DE3926852C2 - Staudruckfluid-Lagereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Staudruckfluid-Lagereinrichtung mit

• - einem Gehäuse mit einer zylindrischen Vertiefung, die eine zylindrische radiale Lagerfläche und eine Drucklagerfläche aufweist,
• - einer in der zylindrischen Vertiefung angeordneten Welle mit einer radialen Aufnahmefläche, die der radialen Lager­ fläche gegenüberliegt, und einer Druckaufnahmefläche, die der Drucklagerfläche gegenüberliegt,
• - einer Druckkammer zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt der Druckaufnahmefläche und einen äußeren Umfangsabschnitt der Drucklagerfläche,
• - einer Staudruck erzeugenden Nut in der radialen Lager­ fläche und/oder der radialen Aufnahmefläche, wobei die Nut einen Staudruck erzeugt, der ein Gas in einem Zwischenraum zwischen der radialen Lagerfläche und der radialen Aufnahmefläche während der Drehung der Welle in die Druckkammer fließen läßt, wobei die Welle eine Bohrung entlang einer Mittelachse aufweist und wobei ferner die Druckaufnahmefläche eine ringförmige Kontaktfläche um die enge Bohrung herum aufweist, die im Ruhezustand der Welle an der Drucklagerfläche anliegt.

Eine derartige Lagereinrichtung ist aus der FR 25 04 620 bekannt. Hierbei stellt die Bohrung in der Welle eine Sack­ lochbohrung mit einem kleinen Durchmesser dar. Am Ende der Sacklochbohrung ist eine Querbohrung mit einem ebenfalls kleinen Durchmesser angeordnet. Im Betriebszustand der Lagereinrichtung strömt von der Druckkammer über die Sacklochbohrung und die Querbohrung nach außen. Sieht man von den engen Bohrungen ab, ist die Welle massiv auusgebildet und weist mit Nachteil ein hohes Gewicht auf. Wegen des hieraus resultierenden, hohen Trägheitsmomentes ist die An- und Auslaufzeit des Drehbauteils lang. Durch die lange An- und Auslaufzeit und die große Gewichtsbelastung verschleißt das Lager schnell.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lager­ einrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so auszu­ bilden, daß das Gewicht des Drehbauteils reduziert ist und daß damit die An- und Auslaufzeit des Drehbauteils kurz und der Verschleiß der Lagereinrichtung gering sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrung in der Welle eine Durchgangsbohrung ist, die an der Druckaufnahmeseite eine enge Bohrung mit einem kleineren Durchmesser als bei den übrigen Abschnitten der Durchgangs­ bohrung aufweist, und daß die Durchgangsbohrung zudem eine Öffnung an der der Druckaufnahmefläche entgegengesetzten Endfläche der Welle hat.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß das Gewicht des Drehbauteils aufgrund der besonderen Ausbildung der in der Welle angeordneten Bohrung gering ist. Anstelle einer Sacklochbohrung in Verbindung mit einer Querbohrung ist die Welle mit einer Durchgangsbohrung versehen. Diese Durch­ gangsbohrung weist an der Druckaufnahmeseite einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser auf, um das Gas, das im Betrieb der Lagereinrichtung von der Druckkammer in die Durchgangsbohrung einströmt, zu drosseln. An den übrigen Abschnitten der Durchgangsbohrung ist der Durchmesser vergrößert, wodurch das Gewicht des Drehbauteils verringert ist. Mit der Reduzierung des Gewichts verringert sich auch das Trägheitsmoment und damit die An- und Auslaufzeit des Drehbauteils. Ebenso geht der Verschleiß der Lagerein­ richtung wegen der kurzen An- und Auslaufzeiten und der geringen Gewichtsbelastung zurück.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Durchgangsbohrung mit einem Stufenabschnitt versehen, an dem ein Klebemittel angebracht werden kann, um eine Gewichtsunwucht des Drehbauteils in radialer Richtung zu korrigieren.

Wenn ein polygonaler Spiegel an der Welle zu be­ festigen ist, ist vorzugsweise ein Flanschabschnitt an einem Ende der Welle, das der Druckaufnahmefläche ge­ genüberliegt, so ausgebildet, daß der Polygonspiegel zwischen dem Flansch und einem Joch angeordnet ist, das einen Rotormagneten hält.

Das Gehäuse kann vorteilhafterweise aus einem Außen­ zylinder aus einem Metall und einem Innenzylinder aus einem Kunststoff bestehen, wobei der letztere an der Innenfläche des Außenzylinders einstückig mit diesem angeformt ist. Die radiale Lagerfläche und die axiale Drucklagerfläche sind in der zylindrischen Bohrung des inneren Zylinders ausgebildet, wobei die Stau­ druck erzeugende Nut sich in der radialen Lagerfläche befindet.

Die DE 33 03 499 A1 zeigt eine weitere Staudruckfluid- Lagereinrichtung. Bei dieser Lagereinrichtung jedoch ist anders als bei der Erfindung eine Achse ortsfest an einem Gehäuse befestigt. Um diese feststehende Achse rotiert ein hülsenförmiges Teil. Der Kopf des hülsenförmigen Teiles ist als Axiallager ausgebildet und weist eine Drucklagerfläche und eine Druckkammer auf. Ferner weist der Kopf des hülsen­ förmigen Teiles eine enge Durchgangsbohrung auf, die eine Verbindung von der Druckkammer nach außen darstellt.

Die CH 469 206 betrifft lediglich die Gestaltung einer Lagerbuchse für eine Staudruckfluid-Lagereinrichtung. Diese Lagerbuchse ist topfförmig ausgebildet und weist an ihrer inneren Mantelfläche Staudruck erzeugende Nuten auf. Diese Lagerbuchse dient der Aufnahme eines Achsenstummels.

Einzelheiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung, angewendet auf eine Abtasteinheit für einen Laser­ drucker;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform, angewendet auf eine Abtasteinheit für einen Laserdrucker;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform, angewendet auf eine Magnetplattenspeichereinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Er­ findung, angewandt auf eine Abtasteinheit eines Laserdruckers, mit einem Gehäuse 10, das ein oberes Teil 10a und ein unteres Teil 10b aufweist und einen solchen Aufbau hat, daß ein Gas wie beispielsweise Luft darin abgedichtet ist. Das untere Teil 10b hat eine zylindrische Bohrung 14. Die zylindrische Bohrung 14 ist an ihrer inneren Umfangsfläche mit einer ra­ dialen Lagerfläche 15 einer zylindrischen Form ver­ sehen, während eine Drucklagerfläche 16 einen vor­ stehenden Abschnitt 16a einer konvexen Kugelform an einem mittigen Abschnitt einer inneren Bodenfläche aufweist.

Eine Welle 30 ist in der zylindrischen Bohrung 14 des Gehäuses 10 angeordnet, und eine radiale Auf­ nahmefläche 35, die der radialen Lagerfläche 15 gegen­ überliegt, ist an einer äußeren Umfangsfläche der Welle 30 ausgebildet, während eine einen dynamischen Druck bzw. Staudruck erzeugende Nut 35a einer Spiralform in der radialen Aufnahmefläche 35 ausgebildet ist. Eine Druck aufnehmende Fläche 36 einer flachen, ebenen Form, die der Drucklagerfläche 16 gegenüberliegt, ist an einer Endfläche der Welle 30 ausgebildet, und eine Druckkammer 37 befindet sich in einem Zwischenraum zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt der Druck aufnehmenden Fläche 36 und einem äußeren Umfangsab­ schnitt der Drucklagerfläche 16.

Eine Durchgangsbohrung 40 erstreckt sich im wesent­ lichen entlang der Mittelachse der Welle 30 und ent­ hält eine enge Bohrung 40a, die zu einem mittigen Abschnitt der Druck aufnehmenden Fläche 36 geöffnet ist, eine Bohrung 40b eines kleinen Durchmessers, eine Bohrung 40c eines mittleren Durchmessers und eine Bohrung 40d eines großen Durchmessers, wobei die Durchmesser der Bohrungen von der engen Bohrung 40a in Richtung des gegenüberliegenden Endes der Druck­ aufnahmefläche 36 stufenweise zunehmen. In der Durch­ gangsbohrung 40 hat die enge Bohrung 40a im Vergleich zu den anderen Bohrungen den kleinsten Durchmesser.

Die Druckaufnahmefläche 36 der Welle 30 hat eine ring­ förmige Kontaktfläche 36a um die Öffnung der engen Bohrung 40a, wobei die ringförmige Kontaktfläche 36a in Berührung mit dem vorstehenden Abschnitt 16a der Drucklagerfläche 16 steht, wenn sich die Welle in Ruhe befindet.

Ein Flanschabschnitt 31 ist an einem oberen Ende der Welle 30 vorgesehen, und ein polygonaler Spiegel 50, der die Außenumfangsfläche der Welle 30 umgreift, ist fest zwischen dem Flanschabschnitt 31 und einem Joch 60 angeordnet. Die Welle 30, der Flanschabschnitt 31, der polygonale Spiegel 50 und das Joch 60 bilden ein Drehbauteil. Eine Durchgangsbohrung ist in dem Flansch­ abschnitt 31 ausgebildet, während eine weitere Durch­ gangsbohrung in dem polygonalen Spiegel 50 vorge­ sehen ist, und eine Schraube, die die beiden Durch­ gangsbohrungen durchgreift, ist in einen Gewindeab­ schnitt des Jochs 60 eingeschraubt (nicht dargestellt).

Ein ringförmiger Rotormagnet 61 ist an dem Joch 60 befestigt, und eine Statorwicklung 62, die dem Rotor­ magnet in radialer Richtung gegenüberliegt, ist an dem unteren Teil 10b des Gehäuses 10 angebracht.

Das obere Teil 10a des Gehäuses 10 weist ein Fenster 10c aus einem durchsichtigen Material an einer Stelle auf, die dem polygonalen Spiegel 50 in horizontaler Richtung gegenüberliegt.

Die Abtasteinheit ist wie oben beschrieben aufgebaut, und wenn die Welle 30 rotiert, wird ein in dem Ge­ häuse 10 befindliches Gas in einen radialen Zwischen­ raum zwischen der radialen Lagerfläche 15 und der ra­ dialen Aufnahmefläche 35 infolge einer Pumpwirkung der einen Staudruck erzeugenden Nut 35a eingesaugt und fließt in die Druckkammer 37. Das Gas strömt aus der Druckkammer 37 nach oben in die Durchgangsbohrung 40 über die enge Bohrung 40a und wird über die Bohrung 40d großen Durchmessers in das Gehäuse 10 ausgeführt. Der Gasdruck in der Druckkammer 37 wird entsprechend des Schwimmens bzw. Schwebens der Welle 30 eingestellt, und die Welle 30 rotiert ohne Kontakt mit der Drucklager­ fläche 16, während eine konstante kleine Schwebung in­ folge des Gasdrucks beibehalten wird. Da zudem ein be­ stimmter Gasdruck in ähnlicher Weise in einem radialen Zwischenraum zwischen der radialen Lagerfläche 15 und der radialen Aufnahmefläche 35 erzeugt wird, dreht sich die Welle 30, ohne die radiale Lagerfläche 15 zu berühren.

Die enge bzw. begrenzte Bohrung 40a, die in die Druck­ aufnahmefläche 36 eingemündet, hat den kleinsten Durch­ messer in der Durchgangsbohrung 40. Wenn der Durch­ messer der engen Bohrung 40a vergrößert wird, ist die Wirkung der Einschränkung des Gases verringert, wo­ durch die Druckbelastungsfähigkeit herabgesetzt ist. Außerdem ist ein Außendurchmesser der Kontaktfläche 36a der Druckaufnahmefläche 36 bezüglich der Druck­ lagerfläche 16 im Ruhezustand der Welle 30 vergrößert, wodurch das Startdrehmoment vergrößert ist. Somit ist es nicht vorteilhaft, den Durchmesser der engen Bohrung 40a zu vergrößern. Hinsichtlich der Bohrungen 40b kleinen Durchmessers, 40c mittleren Durchmessers und 40d großen Durchmessers ist es - anders als bei der engen Durchgangsbohrung 40a - leicht, diese Bohrungen so zu bearbeiten, daß ein Innendurchmesser einer gewünschten Größe erreicht wird, und zwar durch Spritzguß, Schmieden oder durch Einsetzen eines Schneidmaschinenwerkzeuges von der Endfläche der Welle 30 gegenüber der Druckauf­ nahmefläche 36, wobei diese inneren Umfangsflächen ver­ wendet werden können, um eine Gewichtsunwucht des Dreh­ bauteils einschließlich der Welle 30 in radialer Rich­ tung zu korrigieren.

In dieser Ausführungsform ist ein Filter 45 an der Bohrung 40b kleinen Durchmessers der Durchgangsbohrung 40 befestigt. Durch Befestigung dieses Filters 45 ist es möglich zu verhindern, daß Pulver- oder Staubpartikel in das Gehäuse 10 verstreut werden, die durch Abnutzung beim Starten und Anhalten der Welle 30 entstehen.

In der Durchgangsbohrung 40 der Welle 30 ist ein Stufenabschnitt 41 an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Bohrung 40d großen Durchmessers und der Bohrung 40c eines Zwischendurchmessers ausge­ bildet, und ein Stufenabschnitt 42 an einem Ver­ bindungsabschnitt zwischen der Bohrung 40c und der Bohrung 40b kleinen Durchmessers kann als Befestigungs­ fläche für ein Klebemittel zur Korrektur einer Gewichts­ unwucht des Drehbauteils einschließlich der Welle 30 in radialer Richtung verwendet werden. Außerdem kann vermieden werden, daß das angebrachte Klebemittel in­ folge der Zentrifugalkraft verstreut wird, wenn die Welle 30 rotiert.

Da das Joch 60, das den Rotormagneten 61 trägt, als Befestigungsbauteil des polygonalen Spiegels 50 ver­ wendet wird, ist die Anzahl der Befestigungsbauteile für den polygonalen Spiegel 50 redu­ ziert.

Wenn der Rotormagnet 61 und die Statorwicklung 62, die den Antriebsmotor bilden, peripher einander gegen­ überliegen, wirkt die Anziehungskraft zwischen dem Ro­ tormagneten 61 und der Statorwicklung 62 nicht als Druckbelastung, wodurch eine Abnutzung der Drucklager­ fläche 16 vermieden ist.

Die Nut 35a, die den Staudruck erzeugt und in der radialen Aufnahmefläche 35 der Welle 30 in der obigen Ausführungsform ausgebildet ist, kann in der radialen Lagerfläche 15 der zylindrischen Bohrung 14 des Ge­ häuses 10 ausgebildet sein. Oder die Nut 35a kann sowohl in der radialen Aufnahmefläche 35 der Welle 30 als auch in der radialen Lagerfläche 15 der zylindrischen Bohrung 14 vorgesehen sein.

Der vorstehende Abschnitt 16a braucht zudem nicht an der Druckaufnahmefläche 16 angeformt zu sein, sondern es kann auch ein vorstehender Abschnitt an der Druck­ aufnahmefläche 36 ausgebildet sein. Außerdem kann der Filter 45 weggelassen werden, wenn damit gerechnet werden kann, daß beim Starten und Anhalten nur eine geringe Menge Abriebpartikel entstehen.

Eine Staudruck bzw. einen dynamischen Druck erzeugende Nut kann wenigstens in der Drucklagerfläche 16 der zy­ lindrischen Bohrung 14 des Gehäuses 10 oder der Druck­ aufnahmefläche 36 der Welle 30 so ausgebildet sein, daß ein sogenanntes Plannut-Drucklager entsteht.

Das Gehäuse 10 kann selbst als eine Einheit einer nicht­ geschlossenen Art ausgebildet sein, wobei diese Einheit in eine weitere Vorrichtung eines geschlossenen Typs aufgenommen sein kann. Außerdem kann bei dieser Aus­ führungsform der Flanschabschnitt 31 der Welle 30 inte­ gral mit einem Wellenabschnitt durch Spritzguß, Schmieden oder Schleifen hergestellt sein. Es kann auch ein ge­ trennter Flanschabschnitt an der Welle durch Preßsitz oder Schrumpfsitz befestigt sein.

Um die Deformation des polygonalen Spiegels beim Be­ festigen zu verringern, kann ein plattenförmiger Sitz aus Metall oder einem nichtmetallischen Material, wie Kunststoff, zwischen dem polygonalen Spiegel 50, der an der Welle 30 befestigt ist, und dem Joch 60 ange­ ordnet werden.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfin­ dung, die am besten für eine Abtasteinheit eines Laserdruckers geeignet ist.

Ein Gehäuse 10 enthält einen äußeren Zylinder 12 aus einem Metall und einen inneren Zylinder 13 aus einem Kunst­ stoff, der auf der Innenfläche des äußeren Zylinders 12 einstückig mit diesem ausgebildet ist. Eine radiale Lagerfläche 15 und eine Drucklagerfläche 16 sind in einer zylindrischen Bohrung bzw. Ausnehmung 14 des inneren Zylinders 13 ausgebildet, und eine spiral­ förmige, Staudruck erzeugende Nut 15a befindet sich in der radialen Lagerfläche 15. Die Drucklagerfläche 16 hat einen vorstehenden Abschnitt 16a einer konvexen Kugelform an einem zentralen Abschnitt.

Die Welle 30 enthält eine Durchgangsbohrung 40, die zur Druck­ aufnahmefläche 36 und einer Endfläche, die der Druck­ aufnahmefläche 36 gegenüberliegt, geöffnet ist. Eine enge Durchgangsbohrung 40a, die in die Druckaufnahme­ fläche 36 einmündet, hat einen kleineren Durchmesser als die übrigen Abschnitte der Durchgangsbohrung 40.

Ein Zwischenraum zwischen einem äußeren Umfangsab­ schnitt der Drucklagerfläche 16 und einem äußeren Um­ fangsabschnitt der Druckaufnahmefläche 36 bildet eine Druckkammer 37. Ein Teil der Druckaufnahmefläche 36, der die Öffnung der engen Durchgangsbohrung 40a um­ gibt, ist eine Kontaktfläche 36a einer Ringform, die in Berührung mit dem vorstehenden Abschnitt 16a der Drucklagerfläche 16 steht, wenn sich die Welle 30 in Ruhe befindet.

Der Aufbau der anderen Bauteile entspricht demjenigen der ersten Ausführungsform, wobei die­ selben Bezugszeichen für übereinstimmende Teile ver­ wendet sind, auf deren Erläuterung verzichtet wird.

Wenn bei der Abtasteinheit mit dem vorstehend be­ schriebenen Aufbau die Welle 30 rotiert, wird von der den Staudruck erzeugenden Nut 15a in der radialen La­ gerfläche 15 eine Pumpwirkung erzeugt, und ein Gas, das von einem Zwischenraum zwischen der radialen Lager­ fläche 15 und der radialen Aufnahmefläche 35 in die Druckkammer 37 fließt, strömt weiter in der Durch­ gangsbohrung 40 über die enge Bohrung 40a der Welle 30 nach oben, wo sie innerhalb des Gehäuses 10 aus­ tritt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Er­ findung, angewandt auf eine Magnetplattenspeicher­ einrichtung.

Ein als stationäres Bauteil vorgesehenes Gehäuse 10 besteht aus einem äußeren Zylinder 12 aus einem Metall und einem inneren Zylinder 13 aus einem Kunststoff, der an einer Innenfläche des äußeren Zylinders 12 integral mit diesem angeformt ist. Eine zylindrische Bohrung 14 in dem inneren Zylinder 13 hat eine radiale Lagerfläche 15 an einer inneren Randfläche, während sich eine Drucklagerfläche 15 einer ebenen Form an einer inneren Bodenfläche befindet. Eine Staudruck erzeugende Nut 15a einer Spiralform ist in der radialen Lager­ fläche 15 ausgebildet, während ein vorstehender Ab­ schnitt 16a einer konvexen Kugelform an einem mittigen Bereich der Drucklagerfläche 16 angeformt ist. Bevor­ zugt wird die Verwendung einer Aluminiumlegierung oder einer Zinklegierung als metallisches Material für den äußeren Zylinder 12 sowie eines Kunststoffs mit aus­ gezeichneter selbstschmierender Eigenschaft als Material für den inneren Zylinder 13.

Eine Welle 30, die ein Drehbauteil bildet, ist in die zylindrische Bohrung 14 des inneren Zylinders 13 ein­ gesetzt, und ein Nabenabschnitt 32 ist an einer äußeren Umfangsfläche der Welle 30 integral angeformt.

Die Welle 30 hat an der äußeren Umfangsfläche eine radiale Aufnahmefläche 35 einer Zylinderform, die der radialen Lagerfläche 15 gegenüberliegt, und an einer Endfläche eine Druckaufnahmefläche 36 einer ebenen Form, die der Drucklagerfläche 16 gegenüber­ liegt. Eine Kontaktfläche 36a einer Ringform befindet sich an einem mittigen Abschnitt der Druckaufnahme­ fläche 36 und steht in Berührung mit dem vorstehenden Abschnitt 16a des Drucklagers 16, wenn sich die Welle 30 in Ruhe befindet. Eine Druckkammer 37 ist zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt der Druckaufnahmefläche 36 und einem äußeren Umfangsabschnitt der Drucklager­ fläche 16 ausgebildet.

Die Welle 30 hat eine Durchgangsbohrung 40, die sich im wesentlichen entlang ihrer Mittelachse erstreckt, und eine beschränkte bzw. enge Bohrung 40a mit einem kleinen Durchmesser, die zur Mitte der ringförmigen Kontaktfläche 36a der Druckaufnahmefläche 36 geöffnet ist, und Bohrungen 40b und 40c mit größerem Durchmesser als die enge Bohrung 40a aufweist. Die Bohrungen 40b und 40c stehen mit der engen Bohrung 40a in Verbindung, und die Bohrung 40c hat an der Endfläche der Welle 30, der Druckaufnahmefläche 36 gegenüberliegend, eine Aus­ trittsöffnung. An einem Stufenabschnitt in der Durch­ gangsbohrung 40 ist zwischen den Bohrungen 40b und 40c ein Filter 45 befestigt, um ein Zirkulieren von Partikeln, die zum Zeitpunkt des Startens und Stoppens durch Abrieb erzeugt werden, durch die Durchgangs­ bohrung 40 zu verhindern.

Als Material für die Welle 30 und den Nabenabschnitt 32, die das Drehbauteil bilden, wird eine Aluminium­ legierung oder Zinklegierung verwendet, die ein ge­ ringes Gewicht hat und ausgezeichnet zu bearbeiten ist.

An einer inneren Umfangsfläche des Nabenabschnitts 32 der Welle 30 ist ein Rotormagnet 61 befestigt, während eine Statorwicklung 62, die dem Rotormagnet 61 radial beabstandet gegenüberliegt, an einer äußeren Umfangs­ fläche des äußeren Zylinders des Gehäuses 10 ange­ bracht ist, wodurch ein Antriebsmotor einer in Um­ fangsrichtung gegenüberliegenden Bauart gebildet ist.

Mehrere Magnetplatten 71 sind über ein Befestigungs­ teil 70 an der äußeren Umfangsfläche des Nabenab­ schnitts 32 der Welle 30 befestigt. An dem Gehäuse 10 ist ein nicht dargestelltes äußeres Gehäuse befestigt, in dem die vorstehend beschriebene Lageranordnung und zugehörige Bauteile eingeschlossen sind, wobei ein Gas wie beispielsweise Luft dicht in das Innere des äußeren Gehäuses eingeschlossen ist.

Die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Magnet­ plattengerätes entspricht der zweiten Ausführungsform, wenn die Welle 30 rotiert.

Da bei dieser Ausführungsform der Rotormagnet an der inneren Umfangsfläche des Nabenabschnitts 32, der in­ tegral mit dem Drehbauteil ausgebildet ist, befestigt ist, und die Statorwicklung, die radial dem Rotor­ magneten gegenüberliegt, an der äußeren Umfangs­ fläche des stationären Bauteils angebracht ist, kann die Magnetplatte oder dergleichen an der äußeren Um­ fangsfläche der Nabe befestigt werden. Damit können die Abmessungen der Lagereinrichtung in axialer Rich­ tung verringert werden, wodurch diese kompakt wird.

Da das Drehbauteil und der Nabenabschnitt integral miteinander ausgebildet sind, kann leicht eine hoch­ gradige Bearbeitungsgenauigkeit eingehalten werden, wobei die Bearbeitungskosten verringert sind. Infolge der Verwendung einer Aluminiumlegierung oder Zink­ legierung als Material ist das Gewicht reduziert, so daß die Belastung des Drucklagers klein ist. Auch die Abnutzung des Drucklagers ist reduziert. Da das Drehbauteil ein geringes Trägheitsmoment hat, wird zudem die Zeit zum Anheben der Einrichtung kurz.

Da die Staudruckfluidlagereinrichtung einen Aufbau hat, bei dem eine rotierende Welle in einer zylindrischen Bohrung eines stationären Gehäuses gehalten ist, besteht nach einem ersten Aspekt der Erfindung nicht die Not­ wendigkeit, daß die innere Umfangsfläche und die äußere Umfangsfläche mit hoher Präzision koaxial verlaufen, um eine Gewichtsunwucht in radialer Richtung zu korri­ gieren, wie dies bei den herkömmlichen Staudruckfluid- Lagereinrichtungen der Fall ist, bei denen eine Hülse rotiert. Hierdurch können die Bearbeitungskosten er­ heblich gesenkt werden.

Da ferner gemäß der Erfindung eine Durchgangsbohrung in der Welle in axialer Richtung ausgebildet ist, die Austrittsöffnungen an axial gegenüberliegenden Enden hat, kann das Gewicht der Welle reduziert werden, in­ dem der Durchmesser der Durchgangsbohrung mit Aus­ nahme eines engen Bohrungsabschnitts der Durchgangs­ bohrung vergrößert wird. Dadurch wird die Druckbe­ lastung klein, und eine Abnutzung beim Starten und Anhalten wird weitestgehend vermieden, wodurch die Nutzungsdauer verlängert ist. Gleichzeitig wird das Trägheitsmoment reduziert, so daß die Zeit zum An­ heben der Einrichtung kurz wird.

Bei Verwendung der Innenfläche der Durchgangsbohrung als Befestigungsfläche für ein Klebemittel zum Korrigieren einer Gewichtsunwucht in radialer Rich­ tung des Drehbauteils einschließlich der Welle ist es möglich, ein Verstreuen des befestigten Klebe­ mittels infolge der Zentrifugalkraft zu verhindern. Wenn zudem der Polygonalspiegel fest zwischen einem Flanschabschnitt an einem Ende der Welle und einem Joch liegt, das einen Rotormagneten trägt, ist die Befestigungsgenauigkeit des Polygonalspiegels bezüg­ lich der Welle hoch und die Anzahl der Befestigungs­ bauteile für den Polygonalspiegel ist erheblich reduziert, wodurch auch die Gesamtzahl der Bauteile verringert ist.

Wenn zudem eine radiale Lagerfläche und eine Druck­ lagerfläche an der zylindrischen Bohrung des Gehäuses integral aus einem Kunststoff gebildet sind, ist eine Beschädigung beider Lagerflächen erheblich reduziert. Außerdem entfällt Montagearbeit, die bei herkömmlichen Einrichtungen erforderlich ist, da bei diesen die Hülse und das Druckaufnahmeteil getrennte Bauteile sind. Infolgedessen ist die Massenproduktivität ver­ bessert und es kann leicht die erforderliche Genauig­ keit hinsichtlich der senkrechten Anordnung zwischen den Lagerflächen eingehalten werden.

Da bei dieser Ausführungsform die radiale Lager­ fläche in der zylindrischen Bohrung eines inneren Zylinders aus Kunststoff ausgebildet ist, der seiner­ seits integral mit einem äußeren Zylinder aus Metall ausgebildet ist, kann die erforderliche Präzision der radialen Lagerfläche durch Spritzguß leicht gewährleistet werden. Wenn zudem die Temperatur des Lagerabschnitts während des Betriebs ansteigt, ist eine Änderung der Größe des Innendurchmessers vermieden, da eine Ausdehnung des Kunststoffs von dem äußeren Zylinder, der aus Metall besteht, weitest­ gehend unterbunden wird.

Ein weiterer Aspekt besteht bei der Lagereinrichtung, bei der eine Welle drehbar über ein Staudrucklager in einem Gehäuse gehalten ist, darin, daß die Befestigungsgenauigkeit des Polygon­ spiegels bezüglich der Welle groß und die Befestigungs­ arbeit einfach ist, da der Polygonspiegel fest zwischen einem Flanschabschnitt an einem Ende der Welle und einem Joch liegt, an dem ein Rotormagnet befestigt ist. Damit kann die Anzahl der Befestigungsteile verringert werden, die ausschließlich für den Poly­ gonalspiegel vorgesehen sind, wodurch die gesamte Anzahl der Bauteile vermindert ist.

Claims (5)

1. Staudruckfluid-Lagereinrichtung mit

• - einem Gehäuse (10) mit einer zylindrischen Vertiefung (14), die eine zylindrische radiale Lagerfläche (15) und eine Drucklagerfläche (16) aufweist,
• - einer in der zylindrischen Vertiefung angeordnete Welle (30) mit einer radialen Aufnahmefläche (35), die der radialen Lagerfläche (15) gegenüberliegt, und einer Druckaufnahmefläche (36), die der Drucklagerfläche (16) gegenüberliegt,
• - einer Druckkammer (37) zwischen einem äußeren Umfangs­ abschnitt der Druckaufnahmefläche und einem äußeren Umfangsabschnitt der Drucklagerfläche,
• - einer Staudruck erzeugenden Nut (15a, 35a) in der radialen Lagerfläche (15) und/oder der radialen Aufnahmefläche (35), wobei die Nut einen Staudruck erzeugt, der ein Gas in einem Zwischenraum zwischen der radialen Lagerfläche und der radialen Aufnahmefläche während der Drehung der Welle in die Druckkammer fließen läßt, wobei die Welle eine Bohrung (40) entlang einer Mittelachse aufweist und wobei ferner die Druckaufnahmefläche eine ringförmige Kontaktfläche (36a) um die enge Bohrung (40a) herum aufweist, die im Ruhezustand der Welle an der Druck­ lagerfläche anliegt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (40) in der Welle eine Durchgangsbohrung ist, die an der Druckaufnahmeseite eine enge Bohrung (40a) mit einem kleineren Durchmesser als bei den übrigen Abschnitten der Durchgangsbohrung aufweist, und daß die Durchgangsbohrung zudem eine Öffnung an der der Druck­ aufnahmefläche entgegengesetzten Endfläche der Welle hat.

2. Staudruckfluid-Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (40) der Welle (30) einen Stufenabschnitt (42) aufweist, an dem ein Klebemittel zur Korrektur einer radialen Gewichtsunwucht des Dreh­ bauteils einschließlich der Welle angebracht ist.

3. Staudruckfluid-Lagereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polygonspiegel (50) die Welle (30) um­ greift und fest zwischen einem Flanschabschnitt (31) an einem Ende der Welle, das der Druckaufnahmefläche (36) gegenüberliegt, und einem Joch (60) angebracht ist, das einen Rotormagneten (61) trägt, wobei eine Stator­ wicklung (62) dem Rotormagneten gegenüberliegend an­ geordnet ist.

4. Staudruckfluid-Lagereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen äußeren Zylinder (12) aus Metall und einen inneren Zylinder (13) aus einem Kunststoff aufweist, wobei der letztere integral mit dem äußeren Zylinder an dessen Innenfläche angeformt ist, und daß der innere Zylinder die zylindrische Vertiefung (14) aufweist, an der die radiale Lager­ fläche (15) und die Drucklagerfläche (16) ausgebildet sind, wobei die Staudruck erzeugende Nut (15a) in der radialen Lagerfläche ausgebildet ist.