DE102004054663A1

DE102004054663A1 - Fluiddynamische Lageranordnung

Info

Publication number: DE102004054663A1
Application number: DE102004054663A
Authority: DE
Inventors: Dieter Braun
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: JP2006138474A; DE102004054663B4; US20060104555A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fluiddynamische Lageranordnung, welche eine Welle mit einem zylindrischen Abschnitt und einem konischen Abschnitt umfasst, eine Lagerhülse mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Abschnitts der Welle und einer konischen Ausnehmung zur Aufnahme des konischen Abschnitts der Welle, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle und der Lagerhülse ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt definiert ist, so dass die Welle und die Lagerhülse relativ zueinander drehbar sind. Es sind ein Radiallager, gebildet durch die zylindrischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle, und ein kombiniertes Axial- und Radiallager, gebildet durch die konischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle, vorgesehen, wobei der konische Abschnitt an seinem größten Durchmesser in einem zylindrischen Abschnitt mit verringertem Durchmesser endet und die Stirnseite des konischen Abschnitts von einem Abdeckring abgedeckt ist, wobei ein ringförmiger Freiraum ausgebildet wird, in den der Lagerspalt mündet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine fluiddynamische Lageranordnung, wie sie beispielsweise in Spindelmotoren zum Antrieb von Festplattenlaufwerken Verwendung finden kann, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Als Drehlager in Spindelmotoren, wie sie z.B. zum Antrieb der Speicherplatten in Festplattenlaufwerken eingesetzt werden, kommen neben den seit langem verwendeten Wälzlagern zunehmend fluiddynamische Lager zur Anwendung. Ein fluiddynamisches Lager ist ein weiterentwickeltes Gleitlager, das aus einer Lagerhülse mit beispielsweise zylindrischer Lagerinnenfläche und einer in die Hülse eingesetzten Welle mit entsprechender Lageraußenfläche gebildet ist. Der Durchmesser der Welle ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Hülse, wodurch zwischen den beiden Lagerflächen ein konzentrischer Lagerspalt entsteht, der unter Bildung eines zusammenhängenden Kapillarfilms mit einem Lagerfluid, vorzugsweise mit Öl, gefüllt ist.

Einander gegenüberliegende zylindrische Oberflächen von Lagerhülse und Welle bilden zusammen ein Radiallager, wobei in wenigstens einer der beiden Lageroberflächen eine Oberflächenstruktur eingearbeitet ist, welche infolge der rotatorischen Relativbewegung lokale Beschleunigungskräfte auf das im Lagerspalt befindliche Schmiermittel ausübt. Auf diese Weise entsteht eine Art Pumpwirkung, die das Schmiermittel unter Druck durch den Lagerspalt presst und zur Ausbildung eines homogenen und gleichmäßig dicken Schmiermittelfilms führt.

Eine Stabilisierung der Lageranordnung entlang der Rotationsachse erfolgt durch ein entsprechend ausgestaltetes fluiddynamisches Axiallager oder Drucklager. Das Axiallager wird bekannter Maßen durch senkrecht oder quer zur Rotationsachse ausgerichtete Lagerflächen von Welle und Lagerhülse gebildet, wobei mindestens eine dieser Lagerflächen ebenfalls mit einer Oberflächenstruktur versehen ist, um den für eine stabile axiale Positionierung der Welle erforderlichen hydrodynamischen Druck zu erzeugen und die Zirkulation des Schmiermittels innerhalb des Axiallagerbereiches sicherzustellen.

Bei bekannten Konstruktionen ist es nachteilig, dass aufgrund der hintereinander angeordneten Axial- und Radiallagerbereiche eine gewisse Bauhöhe nicht unterschritten werden kann, da ansonsten die benötigte Stabilität und Steifigkeit des Lagers nicht erreicht wird.

Offenbarung der Erfindung

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine fluiddynamische Lageranordnung anzugeben, die trotz geringer Bauhöhe einen geringen Schlag und eine hohe Steifigkeit aufweist. Diese Lageranordnung soll mit geringen Herstellungskosten realisierbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch Lageranordnungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße fluiddynamische Lageranordnung umfasst in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung eine Welle mit einem zylindrischen Abschnitt und einem konischen Abschnitt, eine Lagerhülse mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Abschnitts der Welle und eine konische Ausnehmung zur Aufnahme des konischen Abschnitts der Welle, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle und der Lagerhülse ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt definiert ist, so dass die Welle und die Lagerhülse relativ zueinander drehbar sind. Es wird ein Radiallager gebildet durch die zylindrischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle und ein kombiniertes Axial- und Radiallager durch die konischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle, wobei der konische Abschnitt der Welle an seinem größten Durchmesser in einem zylindrischen Abschnitt mit verringertem Durchmesser endet, und die Stirnseite des konischen Abschnitts von einem Abdeckring abgedeckt ist, wobei ein ringförmiger Freiraum ausgebildet wird, in den der Lagerspalt mündet.

In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße fluiddynamische Lageranordnung eine Welle mit einem zylindrischen Abschnitt und einem konischen Abschnitt, eine Lagerhülse mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Abschnitts der Welle und einer konischen Ausnehmung zur Aufnahme des konischen Abschnitts der Welle, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle und der Lagerhülse ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt ausgebildet ist, so dass die Welle und die Lagerhülse relativ zueinander drehbar sind. Es wird ein Radiallager gebildet durch die zylindrischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle und ein kombiniertes Axial- und Radiallager durch die konischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle, wobei der konische Abschnitt der Welle in einen zweiten zylindrischen Abschnitt übergeht, der in einer zylindrischen Bohrung größeren Durchmessers in der Lagerhülse aufgenommen ist, wobei der zweite zylindrische Abschnitt in einen weiteren zylindrischen Abschnitt mit verringertem Durchmesser übergeht, und die Stirnseite des zweiten zylindrischen Abschnitts von einem Abdeckring abgedeckt ist, so dass ein ringförmiger Freiraum ausgebildet wird, in den der Lagerspalt mündet.

Die Erfindung betrifft also ein konisches fluiddynamisches Lager in Verbindung mit einem radialen fluiddynamischen Lager. Die auf das Lager wirkenden axialen Kräfte werden in einer Richtung durch das konische Lager und in der entgegengesetzten Richtung durch eine axiale Vorspannung, beispielsweise realisiert durch magnetische Mittel, aufgenommen. Die radialen Kräfte werden sowohl vom konischen Lager als auch vom radialen Lager aufgenommen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das konische Axial-/Radiallager asymmetrische Oberflächenstrukturen, die einen ungleich wirkenden hydrodynamischen Druck im Lagerfluid erzeugen und das Lagerfluid überwiegend in Richtung des Radiallagers pumpen. Das Radiallager umfasst vorzugsweise symmetrische Oberflächenstrukturen, durch die ein gleichmäßiger hydrodynamischer Druck in einander entgegengesetzte Richtungen erzeugt wird.

Zur Abdichtung der Mündung des Lagerspalts kann vorzugsweise eine horizontale Dichtung ausgebildet sein, wobei die stirnseitige Fläche des konischen Abschnitts der Welle abgeschrägt ist, derart, dass sich die axiale Höhe des ringförmigen Freiraums radial nach außen in Richtung des Lagerspaltes verringert. Das Lagerfluid befindet sich demnach in einem sich radial nach außen verjüngenden ringförmigen Hohlraum zwischen der Welle bzw. einem mit der Welle verbundenen Teil und der Lagerbuchse bzw. einem mit der Lagerbuchse verdrehfest verbundenen Teil, z. B. in Form des Abdeckrings. Der Freiraum ist mindestens teilweise mit Lagerfluid gefüllt. Zusätzlich zur herrschenden Kapillarwirkung zwischen dem Lagerfluid und der den Freiraum umschließenden Dichtflächen wird das Lagerfluid bei Bewegung der Welle bzw. des Lagers aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen, d.h. in den Lagerspalt hinein gedrückt.

Alternativ kann der sich radial nach außen verjüngende Freiraum der Kapillardichtung auch dadurch gebildet werden, dass anstelle der Stirnseite des konischen Abschnitts der Abdeckring abgeschrägt ist. In beiden Fällen ist der Abdeckring verdrehfest mit der Lagerhülse verbunden.

Der Lagerspalt kann alternativ in vertikaler, also axialer Richtung abgedichtet werden, indem in der zylindrischen Bohrung größeren Durchmessers oder der konischen Ausnehmung der Lagerhülse eine ringförmige Nut vorgesehen ist, die als Dichtreservoir für das Lagerfluid dient.

An einer Seite ist die Lageranordnung verschlossen, indem die unteren Stirnseiten der Lagerhülse und der Welle von einer Abdeckplatte abgedeckt sind. Der Lagerspalt endet in einem scheibenförmigen Freiraum zwischen der Stirnseite der Welle und der Abdeckplatte.

Um große axiale Kräfte aufzufangen und die Welle in jedem Fall in Position zu halten, kann an dem an die Abdeckplatte angrenzenden Ende der zylindrischen Bohrung der Lagerhülse eine ringförmige Nut vorgesehen sein, in welcher ein den Außendurchmesser der Welle umgebender Sicherungsring angeordnet ist.

Die Welle und ihre zylindrischen und konischen Abschnitte können einstückig ausgebildet sein oder aus zwei separaten, beispielsweise durch eine Pressverbindung miteinander verbundenen Teilen bestehen.

Ein Rezirkulationskanal kann in der Lagerhülse vorgesehen sein, der den Lagerspalt an einem Ende der Welle mit dem Außendurchmesser des konischen Lagers und dem Umgebungsdruck verbindet, um den Abstand zwischen Welle und Lagerhülse, das heißt die Breite des Lagerspalts, zu stabilisieren. Der Rezirkulationskanal erleichtert auch die Entlüftung des Lagerspaltes nach dem Befüllen des Lagers mit Lagerfluid. Die Abdeckplatte oder die der Abdeckplatte gegenüber liegende Stirnseite der Welle kann eine spiralförmige Oberflächenstruktur aufweisen, um die Zirkulation (und die Entlüftung) des Lagerfluids zu unterstützen. Diese Oberflächenstruktur wirkt jedoch vorzugsweise nicht als Axiallager, d.h. es wird durch die Oberflächenstruktur keine axiale Kraft erzeugt.

1 zeigt eine erste Ausgestaltung der fluiddynamischen Lageranordnung mit horizontaler Dichtstruktur;
2 zeigt eine zweite Ausgestaltung der fluiddynamischen Lageranordnung mit vertikaler Dichtstruktur.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste schematische Ausgestaltung einer fluiddynamischen Lageranordnung gemäß der Erfindung. Die Lageranordnung umfasst eine in einer Lagerbuchse 7 rotierende Welle 1, die einen zylindrischen Abschnitt 2 und einen konischen Abschnitt 3 aufweist. Im gezeigten Bespiel sind der zylindrische Abschnitt 2 und der konische Abschnitt 3 zwei separate Teile, die z. B. mittels einer Pressverbindung miteinander verbunden sind. Die Lagerhülse 7 umfasst eine zylindrische Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Abschnitts 2 der Welle 1 sowie ein konische Ausnehmung zur Aufnahme des konischen Abschnitts 3 der Welle. Der Innendurchmesser der Bohrung bzw. Ausnehmung der Lagerhülse 7 ist geringfügig größer als der entsprechende Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 2 bzw. des konischen Abschnitts 3 der Welle 1, so dass zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 1 und der Lagerhülse 7 ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt 13 verbleibt. Dadurch sind Welle 1 und Hülse 7 relativ zueinander um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar. Der zylindrische Abschnitt 2 der Welle 1 umfasst erfindungsgemäß Oberflächenstrukturen 6, die ein Radiallager definieren. Wie einem Fachmann bekannt ist, können sich die Oberflächenstrukturen 6 auch ganz oder teilweise auf der entsprechenden Innenoberfläche der Lagerhülse 7 befinden. Auch der konische Abschnitt 3 der Welle 1 umfasst an seinem Außenumfang Oberflächenstrukturen 5, die ein kombiniertes Axial-/Radiallager definieren. Die Oberflächenstrukturen 5 können sich bekannter Maßen auch ganz oder teilweise auf den gegenüberliegenden Innenoberflächen der Lagerhülse 7 befinden. Durch entsprechende Auslegung der Oberflächenstrukturen 6, 5 des Radiallagers bzw. des kombinierten Axial-/Radiallagers wird bei Rotation der Welle 1 in der Lagerhülse 7 eine Pumpwirkung auf das Schmiermittel im Lagerspalt 13 ausgeübt. Infolge der Drehung der Welle baut sich ein hydrodynamischer Druck auf, der für eine Zentrierung der Welle innerhalb der Lagerhülse und somit für eine gleichmäßige Breite des Lagerspaltes 13 über den Umfang des Lagers sorgt und die Tragfähigkeit des fluiddynamischen Lagersystems bestimmt.
Die Mündung des Lagerspaltes 13 im Bereich des konischen Abschnittes 3 der Welle ist durch einen Abdeckring 8 abgedeckt. Der Abdeckring 8 verschließt den Lagerspalt 13 nach oben und verhindert ein Austreten von Lagerfluid aufgrund einer durch Kapillarkräfte hervorgerufenen dynamischen Dichtwirkung. Die Stirnseite 4 des konischen Abschnitts 3 der Welle 1 ist leicht abgeschrägt, so dass sich zwischen der Stirnseite 4 und der Innenseite des Abdeckrings 8 ein sich radial nach außen verjüngender ringförmiger Freiraum 9 ergibt. Dieser Freiraum 9 mündet in den Lagerspalt 13. Der Freiraum 9 ist teilweise mit Lagerfluid gefüllt und bildet ein Reservoir für das Lagerfluid, wobei während der Rotation der Welle 1 in der Lagerhülse 7 das Lagerfluid durch die Zentrifugalkräfte radial nach außen vom Freiraum 9 in den Lagerspalt 13 gedrückt wird.
Die Oberflächenstrukturen 5 des konischen Bereichs des Lagers sind vorzugsweise unsymmetrisch ausgeführt, d.h. sie erzeugen nach oben in Richtung der Mündung des Lagerspalts 13 einen geringeren Druck als nach unten in Richtung des Radiallagerbereichs. Die Oberflächenstrukturen 6 des Radiallagerbereichs können vorzugsweise symmetrisch ausgebildet sein, d.h. sie erzeugen in beiden Richtungen des sich fortsetzenden Lagerspaltes 13 in etwa die gleiche Pumpwirkung und damit den gleichen Druck. Da die gezeigte fluiddynamische Lageranordnung nur ein in eine Richtung wirkendes Axiallager aufweist, deren Kraft in Richtung des Abdeckringes 8 gerichtet ist, ist zur Kompensation dieser Kraft eine axiale Vorspannung des Lagers in Richtung der Abdeckplatte 10 vorgesehen. Diese Vorspannung kann z. B. durch magnetische Mittel (nicht dargestellt) gebildet werden.
Der untere Bereich des Lagers ist durch eine vorzugsweise in einer Ausnehmung der Lagerhülse 7 angeordneten Abdeckplatte 10 verschlossen. Der Lagerspalt 13 endet in einem scheibenförmigen Freiraum zwischen der Innenseite der Abdeckplatte 10 und der Stirnseite der Welle 1 bzw. Lagerhülse 7.
Am unteren Ende der Welle 1 ist ein Sicherungsring 12 angeordnet, welcher die Welle bei Einwirkung von übermäßigen axialen Kräften in Position hält, in dem der Sicherungsring 12 in einer Ringnut 11 der Lagerhülse 7 aufgenommen ist. Die Welle 1 bzw. deren konischer Abschnitt 3 trägt z. B. einen Rotor 14 als Teil eines Elektromotors, dessen weitere Komponenten hier nicht dargestellt sind.
Ein Rezirkulationskanal 16 in der Lagerhülse 7 verbindet den Lagerspalt 13 des unteren Bereichs des Lagers, also zwischen der Stirnseite 15 der Welle 1 und der Abdeckplatte 10 mit dem oberen Ende des Lagerspaltes, kurz bevor der Lagerspalt 13 in den Freiraum 9 mündet. Dieser Rezirkulationskanal 16 sorgt für eine gleichmäßige Umwälzung des Lagerfluids innerhalb des Lagerspaltes 13 und stabilisiert die Breite des Lagerspalts 13 insbesondere im konischen Lagerbereich.
Die Stirnseite 15 der Welle 1 bzw. die gegenüberliegende Oberfläche der Abdeckplatte 10 kann ebenfalls Oberflächenstrukturen aufweisen, welche eine Zirkulation des Lagerfluids fördern.
2 zeigt einen Schnitt durch eine gegenüber der Lageranordnung gemäß 1 abgewandelte Ausführungsform. Eine in einer Lagerbuchse 27 rotierende Welle 21 weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 22, einen sich daran anschließenden konischen Abschnitt 23 sowie einen sich wiederum an den konischen Abschnitt anschließenden zweiten zylindrischen Abschnitt 38 größeren Durchmessers auf. Wie bereits in Zusammenhang mit 1 erläutert wurde, sind die entsprechenden zylindrischen Abschnitte 22, 38 bzw. der konische Abschnitt 23 der Welle 21 in entsprechend geformten Ausnehmungen der Lagerhülse 27 aufgenommen, wobei zwischen den einander zugewandten Oberflächen von Welle 21 und Lagerhülse 27 ein Lagerspalt 33 verbleibt. Der Lagerspalt ist mit einem Lagerfluid gefüllt. Das untere Ende des Lagers ist durch eine Abdeckplatte 30 verschlossen, wobei der Lagerspalt 33 in einen scheibenförmigen Freiraum endet, der zwischen den Stirnseiten der Lagerhülse 27 bzw. der Welle 21 und der Innenseite der Abdeckplatte 30 ausgebildet ist. Entsprechende Oberflächenstrukturen 25, 26 auf dem konischen Abschnitt 23 bzw. dem zylindrischen Abschnitt 22 der Welle 21 definieren ein kombiniertes Axial-/Radiallager bzw. ein Radiallager, wie es weiter oben im Zusammenhang mit 1 bereits erläutert wurde. Durch die von den Oberflächenstrukturen 25, 26 erzeugte Pumpwirkung auf das Lagerfluid und den damit verbundenen Druckaufbau innerhalb des Lagerspaltes 33 wird das Lager tragfähig.
Die obere Mündung des Lagerspaltes 33 am Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts 38 ist von einem Abdeckring 28 verschlossen, der ein Austreten von Lagerfluid unter Schockeinwirkung verhindert (sogenannter „oil catcher"). Der Abdeckring ist radial nach innen gewölbt bzw. abgeschrägt derart, dass sich die axiale Höhe des ringförmigen Freiraums 29, der sich zwischen Abdeckring und Stirnseite 24 des konischen Abschnitts ausbildet, radial nach außen in Richtung des Lagerspaltes 33 verringert. In dem Freiraum 29 befindet sich während des normalen Betriebszustandes sowie auch bei Stillstand der Welle kein Lagerfluid.
Im Bereich des zylindrischen Abschnittes 38 kann eine Ringnut 37 am Innendurchmesser der Lagerhülse 27 vorgesehen sein, welche als Kapillardichtung und gleichzeitig als Ölreservoir dient (sogenanntes „straight seal"). Am unteren Ende der Welle 21 kann ein Sicherungsring 32 vorgesehen sein, der in einer dafür vorgesehenen ringförmigen Nut 31 der Lagerhülse 27 angeordnet ist. Die Lageranordnung kann Teil eines Elektromotors sein, dessen Rotor 34 z. B. mit dem oberen Ende der Welle 21 verbunden ist. Zur besseren Zirkulation des Lagerfluids innerhalb des Lagerspaltes 33 kann ein Rezirkulationskanal 36 vorgesehen sein, der den unteren Abschnitt des Lagerspaltes, d.h. den Bereich zwischen der Stirnseite 35 der Welle 21 und der Innenseite der Abdeckplatte 30 mit dem oberen Bereich des Lagerspaltes, z. B. dem Bereich des Lagerspaltes oberhalb der Axial-/Radiallageranordnung, verbindet.

1: Welle
2: Zylindrischer Abschnitt der Welle
3: Konischer Abschnitt der Welle
4: Stirnfläche d. Konus
5: Oberflächenstruktur
6: Oberflächenstruktur
7: Lagerhülse
8: Abdeckring
9: Freiraum
10: Abdeckplatte
11: Ringnut
12: Sicherungsring
13: Lagerspalt
14: Rotor
15: Stirnfläche der Welle
16: Rezirkulationskanal
21: Welle
22: Zylindrischer Abschnitt der Welle
23: Konischer Abschnitt der Welle
24: Stirnfläche d. Konus
25: Oberflächenstruktur
26: Oberflächenstruktur
27: Lagerhülse
28: Abdeckring
29: Freiraum
30: Abdeckplatte
31: Ringnut
32: Sicherungsring
33: Lagerspalt
34: Rotor
35: Stirnfläche der Welle
36: Rezirkulationskanal
37: Ringnut (Reservoir)
38: Zylindrischer Abschnitt

Claims

Fluiddynamische Lageranordnung, welche umfasst: eine Welle (1) mit einem zylindrischen Abschnitt (2) und einem konischen Abschnitt (3); eine Lagerhülse (7) mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Abschnitts (2) der Welle und einer konischen Ausnehmung zur Aufnahme des konischen Abschnitts (3) der Welle, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle und der Lagerhülse ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt (13) definiert ist, wobei die Welle und die Lagerhülse relativ zueinander drehbar sind, ein Radiallager gebildet durch die zylindrischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle und ein kombiniertes Axial- und Radiallager gebildet durch die konischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle, wobei der konische Abschnitt an seinem größten Durchmesser in einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser übergeht, und die Stirnseite (4) des konischen Abschnitts von einem Abdeckring (8) abgedeckt ist, so dass sich ein ringförmiger Freiraum (9) ausbildet, der in den Lagerspalt (13) mündet.
Fluiddynamische Lageranordnung, welche umfasst: eine Welle (21) mit einem zylindrischen Abschnitt (22) und einem konischen Abschnitt (23); eine Lagerhülse (27) mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Abschnitts (22) der Welle und einer konischen Ausnehmung zur Aufnahme des konischen Abschnitts (23) der Welle, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle und der Lagerhülse ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt (33) ausgebildet ist, wobei die Welle und die Lagerhülse relativ zueinander drehbar sind, ein Radiallager gebildet durch die zylindrischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle und ein kombiniertes Axial- und Radiallager gebildet durch die konischen Abschnitte von Lagerhülse und Welle, wobei der konische Abschnitt (23) der Welle in einen zweiten zylindrischen Abschnitt (38) übergeht, der in einer zylindrischen Bohrung größeren Durchmessers in der Lagerhülse (27) aufgenommen ist, wobei der zweite zylindrische Abschnitt (38) in einen dritten Abschnitt mit verringertem Durchmesser übergeht, und die Stirnseite (24) des zweiten zylindrischen Abschnitts von einem Abdeckring (28) abgedeckt ist, wobei ein ringförmiger Freiraum (29) ausgebildet wird, in den der Lagerspalt (33) mündet.
Fluiddynamisches Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Fläche (4) abgeschrägt ist, derart, dass sich die axiale Höhe des ringförmigen Freiraums (9) radial nach außen in Richtung des Lagerspaltes (13) verringert.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckring (8) abgeschrägt ist, derart, dass sich die axiale Höhe des ringförmigen Freiraums (9) radial nach außen in Richtung des Lagerspaltes (13) verringert.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckring (8; 28) verdrehfest mit der Lagerhülse (7; 27) verbunden ist.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (9) mindestens teilweise mit Lagerfluid gefüllt ist.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager und das konische Axial-/Radiallager durch Oberflächenstrukturen (5, 6; 25, 26) definiert ist, die auf der Außenoberfläche der Welle (1; 21) und/oder der Innenoberfläche der Lagerhülse (7; 27) angeordnet sind.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das konische Axial-/Radiallager asymmetrische Oberflächenstrukturen (5; 25) umfasst, die einen asymmetrischen Druckaufbau in Richtung des Radiallagers erzeugen.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager symmetrische Oberflächenstrukturen (6; 26) umfasst.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der zylindrischen Bohrung größeren Durchmessers oder der konischen Ausnehmung der Lagerhülse (27) eine ringförmige Nut (37) vorgesehen ist, die wenigstens teilweise mit Lagerfluid gefüllt ist.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Stirnseite der Lagerhülse (7; 27) von einer Abdeckplatte (10; 30) abgedeckt ist.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem an die Abdeckplatte (10; 30) angrenzenden Ende der zylindrischen Bohrung der Lagerhülse eine ringförmige Nut (11, 31) vorgesehen ist, in der ein am Außendurchmesser der Welle befestigter Sicherungsring (12; 32) angeordnet ist.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische (2; 22) und der konische Abschnitt (3; 23) der Welle aus zwei miteinander verbundenen Teilen bestehen.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lagerhülse (7; 27) wenigstens ein Rezirkulationskanal (16; 36) vorgesehen ist, der den Bereich des Lagerspalts des konischen Abschnitts und den Bereich des Lagerspalts zwischen Abdeckplatte und Wellenende miteinander verbindet.
Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es entgegen der Pumpwirkung des konischen Lagers durch (elektro-)magnetische Mittel vorgespannt ist.