DE102009054341A1 - Bearing surface for fluid dynamic axial bearing, has bearing grooves of fluid-dynamic axial-bearing, where bearing surface is assigned to another bearing surface - Google Patents

Bearing surface for fluid dynamic axial bearing, has bearing grooves of fluid-dynamic axial-bearing, where bearing surface is assigned to another bearing surface Download PDF

Info

Publication number
DE102009054341A1
DE102009054341A1 DE200910054341 DE102009054341A DE102009054341A1 DE 102009054341 A1 DE102009054341 A1 DE 102009054341A1 DE 200910054341 DE200910054341 DE 200910054341 DE 102009054341 A DE102009054341 A DE 102009054341A DE 102009054341 A1 DE102009054341 A1 DE 102009054341A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bearing
grooves
fluid
bearing surface
thrust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200910054341
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Kull
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
Minebea Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minebea Co Ltd filed Critical Minebea Co Ltd
Priority to DE200910054341 priority Critical patent/DE102009054341A1/en
Publication of DE102009054341A1 publication Critical patent/DE102009054341A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/045Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. spiral groove thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/107Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/107Grooves for generating pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/46Gap sizes or clearances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like

Abstract

The bearing surface has bearing grooves of a fluid-dynamic axial-bearing (26). The bearing surface is assigned to another bearing surface. A bearing gap (20) is arranged between the both bearing surfaces. An axial fixture is provided between the bearing surfaces, where the depth of the bearing grooves is calculated. An independent claim is also included for a fluid dynamic axial bearing, which has two bearing components.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lagerfläche mit Lagerrillen eines fluiddynamischen Lagers und ein fluiddynamisches Lager mit einer solchen mit Lagerrillen versehenen Lagerfläche, gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a bearing surface with bearing grooves of a fluid dynamic bearing and a fluid dynamic bearing with such provided with bearing grooves bearing surface, according to the features of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Lagerflächen mit Lagerrillen der beschriebenen Art werden beispielsweise für fluiddynamische Lager eingesetzt, welche wiederum beispielsweise zur Drehlagerung von Spindelmotoren, Lüftern oder Pumpen verwendet werden. Ein fluiddynamisches Lager umfasst wenigstens zwei relativ zueinander bewegliche, vorzugsweise drehbare, Lagerbauteile, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten, sehr schmalen Lagerspalt voneinander getrennt sind. Durch einen fluiddynamischen Effekt, der im Betrieb des Lagers einen Druckaufbau im Lagerfluid innerhalb des Lagerspaltes erzeugt, werden die Lagerflächen auf Abstand gehalten und das Lager wird tragfähig. Dieser fluiddynamische Effekt wird erzeugt durch die Lagerrillen, die auf einer oder beiden der einander zugewandten Lagerflächen angeordnet sind. Diese Lagerrillen erzeugen im Betrieb des Lagers eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid und damit einen Druckaufbau im Lagerspalt. Es werden sowohl fluiddynamische Axiallager als auch Radiallager eingesetzt.Bearing surfaces with bearing grooves of the type described are used for example for fluid dynamic bearings, which in turn are used, for example, for pivotal mounting of spindle motors, fans or pumps. A fluid dynamic bearing comprises at least two bearing components, which are movable relative to one another and are preferably rotatable, which are separated from one another by a very narrow bearing gap filled with a bearing fluid. By a fluid dynamic effect, which generates a pressure build-up in the bearing fluid within the bearing gap during operation of the bearing, the bearing surfaces are kept at a distance and the bearing becomes sustainable. This fluid dynamic effect is generated by the bearing grooves, which are arranged on one or both of the mutually facing bearing surfaces. These bearing grooves generate a pumping action on the bearing fluid during operation of the bearing and thus a pressure build-up in the bearing gap. Both fluid-dynamic thrust bearings and radial bearings are used.

Fluiddynamische Lager erzeugen ihre Lagerwirkung nur im Betrieb des Lagers, das heißt nur dann, wenn sich die beiden Lagerflächen relativ zueinander bewegen. Wenn das Lager stillsteht, liegen die Lagerflächen aneinander. Beim Anlaufen oder Auslaufen des Lagers liegen die Lagerflächen so lange aneinander, bis das Lager eine ausreichende Tragfähigkeit aufgebaut hat und der entstehende hydrodynamische Effekt die Lagerflächen voneinander trennt. Beim Anlaufen oder Auslaufen des Lagers ergeben sich daher immer ein gewisser Materialabrieb an den Lagerflächen und ein entsprechender Verschleiß. Der Materialabrieb, meist in Form von Metallpartikeln, wird durch das Lagerfluid aufgenommen und kann auf Dauer die Leistung des fluiddynamischen Lagers beeinträchtigen sowie dessen Lebensdauer verkürzen.Fluid dynamic bearings generate their bearing effect only during operation of the bearing, that is, only when the two bearing surfaces move relative to each other. When the bearing is stationary, the bearing surfaces lie against each other. When the bearing starts or runs down, the bearing surfaces lie against each other until the bearing has built up sufficient bearing capacity and the resulting hydrodynamic effect separates the bearing surfaces. When starting or running out of the bearing, therefore, there is always a certain amount of material abrasion on the bearing surfaces and corresponding wear. The material abrasion, usually in the form of metal particles, is absorbed by the bearing fluid and can permanently affect the performance of the fluid dynamic bearing and shorten its life.

Wird ein solches fluiddynamisches Lagersystem zur Drehlagerung eines Spindelmotors verwendet, so lastet die Masse des Rotors – je nach Einbaulage – zu einem großen Teil auf den Lagerflächen des einen oder einem der beiden Axiallager. Im Bereich der Lagerflächen der Axiallager entsteht daher ein erheblicher Materialabrieb beim Anlaufen und Auslaufen des Motors.If such a fluid-dynamic bearing system is used for the rotary mounting of a spindle motor, then the mass of the rotor - depending on the installation position - to a large extent on the bearing surfaces of the one or one of the two thrust bearings. In the area of the bearing surfaces of the thrust bearing, therefore, there is a considerable abrasion of material when starting and stopping the engine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Gestaltung der Lagerflächen eines fluiddynamischen Lagers dahingehend zu verbessern, dass die Reibung zwischen den Lagerflächen und damit eine Abnutzung der Lagerflächen bei niederen Drehzahlen, insbesondere beim Anlaufen und Auslaufen des Lagers, reduziert werden.It is the object of the invention to improve the design of the bearing surfaces of a fluid dynamic bearing to the effect that the friction between the bearing surfaces and thus wear of the bearing surfaces at low speeds, in particular during start-up and leakage of the bearing can be reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagerfläche mit Lagerrillen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Spindelmotor mit einer erfindungsgemäßen Lagerfläche mit Lagerrillen ist im unabhängigen Anspruch 6 angegeben.This object is achieved by a bearing surface with bearing grooves according to the features of claim 1. A spindle motor having a bearing surface according to the invention with bearing grooves is specified in independent claim 6.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.Preferred embodiments and advantageous features of the invention are set forth in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lagerfläche umfasst in die Lagerfläche eingearbeitete Lagerrillen und ist Teil eines fluiddynamischen Axiallagers. Dieser Lagerfläche ist eine andere Lagerfläche zugeordnet, wobei zwischen den beiden Lagerflächen ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt angeordnet ist. Die Lagerrillen weisen eine definierte Tiefe auf. Erfindungsgemäß beträgt die Tiefe der Lagerrillen 8 Mikrometer +/–2 Mikrometer, wobei zwischen den Lagerflächen ein axiales Spiel von 30 Mikrometern +/–10 Mikrometer vorgesehen ist.The bearing surface according to the invention comprises incorporated in the bearing surface bearing grooves and is part of a fluid dynamic thrust bearing. This bearing surface is associated with a different bearing surface, wherein between the two bearing surfaces arranged with a bearing fluid bearing gap is arranged. The bearing grooves have a defined depth. According to the invention, the depth of the bearing grooves is 8 microns +/- 2 microns, with an axial clearance of 30 microns +/- 10 microns between the bearing surfaces.

Ein derartiges Axiallager kann beispielsweise in einem Spindelmotor verwendet werden, der wiederum zum Antrieb eines 2,5 Zoll Festplattenlaufwerks verwendet werden kann. Bisher war es bei Lagerflächen eines derartigen Axiallagers zur Drehlagerung eines Spindelmotors nach dem Stand der Technik üblich, eine Tiefe t der Lagerrillen von 17 Mikrometern oder mehr vorzusehen, wobei das axiale Spiel des Lagers 35 Mikrometer +/–10 Mikrometer betrug.Such a thrust bearing can be used for example in a spindle motor, which in turn can be used to drive a 2.5-inch hard disk drive. Heretofore, in bearing surfaces of such a thrust bearing of a spindle motor of the prior art, it has been usual to provide a depth t of the bearing grooves of 17 microns or more, the axial play of the bearing being 35 microns +/- 10 microns.

Erfindungsgemäß wird nun die Tiefe t der Lagerrillen eines Axiallagers der oben genannten Baugröße reduziert auf 8 Mikrometer +/–2 Mikrometer, wobei sich dadurch erfindungsgemäß eine niedrigere Abhebegeschwindigkeit zwischen den beiden Lagerflächen des Axiallagers ergibt. Der Grund dafür sind die relativ flachen Lagerrillen, die bereits bei niedrigeren Drehgeschwindigkeiten der Lagerflächen eine ausreichend hohe Axialkraft erzeugen, damit die Lagerflächen voneinander abheben. Dadurch wird die Kontaktzeit der Lagerflächen bei Anlaufen und Auslaufen des Axiallagers verringert und der mechanische Abrieb wesentlich reduziert.According to the invention, the depth t of the bearing grooves of an axial bearing of the above-mentioned size is reduced to 8 micrometers +/- 2 micrometers, whereby according to the invention a lower lift-off speed results between the two bearing surfaces of the axial bearing. The reason for this is the relatively shallow bearing grooves, which generate a sufficiently high axial force even at lower rotational speeds of the bearing surfaces, so that the bearing surfaces stand out from each other. As a result, the contact time of the bearing surfaces is reduced when starting and running of the thrust bearing and the mechanical abrasion significantly reduced.

Durch die Differenz zwischen einem maximalen und einen minimalen axialen Abstand der beiden Lagerflächen des Axiallagers wird das axiale Spiel s bestimmt. Insbesondere wird erfindungsgemäß das Verhältnis zwischen dem axialen Spiel s des Axiallagers und der Tiefe t der Lagerrillen größer gewählt und beträgt zwischen s/t = 3,33 und 4,0. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Axiallagern derselben Baugröße lag dieses Verhältnis beispielsweise zwischen s/t = 1,67 und 2,37.Due to the difference between a maximum and a minimum axial distance of the two bearing surfaces of the thrust bearing axial play s is determined. In particular, according to the invention Ratio between the axial play s of the thrust bearing and the depth t of the bearing grooves chosen larger and is between s / t = 3.33 and 4.0. In known from the prior art thrust bearings of the same size, this ratio was for example between s / t = 1.67 and 2.37.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind auf der Axiallagerfläche mehrere Lagerrillen in derselben geometrischen Ausrichtung und in einem Abstand voneinander angeordnet. Hierbei können die Lagerrillen spiralförmig auf der Lagerfläche angeordnet sein, oder aber alternativ, je nach Anwendungsfall und Auslegung des Axiallagers, können die Lagerrillen auch fischgrätenförmig sein. Diese Geometrien der Lagerrillen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Im Vergleich zum Stand der Technik wird die Tiefe der Lagerrillen jedoch erfindungsgemäß wesentlich kleiner gewählt.In a preferred embodiment of the invention, a plurality of bearing grooves are arranged in the same geometric orientation and at a distance from one another on the axial bearing surface. Here, the bearing grooves may be arranged spirally on the bearing surface, or alternatively, depending on the application and design of the thrust bearing, the bearing grooves may also be herringbone. These geometries of the bearing grooves are basically known from the prior art. Compared to the prior art, however, the depth of the bearing grooves is chosen to be much smaller according to the invention.

Durch die flacheren Lagerrillen wird außerdem die maximal mögliche Flughöhe des Axiallagers, das heißt der durch den fluiddynamischen Druck erreichbare Abstand der beiden Lagerflächen des Axiallagers, reduziert.Due to the shallower bearing grooves also the maximum possible altitude of the thrust bearing, that is, the achievable by the fluid dynamic pressure distance of the two bearing surfaces of the thrust bearing is reduced.

Bei niederen Drehgeschwindigkeiten des Lagers ergibt sich bei Verwendung von flachen Lagerrillen eine höhere Flughöhe als bei der Verwendung von tieferen Lagerrillen. Von Vorteil ist dies insbesondere bei der Verwendung von niederviskosem Lageröl oder bei hohen Temperaturen, die zu einer geringeren Viskosität des Lagerfluids führen, und bei „normaler” Einbaulage des Lagers. Die flachen Lagerrillen sind also unter diesen Betriebsbedingungen effektiver als tiefe Lagerrillen, insbesondere wenn der Axiallagerspalt klein ist. Insbesondere beginnt das Lager bereits bei geringeren Drehzahlen abzuheben („lift-off”), wodurch der durch die Start-/Stopp-Vorgänge verursachte Abrieb der Lagerflächen verringert wird.At low rotational speeds of the bearing results in using flat bearing grooves a higher altitude than when using deeper bearing grooves. This is advantageous in particular when using low-viscosity bearing oil or at high temperatures, which lead to a lower viscosity of the bearing fluid, and in the case of a "normal" installation position of the bearing. The flat bearing grooves are therefore more effective under these operating conditions than deep bearing grooves, especially when the axial bearing gap is small. In particular, the bearing begins to lift off at lower speeds ("lift-off"), whereby the wear caused by the start / stop operations of the bearing surfaces is reduced.

Bei hohen Drehgeschwindigkeiten des Axiallagers ergibt sich durch die flacheren Lagerrillen eine geringe Flughöhe des Axiallagers als bei der Verwendung von tieferen Lagerrillen, insbesondere bei kalten Temperaturen, d. h. einer hohen Viskosität des Lagerfluids und bei Überkopfeinbaulage des Lagers. In diesem Fall sind die flachen Lagerrillen weniger effektiv als tiefe Lagerrillen, insbesondere wenn der axiale Lagerspalt sehr groß ist.At high rotational speeds of the thrust bearing resulting from the shallower bearing grooves a low altitude of the thrust bearing than when using deeper bearing grooves, especially at cold temperatures, d. H. a high viscosity of the bearing fluid and overhead mounting of the bearing. In this case, the flat bearing grooves are less effective than deep bearing grooves, especially when the axial bearing gap is very large.

Die durch die flachen Lagerrillen hervorgerufene reduzierte Flughöhe des Axiallagers erhöht den Druck im Lager und außerdem die Strömungsgeschwindigkeit und die Durchflussrate des Lagerfluids durch den Lagerspalt. Dadurch wird die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit des Lagers erhöht, insbesondere auch aufgrund des geringeren Risikos von Unterdruckzonen durch den insgesamt höheren Lagerdruck und die verbesserte Pumpwirkung des Lagers, was einen ausreichenden Durchfluss des Lagerfluids durch den Lagerspalt sicherstellt.The reduced flight height of the thrust bearing caused by the shallow bearing grooves increases the pressure in the bearing as well as the flow velocity and flow rate of the bearing fluid through the bearing gap. As a result, the reliability and performance of the bearing is increased, in particular due to the lower risk of negative pressure zones by the overall higher bearing pressure and the improved pumping action of the bearing, which ensures a sufficient flow of the bearing fluid through the bearing gap.

Mit diesen erfindungsgemäß flachen Lagerrillen kann bereits bei niederen Drehzahlen beispielsweise im Bereich von 1000 U/min ein Abheben des Axiallagers bei reduzierter Flughöhe erreicht werden. Aufgrund der durch die flachen Lagerrillen begrenzten maximalen Flughöhe des Lagers kann das Lager in einem großen Drehzahlbereich, beispielsweise von 5400 U/min bis 7200 U/min betrieben werden. Auch bei höheren Drehzahlen wird die Flughöhe des Axiallagers nicht unzulässig groß. Somit kann das Axiallagerspiel ohne weiteres für einen vergleichsweise weiten Drehzahlbereich ausgelegt werden.With these bearing grooves according to the invention, even at low speeds, for example in the region of 1000 rpm, a lifting of the axial bearing can be achieved at a reduced flying height. Due to the limited by the flat bearing grooves maximum altitude of the camp, the camp can be operated in a wide speed range, for example, from 5400 U / min to 7200 U / min. Even at higher speeds, the flying height of the thrust bearing is not unacceptably large. Thus, the thrust bearing clearance can be easily designed for a relatively wide speed range.

Diese Lagerrillen werden insbesondere in einem fluiddynamischen Axiallager eingesetzt, das mindestens ein erstes Lagerbauteil aufweist, das relativ zu einem zweiten Lagerbauteil beweglich angeordnet ist. Die Lagerrillen sind auf einer entsprechenden Lagerfläche eines oder beider Lagerbauteile angeordnet.These bearing grooves are used in particular in a fluid-dynamic thrust bearing which has at least one first bearing component which is arranged to be movable relative to a second bearing component. The bearing grooves are arranged on a corresponding bearing surface of one or both bearing components.

Das fluiddynamische Axiallager kann vorzugsweise ein Teil eines fluiddynamischen Lagersystems zur Drehlagerung eines Spindelmotors sein. Der Spindelmotor umfasst einen Stator, einen Rotor und ein elektromagnetisches Antriebssystem zum Drehantrieb des Rotors.The fluid-dynamic axial bearing may preferably be part of a fluid-dynamic bearing system for rotational mounting of a spindle motor. The spindle motor includes a stator, a rotor, and an electromagnetic drive system for rotationally driving the rotor.

Ein solcher Spindelmotor kann vorzugsweise Teil eines Festplattenlaufwerks sein und mindestens eine auf dem Rotor angeordnete Speicherplatte drehend antreiben. Das Festplattenlaufwerk umfasst eine Lese-Schreibvorrichtung zum Lesen und Schreiben von Daten von und auf die Speicherplatte.Such a spindle motor may preferably be part of a hard disk drive and rotationally drive at least one disk arranged on the rotor. The hard disk drive includes a read-write device for reading and writing data from and to the storage disk.

Die Lagerrillen können durch verschiedene Verfahren auf der Lagerfläche eines fluiddynamischen Axiallagers aufgebracht werden. Ein erstes Verfahren ist ein ECM-Verfahren, also ein Verfahren zur elektrochemischen Abtragung. Es wird vorzugsweise eine ECM-Elektrode verwendet, die den Lagerrillen entsprechende, elektrisch leitende Bereiche aufweist.The bearing grooves can be applied by various methods on the bearing surface of a fluid dynamic thrust bearing. A first method is an ECM method, ie a method for electrochemical removal. An ECM electrode is preferably used which has the electrically conductive regions corresponding to the bearing grooves.

Die flachen Lagerrillen reduzieren insbesondere auch die Prozesszeit des ECM-Prozesses, was eine Kostenersparnis nach sich zieht. Die reduzierte Prozesszeit des ECM-Prozesses zum Einbringen der Axiallagerrillen verbessert auch die Genauigkeit der Rillengeometrie, insbesondere ergibt sich eine geringere Erosion im Bereich der Lagerrillen, d. h. der durch den ECM-Prozess bewirkte unerwünschte Materialabtrag zwischen den Lagerrillen wird vermindert.In particular, the shallow bearing grooves also reduce the process time of the ECM process, resulting in cost savings. The reduced process time of the ECM process for introducing the thrust bearing grooves also improves the accuracy of the groove geometry, in particular results in a lower erosion in the region of the bearing grooves, d. H. the undesired material removal between the bearing grooves caused by the ECM process is reduced.

Ein anderes Verfahren zum Aufbringen der Lagerrillen sieht vor, dass die Lagerrillen eingeprägt werden. Hierfür können aus dem Stand der Technik bekannte Prägeverfahren zum Aufprägen der Lagerrillen verwendet werden. Another method for applying the bearing grooves provides that the bearing grooves are imprinted. For this purpose, known from the prior art embossing method for impressing the bearing grooves can be used.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei ergeben sich aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung.Hereinafter, several embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. Here are the drawings and their description further advantages and features of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1: zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes mit einem erfindungsgemäßen Axiallager mit Lagerrillen. 1 shows a section through a spindle motor for driving a hard disk drive with a thrust bearing according to the invention with bearing grooves.

2: zeigt eine Aufsicht auf eine Lagerfläche mit Lagerrillen des erfindungsgemäßen Axiallagers gemäß 1. 2 shows a plan view of a bearing surface with bearing grooves of the thrust bearing according to the invention 1 ,

3: zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereiches des Axiallagers aus 1. 3 : shows an enlarged view of the area of the thrust bearing 1 ,

4: zeigt eine Aufsicht auf eine Lagerfläche mit erfindungsgemäßen fischgrätenartigen Lagerrillen. 4 shows a plan view of a storage area with herringbone bearing grooves according to the invention.

5: zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Spindelmotors mit einem erfindungsgemäßen Axiallager und Lagerrillen 5 shows a section through a second embodiment of a spindle motor with a thrust bearing and bearing grooves according to the invention

6: zeigt eine grafische Darstellung eines Vergleichs der Abhebegeschwindigkeiten eines herkömmlichen und eines erfindungsgemäßen Axiallagers. 6 : shows a graphical representation of a comparison of the take-off speeds of a conventional and a thrust bearing according to the invention.

7: zeigt eine grafische Darstellung des Verhältnisses des axialen Spiels des Axiallagers zur Lagerrillentiefe für ein herkömmliches und ein erfindungsgemäßes Axiallager. 7 Fig. 1 is a graph showing the axial clearance ratio of the thrust bearing to the bearing groove depth for a conventional thrust bearing and an thrust bearing according to the present invention.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention

1 zeigt einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem, insbesondere einem fluiddynamischen Axiallager gemäß der Erfindung. Ein solcher Spindelmotor kann zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks verwendet werden. 1 shows a spindle motor with a fluid dynamic bearing system, in particular a fluid dynamic thrust bearing according to the invention. Such a spindle motor can be used to drive disks of a hard disk drive.

Der Spindelmotor umfasst eine Grundplatte 10, die eine im Wesentlichen zentrale zylindrische Öffnung aufweist, in welcher ein topfförmiges Lagerbauteil 16 aufgenommen ist. Das erste Lagerbauteil 16 ist etwa topfförmig ausgebildet und umfasst eine zentrale Öffnung, in welcher eine Welle 12 befestigt ist. An dem freien Ende der feststehenden Welle 12 ist ein scheibenförmiges Lagerbauteil 18 angeordnet, das vorzugsweise ringförmig und einteilig mit der Welle 12 ausgebildet ist. Die genannten Bauteile 10, 12, 16 und 18 bilden die feststehende Komponente des Spindelmotors. Das Lager umfasst eine Lagerbuchse 14, die in einem durch die Welle 12 und die beiden Lagerbauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen drehbar angeordnet ist. Das obere Lagerbauteil 18 ist in einer ringförmigen Aussparung der Lagerbuchse 14 angeordnet. Aneinander angrenzende Flächen der Welle 12, der Lagerbuchse 14 und der Lagerbauteile 16, 18 sind durch einen beidseitig offenen Lagerspalt 20 voneinander getrennt. Der Lagerspalt 20 ist mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefülltThe spindle motor comprises a base plate 10 having a substantially central cylindrical opening in which a cup-shaped bearing member 16 is included. The first bearing component 16 is approximately pot-shaped and comprises a central opening, in which a shaft 12 is attached. At the free end of the fixed shaft 12 is a disc-shaped bearing component 18 arranged, preferably annular and integral with the shaft 12 is trained. The named components 10 . 12 . 16 and 18 form the fixed component of the spindle motor. The bearing comprises a bearing bush 14 in one by the shaft 12 and the two bearing components 16 . 18 formed intermediate space is rotatably arranged relative to these components. The upper bearing component 18 is in an annular recess of the bearing bush 14 arranged. Adjacent surfaces of the shaft 12 , the bearing bush 14 and the bearing components 16 . 18 are by a bearing gap open on both sides 20 separated from each other. The bearing gap 20 is filled with a bearing fluid, such as a bearing oil

Die Lagerbuchse 14 hat eine zylindrische Bohrung an deren Innenumfang zwei zylindrische Radiallagerflächen 22a und 22b ausbildet sind, welche durch eine dazwischen umlaufende Separatornut 24 getrennt sind. Die Radiallagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 20. Die Radiallagerflächen sind mit geeigneten Lagerrillen versehen, so dass sie mit jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22a und 22b ausbilden.The bearing bush 14 has a cylindrical bore on its inner circumference two cylindrical radial bearing surfaces 22a and 22b are formed, which by a circulating Separatornut in between 24 are separated. The radial bearing surfaces surround the standing wave 12 at a distance of a few microns to form an axially extending portion of the bearing gap 20 , The radial bearing surfaces are provided with suitable bearing grooves, so that they each with opposite bearing surfaces of the shaft 12 two fluid dynamic radial bearings 22a and 22b form.

An das untere Radiallager 22b schließt sich ein radial verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 20 an, der durch radial verlaufende Lagerflächen der Lagerbuchse 14 und entsprechend gegenüber liegende Lagerflächen des ersten Lagerbauteiles 16 gebildet wird. Diese Lagerflächen bilden ein fluiddynamisches Axiallager 26 in Form eines zur Drehachse 46 senkrechten Kreisringes. Das fluiddynamische Axiallager 26 ist beispielsweise durch spiralförmige Lagerrillen 27 gekennzeichnet, die entweder auf der Stirnseite der Lagerbuchse 14, dem ersten Lagerbauteil 16 oder beiden Teilen angebracht werden können. Die Lagerrillen 27 des Axiallagers 26 erstrecken sich vorzugsweise über die ganze Stirnfläche der Lagerbuchse 14, also von inneren Rand bis zum äußeren Rand. Dadurch ergibt sich eine definierte Druckverteilung im gesamten Axiallagerspalt und Unterdruckzonen werden vermieden, da der Fluiddruck von einer radial äußeren zu einer radial inneren Position des Axiallagers kontinuierlich zunimmt.To the lower radial bearing 22b closes a radially extending portion of the bearing gap 20 on, by radially extending bearing surfaces of the bearing bush 14 and corresponding opposite bearing surfaces of the first bearing component 16 is formed. These bearing surfaces form a fluid dynamic thrust bearing 26 in the form of a to the axis of rotation 46 vertical circular ring. The fluid dynamic thrust bearing 26 is for example by spiral bearing grooves 27 marked either on the front side of the bearing bush 14 , the first bearing component 16 or both parts can be attached. The bearing grooves 27 of the thrust bearing 26 preferably extend over the entire end face of the bearing bush 14 that is, from the inner edge to the outer edge. This results in a defined pressure distribution in the entire thrust bearing gap and vacuum zones are avoided, since the fluid pressure continuously increases from a radially outer to a radially inner position of the thrust bearing.

In vorteilhafter Weise sind alle für die Radiallager 22a, 22b, das Axiallager 26 sowie evtl. einer Pumpdichtung 36 notwendigen Lager- bzw. Pumprillen 27 an der Lagerbuchse 14 angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des Lagerbauteils 16 vereinfacht.Advantageously, all are for the radial bearings 22a . 22b , the thrust bearing 26 and possibly a pump seal 36 necessary storage or pumping grooves 27 at the bearing bush 14 arranged what the production of the bearing, in particular the shaft 12 and the bearing component 16 simplified.

An den radialen Abschnitt des Lagerspalts 20 im Bereich des Axiallagers 26 schließt sich ein anteilig mit Lagerfluid gefüllter Dichtungsspalt 34 an, der durch einander gegenüberliegende Flächen der Lagerbuchse 14 und des ersten Lagerbauteils 16 gebildet wird. Der Dichtungsspalt 34 dichtet den Lagerspalt 20 an dieser Seite ab. Der Dichtungsspalt 34 umfasst einen gegenüber dem Lagerspalt 20 verbreiterten radial verlaufenden Abschnitt, der in einen sich konisch öffnenden nahezu axial verlaufenden Abschnitt übergeht, der von einer äußeren Umfangsfläche der Lagerbuchse 14 und einer inneren Umfangsfläche des Lagerbauteils 16 begrenzt wird. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 34 als Fluidreservoir und stellt die für die Lebensdauer des Lagersystems benötigte Fluidmenge bereit. Ferner können Fülltoleranzen und eine eventuelle thermische Ausdehnung des Lagerfluids ausgeglichen werden. Die beiden den konischen Abschnitt des Dichtungsspalts 34 bildenden Flächen an der Lagerbuchse 14 und dem Lagerbauteil 16 können jeweils relativ zur Drehachse 46 nach innen geneigt sein. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt.At the radial portion of the bearing gap 20 in the area of the thrust bearing 26 joins in proportionally filled with bearing fluid sealing gap 34 on, by opposing surfaces of the bearing bush 14 and the first bearing component 16 is formed. The sealing gap 34 seals the bearing gap 20 off on this page. The sealing gap 34 includes one opposite the bearing gap 20 widened radially extending portion that merges into a conically opening nearly axially extending portion of an outer peripheral surface of the bearing bush 14 and an inner peripheral surface of the bearing member 16 is limited. In addition to the function as a capillary seal, the sealing gap is used 34 as a fluid reservoir and provides the required for the life of the storage system fluid amount. Furthermore, filling tolerances and a possible thermal expansion of the bearing fluid can be compensated. The two of the conical section of the sealing gap 34 forming surfaces on the bearing bush 14 and the bearing component 16 can each relative to the axis of rotation 46 to be inclined inwards. As a result, the bearing fluid in a rotation of the bearing due to the centrifugal force inward in the direction of the bearing gap 20 pressed.

Auf der anderen Seite des Fluidlagersystems ist die Lagerbuchse 14 im Anschluss an das obere Radiallager 22a so gestaltet, dass es eine radiale verlaufende Fläche ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des zweiten Lagerbauteils 18 einen radialen Spalt bildet. An den radialen Spalt schließt sich ein axial verlaufender Dichtungsspalt 32 an, der das Fluidlagersystem an diesem Ende abschließt. Der Dichtungsspalt 32 wird durch einander gegenüberliegende Oberflächen der Lagerbuchse 14 und des Lagerbauteils 18 begrenzt weitet sich am äußeren Ende mit vorzugsweise konischem Querschnitt auf. Der Dichtungsspalt 32 umfasst vorzugsweise eine Pumpdichtung 36, die durch Pumpstrukturen 36a gekennzeichnet ist. Eine Abdeckung 30 verschließt den Dichtungsspalt 32. Die Abdeckung 30 ist an einer Stufe 38 der Lagerbuchse 14 gehalten und dort beispielsweise angeklebt, aufgepresst und/oder verschweißt. Der innere Rand der Abdeckung 30 kann zusammen mit dem Außenumfang der Welle 12 eine Spaltdichtung ausbilden. Dies erhöht die Sicherheit gegen ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 32.On the other side of the fluid bearing system is the bearing bush 14 following the upper radial bearing 22a designed so that it forms a radial extending surface, which with a corresponding opposite surface of the second bearing component 18 forms a radial gap. At the radial gap, an axially extending sealing gap closes 32 which terminates the fluid bearing system at this end. The sealing gap 32 is made by opposing surfaces of the bearing bush 14 and the bearing component 18 limited widened at the outer end with preferably conical cross-section. The sealing gap 32 preferably comprises a pumping seal 36 passing through pumping structures 36a is marked. A cover 30 closes the sealing gap 32 , The cover 30 is at a stage 38 the bearing bush 14 held and there, for example, glued, pressed and / or welded. The inner edge of the cover 30 can be together with the outer circumference of the shaft 12 form a gap seal. This increases the safety against leakage of bearing fluid from the seal gap 32 ,

Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors wird in bekannter Weise gebildet durch eine an der Grundplatte 10 angeordnete Statoranordnung 42 und einem die Statoranordnung in einem Abstand umgebenden, ringförmigen Rotormagneten 44, der an einer inneren Umfangsfläche einer Nabe 48 angeordnet ist. Prinzipiell ist es auch möglich, die Nabe 48 und die Lagerbuchse einteilig auszubilden. Der Rotormagnet 44 kann mit einem Joch 50 kombiniert sein. Wenn der Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks eingesetzt wird, trägt die Nabe eine oder mehrere Speicherplatten 52.The electromagnetic drive system of the spindle motor is formed in a known manner by a on the base plate 10 arranged stator arrangement 42 and an annular rotor magnet surrounding the stator assembly at a distance 44 which is on an inner circumferential surface of a hub 48 is arranged. In principle it is also possible to use the hub 48 and to form the bearing bush in one piece. The rotor magnet 44 can with a yoke 50 be combined. When the spindle motor is used to drive a hard disk drive, the hub carries one or more disks 52 ,

Da der Spindelmotor nur ein fluiddynamisches Axiallager 26 aufweist, das eine Kraft in Richtung des zweiten Lagerbauteils 18 erzeugt, muss eine entsprechende Gegenkraft oder Vorspannkraft am beweglichen Lagerteil vorgesehen werden, die das Lagersystem axial im Gleichgewicht hält. Hierfür kann die Grundplatte 10 einen ferromagnetischen Ring 40 aufweisen, der dem Rotormagneten 44 axial gegenüberliegt und von diesem magnetisch angezogen wird. Diese magnetische Anziehungskraft wirkt entgegen der Kraft des Axiallagers 26 und hält das Lager axial stabil. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Lösung können die Statoranordnung 42 und der Rotormagnet 44 axial zueinander versetzt angeordnet werden, und zwar so, dass die magnetische Mitte des Rotormagneten 44 axial weiter entfernt von der Grundplatte 10 angeordnet wird als die magnetische Mitte der Statoranordnung 42. Dadurch wird durch das Magnetsystem des Motors eine axiale Kraft aufgebaut, die entgegengesetzt zum Axiallager 26 wirkt.Since the spindle motor only a fluid dynamic thrust bearing 26 having a force in the direction of the second bearing component 18 generated, a corresponding counterforce or biasing force must be provided on the movable bearing part, which holds the bearing system axially in balance. For this purpose, the base plate 10 a ferromagnetic ring 40 have, the rotor magnet 44 axially opposite and is magnetically attracted by this. This magnetic attraction acts against the force of the thrust bearing 26 and keeps the bearing axially stable. Alternatively or in addition to this solution, the stator assembly 42 and the rotor magnet 44 axially offset from each other, in such a way that the magnetic center of the rotor magnet 44 axially further away from the base plate 10 is arranged as the magnetic center of the stator assembly 42 , As a result, an axial force is built up by the magnet system of the motor, which is opposite to the thrust bearing 26 acts.

Um eine kontinuierliche Durchspülung des Lagersystems mit Lagerfluid sicherzustellen, ist in bekannter Weise ein Rezirkulationskanal 28 vorgesehen. Der Rezirkulationskanal 28 ist erfindungsgemäß als axial oder leicht schräg verlaufender Kanal in der Lagerbuchse 14 ausgebildet, der vorzugsweise in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Rotationsachse 46 des Lagers angeordnet ist. Der Rezirkulationskanal 28 verbindet die beiden radialen Abschnitte des Lagerspalts 20 zwischen den Lagerbereichen und den Dichtungsbereichen direkt miteinander und endet vorzugsweise im radial äußeren Abschnitt des Axiallagers 26, in welchem der axiale Spaltabstand größer ist als der Teil des Radiallagerspaltes, der näher zur Welle benachbart angeordnet ist. Aufgrund der gerichteten Pumpwirkung der Lagerrillenstrukturen des Axiallagers 26 und der Radiallager 22a, 22b ergibt sich im Lagerspalt 20 vorzugsweise eine Strömung des Lagerfluids in Richtung des oberen Dichtungsspalts 32. Außerdem wird das Lagerfluid im Rezirkulationskanal 28 aufgrund der Wirkung der Fliehkraft im schrägen Kanal nach unten in Richtung des Axiallagers 26 gefördert, so dass sich ein stabiler Fluidkreislauf einstellt.In order to ensure a continuous flushing of the storage system with bearing fluid, in a known manner, a recirculation channel 28 intended. The recirculation channel 28 is inventively as axially or slightly obliquely extending channel in the bearing bush 14 formed, preferably at an acute angle with respect to the axis of rotation 46 of the warehouse is arranged. The recirculation channel 28 connects the two radial sections of the bearing gap 20 between the bearing areas and the sealing areas directly to each other and preferably ends in the radially outer portion of the thrust bearing 26 in that the axial gap distance is greater than the portion of the radial bearing gap which is located closer to the shaft. Due to the directed pumping action of the bearing groove structures of the thrust bearing 26 and the radial bearing 22a . 22b results in the bearing gap 20 preferably a flow of the bearing fluid in the direction of the upper sealing gap 32 , In addition, the bearing fluid in the recirculation channel 28 due to the effect of centrifugal force in the inclined channel downwards in the direction of the thrust bearing 26 promoted, so that sets a stable fluid circuit.

2 zeigt schematisch die Aufsicht auf eine Lagerfläche 15 des fluiddynamischen Axiallagers 26 gemäß 1. Die Lagerfläche 15 ist eine stirnseitige Fläche der Lagerbuchse 14 und hat etwa die Form eines Kreisringes, wobei verteilt auf der Lagerfläche 15 mehrere gleichartige, spiralförmige Lagerrillen 27 aufgebracht sind. Die Lagerrillen 27 erstrecken sich vorzugsweise von einer auf der Lagerfläche 15 vorgesehenen, äußeren Rinne 15a bis zu einer inneren Rinne 15b. Die äußere Rinne 15a sowie die innere Rinne 15b sind als eine Fase oder ein Radius jeweils an der Kante der Lagerfläche 15 der Lagerbuchse 14 ausgebildet. 2 schematically shows the top view of a storage area 15 of the fluid dynamic thrust bearing 26 according to 1 , The storage area 15 is an end surface of the bearing bush 14 and has approximately the shape of a circular ring, being distributed on the bearing surface 15 several similar, spiral bearing grooves 27 are applied. The bearing grooves 27 preferably extend from one on the storage area 15 provided, outer gutter 15a up to an inner gutter 15b , The outer gutter 15a as well as the inner gutter 15b are as a chamfer or a radius respectively at the edge of the bearing surface 15 the bearing bush 14 educated.

3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs des Axiallagers aus 1. Die Darstellung ist nur als schematisch anzusehen, wobei die Abmessungen der Lagerrillenstrukturen sowie die Breite des Lagerspaltes bzw. das axiale Spiel im Verhältnis zu den Abmessungen der Lagerkomponenten übertrieben dargestellt sind. 3 shows an enlarged view of the area of the thrust bearing 1 , The representation is only to be regarded as schematic, wherein the dimensions of the bearing groove structures and the width of the bearing gap or the axial play are exaggerated in relation to the dimensions of the bearing components.

Man erkennt die auf der Stirnseite bzw. der Lagerfläche 15 der Lagerbuchse 14 angeordneten Lagerrillenstrukturen 27, wobei der Lagerfläche 15 eine sich radial erstreckende Lagerfläche 17 des Lagerbauteils 16 gegenüberliegt. Die beiden Lagerflächen 15, 17 sind durch den Lagerspalt 20 voneinander getrennt. Der Lagerspalt 20 ist mit Lagerfluid gefüllt.One recognizes those on the front side or the bearing surface 15 the bearing bush 14 arranged Lagerrillenstrukturen 27 , where the storage area 15 a radially extending bearing surface 17 of the bearing component 16 opposite. The two storage areas 15 . 17 are through the bearing gap 20 separated from each other. The bearing gap 20 is filled with bearing fluid.

Man erkennt ferner, hier schematisch dargestellt, das axiale Spiel s des Axiallagers, welches erfindungsgemäß beispielsweise 30 Mikrometer +/–10 Mikrometer beträgt. Das axiale Spiel s ist bestimmt durch die Differenz zwischen einem maximalen und einem minimalen axialen Abstand der beiden Lagerflächen 15, 17 oder die Differenz zwischen der maximalen und minimalen Breite des Axiallagerspalts 20. Die Tiefe t der Lagerrillenstrukturen 27 beträgt erfindungsgemäß 8 Mikrometer +/–2 Mikrometer.It can also be seen, shown schematically here, the axial play s of the thrust bearing, which according to the invention, for example, 30 microns +/- 10 microns. The axial clearance s is determined by the difference between a maximum and a minimum axial distance of the two bearing surfaces 15 . 17 or the difference between the maximum and minimum widths of the thrust bearing gap 20 , The depth t of the bearing groove structures 27 is according to the invention 8 microns +/- 2 microns.

Somit ergibt sich ein nominales Verhältnis zwischen dem axialen Spiel und der Tiefe der Lagerrillen von s/t = 3,75.Thus, there is a nominal ratio between the axial clearance and the depth of the bearing grooves of s / t = 3.75.

In 4 ist dargestellt, dass auf der Lagerfläche 15 alternativ zu den spiralförmigen Lagerrillen 27 fischgrätenförmige Lagerrillen 27a („herringbone grooves”) vorgesehen sein können, deren grundsätzliche Formgebung aus dem Stand der Technik bekannt ist.In 4 is shown on the storage area 15 alternatively to the spiral bearing grooves 27 herringbone bearing grooves 27a ("Herringbone grooves") may be provided, the basic shape of which is known from the prior art.

5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Axiallager. Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Lagerbuchse 114, die eine zentrale Lagerbohrung aufweist und das feststehende Bauteil des Lagersystems ausbildet. In die Lagerbohrung der Lagerbuchse 114 ist eine Welle 112 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist, als der Durchmesser der Bohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 114 und der Welle 112 verbleibt ein schmaler Lagerspalt 120 von einigen Mikrometern Breite. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 112 und der Lagebuchse 114 bilden zwei fluiddynamische Radiallager 122a, 122b aus, mittels denen die Welle 112 um eine Rotationsachse 146 drehbar in der Lagerbuchse 114 gelagert ist. Die Radiallager 122a, 122b sind durch Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die auf die Oberfläche der Lagerbuchse 114 oder der Welle 112 aufgebracht sind. Der Lagerspalt 120 ist mit einem geeigneten Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die Lagerrillenstrukturen der Radiallager 122a, 122b üben bei Rotation der Welle 112 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 120 zwischen Welle 112 und Lagerbuchse 114 befindliche Lagerfluid aus. Dadurch wird im Lagerspalt ein Druck aufgebaut, der die Radiallager 122a, 122b tragfähig macht. 5 shows a longitudinal section through a spindle motor with a fluid dynamic thrust bearing according to the invention. The spindle motor includes a fixed bushing 114 having a central bearing bore and forming the fixed component of the bearing system. In the bearing bore of the bearing bush 114 is a wave 112 used, whose diameter is slightly smaller than the diameter of the bore. Between the surfaces of the bearing bush 114 and the wave 112 there remains a narrow bearing gap 120 a few microns wide. The opposite surfaces of the shaft 112 and the location socket 114 form two fluid dynamic radial bearings 122a . 122b out, by means of which the shaft 112 around a rotation axis 146 rotatable in the bearing bush 114 is stored. The radial bearings 122a . 122b are characterized by bearing groove structures that rest on the surface of the bearing bush 114 or the wave 112 are applied. The bearing gap 120 is filled with a suitable bearing fluid, such as a bearing oil. The bearing groove structures of the radial bearings 122a . 122b practice with rotation of the shaft 112 a pumping action on the in the bearing gap 120 between wave 112 and bearing bush 114 located bearing fluid. As a result, a pressure is built up in the bearing gap, the radial bearings 122a . 122b makes it workable.

Ein freies Ende der Welle 112 ist mit einer Nabe 148 verbunden, welche einen die Lagerbuchse 114 teilweise umgebenden zylindrischen Ansatz aufweist. Der Lagerspalt 120 umfasst einen axialen Abschnitt, der sich entlang der Welle 112 und der beiden Radiallager 122a, 122b erstreckt, und einen radialen Abschnitt, der sich entlang der Stirnseite der Lagerbuchse 114 und des Axiallagers 126 erstreckt. Eine untere, ebene Fläche der Nabe 148 bildet zusammen mit einer als Lagerfläche 115 ausgebildeten Stirnfläche der Lagerbuchse 114 ein fluiddynamisches Axiallager 126 aus. Die Lagerfläche 115 der Lagerbuchse 114 oder eine als Lagerfläche ausgebildete Oberfläche der gegenüberliegenden Nabe 148 sind mit Lagerrillen 127 versehen, die bei Rotation der Welle 112 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 120 zwischen der Nabe 148 und der Stirnseite der Lagerbuchse 114 befindliche Lagerfluid ausübt, so dass das Axiallager 126 tragfähig wird. Die Lagerrillen 127 des Axiallagers 126 sind vorzugsweise als spiralförmige Lagerrillen 127 ausgebildet. Die Formgebung der Lagerfläche 115 und der Lagerrillen 127 entspricht dabei im Wesentlichen der Darstellung in 2.A free end of the wave 112 is with a hub 148 connected, which one the bearing bush 114 partially surrounding cylindrical neck. The bearing gap 120 includes an axial section extending along the shaft 112 and the two radial bearings 122a . 122b extends, and a radial portion extending along the end face of the bearing bush 114 and the thrust bearing 126 extends. A lower, flat surface of the hub 148 forms together with a storage area 115 trained end face of the bearing bush 114 a fluid dynamic thrust bearing 126 out. The storage area 115 the bearing bush 114 or a trained as a bearing surface surface of the opposite hub 148 are with bearing grooves 127 provided during rotation of the shaft 112 a pumping action on the in the bearing gap 120 between the hub 148 and the end face of the bearing bush 114 located bearing fluid exerts, so that the thrust bearing 126 becomes sustainable. The bearing grooves 127 of the thrust bearing 126 are preferably as helical bearing grooves 127 educated. The shape of the storage area 115 and the bearing grooves 127 corresponds essentially to the illustration in 2 ,

An der Unterseite der Welle 112 ist ein einteilig mit der Welle oder ein separat ausgebildeter Stopperring 113 angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Wellendurchmesser aufweist. Der Stopperring 113 verhindert ein Herausfallen der Welle 112 aus der Lagerbuchse 114. Das Lager ist an dieser Seite der Lagerbuchse 114 durch eine flache Abdeckplatte 130 verschlossen. Zwischen den Oberflächen des Stopperrings 113 und den Oberflächen der Lagerbuchse 114 bzw. der Abdeckplatte 130 verbleibt eine mit Lagerfluid gefüllte Aussparung, die mit dem Lagerspalt 120 verbunden ist. Der Stopperring 113 dreht sich zusammen mit der Welle 112 innerhalb der Aussparung zwischen Lagerbuchse 114 und Abdeckplatte 130 im Lagerfluid.At the bottom of the shaft 112 is a one-piece with the shaft or a separately formed stopper ring 113 arranged, which has an enlarged outer diameter compared to the shaft diameter. The stopper ring 113 prevents the shaft from falling out 112 from the bushing 114 , The bearing is on this side of the bearing bush 114 through a flat cover plate 130 locked. Between the surfaces of the stopper ring 113 and the surfaces of the bearing bush 114 or the cover plate 130 remains a filled with bearing fluid recess, with the bearing gap 120 connected is. The stopper ring 113 turns together with the shaft 112 inside the recess between bearing bush 114 and cover plate 130 in the bearing fluid.

Am radial äußeren Ende des radialen Abschnitts des Lagerspalts 120 ist ein Spalt mit größerem Spaltabstand angeordnet, welcher teilweise als Dichtungsspalt 132 wirkt. Der Spalt erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 120 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang des Außenumfangs der Lagerbuchse 114 zwischen der Lagerbuchse 114 und einem zylindrischen Ansatz der Nabe 148 erstreckt und den Dichtungsspalt 132 bildet. Die äußere Mantelfläche der Lagerbuchse 114 sowie die innere Mantelfläche der Nabe 148 bilden die Begrenzung des Dichtungsspaltes 132. Somit verläuft der Dichtungsspalt 132 etwa parallel zur Rotationsachse 146.At the radially outer end of the radial portion of the bearing gap 120 a gap is arranged with a larger gap distance, which partially as a sealing gap 132 acts. The gap initially extends from the bearing gap 120 radially outwardly and merges into an axial section extending along the outer circumference of the bushing 114 between the bearing bush 114 and a cylindrical hub approach 148 extends and the sealing gap 132 forms. The outer surface of the bearing bush 114 and the inner surface of the hub 148 form the limit of sealing gap 132 , Thus, the sealing gap runs 132 approximately parallel to the axis of rotation 146 ,

In der Lagerbuchse 114 kann ein Rezirkulationskanal 128 vorgesehen sein, der einen am äußeren Rand des Axiallagers 126 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 120 mit einem unterhalb des unteren Radiallagers 122b befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 120 miteinander verbindet und eine Zirkulation des Lagerfluids im Lager unterstützt.In the bearing bush 114 can be a recirculation channel 128 be provided, the one at the outer edge of the thrust bearing 126 located section of the storage gap 120 with one below the lower radial bearing 122b located section of the storage gap 120 interconnects and supports a circulation of the bearing fluid in the camp.

Die Lagerbuchse 114 ist in einer Basisplatte 110 des Spindelmotors angeordnet. Die Nabe 148 weist an ihrem Außenumfang einen umlaufenden Rand auf. An der Basisplatte 110 ist eine die Lagerbuchse 114 umgebende Statoranordnung 142 angeordnet, welche aus einem ferromagnetischen Statorblechpaket sowie aus entsprechenden Statorwicklungen besteht. Diese Statoranordnung 142 ist in einem radialen Abstand umgeben von einem ringförmigen Rotormagneten 144. Der Rotormagnet 144 ist am Innenumfang des umlaufenden Randes der Nabe 148 befestigt. Wenn der Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks eingesetzt wird, trägt die Nabe eine oder mehrere Speicherplatten 152.The bearing bush 114 is in a base plate 110 arranged the spindle motor. The hub 148 has on its outer circumference on a peripheral edge. At the base plate 110 one is the bearing bush 114 surrounding stator assembly 142 arranged, which consists of a ferromagnetic laminated stator core and corresponding stator windings. This stator arrangement 142 is at a radial distance surrounded by an annular rotor magnet 144 , The rotor magnet 144 is on the inner circumference of the circumferential edge of the hub 148 attached. When the spindle motor is used to drive a hard disk drive, the hub carries one or more disks 152 ,

Das Antriebssystem weist einen axialen Versatz (Offset) zwischen der magnetischen Mitte des Rotormagneten 144 und der magnetischen Mitte des Statorblechpaketes 142 auf. Dadurch ergibt sich eine statische, nach unten in Richtung der Basisplatte 110 gerichtete magnetische Kraft. Diese magnetische Kraft ist entgegengesetzt zu der Lagerkraft des Axiallagers 126 gerichtet und dient der axialen Vorspannung des Lagersystems bzw. des Axiallagers 126. Es kann ferner ein ferromagnetischer Ring 140 unterhalb des Rotormagneten 144 angeordnet sein, der zusammen mit dem Rotormagneten 144 eine zusätzlich axiale Kraft zur Vorspannung des Axiallagers 126 erzeugt.The drive system has an axial offset between the magnetic center of the rotor magnet 144 and the magnetic center of the laminated stator core 142 on. This results in a static, downward in the direction of the base plate 110 directed magnetic force. This magnetic force is opposite to the bearing force of the thrust bearing 126 directed and serves the axial bias of the bearing system or the thrust bearing 126 , It can also be a ferromagnetic ring 140 below the rotor magnet 144 be arranged, which together with the rotor magnet 144 an additional axial force to bias the thrust bearing 126 generated.

Die Lagerrillen der Radiallager 122a, 122b sowie die Lagerrillen 127 des Axiallagers 126 können in bekannter Weise und gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mittels eines elektrochemischen Abtragungsverfahrens (ECM Prozess) in die entsprechenden Lagerflächen eingebracht werden. Hierfür wird eine ECM Elektrode verwendet, die auf ihrer Oberfläche ein Abbild der einzubringenden Lagerrillen aufweist. Mittels des ECM Prozesses werden die Lagerrillen 127 des Axiallagers 126 mit einer Tiefe von 8 um +/–2 um in die Oberfläche zumindest eines der gegenüber liegenden Lagerbauteile, bevorzugt in die Lagerbuchse 114 eingebracht. Erfindungsgemäß wird nun vorzugsweise in demselben Arbeitsprozess auch eine Separatornut 124 in das Lagerbauteil eingebracht, nämlich zwischen die entsprechenden Lagerrillen der beiden Radiallager 122a, 122b. Da die Separatornut 124 relativ schmal ist, kann diese sehr gut mittels eines ECM-Verfahrens realisiert werden.The bearing grooves of the radial bearings 122a . 122b as well as the bearing grooves 127 of the thrust bearing 126 can be introduced in a known manner and according to a preferred embodiment of the invention by means of an electrochemical removal process (ECM process) in the corresponding storage areas. For this purpose, an ECM electrode is used, which has on its surface an image of the bearing grooves to be introduced. By means of the ECM process, the bearing grooves 127 of the thrust bearing 126 with a depth of 8 μm +/- 2 μm into the surface of at least one of the opposite bearing components, preferably into the bearing bush 114 brought in. According to the invention, a separator groove is now preferably also used in the same working process 124 introduced into the bearing component, namely between the corresponding bearing grooves of the two radial bearings 122a . 122b , Because the separator groove 124 is relatively narrow, this can be very well realized by means of an ECM method.

Auch die Lagerrillen des in 4 dargestellten Lagers können vorzugsweise mittels ECM Verfahren in die Lagerflächen eingebracht werden.Also the bearing grooves of in 4 shown bearing can preferably be introduced by ECM method in the storage areas.

6 zeigt eine grafische Darstellung eines Vergleichs zwischen der Flughöhe eines herkömmlichen Axiallagers und eines Axiallagers mit den erfindungsgemäßen flachen Lagerrillen aufgetragen über die Drehzahl. Die Kurve 62 zeigt die Flughöhe eines herkömmlichen Axiallagers, wobei man erkennt, dass die Axiallagerflächen erst bei einer Drehzahl von 3500 U/min voneinander abheben. Die Flughöhe nimmt mit steigender Drehzahl etwa linear zu und beträgt beispielsweise bei einer Drehzahl von 4200 U/min 1,2 Mikrometer. Die Kurve 60 zeigt die Flughöhe eines erfindungsgemäßen Axiallagers. Man erkennt deutlich, dass die Axiallagerflächen bereits bei einer Drehzahl von etwas über 1000 U/min voneinander abheben und sich dann die Flughöhe im Wesentlichen linear steigert und bei etwa 2000 U/min bereits knapp 2 Mikrometer beträgt. Dieser Vergleich zeigt, dass die flachen Lagerrillen mit einer Rillentiefe von 8 Mikrometern +/–2 Mikrometern bereits bei niedrigen Drehzahlen eine relativ große Flughöhe des Axiallagers erlauben. Dadurch hebt das Axiallager bereits bei einer Drehzahl von 1000 U/min ab und der mechanische Abrieb an den Lagerflächen verringert sich entsprechend. Dies ist ein wesentlicher Aspekt der Erfindung. 6 shows a graphical representation of a comparison between the altitude of a conventional thrust bearing and a thrust bearing with the flat bearing grooves according to the invention plotted against the rotational speed. The curve 62 shows the altitude of a conventional thrust bearing, it can be seen that the thrust bearing surfaces only stand out at a speed of 3500 rev / min. The altitude increases approximately linearly with increasing speed and is for example at a speed of 4200 rev / min 1.2 microns. The curve 60 shows the flying height of a thrust bearing according to the invention. It can be seen clearly that the thrust bearing surfaces already stand out from one another at a speed of just over 1000 rpm and then the flight altitude increases substantially linearly and is already just under 2 micrometers at about 2000 rpm. This comparison shows that the shallow bearing grooves with a groove depth of 8 microns +/- 2 microns allow a relatively high flying height of the thrust bearing even at low speeds. This raises the thrust bearing already at a speed of 1000 rev / min and the mechanical abrasion on the bearing surfaces is reduced accordingly. This is an essential aspect of the invention.

7 zeigt eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem axialen Spiel s und der Lagerrillentiefe t des Axiallagers. Die linke Darstellung, bezeichnet mit der Bezugsziffer 64, zeigt den Bereich dieses Verhältnisses für ein herkömmliches Axiallager nach dem Stand der Technik. Bei einem herkömmlichen Axiallager eines Spindelmotors zum Antrieb von 2,5 Zoll Festplattenlaufwerken beträgt das minimale Verhältnis 1,67 und das maximale Verhältnis 2,37. 7 shows a graphical representation of the relationship between the axial clearance s and the bearing groove depth t of the thrust bearing. The left illustration, denoted by the reference numeral 64 Fig. 13 shows the range of this ratio for a conventional thrust bearing of the prior art. In a conventional axial bearing of a spindle motor for driving 2.5 inch hard disk drives, the minimum ratio is 1.67 and the maximum ratio is 2.37.

Die rechte Kurve 66 zeigt das entsprechende Verhältnis zwischen Axiallagerspiel s und Tiefe t der Lagerrillen bei einem Axiallager mit erfindungsgemäßen flachen Lagerrillen. Hierbei beträgt das minimale Verhältnis 3,33 und das maximale Verhältnis 4,0. Die Kurven 64 und 66 machen den Unterschied zwischen einem Axiallager nach dem Stand der Technik mit herkömmlichen tiefen Axiallagerrillen und einem Axiallager gemäß der Erfindung mit wesentlich flacheren Axiallagerrillen deutlich.The right curve 66 shows the corresponding relationship between thrust bearing clearance s and depth t of the bearing grooves in a thrust bearing with flat bearing grooves according to the invention. The minimum ratio is 3.33 and the maximum ratio is 4.0. The curves 64 and 66 illustrate the difference between a prior art thrust bearing with conventional deep thrust bearing grooves and a thrust bearing according to the invention with substantially flatter thrust bearing grooves.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 11010, 110
Grundplattebaseplate
12, 11212, 112
Wellewave
113113
Stopperringstopper ring
14, 11414, 114
Lagerbuchsebearing bush
15, 11515, 115
Lagerflächestorage area
15a15a
Rinnegutter
15b15b
Rinnegutter
1616
topfförmiges Lagerbauteilpot-shaped bearing component
17, 11717, 117
Lagerflächestorage area
1818
scheibenförmiges Lagerbauteildisc-shaped bearing component
20, 12020, 120
Lagerspaltbearing gap
22a, 22b22a, 22b
Radiallagerradial bearings
122a, 122b122a, 122b
24, 12424, 124
SeparatornutSeparatornut
26, 12626, 126
Axiallagerthrust
27, 27a, 12727, 27a, 127
Lagerrillenraceways
28, 12828, 128
Rezirkulationskanalrecirculation
30, 13030, 130
Abdeckplattecover
32, 13232, 132
Dichtungsspaltseal gap
3434
Dichtungsspaltseal gap
3636
Pumpdichtungpump seal
36a36a
PumprillenstrukturenPumping groove structures
3838
Stufestep
40, 14040, 140
ferromagnetischer Ringferromagnetic ring
42, 14242, 142
Statoranordnungstator
44, 14444, 144
Rotormagnetrotor magnet
46, 14646, 146
Drehachseaxis of rotation
48, 14848, 148
Nabehub
5050
Jochyoke
52, 15252, 152
Speicherplattedisk
6060
Kurve (Lagerrillentiefe 9 μm)Curve (bearing groove depth 9 μm)
6262
Kurve (Lagerrillentiefe 17 μm)Curve (bearing groove depth 17 μm)
6464
Verhältnis Axialspiel/Lagerrillentiefe (bisher)Ratio axial clearance / bearing groove depth (so far)
6666
Verhältnis Axialspiel/Lagerrillentiefe (Erfindung)Ratio axial clearance / bearing groove depth (invention)
ss
AxiallagerspielAxiallagerspiel
tt
Rillentiefegroove depth

Claims (12)

Lagerfläche (15; 115) mit Lagerrillen (27; 127) eines fluiddynamischen Axiallagers (26; 126), wobei dieser Lagerfläche (15; 115) eine andere Lagerfläche (17; 117) zugeordnet ist, und zwischen den beiden Lagerflächen (15; 115; 17; 117) ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt (20; 120) angeordnet ist, wobei die Lagerrillen (27; 127) eine definierte Tiefe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe t der Lagerrillen (27; 127) 8 μm +/–2 μm beträgt und zwischen den Lagerflächen (15; 115, 17; 117) ein axiales Spiel s von 30 μm +/–10 μm vorgesehen ist.Storage area ( 15 ; 115 ) with bearing grooves ( 27 ; 127 ) of a fluid dynamic thrust bearing ( 26 ; 126 ), this storage area ( 15 ; 115 ) another storage area ( 17 ; 117 ), and between the two storage areas ( 15 ; 115 ; 17 ; 117 ) a bearing gap filled with a bearing fluid ( 20 ; 120 ), wherein the bearing grooves ( 27 ; 127 ) have a defined depth, characterized in that the depth t of the bearing grooves ( 27 ; 127 ) Is 8 μm +/- 2 μm and between the bearing surfaces ( 15 ; 115 . 17 ; 117 ) An axial clearance s of 30 microns +/- 10 microns is provided. Lagerfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Differenz zwischen einen maximalen und einen minimalen axialen Abstand der beiden Lagerflächen (15, 115; 17; 117) das axiale Spiel s des fluiddynamischen Axiallagers (26; 126) bestimmt wird, wobei das Verhältnis zwischen dem axialen Spiel s des Axiallagers (26; 126) und der Tiefe t der Lagerrillen (27; 127) zwischen 3,33 und 4,00 beträgtBearing surface according to claim 1, characterized in that by the difference between a maximum and a minimum axial distance of the two bearing surfaces ( 15 . 115 ; 17 ; 117 ) the axial play s of the fluid dynamic thrust bearing ( 26 ; 126 ), wherein the ratio between the axial play s of the thrust bearing ( 26 ; 126 ) and the depth t of the bearing grooves ( 27 ; 127 ) is between 3.33 and 4.00 Lagerfläche nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagerrillen (27; 127) in derselben geometrischen Ausrichtung in einem Abstand voneinander auf der Lagerfläche (15; 115) angeordnet sind.Bearing surface according to one of claims 1 or 2, characterized in that a plurality of bearing grooves ( 27 ; 127 ) in the same geometric orientation at a distance from each other on the bearing surface ( 15 ; 115 ) are arranged. Lagerfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerrillen (27; 127) spiralförmig auf der Lagerfläche angeordnet sind.Bearing surface according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing grooves ( 27 ; 127 ) are arranged spirally on the bearing surface. Lagerfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerrillen (27a) fischgrätenförmig auf der Lagerfläche angeordnet sind.Bearing surface according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing grooves ( 27a ) are arranged herringbone on the bearing surface. Fluiddynamisches Axiallager mit einem ersten Lagerbauteil (14; 148), das relativ zu einem zweiten Lagerbauteil (16; 114) beweglich, vorzugsweise drehbar, angeordnet ist, wobei Lagerrillen (27; 127) auf einer Lagerfläche (15; 115) eines der Lagerbauteile angeordnet sind, wobei dieser Lagerfläche (15; 115) eine andere Lagerfläche (17; 117) des anderen Lagerbauteils zugeordnet ist, und zwischen den beiden Lagerflächen ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt (20; 120) angeordnet ist, wobei die Lagerrillen (20; 120) eine definierte Tiefe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Lagerrillen (27; 127) 8 μm +/–2 μm beträgt und zwischen den Lagerflächen (15; 115; 17; 117) ein axiales Spiel s von 30 μm +/–10 μm vorgesehen ist.Fluid dynamic thrust bearing with a first bearing component ( 14 ; 148 ), which relative to a second bearing component ( 16 ; 114 ) is movable, preferably rotatable, is arranged, wherein bearing grooves ( 27 ; 127 ) on a storage area ( 15 ; 115 ) of one of the bearing components are arranged, wherein this bearing surface ( 15 ; 115 ) another storage area ( 17 ; 117 ) of the other bearing component is assigned, and between the two bearing surfaces filled with a bearing fluid bearing gap ( 20 ; 120 ), wherein the bearing grooves ( 20 ; 120 ) have a defined depth, characterized in that the depth of the bearing grooves ( 27 ; 127 ) Is 8 μm +/- 2 μm and between the bearing surfaces ( 15 ; 115 ; 17 ; 117 ) An axial clearance s of 30 microns +/- 10 microns is provided. Fluiddynamisches Axiallager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem axialen Spiel s des Axiallagers (26; 126) und der Tiefe t der Lagerrillen (27; 127) zwischen 3,33 und 4,00 beträgtFluid-dynamic thrust bearing according to claim 6, characterized in that the ratio between the axial play s of the thrust bearing ( 26 ; 126 ) and the depth t of the bearing grooves ( 27 ; 127 ) is between 3.33 and 4.00 Fluiddynamisches Axiallager nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagerrillen (27; 127) in derselben geometrischen Ausrichtung in einem Abstand voneinander auf der Lagerfläche (15; 115) angeordnet sind.Fluid dynamic thrust bearing according to one of claims 6 or 7, characterized in that a plurality of bearing grooves ( 27 ; 127 ) in the same geometric orientation at a distance from each other on the bearing surface ( 15 ; 115 ) are arranged. Fluiddynamisches Axiallager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerrillen (27; 127) spiralförmig auf der Lagerfläche angeordnet sind.Fluid dynamic thrust bearing according to one of claims 6 to 8, characterized in that the bearing grooves ( 27 ; 127 ) are arranged spirally on the bearing surface. Fluiddynamisches Axiallager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerrillen (27a) fischgrätenförmig auf der Lagerfläche angeordnet sind. Fluid dynamic thrust bearing according to one of claims 6 to 8, characterized in that the bearing grooves ( 27a ) are arranged herringbone on the bearing surface. Fluiddynamisches Axiallager nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es Teil eines fluiddynamischen Lagersystems zur Drehlagerung eines Spindelmotors ist, wobei der Spindelmotor einen Stator, einen Rotor und ein elektromagnetisches Antriebssystem (42; 44; 142; 144) zum Drehantrieb des Rotors aufweist.Fluid-dynamic thrust bearing according to one of claims 6 to 10, characterized in that it is part of a fluid dynamic bearing system for pivotally mounting a spindle motor, wherein the spindle motor comprises a stator, a rotor and an electromagnetic drive system ( 42 ; 44 ; 142 ; 144 ) to the rotary drive of the rotor. Fluiddynamisches Axiallager nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es Teil eines fluiddynamischen Lagersystems zur Drehlagerung eines Spindelmotors ist, wobei der Spindelmotor Teil eines Festplattenlaufwerks ist und mindestens eine auf dem Rotor angeordnete Speicherplatte (52; 152) drehend antreibt, und das Festplattenlaufwerk ferner eine Lese-Schreibvorrichtung zum Lesen und Schreiben von Daten von und auf die Speicherplatte (52; 152) aufweist.Fluid-dynamic thrust bearing according to one of claims 6 to 11, characterized in that it is part of a fluid dynamic bearing system for pivotally mounting a spindle motor, wherein the spindle motor is part of a hard disk drive and at least one arranged on the rotor disk ( 52 ; 152 ) drives, and the hard disk drive further a read-write device for reading and writing data from and to the disk ( 52 ; 152 ) having.
DE200910054341 2009-11-24 2009-11-24 Bearing surface for fluid dynamic axial bearing, has bearing grooves of fluid-dynamic axial-bearing, where bearing surface is assigned to another bearing surface Ceased DE102009054341A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910054341 DE102009054341A1 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Bearing surface for fluid dynamic axial bearing, has bearing grooves of fluid-dynamic axial-bearing, where bearing surface is assigned to another bearing surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910054341 DE102009054341A1 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Bearing surface for fluid dynamic axial bearing, has bearing grooves of fluid-dynamic axial-bearing, where bearing surface is assigned to another bearing surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009054341A1 true DE102009054341A1 (en) 2011-05-26

Family

ID=43902109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910054341 Ceased DE102009054341A1 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Bearing surface for fluid dynamic axial bearing, has bearing grooves of fluid-dynamic axial-bearing, where bearing surface is assigned to another bearing surface

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009054341A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0844408A2 (en) * 1996-11-25 1998-05-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Fluid bearing apparatus
EP1018605A2 (en) * 1999-01-06 2000-07-12 Konica Corporation Rotary apparatus with dynamic pressure generating grooves
US20020122609A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-05 Masato Gomyo Fluid dynamic pressure bearing apparatus
DE102008052469A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Minebea Co., Ltd. Spindle motor with fluid dynamic bearing system and fixed shaft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0844408A2 (en) * 1996-11-25 1998-05-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Fluid bearing apparatus
EP1018605A2 (en) * 1999-01-06 2000-07-12 Konica Corporation Rotary apparatus with dynamic pressure generating grooves
US20020122609A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-05 Masato Gomyo Fluid dynamic pressure bearing apparatus
DE102008052469A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Minebea Co., Ltd. Spindle motor with fluid dynamic bearing system and fixed shaft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007008860B4 (en) Fluid dynamic bearing with pressure generating surface structures
DE102009019936A1 (en) Fluid dynamic storage system
DE102008031618A1 (en) Fluid-dynamic storage system for spindle motor, has fixed components and rotary component, which is pivoted relative to fixed components around rotational axis
DE102011014369A1 (en) Fluid-dynamic bearing system for rotary mounting of spindle motor that is utilized for rotary driving of magnetic storage disk of hard disk drive, has stopper element arranged at end of shaft and partially formed as integral part of shaft
DE102012010945A1 (en) Fluid-dynamic bearing system for rotational bearing of spindle motor of e.g. disk drives, has sealing gap whose portions are arranged between surfaces of bush and bearing component, and channel whose end opens between portions
DE102009035125A1 (en) Fluid dynamic bearing system for spindle motor that is utilized for driving magnetic storage disk of hard disk drive, has axial section formed by regions of bearing component and rotor component
DE102011014371A1 (en) Fluid dynamic bearing system, particularly for rotational bearing of spindle motor of hard disk drive, comprises primary bearing component, which has bearing bush with bearing borehole, and secondary bearing component with shaft
DE102014007155A1 (en) Fluid dynamic bearing system for a spindle motor
DE102012023854A1 (en) Fluid dynamic bearing system for spindle motor used in disk drive, has axially extending portion that is limited by outer circumferential surface of bearing component and radially opposite inner peripheral surface of rotor component
DE102007054271B4 (en) Fluid dynamic storage system
DE102013017154A1 (en) Fluid dynamic storage system
DE102014010689A1 (en) Fluid dynamic storage system
DE102009054341A1 (en) Bearing surface for fluid dynamic axial bearing, has bearing grooves of fluid-dynamic axial-bearing, where bearing surface is assigned to another bearing surface
DE102011106511A1 (en) Fluid-dynamic bearing system for spindle motor for e.g. 2.5 inch hard disk drive for laptop, has bearing component arranged at shaft, where ratio of length of shaft and mutual distance between radial bearings is larger than specified value
DE102009039063B4 (en) Dynamic pump seal for a fluid dynamic bearing system
DE102014013193A1 (en) Fluid dynamic storage system
DE102009059992A1 (en) Fluid dynamic bearing system for supporting of rotor against stator in spindle motor in hard disk drive for rotary driving of magnetic storage disk, has channels whose sections exhibit increased radial distance to axes than openings
DE102011018358B4 (en) Spindle motor with a fluid dynamic bearing system and hard disk drive with such a spindle motor
DE102009031219A1 (en) Spindle motor for driving hard disk drive, has magnetic prestress-generating unit generating magnetic force for bearing exclusively from components of drive system, where hydraulic and magnetic forces are directed in opposite direction
DE102010047556A1 (en) Fluid dynamic bearing system for spindle motor for hard disk drive, comprises broad sealing portion to seal open end of bearing gap filled with bearing fluid, and sealing portion to seal other open end of bearing gap
DE102008056571A1 (en) Fluid-dynamic bearing system for use in spindle motor utilized for driving storage disk of non removable disk drive assembly, has secondary channel extending over part of length of recirculation channel
DE102013014931A1 (en) Fluid dynamic storage system
DE102007062570B4 (en) Spindle motor with fluid dynamic hybrid bearing
DE102012016575A1 (en) Fluid-dynamic bearing system for spindle motor of hard disk drive, has large diameter portion whose faces form radial bearing, where radial bearing and pumping seal are arranged along large diameter portion of shaft
DE102019120230A1 (en) Fluid dynamic bearing system and spindle motor with such a bearing system

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MINEBEA MITSUMI INC., JP

Free format text: FORMER OWNER: MINEBEA CO., LTD., NAGANO, JP

R082 Change of representative

Representative=s name: RIEBLING, PETER, DIPL.-ING. DR.-ING., DE

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final