DE10231962B4 - Hydrodynamic bearing, spindle motor and hard disk drive - Google Patents

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DE10231962B4 DE2002131962 DE10231962A DE10231962B4 DE 10231962 B4 DE10231962 B4 DE 10231962B4 DE 2002131962 DE2002131962 DE 2002131962 DE 10231962 A DE10231962 A DE 10231962A DE 10231962 B4 DE10231962 B4 DE 10231962B4
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Abstract

Hydrodynamisches Lager mit
einer Welle (10),
einer Lagerhülse (12), welche die Welle mit geringem radialen Abstand unter Bildung eines konzentrischen Lagerspaltes (24) umgreift,
einem Ausgleichsvolumen (20) mit einer Durchgangsöffnung (20'),
wenigstens einem Verbindungsspalt (26), welcher den Lagerspalt (24) über die Durchgangsöffnung (20') mit dem Ausgleichsvolumen (20) verbindet, wobei der Verbindungs spalt (26) zwischen einem Stirnende der Lagerhülse und einer, mit geringem Abstand parallel zu dem Stirnende angeordneten, an der Lagerhülse (12) angebrachten Ringscheibe (28) gebildet ist, und wobei die Durchgangsöffnung (20') mit Abstand zu dem Lagerspalt (24), radial außerhalb desselben angeordnet ist.
Hydrodynamic bearing with
a shaft (10),
a bearing sleeve (12) which surrounds the shaft at a small radial distance to form a concentric bearing gap (24),
a compensation volume (20) having a passage opening (20 '),
at least one connecting gap (26) which connects the bearing gap (24) via the passage opening (20 ') with the compensating volume (20), wherein the connecting gap (26) between a front end of the bearing sleeve and one, with a small distance parallel to the front end arranged, on the bearing sleeve (12) mounted annular disc (28) is formed, and wherein the passage opening (20 ') at a distance from the bearing gap (24), is arranged radially outside thereof.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Lager, einen Spindelmotor und ein Festplattenlaufwerk.The The invention relates to a hydrodynamic bearing, a spindle motor and a hard drive.

Üblicherweise besteht ein Spindelmotor für ein Festplattenlaufwerk aus einem drehenden Bauteil, dem Rotor, dem ein ringförmiger Permanentmagnet zugeordnet ist, und einem stehenden Bauteil, dem Stator, dem ein mit Spulen bewickeltes Blechpaket zugeordnet ist, wobei der Rotor gegenüber dem Stator mittels eines geeigneten Lagersystems drehgelagert ist.Usually there is a spindle motor for one Hard disk drive consisting of a rotating component, the rotor, the a ring-shaped Permanent magnet is assigned, and a stationary component, the Stator, which is associated with a coil-wound laminated core, with the rotor facing the stator is rotatably mounted by means of a suitable storage system.

Dabei kommen neben den seit langem verwendeten Wälzlagern zunehmend hydrodynamische Lager zur Anwendung. Ein hydrodynamisches Lager ist ein weiterentwickeltes Gleitlager, das aus einer Lagerhülse mit zylindrischer Lagerinnenfläche und einer in die Hülse eingesetzten Welle mit zylindrischer Lageraussenfläche gebildet ist. Der Durchmesser der Welle ist geringfügig kleiner als der Hülseninnendurchmesser, wodurch zwischen den beiden Lagerflächen ein konzentrischer Lagerspalt entsteht, der unter Bildung eines zusammenhängenden Kapillarfilms mit einem Schmiermittel, vorzugsweise mit Öl, gefüllt ist.there Hydrodynamic bearings are increasingly being used in addition to the rolling bearings that have been used for a long time for use. A hydrodynamic bearing is an advanced one Slide bearing, which consists of a bearing sleeve with cylindrical inner bearing surface and one in the sleeve used shaft formed with cylindrical bearing outer surface is. The diameter of the shaft is slightly smaller than the sleeve inner diameter, whereby a concentric bearing gap between the two bearing surfaces resulting in the formation of a coherent capillary film with a Lubricant, preferably with oil, filled is.

Die WO 02/10602 A offenbart ein hydrodynamisches Lager mit einem Ausgleichsvolumen, welches durch Rillen in einer unteren Haube des Lagers gebildet wird. Zusätzlich ist am offenen Ende des Lagers eine Ölstopp-Scheibe vorgesehen, welche verhindert, daß in Folge von Stößen Öl aus dem Lager austritt. Während des Befüllvorgangs steht Öl zwischen der Ölstopp-Scheibe und dem aus porösem gesintertem Material bestehenden Lager. Das Öl diffundiert anschließend in dieses gesinterte Lager. Aus dem Lager austretendes Öl sammelt sich in den Rillen in der unteren Haube und diffundiert teilweise in das aus gesintertem Material bestehende Lager zurück.The WO 02/10602 A discloses a hydrodynamic bearing with a compensation volume, which is formed by grooves in a lower hood of the bearing becomes. additionally At the open end of the bearing, an oil stop disc is provided. which prevents in Series of bumps of oil from the Warehouse exit. While the filling process is oil between the oil stop disc and that of porous sintered Material existing bearings. The oil then diffuses in this sintered bearing. Oil escaping from the bearing collects in the grooves in the lower hood and diffuses partially back into the sintered material bearing.

Um zu verhindern, daß Lageröl aus dem hydrodynamischen Lager austritt, wird das eine stirnseitige Ende der Lagerhülse luftdicht verschlossen ist. Am gegenüberliegenden offenen Ende zwischen Motorwelle und Lagerinnenfläche kann ein konzentrischer, sich kegelförmig erweiternder Freiraum ausgebildet sein, der gleichermaßen als Schmiermittelreservoir und als Ausdehnungsvolumen dient. Dieser Freiraum übernimmt auch die Funktion der Abdichtung des Lagers.Around to prevent bearing oil from the hydrodynamic bearing exits, this is a front end the bearing sleeve is hermetically sealed. At the opposite open end between the motor shaft and bearing surface can be a concentric, conically widening free space be formed equally as a lubricant reservoir and serves as expansion volume. This free space takes over also the function of sealing the bearing.

Das in dem Freiraum zwischen Motorwelle und konischer Austrittsöffnung der Lagerhülse befindliche Öl bildet unter dem Einfluß der Kapillarkräfte einen stabilen, zusammenhängenden Flüssigkeitsfilm, weshalb diese Art der Dichtung auch als Kapillardichtung bezeichnet wird.The in the space between the motor shaft and conical outlet opening of the bearing sleeve located oil forms under the influence of Capillary forces one stable, coherent Liquid film, which is why this type of seal also called capillary seal becomes.

Eine derartige Lösung ist beispielsweise in dem U.S. Patent 5,667,309 beschrieben. Die Lagerhülse weist am stirnseitigen Ende einen konischen Bereich auf, wodurch zwischen Welle und Lagerhülse ein konzentrischer, sich kegelförmig erweiternder Freiraum entsteht. Dieser dient als Ausdehnungsvolumen, in welches das Lageröl aufsteigen kann, wenn der Flüssigkeitsspiegel mit steigender Temperatur anwächst. So wird verhindert, daß Lageröl aus der Lagerbuchse austritt. Der Freiraum dient zusätzlich als „Schmiermittelreservoir" zum Ersatz von abdampfenden Lageröl. Das Lager wird hierbei absichtlich „überfüllt", um den wirksamen Flüssigkeitsspiegel im Lagerspalt trotz Abdampfung des Lageröls annähernd konstant halten zu können. Der konzentrische Freiraum dient also als eine Art Überlaufvolumen, das zugleich ein Schmiermittelreservoir ist. Nachteilig ist, daß das Rückhaltevermögen und damit auch die Dichtwirkung des konzentrischen, sich kegelförmig erweiternden Freiraums wegen des nach außen anwachsenden Querschnitts abnimmt.A such solution For example, U.S. Pat. Patent 5,667,309. The bearing sleeve has at the front end a conical area, whereby between shaft and bearing sleeve a concentric, cone-shaped expanding space arises. This serves as expansion volume, in which the bearing oil can ascend when the liquid level increases with increasing temperature. This prevents bearing oil from the bearing bush exit. The free space also serves as a "lubricant reservoir" for the replacement of evaporating Bearing oil. The bearing is deliberately "overfilled" to the effective liquid level to keep approximately constant in the bearing gap despite evaporation of the bearing oil. Of the concentric free space thus serves as a kind of overflow volume, at the same time is a lubricant reservoir. The disadvantage is that the retention capacity and so that the sealing effect of the concentric, widening conically Freiraums because of the growing outward Cross-section decreases.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Lösung ist, daß die nutzbare Länge des Lagers und damit die Lagersteifigkeit durch die axiale Baulänge einer derartigen „Kapillardichtung" also des konzentrischen, sich kegelförmig erweiternden Freiraums, reduziert wird. Dabei sind die axiale Bauhöhe des „Dichtungs"-Konus und der zugehörige Neigungswinkel abhängig vom gewünschten Füllvolumen und der Viskosität des Lageröls. Niedrigviskose Lageröle erfordern einen kleineren spitzen Winkel und somit bei gleichem Füllvolumen eine größere Baulänge. Bei Fluidlagern mit beidseitig offener Lagerhülse reduziert sich die für das hydrodynamische Radiallager nutzbare Länge gleich an beiden Enden der Lagerhülse. Zusätzlich wird das Rückhaltevermögen des Lagers auf den Lagerölfilm durch den sich erweiternden Querschnitt an den Stirnenden der Lagerhülse verschlechtert. Prinzipiell werden deshalb hydrodynamische Lager mit einseitig geschlossener Lagerhülse wegen des besseren Rückhaltevermögens bevorzugt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß bei höheren Drehzahlen erhebliche Fliehkräfte auf das Lageröl einwirken, die das Lageröl in dem konischen Freiraum bis zum Rand der Lagerhülse aufsteigen lassen können, so daß das Risiko, daß dieses abgeschleudert wird, ansteigt.One Another disadvantage of this known solution is that the usable Length of the Bearing and thus the bearing stiffness by the axial length of a such a "capillary seal" so concentric, conical expanding free space, is reduced. Here are the axial height of the "seal" cone and the associated angle of inclination dependent of the desired Filling volume and the viscosity of the bearing oil. Low viscosity bearing oils require a smaller acute angle and thus at the same Filling volume a larger length. For fluid bearings with bearing sleeve open on both sides reduces the for the hydrodynamic radial bearing usable length equal at both ends the bearing sleeve. additionally becomes the retention capacity of the warehouse on the bearing oil film worsened by the widening cross-section at the ends of the bearing sleeve. In principle therefore hydrodynamic bearings are closed on one side bearing sleeve preferred for better retention. Another disadvantage arises from the fact that at higher speeds considerable centrifugal forces on the bearing oil acting on the bearing oil ascend to the edge of the bearing sleeve in the conical space can let so that Risk that this is thrown off, rises.

Ein wichtiges Kriterium für die Eignung von hydrodynamischen Lagern in Festplattenlaufwerken, insbesondere in tragbaren Geräten, ist eine möglichst geringe Verlustleistung des Lagers. Eine Möglichkeit dieses Ziel zu erreichen, ist die Verwendung eines niedrigviskosen Lageröls, bei dem sich, wie oben beschrieben, eine entsprechend angepaßte „Kapillardichtung" der beschriebenen Art besonders nachteilig auf die Baulänge und somit auf die effektive Lagerlänge auswirken würde. Die Dimensionierung eines hydrodynamischen Radiallagers mit ausreichender Steifigkeit ist dadurch stark eingeschränkt und bei sehr klein bauenden Spindelmotoren unter Umständen nicht mehr möglich.An important criterion for the suitability of hydrodynamic bearings in hard disk drives, especially in portable devices, is the lowest possible power loss of the bearing. One way to achieve this goal is to use a low viscosity bearing oil which, as described above, has a suitably adapted one The dimensioning of a hydrodynamic radial bearing with sufficient rigidity is thereby severely limited and may no longer be possible with very small spindle motors.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein hydrodynamisches Lager mit einer geeigneten, berührungslosen Dichtung anzugeben, das eine möglichst geringe Verlustleistung, eine hohe Lagersteifigkeit und eine lange Lebensdauer hat.It Thus, it is an object of the invention to provide a hydrodynamic bearing a suitable, non-contact To specify a seal that is as small as possible Power loss, high bearing stiffness and a long service life Has.

Diese Aufgabe wird durch ein hydrodynamisches Lager mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung sieht auch ein Spindelmotor gemäß Anspruch 13 sowie ein Festplattenlaufwerk gemäß Anspruch 14 vor.These Task is by a hydrodynamic bearing with the features of claim 1 solved. The invention also provides a spindle motor according to claim 13 and a hard disk drive according to claim 14 ago.

Die Erfindung sieht ein hydrodynamisches Lager für einen Spindelmotor vor, mit einer Welle, die mit einem drehenden oder einem feststehenden Bauteil verbunden ist, und einer zugehörigen vorzugsweise zylindrischen Lagerhülse, welche die Welle umgibt. Durch eine geringe Durchmesserdifferenz zwischen Welle und zylindrischer Lagerhülse entsteht ein Lagerspalt, der mit einem Lagerfluid gefüllt ist. Im Bereich des Lagerspalts ist in der Welle und/oder in der zylindrischen Lagerhülse wenigstens ein Radiallagerabschnitt ausgebildet. Dieser wird, wie im Stand der Technik bekannt, durch Strukturieren insbesondere der Innenseite der Lagerhülse mit einem Rillenmuster gebildet. In dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lager ist auch ein Ausgleichsvolumen für das Lagerfluid vorgesehen, das zugleich Ausdehnungsvolumen ist, in welches sich das Lagerfluid ausdehnen kann, wenn der Fluidpegel mit steigender Temperatur anwächst, und das als Schmiermittelreservoir zum Ersatz von abdampfendem Lagerfluid dient. Dieses Ausgleichsvolumen ist erfindungsgemäß über wenigstens einen Verbindungsspalt, insbesondere einen Mikrospalt mit dem Lagerspalt verbunden, wobei der Mikrospalt den Lagerspalt mit einer Öffnung des Ausgleichsvolumens verbindet, der in radialer Richtung außen, mit Abstand zu dem Lagerspalt angeordnet ist. Der Mikrospalt ist erfindungsgemäß zwischen einem Stirnende der Lagerhülse und einer in geringem Abstand parallel zu dem Stirnende angeordneten Ringscheibe gebildet. Dadurch entsteht zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Oberflächen ein Ringspalt der vom Innendurchmesser der Lagerhülse bis zu oder in die Nähe ihres Außendurchmessers reicht. Der Abstand zwischen Stirnende der Lagerhülse und Ringscheibe ist so bemessen, daß sich zwischen diesen ein Kapillarfilm bilden kann.The The invention provides a hydrodynamic bearing for a spindle motor, with a shaft with a rotating or a stationary component connected, and an associated preferably cylindrical bearing sleeve which surrounds the shaft. Due to a small diameter difference between shaft and cylindrical bearing sleeve creates a bearing gap, which is filled with a bearing fluid. In the area of the bearing gap is in the shaft and / or in the cylindrical bearing sleeve formed at least one radial bearing portion. This one will, like known in the art by structuring in particular the Inside of the bearing sleeve formed with a groove pattern. In the hydrodynamic invention Bearing is also provided a compensation volume for the bearing fluid, which is at the same time expansion volume, in which the bearing fluid can expand as the fluid level increases with increasing temperature, and as a lubricant reservoir for the replacement of evaporating bearing fluid serves. This compensating volume is according to the invention via at least a connecting gap, in particular a micro-gap with the bearing gap connected, wherein the micro-gap, the bearing gap with an opening of the Compensating volume connects, in the radial direction outside, with Distance to the bearing gap is arranged. The micro-gap is according to the invention between a front end of the bearing sleeve and one arranged at a small distance parallel to the front end Ring disc formed. This creates between the two opposite surfaces an annular gap of the inner diameter of the bearing sleeve to to or near its outer diameter enough. The distance between the front end of the bearing sleeve and Ring disc is sized so that between these a capillary film can form.

Die Öffnung des Ausgleichsvolumens kann ein- oder mehrteilig, in Form eines ringspaltförmigen Durchgangs, eines oder mehrerer einzelner Duchgänge realisiert sein.The opening of the Compensation volume can be one or more parts, in the form of an annular gap-shaped passage, be realized one or more individual Duchgänge.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Ausgleichsvolumen nicht entlang der nutzbaren Lagerlänge in einem Teil des Lagerspalts ausgebildet sein muß, sondern daß es außerhalb des Lagerspaltes angeordnet und, insbesondere radial nach außen verlegt werden kann und mit dem Lagerspalt über den Mikrospalt verbunden wird. Dadurch kann die Lagerhülse mit über die gesamte Lagerlänge unverändertem Durchmesser ausgebildet werden, wodurch sich ein Lagerspalt mit maximaler nutzbarer Länge ergibt. Die Radiallagerabschnitte des hydrodynamischen Lagers können daher nah benachbart den jeweiligen Stirnenden des Lagers mit maximalen Abstand zueinander ausgebildet werden, wodurch eine optimale Lagersteifigkeit erreicht wird.The Invention has the advantage that the Compensation volume not along the usable storage length in one Part of the storage gap must be formed, but that it outside arranged the bearing gap and laid, in particular radially outward can be and connected to the bearing gap over the micro gap becomes. This allows the bearing sleeve with more than the entire bearing length unchanged Diameter are formed, resulting in a bearing gap with maximum usable length. The radial bearing sections of the hydrodynamic bearing can therefore closely adjacent the respective ends of the bearing with maximum Distance from each other are formed, creating an optimal bearing stiffness is reached.

Die Ausbildung eines Ausgleichsvolumens ist vorzugsweise an wenigstens einem Stirnende der Lagerhülse vorgesehen.The Forming a compensation volume is preferably at least a front end of the bearing sleeve intended.

Da das Ausgleichs- bzw. Speichervolumen bei dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lager außerhalb des Lagerspalts, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse, angeordnet ist und einen sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt aufweist, an dessen radial äußeren Ende die Verbindung zum Mikrospalt erfolgt, ist dieses Lager gleichermaßen für Motoren mit drehender oder stehender Welle und / oder beidseitig offener Lagerhülse geeignet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgleichsvolumen dem Stirnende der Lagerhülse benachbart und verläuft im wesentlichen parallel zu dem darunter angeordneten Mikrospalt.There the compensation or storage volume in the hydrodynamic according to the invention Warehouse outside the bearing gap, preferably substantially perpendicular to the axis of rotation, is arranged and has a radially outwardly tapering cross section, at its radially outer end the connection is made to the micro-gap, this bearing is equally for engines with rotating or stationary shaft and / or both sides open bearing sleeve suitable. In a preferred embodiment the compensating volume is adjacent to the front end of the bearing sleeve and runs essentially parallel to the micro-gap arranged underneath.

Das hydrodynamische Lager gemäß der Erfindung kann bei Elektromotoren zum Einsatz kommen und insbesondere bei Spindelmotoren für Festplattenlaufwerke.The hydrodynamic bearings according to the invention can be used in electric motors and in particular at Spindle motors for Hard disk drives.

Das Ausgleichs- bzw. Speichervolumen ist dabei so angeordnet und ausgestaltet, daß das darin befindliche Lagerfluid infolge der Kapillarkräfte jederzeit insbesondere bei axialer Schockbelastung wirkungsvoll gefesselt wird.The Compensating or storage volume is arranged and configured, that this bearing fluid contained therein at any time due to capillary forces especially with axial shock load effectively tied up becomes.

Dieser Effekt wird bei Motoren mit rotierender Lagerhülse durch die auf das Lagerfluid einwirkenden Fliehkräfte noch erheblich unterstützt, so daß auch bei radial einwirkenden Beschleunigungskräften ein durch Tropfenbildung verursachtes Abschleudern von Lagerfluid nahezu ausgeschlossen ist.This Effect is in engines with rotating bearing sleeve by the on the bearing fluid acting centrifugal forces still significantly supported, so that too at radially acting acceleration forces by dripping caused centrifuging of bearing fluid is almost impossible.

Sowohl durch die Anordnung des Ausgleichsvolumens außerhalb des Lagerspaltes über den Mikrospalt als auch durch dessen Ausgestaltung mit sich radial nach außen verjüngendem Querschnitt wird ein Austreten von Lageröl wirkungsvoll verhindert, so daß neben einer Erhöhung der Lebensdauer insbesondere die Funktionssicherheit des hydrodynamischen Lagers signifikant verbessert wird.Both by the arrangement of the compensation volume outside of the bearing gap over the micro-gap as well as by its configuration with radially outwardly tapering cross-section leakage of bearing oil is effectively prevented, so that in addition to an increase in life in particular the reliability of the hydrodynamic bearing is significantly improved.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung grenzt der Mikrospalt unmittelbar an den Radiallagerabschnitt im Lagerspalt an, während bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Mikrospalt über ein Stück des Lagerspalts mittelbar mit dem Radiallagerabschnitt verbunden ist. Wesentlich ist bei beiden Ausführungsformen, daß zwischen dem Radiallagerabschnitt und dem Mikrospalt eine Kapillarverbindung besteht, so daß das Lagerfluid einen zusammenhängenden Kapillarfilm von dem Lagerspalt über den Mikrospalt in das Ausgleichsvolumens bildet.at an embodiment According to the invention, the micro gap directly adjoins the radial bearing section in the storehouse, while in another embodiment the invention of the micro-gap over one piece the bearing gap indirectly connected to the radial bearing section is. It is essential in both embodiments that between the radial bearing section and the micro-gap a capillary connection exists, so that the Bearing fluid a coherent Capillary film from the bearing gap over the Micro gap forms in the compensation volume.

Der Mikrospalt ist vorzugsweise ganz oder zumindest teilweise in der Lagerhülse ausgebildet und erstreckt sich vom Innendurchmesser der Lagerhülse ausgehend radial nach außen, wo die Verbindung zum Ausgleichsvolumen erfolgt. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Mikrospalt als umlaufender vom Innendurchmesser der Lagerhülse ausgehender kapillarer Ringspalt ausgebildet, der den Radiallagerabschnitt bzw. den Lagerspalt mit dem Ausgleichsvolumen verbindet.Of the Micro-gap is preferably wholly or at least partially in the bearing sleeve formed and extends from the inner diameter of the bearing sleeve, starting radially outward, where the connection to the equalization volume takes place. At a special advantageous embodiment the invention is the micro-gap as circumferential of the inner diameter the bearing sleeve outgoing capillary annular gap formed, the radial bearing section or connects the bearing gap with the compensation volume.

Vorzugsweise ist das Ausgleichsvolumen in etwa parallel zu dem Mikrospalt in einem Bereich angeordnet, der mit der Rotationsachse einen Winkel "α" einschließt, wobei wegen den einfacheren Herstellung ein Winkel von 90° bevorzugt wird.Preferably the equalization volume is approximately parallel to the micro gap in a region which encloses an angle "α" with the axis of rotation, due to the simpler Making an angle of 90 ° is preferred becomes.

Vorzugsweise hat die Ringscheibe an ihrem äußeren Umfang Ausnehmungen, die eine Verbindung zwischen dem Mikrospalt und dem Ausgleichsvolumen bilden.Preferably has the annular disc on its outer circumference Recesses that connect between the micro-gap and the Compensating volume form.

Das Ausgleichsvolumen ist vorzugsweise zwischen dieser Ringscheibe und einer an der Stirnseite der Lagerhülse angeordneten Abdeckung ausgebildet, wobei die Abdeckung je nach Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers eine Stirnplatte, ein die Lagerhülse umgebender Topf oder dergleichen sein kann. Besonders bevorzugt ist das Ausgleichsvolumen als ein konzentrischer, rotationssymetrischer Hohlraum ausgebildet, dessen Querschnitt sich von innen nach radial außen verjüngt, wobei die Längsachse des V-förmigen Querschnitts eine Schnittebene aufspannt, die im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse verläuft.The Compensation volume is preferably between this annular disc and a arranged on the front side of the bearing sleeve cover formed, wherein the cover depending on the embodiment of the hydrodynamic Bearing a face plate, a bearing sleeve surrounding the pot or the like can be. Particularly preferably, the compensation volume is a formed concentric, rotationally symmetric cavity whose Cross section tapers from the inside to the outside radially, wherein the longitudinal axis of the V-shaped Cross section spans a sectional plane which is substantially perpendicular runs to the axis of rotation.

Die Verbindung zwischen Ausgleichsvolumen und Mikrospalt erfolgt im äußeren Randbereich über die dort angeordneten Ausnehmungen, so daß sich über den Mikrospalt ein zusammenhängender Kapillarfilm zwischen Lagerspalt und Ausgleichsvolumen einstellt.The Connection between equalization volume and micro gap takes place in the outer edge area over the arranged there recesses, so that on the micro-gap a continuous capillary film between bearing gap and compensation volume sets.

Im Bereich der Stirnenden der Lagerhülse kann an der Welle ein Absatz vorgesehen sein, der von einer Ringscheibe und/oder einer Abdeckung zumindest teilweise radial überlappt wird, um die Welle in axialer Richtung zu fixieren bzw. zu sichern. Diese radiale Überlappung gewährt zusätzlichen Schutz gegen Abspritzen von Lagerfluid bei entsprechender Schockbelastung.in the Area of the front ends of the bearing sleeve can be a paragraph on the shaft be provided by an annular disc and / or a cover at least partially radially overlapped is to fix the shaft in the axial direction or secure. This radial overlap granted additional Protection against clogging of bearing fluid with appropriate shock load.

Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen:The The invention is described below with reference to preferred embodiments closer to the drawings explained. In the figures show:

1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung durch ein hydrodynamischen Lager gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic longitudinal section through a hydrodynamic bearing according to a first embodiment of the invention.

2 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer abgewandelten Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers der 1; 2 shows a schematic longitudinal sectional view of a modified embodiment of the hydrodynamic bearing of 1 ;

3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers gemäß der Erfindung; 3 shows a schematic longitudinal sectional view of another embodiment of the hydrodynamic bearing according to the invention;

4 zeigt eine Längsschnittdarstellung einer abgewandelten Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers der 3; 4 shows a longitudinal sectional view of a modified embodiment of the hydrodynamic bearing of 3 ;

5 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers gemäß der Erfindung; 5 shows a schematic longitudinal sectional view of another embodiment of the hydrodynamic bearing according to the invention;

6a zeigt eine Draufsicht auf eine Ringscheibe zur Verwendung in einem hydrodynamischen Lager gemäß der Erfindung; 6a shows a plan view of an annular disc for use in a hydrodynamic bearing according to the invention;

6b zeigt eine Draufsicht auf eine Abwandlung der Ringscheibe der 6a. 6b shows a plan view of a modification of the annular disc of 6a ,

In sämtlichen Zeichnungen sind entsprechende Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.In all Drawings are corresponding components with the same reference numerals designated.

Das in 1 gezeigte hydrodynamische Lager umfaßt eine Welle 10, die in einer zylindrischen Lagerhülse 12 aufgenommen ist. Die Welle 10 weist an ihrem von der Lagerhülse 12 umschlossenen Ende eine Druckplatte (thrust plate) 14 auf, wobei die Lagerhülse 12 an diesem Ende durch ein Widerlager (counter plate) 16 abgeschlossen ist, das die axiale Lagerkraft, welche auf die Welle 10 wirkt, über die Druckplatte 14 aufnimmt. Die Lagerhülse 12 ist unter Zwischenschaltung eines Abstandsrings 46 in einen Halterungsbecher oder Topf 18 eingesetzt. Mit Hilfe des Abstandsrings 46 kann der Spalt zwischen Druckplatte 14 und Widerlager 16 eingestellt werden.This in 1 shown hydrodynamic bearing comprises a shaft 10 in a cylindrical bearing sleeve 12 is included. The wave 10 indicates at its from the bearing sleeve 12 enclosed end a pressure plate (thrust plate) 14 on, with the bearing sleeve 12 at this end by an abutment (counter plate) 16 is completed, the axial bearing force acting on the shaft 10 acts, over the pressure plate 14 receives. The bearing sleeve 12 is with the interposition of a spacer ring 46 in a Holding cup or pot 18 used. With the help of the spacer ring 46 can the gap between pressure plate 14 and abutments 16 be set.

Die Welle 10 ist an ihrem Wellenende 10' aus der Lagerhülse 12 herausgeführt. Die Lagerhülse 12 ist an diesem Ende durch den Boden 18' des Topfes 18 abgeschlossen, der eine zentrale Öffnung 18'' aufweist.The wave 10 is at her shaft end 10 ' from the bearing sleeve 12 led out. The bearing sleeve 12 is at this end through the floor 18 ' of the pot 18 completed, a central opening 18 '' having.

Die Lagerhülse 12 ist an ihrem einen Stirnende 12' derart geformt – bei der gezeigten Ausführungsform weist sie eine radial innen liegende, ringförmige Vertiefung auf – daß zwischen dem Stirnende 12' und einer Ringscheibe 28, die zu dem Stirnende 12' im wesentlichen parallel ausgerichtet ist, ein Mikrospalt 26 gebildet wird, der zur Rotationsachse 22 des hydrodynamischen Lagers im wesentlichen senkrecht verläuft. In einer praktischen Umsetzung kann die Vertiefung eine Tiefe von etwa 2-10 μm, insbesondere etwa 5 μm haben.The bearing sleeve 12 is at her one front end 12 ' thus formed - in the embodiment shown, it has a radially inner, annular recess - that between the front end 12 ' and an annular disc 28 leading to the front end 12 ' is aligned substantially parallel, a micro-gap 26 is formed, the axis of rotation 22 of the hydrodynamic bearing is substantially perpendicular. In a practical implementation, the recess may have a depth of about 2-10 μm, in particular about 5 μm.

Zwischen der Welle 10 und der Lagerhülse 12 ist ein Lagerspalt 24 gebildet, der über den Mikrospalt 26 an der Stirnseite 12' der Lagerhülse 12 und mindestens eine Durchtrittsöffnung 20' in der Ringscheibe 28 mit dem Ausgleichsvolumen 20, das unten näher erläutert ist, verbunden ist. Der Mikrospalt 26 wird dadurch gebildet, daß die Ringscheibe 28 mit einem sehr kleinen Abstand zur Stirnseite 12' der Lagerhülse 12 angebracht wird, so daß ein umlaufender Ringspalt entsteht, der eine kapillare Verbindung zwischen dem Lagerspalt 24 und dem Ausgleichsvolumen 20 bildet und aufrechterhält. Die Dicke des Mikrospalts 26 entspricht ungefähr der Dicke des Lagerspaltes 24.Between the wave 10 and the bearing sleeve 12 is a storage gap 24 formed over the micro-gap 26 at the front 12 ' the bearing sleeve 12 and at least one passage opening 20 ' in the ring disk 28 with the compensation volume 20 , which is explained in more detail below, is connected. The micro-gap 26 is formed by the fact that the annular disc 28 with a very small distance to the front side 12 ' the bearing sleeve 12 is attached, so that a circumferential annular gap is formed, which is a capillary connection between the bearing gap 24 and the equalization volume 20 forms and maintains. The thickness of the micro gap 26 corresponds approximately to the thickness of the bearing gap 24 ,

Das Ausgleichsvolumen 20 ist zwischen der Ringscheibe 28 und dem die Lagerhülse 12 umgebenden Topf 18 angeordnet und wird bei der gezeigten Ausführungsform dadurch gebildet, daß die zentrale Öffnung 18'' des Topfbodens 18' wie in 1 gezeigt konisch aufgebogen ist, um einen konzentrischen, kegelförmigen Ringraum zu bilden, wobei die Konusbasis die mindestens eine im äußeren Randbereich der Ringscheibe angeordnete Durchtrittsöffnung 20' wenigstens teilweise überlappt und so die Verbindung zwischen dem Ausgleichsvolumen 20 und dem Mikrospalt 26 herstellt. Die Durchtrittsöffnungen 20' werden durch entsprechende Ausnehmungen im äußeren Randbereich der Ringscheibe 28 gebildet, siehe 6a und 6b.The compensation volume 20 is between the annular disc 28 and the bearing sleeve 12 surrounding pot 18 arranged and is formed in the embodiment shown in that the central opening 18 '' of the pot bottom 18 ' as in 1 shown conically bent to form a concentric conical annular space, wherein the cone base, the at least one arranged in the outer edge region of the annular disc passage opening 20 ' at least partially overlaps and so the connection between the compensation volume 20 and the micro-gap 26 manufactures. The passages 20 ' be through corresponding recesses in the outer edge region of the annular disc 28 formed, see 6a and 6b ,

Bei der gezeigten Ausführungsform sind vorzugsweise auf dem Innendurchmesser der Lagerhülse 12 Radiallagerabschnitte (nicht gezeigt) durch eine Rillenstruktur am Innendurchmesser der Lagerhülse 12 ausgebildet. Zusätzlich können im Bereich der Druckplatte 14 und des Widerlagers 16 auf an sich bekannte Weise Axiallagerabschnitte ausgebildet sein. Da das Ausgleichsvolumen 20 und der den Lagerspalt 24 mit dem Ausgleichsvolumen 20 verbindende Mikrospalt 26 am Stirnende 12' der Lagerhülse 12 ausgebildet sind, steht die gesamte Länge der Lagerhülse 12 für die Ausbildung von einem oder mehreren Radiallagerabschnitten zur Verfügung. Insbesondere können zwei Radiallagerabschnitte an den jeweiligen Endabschnitten der Lagerhülse 12 mit maximalem Abstand zueinander ausgebildet werden, so daß eine maximale Lagersteifigkeit erzielt wird.In the embodiment shown are preferably on the inner diameter of the bearing sleeve 12 Radial bearing sections (not shown) by a groove structure on the inner diameter of the bearing sleeve 12 educated. Additionally, in the area of the printing plate 14 and the abutment 16 be formed in known per se thrust bearing sections. Because the equalization volume 20 and the bearing gap 24 with the compensation volume 20 connecting micro-gap 26 at the front end 12 ' the bearing sleeve 12 are formed, is the entire length of the bearing sleeve 12 for the training of one or more radial bearing sections available. In particular, two radial bearing portions at the respective end portions of the bearing sleeve 12 be formed with a maximum distance from each other, so that a maximum bearing stiffness is achieved.

Nach der Montage des hydrodynamischen Lagers gemäß der Erfindung wird der Lagerspalt 24 und ein Teil des Ausgleichsvolumens 20 mit Lagerfluid, insbesondere mit einem lagerölbasierenden Fluid gefüllt.After mounting the hydrodynamic bearing according to the invention, the bearing gap 24 and part of the equalization volume 20 filled with bearing fluid, in particular with a storage oil-based fluid.

Der Füllgrad des Ausgleichsvolumens 20 mit Fluid ist so gewählt, daß einerseits ausreichend Schmiermittel eingebracht werden kann, um Dauerschmierung des hydrodynamischen Lagers über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten.The degree of filling of the compensation volume 20 with fluid is chosen so that on the one hand sufficient lubricant can be introduced to ensure permanent lubrication of the hydrodynamic bearing over the entire life.

Andererseits muß im gefüllten Teil des Ausgleichsvolumens 20 genügend Raum verbleiben, in den hinein sich das Lagerfluid ausdehnen kann, wenn bei einem Temperaturanstieg wäh rend des Betriebes das Gesamtvolumen des Fluids, bedingt durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, anwächst.On the other hand, in the filled part of the compensation volume 20 remain sufficient space into which the bearing fluid can expand, if at a temperature rise currency end of the operation, the total volume of the fluid due to different thermal expansion coefficients increases.

Der nicht mit Lagerfluid gefüllten Teil des Ausgleichsvolumens 20 wird sich infolge der Verdampfungsrate des Lagerfluids mit gasförmigen Fluid anreichern, wobei mit ansteigendem Sättigungsgrad der Abdampfungsprozess zunehmend verzögert wird.The non-bearing fluid filled part of the compensation volume 20 will accumulate as a result of the evaporation rate of the bearing fluid with gaseous fluid, with increasing saturation of the evaporation process is increasingly delayed.

Sofern Lagerfluid aus dem Lagerspalt 24 über dessen Grenzfläche in die Umgebungsatmosphäre abdampft, wird es durch im Ausgleichsvolumen 20 befindliches Lagerfluid und zwar über die zusammenhängende und mittels des Mikrospaltes 26 stabilisierte Kapillarfilmverbindung, die zwischen Lagerspalt 24 und Ausgleichsvolumen besteht, ersetzt.If bearing fluid from the bearing gap 24 It evaporates through its boundary surface into the surrounding atmosphere, through the compensation volume 20 located bearing fluid through the contiguous and by means of the micro-gap 26 stabilized capillary film connection between the bearing gap 24 and equalization volume is replaced.

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß der Lagerspalt 24 über die gesamte Lebensdauer vollständig mit Lagerfluid gefüllt ist, so daß bei dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lager ein durch Mangelschmierung infolge Trockenlaufens verursachen „Fressen" ausgeschlossen ist.In this way it can be ensured that the bearing gap 24 is completely filled with bearing fluid over the entire life, so that in the hydrodynamic bearing according to the invention caused by lack of lubrication due to dry running "scuffing" is excluded.

Insbesondere beim Einbau des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lagers in Motoren, bei denen die Lagerhülse 12 Bestandteil des Rotors ist, also zusammen mit dem Rotor dreht, sind die durch die Rotation hervorgerufenen Fliehkräfte, die auf das im Ausgleichsvolumen 20 und das im Mikrospalt 26 befindliche Lagerfluid einwirken, im wesentlichen im Gleichgewicht. Da die Menge des im Ausgleichsvolumen 20 enthaltenen Lagerfluids in der Regel etwas größer ist als die des Lagerfluids im Mikrospalt 26 wird aufgrund der Fliehkräfte tendenziell das Lagerfluid im Ausgleichsvolumen 20 stärker nach außen gerückt und somit sichergestellt, daß die Kapillarfilmverbindung des Lagerfluids vom Lagerspalt 24 über den Mikrospalt 26 in das Ausgleichsvolumen 20 nicht abreißt.In particular, when installing the hydrodynamic bearing according to the invention in engines in which the bearing sleeve 12 Part of the rotor is, so rotates together with the rotor, are the centrifugal forces caused by the rotation, which in the compensation volume 20 and in the micro-gap 26 located bearing fluid, essentially in Balance. As the amount of in the compensation volume 20 bearing fluid is usually slightly larger than that of the bearing fluid in the micro-gap 26 Due to the centrifugal forces, the bearing fluid tends to be in the compensation volume 20 stronger outward, thus ensuring that the Kapillarfilmverbindung the bearing fluid from the bearing gap 24 over the micro gap 26 into the equalization volume 20 does not break off.

Bei der gezeigten Ausführungsform können die Welle 10 und die Lagerhülse 12 aus Stahl und der Topf 18 aus Aluminium hergestellt sein, wobei der Fachmann je nach den speziellen Anforderungen geeignete andere Materialien wählen kann.In the embodiment shown, the shaft 10 and the bearing sleeve 12 made of steel and the pot 18 made of aluminum, wherein the skilled person can choose other suitable materials depending on the specific requirements.

2 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer Abwandlung der 1, wobei entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Ausführungsform der 2 unterscheidet sich von 1 dadurch, daß anstelle des hydrodynamischen Axiallagers ein Spurkuppenlager (pivot type bearing) 30 vorgesehen ist. Alle Funktionselemente sind in der entsprechend gestalteten Lagerhülse 12 montiert, so daß der Topf 18 bzw. der Halterungsbecher entfallen kann. 2 shows a schematic longitudinal sectional view of a modification of 1 , wherein corresponding parts are designated by the same reference numerals. The embodiment of the 2 differs from 1 in that, instead of the hydrodynamic thrust bearing, a spur bearing (pivot type bearing) 30 is provided. All functional elements are in the correspondingly designed bearing sleeve 12 mounted so that the pot 18 or the support cup can be omitted.

Das Spurkuppenlager 30 der in 2 gezeigten Ausführungsform ist wie im Stand der Technik an sich bekannt ausgebildet. Die am Wellenende der Welle 10 ausgebildeten Spurkuppe stützt sich gegen das Widerlager 16 ab. Bei der Ausführungsform der 2 ist eine Welle 10 mit einem Radiallagerabschnitt 32 dargestellt. Der Fachmann wird jedoch verstehen, daß sämtliche Ausführungsformen der Erfindung einen oder mehrere, insbesondere zwei solche Radiallagerabschnitte im Bereich der Längserstreckung der Welle 10 beziehungsweise der Lagerhülse 12 aufweisen können.The hill-top camp 30 the in 2 As shown in the prior art is known per se. The at the shaft end of the shaft 10 Trained toe supports itself against the abutment 16 from. In the embodiment of the 2 is a wave 10 with a radial bearing section 32 shown. The skilled person will understand, however, that all embodiments of the invention one or more, in particular two such radial bearing sections in the region of the longitudinal extension of the shaft 10 or the bearing sleeve 12 can have.

Der Mikrospalt 26, der den Lagerspalt 24 über die Öffnung 20' mit dem Ausgleichsvolumen 20 verbindet, ist bei der Ausführungsform der 2 zwischen einer Vertiefung in dem Stirnende 12' der Lagerhülse 12 und einer Ringscheibe 28 gebildet. Die Ringscheibe 28 weist an ihrem Umfang Ausnehmungen auf, die die Öffnungen) 20' bilden, wie in 2 rechts von der Rotationsachse 22 durch die radiale Verkürzung der Ringscheibe 28 angedeutet.The micro-gap 26 that the bearing gap 24 over the opening 20 ' with the compensation volume 20 connects is in the embodiment of the 2 between a depression in the front end 12 ' the bearing sleeve 12 and an annular disc 28 educated. The ring disk 28 has at its periphery recesses which the openings) 20 ' form as in 2 right from the axis of rotation 22 by the radial shortening of the annular disc 28 indicated.

Das Stirnende 12' der Lagerhülse 12 ist bei der Ausführungsform der 2 ferner so ausgebildet, daß es eine Deckplatte 34 aufnehmen kann, welche in eine passende Ausnehmung in dem Stirnende 12' der Lagerhülse 12 eingepaßt und mit dieser durch Schweißen, Kleben, Schrauben oder eine andere geeignete Verbindung gesichert und luftdicht verschlossen ist.The front end 12 ' the bearing sleeve 12 is in the embodiment of the 2 further formed so that there is a cover plate 34 can take, which in a matching recess in the front end 12 ' the bearing sleeve 12 fitted and secured with this by welding, gluing, screwing or other suitable connection and is hermetically sealed.

2 zeigt beispielsweise eine Schweißnaht 36 zur Befestigung der Deckplatte 34 in der Lagerhülse 12. Die Deckplatte 34 ist mit einer Fase bzw. Ansenkung versehen, so daß sich zwischen dieser und der Ringscheibe 28 ein kegelförmiges Ausgleichsvolumen 20 bildet, das nach radial innen, in Richtung zur Welle 10 aufgeweitet ist. 2 shows, for example, a weld 36 for fixing the cover plate 34 in the bearing sleeve 12 , The cover plate 34 is provided with a chamfer or countersink, so that between this and the annular disc 28 a conical compensating volume 20 that forms radially inward, towards the shaft 10 is widened.

Die Ausführungsform der 2 unterscheidet sich von 1 ferner dadurch, daß die Welle 10 an ihrem „freien" Ende 10' einen Absatz 10'' aufweist, der von dem inneren Rand der Ringscheibe 28 und der Deckplatte 34 übergriffen wird. Dadurch wird eine mechanische Sicherung der Welle 10 gegen axiale Verschiebung gebildet und sichergestellt, daß bei Stoßbelastungen des hydrodynamischen Lagers kein Lagerfluid aus dem Lagerspalt 24 in axialer Richtung abspritzt.The embodiment of the 2 differs from 1 further characterized in that the shaft 10 at their "free" end 10 ' a paragraph 10 '' that is from the inner edge of the annular disc 28 and the cover plate 34 is overruled. This will provide a mechanical backup of the shaft 10 formed against axial displacement and ensures that no impact fluid from the bearing gap at impact loads of the hydrodynamic bearing 24 cums in the axial direction.

Mit Bezug auf die 1 und 2 wurden einseitig geschlossene Lagerhülsen 12 für hydrodynamische Lager beschrieben, bei denen die Welle 10 nur an einem Ende, dem freien Ende 10' aus der Lagerhülse herausgeführt ist.With reference to the 1 and 2 were unilaterally closed bearing sleeves 12 described for hydrodynamic bearings where the shaft 10 only at one end, the free end 10 ' is led out of the bearing sleeve.

Die Ausführungsformen der 3 bis 5 beziehen sich auf zweiseitig offene Lagerhülsen, mindestens ein Ausgleichsvolumen der beschriebenen Art aufweisen. Bedarfsweise können auch zwei Ausgleichsvolumina vorgesehen sein.The embodiments of the 3 to 5 refer to two-sided open bearing sleeves, have at least one compensating volume of the type described. If necessary, two equalization volumes can be provided.

3 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers mit beidseitig offener Lagerhülse. Das in 3 gezeigte erfindungsgemäße hydrodynamische Lager umfaßt eine gestufte Welle 10 mit einem Wellenabsatz 10'' jeweils im Bereich des Stirnendes 12', 12'' der Lagerhülse. Die Welle 10 weist eine mittige Druckplatte 14 zur Bildung eines Axiallagers auf. Die Lagerhülse ist zweiteilig mit einem außen liegenden Hülsenabschnitt 12b und einem innenliegenden Hülsenabschnitt 12a aufgebaut. Der innenliegende Hülsenabschnitt 12a ist in eine entsprechende Aussparung des außenliegenden Hülsenabschnittes 12b wie in 3 gezeigt, eingesetzt. Im Bereich der Druckplatte 14 ist zwischen dem außen und dem innenliegenden Lagerhülsenabschnitt 12a, 12b ein Abstandsring 46 eingesetzt, mit dessen Hilfe der Lagerspalt 24 im Bereich der Druckplatte 14 eingestellt werden kann. Die Druckplatte 14 stützt sich gegen die Lagerhülsenabschnitte 12a, 12b ab, so daß diese auch die Funktion eines axialen Widerlagers übernehmen. 3 shows a first embodiment of the bearing according to the invention with open on both sides bearing sleeve. This in 3 shown hydrodynamic bearing according to the invention comprises a stepped shaft 10 with a shaft shoulder 10 '' each in the area of the front end 12 ' . 12 '' the bearing sleeve. The wave 10 has a central pressure plate 14 for forming a thrust bearing. The bearing sleeve is in two parts with an outer sleeve portion 12b and an inner sleeve portion 12a built up. The inner sleeve section 12a is in a corresponding recess of the outer sleeve portion 12b as in 3 shown used. In the area of the printing plate 14 is between the outside and the inside bearing sleeve section 12a . 12b a spacer ring 46 used, with the help of the bearing gap 24 in the area of the printing plate 14 can be adjusted. The printing plate 14 rests against the bearing sleeve sections 12a . 12b from, so that they also take over the function of an axial abutment.

Lagerspalt 24 im Bereich der Druckplatte 14 eingestellt werden kann. Die Druckplatte 14 stützt sich gegen die Lagerhülsenabschnitte 12a, 12b ab, so daß diese auch die Funktion eines axialen Widerlagers übernehmen.bearing gap 24 in the area of the printing plate 14 can be adjusted. The printing plate 14 rests against the bearing sleeve sections 12a . 12b from, so that they also take over the function of an axial abutment.

Der innenliegende Hülsenabschnitt 12a kann in den außenliegenden Hülsenabschnitt 12b eingepaßt, gepreßt, verklebt, verschweißt oder auf andere Weise mit diesem verbunden sein.The inner sleeve section 12a can in the outer sleeve section 12b turned fit, pressed, glued, welded or otherwise connected to this.

Der Mikrospalt 26 und das Ausgleichsvolumen 20 sind in den jeweiligen Stirnenden 12', 12'' des innenliegenden Hülsenabschnitts 12a bzw. des außenliegenden Hülsenabschnitts 12b auf dieselbe Weise wie mit bezug auf 2 beschrieben ausgebildet.The micro-gap 26 and the equalization volume 20 are in the respective front ends 12 ' . 12 '' of the inner sleeve section 12a or the outer sleeve portion 12b in the same way as with respect to 2 described trained.

4 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie 3. Sie unterscheidet sich von der Ausführungsform der 3 durch den zweiteiligen Aufbau der Lagerhülse mit zwei in axialer Richtungen spiegelsymetrisch, hintereinander angeordneten Lagerhülsenabschnitten 12c, 12d, die durch einen Abstandsring 46 beabstandet sind, wie in 4 gezeigt. Die axialen Lagerhülsenabschnitte 12c, 12d und der Abstandsring 46 sind ähnlich wie bei der Ausführungsform der 1 in einen Halterungsbecher oder Topf 18 eingesetzt, insbesondere in diesen eingepreßt oder eingeschrumpft. Der Abstandsring 46 hat wiederum die Funktion, den Lagerspalt 24 im Bereich der Druckplatte 14, also des Axiallagers, einzustellen. 4 shows a similar embodiment as 3 , It differs from the embodiment of the 3 by the two-part construction of the bearing sleeve with two mirror-symmetrical in axial directions, successively arranged bearing sleeve sections 12c . 12d through a spacer ring 46 are spaced as in 4 shown. The axial bearing sleeve sections 12c . 12d and the spacer ring 46 are similar to the embodiment of the 1 in a holder cup or pot 18 used, in particular in these pressed or shrunk. The spacer ring 46 again has the function, the bearing gap 24 in the area of the printing plate 14 , So the thrust bearing, set.

Im offenen, in der Zeichnung unteren Ende des Topfes 18 sind der Mikrospalt 26 und das Ausgleichsvolumen 20 ähnlich wie bei 3 durch Einsetzen einer Ringscheibe 28 und einer Deckplatte 34, angrenzend an das Stirnende 12'' des Lagerhülsenabschnitts 12d ausgebildet. Am gegenüberliegenden Stirnende 12' des Lagerhülsenabschnitts 12c sind der Mikrospalt 26 und das Ausgleichsvolumen 20 ähnlich wie bei der Ausführungsform der 1 zwischen dem Stirnende 12' des Lagerhülsenabschnitts 12c, der Ringscheibe 28 und dem Boden 18' des Topfes 18 gebildet.In the open, in the drawing lower end of the pot 18 are the micro-gap 26 and the equalization volume 20 similar to 3 by inserting an annular disk 28 and a cover plate 34 , adjacent to the front end 12 '' of the bearing sleeve section 12d educated. At the opposite end of the front 12 ' of the bearing sleeve section 12c are the micro-gap 26 and the equalization volume 20 similar to the embodiment of the 1 between the front end 12 ' of the bearing sleeve section 12c , the ring disk 28 and the floor 18 ' of the pot 18 educated.

4 zeigt eine Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers mit mittig entlang der Längsachse des Lagers angeordneter Druckplatte 14, die zusammen mit den korrespondierenden Stirnflächen der Lagerhülsen 12c und 12d zwei in entgegengesetzte Richtungen wirkende hydrodynamische Axiallager bildet, wobei der Fachmann verstehen wird, daß diese im Bereich der Druckplatte 14 gebildeten Axiallager je nach Anwendungsfall entlang der Rotationsachse 22, in der 4 nach oben oder unten, verschoben werden kann. Ferner zeigt 4 eine Ausführungsform, bei der der Topf 18 die Lagerhülse 12c, 12d entlang ihrer gesamten Länge umhüllt. Der Fachmann wird verstehen, daß eine ähnliche Funktionsweise auch mit einem Topf erreicht werden kann, der eine geringere Bauhöhe als die Länge der Lagerhülse aufweist. Der Topf 18 kann als ein Spritzgußteil, ein gedrehtes Teil oder ein tiefgezogenes Bauteil, ähnlich wie in 1, oder auf andere geeignete Weise hergestellt sein. Die Lagerhülsenabschnitte 12c, 12d werden in dem Topf 18 vorzugsweise im Preßsitz gehalten. 4 shows an embodiment of the hydrodynamic bearing with centrally disposed along the longitudinal axis of the bearing pressure plate 14 , which together with the corresponding end faces of the bearing sleeves 12c and 12d two acting in opposite directions hydrodynamic thrust bearing forms, it will be understood by those skilled in the art that this in the pressure plate 14 formed thrust bearing depending on the application along the axis of rotation 22 , in the 4 up or down, can be moved. Further shows 4 an embodiment in which the pot 18 the bearing sleeve 12c . 12d enveloped along its entire length. The skilled person will understand that a similar operation can be achieved with a pot that has a lower height than the length of the bearing sleeve. The pot 18 can be considered as an injection molded part, a turned part or a deep-drawn part, similar to in 1 , or manufactured in any other suitable manner. The bearing sleeve sections 12c . 12d be in the pot 18 preferably held in a press fit.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers gemäß der Erfindung. Die Ausführungsform der 5 umfaßt eine gestufte Welle 10 mit einem Wellenabsatz 10'' und einer Druckplatte 14. Die Welle 10 ist in einer Lagerhülse 12 gehalten, die an ihrem einen Stirnende 12'' eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Abstandsringes 46 und eines Widerlagers 16 aufweist. An diesem Stirnende 12'' wird zwischen Druckplatte 14 und Widerlager 16 ein hydrodynamisches Axiallager gebildet. Am gegenüberliegenden Stirnende 12' ist ähnlich wie beispielsweise mit Bezug auf 2 beschrieben, durch eine Ringscheibe 28 und eine Deckplatte 34 ein Mikrospalt 26 und ein Ausgleichsvolumen 20 für das Lagerfluid gebildet. Die Ausführungsform der 5 unterscheidet sich diesbezüglich von der Ausführungsform der 2 dadurch, daß nur die Deckplatte 34 den Wellenabsatz 10'' übergreift, um ein Abspritzen von Lagerfluid bei Stoßbelastung zu verhindern. Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lagers wird der Fachmann weitere Abwandlungen des Lagers mit einseitig geschlossener oder beidseitig offener Lagerhülse, mit oder ohne Topf, mit unterschiedlicher Realisierung von Mikrospalt und Ausgleichsvolumen, mit unterschiedlicher Anordnung und Ausführung der Axial- und Radiallagerabschnitte sowie zahlreiche weiterer Abwandlungen konzipieren können. 5 shows a further embodiment of the hydrodynamic bearing according to the invention. The embodiment of the 5 includes a stepped shaft 10 with a shaft shoulder 10 '' and a printing plate 14 , The wave 10 is in a bearing sleeve 12 held at her one front end 12 '' a recess for receiving a spacer ring 46 and an abutment 16 having. At this front end 12 '' is between printing plate 14 and abutments 16 formed a hydrodynamic thrust bearing. At the opposite end of the front 12 ' is similar to, for example, with reference to 2 described by an annular disk 28 and a cover plate 34 a micro-gap 26 and a compensation volume 20 formed for the bearing fluid. The embodiment of the 5 differs in this respect from the embodiment of the 2 in that only the cover plate 34 the shaft heel 10 '' overlaps to prevent clogging of bearing fluid under impact load. With regard to the above-described various embodiments of the hydrodynamic bearing according to the invention the skilled person will further modifications of the bearing with one side closed or open on both sides bearing sleeve, with or without pot, with different realization of micro gap and compensating volume, with different arrangement and design of the axial and radial bearing sections as well as numerous other modifications.

Die 6a und 6b zeigen zwei mögliche Ausführungsformen der Ringscheibe 28 zur Eingrenzung des Mikrospalts 26 zwischen dem Stirnende 12' der Lagerhülse und der genannten Ringscheibe 28. Kennzeichnendes Merkmal der gezeigten Ausführungsform der Ringscheibe 28 ist, daß diese an ihrem Außenumfang Ausnehmungen 38 aufweist, welche im eingebauten Zustand die Öffnungen) 20' bilden, über die die Verbindung zwischen dem Mikrospalt 26 und dem Ausgleichsvolumen 20 (siehe 1 bis 5) hergestellt wird. Dies kann selbstverständlich auch durch anders geartete Formgebung der Randbereiche oder durch Bohrungen, vorzugsweise im äußeren Randbereich, der Ringscheibe 28 erfolgen. Die Ringscheibe 28 kann beispielsweise durch Stanzen oder Spritzgießen hergestellt werden.The 6a and 6b show two possible embodiments of the annular disc 28 to limit the micro gap 26 between the front end 12 ' the bearing sleeve and said washer 28 , Characteristic feature of the illustrated embodiment of the annular disc 28 is that these recesses on its outer circumference 38 which, when installed, the openings) 20 ' form over which the connection between the micro-gap 26 and the equalization volume 20 (please refer 1 to 5 ) will be produced. Of course, this can also be achieved by differently shaped shaping of the edge regions or by bores, preferably in the outer edge region, of the annular disc 28 respectively. The ring disk 28 can be produced for example by punching or injection molding.

Die in der vorsehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The in the forgoing description, claims and drawings Features can both individually and in any combination for the realization of the invention in various embodiments of importance.

1010
Wellewave
10'10 '
Wellenendeshaft end
10''10 ''
Wellenabsatzshaft shoulder
1212
Lagerhülsebearing sleeve
12', 12''12 ', 12' '
Stirnende der Lagerhülsefront end the bearing sleeve
12a, 12b, 12c, 12d12a, 12b, 12c, 12d
LagerhülsenabschnitteBearing sleeve sections
1414
Druckplatteprinting plate
1616
Widerlagerabutment
1818
Topfpot
18'18 '
Topfbodenpot base
18''18 ''
zentrale Öffnungcentral opening
2020
Ausgleichsvolumencompensating volume
20'20 '
Öffnung, DurchgangOpening, passage
2222
Rotationsachseaxis of rotation
2424
Lagerspaltbearing gap
2626
Mikrospalt, VerbindungsspaltMicro-gap, communication gap
2828
Ringscheibewasher
3030
SpurkuppenlagerPivot-bearing
3232
RadialllagerabschnittRadialllagerabschnitt
3434
Deckplattecover plate
3636
SchweißnahtWeld
3838
Ausnehmungenrecesses
4646
Abstandsringspacer ring

Claims (14)

Hydrodynamisches Lager mit einer Welle (10), einer Lagerhülse (12), welche die Welle mit geringem radialen Abstand unter Bildung eines konzentrischen Lagerspaltes (24) umgreift, einem Ausgleichsvolumen (20) mit einer Durchgangsöffnung (20'), wenigstens einem Verbindungsspalt (26), welcher den Lagerspalt (24) über die Durchgangsöffnung (20') mit dem Ausgleichsvolumen (20) verbindet, wobei der Verbindungs spalt (26) zwischen einem Stirnende der Lagerhülse und einer, mit geringem Abstand parallel zu dem Stirnende angeordneten, an der Lagerhülse (12) angebrachten Ringscheibe (28) gebildet ist, und wobei die Durchgangsöffnung (20') mit Abstand zu dem Lagerspalt (24), radial außerhalb desselben angeordnet ist.Hydrodynamic bearing with a shaft ( 10 ), a bearing sleeve ( 12 ), which the shaft with a small radial distance to form a concentric bearing gap ( 24 ), a compensation volume ( 20 ) with a passage opening ( 20 ' ), at least one connecting gap ( 26 ), which the bearing gap ( 24 ) via the passage opening ( 20 ' ) with the compensation volume ( 20 ), whereby the connection gap ( 26 ) between a front end of the bearing sleeve and one, arranged at a small distance parallel to the front end, on the bearing sleeve ( 12 ) attached annular disc ( 28 ) is formed, and wherein the passage opening ( 20 ' ) at a distance from the bearing gap ( 24 ) is disposed radially outside thereof. Hydrodynamisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsspalt (26) unmittelbar an den Lagerspalt (24) oder Radiallagerabschnitt angrenzt.Hydrodynamic bearing according to claim 1, characterized in that the connecting gap ( 26 ) directly to the bearing gap ( 24 ) or radial bearing section adjacent. Hydrodynamisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Radiallager im Bereich des Lagerspaltes (24) ausgebildet ist und der Verbindungsspalt (26) über einen Abschnitt des Lagerspalts (24) mit dem Radiallager verbunden ist.Hydrodynamic bearing according to claim 1, characterized in that at least one radial bearing in the region of the bearing gap ( 24 ) is formed and the connecting gap ( 26 ) over a section of the storage gap ( 24 ) is connected to the radial bearing. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Lagerfluid, welches den Lagerspalt (24) und den Verbindungsspalt (26) vollständig und das Ausgleichsvolumen (20) wenigstens teilweise ausfüllt, wobei das Lagerfluid einen zusammenhängenden Fluidfilm zwischen dem Lagerspalt (24) und dem Ausgleichsvolumen (20) bildet.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized by a bearing fluid which seals the bearing gap ( 24 ) and the connecting gap ( 26 ) and the compensation volume ( 20 ) at least partially fills, wherein the bearing fluid has a continuous fluid film between the bearing gap ( 24 ) and the equalization volume ( 20 ). Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsspalt (26) wenigstens teilweise in der Lagerhülse (12) ausgebildet ist.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting gap ( 26 ) at least partially in the bearing sleeve ( 12 ) is trained. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsspalt (26) einen an den Innendurchmesser der Lagerhülse (12) angrenzenden umlaufenden kapillaren Ringspalt umfaßt.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting gap ( 26 ) one to the inner diameter of the bearing sleeve ( 12 ) adjacent circumferential capillary annular gap. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (28) an ihrem Umfang Ausnehmungen aufweist, über die eine Fluidverbindung zwischen dem im Verbindungsspalt (26) und dem im Ausgleichsvolumen (20) befindlichen Lagerfluid besteht.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the annular disc ( 28 ) has at its periphery recesses, via which a fluid connection between the in the connecting gap ( 26 ) and in the equalization volume ( 20 ) located bearing fluid. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (20) zwischen der Ringscheibe (28) und einer an der Stirnseite der Lagerhülse (12) angeordneten Abdeckung ausgebildet ist.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the compensating volume ( 20 ) between the annular disc ( 28 ) and one on the front side of the bearing sleeve ( 12 ) arranged cover is formed. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verbindungsspalt (26) in einem Winkel von ungefähr 90 Grad zu einer Rotationsachse (22) des Lagers erstreckt.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting gap ( 26 ) at an angle of approximately 90 degrees to an axis of rotation ( 22 ) of the bearing extends. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (20) als ein kegelförmiger Hohlraum ausgebildet ist, dessen Basis über die Durchgangsöffnung (20') und den Verbindungsspalt (26) mit dem Lagerspalt (24) verbunden ist.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the compensating volume ( 20 ) is formed as a conical cavity whose base via the passage opening ( 20 ' ) and the connecting gap ( 26 ) with the bearing gap ( 24 ) connected is. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ausgleichsvolumen (20) im wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse (22) des Lagers erstreckt und an seinem dem Lagerspalt (24) zugewandten Ende aufgeweitet ist.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the compensating volume ( 20 ) substantially perpendicular to a rotation axis ( 22 ) of the bearing and at its the bearing gap ( 24 ) facing the end is widened. Hydrodynamisches Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) im Bereich eines Stirnendes (12') der Lagerhülse (12) einen Absatz (10'') aufweist, der von einer dem Stirnende (12') zugeordneten Abdeckung (34) und/oder der Ringscheibe (28) zumindest teilweise überdeckt ist.Hydrodynamic bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 10 ) in the region of a front end ( 12 ' ) of the bearing sleeve ( 12 ) a paragraph ( 10 '' ) extending from one end ( 12 ' ) associated cover ( 34 ) and / or the annular disc ( 28 ) is at least partially covered. Spindelmotor mit einem hydrodynamischen Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche.Spindle motor with a hydrodynamic bearing after one of the preceding claims. Festplattenlaufwerk mit einem Spindelmotor nach Anspruch 13.Hard disk drive with a spindle motor after Claim 13.
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