DE19709996A1 - Antriebsvorrichtung für Festplattenspeicher mit integrierter Labyrinthdichtung - Google Patents
Antriebsvorrichtung für Festplattenspeicher mit integrierter LabyrinthdichtungInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung für
Festplattenspeicher mit integrierter Labyrinthdichtung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige
Anordnung ist beispielsweise mit dem Gegenstand der DE 30 49 334 C3
bekannt geworden.
Bei dieser bekannten Vorrichtung werden eine Reihe von
Labyrinthspalten ausgebildet, nämlich ein erster
Labyrinthspalt im oberen Bereich einer rotierenden Welle, die
drehfest mit einer Rotorglocke verbunden ist und ebenso auch
im unteren Bereich in Gegenüberstellung zu einem
feststehenden Tragflansch.
Aufgrund bestehender Fertigungs-Ungenauigkeiten ist es wegen
der gegebenen Dimensionierung und Anordnung der Labyrinth
dichtungen sehr schwierig, diese Dichtungen sehr schmal und
eng auszubilden, weil andernfalls die Gefahr besteht, daß
die Rotorglocke mit feststehenden Teilen des Tragflansches
kollidiert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art so
weiterzubilden, daß bei gleichen Herstellungsgenauigkeiten - wie
beim Stand der Technik - wesentliche engere
Dichtungsspalte erreicht werden können.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die
technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die
glockenförmige Rotorglocke in ihrem unteren Bereich einen
radial einwärts gerichteten Ringflansch aufweist, dessen
radial einwärts gerichtete Stirnfläche in Verbindung mit der
feststehenden Welle den unteren Dichtspalt der Dichtung
ausbildet, während im Abstand von dem unteren Dichtspalt eine
obere separate Dichtung als etwa scheibenförmiges Teil
drehfest mit der Rotorglocke verbunden ist und ebenfalls mit
ihrer radial einwärts gerichteten, parallel zur Welle
ausgebildeten, Fläche einen oberen Dichtspalt ausbildet.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der
wesentliche Vorteil, daß die erfindungsgemäßen oberen und
unteren Dichtspalten an sehr genau bearbeiteten Flächen der
feststehenden Welle ausgebildet sind. Damit ergibt sich also
der Vorteil, daß lediglich nur noch die Welle relativ genau
bearbeitet werden muß und im übrigen als feststehende Welle
ausgebildet ist, während an dieser feststehenden Welle
umlaufende, obere und untere Dichtspalte durch radial
einwärts gerichtete Dichtflächen von umlaufenden Körpern der
Rotorglocke ausgebildet werden.
Die hier vorgeschlagenen oberen und unteren Dichtspalte
liegen also so dicht wie möglich radial einwärts zur Welle
gelegen und haben deshalb nur ein ganz geringes Lagerspiel.
Die Spalte selbst haben eine Dimension von etwa 10 bis 20 µm
(Mikrometer) und liegen - wie gesagt - an der maximal radial
einwärts gelegenen Stelle der gesamten Anordnung, was bei dem
Stand der Technik nicht der Fall war. Der Begriff "Dichtung"
soll hierbei nicht einschränkend verstanden werden:
Hierunter fallen sämtliche Dichtungskonstruktionen,
insbesondere Labyrinthdichtungen oder auch zylinderförmige,
tonnenförmige oder anders profilierte oder auch ebene Ring
dichtungen, die berührungsfreie, einander gegenüberliegende
Dichtflächen aufweisen.
Beim Stand der Technik hatten die genannten Dichtspalte einen
großen radialen Abstand von der umlaufenden Welle, was mit
dem Nachteil verbunden war, daß ein unrunder Lauf
ausgeglichen werden mußte und auch entsprechende
Bearbeitungsungenauigkeiten sich in großem Maße (wegen
ihres Drehabstandes zum Drehzentrum) negativ auf die
Laufeigenschaften auswirkten, so daß also aus Sicherheits
gründen große Dichtspalte erforderlich waren.
Dies wird mit der technischen Lehre der vorliegenden
Erfindung vermieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ist es im übrigen vorgesehen, daß die Rotorglocke eine
obere, etwa zylindrische, Öffnung aufweist, in welche Öffnung
die Dichtung im Preß-Sitz eingepaßt ist, so daß sich also
der radial außen liegende Teil der Dichtung im Preß-Sitz
(oder auch im Klebesitz) an der Innenwandung der Öffnung in
der Rotorglocke anlegt und dadurch drehfest mit der
Rotorglocke verbunden ist.
Die radial einwärts gerichteten Flächen dieser Dichtung
bilden dann den oberen Dichtspalt in Verbindung mit der
einwärts gelegenen Welle aus.
In gleicher Weise weist die Rotorglocke demzufolge einen
unteren, radial einwärts gerichteten Ringflansch auf, der
ebenfalls mit seinen radial einwärts gerichteten Flächen den
unteren Dichtspalt mit der Welle ausbildet.
Im übrigen weist die Rotorglocke in an sich bekannter Weise
innere Aufnahmeräume zur Aufnahme der feststehenden Teil
(Stator) des Motors auf.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der weitere
wesentliche Vorteil, daß eine einfache Montage möglich ist.
Zunächst wird die Welle mit den oberen und unteren
Kugellagern und dem dazwischenliegenden Abstandshalter
vormontiert und vorgespannt, so daß die beiden Kugellager
spielfrei gegeneinander gespannt werden. Hierbei werden die
Kugellager durch eine externe Kraft (z. B. durch ein
Montagegewicht) gegeneinander spielfrei verspannt und dann
mit der Welle verklebt.
Es wird sodann die aus Metall bestehende Dichtung auf die
vorgespannte und festgeklebte Lageranordnung aufgesetzt und
festgehalten, wonach dann von unten her die Rotorglocke über
die Anordnung gestülpt wird, wobei die Rotorglocke erwärmt
wird, damit sie einen größeren Innendurchmesser erhält.
Mit dem Erkalten legt sich damit die Rotorglocke am Preß-
Sitz an dem Außenumfang der Dichtung an und gleichzeitig
schlägt der untere Rand des unteren Kugellagers an dem radial
einwärts gerichteten Ringflansch der Rotorglocke an, wodurch
diese einwandfrei zur Welle ausgerichtet ist.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt
sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen
Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der
einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung,
offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den
Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als
erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere
Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung
weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der
Erfindung hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer
Antriebsanordnung,
Fig. 2 Schnitt durch die Rotorglocke nach Fig. 1,
Fig. 3 Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer
Antriebsanordnung,
Fig. 4 Schnitt durch die Rotorglocke nach Fig. 3.
In Fig. 1 ist dargestellt, daß auf einer feststehenden
Welle 1 zwei im Abstand voneinander angeordnete Kugellager
3, 11 befestigt sind, die - wie angegeben - eingepreßt oder
eingeklebt sein können. Statt der im folgenden beschriebenen
Labyrinthdichtungen können auch zylinderförmige oder tonnen
förmige Ringdichtungen verwendet werden.
Der Innenring der jeweiligen Lager 3, 11 kann hierbei auf dem
Außenumfang der Welle geklebt sein; es kann jedoch auch ein
Preß-Sitz vorgesehen sein.
Der jeweilige Außenring der Lager 3, 11 ist im Preß-Sitz mit
dem Innenumfang der Rotorglocke 4 verbunden; anstatt eines
Preß-Sitzes kann auch ein Klebesitz vorgesehen sein.
Die Rotorglocke 4 bildet im übrigen eine obere, zylindrische
Öffnung 14, durch welche hindurch eine Labyrinthdichtung 2
eingesetzt ist, die im wesentlichen scheibenförmig
ausgebildet ist, und z. B. aus einem Metallteil besteht.
Der radial äußere Außenumfang der Labyrinthdichtung 2 liegt
hierbei in Form eines Anschlages 15 im Preß-Sitz an dem
Innenumfang der Öffnung 14 der Rotorglocke 4 an, während der
radial einwärts gerichtete Flansch der Labyrinthdichtung 2
einen oberen Dichtspalt 5 mit dem hochgenau bearbeiteten
Außenumfang der Welle 1 bildet.
Die Rotorglocke 4 ist etwa gemäß Fig. 2 etwa hutförmig
ausgebildet und besitzt einen etwa C-förmigen Querschnitt,
wobei ein äußerer, vertikaler Schenkel 23 in einem
horizontalen Plattenträgerflansch 24 übergeht, welcher die
Auflageebene 25 für die nicht näher dargestellten
Magnetspeicherplatten bildet, welche drehfest mit der
Rotorglocke 4 verbunden sind.
Wichtig ist, daß die Rotorglocke 4 nach unten offene
Aufnahmeräume 27 zur Aufnahme der Teile des Motors ausbildet.
Der Motor besteht hierbei aus einem Stator 9 (Fig. 1) mit
zugeordneten Statorwicklungen 19, die oberhalb und unterhalb
des Statorblechpaketes angeordnet sind. In an sich bekannter
Weise wird dann ein axialer Arbeitsluftspalt 21 in Richtung
zu dem umlaufenden, permanentmagnetischen Ringmagneten 8
gebildet, welcher Ringmagnet drehfest mit einem
Rückschlußtopf 7 verbunden ist, welcher seinerseits am
Innenumfang der glockenförmigen Rotorglocke 4 eingepreßt
oder eingeklebt ist. Die genannten Teile 7, 8 sind also fest
mit dem Innenumfang der Rotorglocke 4 verbunden.
Zwischen den oberen und unteren Kugellagern 3, 11 ist im
übrigen noch ein Abstandshalter 6 angeordnet.
Die Welle 1 ist hierbei in einer Öffnung 26 des Tragflansches
10 eingepreßt oder geklebt.
Ferner ist im Tragflansch ein Halter 20 angeordnet, der das
Statorblechpaket und die Statorwicklung 19 radial und axial
positioniert, wobei durch den Halter 20 Stifte 13 als
Anschluß-Stifte hindurchragen und die elektrische Verbindung
zu der Statorwicklung herstellen.
Es ist im übrigen eine Abdichtscheibe 12 am Tragflansch
angeordnet, welche verhindern soll, daß evtl. die Dichtungs
maße 22 in den Motor eindringt.
Gleichzeitig sorgt diese Abdichtscheibe 12 als isolierendes
Teil dafür, daß die aus der Statorwicklung 19
herausgeführten Anschlußdrähte nicht mit metallischen Teilen
des Tragflansches 10 in Berührung kommen.
Die Rotorglocke 4 bildet ausgehend von einem inneren,
vertikalen Schenkel 18 einen horizontalen, einwärts
gerichteten, Ringflansch 17 aus, der mit seinen radial
einwärts gerichteten Innenseiten dem unteren Dichtspalt 16
der Labyrinthdichtung bildet.
Wichtig ist nun, daß mit der technischen Lehre nach der
Erfindung lediglich die Lager 3, 11 mit den erfindungsgemäßen
Dichtspalten 5, 16 abgedichtet sind, daß aber die Motorteile,
wie z. B. das Statorblechpaket oder die Statorwicklung 19
nicht nach außen in Richtung auf die Magnetspeicherplatten
abgedichtet werden müssen. Hier ist bei der Konstruktion und
bei der Montage dafür gesorgt worden, daß die genannten
Teile absolut staub- und teilchenfrei sind, weil sie
entsprechend gewaschen und gebacken wurden, und deshalb
keinerlei Fremdteile an diesen Motorteilen anhaften.
Der Kern der Erfindung liegt also darin, daß man nur noch
die schmutzverursachenden Teile, nämlich die oberen und
unteren Lager 3, 11 mit den entsprechenden Dichtspalten 5, 16
abdichtet und hierbei sehr schmale Dichtspalte vorsehen kann,
die eine absolut tiefere Abdichtung auch gegen kleinste
Teilchen gewähr
leisten.
Damit wird also eine Luftdurchströmung des Motors praktisch
vermieden, weil an der Welle an einem unteren Dichtspalt 16
und in einem entfernt davon angeordneten oberen Dichtspalt 5
(an weit auseinander liegenden Punkten) eine Unterbrechung
dieser Durchströmung gegeben ist und daher der Motor selbst
nicht mehr in nennenswerter Weise von der Luftströmung
durchsetzt wird.
Auf diese Weise können also sämtliche Fremdteilchen, die aus
den Lagern austreten könnten, mit Sicherheit von den oberen
und unteren Dichtspalten 5, 16 abgedichtet werden und können
nicht mehr in den Außenraum eindringen.
An dem unteren Lager 11 ist noch eine Auflagefläche 29 im
Bereich des radial einwärts gerichteten Ringflansches 17
ausgebildet, so daß evtl. Öl oder Fett, welches aus dem
unteren Lager nach unten austritt, von dieser Auflagefläche
29 aufgefangen wird und dort festgehalten wird. Das Lager
sitzt - wie gesagt - auf der Auflagefläche 29 dichtend auf.
Die Fig. 2 zeigt die gleichen Teile wie in Fig. 1, wobei
die Rotorglocke 4 im Schnitt dargestellt ist. Hier ist
ebenfalls erkennbar, daß die Rotorglocke 4 einen inneren
Aufnahmeraum 30 zur Aufnahme der Kugellager aufweist und daß
der radial einwärts gerichtete Ringflansch 17 mit seinen
Stirnflächen den unteren Dichtspalt 16 ausbildet. Ferner ist
aus Fig. 2 erkennbar, daß radial unten und innen im
Aufnahmeraum 30 die vorher erwähnte Auflagefläche 29 zur
dichtenden Auflage des drehenden Rings des unteren Lagers 11
dient.
Wichtig ist also ferner, daß man radial außenliegende Auf
nahmeräume 27 zur Aufnahme des Motorteils während der
Fertigung benutzen kann, um die gesamte Rotorglocke 4 mit
allen radialen und kritischen axialen Flächen in einer
einzigen Aufspannung bei der Herstellung der Rotorglocke 4
einspannen kann.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform,
wobei für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen
verwendet wurden.
Im Unterschied zur Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2
ist die Rotorglocke 4 dort etwas anders ausgebildet,
wobei kein schmaler einwärts gerichteter Ringflansch 17
vorhanden ist, sondern ein abgestufter Ringflansch 17, der
von einem schmaleren, radial außen liegenden, Teil in einem
axial längeren Teil übergeht, welcher axial längere Teil dann
den unteren Dichtspalt 16 über eine größere axiale Länge an
der Welle 1 ausbildet.
Die obere Labyrinthdichtung 2 weist eine gleich große axiale
Länge für den oberen Dichtspalt 5 auf, ist aber in ihren
übrigen Abmessungen etwas größer gewählt, um die Öffnung 14
auszufüllen.
Im übrigen sind die Lager 3, 11 in der Ausführungsform nach
Fig. 3 und 4 größer dimensioniert, als die Lager nach der
Fig. 1, so daß sich hier ebenfalls Unterschiede im
konstruktiven Aufbau ergeben, die aber für die Funktion des
Erfindungsgegenstandes nicht wesentlich sind.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß die hier beschriebenen
Richtungsangaben wie "oben" und "unten" nur beispielsweise zu
verstehen sind. So kann in einer kinematischen Umkehrung der
vorstehend gegebenen Beschreibung vorgesehen sein, daß der
Ringflansch 17 der Rotorglocke nicht an der eingezeichneten
Stelle vorgesehen ist, sondern anstelle der oben
dargestellten Labyrinthdichtung 2, wonach dann in Umkehrung
davon die Labyrinthdichtung 2 anstelle des Ringflansches 17
angeordnet wird.
Wichtig ist also nur, daß radial einwärts gerichtete, axiale
Dichtungsspalte zwischen umlaufenden Teilen der Rotorglocke
und den zugeordneten Flächen der Welle ausgebildet werden.
Hierbei ist es gleichgültig, ob nun eine Labyrinthdichtung 2
oben liegt oder unten und umgekehrt, ob ein Ringflansch mit
einwärts gerichteten Abdichtspalten unten angeordnet ist oder
anstelle der Labyrinthdichtung 2 angeordnet wird.
1
Welle
2
Labyrinthdichtung
3
oberes Lager
4
Rotorglocke
5
oberer Dichtspalt
6
Abstandshalter
7
Rückschlußtopf
8
Ringmagnet
9
Stator
10
Tragflansch
11
unteres Lager
12
Abdichtscheibe
13
Stift
14
Öffnung
15
Anschlag
16
unterer Dichtspalt
17
Ringflansch
18
vertikale Schenkel innen
19
Statorwicklung
20
Halter
21
Arbeitsluftspalt
22
Dichtmasse
23
vertikaler Schenkel außen
24
Plattenträgeflansch
25
Auflageebene
26
Öffnung
27
Aufnahmeraum
28
Preßfläche
29
Auflagefläche
30
Aufnahmeraum
Claims (7)
1. Antriebsvorrichtung für Festplattenspeicher mit
integrierter Labyrinthdichtung, mit einem Motor zum Antrieb
einer Rotorglocke, auf welcher mindestens eine
Festspeicherplatte befestigt ist, wobei zwischen einer
feststehenden Welle und der Rotorglocke mindestens zwei Lager
angeordnet sind, welche über Labyrinthdichtungen von dem für
die Aufnahme der Festspeicherplatte bestimmten Raum getrennt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorglocke (4) in
ihrem unteren/oberen Bereich einen radial einwärts
gerichteten Ringflansch (17) aufweist, dessen radial einwärts
gerichtete Stirnfläche in Verbindung mit der feststehenden
Welle (1) einen unteren/oberen Dichtspalt (16) der
Labyrinthdichtung ausbildet, und im Abstand von dem
unteren/oberen Dichtspalt (16) eine obere/untere separate
Labyrinthdichtung (2) drehfest mit der Rotorglocke (4)
verbunden ist, deren radial einwärts gerichtete Stirnfläche
in Verbindung mit der feststehenden Welle (1) einen
oberen/unteren Dichtspalt (5) ausbildet.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rotorglocke (4) eine obere/untere,
etwa zylindrische Öffnung (14) aufweist in welche die
Labyrinthdichtung (2) in fester Verbindung mit der
Rotorglocke eingepaßt ist.
3. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch (17) abgestuft
ausgebildet ist und eine axial längere Dichtfläche (16)
ausbildet.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die Schmutzteilchen
abgebenden Lager (3, 11) innerhalb des von den
Labyrinthdichtungen (2, 17) abgedichteten Raumes (30)
angeordnet sind, während der Motor (7, 8, 9) innerhalb des
Reinraumes, also außerhalb des von den Labyrinthdichtungen
abgedichteten Raumes angeordnet ist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (9) des Motors
innerhalb eines Aufnahmeraumes (27) der Rotorglocke (4)
angeordnet ist.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (9) in einem Halter
(20) festgelegt ist, welcher mit dem Tragflansch (10) des
Antriebs verbunden ist, wobei etwa unterhalb des Stators (9)
zwischen Tragflansch (10) und Halter (20) eine Abdichtscheibe
(12) angeordnet ist.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lager (11) und dem
Ringflansch (17) der Rotorglocke (4) dichtend eine
Auflagefläche (29) angeordnet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Owner name: PRECISION MOTORS DEUTSCHE MINEBEA GMBH, 78052 VILL |
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