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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine dynamische Lagervorrichtung,
bei der ein axiales Element durch die Wirkung des dynamischen Drucks
des Schmieröls,
der in einem Lagerspalt erzeugt wird, berührungslos drehbar gelagert
wird. Diese Lagervorrichtung ist ideal für die Verwendung bei Geräten zur Informationsverarbeitung,
zu welchen die Spindelmotoren für
Magnetplattenvorrichtungen wie z. B. HDD und FDD, optische Plattenvorrichtungen
für CD-ROM,
CD-R/RW, DVD-ROM/RAM, etc. und magnetooptische Plattenvorrichtungen
für MD,
MO, etc., die Polygon-Scannermotoren in Laserdruckern (LBP) oder
kleine Motoren für
elektrische Geräte
wie Axialventilatoren gehören.
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STAND DER
TECHNIK
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Verschiedene
Arten der vorstehenden Motoren müssen
mit hoher Genauigkeit, hoher Drehzahl und unter geringer Geräuschbildung
rotieren und kostengünstig
herzustellen sein. Ein Lager zum Stützen einer Spindel des Motors
ist eines der Elemente zur Bestimmung dieser Anforderungen, so dass
in den letzten Jahren die Verwendung eines dynamischen Drucklagers
mit Eigenschaften, die in Bezug auf die vorgenannten Anforderungen überlegen
sind, in Betracht gezogen wurde bzw. dieses Lager tatsächlich als
diese Art von Lager verwendet wurde.
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Eine
dynamische Lagervorrichtung, die beispielsweise in einem Spindelmotor
einer Plattenvorrichtung, wie z. B. eines HDD usw., installiert
ist, ist mit einem radialen Lagerbereich versehen, um ein axiales
Element in radialer Richtung drehbar und berüh rungslos zu stützen, sowie
mit einem Axiallagerbereich, um das axiale Element drehbar und berührungslos
in Axialdruckrichtung zu stützen,
wobei der radiale Lagerbereich Nuten verwendet, um den dynamischen
Druck zu erzeugen (dynamische Druckerzeugungsnuten), die in der
inneren Umfangsfläche einer
Lagerbuchse oder in der äußeren Umfangsfläche des
axialen Elements ausgebildet sind. Bei dem Axiallagerbereich wird
beispielsweise ein dynamisches Drucklager verwendet, bei dem an
den beiden Endflächen
eines Flanschbereichs des axialen Elements oder an diesen gegenüberliegenden
Flächen (der
Endfläche
der Lagerbuchse, der Endfläche
eines in einem Gehäuse
befestigten Axialdruckelements, usw.) Nuten zur Erzeugung des dynamischen Drucks
ausgebildet sind (hier wird beispielsweise auf die offengelegte
japanische Patentveröffentlichung Nr.
2000-291648 verwiesen).
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Im
Allgemeinen ist die Lagerbuchse an einer vorherbestimmten Position
des Innenumfangs des Gehäuses
befestigt, und in den meisten Fällen
ist ein Dichtungselement in einer Öffnung des Gehäuses angeordnet,
um zu verhindern, dass Schmieröl,
das in den Innenraum des Gehäuses
eingespritzt wurde, austritt.
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Bei
der dynamischen Lagervorrichtung mit dem vorgenannten Aufbau, die
das Gehäuse,
die Lagerbuchse, das axiale Element, das Axialdruckelement und das
Dichtungselement umfasst, versucht man, die Genauigkeit bei der
Feinbearbeitung jedes Teils und bei der Montage zu erhöhen, um
die gute Lagerleistung zu gewährleisten,
die im Zuge der hohen Leistungssteigerung von Geräten für die Informationsverarbeitung
notwendig ist. Andererseits wird bei dieser Art von dynamischen
Lagervorrichtungen immer mehr eine Reduzierung der Kosten gefordert, da
sich die Preise der Geräte
für die
Informationsverarbeitung im Abwärtstrend
befinden.
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Eine
Steigerung der Effizienz des Montageprozesses ist einer der Schlüsselfaktoren
bei der Reduzierung der Kosten bei dieser Art von dynamischen Lagervorrichtungen.
Mit anderen Worten: Das Gehäuse
und die Lagerbuchse, das Gehäuse
und das Axialdruckelement und das Gehäuse und das Dichtungselement
werden im Allgemeinen mit Kleb stoff aneinander befestigt, doch die
Verwendung von Klebstoff ist eine Ursache für die Abnahme der Effizienz
des Montageprozesses, da es relativ lange dauert, den Klebstoff
aufzutragen und aushärten
zu lassen. Außerdem
ist die Möglichkeit
der Ausgasung aufgrund des Klebstoffs und die Verschlechterung der
Haftung über
einen längeren
Zeitraum zu befürchten.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine dynamische
Lagervorrichtung zu schaffen, bei der die Effizienz des Montageprozesses erhöht wird,
um die Herstellungskosten noch weiter zu senken.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dynamische
Lagervorrichtung zu schaffen, mit der die Ausgasung aus einem Befestigungsbereich
zwischen Teilen ebenso verringert wird wie die Verschlechterung
der Haftung der Teile über
einen längeren
Zeitraum.
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Um
die vorgenannte Aufgabe zu erfüllen,
ist eine dynamische Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die ein Gehäuse
aufweist, eine an einem Innenumfang des Gehäuses befestigte Lagerbuchse,
ein axiales Element mit einem axialen Bereich und einem Flanschbereich,
ein Axialdruckelement, das an einem Ende des Gehäuses befestigt ist, einen radialen
Lagerbereich, der zwischen der Lagerbuchse und dem axialen Bereich
vorgesehen ist, um den axialen Bereich in radialer Richtung durch
die Wirkung des dynamischen Drucks des Schmieröls, der in einem radialen Lagerspalt
erzeugt wird, berührungslos
zu stützen,
und einen Axiallagerbereich, der zwischen der Lagerbuchse und dem
Flanschbereich und zwischen dem Axialdruckelement und dem Flanschbereich
vorgesehen ist, um den Flanschbereich durch die Wirkung des dynamischen
Drucks des Schmieröls,
der in einem axialen Lagerspalt erzeugt wird, in Axialdruckrichtung
berührungslos
zu stützen,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Harz besteht.
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Da
das aus Harz bestehende Gehäuse
durch Formen, wie z. B. durch Spritzgießen usw., gebildet wird, kann
das Gehäuse
im Vergleich zu einem Metallgehäuse,
das durch Drehen etc. spanabhebend geformt wird, kostengünstig hergestellt
werden, und es ist auch möglich,
im Vergleich zu einem Metallgehäuse,
das durch Pressformen hergestellt wird, ein relativ hohes Maß an Genauigkeit
zu gewährleisten.
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Bei
der vorgenannten Konstruktion kann das Axialdruckelement durch Schweißen an einem
Ende des Harzgehäuses
befestigt werden. Die Befestigung des Gehäuses und des Axialdruckelements
durch Schweißen
ermöglicht
es, die Effizienz beim Betrieb im Vergleich zur gewöhnlichen
Befestigung durch Klebstoff zu erhöhen und die Ausgasung aus einem Befestigungsbereich
ebenso zu verhindern oder einzuschränken wie die Verschlechterung
der Haftung im Laufe der Zeit.
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Der
hier verwendete Begriff "Schweißen" bezeichnet ein Phänomen, bei
dem die Verbindungsfläche(n)
eines der beiden Teile oder beider Teile, die zusammenzufügen sind,
schmilzt bzw. schmelzen, um befestigt zu werden. Abhängig von
dem Material der zu verschweißenden
Teile, den Schweißbedingungen
und verschiedenen anderen Bedingungen wird ein Mittel zum Schweißen in geeigneter
Weise ausgewählt
und angewandt, wie z. B. Ultraschall-Schweißen, Vibrationsschweißen, induktives Hochfrequenzschweißen, Spiegelschweißen oder Ähnliches.
Im Allgemeinen wird beim Ultraschall-Schweißen Ultraschallvibration zusammen
mit dem Schweißdruck
angewandt, um eine Verbindungsfläche
durch die Erzeugung einer großen
Reibungswärme
in einem Teil des Harzproduktes zu schmelzen und zu verschweißen. Beim
Vibrationsschweißen
werden zwei zu verschweißende
Teile unter Anwendung eines Schweißdrucks in einer vorherbestimmten
Richtung in Schwingung versetzt, um die Verbindungsflächen zu
schmelzen und miteinander zu verschweißen. Beim induktiven Hochfrequenzschweißen wird
ein Hochfrequenzfeld an einem zu verschweißenden Teil angelegt, um durch
die Erzeugung von Wärme
mittels Überstrom-Verlust
eine Verbindungsfläche
zu schmelzen und zu verschweißen. Beim
Spiegelschweißen
wird eine Wärmequelle
(eine Schweißplatte)
mit hoher Temperatur mit einer Verbindungsfläche eines Harzprodukts in Kontakt
ge bracht, um eine Verbindungsfläche
zu schmelzen und zu verschweißen.
Von diesen Schweißmitteln
ist das Ultraschallschweißen
in Anbetracht der einfachen Ausrüstung
und der kurzen Schweißzeit
am meisten zu bevorzugen.
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Anstelle
der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann auch das Axialdruckelement
an einem Ende des Harzgehäuses
angebracht und ein Dichtungselement am Ende des Gehäuses durch
Schweißen
befestigt werden.
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Das
vorstehend beschriebene Schweißen kann
auch angewandt werden, um die Lagerbuchse in dem Harzgehäuse zu befestigen.
Wenn in diesem Fall die Lagerbuchse aus einem Sintermetall besteht, tritt
schmelzendes Harz in der Verbindungsfläche des Gehäuses durch die Oberflächenporen
(einem aus inneren Poren poröser
Textur des Sintermetalls gebildeten Teil, der sich zur Oberfläche öffnet) der
Verbindungsfläche
der Lagerbuchse in die inneren Poren ein und härtet aus. Die ausgehärteten Teile
im Inneren der inneren Poren bringen die Lagerbuchse durch eine
Art Ankerwirkung in engen Kontakt mit dem Gehäuse, so dass die Lagerbuchse
und das Gehäuse
nicht relativ aus ihren Positionen geraten, wodurch es möglich wird,
einen sicheren Befestigungszustand zu erreichen.
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Wenn
ein Dichtungsbereich am anderen Ende des Gehäuses vorgesehen ist, ist der
Dichtungsbereich am anderen Ende des Gehäuses einstückig mit diesem ausgebildet,
oder ein separates Dichtungselement ist am anderen Ende des Gehäuses befestigt.
Im letzteren Fall kann das vorstehend beschriebene Schweißen angewandt
werden, um das Dichtungselement an dem Harzgehäuse zu befestigen.
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Es
ist zu bevorzugen, dass das Harz, aus dem das Gehäuse gebildet
wird, ein thermoplastisches Harz ist, und insbesondere bei dem Gehäuse, in
das die Lagerbuchse durch Presspassung eingebracht wird, ist es
außerdem
zu bevorzugen, dass dessen lineare Ausdehnungsrate kleiner oder
gleich 8,0 × 10–5/
Grad Celsius ist. Mit anderen Worten:
Bei dem Gehäuse, in
das die Lagerbuchse durch Presspassung eingebracht wird, ist eine Presspassungs-Befestigungskraft
notwendig, um dem Produkt aus dem Gewicht der Lagerbuchse selbst
und der Normbeschleunigung bei einem Schlagversuch standzuhalten.
Um die Presspassungs-Befestigungskraft zu gewährleisten, die in dem Betriebstemperaturbereich
(0 bis 80 Grad Celsius) dieser Art von dynamischen Lagervorrichtungen
notwendig ist, ist es zu bevorzugen, dass die lineare Ausdehnungsrate des
Harzes, aus dem das Gehäuse
gebildet wird, kleiner oder gleich 8,0 × 10–5 /
Grad Celsius ist. Eine Vergrößerung des
Presspassungsbereichs der Lagerbuchse in dem Gehäuse ermöglicht es, die Presspassungs-Befestigungskraft
zu erhöhen,
aber wenn beispielsweise das Gehäuse
von geringer Dicke ist, wie z. B. 2 mm oder weniger, beträgt der Presspassungsbereich
in dem Harzgehäuse
maximal 100 μm, wobei
ein Wert von etwa 50 μm
zu bevorzugen ist. Wenn der Presspassungsbereich größer ist,
besteht – da
die Genauigkeit des Außendurchmessers
des Gehäuses
abnimmt – die
Möglichkeit,
dass beim Installieren der dynamischen Lagervorrichtung in einem
Spindelmotor oder Ähnlichem
ein Problem auftritt und dass sich durch die übermäßig hohe Presspassungskraft
ein Riss in dem Gehäuse
bildet. Im Besonderen kann beispielsweise ein Harz mit LCP oder
PES als Hauptzusammensetzung als Harz zur Bildung des Gehäuses verwendet
werden.
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Die
Lagerbuchse kann aus einem Sintermetall bestehen, und das Gehäuse kann
aus der gleichen Art von Metall bestehen wie die Lagerbuchse, und
die Lagerbuchse kann durch Schweißen am Innenumfang des Gehäuses befestigt
sein. Der hier verwendete Begriff "die gleiche Art" bedeutet, dass eine prinzipielle Zusammensetzung
(Grundmetall) jeweils gleich ist. Wenn beispielsweise die Lagerbuchse
aus einem Sintermetall mit Kupfer als Hauptzusammensetzung besteht,
besteht das Gehäuse
aus einem Kupfer-Grundmetall,
beispielsweise Messing. Eine Konstruktion wie diese ermöglicht es,
die Lagerbuchse durch Ultraschall-Schweißen oder Ähnliches eng anliegend in dem
Gehäuse
zu befestigen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Schnitt durch einen Spindelmotor für ein Gerät zur Informationsverarbeitung,
bei dem eine dynamische Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
verwendet wird;
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2 einen
Schnitt durch eine Ausführungsform
der dynamischen Lagervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
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3 einen Schnitt durch die Lagerbuchse {3(a)} , eine entsprechende Unteransicht {3(b)} und eine entsprechende Draufsicht {3(c)};
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4 eine
Draufsicht auf eine Endfläche
eines Axialdruckelements;
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5 einen
Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 einen
Schnitt durch ein Dichtungselement; und
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7 einen
Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
ein Beispiel für
einen Spindelmotor für
ein Gerät
zur Informationsverarbeitung, in dem eine dynamische Lagervorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform
installiert ist. Der Spindelmotor, der als Laufwerkvorrichtung,
wie z. B. als HDD und Ähnliches,
verwendet wird, weist eine dynamische Lagervorrichtung 1 auf,
um ein axiales Element 2 berührungslos und drehbar zu stützen, eine
an dem axialen Element 2 befestigte Plattennabe 3,
und einen Motor-Stator 4 sowie einen Motor-Rotor 5,
die einander beispielsweise quer über einen Spalt in radialer
Richtung gegenüberliegen.
Der Stator 4 ist am Außenumfang
eines Gehäuses 6 angebracht,
und der Rotor 5 ist am Innenumfang der Plattennabe 3 angebracht. Ein
Gehäuse 7 der
dynamischen Lagervorrichtung 1 ist im Innenumfang des Gehäuses 6 befestigt.
Die Plattennabe 3 hält
eine oder mehrere Platten D, wie z. B. eine Magnetplatte oder Ähnliches.
Nachdem der Stator 4 mit Strom versorgt wurde, beginnt
der Rotor 5, sich durch die elektromagnetische Kraft, die
zwischen dem Stator 4 und dem Rotor 5 auftritt,
zu drehen, so dass die Plattennabe 3 und das axiale Element 2 einstückig rotieren.
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2 zeigt
die dynamische Lagervorrichtung 1. Diese dynamische Lagervorrichtung 1 weist das
Gehäuse 7,
die Lagerbuchse 8 und das an dem Gehäuse 7 befestigte Axialdruckelement 10 sowie das
axiale Element 2 auf.
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Ein
erster radialer Lagerbereich R1 und ein zweiter radialer Lagerbereich
R2 sind in radialer Richtung zwischen der inneren Umfangsfläche 8a der
Lagerbuchse 8 und der äußeren Umfangsfläche 2a1 des
axialen Bereichs 2a des axialen Elements 2 separat
vorgesehen. Ein erster Axiallagerbereich S1 ist zwischen der unteren
Endfläche 8c der
Lagerbuchse 8 und der oberen Endfläche 2b1 eines Flanschbereichs 2b des
axialen Elements 2 vorgesehen, und ein zweiter Axiallagerbereich
S2 ist zwischen der Endfläche 10a des
Axialdruckelements 10 und der unteren Endfläche 2b2 des
Flanschbereichs 2b vorgesehen. Um die Erklärung zu
vereinfachen, ist in der nachfolgenden Beschreibung die Seite des Axialdruckelements 10 als
untere Seite und die Seite gegenüber
dem Axialdruckelement 10 als obere Seite definiert.
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Das
Gehäuse 7,
das beispielsweise aus einem thermoplastischen Harz durch Spritzgießen hergestellt
wird, weist einen zylindrischen Seitenbereich 7b und einen
ringförmigen
Dichtungsbereich 7a auf, der sich einstückig vom oberen Ende des Seitenbereichs 7b in
eine innere radiale Richtung erstreckt. Die innere Umfangsfläche 7a1 des
Dichtungsbereichs 7a liegt einer Kegelfläche 2a2 gegenüber, die im
Außenumfang
des axialen Be reichs 2a über einem vorherbestimmten
Dichtungsraum S ausgebildet ist. Die Kegelfläche 2a2 des axialen
Bereichs 2a, deren Durchmesser allmählich abnimmt, je weiter sie nach
oben geht (zur Außenseite
des Gehäuses 7), wirkt
durch die Rotation des axialen Elements 2 auch als Fliehkraftdichtung.
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Bei
dem axialen Element 2, das beispielsweise aus Metall, wie
z. B. rostfreiem Stahl und Ähnlichem,
besteht, ist der axiale Bereich 2a und der Flanschbereich 2b entweder
einstückig
oder separat im unteren Ende des axialen Bereichs 2a vorgesehen.
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Die
Lagerbuchse 8, die beispielsweise aus einem porösen Material
aus Sintermetall, insbesondere aus einem porösen Material aus Sintermetall, das
aus Kupfer als Hauptbestandteil besteht, in eine zylindrische Form
gebracht wird, wird an einer vorherbestimmten Position an der inneren
Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 befestigt.
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In
der inneren Umfangsfläche 8a der
Lagerbuchse 8 aus dem Sintermetall sind zwei Bereiche von
oberen und unteren Bereichen separat in axialer Richtung als radiale
Lagerflächen
der ersten und zweiten radialen Lagerbereiche R1 und R2 vorgesehen,
und in den beiden Bereichen sind jeweils dynamische Druckerzeugungsnuten 8a1 und 8a2 beispielsweise
in Fischgrätenform
ausgebildet, wie in 3(a) dargestellt.
Die obere dynamische Druckerzeugungsnut 8a1 ist zur axialen
Mitte m (der Mitte des Bereichs zwischen den oberen und unteren schrägen Nuten
in axialer Richtung) asymmetrisch, und die axiale Länge X1 eines
oberen Bereichs bis zur axialen Mitte m ist länger als die axiale Länge X2 eines
unteren Bereichs. In der äußeren Umfangsfläche 8d der
Lagerbuchse 8 sind eine oder mehrere axiale Nuten 8d1 über deren
gesamte Länge
in axialer Richtung ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform sind drei axiale
Nuten 8d1 in regelmäßigen Abständen entlang
dem Umfang ausgebildet.
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Eine
dynamische Druckerzeugungsnut 8c1, beispielsweise in Form
einer Spirale, wie in 3(b) dargestellt,
ist in der unteren Endfläche 8c der
Lagerbuchse 8 als Axiallager- fläche
des ersten Axiallagerbereichs S1 ausgebildet. Die dynamische Druckerzeugungsnut
kann in Form einer Fischgräte
oder in Form einer radialen Nut ausgebildet sein.
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Wie
in 3(c) ersichtlich, ist die obere
Endfläche 8b der
Lagerbuchse 8 durch eine Umfangsnut 8b1, die etwa
mittig in radialer Richtung vorgesehen ist, in einen Innendurchmesserbereich 8b2 und
einen Außendurchmesserbereich 8b3 aufgeteilt,
und eine oder mehrere radiale Nuten 8b21 sind im Innendurchmesserbereich 8b2 ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform
sind die drei radialen Nuten 8b21 in regelmäßigen Abständen entlang
dem Umfang ausgebildet.
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Das
Axialdruckelement 10, das beispielsweise aus Metall, wie
z. B. Messing oder Ähnlichem,
besteht, ist am unteren Ende der inneren Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 befestigt.
In der Endfläche 10a des
Axialdruckelements 10, die als Axiallagerfläche des
zweiten Axiallagerbereichs S2 dient, sind dynamische Druckerzeugungsnuten 10a1 beispielsweise
in Fischgrätenform
ausgebildet, wie in 4 dargestellt. Die dynamische
Druckerzeugungsnut kann in Form einer Spirale oder in Form einer
radialen Nut ausgebildet sein.
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Die
dynamische Lagervorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform
wird beispielsweise unter Anwendung der folgenden Verfahren zusammengesetzt.
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Zuerst
wird die Lagerbuchse 8 durch Presspassung in die innere
Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 eingebracht,
und ihre obere Endfläche 8b stößt an der
inneren Fläche 7a2 des
Dichtungsbereichs 7a an. Somit ist die Lagerbuchse 8 in
einer richtigen Position in Bezug auf das Gehäuse 7 befestigt.
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Die
innere Fläche 7a2 des
Dichtungsbereichs 7a ist so geneigt oder gebogen, dass
ihr Außendurchmesserbereich
von der oberen Endfläche 8b der
Lagerbuchse 8 entfernt ist. Somit ist die innere Fläche 7a2 des
Dichtungsbereichs 7a zum Teil mit dem Innendurchmesserbereich 8b2 der
oberen Endfläche 8b der
Lagerbuchse 8 in Kontakt, und es wird ein Spalt zwischen
der inneren Fläche 7a2 und
dem Außendurchmesserbereich 8b3 der
oberen Endfläche 8b gebildet.
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Dann
wird das axiale Element 2 an der Lagerbuchse 8 angebracht.
Um den radialen Lagerspalt genau einzustellen, wird der Innendurchmesser
der Lagerbuchse 8 unter der Bedingung gemessen, dass die
Lagerbuchse 8 durch Presspassung in das Gehäuse 7 eingebracht
wird, um die Größenabstimmung
mit dem (vorher gemessenen) Außendurchmesser
des axialen Bereichs 2a durchzuführen. Wenn die innere Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 im
Querschnitt eine polygonale Form (beispielsweise die Form eines
Polygons mit zwanzig Seiten) oder eine unregelmäßige Form hat, um teilweise
mit der äußeren Umfangsfläche 8d der
Lagerbuchse 8 in Kontakt zu kommen, wird beim Einbringen
der Lagerbuchse 8 durch Presspassung die Verformung in
der inneren Umfangsfläche 8a eingeschränkt, so
dass es möglich
ist, die Genauigkeit des radialen Lagerspalts sicherzustellen.
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Dann
wird das Axialdruckelement 10 am unteren Ende der inneren Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 angebracht
und in einer richtigen Position angeordnet, um es beispielsweise
durch Ultraschallschweißen
zu befestigen. Während
das untere Ende des Gehäuses 7 gegen
die äußeren Umfangsfläche des
Axialdruckelements 10 gepresst wird, schmelzen die angelegten
Ultraschallvibrationen die Verbindungsfläche des Gehäuses 7, um das Gehäuse 7 an dem
Axialdruckelement 10 zu befestigen. Zu diesem Zeitpunkt
sind Vorsprünge
und Vertiefungen, die in der äußeren Umfangsfläche des
Axialdruckelements 10 in Form einer Rändelung, einer Schraube und Ähnlichem
ausgebildet sind, wirksam bei der sicheren Befestigung des Gehäuses 7 an
dem Axialdruckelement 10 durch Schweißen.
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Zur
Vervollständigung
der oben beschriebenen Montage wird der axiale Bereich 2a des
axialen Elements 2 in die innere Umfangsfläche 8a der
Lagerbuchse 8 eingesetzt, und in dem Raum zwischen der
unteren Endfläche 8c der
Lagerbuchse 8 und der Endfläche 10a des Axialdruckelements 10 ist
der Flanschbereich 2b enthalten. Dann wird der Innenraum
des Gehäuses 7,
der mit dem Dichtungsbereich 7a abgedichtet ist, wozu auch
die inneren Poren der Lagerbuchse 8 gehören, mit Schmieröl gefüllt. Der Ölpegel des
Schmieröls
wird innerhalb des Bereichs des Dichtungsraums S gehalten.
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Als
Mittel zur Befestigung der Lagerbuchse 8 in dem Gehäuse 7 kann
anstatt der vorstehend beschriebenen Presspassung auch Schweißen, beispielsweise
Ultraschallschweißen,
angewandt werden. Um zu verhindern, dass schmelzendes Harz in der
Verbindungsfläche
des Gehäuses 7 zum
Dichtungsbereich 7a fließt, ist es zu diesem Zeitpunkt
zu bevorzugen, dass (eine oder mehrere) axiale Nut(en), deren Volumen
nahezu dem des vorgenannten schmelzenden Harzes entspricht, beispielsweise in
der inneren Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 vorgesehen
sind.
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Wenn
das axiale Element 2 rotiert, liegt jeder der Bereiche
(zwei der oberen und unteren Bereiche) als radiale Lagerflächen der
inneren Umfangsfläche 8a der
Lagerbuchse 8 über
den radialen Lagerspalt der äußeren Umfangsfläche 2a1 des
Lagers 2a gegenüber.
Die untere Endfläche 8c der
Lagerbuchse 8 als Axiallagerfläche liegt über dem Axiallagerspalt der
oberen Endfläche 2b1 des
Flanschbereichs 2b gegenüber, und die Endfläche 10a des
Axialdruckelements 10 als Axiallagerfläche liegt über dem Axiallagerspalt der
unteren Endfläche 2b2 des
Flanschbereichs 2b gegenüber. Die Drehung des Lagerelements 2 erzeugt
den dynamischen Druck des Schmieröls in dem vorgenannten radialen
Lagerspalt, und der Ölfilm
des Schmieröls,
der in dem vorgenannten radialen Lagerspalt gebildet wird, stützt den
axialen Bereich 2a des axialen Elements 2 in radialer
Richtung drehbar und berührungslos.
Der erste radiale Lagerbereich R1 und der zweite radiale Lagerbereich
R2, die das axiale Element 2 in radialer Richtung drehbar
und berührungslos
stützen,
sind in dieser Weise aufgebaut. Zur gleichen Zeit wird der dynamische
Druck des Schmieröls
in dem vorgenannten Axiallagerspalt erzeugt, und der Ölfilm des Schmieröls, der
in dem vorgenannten Axiallagerspalt gebildet wird, stützt den
Flanschbereich 2b des axialen Elements 2 in beiden
axialen Richtungen drehbar und berührungslos. Somit sind der erste
Axiallagerbereich S1 und der zweite Axiallagerbereich S2, die das
axiale Element 2 in den axialen Richtungen drehbar und
berührungslos
stützen,
strukturiert.
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Wie
oben beschrieben, sind die dynamischen Druckerzeugungsnuten 8a1 des
ersten radialen Lagerbereichs R1 asymmetrisch zur axialen Mitte m,
und die axiale Länge
X1 des oberen Bereichs bis zur axialen Mitte m ist länger als
die axiale Länge
X2 des unteren Bereichs {3(a)}.
Wenn das axiale Element 2 sich dreht, wird daher die Rückzugskraft (Pumpkraft)
des Schmieröls
aufgrund der dynamischen Druckerzeugungsnuten 8a1 im oberen
Bereich verglichen zum unteren Bereich relativ groß. Der Unterschied
der Rückzugskraft
lässt das Schmieröl, das den
Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche 8a der Lagerbuchse 8 und
der äußeren Umfangsfläche 2a1 des
axialen Bereichs 2a füllt, nach
unten fließen,
und das Schmieröl
wird wieder zu dem radialen Lagerspalt des ersten radialen Lagerbereichs
R1 zurückgeführt, indem
es durch den Axiallagerspalt des ersten Axiallagerbereichs S1, die axiale
Nut 8d1, den Spalt zwischen der inneren Fläche 7a2 des
Dichtungselements 2a und dem Außendurchmesserbereich 8b3 der
oberen Endfläche 8b der
Lagerbuchse 8, die Umfangsnut 8b 1 der oberen Endfläche 8b der
Lagerbuchse 8 und die radiale Nut 8b21 der oberen
Endfläche 8b der
Lagerbuchse 8 zirkuliert. Da das Schmieröl wie oben
beschrieben durch den Innenraum des Gehäuses 7 zirkuliert,
wird verhindert, dass der Druck des Schmieröls im Innenraum teilweise negativ
wird, so dass es möglich
ist, Probleme wie die Bildung von Luftblasen aufgrund des negativen
Drucks, das Austreten des Schmieröls und das Auftreten von Vibrationen
aufgrund der Bildung von Luftblasen und Ähnliches zu lösen. Selbst wenn
aus irgendeinem Grund Luftblasen in das Schmieröl gelangen, werden die Luftblasen über die Ölgrenzfläche (Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche) des Schmieröls im Inneren
des Dichtungsraums S nach außen
abgegeben, während
die Luftblasen mit dem Schmieröl
zirkulieren, so dass nachteilige Wirkungen aufgrund der Luftblasen
noch effektiver verhindert werden.
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5 zeigt
eine dynamische Lagervorrichtung 1' gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Der wesentliche Unterschied zwischen der dynamischen Lagervorrichtung 1' und der dynamischen
Lagervorrichtung 1 gemäß 2 besteht
darin, dass das Dichtungselement 11 durch Schweißen am unteren Ende
befestigt wird, nachdem ein Axialdruckelement 10' am unteren
Ende der inneren Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 angebracht
worden ist.
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Das
Axialdruckelement 10' besteht
beispielsweise aus Metall, wie z. B. Messing oder Ähnlichem, und
in der Endfläche 10a' sind dynamische
Druckerzeugungsnuten beispielsweise in Form von Fischgräten als
Axiallagerfläche
des zweiten Axiallagerbereichs S2 ausgebildet. In dem Axialdruckelement 10' ist ein ringförmiger Kontaktbereich 10b' integriert,
der sich von der Außenkante
der Endfläche 10a' nach oben erstreckt.
Die obere Endfläche
des Kontaktbereichs 10b' steht
mit der unteren Endfläche 8c der Lagerbuchse 8 in
Kontakt, und die innere Umfangsfläche des Kontaktbereichs 10b' liegt über einem Spalt
der äußeren Umfangsfläche des
Flanschbereichs 2b gegenüber.
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Das
Dichtungselement 11, das beispielsweise aus Harz besteht,
hat vorzugsweise die in 6 dargestellte Form. Das in 6 dargestellte
Dichtungselement 11 ist in der äußeren Umfangsfläche mit
einer Schweißrippe 11b (einem
Bereich, dessen Dicke geringer ist als die Gesamtdicke) und einem Harzspeicher 11c in
Form einer Ausnehmung in der Unterkante der äußeren Umfangsfläche versehen. Die
obere Fläche 11a des
Dichtungselements 11 steht mit der unteren Fläche des
Axialdruckelements 10' in
Kontakt.
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Nachdem
die Lagerbuchse 8 und das axiale Element 2 wie
oben beschrieben in das Gehäuse 7 eingebracht
wurden, wird das Axialdruckelement 10' in das untere Ende der inneren
Umfangsfläche 7c des
Gehäuses 7 eingesetzt,
und die obere Endfläche seines
Kontaktbereichs 10b' kommt
mit der unteren Endfläche 8c der
Lagerbuchse 8 in Kontakt. Daher wird die Position des Axialdruckelements 10' in axialer
Richtung in Bezug auf die Lagerbuchse 8 bestimmt. Die Steuerung
der Größe des Kontaktbereichs 10b' und des Flanschbereichs 2b in
axialer Richtung ermöglicht
es, die Axiallagerspalte des ersten Axiallagerbereichs S1 und des
zweiten Axiallagerspalts S2 genau zu bestimmen.
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Dann
wird das Dichtungselement 11 am unteren Ende der inneren
Umfangsfläche 7c angebracht,
und seine obere Fläche 11a steht
mit der unteren Fläche
des Axialdruckelements 10' in
Kontakt, und das untere Ende des Gehäuses 7 wird unter
Anlegung der Ultraschallvibrationen gegen die Schweißrippe 11b des
Dichtungselements 11 gepresst (Ultraschallschweißen), um
die schmelzende Schweißrippe 11b an
der Verbindungsfläche
des Gehäuses 7 zu
befestigen (abhängig
von den Schweißbedingungen
kann die Verbindungsfläche
des Gehäuses 7 ebenfalls
schmelzen). Beim Schweißen kann
das aufgrund des Schmelzens der Schweißrippe 11b fluidisierte
Harz in den Harzspeicher 11c fließen, so dass nach dem Schweißen kaum
Harzgrate auftreten.
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7 zeigt
eine dynamische Lagervorrichtung 1'' nach
einer weiteren Ausführungsform.
Der wesentliche Unterschied zwischen der dynamischen Lagervorrichtung 1" und der dynamischen
Lagervorrichtung 1 gemäß 2 besteht
darin, dass der Dichtungsbereich, der aus einem separaten Dichtungselement 12 besteht,
durch Schweißen
am oberen Ende der inneren Umfangsfläche 7c des Gehäuses 7 befestigt
wird. Das Dichtungselement 12, das beispielsweise aus Harz
besteht, wird durch Ultraschallschweißen an die Verbindungsfläche des
Gehäuses 7 angeschweißt. Die
innere Umfangsfläche 12a des Dichtungselements 12 liegt über dem
vorherbestimmten Dichtungsraum S der Kegelfläche 2a2 gegenüber, die
im Außenumfang
des axialen Bereichs 2a vorgesehen ist.
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Bei
den vorgenannten Ausführungsformen besteht
das Gehäuse 7 aus
Harz, doch das Gehäuse 7 kann
auch aus der gleichen Metallart bestehen wie die Lagerbuchse 8,
beispielsweise Messing, und das Gehäuse 7 und die Lagerbuchse 8 können durch Schweißen, beispielsweise
Ultraschallschweißen,
zu einem Körper
befestigt werden.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird, wie oben beschrieben, der Montagevorgang
effizient gemacht, so dass es möglich
ist, eine dynamische Lagervorrichtung unter geringerem Kostenaufwand
zu schaffen, bei der die Ausgasung aus einem Befestigungsbereich
zwischen Teilen verringert wird, und bei der die Verschlechterung
der Haftung über
einen längeren
Zeitraum verringert wird.
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Zusammenfassung
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Eine
Lagerbuchse 8 wird durch Presspassung in ein Gehäuse 7 eingebracht,
und ein axialer Bereich 2a eines axialen Elements 2 wird
in die innere Umfangsfläche 8a der
Lagerbuchse 8 eingesetzt, und dann wird ein Axialdruckelement 10 am
unteren Ende der inneren Umfangsfläche 7c des Gehäuses 7 angebracht
und in einer vorherbestimmten Position angeordnet, um es durch Ultraschallschweißen zu befestigen.
Das untere Ende des Gehäuses 7 wird unter
Einwirkung von Ultraschallvibration gegen die äußere Umfangsfläche des
Axialdruckelements 10 gepresst, um die Schmelzverbindungsfläche des
Gehäuses 7 an
dem Axialdruckelement 10 zu befestigen.
Hauptzeichnung
ist 1