DE102017001105A1

DE102017001105A1 - spindle motor

Info

Publication number: DE102017001105A1
Application number: DE102017001105.2A
Authority: DE
Inventors: Timo Schneckenburger; Martin Bauer; Tobias Kirchmeier; Stefan Vogtel
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2017-08-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einem drehbaren Motorbauteil (14), das mittels eines konischen fluiddynamischen Lagersystems relativ zu einem feststehenden Motorbauteil (10) drehbar gelagert ist, wobei das konische fluiddynamische Lagersystem ein feststehendes Lagerbauteil mit einer Welle (12) und zwei an der Welle angeordneten Lagerkonussen (16, 18) aufweist, das mit dem feststehenden Motorbauteil (10) verbunden ist, und ein drehbares Lagerbauteil mit zwei Lagerbuchsen (20, 24) aufweist, das mit dem drehbaren Motorbauteil (14) verbunden ist, wobei jeder Lagerkonus (16, 18) eine konische Lagerfläche und mindestens einen Rezirkulationskanal (44, 46) aufweist, der innerhalb des Lagerkonus' (16, 18) und größtenteils parallel zu Teilen dieser konischen Lagerfläche verläuft, wobei angrenzend an die konische Lagerfläche jeweils ein außen liegender kapillarer Dichtungsspalt (23, 27) angeordnet ist, der durch eine Umfangsfläche des entsprechenden Lagerkonus' (16, 18) und der zugeordneten Lagerbuchse (20, 24) begrenzt ist.The invention relates to a spindle motor with a rotatable motor component (14), which is rotatably mounted relative to a stationary engine component (10) by means of a conical fluid dynamic bearing system, wherein the conical fluid dynamic bearing system a fixed bearing member having a shaft (12) and two on the shaft arranged bearing cones (16, 18) which is connected to the fixed engine component (10), and a rotatable bearing member having two bearing bushes (20, 24) which is connected to the rotatable motor component (14), wherein each bearing cone (16 , 18) has a conical bearing surface and at least one recirculation channel (44, 46) extending within the bearing cone (16, 18) and largely parallel to parts of this conical bearing surface, wherein adjacent to the conical bearing surface in each case an outer capillary sealing gap ( 23, 27) is arranged, which by a peripheral surface of the corresponding bearing cone '(16, 18) and the associated bearing bush (20, 24) is limited.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit einem konischen fluiddynamischen Lagersystem.The invention relates to a spindle motor with a conical fluid dynamic bearing system.

Generell umfasst ein Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem ein drehbares Motorbauteil, das mittels des fluiddynamischen Lagersystems relativ zu einem feststehenden Motorbauteil drehbar gelagert ist, wobei das Lagersystem ein feststehendes Lagerbauteil aufweist, das mit dem feststehenden Motorbauteil verbunden ist, und ein drehbares Lagerbauteil, das mit dem drehbaren Motorbauteil verbunden ist. Das drehbare Motorbauteil wird durch ein elektromagnetisches Antriebssystem rotatorisch angetrieben.In general, a fluid dynamic bearing system spindle motor includes a rotatable engine component rotatably supported by the fluid dynamic bearing system relative to a stationary engine component, the bearing system having a fixed bearing member connected to the stationary engine component and a rotatable bearing member coupled to the rotatable bearing component Engine component is connected. The rotatable engine component is rotationally driven by an electromagnetic drive system.

Die DE 10 2013 009 491 A1 offenbart einen Spindelmotor mit fluiddynamischem konischen Lagersystem, wobei das Lagersystem zwei aneinander angrenzende Lagerbuchsen umfasst, die am Außenumfang einen Bund aufweisen. Die Lagerbuchsen sind in einer Öffnung einer Nabe aufgenommen und dort eingepresst. Vorzugsweise wird die Nabe auf die Lagerbuchsen aufgeschrumpft. Die Bünde der Lagerbuchse liegen auf entsprechenden Auflageflächen der Nabe auf. Nach der Montage der Nabe wird die Baugruppe, bestehend aus den konischen Lagerbuchsen und der Nabe, nochmals nachbearbeitet um sicherzustellen, dass bestimme Flächen der Nabe genau rechtwinklig zur Rotationsachse des Lagers ausgerichtet sind. Beim Maschinieren werden Kühlschmierstoffe verwendet, die aufgrund der Kapillarwirkung in den Spalt zwischen den Auflageflächen und den Bünden der Lagerbuchsen eindringen können und das Lagersystem verunreinigen. Auch durch eine nachfolgende Reinigung können die Kühlschmierstoffrückstände nicht vollständig entfernt werden.The DE 10 2013 009 491 A1 discloses a spindle motor with fluid dynamic conical bearing system, wherein the bearing system comprises two adjacent bearing bushes, which have a collar on the outer circumference. The bushings are received in an opening of a hub and pressed there. Preferably, the hub is shrunk onto the bushings. The collars of the bearing bush lie on corresponding bearing surfaces of the hub. After mounting the hub, the assembly consisting of the conical bushings and the hub is reworked to ensure that certain surfaces of the hub are aligned at right angles to the axis of rotation of the bearing. During machining, cooling lubricants are used, which due to capillary action can penetrate into the gap between the bearing surfaces and the collars of the bearing bushes and contaminate the bearing system. Even a subsequent cleaning, the cooling lubricant residues can not be completely removed.

Die US 6,911,748 B2 offenbart einen Spindelmotor mit einem drehbaren Motorbauteil, das mittels eines konischen fluiddynamischen Lagersystems relativ zu einem feststehenden Motorbauteil drehbar gelagert ist, wobei das konische fluiddynamische Lagersystem ein feststehendes Lagerbauteil mit einer Welle und zwei an der Welle angeordneten Lagerkonussen aufweist, das mit dem feststehenden Motorbauteil verbunden ist, und ein drehbares Lagerbauteil mit zwei Lagerbuchsen aufweist, das mit dem drehbaren Motorbauteil verbunden ist. Jeder Lagerkonus weist eine konische Lagerfläche und mindestens einen Rezirkulationskanal auf, der innerhalb des Lagerkonus' und größtenteils parallel zu Teilen dieser konischen Lagerfläche verläuft, wobei angrenzend an die konische Lagerfläche jeweils ein außen liegender kapillarer Dichtungsspalt angeordnet ist, der durch eine Umfangsfläche des entsprechenden Lagerkonus und eine Lagerabdeckung begrenzt ist. Dadurch wird ein einfaches Design des Spindelmotors erreicht, was die Fertigung erleichtert.The US 6,911,748 B2 discloses a spindle motor having a rotatable motor component rotatably supported by a conical fluid dynamic bearing system relative to a stationary engine component, the conical fluid dynamic bearing system comprising a fixed bearing member having a shaft and two bearing cones arranged on the shaft connected to the stationary engine component , and a rotatable bearing member having two bushings, which is connected to the rotatable engine component. Each bearing cone has a conical bearing surface and at least one recirculation channel, which runs within the bearing cone 'and largely parallel to parts of this conical bearing surface, wherein adjacent to the conical bearing surface in each case an outer capillary sealing gap is arranged, through a peripheral surface of the corresponding bearing cone and a bearing cover is limited. As a result, a simple design of the spindle motor is achieved, which facilitates the production.

Es hat sich herausgestellt, dass es bei herkömmlichen Lagersystemen mit zwei konischen fluiddynamischen Lagern, die durch einen luftgefüllten Freiraum voneinander getrennt sind, vorkommen kann, dass eine geringe Menge an Lagerfluid – insbesondere in diesen luftgefüllten Freiraum – austritt. Dies kann insbesondere bei Stillstand des Lagersystems und bei starker Vibrations- oder Schockeinwirkung vorkommen. Ein Austreten von Lagerfluid aus dem Lagerbereich beeinträchtigt zwar nicht unmittelbar die Funktionsfähigkeit des Lagersystems, es kann aber die Lebensdauer des Lagersystems verringern, da nun weniger Lagerfluid als Vorrat für im Laufe der Zeit verdunstendes Lagerfluid zur Verfügung steht.It has been found that in conventional storage systems with two conical fluid dynamic bearings, which are separated by an air-filled free space, it may happen that a small amount of bearing fluid - especially in this air-filled space - emerges. This can occur in particular when the storage system is at a standstill and in the event of strong vibration or shock. Although leakage of bearing fluid from the storage area does not directly affect the functioning of the storage system, but it can reduce the life of the storage system, since now less storage fluid is available as a supply for evaporating over time bearing fluid.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Spindelmotor mit fluiddynamischem konischen Lagersystem anzugeben, der robust gegenüber Vibrationen bei Stillstand des Motors (non-operating-vibration, NOV) ist.It is the object of the invention to provide a spindle motor with fluid dynamic conical bearing system, which is robust against vibrations when the engine is stopped (non-operating-vibration, NOV).

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spindelmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a spindle motor with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments and further advantageous features of the invention are specified in the dependent claims.

Der Spindelmotor umfasst ein drehbares Motorbauteil, das mittels eines konischen fluiddynamischen Lagersystems relativ zu einem feststehenden Motorbauteil drehbar gelagert ist, wobei das konische fluiddynamische Lagersystem ein feststehendes Lagerbauteil mit einer Welle und zwei an der Welle angeordneten Lagerkonussen aufweist, das mit dem feststehenden Motorbauteil verbunden ist, und ein drehbares Lagerbauteil mit zwei Lagerbuchsen, das mit dem drehbaren Motorbauteil verbunden ist, wobei jeder Lagerkonus eine konische Lagerfläche und mindestens einen Rezirkulationskanal aufweist, der innerhalb des Lagerkonus' und größtenteils parallel zu Teilen dieser konischen Lagerfläche verläuft, wobei angrenzend an die konische Lagerfläche jeweils ein außen liegender kapillarer Dichtungsspalt angeordnet ist, der durch eine Umfangsfläche des entsprechenden Lagerkonus' und der zugeordneten Lagerbuchse begrenzt ist.The spindle motor includes a rotatable motor component rotatably supported by a conical fluid dynamic bearing system relative to a stationary engine component, the conical fluid dynamic bearing system comprising a fixed bearing member having a shaft and two bearing cones arranged on the shaft connected to the stationary engine component. and a rotatable bearing member having two bushings connected to the rotatable motor component, each bearing cone having a conical bearing surface and at least one recirculation channel extending within the bearing cone and substantially parallel to portions of that conical bearing surface adjacent to the conical bearing surface, respectively an outer capillary sealing gap is arranged, which is bounded by a peripheral surface of the corresponding bearing cone 'and the associated bearing bush.

Wirken bei Stillstand des Lagersystems Vibrationen oder Schock auf diesen Spindelmotor ein, so bewegen sich die Lagerbauteile relativ zueinander in axialer Richtung. Dadurch wird Lagerfluid aus den Lagerspalten verdrängt bzw. in die Lagerspalte hineingesaugt. Die Rezirkulationskanäle in den Lagerkonussen verbinden die Enden der Lagerspalte und die jeweiligen kapillaren Dichtungsspalte direkt miteinander. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Rezirkulationskanäle und die kurzen und im Querschnitt ausreichend großen Fluidpassagen zwischen den Abschnitten der Lagerspalte und den Öffnungen der Rezirkulationskanäle werden durch Verdrängung des Lagerfluids hervorgerufene Druckunterschiede im Lager sehr schnell über den Rezirkulationskanal ausgeglichen. Ein Austreten von Lagerfluid aus den konischen fluiddynamischen Lagern bzw. aus den kapillaren Dichtungsspalten wird verhindert.If vibrations or shock act on this spindle motor when the bearing system is at a standstill, the bearing components move relative to each other in the axial direction. As a result, bearing fluid is displaced from the bearing gaps or sucked into the bearing gaps. The recirculation channels in the bearing cones connect the ends of the Bearing column and the respective capillary sealing gaps directly with each other. Due to the inventive design of the recirculation channels and the short and cross-section sufficiently large fluid passages between the sections of the bearing gaps and the openings of the recirculation channels caused by displacement of the bearing fluid pressure differences in the camp are compensated very quickly via the recirculation channel. A leakage of bearing fluid from the conical fluid dynamic bearings or from the capillary sealing gaps is prevented.

Außerdem wird durch die Geometrie der Rezirkulationskanäle eine Ausleitung von im Lagerfluid vorhandenen Luftbläschen über die außen liegenden Dichtungsspalte erleichtert.Moreover, the geometry of the recirculation channels facilitates the discharge of air bubbles present in the bearing fluid via the outer sealing gaps.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen einem innen liegenden kapillaren Dichtungsspalt und dem entsprechenden Lagerkonus eine dynamische Pumpdichtung angeordnet, welche Rillenstrukturen aufweist, die auf der zugeordneten Lagerbuchse und/oder der Welle des feststehenden Lagerbauteils angeordnet sind.In a preferred embodiment of the invention, a dynamic pump seal is arranged between an inner capillary sealing gap and the corresponding bearing cone, which has groove structures which are arranged on the associated bearing bush and / or the shaft of the fixed bearing component.

Eine obere Öffnung des Rezirkulationskanals mündet in den unteren Bereich des außen liegenden Dichtungsspalts, wobei der außen liegende Dichtungsspalt in Richtung seiner Öffnung zunächst eine Engstelle bilden kann und sich jenseits der Engstelle aufweitet. Der Lagerspalt mündet ebenfalls unmittelbar in den Mündungsbereich des Rezirkulationskanals, so dass ein direkter Austausch von Lagerfluid durch die Fluidpassage zwischen dem Lagerspalt und dem Rezirkulationskanal gegeben ist.An upper opening of the recirculation channel opens into the lower region of the outer sealing gap, wherein the outer sealing gap in the direction of its opening can initially form a constriction and widens beyond the constriction. The bearing gap also opens directly into the mouth region of the recirculation channel, so that there is a direct exchange of bearing fluid through the fluid passage between the bearing gap and the recirculation channel.

Die Lagerbuchse weist eine konische Lagerfläche auf, die der konischen Lagerfläche des Lagerkonus' gegenüberliegt und von dieser durch den Lagerspalt getrennt ist. Die beiden Lagerflächen bilden das konische fluiddynamische Lager, wobei vorzugsweise die Lagerfläche der Lagerbuchse mit Lagerrillenstrukturen versehen ist, die über die Abmessungen der Lagerfläche des Lagerkonus' hinausreichen. Die Lagerfläche des Lagerkonus' ist entlang ihres Querschnitts eben ausgebildet, während die Lagerfläche der Lagerbuchse entlang ihres Querschnitts ballig, also leicht konvex ausgebildet sein kann. Die Balligkeit beträgt nur wenige Mikrometer.The bearing bush has a conical bearing surface, which is the conical bearing surface of the bearing cone 'opposite and separated from it by the bearing gap. The two bearing surfaces form the conical fluid dynamic bearing, wherein preferably the bearing surface of the bearing bush is provided with bearing groove structures that extend beyond the dimensions of the bearing surface of the bearing cone '. The bearing surface of the bearing cone 'is flat along its cross-section, while the bearing surface of the bearing bush along its cross-section may be convex, so slightly convex. The crown is only a few microns.

Die Bohrung des Rezirkulationskanals verläuft vorzugsweise in einem Winkel von kleiner oder gleich 20° in Bezug auf die Senkrechte einer Eintrittsfläche der Bohrung des Rezirkulationskanals am Lagerkonus.The bore of the recirculation channel preferably extends at an angle of less than or equal to 20 ° with respect to the vertical of an entrance surface of the bore of the recirculation channel on the bearing cone.

Um das Einbringen der Bohrung für den Rezirkulationskanal zu erleichtern, kann die Bohrung bereits vor der abschließenden Bearbeitung des Lagerkonus' in den Lagerkonus eingebracht werden. Insbesondere die äußere Umfangsfläche des Lagerkonus' wird vorzugsweise nach dem Einbringen des Rezirkulationskanals in ihre endgültige Form gebracht.In order to facilitate the introduction of the bore for the recirculation channel, the bore can be introduced into the storage cone even before the final processing of the storage cone. In particular, the outer peripheral surface of the bearing cone 'is preferably brought into its final shape after the introduction of the recirculation channel.

Eine andere Möglichkeit für ein leichteres Einbringen der Bohrung für den Rezirkulationskanal besteht darin, den Lagerkonus aus zwei Bauteilen herzustellen, wobei die konische Lagerfläche und der Rezirkulationskanal am ersten Bauteil und die den außen liegenden Dichtungsspalt begrenzende innere Umfangsfläche am zweiten Bauteil vorgesehen sind. Nach der Fertigstellung der Einzelbauteile werden diese zum fertigen Lagerkonus verbunden. Hierbei bildet das den außen liegenden Dichtungsspalt begrenzende zweite Bauteil zwischen der oberen Mündung des Rezirkulationskanals und dem weiteren Verlauf des außen liegenden Dichtungsspalts zusammen mit der Lagerbuchse die Engstelle.Another possibility for easier insertion of the bore for the recirculation channel is to produce the bearing cone of two components, wherein the conical bearing surface and the recirculation channel on the first component and the outer circumferential gap limiting inner peripheral surface are provided on the second component. After completion of the individual components, these are connected to the finished storage cone. In this case, the second component delimiting the outer sealing gap between the upper mouth of the recirculation channel and the further course of the outer sealing gap together with the bearing bush forms the constriction.

Erfindungsgemäß kann der Lagerkonus nach einem bestimmten Verfahren hergestellt werden. Gemäß einem ersten Verfahren wird in einem ersten Schritt der Lagerkonus vorgefertigt, wobei insbesondere die äußere Umfangsfläche noch nicht ihre endgültige Formgebung aufweist. In einem zweiten Schritt wird mindestens ein Rezirkulationskanal in den Lagerkonus eingebracht. Schließlich wird in einem dritten Schritt der Lagerkonus nochmal bearbeitet und insbesondere die äußere Umfangsfläche in ihre endgültige Form gebracht.According to the invention, the storage cone can be produced by a specific method. According to a first method, the bearing cone is prefabricated in a first step, wherein in particular the outer peripheral surface does not yet have its final shape. In a second step, at least one recirculation channel is introduced into the storage cone. Finally, in a third step, the storage cone is processed again and in particular brought the outer peripheral surface in its final form.

Gemäß einem zweiten Verfahren wird der Lagerkonus aus zwei Bauteilen hergestellt. In einem ersten Schritt werden ein erstes und ein zweites Bauteil einzeln angefertigt. In einem zweiten Schritt wird in das erste Bauteil mindestens ein Rezirkulationskanal eingebracht. Das erste Bauteil ist insbesondere derart geformt, dass der Rezirkulationskanal einfach und mit geringem Aufwand gebohrt werden kann. In einem dritten Schritt wird das zweite Bauteil mit dem ersten Bauteil zu einem fertigen Lagerkonus verbunden.According to a second method, the bearing cone is made of two components. In a first step, a first and a second component are made individually. In a second step, at least one recirculation channel is introduced into the first component. The first component is in particular shaped such that the recirculation channel can be drilled easily and with little effort. In a third step, the second component is connected to the first component to a finished storage cone.

Der erfindungsgemäße Spindelmotor kann vorzugsweise zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks, eines Lüfters, eines Laserscanners oder von anderen elektrischen Geräten mit elektromotorisch bewegten Teilen eingesetzt werden.The spindle motor according to the invention can preferably be used to drive a hard disk drive, a fan, a laser scanner or other electrical devices with parts moved by an electric motor.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.Hereinafter, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings, resulting in further features and advantages of the invention.

1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem. 1 shows a section through a spindle motor according to the invention with a fluid dynamic bearing system.

2 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante des oberen konischen fluiddynamischen Lagers. 2 shows an enlarged partial section through a further embodiment of the upper conical fluid dynamic bearing.

3 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Dichtungselemente. 3 shows an enlarged partial section through a further embodiment of the sealing elements according to the invention.

4 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Dichtungselemente. 4 shows an enlarged partial section through a further embodiment of the sealing elements according to the invention.

5 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Dichtungselemente. 5 shows an enlarged partial section through a further embodiment of the sealing elements according to the invention.

6 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausgestaltung von 2. 6 shows an enlarged partial section through a modified embodiment of 2 ,

7 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. 7 shows an enlarged partial section through a further embodiment of the invention.

8 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. 8th shows an enlarged partial section through a further embodiment of the invention.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem. Das fluiddynamische Lagersystem umfasst zwei konische fluiddynamische Lager 60, 62, die axial gegeneinander wirken und somit das Lagersystem in Position halten. 1 shows a spindle motor according to the invention with a fluid dynamic bearing system. The fluid dynamic bearing system comprises two conical fluid dynamic bearings 60 . 62 , which act axially against each other and thus keep the storage system in position.

Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, auf der alle Motorkomponenten angeordnet sind.The spindle motor comprises a base plate 10 on which all engine components are arranged.

Die Basisplatte 10 weist eine Bohrung auf, in welcher ein Ende einer feststehenden zylindrischen Welle 12 gehalten ist. An dem freien Ende der Welle 12 ist ein erster Lagerkonus 16 befestigt. In einem axialen Abstand zum ersten Lagerkonus 16 ist oberhalb der Basisplatte 10 ein zweiter Lagerkonus 18 befestigt. Die beiden Lagerkonusse 16, 18 sind beispielsweise auf die Welle 12 aufgepresst und besitzen konische Lagerflächen, die einander zugewandt sind. Die Welle 12 bildet zusammen mit den beiden Lagerkonussen 16, 18 das feststehende Lagerbauteil, das in der Basisplatte 10 gehalten ist. Die Basisplatte 10 ist Teil des feststehenden Motorbauteils.The base plate 10 has a bore in which one end of a fixed cylindrical shaft 12 is held. At the free end of the shaft 12 is a first storage bonus 16 attached. At an axial distance to the first bearing cone 16 is above the base plate 10 a second storage bonus 18 attached. The two storage cones 16 . 18 are for example on the wave 12 pressed and have conical bearing surfaces which face each other. The wave 12 forms together with the two storage concessions 16 . 18 the fixed bearing component in the base plate 10 is held. The base plate 10 is part of the fixed engine component.

Das Lagersystem umfasst eine erste Lagerbuchse 20, die eine zylindrische Lagerbohrung mit einer einseitigen konischen Aussparung aufweist, und eine zweite Lagerbuchse, die ebenfalls eine zylindrische Lagerbohrung mit einer einseitigen konischen Aussparung aufweist. Die Welle 12 ist durch die zylindrische Lagerbohrung der ersten Lagerbuchse 20 hindurchgeführt, so dass der erste Lagerkonus 16 in der konischen Aussparung der ersten Lagerbuchse 20 positioniert ist. Die Welle 12 ist ebenfalls durch die zylindrische Lagerbohrung der zweiten Lagerbuchse 24 hindurchgeführt, so dass der zweite Lagerkonus 18 in der konischen Aussparung einer zweiten Lagerbuchse 24 positioniert ist.The storage system comprises a first bearing bush 20 comprising a cylindrical bearing bore having a one-sided conical recess, and a second bearing bush also having a cylindrical bearing bore with a one-sided conical recess. The wave 12 is through the cylindrical bearing bore of the first bearing bush 20 passed so that the first storage cone 16 in the conical recess of the first bearing bush 20 is positioned. The wave 12 is also through the cylindrical bearing bore of the second bearing bush 24 passed through, so that the second storage cone 18 in the conical recess of a second bearing bush 24 is positioned.

Die durch die konische Aussparung der ersten Lagerbuchse 20 gebildete konische Lagerfläche und die konischen Lagerflächen des ersten Lagerkonus' 16 sind durch einen ersten Lagerspalt 22 voneinander getrennt und bilden das erste konische fluiddynamische Lager 60. Der Lagerspalt 22 setzt sich zwischen dem Innenumfang der Lagerbohrung der ersten Lagerbuchse 20 und dem Außenumfang der Welle 12 in Richtung zur zweiten Lagerbuchse 24 fort und ist vollständig mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt.The through the conical recess of the first bearing bush 20 formed conical bearing surface and the conical bearing surfaces of the first bearing cone 16 are through a first bearing gap 22 separated from each other and form the first conical fluid dynamic bearing 60 , The bearing gap 22 sits between the inner circumference of the bearing bore of the first bearing bush 20 and the outer circumference of the shaft 12 towards the second bearing bush 24 and is completely filled with a bearing fluid, such as a bearing oil.

Die durch die konische Aussparung der zweiten Lagerbuchse 24 gebildete konische Lagerfläche und die konischen Lagerflächen des zweiten Lagerkonus' 18 sind durch einen zweiten Lagerspalt 26 voneinander getrennt und bilden das zweite konische fluiddynamische Lager 62. Der zweite Lagerspalt 26 setzt sich zwischen dem Innenumfang der Lagerbohrung der zweiten Lagerbuchse 24 und dem Außenumfang der Welle 12 in Richtung der ersten Lagerbuchse 20 fort und ist vollständig mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt.The through the conical recess of the second bearing bush 24 formed conical bearing surface and the conical bearing surfaces of the second bearing cone ' 18 are through a second bearing gap 26 separated from each other and form the second conical fluid dynamic bearing 62 , The second bearing gap 26 settles between the inner circumference of the bearing bore of the second bearing bush 24 and the outer circumference of the shaft 12 in the direction of the first bearing bush 20 and is completely filled with a bearing fluid, such as a bearing oil.

Der erste und der zweite Lagerspalt 22, 26 sind nicht flüssigkeitsleitend miteinander verbunden, sondern bilden eigene Fluidsysteme. Die offenen Enden der beiden Lagerspalte 22, 26 sind durch kapillare Dichtungsspalte 23, 27 und 25, 29 abgedichtet. Zusätzlich können auf den Lagerbuchsen 20, 24 und/oder der Welle 12 Rillenstrukturen 60a angeordnet sein, die als dynamische Pumpdichtungen 54, 56 wirken. Weiterhin befinden sich ein oder mehrere Rezirkulationskanäle 44, 46 innerhalb des ersten und des zweiten Lagerkonus' 16, 18. Abdeckkappen 32, 34 verschließen die konischen fluiddynamischen Lager nach außen. Auf einer oder auf beiden Lagerflächen der Lagerkonusse 16, 18 oder der Lagerbuchsen 20, 24 sind Lagerrillenstrukturen 60a angeordnet, die bei einer Rotation der Lager eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid in den Lagerspalten 22, 26 ausüben, so dass in den Lagerspalten 22, 26 ein hydrodynamischer Druck erzeugt wird, der die beiden Lager tragfähig macht.The first and the second bearing gap 22 . 26 are not connected to each other fluid-conducting, but form their own fluid systems. The open ends of the two bearing gaps 22 . 26 are through capillary sealing gaps 23 . 27 and 25 . 29 sealed. In addition, on the bushings 20 . 24 and / or the wave 12 groove structures 60a be arranged as dynamic pumping seals 54 . 56 Act. Furthermore, there are one or more recirculation channels 44 . 46 within the first and second storage bonus 16 . 18 , caps 32 . 34 close the conical fluid dynamic bearings to the outside. On one or both storage surfaces of the storage cones 16 . 18 or the bearing bushes 20 . 24 are bearing groove structures 60a arranged on a rotation of the bearing pumping action on the bearing fluid in the bearing columns 22 . 26 exercise, so in the bearing columns 22 . 26 a hydrodynamic pressure is generated, which makes the two bearings viable.

Die außen liegenden Enden des ersten Lagerspalts 22 und des zweiten Lagerspalts 26 sind jeweils durch einen außen liegenden kapillaren Dichtungsspalt 23, 27 abgedichtet. Die innen liegenden Enden des ersten und des zweiten Lagerspalts 22, 26 sind jeweils durch einen innen liegenden Dichtungsspalt 25, 29 abgedichtet.The outer ends of the first bearing gap 22 and the second storage gap 26 are each by an outer capillary sealing gap 23 . 27 sealed. The inner ends of the first and the second bearing gap 22 . 26 are each by an inner sealing gap 25 . 29 sealed.

Entlang der axial verlaufenden Abschnitte der Lagerspalte 22, 26, welche jeweils durch die äußere Umfangsfläche der Welle 12 und eine inneren Umfangsfläche der beiden Lagerbuchsen 20, 24 begrenzt sind, ist jeweils eine dynamische Pumpdichtung 54, 56 angeordnet. Die dynamischen Pumpdichtungen 54, 56 weisen Rillenstrukturen auf, die auf der Oberfläche der Welle oder der Oberfläche der Lagerbuchse oder auf beiden Oberflächen angeordnet sind. Die Lagerrillenstrukturen erzeugen bei Drehung des Lagers eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid, die das Lagerfluid in Richtung der Lagerkonusse befördert. Dadurch unterstützen die dynamischen Pumpdichtungen 54, 56 die Dichtwirkung der zugeordneten innen liegenden kapillaren Dichtungsspalte 25, 29.Along the axially extending sections of the bearing gaps 22 . 26 , which respectively through the outer peripheral surface of the shaft 12 and an inner one Peripheral surface of the two bushings 20 . 24 are each a dynamic pumping seal 54 . 56 arranged. The dynamic pump seals 54 . 56 have groove structures, which are arranged on the surface of the shaft or the surface of the bearing bush or on both surfaces. The bearing groove structures generate a pumping action on the bearing fluid as the bearing rotates, which forces the bearing fluid toward the bearing cone. This is supported by the dynamic pumping seals 54 . 56 the sealing effect of the associated inner capillary sealing gaps 25 . 29 ,

Die beiden Lagerbuchsen 20 und 24 grenzen einander an, sind jedoch durch eine Dichtungsscheibe 28 voneinander getrennt, die gleichzeitig zur Kompensation der Wärmeausdehnung der Bauteile dient und als Dichtung gegen Kühlschmierstoffe und Reinigungsmittel wirkt. Der Zwischenraum 58, der zwischen den beiden Lagerbuchsen 20, 24, der Welle 12 und der Dichtungsscheibe 28 gebildet wird, ist belüftet, um einen Druckausgleich herzustellen. Zur Belüftung kann die Welle 12 eine entsprechende Bohrung 42 aufweisen, die über eine Querbohrung 42a den Zwischenraum 58 zwischen den Lagerbuchsen 22, 24 mit der Umgebung verbindet.The two bushings 20 and 24 adjoin each other but are through a sealing washer 28 separated, which also serves to compensate for the thermal expansion of the components and acts as a seal against cooling lubricants and cleaning agents. The gap 58 that is between the two bushings 20 . 24 , the wave 12 and the sealing washer 28 is formed, is vented to create a pressure equalization. For ventilation, the shaft 12 a corresponding hole 42 have, over a transverse bore 42a the gap 58 between the bushings 22 . 24 connects with the environment.

Die beiden Lagerbuchsen 20, 24 bilden das drehbare Lagerbauteil des fluiddynamischen Lagersystems und sind in einer Öffnung der Nabe 14, vorzugsweise mittels Presssitz, befestigt. Die Nabe 14 bildet einen Teil des drehbaren Motorbauteils.The two bushings 20 . 24 Form the rotatable bearing component of the fluid dynamic bearing system and are in an opening of the hub 14 , preferably by means of press fit, attached. The hub 14 forms part of the rotatable engine component.

Beide Lagerbuchsen 20 und 24 weisen am Außenumfang je einen Bund 20a, 24a auf, der auf einer Stirnseite des Randbereichs 14a der Öffnung der Nabe 14 aufliegt und die Lagerbuchsen 20, 24 relativ zur Nabe ausrichtet. Ein erstes Dichtungselement 48 kann zwischen einer ringförmigen radial verlaufenden Dichtungsfläche am Bund 20a der ersten Lagerbuchse 20 und einer ringförmigen radial verlaufenden Dichtungsfläche 14a der Nabe 14 angeordnet sein. Ebenso kann ein zweites Dichtungselement 48 zwischen einer ringförmigen radial verlaufenden Dichtungsfläche am Bund 24a der zweiten Lagerbuchse 24 und einer ringförmigen radial verlaufenden Dichtungsfläche 14a der Nabe 14 angeordnet sein.Both bushings 20 and 24 each have a collar on the outer circumference 20a . 24a on, on a front side of the edge area 14a the opening of the hub 14 rests and the bushings 20 . 24 Aligns relative to the hub. A first sealing element 48 may be between an annular radially extending sealing surface on the collar 20a the first bearing bush 20 and an annular radially extending sealing surface 14a the hub 14 be arranged. Likewise, a second sealing element 48 between an annular radially extending sealing surface on the collar 24a the second bearing bush 24 and an annular radially extending sealing surface 14a the hub 14 be arranged.

Die Nabe 14 wird durch Aufschrumpfen mit den Lagerbuchsen 20, 24 verbunden, wobei die Nabe 14 auf eine Temperatur zwischen beispielsweise 150° und 250°C erhitzt wird und sich dadurch ausdehnt. Die Lagerbuchsen 20, 24 werden während des Fertigungsprozesses nacheinander in die Öffnung der Nabe 14 eingepresst.The hub 14 is by shrinking with the bushings 20 . 24 connected, with the hub 14 is heated to a temperature between, for example, 150 ° and 250 ° C and thereby expands. The bearing bushes 20 . 24 During the manufacturing process one after the other into the opening of the hub 14 pressed.

Die Dichtungselemente 48 bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff. Beim Aufschrumpfprozess zwischen der Nabe 14 und den Lagerbuchsen 20, 24 ist die Temperatur derart gewählt, dass der thermoplastische Kunststoff der Dichtungselemente 48 mit den Dichtungsflächen 14a der Nabe 14 und der jeweiligen Lagerbuchse 20, 24 verschmilzt.The sealing elements 48 are preferably made of a thermoplastic material. During the shrinking process between the hub 14 and the bushings 20 . 24 the temperature is chosen such that the thermoplastic of the sealing elements 48 with the sealing surfaces 14a the hub 14 and the respective bearing bush 20 . 24 merges.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können hitzebeständige gummielastische Dichtungselemente 48 verwendet werden, die beim Schrumpfprozess nicht mit den Dichtungsflächen der Nabe 14 und den Dichtungsflächen der Lagerbuchsen 20, 24 verschmelzen. Als Werkstoff für solche Dichtungselemente eignen sich insbesondere hitze- und ölbeständige Elastomere.In another embodiment of the invention, heat-resistant rubber-elastic sealing elements 48 used during the shrinking process, not with the sealing surfaces of the hub 14 and the sealing surfaces of the bushings 20 . 24 merge. As a material for such sealing elements are in particular heat and oil resistant elastomers.

Der Spindelmotor beziehungsweise die Nabe 14 und die beiden mit der Nabe 14 verbundenen Lagerbuchsen 20, 24 wird bzw. werden angetrieben durch ein elektromagnetisches Antriebssystem, das aus einer an der Basisplatte 10 befestigten Statoranordnung 36 besteht, und einem Rotormagneten 38, der gegenüberliegend der Statoranordnung sowie diese zentrisch umfassend an einem Innenumfang der Nabe 14 angeordnet ist. Der Rotormagnet 38 kann von einem Joch 40 als magnetischer Rückschluss des Rotormagneten 38 umgeben sein.The spindle motor or the hub 14 and the two with the hub 14 connected bearing bushes 20 . 24 is driven by an electromagnetic drive system, which consists of a on the base plate 10 attached stator assembly 36 consists, and a rotor magnet 38 , which is opposite to the stator assembly as well as this centering on an inner circumference of the hub 14 is arranged. The rotor magnet 38 can from a yoke 40 as magnetic inference of the rotor magnet 38 be surrounded.

2 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Spindelmotors. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit denselben Funktionen sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie in 1 und 3 verwendet werden und beschrieben sind. 2 shows an enlarged partial section through a modified embodiment of a spindle motor according to the invention. The same components or components with the same functions are provided with the same reference numerals as in 1 and 3 are used and described.

Der Bund 20a der Lagerbuchse 20 liegt auf einer entsprechenden stirnseitigen Dichtungsfläche der Nabe auf. Zwischen dem Bund 20a und der Dichtungsfläche 14a der Nabe 14 ist ein Dichtungselement 48 angeordnet. Das Dichtungselement kann aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen oder ein gummielastisches Dichtungselement sein.The Bund 20a the bearing bush 20 lies on a corresponding end-side sealing surface of the hub. Between the bunch 20a and the sealing surface 14a the hub 14 is a sealing element 48 arranged. The sealing element may consist of a thermoplastic material or be a rubber-elastic sealing element.

Die Abdeckkappe 32, die das Lagersystem nach oben verschließt, liegt auf einem Rand 20b der Lagerbuchse 20 auf und ist über den Rand 20b aufgepresst. Die Abdeckkappe 32 ist beispielsweise zusätzlich mittels Klebstoff 52 am Rand 20b befestigt.The cap 32 , which closes the storage system up, lies on one edge 20b the bearing bush 20 up and over the edge 20b pressed. The cap 32 is, for example, additionally by means of adhesive 52 on the edge 20b attached.

Zwischen der oberen Stirnseite des Randes 20b und der Unterseite der Abdeckkappe kann ein ringförmiges Dichtungselement 50 vorgesehen sein. Das Dichtungselement 50 besteht vorzugsweise aus einem gummielastischen Material und verhindert, dass Lagerfluid über den Spalt zwischen dem Rand 20b der Lagerbuchse 20 und der Abdeckkappe 32 aus dem Dichtungsbereich des Lagers entweichen kann.Between the upper end of the edge 20b and the underside of the cap may be an annular sealing element 50 be provided. The sealing element 50 preferably consists of a rubber elastic material and prevents bearing fluid over the gap between the edge 20b the bearing bush 20 and the cap 32 can escape from the sealing area of the bearing.

Ebenso kann zwischen der Stirnseite eines unteren Randes der zweiten Lagerbuchse 24 und der Innenseite der unteren Abdeckkappe 34 ein gleichartiges ringförmiges Dichtungselement vorgesehen sein. Spindelmotoren mit fluiddynamischen Lagersystemen und mindestens einer Abdeckkappe, beispielsweise STTCA Lagersysteme wie sie auch in der DE 10 2012 023 854 offenbart sind, können ebenso mit dem erfindungsgemäßen ringförmigen Dichtungselement versehen sein.Likewise, between the front side of a lower edge of the second bearing bush 24 and the inside of the lower cap 34 one be provided similar annular sealing element. Spindle motors with fluid dynamic bearing systems and at least one cap, for example, STTCA storage systems as in the DE 10 2012 023 854 can also be provided with the annular sealing element according to the invention.

3, 4 und 5 zeigen einen vergrößerten Teilschnitt durch weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Dichtungselements eines Spindelmotors. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit denselben Funktionen sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie in 1 und 2 verwendet werden und beschrieben sind. 3 . 4 and 5 show an enlarged partial section through further embodiments of the sealing element according to the invention a spindle motor. The same components or components with the same functions are provided with the same reference numerals as in 1 and 2 are used and described.

Das in 3 gezeigte ringförmige Dichtungselement 50 zwischen der oberen Stirnseite des Randes 20b der Lagerbuchse und der Unterseite der Abdeckkappe 32 kann in seinem Innendurchmesser kleiner ausgeführt sein als der Innendurchmesser des Randes 20b der Lagerbuchse und so den kapillaren Dichtungsspalt 23 teilweise überdecken. Zusätzlich zur Abdichtung des Spalts zwischen dem Rand 20b der Lagerbuchse 20 und der Abdeckkappe 32 wird dadurch insbesondere im Falle eines Schocks oder durch Vibrationen losgelöstes Lageröl gestoppt und am Weiterfluss aus dem Lagersystem gehindert. Des Weiteren wird der kapillare Dichtungsspalt 23 durch das bis nahe an den Lagerkonus 16 heranreichende Dichtungselement 50 partiell verengt, was zu einer niedrigeren Evaporisationsrate des Lagerfluids führt.This in 3 shown annular sealing element 50 between the upper end of the edge 20b the bearing bush and the underside of the cap 32 can be made smaller in its inner diameter than the inner diameter of the edge 20b the bearing bush and so the capillary sealing gap 23 partially cover. In addition to sealing the gap between the edge 20b the bearing bush 20 and the cap 32 As a result, in particular in the case of a shock or vibration-released bearing oil is stopped and prevented from flowing from the storage system. Furthermore, the capillary sealing gap 23 through to close to the storage cone 16 approaching sealing element 50 partially narrowed, resulting in a lower evaporation rate of the bearing fluid.

4 zeigt ein ringförmiges Dichtungselement 50, das die Unterseite der Abdeckkappe teilweise bis vollständig bedeckt und das im Innendurchmesser bis nahe an die Welle 12 heranreicht. Dadurch kann das ansonsten erforderliche Aufbringen einer Barriereschicht (Barrierfilm-Lack) an der Innenseite der Abdeckkappe 34 gegen benetzendes Lageröl entfallen, wenn das Dichtungselement 50 aus einem ölabweisenden Material, beispielsweise PTFE, gefertigt ist. 4 shows an annular sealing element 50 , which covers the bottom of the cap partially to completely and the inside diameter to close to the shaft 12 zoom ranges. As a result, the otherwise required application of a barrier layer (barrier film paint) on the inside of the cap 34 against wetting bearing oil accounts if the sealing element 50 made of an oil-repellent material, such as PTFE.

5 zeigt ein ringförmiges Dichtungselement 50 zwischen der oberen Stirnseite des Randes 20b der Lagerbuchse und der Unterseite der Abdeckkappe 32, welches den kapillaren Dichtungsspalt 23 überdeckt und in den Hohlraum zwischen Abdeckkappe 32 und den Lagerkonus hineinragt. Dadurch wird insbesondere im Falle eines Schocks oder durch Vibrationen losgelöstes Lageröl gestoppt, und speziell in einem Hohlraum mit einem sich in Richtung der Welle 30 nach außen verjüngenden, weitgehend radial verlaufenden kapillaren Dichtspalt (29) kann durch das Dichtungselement 50 der Weiterfluss des Lageröls aus dem Lagersystem heraus erschwert oder verhindert werden. Hierbei unterteilt das Dichtungselement 50 den großen, radial verlaufenden kapillaren Dichtspalt 29 in zwei kleinere Dichtspalte, die einen größeren Abstand zur Welle 30 aufweisen, als der sich in Richtung der Welle verjüngende kapillare Dichtspalt 29 und somit die Sicherheit gegen Ölverluste weiter erhöht wird. 5 shows an annular sealing element 50 between the upper end of the edge 20b the bearing bush and the underside of the cap 32 , which is the capillary sealing gap 23 covered and in the cavity between cap 32 and the storage cone protrudes. As a result, in particular in the case of a shock or vibrations, dissolved bearing oil is stopped, and in particular in a cavity with one in the direction of the shaft 30 outwardly tapering, largely radially extending capillary sealing gap ( 29 ) can through the sealing element 50 the flow of the bearing oil out of the storage system difficult or prevented. Here, the sealing element divided 50 the large, radially extending capillary sealing gap 29 in two smaller sealing gaps, which are a greater distance to the shaft 30 have, as the tapered in the direction of the shaft capillary sealing gap 29 and thus the safety against oil losses is further increased.

6 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch ein ähnliches oberes konisches fluiddynamisches Lager von 1. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit denselben Funktionen sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie in 1 verwendet werden und beschrieben sind. 6 shows an enlarged partial section through a similar upper conical fluid dynamic bearing of 1 , The same components or components with the same functions are provided with the same reference numerals as in 1 are used and described.

In der vergrößerten Darstellung erkennt man, dass mindestens ein Rezirkulationskanal 44 innerhalb des Lagerkonus' 16 angeordnet ist und parallel zur konischen Lagerfläche des Lagerkonus' 16 verläuft. Der Rezirkulationskanal 44 verläuft schräg zur Rotationsachse 30 des Lagers. Eine untere Mündung 44a des Rezirkulationskanals 44 mündet an einer der Welle 12 zugewandten Fläche des Lagerkonus' 16 und ist durch eine nach unten offene ringförmige Öffnung mit dem Lagerspalt 22 verbunden. Eine obere Öffnung 44b des Rezirkulationskanals 44 mündet in den unteren Bereich des außen liegenden Dichtungsspalts 23. Im weiteren Verlauf weitet sich der Dichtungsspalt in Richtung seines offenen Endes auf.In the enlarged view it can be seen that at least one recirculation channel 44 within the storage bonus 16 is arranged and parallel to the conical bearing surface of the storage cone ' 16 runs. The recirculation channel 44 runs obliquely to the axis of rotation 30 of the camp. A lower mouth 44a of the recirculation channel 44 flows at one of the wave 12 facing surface of the storage cone ' 16 and is through a downwardly open annular opening with the bearing gap 22 connected. An upper opening 44b of the recirculation channel 44 opens into the lower area of the outer sealing gap 23 , In the further course, the sealing gap widens in the direction of its open end.

Der außen liegende Dichtungsspalt 23 ist durch eine äußere Umfangsfläche des Lagerkonus 16 und eine innere Umfangsfläche der zugeordneten Lagerbuchse 20 begrenzt. Die äußere Umfangsfläche des Lagerkonus' 16 ist vorzugsweise leicht schräg nach innen in Richtung zur Rotationsachse 30 geneigt, während die innere Umfangsfläche der Lagerbuchse 20 entweder parallel zur Rotationsachse oder ebenfalls geringfügig in Richtung zur Rotationsachse geneigt ist. Dadurch erhält der ringförmige Dichtungsspalt 23 einen konischen Querschnitt.The outer sealing gap 23 is by an outer peripheral surface of the bearing cone 16 and an inner peripheral surface of the associated bushing 20 limited. The outer peripheral surface of the bearing cone 16 is preferably slightly inclined inwards in the direction of the axis of rotation 30 inclined while the inner peripheral surface of the bearing bush 20 either parallel to the axis of rotation or also slightly inclined in the direction of the axis of rotation. This gives the annular sealing gap 23 a conical cross section.

Die konische Lagerfläche der Lagerbuchse 20 liegt der konischen Lagerfläche des Lagerkonus' 16 gegenüber und ist von dieser durch den Lagerspalt 22 getrennt. Vorzugsweise weist die Lagerfläche der Lagerbuchse 20 Lagerrillenstrukturen 60a auf, die über die Kanten der gegenüberliegenden Lagerfläche des Lagerkonus' 16 hinausreichen, so dass die Lagerrillenstrukturen 60a in den Bereich der unteren Öffnung 44a und in den Bereich der oberen Öffnung 44b des Rezirkulationskanals 44 durchbrechen.The conical bearing surface of the bearing bush 20 is the conical bearing surface of the bearing cone ' 16 opposite and is from this through the bearing gap 22 separated. Preferably, the bearing surface of the bearing bush 20 Bearing groove structures 60a over the edges of the opposite bearing surface of the storage cone ' 16 extend out so that the bearing groove structures 60a in the area of the lower opening 44a and in the area of the upper opening 44b of the recirculation channel 44 break through.

Die Bohrung für den Rezirkulationskanal 44 wird erfindungsgemäß vor der endgültigen Bearbeitung des Lagerkonus' 16 eingebracht. Im Bereich der späteren oberen Öffnung des Rezirkulationskanals 44b hat der Lagerkonus zunächst die durch die gestrichelte Linie angedeutete Form. Die angedeutete Fläche 66, auf welcher die Bohrung für den Rezirkulationskanal 44 angesetzt wird, liegt senkrecht zum Verlauf des Rezirkulationskanals 44, was ein genaues Bohren erleichtert. Nach dem Bohren des Rezirkulationskanals 44 wird der Lagerkonus nochmals bearbeitet und in seine endgültige Form gebracht. Der Fluidpegel (Meniskus 64) des Lagerfluids befindet sich vorzugsweise oberhalb der oberen Öffnung des Rezirkulationskanals 44b im Dichtungsspalt 23.The bore for the recirculation channel 44 According to the invention before the final processing of the storage cone ' 16 brought in. In the area of the later upper opening of the recirculation channel 44b the bearing cone initially has the shape indicated by the dashed line. The indicated area 66 on which the bore for the recirculation channel 44 is set, is perpendicular to the course of the recirculation channel 44 , what a accurate drilling easier. After drilling the recirculation channel 44 The storage bonus is processed again and brought into its final form. The fluid level (meniscus 64 ) of the bearing fluid is preferably located above the upper opening of the recirculation passage 44b in the sealing gap 23 ,

7 zeigt eine gegenüber 6 leicht abgewandelte weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Lagersystems des Spindelmotors. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit denselben Funktionen sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie in 1 und 6 verwendet werden und beschrieben sind. In Unterschied zu 6 besitzt der Lagerkonus 16 an seiner äußeren Umfangsfläche eine ringförmige Aussparung oder einen Freistich. Die obere Öffnung 44b des Rezirkulationskanals 44 mündet in diese Aussparung. Die Aussparung bildet den unteren Abschnitt des kapillaren Dichtungsspalts 23, dessen Querschnitt im Vergleich zum Dichtungsspalt von 6 sich zunächst aufweitet, dann bis zur Engstelle verengt, um sich danach wieder in Richtung der Öffnung des Dichtungsspalts 23 aufzuweiten. Durch die Formgebung der Aussparung lässt sich die Bohrung des Rezirkulationskanals 44 relativ einfach in den fertig bearbeiteten Lagerkonus 16 einbringen. Der Fluidpegel (Meniskus 64) des Lagerfluids befindet sich vorzugsweise oberhalb der Engstelle des Dichtungsspalts 23. 7 shows one opposite 6 slightly modified further embodiment of the storage system of the spindle motor according to the invention. The same components or components with the same functions are provided with the same reference numerals as in 1 and 6 are used and described. In difference to 6 owns the storage cone 16 on its outer peripheral surface an annular recess or an undercut. The upper opening 44b of the recirculation channel 44 flows into this recess. The recess forms the lower portion of the capillary sealing gap 23 whose cross-section compared to the sealing gap of 6 initially widens, then narrows to the bottleneck, then back towards the opening of the sealing gap 23 dilate. The shape of the recess allows the bore of the recirculation channel 44 relatively easy in the finished storage cone 16 contribute. The fluid level (meniscus 64 ) of the bearing fluid is preferably located above the throat of the sealing gap 23 ,

8 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit denselben Funktionen sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie in 6 und 7 verwendet werden und beschrieben sind. 8th shows an enlarged partial section through a further embodiment of the invention. The same components or components with the same functions are provided with the same reference numerals as in 6 and 7 are used and described.

Der Lagerkonus 16 ist in dieser Ausführungsform durch die Bauteile 16a und 16b gebildet. Das erste Bauteil 16a umfasst die Bohrung zur Aufnahme der Welle 12, die konische Lagerfläche und den Rezirkulationskanal 44. Die Bohrung für den Rezirkulationskanal 44 ist an einer Fläche 66 angesetzt, die senkrecht zum Verlauf des Rezirkulationskanals 44 angeordnet ist, was ein genaues Bohren erleichtert. Das zweite Bauteil 16b ist ringförmig ausgebildet und weist eine zylindrische Bohrung auf. Nach dem Bohren des Rezirkulationskanals 44 wird das zweite Bauteil 16b auf eine zylindrische Umfangsfläche des ersten Bauteils 16a aufgepresst.The storage bonus 16 is in this embodiment by the components 16a and 16b educated. The first component 16a includes the bore for receiving the shaft 12 , the conical bearing surface and the recirculation channel 44 , The bore for the recirculation channel 44 is on a surface 66 set perpendicular to the course of the recirculation channel 44 is arranged, which facilitates accurate drilling. The second component 16b is annular and has a cylindrical bore. After drilling the recirculation channel 44 becomes the second component 16b on a cylindrical peripheral surface of the first component 16a pressed.

Der Dichtungsspalt 23 ist durch eine äußere Umfangsfläche des zweiten Bauteils 16b und eine innere Umfangsfläche der Lagerbuchse 20 begrenzt. Die äußere Umfangsfläche des zweiten Bauteils 16b ist vorzugsweise leicht schräg nach innen in Richtung zur Rotationsachse 30 geneigt, während die innere Umfangsfläche der Lagerbuchse 16 entweder parallel zur Rotationsachse 30 oder ebenfalls geringfügig in Richtung zur Rotationsachse 30 geneigt ist. Dadurch erhält der ringförmige Dichtungsspalt 23 einen konischen Querschnitt. Die Engstelle des Dichtungsspalts wird durch eine untere äußere Kante des Bauteils 16b und die Wandung der Lagerbuchse 20 gebildet. Der Fluidpegel (Meniskus 64) des Lagerfluids befindet sich vorzugsweise oberhalb der Engstelle des Dichtungsspalts 23.The sealing gap 23 is through an outer peripheral surface of the second component 16b and an inner peripheral surface of the bushing 20 limited. The outer peripheral surface of the second component 16b is preferably slightly inclined inwards in the direction of the axis of rotation 30 inclined while the inner peripheral surface of the bearing bush 16 either parallel to the axis of rotation 30 or also slightly in the direction of the axis of rotation 30 is inclined. This gives the annular sealing gap 23 a conical cross section. The bottleneck of the sealing gap is through a lower outer edge of the component 16b and the wall of the bearing bush 20 educated. The fluid level (meniscus 64 ) of the bearing fluid is preferably located above the throat of the sealing gap 23 ,

In allen beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung hat die Welle 12 vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 3,5 mm und 4 mm. Die Lagerkonusse 16, 18 sowie die Lagerbuchsen 20, 24 bestehen vorzugsweise aus Stahl, wobei zumindest die Lagerflächen der Lagerkonusse gehärtet oder mit einer Hartbeschichtung, z. B. DLC, beschichtet sind. Bei einem zweiteiligen Lagerkonus 16 kann das erste Bauteil 16a aus Stahl bestehen und das zweite Bauteil 16b ebenfalls aus Stahl oder aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise Messing, Aluminium oder Kunststoff, da es keine Lagerfunktion hat und lediglich die Begrenzung des außen liegenden Dichtungsspalts 23 bildet.In all described embodiments of the invention, the shaft has 12 preferably a diameter between 3.5 mm and 4 mm. The storage cones 16 . 18 and the bushings 20 . 24 are preferably made of steel, wherein at least the bearing surfaces of the bearing cones hardened or with a hard coating, for. As DLC coated. For a two-part storage cone 16 can be the first component 16a Made of steel and the second component 16b also of steel or of another material, for example brass, aluminum or plastic, since it has no bearing function and only the limitation of the outer sealing gap 23 forms.

Der Rezirkulationskanal 44 hat einen Durchmesser von vorzugsweise 0,3 mm bis 0,5 mm. Vorzugsweise sind in jedem Lagerkonus 16, 18 zwei oder drei gleichartige Rezirkulationskanäle über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet.The recirculation channel 44 has a diameter of preferably 0.3 mm to 0.5 mm. Preferably, in each storage cone 16 . 18 two or three similar recirculation channels arranged evenly distributed over the circumference.

Die Fluidpassage 68 zwischen Welle 12 und Lagerkonus 16 hat einen kleineren Querschnitt als der Durchmesser des Rezirkulationskanals 44, beispielsweise zwischen 0,1 mm und 0,2 mm.The fluid passage 68 between wave 12 and storage bonus 16 has a smaller cross section than the diameter of the recirculation channel 44 For example, between 0.1 mm and 0.2 mm.

Alle oben genannten Angaben und Beschreibungen gelten sowohl für das obere konische fluiddynamische Lager, bestehend aus der ersten Lagerbuchse 20 und dem ersten Lagerkonus 16 als auch für das untere fluiddynamische Lager bestehend aus der zweiten Lagerbuchse 24 und dem zweiten Lagerkonus 18.All the above specifications and descriptions apply to both the upper conical fluid dynamic bearing, consisting of the first bearing bush 20 and the first storage bonus 16 as well as for the lower fluid dynamic bearing consisting of the second bearing bush 24 and the second storage bonus 18 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Basisplattebaseplate
1212: Wellewave
1414: Nabehub
14a14a: Dichtungsfläche der NabeSealing surface of the hub
1616: erster Lagerkonusfirst storage bonus
16a16a: erstes Bauteil des Lagerkonus'first component of the storage cone
16b16b: zweites Bauteil des Lagerkonus'second component of the storage cone
1818: zweiter Lagerkonussecond storage bonus
2020: erste Lagerbuchsefirst bearing bush
20a20a: Bund der LagerbuchseBearing of the bearing bush
20b20b: Rand der LagerbuchseEdge of the bearing bush
2222: Lagerspaltbearing gap
2323: kapillarer Dichtungsspaltcapillary sealing gap
2424: zweite Lagerbuchsesecond bearing bush
24a24a: BundFederation
2525: kapillarer Dichtungsspaltcapillary sealing gap
26 26: Lagerspaltbearing gap
2727: kapillarer Dichtungsspaltcapillary sealing gap
2828: Dichtungsscheibesealing washer
2929: kapillarer Dichtspaltcapillary sealing gap
3030: Drehachseaxis of rotation
3232: Abdeckkappecap
3434: Abdeckkappecap
3636: Statoranordnungstator
3838: Magnetmagnet
4040: Jochyoke
4242: Bohrungdrilling
42a42a: Querbohrungcross hole
4444: Rezirkulationskanalrecirculation
44a44a: Öffnungopening
44b44b: Öffnungopening
4646: Rezirkulationskanalrecirculation
4848: Dichtungselementsealing element
5050: Dichtungselementsealing element
5252: Klebstoffadhesive
5454: dynamische Pumpdichtungdynamic pump seal
5656: dynamische Pumpdichtungdynamic pump seal
5858: Zwischenraumgap
6060: konisches fluiddynamisches Lagerconical fluid dynamic bearing
60a60a: LagerrillenstrukturenBearing groove structures
6262: konisches fluiddynamisches Lagerconical fluid dynamic bearing
62a62a: LagerrillenstrukturenBearing groove structures
6464: Meniskusmeniscus
6666: Eintrittsfläche des RezirkulationskanalsEntry surface of the recirculation channel
6868: Fluidpassagefluid passage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013009491 A1 [0003]
US 6911748 B2 [0004]
DE 102012023854 [0050]

Claims

Spindle motor with a rotatable motor component ( 14 ) by means of a conical fluid dynamic bearing system relative to a stationary engine component ( 10 ) is rotatably mounted, wherein the conical fluid dynamic bearing system a fixed bearing member with a shaft ( 12 ) and two bearing cones arranged on the shaft ( 16 . 18 ) connected to the fixed engine component ( 10 ), and a rotatable bearing component with two bearing bushes ( 20 . 24 ), which with the rotatable engine component ( 14 ), each storage bonus ( 16 . 18 ) a conical bearing surface and at least one recirculation channel ( 44 . 46 ) within the storage cone '( 16 . 18 ) and largely parallel to parts of this conical bearing surface, wherein adjacent to the conical bearing surface in each case an outer capillary sealing gap ( 23 . 27 ), which is defined by a peripheral surface of the corresponding bearing cone (FIG. 16 . 18 ) and the associated bearing bush ( 20 . 24 ) is limited.

Spindle motor according to claim 1, characterized in that between an inner capillary sealing gap ( 25 . 29 ) and the corresponding storage bonus ( 16 . 18 ) a dynamic pump seal ( 54 . 56 ) is arranged, which has groove structures, which on the associated bearing bush ( 20 . 24 ) and / or the wave ( 12 ) of the fixed bearing component are arranged.

Spindle motor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the recirculation channel ( 44 . 46 ) in the lower region of the outer sealing gap ( 23 . 27 ), wherein the outer sealing gap ( 23 . 27 ) initially forms a constriction in the direction of its opening and widens beyond the constriction.

Spindle motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing bush ( 20 . 24 ) has a conical bearing surface which corresponds to the conical bearing surface of the bearing cone ( 16 . 18 ) and from this by a bearing gap ( 22 . 26 ) and a conical fluid dynamic bearing ( 60 . 62 ), wherein the bearing surface of the bearing bush ( 20 . 24 ) Bearing groove structures ( 60a . 60b ), which exceeds the dimensions of the bearing surface of the bearing cone (FIG. 16 . 18 ).

A spindle motor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bore of the recirculation passage ( 44 . 46 ) at an angle of less than or equal to 20 ° with respect to the vertical of an entrance surface of the recirculation channel ( 44 . 46 ) at the storage cone ( 16 . 18 ) runs.

Spindle motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the recirculation channel ( 44 . 46 ) before the final processing of the entrance surface of the recirculation channel ( 44 . 46 ) of the storage bonus ( 16 . 18 ) into the storage cone ( 16 . 18 ) is introduced.

Spindle motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bearing cone ( 16 ) of two components ( 16a . 16b ), wherein the conical bearing surface through the first component ( 16a ) and the outer sealing gap ( 23 ) limiting peripheral surface through the second component ( 16b ) are formed.

Spindle motor according to claim 7, characterized in that the outer sealing gap ( 23 ) limiting second component ( 16b ) between the upper mouth ( 44b ) of the recirculation channel ( 44 ) and the further course of the outer sealing gap ( 23 ) together with the bearing bush ( 20 ) forms the bottleneck.

Hard disk drive with a spindle motor according to one of claims 1 to 8.

Fan with a spindle motor according to one of claims 1 to 8.

Laser scanner with a spindle motor according to one of claims 1 to 8

Method for producing a bearing cone 'for a fluid dynamic bearing for the rotary mounting of a spindle motor, wherein in a first step the bearing cone ( 16 . 18 ) is prefabricated, in a second step at least one recirculation channel ( 44 . 46 ) into the storage cone ( 16 . 18 ), in a third step the storage cone ( 16 . 18 ) at least in the region of the entrance surface of the recirculation channel ( 44 . 46 ) is processed again and brought into its final form.

Method for producing a bearing cone 'for a fluid-dynamic bearing for pivotally mounting a spindle motor, wherein in a first step a first component ( 16a ) and a second component ( 16b ) for the storage bonus ( 16 ), in a second step at least one recirculation channel ( 44 ) in the first component ( 16a ) is introduced, and in a third step, the second component ( 16b ) with the first component ( 16a ) is connected.