DE3842477A1

DE3842477A1 - Magnetfluid-dichtungs-aufbau

Info

Publication number: DE3842477A1
Application number: DE3842477A
Authority: DE
Inventors: Mineyo Endo; Kiyoyoshi Takegami; Noriaki Hishida; Itsuo Miyaji; Shosuke Noguchi
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-01-18
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: DE3842477C2; JPH0214276U; JPH0713425Y2; US5009436A

Description

Die Erfindung betrifft generell Dichtungen und bezieht sich insbesondere auf einen Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau, welcher vorteilhaft zur Abdichtung eines kleinen ringförmigen Zwischen raums zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Teilen verwendet wird.

Bei kleindimensionierten Hochpräzisionsmotoren ist es häufig erforderlich, eine derartige Dichtung oder Dichtungen zu verwenden, die eine wirksame Abdichtung zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Teilen ermöglicht, ohne eine glatte Rotation zwischen diesen zu beeinträchtigen. Ein typisches Beispiel von Dichtungen, die eine derartige Anforderung erfüllen, ist die sogenannte "Magnetfluid-Dichtung", die ferromagnetische Teile verwendet, die in einer Trägerflüssigkeit, wie beispiels weise Öl dispergiert sind.

Eine Magnetfluid-Dichtung ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 44 07 508 (Raj et al) offenbart. Gemäß dieses US-Patents weist die Dichtung ein ringförmiges Rohrstück auf, das eine drehende Welle umgibt, wobei ein kleiner ringförmiger Zwischenraum zwischen diesen gebildet ist. Das Rohrstück wird in Berührung mit einem Permanentmagneten derart gehalten, daß ein magnetischer Fluß innerhalb des ringförmigen Zwischenraums verläuft, um magnetisch ein ferromagnetisches Fluid zurückzuhalten, das in den Zwischenraum eingegeben worden ist.

Wegen seines flüssigen Zustandes gewährleistet das ferromagne tische Fluid eine glatte gleichmäßige Rotation der Welle, wobei der ringförmige Zwischenraum wirksam abgedichtet wird.

Dieser flüssige Zustand des ferromagnetischen Fluids führt jedoch auch zu der Möglichkeit einer Zerstäubung unter der Wirkung von Zentrifugalkraft, wenn sie rotierend mit der Welle bewegt wird, was zu einem Verlust des teuren Materials und, was noch wichtiger ist, zu einer Verschmutzung der Umgebung führt.

Insbesondere bei Spindelmotoren, die zum Antrieb von Datenträger platten (Magnetplatten, optische Platten, etc.) verwendet werden, sollte die Verschmutzung des Raums neben der Platte bzw. der Disk vermieden werden, weil dies einen zuverlässigen Einschreib- und Auslesebetrieb beeinträchtigen könnte. Demzufolge ist zur Vermeidung des Zerstäubens bzw. Zerstreuens von ferromagnetischen Fluid eine Gegenmaßnahme absolut notwendig, wenn es verwendet wird, um eine Dichtung für den Spindelmotor vorzusehen.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau verfügbar zu machen, der ein wirksames Abdichten ohne Zerstreuung des ferromagnetischen Materials ermöglicht.

Weiterhin zielt die Erfindung darauf ab, einen Magnetfluid- Dichtungs-Aufbau zu schaffen, der zusätzlich zur Zerstäubungs vermeidung eine magnetische Leckage von einem in dem Aufbau eingebauten Permanentmagneten zu verhindern vermag.

Weiterhin soll mit der Erfindung ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau geschaffen werden, welcher zusätzlich die Möglichkeit eliminiert, daß ferromagnetisches Fluid in Berührung mit dem bzw. den Fingern einer Bedienungsperson während der Handhabung des Dichtungsauf baus gelangt.

Schließlich soll mit der Erfindung ein Magnetfluid-Dichtungs-Auf bau geschaffen werden, der zusätzlich das Vermischen des ferromagnetischen Fluids mit Schmiermittel verhindert, welches zur Schmierung eines Lagers benutzt wird.

Erfindungsgemäß ist ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau vorgesehen, bestehend aus: einem ringförmigen Dichtungszwischenraum der mit einem Außenraum kommuniziert; einer ringförmigen magnetisie renden Einrichtung zur Bildung eines magnetischen Feldes in dem Zwischenraum; einem ferromagnetischen Fluid, das in dem zwischen raum mittels des magnetischen Feldes zurückgehalten, jedoch in dem Zwischenraum drehbar bewegbar ist; einer Zerstäubungsvermei dungseinrichtung, die in axialer Richtung außerhalb des ringför migen Zwischenraums zur Vermeidung eines Zerstäubens des ferro magnetischen Fluids zu dem Außenraum bei der drehenden Bewegung des ferromagnetischen Fluids vorgesehen ist.

Die Zerstäubungs- bzw. Zerstreuungsvermeidungseinrichtung kann die Form einer ringförmigen Tasche oder Deckels oder Ansatzes aufweisen, die bzw. der in axialer Richtung außerhalb des Dichtungszwischenraums vorgesehen ist. Der ringförmige Deckel kann aus einem magnetischen Material (Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität) oder einem permanentmagnetisierten Material bestehen.

Nachfolgend wird die Erfindung näher anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht, die ein Kugellager darstellt, in das ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung eingebaut ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht, die einen hauptsäch lichen Abschnitt des in Fig. 1 dargestellten Dichtungs aufbaus zeigt;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die ein Kugellager darstellt, in das ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung eingebaut ist;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht, die einen hauptsäch lichen Abschnitt des in Fig. 3 gezeigten Dichtungsauf baus darstellt;

Fig. 5 eine Schnittansicht, die ein Kugellager darstellt, in das ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau gemäß einer dritten Ausbildungsform der Erfindung eingebaut ist;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht, die einen hauptsäch lichen Abschnitt des in Fig. 5 gezeigten Dichtungsauf baus darstellt;

Fig. 7 eine Schnittansicht, die ein Kugellager darstellt, in das ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau gemäß einer vierten Ausbildungsform der Erfindung eingebaut ist;

Fig. 8 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer fünften Ausbildungsform der Erfindung in einen Spindelmotor eingebaut darstellt;

Fig. 9 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer sechsten Ausbildungsform der Erfindung in einen Spindelmotor eingebaut darstellt;

Fig. 10 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer siebten Ausbildungsform der Erfindung, eingebaut in einen Spindelmotor, darstellt;

Fig. 11 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer achten Ausbildungsform der Erfin dung, eingebaut in einen Spindelmotor, darstellt;

Fig. 12 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer neunten Ausbildungsform, eingebaut in einen Spindelmotor, darstellt, und

Fig. 13 bis 19 Schnittansichten, die nur der Offenbarung dienen und jeweils ein Kugellager darstellen, in das eine unterschiedliche Art eines Magnetfluid-Dichtungs- Aufbaus eingebaut ist.

In den gesamten beigefügten Figuren wird auf identische oder ähnliche Zeichen mit denselben Bezugszahlen und Buchstaben zur Erleichterung der Erklärung verwiesen.

In Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen ist ein Kugellager 1 dargestellt, in das ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau gemäß der ersten Ausbildungsform der Erfindung eingebaut ist. Das Lager 1 besitzt einen auf einer zentralen Welle 3 befestigten Innen laufring 2, einen den Innenlaufring 2 umgebenden Außenlaufring 4 und eine ringförmige Reihe von Kugeln 5, die zwischen den beiden Laufringen 2, 4 angeordnet sind. Die Kugeln 5 werden in geeigne ter Weise mittels eines Paars von ringförmigen Käfigen 6 gehalten. Ein Paar Fettdichtplatten 7 erstreckt sich radial von dem Außenlaufring 4 nach innen bis zu einer Stelle ziemlich kurz vor dem Innenlaufring 2, so daß ein ringförmiger Zwischenraum gebildet ist, der mit Fett bzw. Schmiermittel B gefüllt ist, um eine gleichmäßige relative Drehung zwischen den beiden Laufringen zu gewährleisten.

Der Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau ist an einem Ende des Lagers 1 angeordnet und weist einen ringförmigen Permanentmagneten 8 auf, der um den Innenlaufring 2 des Lagers so befestigt ist, daß er sich nach außen in Richtung auf den Außenlaufring 4 erstreckt. Der Magnet 8 besitzt eine äußere Umfangsoberfläche 8 a, die geringfügig von der inneren Umfangsoberfläche 4 a des Außenrings 4 beabstandet ist, um einen kleinen ringförmigen Dichtspielraum 9 zu bilden, der sich in axialer Richtung des Lagers erstreckt.

Wie besser in Fig. 2 dargestellt, sorgt die äußere Umfangsfläche 8 a des Permanentmagneten 8 für ein Paar magnetische Gegenpole N, S an axial beabstandeten Stellen. Wenn demzufolge eine geeignete Menge an ferromagnetischem Fluid A in den Dichtspielraum 9 eingegeben wird, sammelt sich das Fluid getrennt an den N- und S- Polen, wo die magnetische Flußdichte am höchsten ist. Das auf diese Weise gesammelte magnetische Fluid dichtet wirksam den ringförmigen Spielraum 9 ab, wobei es eine glatte relative Rotation zwischen den beiden Lagerlaufringen 2, 4 gewährleistet.

Gemäß dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausbildungsbeispiel besitzt der Außenring 4 einen ringförmigen einstückigen Ansatz 10, der sich in radialer Richtung nach innen zu einer Position erstreckt, die in axialer Richtung außerhalb des Dichtspielraums 9 liegt, um eine ringförmige konkave Oberfläche 11 vorzusehen, die sich dadurch anschließt. Der Abstand von jedem Punkt der konkaven Oberfläche 11 zu jedem Oberflächenabschnitt des Permanentmagneten 8 ist größer als die Größe Y des Dichtspiel raums 9. Demzufolge ist die magnetische Flußdichte zwischen dem Permanentmagneten 8 und der konkaven Oberfläche 11 niedriger als die innerhalb des Dichtspielraums 9, so daß das magnetische Fluid A das Bestreben haben wird, sich innerhalb des Dichtspielraums 9 zu sammeln.

Für den Anwendungsfall des Einbaus des Lagers 1 in einen (nicht dargestellten) Spindelmotor kann die zentrale Welle 3 zusammen mit dem Innenlaufring 2 stationär gehalten werden, während der Außenlaufring 4 in einem (nicht dargestellten) Rotor bzw. Nabe befestigt sein kann, die zum Antreiben eine oder mehrere Festspeicherplatten trägt. In diesem Fall rotiert der Außenlauf ring 4 relativ zu dem stationären Innenlaufring 2. Alternativ kann der Außenlaufring 4 in einem (nicht dargestellten) stationä ren Gestell befestigt sein, während die zentrale Welle 3, die drehbar ist, einen Rotor bzw. eine Nabe trägt. In diesem Fall rotiert der Innenlaufring 2 relativ zu dem stationären Außenlauf ring 4.

Wenn die beiden Lagerlaufringe 2, 4 wie oben erwähnt relativ zueinander rotieren, wird auch das magnetische Fluid A rotierend innerhalb des ringförmigen Abdichtspielraums 9 mit einer darauf wirkenden Zentrifugalkraft X (siehe Fig. 1) bewegt. Diese Zentrifugalkraft X kann dazu neigen, einen Teil des magnetischen Fluids A von dem übrigen Teil zu trennen. Praktisch verwendet jedoch die konkave Oberfläche 11 die Zentrifugalkraft X, um einen solchen Teil des magnetischen Fluids zur Rückkehr zu dem Dichtspielraum 9 zu leiten. Auf diese Weise wird das magnetische Fluid A wirksam an einem Zerstäuben in den Außenraum gehindert, um dadurch einen verschmutzungsfreien Zustand zu gewährleisten, damit bei dem Anwendungsfall bei einem Spindelmotor Daten trägerplatten nicht nachteilig beeinträchtigt werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein weiteres Kugellager 1, in das ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau gemäß der zweiten Ausbildungsform der Erfindung eingebaut ist. Bei dieser Ausbildungsform ist die innere Umfangsoberfläche 4 a des Lageraußenlaufrings 4 mit einer ringförmigen Nut 12 an einer Stelle axial außerhalb des Dich tungsspielraums 9 gebildet, um eine Tasche für das Sammeln von Fluid vorzusehen. Die ringförmige Nut 12 ist vorzugsweise bogenförmig oder halbkreisförmig im Querschnitt, kann jedoch auch eine andere Querschnittsform besitzen. Die zweite Ausbildungsform ist sonst dieselbe wie die erste Ausbildungsform.

Gemäß der zweiten Ausbildungsform ist die magnetische Flußdichte, die durch den Permanentmagneten 8 geschaffen wird, in dem ringförmigen Dichtspielraum 9 höher als in der ringförmigen Nut bzw. Taschen 12, so daß das ferromagnetische Fluid A das Bestreben haben wird, sich innerhalb des Dichtungsspielraums 9 zu sammeln. Bei relativer Drehung zwischen den beiden Lagerlaufrin gen 2, 4 kann ein Teil des magnetischen Fluids A unter Wirkung von Zentrifugalkraft von dem restlichen Teil getrennt werden. Die ringförmige Tasche 12 dient jedoch dazu, einen derartigen Fluidteil zu sammeln, der schließlich hinein in den Dichtspiel raum 9 geführt wird (wo die magnetische Flußdichte höher ist), wenn die relative Drehung zwischen den beiden Laufringen 2, 4 beendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein Zerstäuben des magnetischen Fluids A zu verhindern.

Die ringförmige Nut 12 kann sehr leicht eingearbeitet bzw. gebildet werden. Außerdem ermöglicht das Fehlen von radial nach innen weisenden Ansätzen an dem Außenlaufring 4 das Einsetzen des Permanentmagneten von oben, um dadurch die Montage des Dichtungs aufbaus in dem Lager zu erleichtern.

Gemäß der dritten Ausbildungsform der Erfindung, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, wird der sich in axialer Richtung erstreckende ringförmige Spielraum 9, der zwischen der inneren Umfangsoberfläche 4 a des Lageraußenlaufrings 4 und der äußeren Umfangsoberfläche 8 a des Permanentmagneten 8 gebildet wird, nicht zum Dichtungszweck verwendet. Stattdessen ist ein ringförmiger Deckel 13, der aus einem magnetischen Material (mit hoher magnetischer Permeabilität, jedoch nicht permanent magnetisiert) an einer Endseite 4 b des Außenlaufrings 4 angebracht, um sich in radialer Richtung nach innen parallel zu dem Permanentmagneten 8 derart zu erstrecken, daß ein ringförmiger Dichtspielraum 14, der sich radial erstreckt, zwischen dem ringförmigen Deckel 13 und dem Magneten 8 gebildet wird. Der Magnet 8 besitzt eine axiale Außenoberfläche 8 b, die ein Paar magnetisch entgegengesetzte Pole N, S vorsehen. Außerdem ist die Größe Z des Dichtspielraums 14 kleiner als die Breite Y des sich in axialer Richtung erstrecken den Spielraums 9, damit sichergestellt ist, daß die magnetische Flußdichte in dem Dichtspielraum 14 höher ist als in dem sich in axialer Richtung erstreckenden Spielraum 9. Hierdurch wird das ferromagnetische Fluid A innerhalb des Dichtspielraums 14 gesammelt zurückgehalten.

Bei relativer Drehung zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 2, 4 ist eine Zentrifugalkraft X bestrebt, das magnetische Fluid A weiter in den Dichtspielraum 14 zu bewegen, jedoch nicht in dem Ausmaß, daß sich das Fluid A tatsächlich in den sich axial erstreckenden Spielraum 9 gegen die magnetische Anziehung des Permanentmagneten 8 bewegt. Anders ausgedrückt, dient die Zentrifugalkraft X bei Kombination mit der Abdeckfunktion des ringförmigen Deckels 13 dazu, ein Zerstäuben des magnetischen Fluids A zu verhindern. Demzufolge sieht der ringförmige Deckel 13 eine Doppelfunktion vor, indem er das Zerstäuben von Fluid verhindert und indem er den Dichtspielraum 14 bildet.

Der sich in axialer Richtung erstreckende Dichtspielraum 9 dient andererseits dazu, ein Vermischen des Schmiermittels B mit dem magnetischen Fluid A zu verhindern. Genauer gesagt, wird ein Abschnitt des Schmiermittels B, wenn er zufällig in den Raum unmittelbar unterhalb des Magneten 8 fließen sollte, unter Wirkung der Zentrifugalkraft zu der inneren Umfangsoberfläche 4 a des Außenlaufrings 4 befördert, um sich auf diesem abzulagern. Der sich in axialer Richtung erstreckende Spielraum 9 ist jedoch ausreichend, um einen derartigen Schmiermittelanteil von dem magnetischen Fluid A fernzuhalten.

Fig. 7 veranschaulicht ein weiteres Lager 1, in das ein Magnet fluid-Dichtungs-Aufbau gemäß der vierten Ausbildungsform der Erfindung eingebaut ist. Der Dichtungsaufbau dieser Ausbildungs form sieht ähnlich aus wie der Dichtungsaufbau der dritten Ausbildungsform, unterscheidet sich von dieser jedoch in den folgenden Punkten.

Der sich in axialer Richtung erstreckende ringförmige Spielraum 9, der zwischen der Außenumfangsoberfläche 8 a des Permanentmagne ten 8 und der inneren Umfangsoberfläche 4 a des Lageraußenlauf rings 4 gebildet ist, wird zur Dichtung verwendet. Zu diesem Zweck sieht die äußere Umfangsoberfläche 8 a des Magneten ein Paar magnetisch entgegengesetzter Pole N, S vor, um das ferromagneti sche Fluid A innerhalb des Dichtungsspielraums 9 zurückzuhalten. Ein ringförmiger Deckel 15, der aus einem permanent magnetisier ten Material besteht, ist an einer Endfläche 4 b des Außenlauf rings 4 angebracht, um sich in radialer Richtung nach innen parallel zu dem Permanentmagneten 8 derart zu erstrecken, daß ein sich in radialer Richtung erstreckender ringförmiger Spielraum 14 zwischen dem Permanentmagneten 8 und dem permanentmagnetischen ringförmigen Deckel 15 gebildet ist.

Der permanentmagnetische Deckel 15 besitzt einen N-Pol, der näher an dem N-Pol des permanenten Magneten angeordnet ist. Hierdurch tritt im wesentlichen kein magnetischer Fluß über den sich in radialer Richtung erstreckenden Spielraum 14, damit eine magnetische Leckage sowohl von dem Permanentmagneten 8 als auch von dem permanent magnetisierten Deckel 15 zu der Außenseite verhindert wird. Anders ausgedrückt, schneidet der sich in radialer Richtung erstreckende Spielraum 14, der zwischen den beiden Magneten 8, 15 gebildet ist, jegliche magnetische Flußschleifen (die eine Brücke von N-Pol zu dem S-Pol bilden) ab, welche sich zu dem Raum außerhalb des Lagers 1 erstrecken könnten.

Gemäß der vierten Ausbildungsform von Fig. 7 erfüllt der ringförmige Deckel 15, der permanent magnetisiert ist, drei Funktionen. Zunächst dient der Deckel 15 dazu, ein Zerstäuben des ferromagnetischen Fluids A während der Relativdrehung zwischen den beiden Lagerlaufringen 2, 4 zu verhindern. Zweitens schließt er eine magnetische Leckage aus, die magnetische Datenträger platten bei dem Anwendungsfall eines Spindelmotors beeinträchti gen könnten. Drittens verhindert er, daß der bzw. die Finger einer Bedienungsperson in eine direkte Berührung mit dem magnetischen Fluid A während der Handhabung bzw. der Montage des Lagers 1 gelangen.

Fig. 8 zeigt einen Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau gemäß der fünften Ausbildungsform der Erfindung. Der Dichtungsaufbau dieser Ausbildungsform unterscheidet sich grundsätzlich von denen der vorangehenden Ausbildungsformen darin, daß er nicht in ein Kugellager eingebaut ist, sondern zwischen einer stationären zentralen Achse 3 und einem Rotor bzw. einer Nabe 18 eines Spindelmotors für den drehenden Antrieb eines oder mehrerer (nicht dargestellter) Datenträgerplatten angeordnet ist.

Genauer gesagt, ist ein ringförmiger Permanentmagnet 8, der in axialer Richtung zwischen einem Paar von ringförmigen Polstücken bzw. Platten 16, 17 umgeben ist, in der Nabe 18 radial nach innen erstreckend befestigt, so daß ein sich in axialer Richtung erstreckender ringförmiger Dichtspielraum 9 zwischen der Achse 3 und dem Magneten 8 (einschl. der Polplatten 16, 17) gebildet wird. Gemäß dem dargestellten Beispiel sieht die obere Polplatte 16 einen N-Pol vor, während die untere Polplatte 17 einen S-Pol liefert. Eine Menge ferromagnetischen Fluids A ist nur zwischen der Achse 3 und der oberen Polplatte 16 eingebracht, obgleich eine weitere Menge des ferromagnetischen Fluids A auch zwischen der Achse 3 und der unteren Polplatte 16 zugeführt werden könnte.

Auf der oberen Polplatte 16 ist ein ringförmiger Deckel 15 aufeinander geschichtet vorgesehen, der aus einem permanent magnetisierten Material besteht. Der Deckel besitzt einen radialen äußeren Abschnitt 15 a, der an der unteren Polplatte 16 beispielsweise mittels eines Klebstoffs angebracht ist und einem radialen inneren Abschnitt 15 b, der geringfügig von dem äußeren Abschnitt 15 a über einen geneigten Zwischenabschnitt 15 c angehoben ist, um einen sich in radialer Richtung erstreckenden Zwischenraum 14 zu bilden. Dieser ringförmige Zwischenraum dient als Tasche zur Aufnahme eines unter Wirkung der Zentrifugalkraft zerstäubten Abschnitts des magnetischen Fluids A, wenn die Nabe 18 um die zentrale Achse 3 gedreht wird.

Der radiale innere Abschnitt 15 b des Deckels 15 liefert einen N-Pol der dichter zu der N-Polplatte 16 angeordnet ist, um eine magnetische Leckage zu verhindern, wie oben beschrieben. Der Deckel 15 dient auch dazu, eine Kontaktierung des magnetischen Fluids A mit dem bzw. den Fingern einer Bedienungsperson als auch mit einem Einwickelpapier 19 zu verhindern, das vorgesehen sein kann, um den Spindelmotor vor dessen Einbau in eine (nicht dargestellte) Antriebseinheit zu schützen.

Fig. 9 zeigt einen Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau (sechste Ausbildungsform der Erfindung) zu der sehr ähnlich dem Dichtungs aufbau von Fig. 8 ist, sich von diesem jedoch in den folgenden Punkten unterscheidet. Wie dargestellt, besitzt der ringförmige Magnetdeckel 15 einen aufrechtstehenden Zwischenabschnitt 15 c zwischen dem radialen äußeren Abschnitt 15 a und dem radialen inneren Abschnitt 15 b. Der radiale äußere Abschnitt 15 a ist mit einem ringförmigen axialen 15 d gebildet, der mit Preßsitz auf der Nabe 18 des Spindelmotors zu befestigen ist. Weiterhin sieht der radiale innere Abschnitt 15 b einen S-Pol vor, der dichter zu der oberen Polplatte 16 angeordnet ist, die ebenfalls als ein S-Pol des Magneten 8 dient.

Die siebte Ausbildungsform, die in Fig. 10 dargestellt ist, verwendet einen ringförmigen Magnetdeckel 15, der geringfügig in seiner Gesamtheit von der oberen Polplatte 16 beabstandet ist, um einen sich in radialer Richtung erstreckenden ringförmigen Zwischenraum 14 zu bilden, der als Tasche dient. Ersichtlicher weise arbeitet der Deckel 15 im wesentlichen in derselben Weise wie die Deckel, die in den Fig. 8 und 9 dargestellt worden sind.

Die achten und neunten Ausbildungsformen, die in den Fig. 11 und 12 dargestellt sind, entsprechend jeweils den fünften und sechsten Ausbildungsformen 8 und 10 mit der Ausnahme, daß die magnetischen Polteile bzw. Platten 16, 17 fehlen und daß das ferromagnetische Fluid A an beiden magnetischen Polen des Permanentmagneten 8 eingesetzt ist.

Bei jeder der in den Fig. 8 bis 12 dargestellten Ausbildungsfor men kann die zentrale Welle 3 drehbar statt stationär sein. In diesem Fall trägt die Welle 3 eine (nicht dargestellte) Nabe, auf der eine oder mehrere Datenträgerplatten befestigt sind, während ein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichneter Abschnitt ein stationä res Gestell zur drehbaren Lagerung der Welle 3 mittels (nicht dargestellter) Lager bildet.

Bei den vorgenannten Ausbildungsformen existiert eine Einrich tung, um ein Zerstäuben des ferromagnetischen Fluids A unter Einfluß der Zentrifugalkraft zu verhindern, und ein derartiges Zerstäubungsverhindern stellt ein gemeinsames Merkmal dar, das in dieser Anmeldung beansprucht werden soll. Andererseits ist als vorteilhaft anzusehen, daß die Anordnung (siehe Fig. 1 bis 6), bei der ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau in ein Kugellager eingebaut ist, ebenfalls neu und vorteilhaft zur Gewährleistung einer kompakten Ausbildung ist. In der nachfolgenden Beschreibung werden demzufolge verschiedenartige alternative Anordnungen für ein Kugellager, in das ein Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau eingebaut ist, zu Offenbarungszwecken erläutert.

Fig. 13 zeigt ein Kugellager 1, das in seiner grundsätzlichen Anordnung ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten ist, dem jedoch ein Zerstäubungsverhinderungsabschnitt fehlt, der in bestimmter Weise das Zerstäuben des ferromagnetischen Fluids A aufgrund von Zentrifugalkraft verhindert. Stattdessen ist die innere Umfangs oberfläche 4 a des Lageraußenrings 4 mit einer ringförmigen Ausnehmung 19 an einer Stelle zwischen den beiden Magnetpolen N, S des ringförmigen Permanentmagneten 8 sowie mit einer ringförmi gen Hilfsausnehmung 20 an einer Stelle axialen innerhalb der erst erwähnten Ausnehmung 19 gebildet. Diese Ausnehmungen 19, 20 erhöhen die magnetische Flußdichte bei den beiden magnetischen Polen des Permanentmagneten 8, um das magnetische Fluid A konzentriert innerhalb des ringförmigen Dichtungszwischenraum 9 zurückzuhalten. Weiterhin dient die ringförmige Hilfsausnehmung dazu, einen Teil des Schmiermittels B aufzunehmen, der möglicher weise in den Raum zwischen dem Magneten 8 und der anschließenden Schmiermitteldichtplatte 7 eintreten könnte.

Bei einem anderen Kugellager, das in Fig. 14 gezeigt ist, ist die äußere Umfangsoberfläche 4 a des Permanentmagneten 8 mit einer ringförmigen Ausnehmung 21 zwischen den beiden Magnetpolen N, S gebildet, während die innere Umfangsoberfläche 4 a des Lageraußen laufrings 4 nicht mit einer derartigen Ausnehmung gebildet ist. Offensichtlich erfüllt die ringförmige Ausnehmung 21 dieselbe Funktion wie oben beschrieben. Der Permanentmagnet 8 besitzt gerundete Umfangsränder 8 c, die weiterhin die örtliche Konzen trierung des magnetischen Flusses an den beiden Polen N, S des Magneten 8 unterstützen. In der Praxis sorgen die gerundeten Umfangsränder 8 c in Kombination mit der ringförmigen Ausnehmung 21 für ein gutes zurückhalten des ferromagnetischen Fluids A innerhalb des ringförmigen Dichtungszwischenraums 9 um dessen Zerstäubung unter Einfluß von Zentrifugalkraft bis zu einem gewissen Grad zu verhindern.

Fig. 15 zeigt ein weiteres Kugellager 1, das eine Kombination der in den Fig. 13 und 14 dargestellten Anordnungen entspricht. Wie gezeigt, ist die äußere Umfangsoberfläche 8 a des ringförmigen Permanentmagneten 8 mit einer ersten ringförmigen Ausnehmung 21 zwischen den beiden Magnetpolen N, S gebildet, während die innere Umfangsoberfläche 4 a des Lageraußenlaufrings 4 mit einer zweiten ringförmigen Ausnehmung 19 an einer Stelle gegenüber der ersten ringförmigen Ausnehmung sowie mit einer ringförmigen dritten bzw. Hilfsausnehmung 20 an einer Stelle axial nach innen von der zweiten ringförmigen Ausnehmung 19 gebildet. Weiterhin besitzt der Permanentmagnet 8 gerundete Umfangsränder 8 c. Offensichtlich tragen die ringförmigen Ausnehmungen 19, 20, 21 und die abgerun deten Umfangsränder 8 c alle zu einem guten Zurückhalten des ferromagnetischen Fluids A innerhalb des ringförmigen Dichtungs zwischenraums 9 bei.

Ein weiteres Kugellager, das in Fig. 16 dargestellt ist, weist einen ersten Permanentmagneten 8′ auf, der einen groß-förmigen Querschnitt besitzt und einen zweiten Permanentmagneten 8′′, der flach ist. Demgemäß bilden die beiden Permanentmagneten 8′, 8′′ nach Zusammenschluß eine ringförmige Ausnehmung 21′, die in ihrer Funktion ähnlich der ringförmigen Ausnehmung 21 ist, die in Fig. 14 gezeigt worden ist. Der erste Magnet 8′ sieht zwei magnetische entgegengesetzte Pole N, S vor, wobei der N-Pol näher zu dem Außenlaufring 4 angordnet ist. In gleicher Weise sieht der zweite Magnet 8′′ zwei magnetische Pole N, S vor, deren S-Pol jedoch näher zu dem Außenlaufring angeordnet ist. Der S-Pol des ersten Magneten 8′ ist in Berührung mit N-Pol des zweiten Magneten 8′′ angeordnet, um dadurch das Zusammenhalten der beiden Magneten zu erleichtern.

Fig. 17 zeigt eine geringfügige Modifikation bei der zwei Magneten 8, 8′ einen groß-förmigen Querschnitt besitzen, um eine erste ringförmige Ausnehmung 21′ zu bilden, wenn sie miteinander verbunden sind. Die innere Umfangsoberfläche 4 a des Lageraußen laufrings 4 ist ebenfalls mit einer zweiten ringförmigen Ausnehmung 19 gebildet, die mit der ersten ringförmigen Ausneh mung 21 zur Lieferung einer magnetischen Flußkonzentration zusammenwirkt. Bei 22 ist ein Montagering angedeutet, der verwendet wird, um die verbundenen Magnete 8′, 8′′ auf dem inneren Laufring 2 zu befestigen.

Gemäß einer weiteren Anordnung, die in Fig. 18 gezeigt ist, liefert ein erster ringförmiger Permanentmagnet 8′, der flach ausgebildet ist, nur einen N-Pol nahe dem Lageraußenlaufring 4, während ein zweiter ringförmiger Permanentmagnet 8′′, der ebenfalls flach ist, nur einen S-Pol vorsieht, welche nahe zu dem äußeren Laufring 4 liegt. Demzufolge arbeiten die beiden Magnete, wenn sie zusammengeschlossen und an dem Innenlaufring mittels eines Montagerings 22 befestigt sind, wie ein einziger Magnet. Die Konzentration des magnetischen Flusses wird auch mittels einer ringförmigen Ausnehmung 19 vorgesehen, die an der inneren Umfangsoberfläche 4 a des äußeren Laufrings 4 gebildet ist.

In Fig. 19 ist schließlich eine Anordnung dargestellt, bei der jeder der beiden ringförmigen Permanentmagnete 8′, 8′′ zwei Magnetpole N, S vorsieht, die nahe zu dem Lageraußenlaufring 4 angeordnet sind, und der S-Pol eines Magneten 8′ schließt sich an den S-Pol des anderen Magneten 8′′ an. Die innere Umfangsober fläche 4 a ist mit einem Paar ringförmiger Ausnehmungen 19 a, 19 b gebildet, die den jeweiligen Magneten 8′, 8′′ derart gegenüber liegen, daß das ferromagnetische Fluid A dreifach verteilt innerhalb des Dichtungszwischenraums 9 zurückgehalten wird.

Claims

1. Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau mit einem ringförmigen Dichtzwischenraum (9, 14), der mit einem Außenraum kommuni ziert, einer ringförmigen magnetisierenden Einrichtung (8, 16, 17) zur Bildung eines magnetischen Feldes in dem Zwischenraum, und mit einem ferromagnetischen Fluid (A), das in dem Zwischenraum mittels des magnetischen Feldes zurückgehalten, jedoch in dem Zwischenraum drehbar bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Zerstäubungsvermeidungseinrichtung (10, 12, 13, 14, 15), die in axialer Richtung außerhalb des ringförmigen Zwischenraums zur Vermeidung eines Zerstäubens des ferro magnetischen Fluids zu dem Außenraum bei der drehenden Bewegung des ferromagnetischen Fluids vorgesehen ist.

2. Dichtungsaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsaufbau in ein Ende eines Kugellagers (1) eingebaut ist, das eine ringförmige Reihe von Kugeln (6) besitzt, die zwischen einem Innenlaufring (2) und einem Außenlaufring (4) angeordnet sind.

3. Dichtungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisiereinrichtung einen ringförmigen Permanent magneten (8), der um den Innenlaufring (2) befestigt ist, und eine äußere Umfangsoberfläche (8 a) gegenüber einer inneren Umfangsoberfläche (4 a) des Außenlaufrings (4) aufweist.

4. Dichtungsaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Dichtzwischenraum (9) zwischen der äußeren Umfangsoberfläche (8 a) des Permanentmagneten (8) und der inneren Umfangsoberfläche (4 a) des Außenlaufrings (4) gebildet ist, und daß die Zerstäubungsvermeidungseinrichtung die Form eines ringförmigen einstückigen Ansatzes (10) besitzt, der sich in radialer Richtung nach innen von dem Außenlaufring zu einer Stelle in axialer Richtung außerhalb des Dichtzwischenraums erstreckt.

5. Dichtungsaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (10) des Außenlaufrings (4) eine ringförmige konkave Oberfläche (11) vorsieht, die sich an den Dicht zwischenraum (9) anschließt.

6. Dichtungsaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsvermeidungseinrichtung die Form einer ringförmigen Nut (12) aufweist, welche an der inneren Umfangsoberfläche (4 a) des Außenlaufrings (4) an einer Stelle in axialer Richtung außerhalb des ringförmigen Dichtzwischenraums (9) gebildet ist.

7. Dichtungsaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) einen bogenförmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt besitzt.

8. Dichtungsaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsvermeidungseinrichtung die Form eines ringförmigen Deckels (13, 15) aufweist, der an dem Außen laufring (4) an einer Stelle in axialer Richtung außerhalb des ringförmigen Dichtzwischenraums (9) befestigt ist und sich in radialer Richtung nach innen in gegenüberliegender Zuordnung zu dem Permanentmagneten (8) erstreckt.

9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Deckel (13) aus einem magnetischen Material besteht, und daß der ringförmige Dichtzwischenraum (14) zwischen dem ringförmigen Deckel und dem Permanent magneten (8) gebildet ist.

10. Dichtungsaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Dichtzwischenraum (9) zwischen der äußeren Umfangsoberfläche (8 a) des Permanentmagneten (8) und der inneren Umfangsoberfläche (4 a) des Außenlaufrings (4) gebildet ist, daß der ringförmige Deckel (5) permanent magnetisiert ist, und daß der ringförmige Deckel und der Permanentmagnet gegenüberliegende Flächen vorsehen, die in ihrer magnetischen Polarität identisch sind.

11. Dichtungsaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsaufbau um eine zentrale Achse bzw. Welle (3) angeordnet ist, wobei der Dichtzwischenraum (9) sich unmittelbar an die zentrale Achse bzw. Welle anschließt.

12. Dichtungsaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisiereinrichtung einen ringförmigen Permanent magneten (8) aufweist, der um die zentrale Achse bzw. Welle (3) angeordnet und in axialer Richtung zwischen einem Paar ringförmiger Polstücke (16, 17) geschichtet ist, und daß die Zerstäubungsvermeidungseinrichtung die Form einer ringförmi gen Tasche (14) besitzt, welche in axialer Richtung außerhalb eines Vorstückes angeordnet ist und sich in Richtung auf die zentrale Achse bzw. Welle öffnet.

13. Dichtungsaufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (14) mittels eines ringförmigen Deckels (15) vorgesehen ist, der einen radialen äußeren Abschnitt (15 a), der an dem einen Polstück (16) befestigt ist, und einen radialen inneren Abschnitt (15 b) besitzt, der geringfügig von diesem angehoben ist.

14. Dichtungsaufbau nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Deckel (15) permanent magnetisiert ist, wobei der ringförmige Deckel und das eine Polstück (16) gegenüberliegende Flächen bilden, die eine identische magnetische Polarität aufweisen.

15. Dichtungsaufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (12) durch einen ringförmigen Deckel (15) vorgesehen ist, der sich parallel zu dem einen Polstück (16) geringfügig axial von diesem beabstandet erstreckt.

16. Dichtungsaufbau nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Deckel (15) permanent magnetisiert ist, wobei der ringförmige Deckel und das eine Polstück (16) gegenüberliegende Flächen vorsehen, die in ihrer magne tischen Polarität identisch sind.

17. Dichtungsaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisiereinrichtung einen ringförmigen Permanent magneten (8) aufweist, der um die zentrale Achse bzw. Welle (3) angeordnet ist, und daß die Zerstäubungsvermeidungs einrichtung die Form einer ringförmigen Tasche (14) aufweist, welche in axialer Richtung außerhalb des Magneten angeordnet ist und sich in Richtung auf die zentrale Achse bzw. Welle öffnet.

18. Dichtungsaufbau nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Tasche (14) mittels eines ringförmigen Deckels (15) vorgesehen ist, der einen radialen äußeren Abschnitt (15 a), welcher an dem Permanentmagneten (8) befestigt ist, und einen radialen inneren Abschnitt (15 b) besitzt, der geringfügig von diesem angehoben ist.

19. Dichtungsaufbau nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Deckel (15) permanent magnetisiert ist, wobei der ringförmige Deckel und der Permanentmagnet (8) gegenüberliegende Flächen vorsehen, die identisch in der magnetischen Polarität sind.

20. Dichtungsaufbau nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (14) mittels eines ringförmigen Deckels (15) vorgesehen ist, der sich parallel zu dem Permanentmagneten (8) geringfügig axial beabstandet von diesem erstreckt.

21. Dichtungsaufbau nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Deckel (15) permanent magnetisiert ist, wobei der ringförmige Deckel und der Permanentmagnet (8) gegenüberliegende Flächen vorsehen, die identisch in der magnetischen Polarität sind.