DE102005032631B4 - Fluiddynamisches Lagersystem - Google Patents

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Abstract

Fluiddynamisches Lagersystem, welches umfasst:
ein feststehendes Teil, bestehend aus einem topfförmigen Gehäuse (1) und einer darin angeordneten Lagerbuchse (2),
ein bewegliches Teil, bestehend aus einer in der Lagerbuchse (2) drehbar aufgenommenen Anordnung einer Welle (3) und einer Nabe (4),
und einer an einem Ende der Welle (3) angeordneten Druckplatte (5), die in einem durch das Gehäuse und die Lagerbuchse gebildeten ringscheibenförmigen Freiraum angeordnet ist,
wobei jeweils einander gegenüberliegende Oberflächen des feststehenden und des beweglichen Teiles durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (6) voneinander beabstandet sind;
mindestens ein Radiallager (7), gebildet durch die Außenfläche der Welle (3) und die Innenfläche der Lagerbuchse (2) und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen (8);
ein erstes Axiallager (9), gebildet durch eine erste Stirnfläche (10) der Lagerbuchse (2), eine dieser gegenüberliegenden Stirnfläche (11) der Nabe (4) und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen (12), und ein zweites Axiallager (13), gebildet durch eine zweite...

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem, vorzugsweise zur Drehlagerung eines Spindelmotors kleiner Baugröße, wie er vorzugsweise zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken eingesetzt wird.
  • Stand der Technik
  • Durch die fortschreitende Miniaturisierung von Festplattenlaufwerken entstehen neue konstruktive Probleme, insbesondere bei der Herstellung kleiner Antriebsmotoren und geeigneten Lagersystemen.
  • Wurden bisher Wälzlagersysteme verwendet, setzen sich nun fluiddynamische Lagersysteme aufgrund ihrer kleineren Bauart und höherer Präzision immer mehr durch.
  • Es ist bekannt, die verwendeten Lagersysteme mit zwei Radiallagern auszustatten. Um die erforderliche Lagersteifigkeit zu erreichen, müssen die Radiallager in einem ausreichenden axialen Abstand zueinander angeordnet sein. Dennoch sind herkömmliche konstruktive Lösungen für fluiddynamische Festplattenlager und die Verfahren zu ihrer Herstellung bei der Konstruktion von Miniatur-Spindelmotoren nicht oder nur unter Schwierigkeiten anwendbar. Je kleiner die Lagersysteme, und damit der Abstand zwischen den beiden Radiallagern werden, desto geringer wird bei herkömmlicher Bauweise ihre Tragkraft und Steifigkeit.
  • Die US 5 538 347 A offenbart ein Luftlager, das ein rotierendes ringförmiges Bauteil umfasst, das sich um ein feststehendes zylinderförmiges Bauteil dreht. Zwischen den einander zugewandten Umfangsflächen der beiden Bauteile ist ein Radiallager angeordnet. Die Stirnflächen des rotierenden Bauteils bilden zusammen mit zwei feststehenden scheibenförmigen Bauteilen jeweils ein Axiallager aus. In bekannter Weise sind die Lagerflächen durch einen Lagerspalt voneinander beabstandet. Der notwendige dynamische Luftdruck im Lagerspalt wird durch Oberflächenstrukturen erzeugt, die auf den Lagerflächen aufgebracht sind.
  • Mit dem Gegenstand der EP 1 365 164 A2 ist ein Fluidlager mit zwei Axiallagern sowie einem Radiallager bekannt geworden. Das obere Axiallager ist jedoch nicht direkt zwischen der Lagerbuchse und der unteren Stirnfläche der Nabe ausgebildet. Ferner ist bei diesem Lager eine vertikale konische Kapillardichtung vorgesehen, welche die axiale Baulänge des Lagers weiter vergrößert. Weiterhin ist die Lagerbuchse in einem dreigeteilten Gehäuse untergebracht. Bei diesem Lager sind keine Maßnahmen für eine Verbesserung der Zirkulation des Lagerfluids vorgesehen, was sich positiv auf die Entlüftung von im Öl enthaltenen Luftbläschen auswirken würde.
  • Mit dem Gegenstand der US 2003/0197438 A1 ist eine weitere Anordnung eines Fluidlagers bekannt geworden, die ein oberes, jedoch kein unteres Axiallager sowie zwei Radiallager aufweist. Als Maßnahme zur Verbesserung der Zirkulation des Lagerfluids ist eine Rezirkulations-Bohrung dargestellt, die einen unteren Bereich des Lagerspaltes mit einem oberen Bereich des Lagerspaltes miteinander verbindet. Die obere Öffnung der Rezirkulations-Bohrung ist stirnseitig in der Lagerbuchse radial innerhalb des oberen Axiallagers angeordnet. Die Rezirkulations-Bohrung führt durch die Lagerbuchse hindurch und stellt somit eine Verbindung mit der Unterseite der Welle her. Aufgrund der Anordnung der oberen Öffnung des Rezirkulationskanals radial innerhalb des oberen Axiallagers ist ein Entweichen von im Öl enthaltenen Luftbläschen aufgrund des entgegen gerichteten Druckgradienten während des Betriebes des Lagers nicht möglich, da das Axiallager als reines Pumplager ausgebildet ist und das Fluid nach innen pumpt und somit der Fluiddruck von Lageräußeren zum Lagerinneren zunimmt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lager zu schaffen, der bei geringer Baugröße, insbesondere einer geringen Bauhöhe, eine hohe Lagersteifigkeit aufweist und darüber hinaus Luftbläschen, die im Öl enthalten sind, aus dem Lager austreibt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Mit der technischen Lehre der Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass bei geringer Bauhöhe durch Anordnung der Kapillardichtung am Innenumfang der Nabe etwa auf gleicher Höhe wie der Zirkulationskanal im Kanal aufsteigende Luftbläschen radial auswärts in den Freiraum entlüftet werden.
  • Weil das obere Axiallager das Fluid radial einwärts pumpt und die obere Öffnung des Kanals sich radial außerhalb der oberen Axiallagerstrukturen befindet, besteht nicht die Gefahr, dass entstehende Luftblasen in das obere Axiallager gelangen. Durch die extreme Beabstandung der beiden Axiallager und deren Verbindung durch den Kanal ergibt sich eine hohe Kippsteifigkeit.
  • Das erfindungsgemäße fluiddynamische Lagersystem umfasst ein feststehendes Teil, bestehend aus einem topfförmigen Gehäuse und einer darin angeordneten Lagerbuchse, ein bewegliches Teil, bestehend aus einer in der Lagerbuchse drehbar aufgenommenen Anordnung einer Welle und einer Nabe, und einer an einem Ende der Welle angeordneten Druckplatte (5), die in einem durch das Gehäuse und die Lagerbuchse gebildeten ringscheibenförmigen Freiraum angeordnet ist. Jeweils einander gegenüberliegende Oberflächen des feste stehenden und des beweglichen Teiles sind durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander beabstandet. Ferner umfasst das Lagersystem ein Radiallager, gebildet durch die Außenfläche der Welle und die Innenfläche der Lagerbuchse und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen, ein erstes Axiallager, gebildet durch eine erste Stirnfläche der Lagerbuchse, eine dieser gegenüberliegenden. Stirnfläche der Nabe und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen, und ein zweites Axiallager, gebildet durch eine zweite Stirnfläche der Lagerbuchse, eine gegenüberliegende Stirnfläche der Druckplatte und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen.
  • Weiterhin weist die Lagerhülse an ihrem Außendurchmesser wenigstens einen längs verlaufenden, von Lagerfluid durchströmten Kanal auf, der einen radial äußeren Bereich des ersten Axiallagers und einen radial äußeren Bereich des zweiten Axiallagers miteinander verbindet. Darüber hinaus ist zwischen einer Oberfläche des Innenumfangs der Nabe und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Außenumfangs des Gehäuses ein mit dem Lagerspalt verbundener und sich in Richtung des Lagerspaltes verjüngender ringförmiger Freiraum angeordnet, der zumindest teilweise mit Lagerfluid gefüllt ist. Dieser Freiraum begrenzt den Lagerspalt nach außen und bildet eine Kapillardichtung zur Abdichtung des Lagerspaltes aus.
  • In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung sind die Lagerstrukturen des Radiallagers auf dem Außenumfang der Welle und die Lagerstrukturen der Axiallager auf den beiden Stirnflächen der Lagerbuchse angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind alle Lagerstrukturen, also die des Radial- und die der Axiallager, ausschließlich auf der Lagerbuchse angeordnet. Dadurch muss nur noch die Lagerbuchse im Hinblick auf die Lagerstrukturen bearbeitet werden, was die Herstellung der Lagers einfacher macht. In vorteilhafter Weise kann die Lagerbuchse als Sinterteil hergestellt werden, sowohl als Sintermetall als auch Sinterkeramik. Auch Kunststoff-Metall Sintermaterialien können verwendet werden. Die Vorteile des Sinters sind zum einen die kostengünstige Herstellung und zum anderen die Möglichkeit, die Lagerstrukturen bereits im Sinterteil integrieren zu können. Eine Nachbearbeitung und ein nachträgliches Aufbringen von Lagerstrukturen auf die Oberflächen der Lagerbuche entfällt somit.
  • Der ringförmige Freiraum bildet weiterhin ein Reservoir für das Lagerfluid aus.
  • Ein zusätzliches, drittes Axiallager oder ein Ersatz für das erste Axiallager kann durch eine Stirnfläche der Druckplatte und eine gegenüberliegende Fläche des Gehäusebodens, und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen gebildet werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gehäuse als einteiliges topfförmiges Teil, beispielsweise ein Tiefziehteil, ausgebildet. Das Gehäuse kann aber auch zweiteilig ausgebildet sein und aus einem zylinderförmigen Mantelteil und einem scheibenförmigen Bodenteil besteht, wobei die Teile beispielsweise gasdicht miteinander verschweißt sind.
  • Das erfindungsgemäße Lagersystem wird vorzugsweise zur Drehlagerung eines Spindelmotors eingesetzt, wobei der Spindelmotor eine Basisplatte oder einen Flansch mit einer Öffnung zur Aufnahme des Gehäuses des Lagersystems aufweist, und eine elektromagnetische Antriebseinheit zum Antrieb des beweglichen Teils des Lagersystems.
  • Der Spindelmotor kann vorzugsweise zum Antrieb von Speicherplatte eines Speicherplattenlaufwerks verwendet werden, wobei die Nabe als Träger für die mindestens eine Speicherplatte des Speicherplattenlaufwerks verwendet wird.
  • Durch Integration von Bauteilefunktionen besteht das erfindungsgemäße Lagersystem aus wenigen Bauteilen. Diese sind mit einfachen herkömmlichen Fertigungsverfahren herstellbar. Da die benötigte Kippsteifigkeit nicht durch Radiallager mit großem axialem Abstand, sondern vorrangig durch die beiden Axiallager erreicht wird, kann die nötige Bauhöhe klein ausgeführt werden. Die axiale Steifigkeit ist dadurch groß. Die noch notwendige radiale Steifigkeit wird durch das Radiallager erzielt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
  • Es zeigen:
  • 1: einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem;
  • 2: eine Draufsicht auf eine Lagerhülse des Lagersystems;
  • 3: einen Schnitt durch die Lagerhülse von 2;
  • 4: eine Unteransicht der Lagerhülse von 2;
  • 5: eine perspektivische Ansicht der Lagerhülse von 2;
  • 6: eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform der Lagerhülse des Lagersystems;
  • 7: einen Schnitt durch die Lagerhülse von 6;
  • 8: eine Unteransicht der Lagerhülse von 6;
  • 9: eine perspektivische Ansicht der Lagerhülse von 6;
  • 10: einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidlagers;
  • 11: einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidlagers.
  • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Spindelmotors mit einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystems. Der Spindelmotor zeichnet sich durch eine einfache und flache Bauweise aus.
  • Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 19 oder Basisflansch, welcher beispielsweise als Tiefziehteil ausgebildet ist und eine Öffnung aufweist, in der ein im wesentlichen topfförmiges Gehäuse 1 eingesetzt ist, welches ebenfalls als Tiefziehteil ausgebildet sein kann. Im Bereich der Öffnung am Innendurchmesser des Gehäuses 1 ist eine zylindrische Lagerbuchse 2 angeordnet, die zusammen mit dem Gehäuse 1 und dem Flansch 19 das feststehende Teil des Lagersystems bildet. Die Lagerbuchse 2 ist beispielsweise in das Gehäuse 1 eingepresst. In einer konzentrischen Bohrung der Lagerbuchse 2 ist eine Welle 3 drehbar aufgenommen, wobei die Welle 3 vorzugsweise einteilig mit einer Nabe 4 des Spindelmotors ausgebildet ist. Natürlich können Welle 3 und Nabe 4 auch aus zwei separaten, beispielsweise durch eine Pressverbindung miteinander verbundenen Teilen bestehen. Die Welle 3 hat eine größere Länge als die Lagerbuchse 2, so dass ein Wellenende aus der Lagerbuchse heraussteht. An dem überstehenden Wellenende ist eine kreisringförmige Druckplatte 5 angeordnet, die fest mit der Welle 3 verbunden ist. Die Druckplatte 5, die Welle 3 sowie die Nabe 4 bilden das bewegliche Teil des Lagersystems. Die Druckplatte 5 ist in einem durch das Gehäuse 1, die Welle 3 sowie die Lagerbuchse 2 gebildeten ringscheibenförmigen Hohlraum innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse 1 und die Lagerbuchse 2 bzw. die Welle 3 und die Druckplatte 5 sind fest miteinander verbunden. Die sich jeweils gegenüberliegenden Oberflächen der Lagerbuchse 2 und der Welle 3 bzw. dem Gehäuse 1, der Druckplatte 5 und der Lagerbuchse 2 sind durch einen mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllten Lagerspalt 6 voneinander beabstandet. Der Axiallagerspalt hat beispielsweise eine Breite von 5 bis 20 Mikrometern, der Radiallagerspalt hat typischerweise eine Breite von 2 bis 6 Mikrometern.
  • Das hydrodynamische Lagersystem umfasst nun ein Radiallager 7, das gebildet wird durch die Außenfläche der Welle 3 und die dieser Außenfläche gegenüberliegende Innenfläche der Lagerbuchse 2 sowie zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen 8, die auf der Oberfläche der Welle 3 und/oder der Innenoberfläche der Lagerbuchse 2 angeordnet sein können.
  • In 3 erkennt man beispielsweise die Radiallagerstrukturen 8, die auf der Innenfläche der Lagerbuchse 2 vorgesehen sind.
  • Weiterhin umfasst das Lagersystem ein erstes Axiallager 9, das durch eine erste Stirnfläche 10 der Lagerbuchse 2 und eine dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 11 der Nabe 4 sowie zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen 12 gebildet wird, die vorzugsweise auf der oberen Stirnfläche 10 der Lagerbuchse 2 angeordnet sind, wie sich beispielsweise aus 2 ergibt. Natürlich können die Lagerstrukturen auch auf der Stirnfläche 11 der Nabe 4 angeordnet sein, was aus fertigungstechnischen Gründen jedoch weniger attraktiv ist.
  • Ein zweites Axiallager 13 wird gebildet durch die zweite Stirnfläche 14 der Lagerbuchse 2, eine dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 15 der Druckplatte 5 und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen 16, die vorzugsweise auf der unteren Stirnfläche 14 der Lagerbuchse 2 angeordnet sind, wie sich beispielsweise aus 4 ergibt. Natürlich können die Lagerstrukturen 16 wahlweise auch auf der Stirnfläche der Druckplatte 5 angeordnet sein.
  • 5 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht der Lagerbuchse 2, wobei man die Radiallager- und Axiallagerstrukturen 8, 12 auf den Oberflächen erkennt. Vorzugsweise sind alle Lagerstrukturen, also die des Radial- und die der Axiallager ausschließlich auf der Lagerbuchse 2 angeordnet. Somit muss nur noch die Lagerbuchse 2 entsprechend maschiniert werden, wobei in vorteilhafter Weise die Lagerbuchse als Sinterteil hergestellt werden kann, bei welchem die Lagerstrukturen bereits im Formling integriert werden können.
  • Im Bereich des ersten Axiallagers 9 endet der Lagerspalt 6 und wird durch einen Freiraum 17 begrenzt, der zwischen dem Innenumfang der Nabe 4 und dem Außenumfang des Gehäuses 1 gebildet wird. Dabei variiert der Innendurchmesser der Nabe 4 im Bereich dieses Freiraums 17 etwas, so dass sich der ringförmige Freiraum in Richtung des Lagerspaltes bzw. des Axiallagers 9 konisch verjüngt und in den Lagerspalt 6 übergeht. Der Freiraum 17 dient zum einen als sogenannte kapillare Abdichtung des Lagerspaltes 6 und zum anderen als Vorratsvolumen, also Reservoir für das Lagerfluid. Daher ist der Freiraum 17 auch teilweise mit Lagerfluid gefüllt.
  • Für eine bessere Zirkulation des Lagerfluids und Zuführung zum unteren Axiallager 13 ist vorgesehen, dass am Außenumfang der Lagerhülse 2 ein oder mehrere axiale Kanäle 18 angeordnet sind, die als Überströmkanäle für das Lagerfluid dienen. Diese Kanäle 18 sind in den 2, 4 und 5 zu erkennen.
  • Außerhalb des Lagersystems am Außenumfang der Nabe 4 bzw. um die Nabe 4 herum ist das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors angeordnet. Das Antriebssystem umfasst zum einen Permanentmagnete 20, die am Außenumfang der Nabe 4 angeordnet sind, sowie eine Statoranordnung 21, die gegenüberliegend den Magneten 20 angeordnet sind und ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugen, welches die Nabe 4 und damit den rotierenden Teil des Spindelmotors in Rotation versetzt. Auf der Nabe 4 und zwar auf dem oberen Absatz der Nabe können Speicherplatten (nicht dargestellt) eines Speicherplattenlaufwerkes montiert werden, die dann entsprechend durch den Spindelmotor drehend angetrieben werden.
  • Es ergibt sich aus den 2 bis 5, dass die Lagerstrukturen 8 des Radiallagers 7 beispielsweise sinusförmig oder parabelförmig ausgebildet sind und beim Betrieb des Lagers eine entsprechende Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 6 befindliche Lagerfluid ausüben. Die Lagerstrukturen 12 bzw. 16 der Axiallager beispielsweise fischgrätenartig ausgebildet und erzeugen ebenfalls eine druckerzeugende Pumpwirkung auf das Lagerfluid, die das Lagersystem tragfähig macht.
  • In den 6 bis 9 ist eine andere mögliche Ausgestaltung einer Lagerbuchse 2 dargestellt. Die Stirnflächen 10 bzw. 14 mit den Axiallagerstrukturen 12 bzw. 16 sind im Vergleich zu den 2 bis 5 unverändert ausgebildet.
  • Die Lagerstrukturen 22 des Radiallagers unterscheiden sich jedoch vom ersten Ausführungsbeispiel der Lagerbuchse und umfassen im dargestellten Beispiel 5 asymmetrische kreisbogenförmige Abschnitte, die jeweils durch fünf axiale Kanäle unterbrochen werden. Bei Rotation des Lagersystems wird durch diese Formgebung der Innenfläche der Lagerbuchse ein Druck auf das Lagerfluid ausgeübt, wodurch das Radiallager tragfähig wird. Diese Art der Radiallagerstruktur 22 ist durch herkömmliche Bearbeitungsverfahren, wie z. B. Bohren und Fräsen, nur mit hohem Aufwand herstellbar. Durch eine Herstellung der Lagerbuchse als komplettes Sinterteil lassen sich jedoch derartige Lagerstrukturen 22 beispielsweise durch ein Prägeverfahren sehr einfach implementieren und bieten sich daher alternativ zu den Lagerstrukturen 8 an.
  • 10 zeigt einen Spindelmotor mit einer gegenüber 1 leicht abgewandelten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagersystems. Mit Bezug auf 1 sind in 10 gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Für eine Beschreibung dieser Bauteile wird auf die Figurenbeschreibung zur 1 verwiesen.
  • Ein erster Unterschied des Lagersystems gemäß 10 gegenüber 1 besteht darin, dass die Lagerstrukturen 8' des Radiallagers anstatt auf dem Innendurchmesser der Lagerbuchse 2 nun auf dem Außendurchmesser der Welle 3 vorgesehen sind. Die beiden Axiallager 9 bzw. 13 sind dagegen dieselben wie in 1.
  • Ein weiterer Unterschied des Lagersystems in 10 besteht darin, dass das Gehäuse, welches das Lagersystem aufnimmt, nun zweiteilig ausgebildet ist und aus einem zylindrischen Mantelteil 23 besteht, welches einseitig durch ein plattenförmiges Bodenteil 24 verschlossen ist. Das Bodenteil 24 ist beispielsweise mit dem Mantelteil 23 gasdicht verschweißt. Die zweiteilige Ausgestaltung des Gehäuses 23, 34 hat den Vorteil, dass das Lagersystem einfacher montiert werden kann, insbesondere eine einfachere Montage der Druckplatte 5 möglich ist, und dann das Lager durch Verschließen des Gehäuses mit dem Bodenteil 24 komplettiert werden kann.
  • 11 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor mit einer dritten Ausgestaltung des Fluidlagersystems. Mit Bezug auf 1 und deren Figurenbeschreibung sind in 11 gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Im Unterschied zu 1 ist zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Lagerhülse 2 und der Nabe 4 kein Axiallager vorgesehen. Stattdessen ist wie bei 1 ein Axiallager 13 zwischen der den sich gegenüberliegenden Stirnseiten der Lagerhülse 2 und der Druckplatte 5 vorgesehen sowie ein weiteres Axiallager zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen der Druckplatte 5 und dem Bodenteil 26 des Gehäuses, welches in diesem Falle als Gegenlager wirkt. Auch in 11 ist ähnlich wie in 10 das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Mantelteil 25 und einem das Mantelteil einseitig verschließenden Bodenteil 26. Im Vergleich zu 10 weist jedoch das Mantelteil 25 im oberen Bereich, dort wo die Lagerhülse 2 befestigt ist, eine Verdickung oder einen Wulst auf, dessen Breite zum Rand des Mantelteiles 25 hin zunimmt. Der Außenumfang dieses Wulstes grenzt an den Freiraum 17, der als Reservoir für das Lagerfluid dient. Durch diesen sich zum Rande des Mantelteils verdickenden Wulst ergibt sich eine Verjüngung des Freiraums 17 in Richtung des Lagerspaltes 6, wobei dann die Nabe 4 im Vergleich zur Nabe in 1 einen gleichbleibenden Innendurchmesser aufweisen kann. Dies vereinfacht die Herstellung der Nabe 4, da lediglich das Mantelteil einen entsprechenden Wulst oder eine Verdickung aufweisen muss. Die Lagerstrukturen für das Axiallager 27 können entweder auf der Oberfläche der Druckplatte 5 oder aber der dieser gegenüberliegenden Oberfläche des Bodenteils 26 vorgesehen sein.
  • 1
    Gehäuse
    2
    Lagerbuchse
    3
    Welle
    4
    Nabe
    5
    Druckplatte
    6
    Lagerspalt
    7
    Radiallager
    8
    Lagerstrukturen 8'
    9
    Axiallager
    10
    Stirnfläche (Buchse)
    11
    Stirnfläche (Nabe)
    12
    Lagerstrukturen
    13
    Axiallager
    14
    Stirnfläche (Buchse)
    15
    Stirnfläche (Druckplatte)
    16
    Lagerstrukturen
    17
    Freiraum
    18
    Kanal
    19
    Basisplatte
    20
    Magnet
    21
    Statoranordnung
    22
    Lagerstrukturen
    23
    Mantelteil
    24
    Bodenteil
    25
    Mantelteil
    26
    Bodenteil
    27
    Axiallager
    28
    Fläche (Bodenteil)
    29
    Stirnfläche (Druckplatte)

Claims (10)

  1. Fluiddynamisches Lagersystem, welches umfasst: ein feststehendes Teil, bestehend aus einem topfförmigen Gehäuse (1) und einer darin angeordneten Lagerbuchse (2), ein bewegliches Teil, bestehend aus einer in der Lagerbuchse (2) drehbar aufgenommenen Anordnung einer Welle (3) und einer Nabe (4), und einer an einem Ende der Welle (3) angeordneten Druckplatte (5), die in einem durch das Gehäuse und die Lagerbuchse gebildeten ringscheibenförmigen Freiraum angeordnet ist, wobei jeweils einander gegenüberliegende Oberflächen des feststehenden und des beweglichen Teiles durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (6) voneinander beabstandet sind; mindestens ein Radiallager (7), gebildet durch die Außenfläche der Welle (3) und die Innenfläche der Lagerbuchse (2) und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen (8); ein erstes Axiallager (9), gebildet durch eine erste Stirnfläche (10) der Lagerbuchse (2), eine dieser gegenüberliegenden Stirnfläche (11) der Nabe (4) und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen (12), und ein zweites Axiallager (13), gebildet durch eine zweite Stirnfläche (14) der Lagerbuchse, eine gegenüberliegende Stirnfläche (15) der Druckplatte (5) und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (2) an ihrem Außendurchmesser wenigstens einen längs verlaufenden, von Lagerfluid durchströmten Kanal (18) aufweist, der einen radial äußeren Bereich des ersten Axiallagers und einen radial äußeren Bereich des zweiten Axiallagers (13) miteinander verbindet, wobei zwischen einer Oberfläche des Innenumfangs der Nabe (4) und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Außenumfangs des Gehäuses (1) ein mit dem Lagerspalt (6) verbundener und sich in Richtung des Lagerspaltes verjüngender, ringförmiger Freiraum (17) angeordnet ist, der zumindest teilweise mit Lagerfluid gefüllt ist, wobei der Freiraum (17) den Lagerspalt (6) nach außen begrenzt und eine Kapillardichtung zur Abdichtung des Lagerspaltes ausbildet.
  2. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstrukturen (8') des Radiallagers auf dem Außenumfang der Welle (3) und die Lagerstrukturen (12, 16) der Axiallager auf den Stirnflächen (10; 14) der Lagerbuchse (2) angeordnet sind.
  3. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstrukturen (8, 12, 16) der Radial- und der Axiallager ausschließlich auf der Lagerbuchse (2) angeordnet sind.
  4. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (2) ein Sinterteil ist.
  5. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (17) ein Reservoir für das Lagerfluid ausbildet.
  6. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Axiallager (27) zusätzlich zum ersten und zweiten Axiallager (9; 13) oder als Ersatz für das erste Axiallager (9) durch eine Stirnfläche (29) der Druckplatte (5) und eine gegenüberliegende Fläche (28) des Gehäusebodens (26) und zugeordnete hydrodynamische Lagerstrukturen gebildet ist.
  7. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zweiteilig ausgebildet ist und aus einem zylinderförmigen Mantelteil (23; 25) und einem scheibenförmigen Bodenteil (24; 26) besteht.
  8. Spindelmotor mit einem Lagersystem gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, einer Basisplatte (19) mit einer Öffnung zur Aufnahme des Gehäuses (1) des Lagersystems, und einer elektromagnetischen Antriebseinheit (20, 21) zum Antrieb des beweglichen Teils des Lagersystems.
  9. Spindelmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass er Bestandteil eines Speicherplattenlaufwerks ist.
  10. Spindelmotor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) als Träger für eine Speicherplatte des Speicherplattenlaufwerks ausgebildet ist.
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