DE4019658A1 - Achszapfen-motor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Achszapfen-Motor (spindle motor) zur Verwendung in einer Magnetplattenanordnung.

Als Achszapfen-Motor zur Verwendung in einer Magnetplattenanordnung ist eine Bauart mit Innennabe bekannt. Ein Achszapfen-Motor dieser Bauart hat einen Grundteil, einen vertikalen Achszapfen, der drehbar über Lager vom Grundteil gehalten wird, und eine zylindrische Zapfennabe zur Halterung der Magnetplatten. Ein oberer Endabschnitt der Zapfennabe ist mit Preßsitz auf den vorstehenden oberen Endabschnitt des Achszapfens aufgebracht und dort festgelegt. Die Zapfennabe ist den Außenumfang der Lager umgebend angeordnet. Zwischen der inneren Umfangsseite der Zapfennabe und der äußeren Umfangsseite der äußeren Laufringe der Lager sind ein Rotor und ein Stator angeordnet.

Bei einem derartigen Achszapfen-Motor muß jedoch der obere Endabschnitt des Achszapfens, der über die Lager vorsteht, mit einem Preßsitz-Randabschnitt zur Befestigung der Zapfennabe versehen sein und tendiert deshalb dazu, die Höhe dieses Randabschnittes zu vergrößern. Beispielsweise muß ein Achszapfen-Motor infolge dieses Randabschnittes eine Höhe von 17,5 mm haben und die Magnetplattenanordnung als Ganzes erhöht sich auf eine Höhe von 25,4 mm. In diesem Falle ist es zur Gewichtserleichterung üblich, die Zapfennabe aus Aluminium zu fertigen. Jedoch benötigt die Zapfennabe ebenfalls einen Randabschnitt von etwa 5 mm für den Preßsitz, was eine Höhenvergrößerung begünstigt. Da ferner der Rotor und der Stator innerhalb der Höhenbegrenzung der Zapfennabe vorgesehen sind, muß die Zapfennabe selbst in ihrer Höhe vergrößert werden. Der Aufbau eines Achszapfen-Motors dieser Bauart ist besonders unvorteilhaft in Verbindung mit einer Magnetplattenanordnung, in der eine geringe Anzahl von Magnetplatten verwendet wird.

Darüber hinaus müssen, um ein Verspritzen von Fett aus den Lagern zu verhindern, beide Enden der Lager spezielle Abdichtanordnungen, wie magnetische Fluidabdichtungen, Labyrinthabdichtungen oder dergleichen, aufweisen. Falls die Zapfennabe aus einer kaltgewalzten Stahlplatte, aus rostfreiem Stahl oder dergleichen besteht, um mit Preßsitz auf den Achszapfen aus rostfreiem Stahl aufgebracht zu werden, kann der Preßsitz-Randabschnitt auf etwa 2 mm verringert werden. Jedoch bei Erhöhen des Gewichtes dieser Elemente tritt leicht eine Fehlausrichtung in Vertikalrichtung zwischen den äußeren Laufringen und den inneren Laufringen der Lager auf. Dies erzeugt die Schwierigkeit, daß die Steifigkeit der Lager verringert wird und sich das Antivibrationsverhalten des Motors verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Achszapfen-Motor zu schaffen, der in wirksamer Weise die Anforderung an eine Höhenverringerung, an die Verbesserung des Antivibrationsverhaltens und an die Verhütung eines Verspritzens von Fett erfüllt.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Achszapfen-Motor umfaßt:
einen Grundteil;
einen Achszapfen, der vertikal am Grundteil befestigt ist;
eine Zapfennabe, die drehbar mittels Lager am Achszapfen gehalten wird, um eine Platte aufzunehmen;
einen Rotor, der in einem vereinigten Körper mit der Zapfennabe vorgesehen ist und dem Grundteil gegenüberliegt;
und einen Stator, der an der Oberseite des Grundteils gegenüberliegend dem Rotor vorgesehen ist.

In dem Achszapfen-Motor mit vorstehendem Aufbau kann, da der Achszapfen am Grundteil befestigt ist und Rotor und Stator vertikal zueinander an der Außenseite der Lager um den Achszapfen angeordnet sind, ein Preßsitz-Randabschnitt des Achszapfens für die Zapfennabe entfallen. Ferner können die Zapfennabe und der Rotor befestigt werden, indem ein wirksamer Gebrauch der Gesamtlänge des Achszapfens gemacht wird. Da ferner Rotor und Stator zwischen der Zapfennabe und dem Grundteil angeordnet sind, kann ein notwendiger Raum zur Befestigung dieser Elemente, unabhängig von der Höhe der Zapfennabe, festgelegt werden, und die Zapfennabe kann in ihrer Höhe verringert werden. Demzufolge kann die Höhe des Achszapfen-Motors als Ganzes verringert werden.

Da schließlich der Achszapfen die Zapfennabe und den Rotor unter Verwendung der Gesamtlänge des Achszapfens tragen kann, wird seine Tragfläche erhöht, so daß die Steifigkeit und das Antivibrationsverhalten der Anordnung verbessert werden kann.

Die Figur stellt eine vertikale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Achszapfen-Motors dar.

Anschließend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Der Achszapfen-Motor gemäß dieser Ausführungsform ist ein Beispiel für eine einzelne Magnetplatte (A). Der Achszapfen-Motor hat einen Grundteil (1), an dem der Achszapfen (2) vertikal befestigt ist, und zwei einreihige Lager (3, 4) in Tiefbettausführung, die nebeneinander den Achszapfen (2) umgeben. Eine Zapfennabe (7) ist über einen Paßring (6) an den äußeren Laufringen (5) dieser Lager (3, 4) befestigt. In diesem Falle sind der Achszapfen (2) und die inneren Laufringe (8) der Lager (3, 4) über einen losen Sitz oder Zwischensitz oder Bewegungssitz miteinander verbunden, um in Anlage miteinander gehalten zu werden. Die äußeren Laufringe (5) und der Paßring (6) sind über einen Preßsitz miteinander verbunden. Die Zapfennabe (7) ist näherungsweise halb so hoch wie der Paßring (6) und ist an einem oberen Abschnitt desselben angeordnet.

Der Achszapfen (2) ist an seinem Außenumfang mit einer vertikalen Nut ausgebildet, die in Längsrichtung des Zapfens verläuft. In dieser vertikalen Nut (9) ist ein erstes federndes Element (10) eingesetzt, um die inneren Laufringe (8) radial zu belasten, um ihnen eine sogenannte radiale Vorspannung zu erteilen. Der innere Laufring (8) des unteren Lagers (4) ist im Abstand von der Oberfläche des Grundteils (1) angeordnet und zwischen diesem inneren Laufring (8) und dem Grundteil (1) ist ein zweites federndes Element (11) vorgesehen, um die inneren Laufringe (8) nach oben zu belasten, um ihnen eine sogenannte axiale Vorspannung zu erteilen. Das erste federnde Element (10) besteht beispielsweise aus einer Blattfeder, die in eine Zick-Zack-Form gebogen ist, um innerhalb der vertikalen Nut (9) einen Spalt zu bilden. Das zweite federnde Element (11) besteht aus einer gewellten, ringförmigen Beilagscheibe und bildet Räume (14) zwischen benachbarten Wellungen der Beilagscheibe, um eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des zweiten federnden Elementes zu liefern. Das untere Ende der vertikalen Nut (9) ist derart ausgebildet, daß es an einer Stelle liegt, wo es sich mit einem Teil des zweiten federnden Elementes (11) aus der gewellten Beilagscheibe überlappt. Durch die vertikale Nut (9) und die Räume (14) des zweiten federnden Elementes (11) wird ein nachstehend beschriebener Luftströmungsweg (12) gebildet, der sich, ausgehend von der Nachbarschaft der Oberfläche des Grundteils (1) außerhalb der Lager (3, 4) durch den Achszapfen (2) nach oben erstreckt. Eine ringförmige Beilagscheibe (13) ist zwischen den äußeren Laufringen (5) der beiden Lager (3, 4) vorgesehen, um den Abstand zwischen ihnen zu erhöhen.

Am oberen Ende des äußeren Laufringes (5) des oberen Lagers (3) und am unteren Ende des äußeren Laufringes (5) des unteren Lagers (4) sind jeweils Schutzplatten (15) vorgesehen, um ringförmige Räume zwischen den inneren Laufringen (8) und den äußeren Laufringen (5) abzudecken. Ferner sind jeweils Schutzplatten (16) am oberen Ende des inneren Laufringes (8) des oberen Lagers (8) und am unteren Ende des Paßringes (6) vorhanden. Die Schutzplatten (15, 16) am oberen Ende des oberen Lagers (3) sind derart angeordnet, daß sie eine Labyrinthanordnung bilden.

Ein Rotor (21) ist an einem Außenumfangsabschnitt des Paßringes (6) in einer Position unterhalb der Zapfennabe (7) befestigt. Ein Stator (22) ist an der Oberfläche des Grundteils (1) befestigt. Der Rotor (21) hat im wesentlichen Ringform mit kanalförmigem Querschnitt und ist derart befestigt, daß er sich vom Außenumfangsabschnitt des Paßringes (6) zur Unterseite der Zapfennabe (7) erstreckt und sein Kanalbereich nach unten gewandt ist. Der Stator (22) ist im Innenraum des Kanals des Rotors (21) angeordnet. Eine Antriebsspule (23) ist an einem äußeren Umfangsabschnitt des Stators (22) befestigt, und Magnete (24) sind an der Innenseite einer Außenumfangswand (21a) des Rotors (21) befestigt. Mit dieser Anordnung liegen sich die Antriebsspule (23) und die Magnete (24) radial gegenüber.

Im oberen Ende des Achszapfens (2) ist eine Ausnehmung (25) ausgebildet, und eine Stahlkugel (26) wird in ihr sicher aufgenommen. Eine Erdungselektrode (27), wie beispielweise eine Kohlebürste oder dergleichen, wird vom oberen Ende des Paßringes (6) über eine Blattfeder (28) getragen und steht in Anlage mit der Stahlkugel (26). Die Blattfeder (28) besteht aus einem Ringrahmen (29), der fest am oberen Ende des Paßringes (6) angebracht ist, und aus einem vorspringenden Streifen (30), der an der Innenseite des Ringrahmens (29) in Radialrichtung desselben gebildet wird. Der vorstehende Streifen (30) ist in geringfügigem Abstand vom oberen Ende des Achszapfens (2) vorgesehen, und die Erdungselektrode (27) ist am freien Ende des vorspringenden Streifens (30) befestigt.

Ein papierähnliches Filter (31) ist haftend an der Oberseite der Blattfeder (28) angebracht und deckt einen Innenraum des Ringrahmens (29) ab. Ein Schutzfilm (33) mit mehreren darin angebrachten Öffnungen (32) ist durch Verkleben an einer Oberseite des Filters (31) bis zum oberen Ende des Paßringes (6) befestigt.

Eine Magnetplatte (A), die von der Zapfennabe (7) gehalten werden soll, kann an einem Flanschabschitt (37) am Außenumfang der Zapfennabe (7) befestigt werden, indem sie zwischen einem Paar ringförmiger Klemmplatten (36) festgeklemmt ist. Eine Haltefeder (38) zum Andrücken der Klemmplatten (38) von oben ist an der Oberseite der Zapfennabe (7) durch eine Anzahl Bolzen (39) befestigt. In diesem Falle sind beide Klemmplatten (36) in Breite und Höhe identisch zueinander ausgebildet und sind jeweils an ihren inneren, umfangsseitigen Abschnitten mit Schrägflächen (40) ausgebildet, so daß sie gegenüber der Magnetplatte (A) linearsymmetrisch liegen. Die Haltefeder (38) kann zur Anlage gegen eine Ecke (41) zwischen der Schrägfläche (40) und einer benachbarten Horizontalfläche der oberen Klemmplatte (36) kommen. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß durch Andrücken der Ecke (41) mit der Haltefeder (38) der Belastungspunkt der Haltefeder (38) in der gleichen radialen Position an jedem Umfangsabschnitt der Klemmplatte zu liegen kommt. Entsprechend sind die oberen und unteren Kontaktdrücke an der Magnetplatte (A) symmetrisch, um eine Verformung der Magnetplatte (A) zu verhindern. Ein schmaler Spalt wird zwischen der Unterseite des Flanschabschnittes (37) der Zapfennabe (7) und der Oberseite des Rotors (21) gebildet.

Der Achszapfen, die Lager (3, 4), der Paßring (6) und dergleichen bestehen aus dem gleichen Werkstoff, um eine Bewegung des Rotationszentrums infolge thermischer Ausdehnung zu verhindern. Die Zapfennabe (7) und die Klemmplatten (36) bestehen ebenfalls aus dem gleichen Werkstoff.

Bei dem auf diese Weise aufgebauten Achszapfen-Motor sind die Lager (3, 4) den Achszapfen (2) umgebend angeordnet, und die Zapfennabe (7) und der Rotor (21) sind über den Paßring (6) an der Außenseite der Lager (3, 4) befestigt. Daher kann ein Preßsitz-Randabschnitt für die Zapfennabe, die an der Oberseite der Lager bei einem bekannten Achszapfen-Motor vorgesehen sein muß, entfallen, und die Zapfennabe (7) und der Rotor (21) können sicher befestigt werden, indem die Gesamtlänge des Achszapfens (2) verwendet wird. Da ferner der Rotor (21) an der Unterseite der Zapfennabe (7) befestigt ist und der Stator (22) an der Oberseite des Grundteils (1) befestigt ist, kann ein Unterbringungsraum für diese Elemente unabhängig von der Zapfennabe (7) festgelegt und die Zapfennabe (7) in ihrer Höhe verringert werden.

Bei dem bekannten Achszapfen-Motor wird eine Zapfennabe nur durch den oberen Abschnitt eines Achszapfens gehalten, und ein Rotor und ein Stator sind in Positionen unter dem Halteabschnitt für die Zapfennabe angeordnet. Dadurch tritt leicht ein Moment an den Lagern in einer Richtung zur Torsion derselben auf, wenn ein Ungleichgewicht in der Antriebskraft auftritt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungfsform ist jedoch die Anordnung derart,
daß die Zapfennabe (7) und der Rotor (21) in einem vereinten Körper an der Außenumfangsseite des Paßringes (6) befestigt sind, der durch die nebeneinanderliegenden Lager getragen wird, und
daß der Rotor (21) durch den am Grundteil (1) befindlichen Stator angetrieben wird. Selbst wenn die Antriebskraft am umfangsseitigen Abschnitt des Stators geringfügung unausgeglichen ist, kann kaum ein Moment an den Lagern (3, 4) in einer Richtung für eine Torsion derselben wirksam werden. Ferner kann in der dargestellten Ausführungsform, da die radiale Vorspannung und die axiale Vorspannung den Lagern (3, 4) durch die federnden Elemente (10, 11) erteilt werden, die Steifigkeit der Lager verbessert werden, um während ihrer Drehung sicher Stöße zu unterdrücken. In diesem Falle ist es vorteilhaft, um die Steifigkeit der Lager zu verbessern und ihren Reibungswiderstand insbesondere in ihren Radialrichtungen zu verringern, die radiale Vorspannung größer als die axiale Vorspannung zu bemessen.

Das Fett in den Lagern (3, 4) wird an einem Austritt aus dem ringförmigen Raum zwischen den inneren Laufringen (8) und den äußeren Laufringen (5) durch die jeweiligen Schutzplatten (15, 16) gehindert. Selbst wenn Fett durch die Spalte zwischen den Schutzplatten (15, 16) leckt, wird ein Haften des Fettes an der Oberfläche der Magnetplatte (A) verhindert, da eine Luftströmung nach oben durch den Luftströmungsweg (12) vorliegt. Insbesondere wird die Luftströmung, die durch den Betrieb der Magnetplattenanordnung verursacht wird, ausgehend von dem Spalt zwischen dem Rotor (21) und dem Stator (22) längs der Oberfläche des Grundteils (1), in den Luftströmungsweg (12) eingeführt, wie durch einen Pfeil und die gestrichelte Linie in der Figur angegeben wird, und der Strömungsweg wird zwischen dem Achszapfen (2) und den Lagern (3, 4) gebildet und führt in einen Hohlraum (B) oberhalb des Achszapfens (2). Entsprechend wird Fett, das aus den Lagern (3, 4) leckt, durch diese Luftströmung zum Hohlraum (B) weggeführt und wird von dem Filter (31) aufgefangen und gesammelt, das den Hohlraum (B) abdeckt, so daß ein Verspritzen des Fettes nach außen verhindert werden kann. Ferner wird Fett, das aus den Lagern (3, 4) leckt, durch den Luftströmungsweg (12) weggeführt und anschließend im Hohlraum (B) gesammelt, um vom Filter (31) aufgefangen zu werden.

Die Erdungselektrode (27) führt die Erdung zwischen der Zapfennabe (7), die die Platte (A) trägt und den am Grundteil (1) befestigten Achszapfen (2) durch, und daher kann ein elektrischer Widerstand zwischen der Magnetplatte (A) und dem Grundteil (1) verringert werden. Aufgrund dieser Erdungselektrode (27) wird der Widerstand zwischen der Magnetplatte (A) und dem Grundteil (1) kleiner als wenige Ohm gehalten, und die Erzeugung eines Rauschens als Folge einer elektrischen Spannungsführung der Magnetplatte (A) sowie eine Beschädigung der Aufnahmefläche der Magnetplatte als Folge einer elektrischen Entladung werden verhindert. Da andererseits die Schutzplatten (15, 16) am oberen Ende des oberen Lagers (3) vorgesehen sind, um eine Labyrinthanordnung zu bilden, so wird, selbst wenn Abrieb zwischen der Erdungselektrode (27) und der Stahlkugel (27) erzeugt wird, dieser an einem Eintritt in das Lager (3) gehindert. Daher kann das Lager (3) sicher in gutem Zustand gehalten werden. Dieser Abrieb wird auch durch die vorstehend beschriebene Luftströmung veranlaßt, am Filter (31) zu haften.

Claims (12)

1. Achszapfen-Motor, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:
einen Grundteil (1);
einen Achszapfen (2), der vertikal am Grundteil befestigt ist;
eine Zapfennabe (7), die drehbar mittels Lager am Achszapfen gehalten wird, um eine Platte (A) aufzunehmen;
einen Rotor (21), der in einem vereinigten Körper mit der Zapfennabe (7) vorgesehen ist und dem Grundteil (1) gegenüberliegt; und
einen Stator (22), der an der Oberseite des Grundteils (1) gegenüberliegend dem Rotor (21) vorgesehen ist.

2. Achszapfen-Motor nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (3, 4) nebeneinanderliegend den Achszapfen (2) umgeben.

3. Achszapfen-Motor nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein Paßring (6) zwischen den Lagern (3, 4) und der Zapfennabe (7) befestigt ist.

4. Achszapfen-Motor nach Anspruch 1 oder 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (21) in einer Position unter der Zapfennabe (7) vorgesehen ist.

5. Achszapfen-Motor nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftströmungsweg (12) gebildet wird, um von der Oberseite des Grundteils (1) durch einen Raum zwischen dem Achszapfen (2) und den Lagern (3) zu einer Oberseite des Achszapfens zu führen.

6. Achszapfen-Motor nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter (31) zum Abdecken des Luftströmungsweges (12) an einem oberen Ende der Zapfennabe (7) in einem Abstandsbereich gegenüber dem Achszapfen (2) vorgesehen ist.

7. Achszapfen-Motor nach Anspruch 5 oder 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Luftströmungsweg (12) aus einem Spalt besteht, der zwischen den Lagern (3, 4) und dem Grundteil (1) liegt, und aus einer vertikalen Nut (9) die zwischen den Lagern und dem Achszapfen (2) gebildet wird.

8. Achszapfen-Motor nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (3, 4) Wälzlager sind, die innere Laufringe (8) und relativ dazu drehbare, äußere Laufringe (5) aufweisen, und ringförmige Schutzplatten (15, 16) einen ringförmigen Raum zwischen den inneren Laufringen und den äußeren Laufringen an einem oberen Ende der Lager angeordnet sind.

9. Achszapfen-Motor nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Luftströmungsweg (12) aus einem Spalt besteht, der zwischen den Lagern (3, 4) und dem Grundteil (1) gebildet wird, und aus einer vertikalen Nut (9), die zwischen den Lagern und dem Achszapfen gebildet wird.

10. Achszapfen-Motor nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß eine Erdungselektrode (27) an einem oberen Ende der Zapfennabe (7) vorgesehen ist und radial einwärts vorsteht, und daß ein Endabschnitt der Erdungselektrode in Gleitkontakt mit dem Achszapfen (2) steht.

11. Achszapfen-Motor nach Anspruch 10, ferner dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Kugel (26) in Anlage mit der Erdungselektrode (27) an einem oberen Ende des Achszapfens (2) steht.

12. Achszapfen-Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter (31) zur Abdeckung über der Erdungselektrode an einem oberen Ende der Zapfennabe (7) unter Beibelassung eines Raumes gegenüber dem Achszapfen (2) angeordnet ist.