DE19733566B4

DE19733566B4 - Spindelmotor mit Hülse

Info

Publication number: DE19733566B4
Application number: DE19733566A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Oelsch
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1997-08-02
Filing date: 1997-08-02
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2017-08-03
Also published as: US5977675A; DE19733566A1

Abstract

Spindelmotor, insbesondere zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks, mit einem Stator (2), einem Rotor (8), einer dazwischenliegenden, feststehenden Achse (1), die mindestens ein Lager (5; 6) trägt, sowie einem Antrieb, wobei der Rotor (8) oder der Stator (2) mit einer Hülse (11; 18; 22; 23) versehen ist, die das mindestens eine Lager (5, 6) aufnimmt wobei die Hülse (11; 18; 22; 23) an mindestens einer ihrer Stirnseiten einen radial zur Achse (1) gerichteten Flansch (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Flansches (13) der Hülse zusammen mit der Achse (1) unmittelbar einen Dichtspalt (15) ausbildet, der Rotor und Stator gegeneinander abdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit Traghülse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Spindelmotoren sind in der Ausführungsform bekannt geworden, daß in einem Stator ein Wickelpaket angeordnet ist, welches aus einem Blechpaket und Wicklungen besteht, wobei weiter ein Rotor vorgesehen ist, der mittels voneinander beabstandeter Lager auf einer Achse drehbar gelagert ist.
Hierbei besteht der Spindelmotor in herkömmlicher Weise aus einem Stator, der drehfest mit der Achse verbunden ist, wobei auf der Achse die Lager befestigt sind und die Lager ihrerseits mit dem drehbaren Rotor verbunden sind.
Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Anordnung beschränkt, sondern es kann auch der umgekehrte Weg verwendet werden, daß nämlich die Achse drehbar ausgebildet ist und der Rotor mit dem Stator vertauscht ist.
Ein Nachteil bei derartigen Spindelmotoren, insbesondere wenn sie für den Antrieb bei Festplattenlaufwerken verwendet werden, besteht darin, daß es relativ schwierig ist, die Lager passgenau auszurichten und zu befestigen. Zur Festlegung der Lager im Rotor und Stator ist es bekannt, die gegeneinander drehbaren, durch Wälzkörper beabstandeten Innen- bzw. Außenringe mittels Preß- und/oder Klebeverbindung zu befestigen. Um diese Teile (Innen- bzw. Außenringe) in der geforderten Genauigkeit paßgenau und lagerichtig zu orientieren und mit den entsprechenden Gegenstücken zu verbinden, ist jedoch ein erheblicher Montageaufwand erforderlich.
In der Regel wurden die Lager verklebt. Es liegt auf der Hand, daß diese Montage mit hohen Toleranzen behaftet war, so daß es nicht immer gewährleistet war, daß die Lager richtig montiert wurden. Es ist im übrigen auch bekannt, bestimmte Montagehilfen zu verwenden, um diese Einpaßarbeit zu erleichtern.
Eine weitere Schwierigkeit ist die Abdichtung eines solchen Lagers, mit möglichst geringem zusätzlichen Aufwand.

Aus der DE 37 31 141 C2 ist bekannt, daß eine umlaufende Hülse in Zusammenwirkung mit einer feststehenden Welle eingesetzt wird um die Lager aufzunehmen.

Die DE 40 19 658 A1 offenbart, entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, einen Spindelmotor mit einem Stator, einem Rotor, einer dazwischenliegenden, feststehenden Achse, die mindestens ein Lager trägt, sowie einem Antrieb, wobei der Rotor oder der Stator mit einer Hülse versehen ist, die das mindestens eine Lager aufnimmt, wobei die Hülse an mindestens einer ihrer Stirnseiten einen radial zur Achse gerichteten Flansch aufweist. Zur Abdichtung des Lagers sind beidseitig der Lager Schutzplatten vorgesehen, die eine Labyrinthdichtung bilden. Diese Schutzplatten müssen separat monitert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Spindelmotor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Montagegenauigkeit erhöht wird, insbesondere eine lagerichtige Befestigung der beabstandeten Lager auf der Achse erreicht wird, und daß die körperschallbedingte Schwingungsübertragung eine größtmögliche Dämpfung erfährt. Ferner soll eine einfach zu montierende Dichtanordnung vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, daß nun zwischen dem drehbaren Teil der Lager und dem Rotor eine Hülse angeordnet ist, die bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial besteht. Diese Hülse dient als Montagehilfe und wird als verlorene leere Hülse mit in den Motor eingebaut; damit ist gewährleistet, daß die Zuordnung der Lager zu der Hülse einerseits und andererseits die Hülse zu der Achse stets aufrechterhalten bleibt.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer Hülse aus einem Kunststoffmaterial ist der, daß eine Geräuschdämpfung stattfindet. Nachdem die Hülse erfindungsgemäß die Kugellager radial außen umgibt, handelt es sich also um eine becherförmige Anordnung, in welcher die Kugellager aufgenommen sind, so daß dieser aus Kunststoff bestehende Becher die Geräusche, welche von den Lagern ausgehen dämpft.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt nun darin, daß diese Hülse gleichzeitig auch als Dichtanordnung zur Achse hin ausgebildet werden kann, sofern die Hülse mit dem Rotor drehfest verbunden ist. Der nächst der Achse befindliche Abschnitt dieser Hülse kann nun als Dichtungsanordnung, bevorzugt als Labyrinthdichtung ausgebildet werden.

Weiterer Vorteil der Anordnung ist, daß die Hülse nun auch lagerichtig in axialer Richtung im Rotor verankert werden kann, wenn im Rotor entsprechende Aufnahmen und Anschläge vorhanden sind, welche mit der Hülse zusammenwirken, so daß die Hülse auch lagenrichtig im Rotor befestigt werden kann.

Auf diese Weise wird also eine lagenrichtige Zuordnung der Teile des Rotors zu der Hülse und von den Lagern zur Achse gewährleistet.

Mit der Ausbildung der Labyrinthdichtung in werkstoffeinstückiger Anordnung mit der Hülse ergibt sich der Vorteil der Zusammenfassung von Teilen. Beim Stand der Technik ist es nämlich bekannt, die Labyrinthdichtung als separaten Ring mit dem Rotor zu verbinden, wodurch also ein separates Teil notwendig ist, welches die Notwendigkeit schafft, diesen Ring noch separat mit dem Rotor über Klebespalte zu verbinden.

Derartige Klebespalte erhöhen aber die Unwucht des Rotors. Dies wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß nun die Labyrinthdichtung in der Hülse selbst integriert ist, wodurch ein eigener Klebespalt vermieden wird und hiermit die Unwucht des Rotors stark vermindert wird.

Es wird auch die Effektivität der besagten Dichtung erhöht, weil eben der Dichtungsspalt wesentlich verringert wird, und die vorher erwähnten Klebespalte entfallen, nachdem ja die Dichtung unmittelbar werkstoffeinstückig mit der Hülse ausgebildet ist.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, daß durch die axiale Fixierung der Lager, in der erfindungsgemäßen Hülse der Axialschlag des Rotors und damit zwangsläufig der Axialschlag des Datenträgers (Festplatte), der ja mit dem Rotor fest verbunden ist, verringert wird.

Die Hülse kann hierbei mehrere unterschiedliche Formgebungen aufweisen; sie kann becherförmig ausgebildet werden und einen oder mehrere axiale Flansche aufweisen; sie kann aber auch ohne axiale Flansche ausgebildet sein.

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:
1: Schnitt durch einen Spindelmotor mit Hülse in einer ersten Ausführungsform;
2: Schnitt durch einen Spindelmotor mit Hülse in einer zweiten Ausführungsform;
3: Schnitt durch einen Spindelmotor in einer dritten Ausführungsform;
4: Schnitt durch den Spindelmotor in einer vierten Ausführungsform.
In allen nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß eine eigene, separate Beschreibung jeder Zeichnung entfallen kann.
In der 1 besteht der Spindelmotor aus einer Achse 1, die drehfest mit einem Stator 2 verbunden ist. Der Stator 2 ist hierbei als scheibenförmiges Teil ausgebildet und trägt in ansich bekannter Weise das Wickelpaket 3, welches noch mit zugeordneten Anschlußstiften 4 in den Stator 2 hineingeführt ist.
Auf der Achse 1 sind hierbei in gegenseitigem Abstand voneinander Lager 5, 6 befestigt, wobei zwischen den Außenringen dieser Lager ein Abstandsring 7 angeordnet ist. Der Rotor 8 besteht aus einem becherförmigen Teil, welches eine innere, zentrale Ausnehmung 24 definiert, in welche die erfindungsgemäße Hülse 11 paßgenau eingepreßt und/oder geklebt ist.
Die Hülse 11 besteht bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, sie kann aber auch ebenso gut aus einem Leichtmetall, aus Kupfer oder aus einem anderen metallischen Werkstoff bestehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Hülse 11 einen axialen Ansatz 12 auf, welcher gleichzeitig in dichtem Abstand zu dem Außenumfang der Achse 1 angeordnet ist und eine Dichtung 15 ausbildet, die bevorzugt als Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
Der axiale Ansatz 12 geht in einen horizontalen Flansch 13 über, an dem die Stirnseite des oberen Lagers 5 liegt. Dieser horizontale Flansch 13 geht wiederum in einen vertikalen Flansch 14 über, der mit der zugeordneten Ausnehmung 24 verklebt und/oder verpreßt ist.
Der Rotor 8 bildet als Boden der Ausnehmung 24 einen horizontalen Ansatz 9 aus, auf dem die Stirnseite 17 der becherförmigen Hülse 11 aufsteht und der dort als Anschlag wirkt.
Das untere Lager 6 ist ebenso wie das obere Lager 5 an der Innenseite des Flansches 14 der Hülse 11 verklebt und/oder verpreßt.
Die radial einwärts gerichtete Stirnseite des Ansatzes 9 des Rotors 8 bildet eine Dichtung 10 zur Achse 1, die ebenfalls bevorzugt als Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
In 2 ist eine andere Ausführungsform einer Hülse 18 dargestellt, wobei erkennbar ist, daß die Dichtung 15 zur Achse 1 direkt im Bereich der Stirnseite des horizontalen Flansches 13 ausgebildet ist.
Der vertikale Flansch 14 weist einen Ansatz 19 auf, der als Anschlag auf dem Rotor 8 aufsitzt und der mit seinem übrigen Teil des Flansches eine Dichtung 21 mit dem Stator bildet.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rotor 8 mit seiner inneren, zentralen Ausnehmung 24 mit dem vertikalen Schenkel 14 der Hülse 18 verbunden.
In 4 ist im Vergleich zur 2 eine Umkehrung gezeigt, wo erkennbar ist, daß die becherförmige Hülse 23 auch umgekehrt eingebaut werden kann, so daß der horizontale Flansch 13 unten liegt und mit seiner Stirnseite unmittelbar die Dichtung 15 zur Achse 1 bildet.
Die in 3 dargestellte Hülse 22 ist ebenso wie die in 4 dargestellte Hülse umgekehrt eingebaut, ist als becherförmiges Teil ausgebildet und weist aber – im Gegensatz zur 4 – einen axialen Ansatz 12 auf, dessen radial einwärts gerichtete Stirnfläche die Dichtung 15 bildet.
Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Hülse als verlorene Montagehilfe dient und daß zunächst in die Hülse das auf dem horizontalen Flansch aufstehende Lager 5 eingebracht wird und mit der Hülse verbunden wird, daß dann der Abstandsring 7 eingebracht wird und danach dann das andere Lager 6 und daß die genannten drei Teile mit der Hülse über die vorher genannten Befestigungsmittel verbunden werden. Danach wird dann die Achse eingebaut und lagenrichtig zu der Hülse zentriert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß zunächst auf der Achse 1 – bezogen auf die Darstellung in 2 – das obere Lager 5 lagenrichtig montiert wird. Es wird dann die Hülse 18 mit dem horizontalen Flansch 13 auf das obere Lager 5 aufgesetzt und mit dem Lager 5 verbunden. Danach wird in die Hülse der Abstandsring 7 eingebracht und danach dann das untere Lager 6. Alle Teile werden fest mit der Hülse 18 verbunden. Danach wird das so komplettierte Teil mit dem Rotor 8 verbunden und schließlich wird die Achse 1 mit dem Stator 2 lagerichtig und drehfest verbunden.
Mit dem Begriff „verbunden" werden sämtliche bekannte Befestigungsmittel gemeint, nämlich Verpressen, Verkeilen, Verkleben, Schrumpfen, Schweißen und dgl. mehr.
Es werden also die Lager 5, 6, ggf. zusammen mit dem Abstandsring 7, in die Hülse 11; 18; 22; 23 eingebracht und anschließend erst zusammen mit der Hülse mit der Achse 1 sowie dem Rotor 8 bzw. Stator 2 verbunden. Hierdurch wird die Montagegenauigkeit erheblich erhöht, gleichzeitig werden die Lager sehr viel besser als bisher zueinander ausgerichtet.

1: Achse
2: Stator
3: Wickelpaket
4: Anschlußstifte
5: Lager
6: Lager
7: Abstandsring
8: Rotor
9: Ansatz (Rotor 8)
10: Dichtung
11: Hülse
12: Ansatz
13: Flansch (horizontal)
14: Flansch (vertikal)
15: Dichtung
16
17: Stirnseite
18: Hülse
19: Ansatz
20
21: Dichtung
22: Hülse
23: Hülse
24: Ausnehmung

Claims

Spindelmotor, insbesondere zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks, mit einem Stator (2), einem Rotor (8), einer dazwischenliegenden, feststehenden Achse (1), die mindestens ein Lager (5; 6) trägt, sowie einem Antrieb, wobei der Rotor (8) oder der Stator (2) mit einer Hülse (11; 18; 22; 23) versehen ist, die das mindestens eine Lager (5, 6) aufnimmt wobei die Hülse (11; 18; 22; 23) an mindestens einer ihrer Stirnseiten einen radial zur Achse (1) gerichteten Flansch (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Flansches (13) der Hülse zusammen mit der Achse (1) unmittelbar einen Dichtspalt (15) ausbildet, der Rotor und Stator gegeneinander abdichtet.
Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lager (5, 6) für die Lagerung des Rotors (8) vorgesehen sind, die mittels eines Abstandsrings (7) zueinander beabstandet sind.
Spindelmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11; 18; 22; 23) becherförmig ausgebildet ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Flansches (13) durch einen axialen Ansatz (12) verlängert ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11; 18; 22; 23) zusammen mit dem mindestens einen Lager (5; 6) gegenüber der Achse (1) eine Labyrinthdichtung ausbildet.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11; 18; 22; 23) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11; 18; 22; 23) aus einem schwingungsdämpfenden Material besteht.