radiallagerbereich und/oder mindestens einen Axiallagerbereich auf, die an einander zugewandten Oberflächen der Lagerteile ausgebildet sind. Ein mit einem Schmiermittel gefüllter Lagerspalt ist zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Lagerteile ausgebildet, der mit einem Ausgleichsvolumen flüssigkeitsleitend verbunden ist. DOLLAR A Das Ausgleichsvolumen wird erfindungsgemäß durch ein am Umfang des äußeren Lagerteils vorgesehenes, ein- oder mehrgängiges Gewinde gebildet. Das äußere Lagerteil ist von einer Hülse umgeben, so dass zwischen dem äußeren Lagerteil und der Hülse ein als Ausgleichsvolumen dienender gewundener Kanal gebildet wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors zum Antrieb der Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Bei einem hydrodynamischen Lager ist ein inneres Lagerteil, vorzugsweise eine zylindrische Welle, innerhalb einer Bohrung eines äußeren Lagerteils, vorzugsweise einer Lagerhülse, drehbar gelagert. Der Innendurchmesser der Lagerbohrung ist dabei geringfügig größer als der Außendurchmesser der Welle, so dass zwischen den Mantelflächen von Bohrung und Welle ein dünner Spalt entsteht, der mit einem Schmiermittel, vorzugsweise mit Öl gefüllt ist. In vielen Fällen ist die Lagerhülse in einer Lageraufnahme gehalten.
  • Zum Aufbau des hydrodynamischen Druckes im Lagerspalt ist wenigstens eine der Lageroberflächen mit einer Oberflächenstruktur versehen. Durch die rotatorische Relativbewegung zwischen den einander gegenüberliegenden Mantel- bzw. Lageroberflächen entsteht eine Art Pumpwirkung, so dass sich ein gleichmäßig dicker und homogener Schmierfilm ausbilden kann, der die Lageroberflächen voneinander trennt und der durch Zonen hydrodynamischen Druckes stabilisiert wird. Vorteile dieses Lagerprinzips gegenüber der Drehlagerung mit Wälzlagern sind der niedrige Geräuschpegel, bessere Laufgenauigkeit und eine deutlich höhere Schockfestigkeit. Außerdem werden weniger Teile benötigt, wodurch die Herstellungskosten erheblich reduziert werden können.
  • Da eine Kontaminierung der im Reinstraumbereich des Festplattenlaufwerkes rotierenden Datenplatten unweigerlich zum Anhaften der Schreib-Leseköpfe und damit zum Totalausfall des Laufwerkes führen würde, muss das hydrodynamische Lager gegen Austreten oder Abspritzen von Schmiermittel geschützt werden.
  • Hierfür werden unter anderem sogenannte Kapillardichtungen eingesetzt, bei denen die materialspezifischen Eigenschaften des Schmiermittels und die Wirkprinzipien von Kapillar-, Adhäsions- und Kohäsionskräften ausgenutzt werden.
  • Bei einer z.B. in der US 5,667,309 A vorgeschlagen Lösung einer Kapillardichtung weist die Bohrung der Lagerhülse an ihrem einen Stirnende einen sich „verjüngenden Bereich" z.B. in Gestalt einer konischen Ansenkung auf, während das entgegengesetzte Stirnende luftdicht verschlossen ist. Aufgrund der Gestaltung dieses hydrodynamischen Lagers wird dessen Rückhaltevermögen bezüglich des Schmiermittels vor allem bei gleichzeitiger Schockbelastung erhöht, wodurch die Dichtwirkung der Kapillardichtung verbessert wird. Durch die Ansenkung der Lagerhülse entsteht zwischen der Hülseninnen- und der Wellenaußenfläche ein konzentrischer, sich in Richtung Stirnseite erweiternder Freiraum, der anteilig mit Schmiermittel gefüllt ist. Das Schmiermittel benetzt die Oberflächen von Hülse und Welle, wodurch sich an der Grenzfläche zur Luft ein Meniskus mit konkaver Oberfläche ausbildet. Das im Freiraum befindliche Schmiermittel dient als Schmiermittelreservoir aus dem abdampfendes Lageröl ersetzt wird. Der Freiraum zwischen Konusinnen- und Wellenaußenmantelfläche oberhalb des Meniskus dient als Ausgleichsvolumen, in welches das Schmiermittel aufsteigen kann, wenn dessen temperaturabhängiges Volumen mit steigender Temperatur zunimmt und dadurch der Flüssigkeitsspiegel ansteigt. Die in der Flüssigkeit des Schmiermittels wirksamen Kohäsionskräfte, unterstützt durch die Kapillarkräfte im Lagerspalt verhindern, dass flüssiges Schmiermittel aus dem Lager austritt und in den Reinraumbereich eindringt. Die Dichtwirkung dieser Anordnung ist umso besser, je schlanker der sich verjüngende Übergangsbereich gestaltet wird und je höher die Viskosität des Schmiermittels ist.
  • Hydrodynamische Lagersysteme mit vergleichbar ausgestalteten Kapillardichtungen sind beispielweise auch in US 5,516,456 A , US 5,427,456 A , US 5,553,811 A , US 5,536,088 A und DE 202 11 588 A offenbart.
  • Nachteilig bei den bekannten Lösungen berührungsloser Kapillardichtungen für eine hydrodynamische Lagerausbildung ist die Reduzierung der effektiv nutzbaren Lagerlänge durch die axial einwärts gerichtete Gestaltung des sich verjüngenden Freiraumes. Da axiale Länge und Neigungswinkel des Freiraumes abhängig sind vom Gesamtfüllvolumen und der Viskosität des Schmiermittels wird das Verhältnis von Freiraumlänge zu Lagerlänge immer ungünstiger je dünnflüssiger das verwendete Schmiermittels ist.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass im Bereich des Ausgleichsvolumens das Schmiermittel direkt an die umgebende Luft angrenzt.
  • Aufgrund der relativ großen Oberfläche dieser Grenzfläche besteht das Risiko, dass Schmiermittel verdampft und die Bereiche außerhalb des Lagersystems kontaminiert. Ferner kann es bei extremen Schockbelastungen oder Vibrationen des Lagersystems vorkommen, dass Schmiermittel aus dem Ausgleichsvolumen herausspritzt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein hydrodynamisches Lagersystem mit einem kapillaren Dichtungssystem anzugeben, bei welchem
    • – ein Austreten des Schmiermittels auch bei extremen Schockbelastungen oder Vibrationen des Lagersystems verhindert wird,
    • – die Grenzfläche zwischen dem Schmiermittel und der umgebenden Luft auf ein Minimum reduziert ist, und dennoch ein ausreichend großes Ausgleichsvolumen gegeben ist,
    • – das Befüllen des Lagersystems mit Schmiermittel vereinfacht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hydrodynamisches Lagersystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist am Umfang des äußeren Lagerteils, das beispielsweise durch eine Lagerhülse und/oder Lageraufnahme gebildet ist, ein ein- oder mehrgängiges Gewinde ausgebildet, wobei das äußere Lagerteil von einer Hülse umgeben ist, so dass sich zwischen dem äußeren Lagerteil und der Hülse ein Ausgleichsvolumen in Form eines gewundenen Kanals bildet. Der gewundene Kanal erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge des äußeren Lagerteils, so dass ein ausreichend großes, teilweise mit Schmiermittel gefülltes Ausgleichsvolumen bereitgestellt wird. Der Querschnitt des gewundenen Kanals kann beliebig sein, ist aber vorzugsweise dreieckförmig.
  • Der gewundene Kanal ist – ausgehend von seinem dem Lagerspalt benachbarten Ende – vorzugsweise mindestens zu einem Drittel seiner Länge mit Schmiermittel gefüllt.
  • Ein Ende dieses gewundenen Kanals ist unmittelbar oder aber vorzugsweise über einen Verbindungskanal mit dem Lagerspalt verbunden. Anstelle eines Verbindungskanals kann auch eine Verbindungsbohrung oder ein Ringkanal vorgesehen sein, so dass sich in jedem Fall ein zusammenhängender Schmiermittelfilm zwischen dem Lagerspalt und dem gewundenen Kanal ausbilden kann.
  • Vorzugsweise mündet der gewundene Kanal oder der Verbindungskanal im Bereich des Drucklagers (Druckplatte) in den Lagerspalt, also am geschlossenen Ende des Lagerspalts, das heißt, der gewundene Kanal ist mit einem, dem Axiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts verbunden.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der gewundene Kanal mit dem, einem Radiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts verbunden ist.
  • Das äußere Lagerteil kann aus zwei konzentrisch zur Rotationsachse angeordneten Teilen bestehen, beispielsweise einer Lagerhülse und einer die Lagerhülse umgebende Lageraufnahme.
  • Innerhalb der Lagerhülse und/oder der Lageraufnahme ist vorzugsweise ein in axialer Richtung verlaufender Rückflusskanal angeordnet, der einen dem Radiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts mit einem dem Axiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts verbindet.
  • Das andere, freie Ende des gewundenen Kanals mündet vorzugsweise in eine ringförmige Ausnehmung, die an einem Ende der Lagerhülse angeordnet ist.
  • Die Ausnehmung ist z.B. als ringförmige Nut am Außenumfang der Lagerhülse/Lageraufnahme bzw. zwischen Lagerhülse/Lageraufnahme und der diese umgebenden äußeren Hülse ausgebildet. Über diese „Ausnehmung" können der Kanal und der Lagerspalt mit Schmiermittel befüllt werden.
  • Die Füllmenge der Schmiermittels wird derart bestimmt, dass der Lagerspalt vollständig und der Kanal zumindest teilweise, beispielsweise bis zur halben Höhe des Gewindegangs, mit Schmiermittel gefüllt ist. Erfindungsgemäß liegt somit die Grenzfläche zwischen dem Schmiermittel und der umgebenden Luft „innerhalb" des Kanals, beispielsweise auf halber Länge des Kanals.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen auf der Hand. Aufgrund des relativ geringen Querschnitts des gewundenen Kanals ist die Grenzfläche zwischen dem Schmiermittel und der umgebenden Luft auf ein Minimum reduziert. Aufgrund der relativen Länge des Kanals ist dennoch ein ausreichend großes Ausgleichsvolumen als Schmiermittelreservoir gegeben.
  • Da die Grenzfläche zwischen Schmiermittel und umgebender Atmosphäre innerhalb der Lagerhülse bzw. Lageraufnahme liegt, ist ein Austreten von Schmiermittel auch bei extremen Schockbelastungen oder Vibrationen des Lagersystems nicht zu befürchten.
  • Dennoch kann ein Befüllen eines solchen Lagersystems mit Schmiermittel relativ einfach üben den gewundenen Kanal vorgenommen werden.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Lagersystemen werden nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems;
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagesystems;
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems;
  • 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Spindelmotor mit feststehender Welle mit einer Ausgestaltung des Lagersystems entsprechend 2;
  • 5 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems;
  • 6 zeigt einen Querschnitt durch eine fünfte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems;
  • 7 zeigt eine mögliche Anordnung zum Befüllen des Lagersystems gemäß 6 mit Schmiermittel.
  • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung. Sie umfasst eine Lagerhülse 12 mit einer axialen zylindrischen Bohrung, in welcher eine Welle 10 um ihre Rotationsachse 22 drehbar aufgenommen ist. Das eine (untere) Ende der Welle 10 ist mit einer Druckplatte 11 verbunden, während das andere, freie Ende der Welle zum Beispiel einen Rotor (nicht dargestellt) trägt. Die Lagerhülse 12 und die Druckplatte 11 haben den selben Außendurchmesser und sind in einer zylindrischen Bohrung einer Lageraufnahme 13 aufgenommen. Zwischen dem Innendurchmesser der Lagerhülse 12 und dem geringfügig kleineren Außendurchmesser der Welle 10 sind Radiallagerbereiche mit einem Lagerspalt 16 vorgesehen, wobei der Lagerspalt 16 mit einem Schmiermittel, vorzugsweise einem flüssigen Lagerfluid, gefüllt ist. Die Radiallagerbereiche sind durch eine Oberflächenstruktur in Gestalt von Rillenmustern (nicht dargestellt) gekennzeichnet. Sobald die Welle 10 in Rotation versetzt wird, baut sich aufgrund der Rillenmuster ein hydrodynamischer Druck im Lagerspalt 16 bzw. im darin befindlichen Schmiermittel auf, so dass das Lager tragfähig wird.
  • Die Druckplatte 11 bildet zusammen mit einer Abdeckplatte 15; der Lagerhülse 12 und der Lageraufnahme 13 ein hydrodynamisches Drucklager. Das Drucklager sorgt für die axiale Positionierung der Welle 10 in Bezug auf die Lagerhülse 12 bzw. Lageraufnahme 13 der Lageranordnung und nimmt die axialen Kräfte auf. Dieser Axiallagerbereich wird durch die Abdeckplatte 15 luftdicht verschlossen, so dass kein Schmiermittel aus dem Lagerspalt 16 austreten kann, der sich zwischen der Lagerhülse 12, der Lageraufnahme 13, der Druckplatte 11 und der Abdeckplatte 15 fortsetzt.
  • Damit sich ein ausreichender hydrodynamischer Druck im Axiallager aufbaut, sind die einander zugewandten Oberflächen der Lagerhülse 12, der Druckplatte 11 oder der Abdeckplatte 15 mit Oberflächenstrukturen (nicht dargestellt) versehen.
  • Durch vorzugsweise mehrere Rückflusskanäle 17, die zwischen der Lagerhülse 12 und der Lageraufnahme 13 in axialer Richtung verlaufen, werden die unteren und oberen Bereiche des Lagerspalts 16 miteinander verbunden. Diese Rückflusskanäle 17 ermöglichen eine stetige Zirkulation des Schmiermittels innerhalb des Lagerspalts 16.
  • Die Lageraufnahme 13 ist ihrerseits von einer etwa topfförmigen Hülse 14 umgeben, die die oberen Stirnseiten der Lagerhülse 12 und der Lageraufnahme 13 abdeckt und sich über die ganze Länge der Lageraufnahme 13 erstreckt und an ihrem unteren Ende die Abdeckplatte 15 aufnimmt. Das freie Ende der Welle 10 ist durch eine Öffnung der Hülse 14 hindurchgeführt.
  • Erfindungsgemäß ist nun am Außenumfang der Lageraufnahme 13 ein mehrgängiges Gewinde vorgesehen, dass nach außen durch die Hülse 14 abgedeckt wird, so dass sich über die gesamte Länge der Lagerhülse 13 ein Gewindekanal 18 ergibt. Im unteren Bereich ist der Gewindekanal 18 über einen Verbindungskanal 19 mit dem Lagerspalt 16 verbunden. Im oberen Bereich mündet der Gewindekanal 18 in eine ringförmige Ausnehmung 20, die über eine Befüllöffnung 21 zugänglich ist. Durch diese Befüllöffnung 21 kann das Schmiermittel eingefüllt werden, welches dann durch geeignete Mittel bis in den Lagerspalt 16 befördert werden kann. Der Gewindekanal 18 dient als Ausgleichsvolumen für das Schmiermittel und ist beispielsweise über seine halbe Länge mit Schmiermittel gefüllt.
  • In einer abgewandelten Ausführungsform eines Lagersystems gemäß 2 ist die Abdeckplatte 15' innerhalb einer Ausnehmung der Lageraufnahme 13' aufgenommen. Am Außenumfang der Lageraufnahme 13' erstreckt sich wiederum der Gewindekanal 18', der jedoch nun in seinem oberen Bereich über einen Verbindungskanal 19' mit dem Lagerspalt 16 verbunden ist. Der untere Teil des Gewindekanals 18' mündet in einer Ausnehmung 20', die ringförmig zwischen der Lageraufnahme 13' und der Hülse 14' ausgebildet ist. Über diese Ausnehmung kann das Lagersystem mit Schmiermittel befüllt werden.
  • 3 zeigt eine Ausgestaltung eines hydrodynamischen Lagersystems mit einer an der Welle 23 angeordneten Druckplatte 24, einer Lagerhülse 25, einer Lageraufnahme 26 und eine in einer Ausnehmung der Lageraufnahme 26 angeordneten Abdeckplatte 28. Die Lageraufnahme 26 ist von einer topfförmigen Hülse 27 umgeben. Es bildet sich wiederum ein Lagerspalt 29 aus, der über eine Rückflussleitung 30 verfügt, so dass das Schmiermittel zwischen den Axial- und Radiallagerbereichen des Lagerspalts 29 zirkulieren kann. Zwischen dem Außendurchmesser der Lageraufnahme 26 und der Hülse 27 befindet sich der Gewindekanal 31. Das untere Ende des Gewindekanals 31 mündet in einen scheibenförmigen Hohlraum 32, der zwischen dem Boden der Hülse 27 und der Abdeckplatte 28 ausgebildet ist. Die Abdeckplatte 28 weist vorzugsweise in der Mitte eine Öffnung 33 auf, über die das Schmiermittel vom Hohlraum 32 in den Lagerspalt 29 strömen kann. Über eine Ausnehmung 34, die mit dem oberen Bereich des Gewindekanals 31 verbunden ist, kann die Lageranordnung mit Schmiermitteln befüllt werden. Die Stirnseiten der Lagerhülse 25 und teilweise auch der Lageraufnahme 26 sind durch eine Deckscheibe 35 verschlossen, die mittels Vorsprüngen 36 an der Lageraufnahme 26 befestigt ist.
  • 4 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, der eine Lageranordnung gemäß 2 aufweist. Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Basisplatte 37, an der eine Statoranordnung 38, bestehend aus einem Statorkern und Wicklungen, angeordnet ist. Die Welle 10 ist in einer zentralen Ausnehmung der Basisplatte 37 aufgenommen und bildet zusammen mit der Druckscheibe 11 das feststehende Teil der Lageranordnung, während sich Lagerhülse 12, Lageraufnahme 13' sowie die Hülse 14' zusammen mit einem daran befestigten Rotor 39 um die Rotationsachse 22 drehen. Am inneren, unteren Rand des Rotors 39 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 40 mit einer Mehrzahl von Polpaaren angeordnet, die von der Statoranordnung 38 mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden, so dass der Rotor und die damit verbundenen Teile der Lageranordnung in Drehung versetzt werden.
  • 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems mit einer Welle 41 mit daran angeordneter Druckscheibe 42, einer Lagerhülse 43, einer Lageraufnahme 44 sowie einer Hülse 45. Die untere Seite der Lageranordnung ist über eine in der Hülse 45 aufgenommene Abdeckplatte 46 verschlossen. Der obere Bereich der Lageranordnung umfasst eine Abdeckkappe 47, die über die Hülse 45 gestülpt ist. Das Schmiermittel zirkuliert zwischen Lagerspalt 48 und Rückflusskanal 49. Zwischen dem Außendurchmesser der Lagerhülse 44 und dem Innendurchmesser der Hülse 45 ist ein Gewindekanal 50 vorgesehen, der über einen Verbindungskanal 51 mit dem axiallagerseitigen Lagerspalt 48 verbunden ist. Der obere Bereich des Lagerspaltes 48 mündet in eine Ausnehmung 52, wobei über eine Befüllöffnung 53 Schmiermittel in den Gewindekanal 50 und damit auch in den Lagerspalt 48 und den Rückflusskanal 49 eingebracht werden kann.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines hydrodynamischen Lagersystems mit einer Welle 54, an deren unteren Ende eine Druckplatte 55 angeordnet ist. Welle und Druckplatte sind in einer Lagerhülse 56 aufgenommen und über einen Lagerspalt 59 von der Lagerhülse 56 beabstandet. Die Lagerhülse 56 ist von einer weiteren Hülse 57 umgeben, wobei das untere Ende des Lagersystems durch eine in die Hülse 57 eingesetzte Abdeckplatte 58 verschlossen ist. Zwischen dem Außenumfang der Lagerhülse 56 und dem Innenumfang der Hülse 57 ist eine Gewindekanal 60 gebildet, der über einen Verbindungskanal 62 mit dem Lagerspalt 59 verbunden ist. Das obere Ende des Gewindekanals 60 mündet in eine Ausnehmung 61, über welchen die Lageranordnung mit Schmiermittel befüllbar ist.
  • 7 zeigt eine mögliche Anordnung zum Befüllen der Lageranordnung gemäß 6 mit Schmiermittel. Hierzu wird ein Unterdruckgehäuse 63 über die Welle und den zwischen Welle und Lagerhülse 56 befindlichen Lagerspalt 59 gestülpt. Das Unterdruckgehäuse 63 weist Dichtungen 64 auf, die für ein luftdichtes Anliegen des Gehäuses an der Stirnseite Lagerhülse 56 sorgen. Zunächst wird die Ausnehmung 61 mit der benötigten Schmiermittelmenge befüllt, wobei sich aufgrund der Oberflächenspannung des Schmiermittels eine umlaufende in sich geschlossene Flüssigkeitsoberfläche einstellt mit einer konzentrischen, ringförmigen einen Meniskus ausbildenden Grenzfläche zur Umgebungsatmosphäre. Im abgeschlossenen Hohlraum des Gehäuses 63 wird nun über einen Anschluss 65 ein Unterdruck erzeugt, wodurch die im Lager und im Kanalsystem befindliche Luft abgesaugt und durch das aus der Ausnehmung 61 über das Kanalsystem nachfließende Schmiermittel ersetzt wird. Die in sich geschlossene Grenzfläche zwischen dem in der Ausnehmung 61 befindlichen Schmiermittel und der Umgebungsatmosphäre verhindert, dass beim Füllvorgang irgendwelche Luftblasen ins Kanalsystem eindringen können. So ist sichergestellt, dass sich in dem Lagerspalt des hydrodynamischen Lagersystems ein zusammenhängender Schmiermittelfilm ohne irgendwelche eingeschlossenen Luftblasen ausbilden kann, der in einen im Gewindekanal 60 endenden „Flüssigkeitsfaden" übergeht. Auf diese Weise ist es relativ einfach möglich, das Lagersystem mit Schmiermittel zu füllen. Wegen der vergleichsweise großen Länge des Gewindekanals in bezug auf dessen Querschnitt ist die Menge des einzubringenden Schmiermittels relativ unkritisch, so dass sichergestellt werden kann, dass das Lager einerseits nicht überfüllt wird, dass aber andererseits immer genügend Schmiermittel im Gewindekanal verbleibt, um Dauerschmierung während der gesamten Lebensdauer zu garantieren.
  • Die in der vorsehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
  • 10
    Welle
    11
    Druckplatte
    12
    Lagerhülse
    13, 13'
    Lageraufnahme
    14, 14'
    Hülse
    15, 15'
    Abdeckplatte
    16
    Lagerspalt
    17
    Rückflusskanal
    18, 18'
    Kanal, gewunden
    19, 19'
    Verbindungskanal
    20, 20'
    Ausnehmung
    21
    Befüllöffnung
    22
    Rotationsachse
    23
    Welle
    24
    Druckplatte
    25
    Lagerhülse
    26
    Lageraufnahme
    27
    Hülse
    28
    Abdeckplatte
    29
    Lagerspalt
    30
    Rückflusskanal
    31
    Kanal, gewunden
    32
    Hohlraum
    33
    Öffnung
    34
    Ausnehmung
    35
    Deckscheibe
    36
    Vorsprung
    37
    Basisplatte
    38
    Statoranordnung
    39
    Rotor
    40
    Permanentmagnet
    41
    Welle
    42
    Druckplatte
    43
    Lagerhülse
    44
    Lageraufnahme
    45
    Hülse
    46
    Abdeckplatte
    47
    Abdeckkappe
    48
    Lagerspalt
    49
    Rückflusskanal
    50
    Kanal, gewunden
    51
    Verbindungskanal
    52
    Ausnehmung
    53
    Befüllöffnung
    54
    Welle
    55
    Druckplatte
    56
    Lagerhülse (-aufnahme)
    57
    Hülse
    58
    Abdeckplatte
    59
    Lagerspalt
    60
    Kanal, gewunden
    61
    Ausnehmung
    62
    Verbindungskanal
    63
    Unterdruckgehäuse
    64
    Dichtung
    65
    Anschluss

Claims (11)

  1. Hydrodynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung von Spindelmotoren für den Antrieb der Speicherplatten in Festplattenlaufwerken, welches umfasst: mindestens ein inneres Lagerteil (10; 23; 41; 54); mindestens ein äußeres Lagerteil (12,13,13'; 25,26; 43,44; 56), wobei die Lagerteile um eine Rotationsachse (22) relativ zu einander drehbar sind, mindestens einen Radiallagerbereich und/oder mindestens einen Axiallagerbereich, die an einander zugewandte Oberflächen der Lagerteile ausgebildet sind; einen zwischen einander zugewandten Oberflächen der Lagerteile ausgebildeten mit einem Schmiermittel gefüllten Lagerspalt (16; 29; 48; 59), und ein mit dem Lagerspalt flüssigkeitsleitend verbundenes Ausgleichsvolumen für das Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des äußeren Lagerteils (12,13, 13'; 25,26; 43,44; 56) ein ein- oder mehrgängiges Gewinde ausgebildet ist, wobei das äußere Lagerteil von einer Hülse (14; 14'; 27; 45; 57) umgeben ist, sodass sich zwischen dem äußeren Lagerteil und der Hülse ein Ausgleichsvolumen in Form eines gewundenen Kanals (18; 18', 31; 50; 60) bildet.
  2. Hydrodynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der gewundene Kanal (18; 18', 31; 50; 60) über die gesamte Länge des äußeren Lagerteils (12,13, 13'; 25,26; 43,44; 56) erstreckt.
  3. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gewundene Kanal (18; 18', 31; 50; 60), ausgehend von seinem dem Lagerspalt (16; 29; 48; 59) benachbarten Ende zu einem Teil seiner Länge mit Schmiermittel gefüllt ist.
  4. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des gewundenen Kanals (18; 18', 31; 50; 60) über einen Verbindungskanal (19; 19'; 51; 62), eine Verbindungsbohrung (33) und/oder einen Ringkanal (32) mit dem Lagerspalt (16; 29; 48; 59) verbunden ist.
  5. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gewundene Kanal (18') mit einem, dem Radiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts (16; 29;) verbunden ist.
  6. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gewundene Kanal (18; 31; 50; 60) mit einem, dem Axiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts (; 29; 48; 59) verbunden ist.
  7. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gewundene Kanal (18; 18', 31; 50; 60) einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
  8. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Lagerteil (12,13, 13'; 25,26; 43,44; 56) aus einer Lagerhülse und einer diese konzentrisch umgebenden Lageraufnahme besteht.
  9. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lagerhülse und/oder der Lageraufnahme (12,13,13'; 25,26; 43,44; 56) ein in axialer Richtung verlaufender Rückflusskanal (17; 30; 49) angeordnet ist, der einen dem Radiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts (16; 29; 48; 59) mit einem dem Axiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts verbindet.
  10. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des gewundenen Kanals (18; 18', 31; 50; 60) in eine im äußeren Lagerteil (,13, 13'; 26; 44, 45; 56, 57) und/oder der Hülse (14; 14'; 27; 45; 57) befindlichen etwa ringförmigen Ausnehmung (20; 20'; 34; 52; 61) mündet.
  11. Hydrodynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel über den die Ausnehmung (20; 20'; 34; 52; 61), den gewundenen Kanal (18; 18', 31; 50; 60) und den Verbindungskanal in den Lagerspalt (16; 29; 48; 59) eingebracht wird.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006048895A1 (de) * 2006-10-17 2008-05-29 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem
DE102007046248A1 (de) 2007-09-26 2009-04-09 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lager mit Rezirkulationskanal
DE102008014766A1 (de) * 2008-03-18 2009-09-24 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem
DE102008023598B4 (de) * 2008-05-14 2019-01-17 Minebea Mitsumi Inc. Fluiddynamisches Lagersystem
CN112879420A (zh) * 2021-01-14 2021-06-01 沈睿 一种陶瓷轴承

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008089005A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 流体軸受式回転装置
JP4647585B2 (ja) * 2006-12-27 2011-03-09 Ntn株式会社 動圧軸受装置およびその製造方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2237327A1 (de) * 1971-08-18 1973-02-22 Philips Nv Lagerkonstruktion
DE1525198B2 (de) * 1965-10-05 1979-09-06 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) Hydrodynamisches Gleitlager
US5427456A (en) * 1994-04-12 1995-06-27 Synektron Corporation Fluid bearing with asymmetrical groove pattern
US5516456A (en) * 1994-02-24 1996-05-14 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Liquid crystal display panel
US5536088A (en) * 1995-06-07 1996-07-16 Synektron Corporation Fluid bearings for electronic spindle motors
US5553811A (en) * 1992-01-25 1996-09-10 Hahm; Manfred Lap creel
EP0791761A2 (de) * 1995-09-07 1997-08-27 Quantum Corporation Stossfestes Lager
US5667309A (en) * 1994-11-15 1997-09-16 Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. Bearing seal system
DE69425119T2 (de) * 1993-12-14 2001-02-15 Hitachi Ltd Aufzeichnungsplattengerät und rotierende Halterungsstruktur dafür
JP2001140861A (ja) * 1999-11-10 2001-05-22 Koyo Seiko Co Ltd 動圧軸受
US20020051588A1 (en) * 2000-11-02 2002-05-02 Kazuhiro Koseki Hydrodynamic bearing unit
JP2002188635A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Nsk Ltd 流体軸受装置
DE20211588U1 (de) * 2002-07-15 2003-07-03 Minebea Co Ltd Hydrodynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung von Spindelmotoren
JP2003232353A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Ntn Corp 動圧型軸受装置
DE20218170U1 (de) * 2002-07-15 2003-08-28 Minebea Co Ltd Hydrodynamisches Lager, Spindelmotor und Festplattenlaufwerk

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1525198B2 (de) * 1965-10-05 1979-09-06 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) Hydrodynamisches Gleitlager
DE2237327A1 (de) * 1971-08-18 1973-02-22 Philips Nv Lagerkonstruktion
US5553811A (en) * 1992-01-25 1996-09-10 Hahm; Manfred Lap creel
DE69425119T2 (de) * 1993-12-14 2001-02-15 Hitachi Ltd Aufzeichnungsplattengerät und rotierende Halterungsstruktur dafür
US5516456A (en) * 1994-02-24 1996-05-14 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Liquid crystal display panel
US5427456A (en) * 1994-04-12 1995-06-27 Synektron Corporation Fluid bearing with asymmetrical groove pattern
US5667309A (en) * 1994-11-15 1997-09-16 Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. Bearing seal system
US5536088A (en) * 1995-06-07 1996-07-16 Synektron Corporation Fluid bearings for electronic spindle motors
EP0791761A2 (de) * 1995-09-07 1997-08-27 Quantum Corporation Stossfestes Lager
JP2001140861A (ja) * 1999-11-10 2001-05-22 Koyo Seiko Co Ltd 動圧軸受
US20020051588A1 (en) * 2000-11-02 2002-05-02 Kazuhiro Koseki Hydrodynamic bearing unit
JP2002188635A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Nsk Ltd 流体軸受装置
JP2003232353A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Ntn Corp 動圧型軸受装置
DE20211588U1 (de) * 2002-07-15 2003-07-03 Minebea Co Ltd Hydrodynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung von Spindelmotoren
DE20218170U1 (de) * 2002-07-15 2003-08-28 Minebea Co Ltd Hydrodynamisches Lager, Spindelmotor und Festplattenlaufwerk

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006048895A1 (de) * 2006-10-17 2008-05-29 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem
DE102007046248A1 (de) 2007-09-26 2009-04-09 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lager mit Rezirkulationskanal
DE102008014766A1 (de) * 2008-03-18 2009-09-24 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem
DE102008023598B4 (de) * 2008-05-14 2019-01-17 Minebea Mitsumi Inc. Fluiddynamisches Lagersystem
CN112879420A (zh) * 2021-01-14 2021-06-01 沈睿 一种陶瓷轴承

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