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Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen
Lagerzusammenbau, welcher einen Schwenkarm eines
Festplattenlaufwerks trägt.
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Ein Festplattenlaufwerk nach dem Stand der Technik, wie
in Fig. 3 und 4 dargestellt, umfasst eine Magnetscheibe
11, welche zur Drehung durch einen Motor M angetrieben
wird, und einen Schwingarm (oder Kopfarm) 13, welcher am
Ende davon einen Magnetkopf 12 zum Schreiben von Daten
auf die Scheibe 13 bei einer vorbestimmten Position davon
und Ablesen von Daten von der Scheibe 13 bei einer
gegebenen Position davon trägt.
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Der Schwingarm 13 weist eine Stange auf, welche durch
einen mehrteiligen Lagerzusammenbau, der zwei
Kugellagereinheiten verwendet, drehbar getragen wird. Wie
in Fig. 5 dargestellt, umfasst ein Lagerzusammenbau nach
dem Stand der Technik zum Tragen des Schwingarms zwei
Kugellagereinheiten A und B und einen hülsenähnlichen
Abstandhalter C. Diese Bauteile des Lagerzusammenbaus
werden getrennt hergestellt und dem Benutzer, z. B. dem
Hersteller von Festplattenlaufwerken oder dem Hersteller
von Schwingarmen, geliefert, um auf einer Welle D
montiert zu werden.
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Mit anderen Worten, bei dem herkömmlichen
Lagerzusammenbau zum Tragen eines Schwingarms muss der
Benutzer die beiden Kugellagereinheiten auf der Welle
getrennt durch den Abstandhalter montieren. Das wirft die
folgenden Probleme auf.
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(a) Die Welle muss so hergestellt werden, dass der
Innendurchmesser der inneren Laufringe der
Kugellagereinheiten abgestimmt ist. Außerdem ist
ihre Starrheit Einschränkungen unterworfen.
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(b) Der Abstandhalter muss hochgenau mit parallelen und
flachen gegenüberliegenden Fertigstirnflächen
hergestellt werden.
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(c) Es ist notwendig, gleichförmigen Kontakt zwischen
den gegenüberliegenden Stirnflächen des
Abstandhalters und den entsprechenden Stirnflächen
der äußeren Laufringe der Kugellagereinheiten
bereitzustellen, wodurch eine hochgenaue
Feinbearbeitung erforderlich ist.
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Aus den oben erwähnten Gründen ist der Zusammenbau durch
den Benutzer nicht leicht zu montieren.
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Ein weiterer Lagerzusammenbau nach dem Stand der Technik
zur Verwendung in einem Festplattenwerk eines Computers
wird im Patent US 5,341,569 (worauf der Oberbegriff von
Patentanspruch 1 basiert) beschrieben.
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Der Lagerzusammenbau umfasst eine abgestufte Welle mit
einem Abschnitt größeren Durchmessers mit einer inneren
Laufringnut, welche direkt darin ausgebildet ist, und
einem Abschnitt kleineren Durchmessers, auf dem ein
innerer Laufring mit einer weiteren inneren Laufringnut,
welche darin ausgebildet ist, befestigt ist. Eine Reihe
von Kugeln läuft zwischen jeder inneren Laufringnut und
einer verbundenen äußeren Laufringnut, die in einer
inneren Fläche eines einteiligen äußeren Laufrings,
welcher die Welle umgibt, ausgebildet ist. Die inneren
Laufringnuten müssen in Bezug aufeinander sehr genau in
dem einteiligen äußeren Laufring angeordnet sein.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines
mehrteiligen Lagerzusammenbaus, welcher die oben
erörterten Probleme angeht. Es ist ein Vorteil der
vorliegenden Erfindung, dass der Zusammenbau durch einen
Hersteller von Festplattenlaufwerken direkt für einen
Schwingarm eines Festplattenlaufwerks verwendet werden
kann.
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Gemäß der Erfindung wird eine Kombination für eine
Einrichtung eines Festplattenlaufwerks bereitgestellt,
welche einen mehrteiligen Lagerzusammenbau und einen
Schwenkarm eines Festplattenlaufwerks mit einer Nabe
umfasst, welche an dem mehrteiligen Lagerzusammenbau
angebracht ist und mittels eines Haftstoffs daran
gesichert ist, wobei der mehrteilige Lagerzusammenbau
umfasst:
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eine abgestufte Welle mit einem ersten Abschnitt mit
einem größeren Durchmesser als ein zweiter Abschnitt,
wobei der Abschnitt mit dem größeren Durchmesser eine
innere Laufringnut aufweist, welche direkt in einem
äußeren Umfang davon ausgebildet ist;
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einen ersten äußeren Laufring, welcher die abgestufte
Welle umgibt und eine äußere Laufringnut aufweist, welche
direkt in einem inneren Umfang eines Abschnitts
benachbart zu einem Ende davon ausgebildet ist;
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eine erste Mehrzahl von Kugeln, welche in der inneren
Laufringnut, welche direkt in dem Abschnitt mit dem
größeren Durchmesser ausgebildet ist, aufgenommen werden
und in der äußeren Laufringnut, welche in dem ersten
äußeren Laufring ausgebildet ist, gehalten werden; und
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eine Mehrzahl von zweiten Kugeln, welche in einer inneren
Laufringnut, welche in einem inneren Laufring ausgebildet
ist, der auf dem Abschnitt kleineren Durchmessers der
abgestuften Welle angebracht ist, aufgenommen werden und
in einer äußeren Laufringnut gehalten werden,
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dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Laufringnut,
welche die zweiten Kugeln hält, direkt in einem inneren
Umfang eines anderen zweiten äußeren Laufrings
ausgebildet ist, welcher zusammen mit dem ersten äußeren
Laufring ein mehrteiliges Element bildet, wobei einer der
äußeren Laufringe hülsenähnlich ist und den anderen
Laufring benachbart zu einem gegenüberliegenden Ende
vorgesehen hat, welches dem benachbart ist, zu welchem
seine äußere Laufringnut ausgebildet ist.
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Vorzugsweise weist der innere Laufring, welcher auf dem
Abschnitt kleineren Durchmessers der abgestuften Welle
angebracht ist, einen Außendurchmesser auf, der gleich
dem Außendurchmesser des Abschnitts größeren Durchmessers
der abgestuften Welle ist, so dass alle Kugeln denselben
Durchmesser haben.
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Vorzugsweise weisen die äußeren Laufringe gleiche Außen-
und Innendurchmesser auf, so dass alle Kugeln denselben
Durchmesser haben.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
exemplarisch beschrieben, wobei:
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Fig. 1 eine Schnittansicht ist, welche ein erstes
Ausführungsbeispiel des mehrteiligen Lagerzusammenbaus
gemäß der Erfindung darstellt;
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Fig. 2 eine Schnittansicht ist, welche ein zweites
Ausführungsbeispiel des mehrteiligen Lagerzusammenbaus
gemäß der Erfindung darstellt;
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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, welche ein
Festplattenlaufwerk darstellt;
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Fig. 4 eine Schnittansicht ist, welche einen Schwingarm
darstellt, welcher durch einen mehrteiligen
Lagerzusammenbau gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung
getragen wird; und
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Fig. 5(a) und 5(b) Schnittansichten sind, welche
einen Lagerzusammenbau zum Tragen eines Schwingarms
darstellen, wobei Fig. 5(a) Kugellagereinheiten und
einen hülsenähnlichen Abstandhalter darstellt, bevor sie
montiert werden, und Fig. 5(b) die Kugellagereinheiten
und den hülsenähnlichen Abstandhalter darstellt, nachdem
sie auf einer Welle montiert wurden.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein erstes
Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, in
welchem die abgestufte Welle 1 einen ersten Abschnitt 1a
mit einem größeren Durchmesser als ein zweiter Abschnitt
1b aufweist, wobei der Abschnitt 1a mit dem größeren
Durchmesser eine innere Laufringnut 2a aufweist, welche
direkt im inneren Umfang davon ausgebildet ist.
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Ein äußerer Laufring 3 wird auf dem Abschnitt 1a größeren
Durchmessers der abgestuften Welle 1 mit einer Mehrzahl
von Kugeln 4 montiert, welche zwischen einer äußeren
Laufringnut 2b, die in seinem inneren Umfang ausgebildet
ist, und der inneren Laufringnut 2a, die im Abschnitt 1a
mit dem größeren Durchmesser ausgebildet ist, vorgesehen
sind.
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Ein hülsenähnlicher äußerer Laufring 5 umgibt die
abgestufte Welle 1 und weist eine äußere Laufringnut 6b
auf, welche direkt im inneren Umfang seines äußeren
Endabschnitts (d. h., einem oberen Endabschnitt in Fig. 1)
ausgebildet ist. Der hülsenähnliche äußere Laufring 5
wird auf der abgestuften Welle 1 mit einer Mehrzahl von
Kugeln 8a montiert, welche vorgesehen sind zwischen der
äußeren Laufringnut 6b und einer inneren Laufringnut 6a,
die im äußeren Umfang eines inneren Laufrings 7a
ausgebildet ist, welcher auf dem Abschnitt 1b kleineren
Durchmessers der abgestuften Welle 1 angebracht wird.
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Der innere Laufring 7a, welcher auf dem Abschnitt 1b
kleineren Durchmessers der abgestuften Welle 1 angebracht
wird, weist einen Außendurchmesser auf, welcher gleich
dem Außendurchmesser des Abschnitts 1a größeren
Durchmessers der abgestuften Welle 1 ist, so dass die
Kugeln 4 und 8a denselben Durchmesser haben.
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Bei der Bildung des Zusammenbaus wird am Anfang der
innere Laufring 7a zum Beispiel verschiebbar auf dem
Abschnitt 1b kleineren Durchmessers der abgestuften Welle
1 angebracht. Dann wird auf die äußere Stirnfläche (d. h.,
die obere Stirnfläche in Fig. 1) des inneren Laufrings 7a
eine angemessene Vorspannung angelegt und wird der innere
Laufring 7a in diesem Zustand mittels eines Haftstoffs am
Abschnitt 1b kleineren Durchmessers der abgestuften Welle
1 gesichert. Auf diese Weise werden der äußere Laufring
3, der hülsenähnliche äußere Laufring 5 und der innere
Laufring 7a auf der abgestuften Welle 1 montiert.
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Bei diesem Aufbau sind der hülsenähnliche äußere Laufring
5 und der äußere Laufring 3 zu einem mehrteiligen Element
vereinigt, während der äußere Laufring 3, der
hülsenähnliche äußere Laufring 5 und der innere Laufring
7a auf der abgestuften Welle 1 montiert sind.
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Wie in Fig. 4 dargestellt, steht die abgestufte Welle 1
des mehrteiligen Lagerzusammenbaus, welcher auf diese
Weise erhalten wird, von der Basis eines
Festplattenlaufwerks durch Sichern der Stange ihres
Abschnitts 1a mit dem größeren Durchmesser an der Basis
vor. Dann wird eine Nabe 14 einer Stange eines
Schwingarms 13 an dem mehrteiligen Lagerzusammenbau
angebracht und mittels eines Haftstoffs daran gesichert.
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Der Schwingarm 13, welcher auf diese Weise auf dem
mehrteiligen Lagerzusammenbau befestigt wird, ist drehbar
um denselben.
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Fig. 2 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar. Auch in diesem Ausführungsbeispiel hat der
Abschnitt 1a größeren Durchmessers der abgestuften Welle
1 die innere Laufringnut 2a direkt im äußeren Umfang
davon ausgebildet.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist ein hülsenähnlicher
äußerer Laufring 5, welcher die abgestufte Welle 1
umgibt, eine äußere Laufringnut 2c auf, welche direkt im
inneren Umfang eines Endabschnitts (d. h., eines unteren
Endabschnitts in Fig. 2) davon ausgebildet ist. Die
Kugeln 4 sind zwischen der äußeren Laufringnut 2c und der
inneren Laufringnut 2a des Abschnitts 1a mit dem größeren
Durchmesser vorgesehen.
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Eine Kugellagereinheit 7, welche einen inneren und einen
äußeren Laufring 7a und 7b, sowie eine Mehrzahl von
Kugeln 8b, welche dazwischen vorgesehen sind, aufweist,
hat den inneren Laufring 7a am Abschnitt 1b kleineren
Durchmessers der abgestuften Welle 1 angebracht und
gesichert.
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Der innere Laufring 7a der Kugellagereinheit 7 weist
einen Außendurchmesser auf, welcher gleich dem
Außendurchmesser des Abschnitts 1a größeren Durchmessers
der abgestuften Welle 1 ist, und der äußere Laufring 7b
weist Außen- und Innendurchmesser auf, welche gleich den
Außen- bzw. Innendurchmessern des hülsenähnlichen äußeren
Laufrings 5 sind, so dass die Kugeln 4 und 8b denselben
Durchmesser haben.
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Bei der Bildung des Zusammenbaus wird am Anfang der
innere Laufring 7a der Kugellagereinheit 7 zum Beispiel
verschiebbar auf dem Abschnitt 1b kleineren Durchmessers
der abgestuften Welle 1 angebracht. Dann wird an die
äußeren Stirnfläche (d. h., die obere Stirnfläche in Fig.
2) des inneren Laufrings 7a eine angemessene Vorspannung
angelegt und wird der innere Laufring 7a in diesem
Zustand mittels eines Haftstoffs am Abschnitt 1b
kleineren Durchmessers der abgestuften Welle 1 gesichert.
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Auf diese Weise werden der hülsenähnliche äußere Laufring
5 und der äußere Laufring 7b der Kugellagereinheit 7
einstückig gemacht, um ein mehrteiliges Element zu sein,
und der hülsenähnliche äußere Laufring 5 und die inneren
und äußeren Laufringe 7a und 7b der Kugellagereinheit 7
werden auf der abgestuften Welle 1 montiert.
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Wie bereits erwähnt, steht die abgestufte Welle des
mehrteiligen Lagerzusammenbaus, welcher auf diese Weise
erhalten wird, von einer Basis eines Festplattenlaufwerks
durch Sichern der Stange ihres Abschnitts mit dem
größeren Durchmesser an der Basis vor, und wird dann eine
Nabe 14 einer Stange eines Schwingarms 13 an dem
mehrteiligen Lagerzusammenbau angebracht und mittels
eines Haftstoffs daran gesichert.
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Obwohl in den oben erwähnten ersten und zweiten
Ausführungsbeispielen die Kugeln, welche verwendet
wurden, alle denselben Durchmesser hatten, ist es
möglich, Kugeln mit verschiedenen Durchmessern auf den
Seiten der Abschnitte 1a und 1b größeren bzw. kleineren
Durchmessers der abgestuften Welle 1 zu verwenden.
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Bei dem mehrteiligen Lagerzusammenbau für einen
Schwingarm, welcher aufgebaut ist, wie vorstehend
beschrieben, sind die folgenden vorteilhaften Funktionen
und Wirkungen erhältlich.
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(1) Da die Bauteile des mehrteiligen Lagerzusammenbaus,
d. h., der hülsenähnliche äußere Laufring oder
Abstandhalter, der innere Laufring, der äußere Laufring,
die Kugeln und die Welle alle durch den Hersteller von
Lagerzusammenbauten montiert werden, muss der Benutzer
keines dieser Bauteile montieren und kann der mehrteilige
Lagerzusammenbau leicht und zuverlässig auf einem
Schwingarm eines Festplattenlaufwerks durch Anbringen der
Schwingarmstangennabe 14 daran und Sichern derselben
mittels eines Haftstoffs montiert werden.
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(2) Da der Abschnitt größeren Durchmessers der
abgestuften Welle im Lagerzusammenbau die innere
Laufringnut direkt in seinem äußeren Umfang ausgebildet
hat, ist der herkömmliche innere Laufring unnötig und
wird dementsprechend der Durchmesser der Welle teilweise
vergrößert, wodurch eine abgestufte Welle erzeugt wird,
welche daher eine größere Starrheit aufweist.
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(3) Es wird nur eine einzige herkömmliche
Kugellagereinheit und infolgedessen nur ein einziger
innerer Laufring benötigt und es ist möglich, einen
Lagerzusammenbau mit einer reduzierten Zahl von Bauteilen
bereitzustellen.
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(4) In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der
Erfindung dient der hülsenähnliche äußere Laufring auch
als ein Abstandhalter und ist der herkömmliche
Abstandhalter unnötig, weshalb eine Reduktion der Zahl
von Bauteilen ermöglicht wird.
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(5) Der hülsenähnliche äußere Laufring wird durch den
Hersteller von Lagerzusammenbauten hochgenau hergestellt,
wodurch die Genauigkeit des gesamten Zusammenbaus erhöht
wird.