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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Doppeldichtungslager,
das ein Paar von Dichtplatten der berührungsfreien Bauart auf mindestens
einer Seite derselben enthält,
noch spezieller ein Doppeldichtungskugellager, das für den Spindelmotor
einer Festplattenlaufwerksvorrichtung besonders geeignet ist.
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Das
in 7 gezeigte Lager enthält eine Dichtungsstruktur der
berührungsfreien
Bauart nach dem Stand der Technik.
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In
dieser Dichtungsstruktur der berührungsfreien
Bauart nach dem Stand der Technik ist mindestens an einem Ende eine
Dichtplatte 11 enthalten. Diese Dichtungsstruktur entspricht
der berührungsfreien
Bauart, bei der der äußere Umfangsrand
der Dichtplatte 11 an der Stirnfläche des äußeren Laufrings 2 befestigt
ist, wohingegen der innere Umfangsrand dieser Dichtplatte von der äußeren Umfangsfläche des
inneren Laufrings 1 getrennt ist.
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Ein
bei dem Lager der berührungsfreien
Bauart vorhandener Nachteil ist, dass innerhalb des Lagers enthaltener
Schmierstoff und Staub oder andere Verunreinigungen, die innerhalb
des Lagers erzeugt werden, dazu neigen, durch den an dem berührungsfreien
Abschnitt des Lagers vorhandenen Spalt herauszufließen, während der
innere oder der äußere Laufring
gedreht wird.
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Zur
Beseitigung des vorstehend genannten Nachteils wurden allgemein
die folgenden Gegenmaßnahmen
getroffen.
- 1. Eine der Gegenmaßnahmen
ist, den inneren Umfangsrand 12a der Dichtplatte die äußere Umfangsfläche des
inneren Laufrings 1 berühren
zu lassen, wie in 8 gezeigt.
- 2. Die andere Gegenmaßnahmen
ist, eine Öldichtung
(eine Dichtung der Berührungsbauart)
oder einen Labyrinthdichtungsmechanismus der berührungsfreien Bauart vorzusehen,
um das Ausströmen
von Staub oder Schmiermittel zu vermeiden.
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Bei
diesen Gegenmaßnahmen
liegen jedoch die folgenden Probleme oder Nachteile vor.
- 1. Für
das Lager, das eine Dichtungsstruktur der Berührungsbauart enthält, bei
der der innere Umfangsrand der Dichtplatte mit dem inneren Laufring
in Berührung
steht, sind die Probleme nachfolgend angeführt;
a) aufgrund der Reibung
zwischen den Elementen wird ein Drehmoment erzeugt;
b) an dem
Berührungsabschnitt
(insbesondere an dem inneren Umfangsrand der Dichtplatte) tritt
während der
Nutzung des Lagers Verschleiß auf.
Dies führt
zum Austreten des Fettes und zur Erzeugung von Staub oder Partikeln
aufgrund des Verschleißes;
und
c) das für
die Dichtplatte verwendete Material ist auf Gummimaterialien oder
Harzmaterialien beschränkt. Dies
führt zu
Einschränkungen
bei der Anwendung des Lagers.
- 2. Bei dem Lager, das eine Dichtungsstruktur, wie z. B. die Öldichtung
(die Dichtung der Berührungsbauart) enthält, oder
dem Lager, das eine Dichtungsstruktur der berührungsfreien Bauart enthält, wie
z.B. einen Labyrinthdichtungsmechanismus, besteht das gemeinsame
grundsätzliche
Problem, dass der zusätzliche Raum
zum Vorsehen einer derartigen Dichtungseinrichtung erforderlich
ist. Dies ist bei Geräten,
bei welchen die Miniaturisierung notwendig ist, ein größeres Problem.
Zusätzlich
werden die Herstellungskosten des Lagers ebenfalls erhöht.
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Im
Falle eines Lagers, das zur Verwendung in dem Spindelmotor der Festplattenlaufwerksvorrichtung ausgelegt
ist, wird die Funktion der Magnetplatte schwer beeinträchtigt,
wenn während
der Rotation erzeugte Verschleißpartikel
in den Magnetplattenabschnitt strömen.
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In
den letzten Jahren wurden verschiedene Dichtungseinrichtungen vorgeschlagen,
um zu verhindern, dass innerhalb des Lagers erzeugte Partikel aus
dem Lager ausströmen.
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Zwar
ist es mit diesen Dichtungseinrichtungen möglich, eine Dichtungswirkung ähnlich derjenigen
zu erzielen, die mit Lagern erreicht wird, die eine Dichtungseinrichtung
der Berührungsbauart
enthalten, aber derartige Lager können nicht verwendet werden,
da sie an dem abdichtenden Berührungsabschnitt
zwischen den Elementen Verschleißpartikel erzeugen.
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Demgemäß wurden
die folgenden Strukturen zur Abdichtung vorgesehen:
die Struktur,
bei der ein Lager, das eine Dichtplatte der berührungsfreien Bauart auf einer
Seite enthält,
zusammen mit einem zusätzlichen
Labyrinthmechanismus verwendet wird;
die Struktur, bei der
ein Lager, das eine Dichtplatte der berührungsfreien Bauart auf einer
Seite enthält,
zusammen mit einem zusätzlichen
Magnetfluid-Dichtungsmechanismus verwendet wird; und
die Struktur,
bei der ein Lager, das eine Dichtplatte der berührungsfreien Bauart auf einer
Seite enthält,
zusammen mit einem zusätzlichen
Magnetfluid-Dichtungsmechanismus und einem Labyrinthmechanismus
verwendet wird.
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Bei
diesen Strukturen ist der zusätzliche
Raum zum Einbau der zusätzlichen
Dichtungsmechanismen wie vorstehend beschrieben erforderlich.
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Zusätzlich ist
die Distanz zwischen Lagern (Lagertragweite) nicht ausreichend,
um harmonische Schwingungen auf Grund der mangelnden Rotationsgenauigkeit
der Motornabe und Steifigkeit der Anordnung zu eliminieren. Die
Stabilität
der Rotation ist nicht sichergestellt. Ferner ist es schwierig,
das Austreten von Partikeln innerhalb des Lagers in den Plattenabschnitt
nachhaltig zu verhindern.
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Demgemäß ist es
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die berührungsfreie Dichtungsfunktion
zu verbessern und sicherzustellen, indem dadurch, dass ein zusätzlicher
Labyrinthmechanismus in das Lager der herkömmlichen berührungsfreien
Bauart integriert wird, das auf einer Seite eine Dichtplatte enthält, ein
doppelter Labyrinthmechanismus vorgesehen wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrzwecklager
zu schaffen, das nicht nur als ein Lager der Bauart mit umlaufendem
inneren Laufring, sondern auch als ein Lager der Bauart mit umlaufendem äußeren Laufring
verwendet werden kann.
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Eine
abgedichtete Lageranordnung ist in dem Patent FR-A-569065 beschrieben
(das dem Oberbegriff von Anspruch 1 zugrundeliegt). Während die
in 19 der FR-A-569065 dargestellte
Lageranordnung die in dem Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegten
Merkmale enthält,
ist ein ungesicherter Umfangsrand jeder Dichtplatte lediglich axial
von einer benachbarten Umfangsfläche
eines zugehörigen
inneren oder äußeren Laufringelements
beabstandet, was dazu führt,
dass eine nicht befriedigende Abdichtung erreicht wird.
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Gemäß der Erfindung
wird somit ein Doppeldichtungslager gemäß Anspruch 1 geschaffen.
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Die
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Lagers
werden nachfolgend wie folgt beschrieben.
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Erste Ausführungsform
der Erfindung
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Der äußere Umfangsrand
der inneren Dichtplatte ist an einer inneren Schulter des äußeren Laufrings befestigt,
wobei ein geringfügiger
Abstand zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte und einer
inneren Schulter des inneren Laufrings vorhanden ist. Somit wird
verhindert, dass die Dichtplatte und der innere Laufring miteinander
in Berührung
kommen und eine Labyrinthdichtungsfunktion kann erzielt werden.
Der innere Umfangsabschnitt der äußeren Dichtplatte
wird durch einen beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter des inneren
Laufrings befestigt, wobei ein geringfügiger Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche der Dichtplatte
und der äußeren Schulter
des äußeren Laufrings
verbleibt, um so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der äußere Laufring
miteinander in Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden.
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Zweite Ausführungsform
der Erfindung
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Der
innere Umfangsabschnitt der inneren Dichtplatte ist mit einem beliebigen
Klebstoff an der inneren Schulter des inneren Laufrings befestigt,
wobei ein geringfügiger
Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Dichtplatte und der inneren Schulter des äußeren Laufrings verbleibt,
um so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der äußere Laufring
miteinander in Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden. Der äußere Umfangsabschnitt
der äußeren Dichtplatte
ist mit einem beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter des äußeren Laufrings
befestigt, wobei ein geringfügiger
Abstand zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte und der äußeren Schulter
des inneren Laufrings verbleibt, um so zu verhindern, dass die Dichtplatte
und der innere Laufring miteinander in Berührung kommen. Auf diese Weise
kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt werden.
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Dritte Ausführungsform
der Erfindung
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Der äußere Umfangsabschnitt
der inneren Dichtplatte ist durch einen beliebigen Klebstoff an
der inneren Schulter des äußeren Laufrings
befestigt, wobei ein geringfügiger
Abstand zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte und der
inneren Schulter des inneren Laufrings verbleibt, um so zu verhindern,
dass die Dichtplatte und der innere Laufring miteinander in Berührung kommen.
Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt werden.
Der äußere Umfangsabschnitt
der äußeren Dichtplatte
ist ebenfalls durch einen beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter
des äußeren Laufrings
befestigt, wobei ein geringfügiger
Abstand zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte und der äußeren Schulter
des inneren Laufrings verbleibt, um so zu verhindern, dass die Dichtplatte
und der innere Laufring miteinander in Berührung kommen. Auf diese Weise
kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt werden.
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Vierte Ausführungsform
der Erfindung
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Der
innere Umfangsabschnitt der inneren Dichtplatte ist durch einen
beliebigen Klebstoff an der inneren Schulter des inneren Laufrings
befestigt, wobei ein geringfügiger
Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Dichtplatte und der äußeren Schulter
des inneren Laufrings verbleibt, um so zu verhindern, dass die Dichtplatte
und der äußere Laufring
miteinander in Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden. Der innere Umfangsabschnitt der äußeren Dichtplatte wird ebenfalls
durch einen beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter des inneren
Laufrings befestigt, wobei ein geringfügiger Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Dichtplatte und der äußeren Schulter
des äußeren Laufrings
verbleibt, um so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der äußere Laufring
miteinander in Berührung kommen.
Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt werden.
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Vorteile der
vorliegenden Erfindung
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Die
folgenden Vorteile können
durch ein Paar von Dichtplatten der berührungsfreien Bauart erzielt werden,
die in den Endabschnitt oder die Endabschnitte des Lagers selbst
integriert sind.
- a) Die Dichtwirkung wird im
Vergleich zu dem Lager nach dem Stand der Technik, das nur eine
Dichtplatte der berührungsfreien
Bauart enthält,
beträchtlich
verbessert.
- b) Das Austreten von in dem Lager enthaltenem Schmierfett durch
den berührungsfreien
Abschnitt der Dichtplatte kann vermieden werden und die Auswirkung
auf die Lagerrotation kann verbessert werden.
- c) Der herkömmlicherweise
benötigte
Raum zum Einbau der Labyrinthdichtung zusätzlich zu dem Lager wird nicht
mehr benötigt.
- d) Das das erfindungsgemäße Lager
verwendende Gerät
kann kompakt ausgeführt
werden, der für
das Lager benötigte
Einbauraum kann reduziert werden und die Kosten für die Herstellung
des Gerätes
können gesenkt
werden.
- e) Es ist möglich,
das Lager gemäß vorliegender
Erfindung als Ersatz für
das Lager der Berührungsbauart nach
dem Stand der Technik zu verwenden, um die Zuverlässigkeit
zu verbessern.
- f) In dem Fall, dass das Doppeldichtungslager gemäß vorliegender
Erfindung in den Motor einer Festplattenlaufwerksvorrichtung eingebaut
ist, wird mittels der Labyrinthdichtungsfunktion des Lagers verhindert, dass
Partikel innerhalb des Lagers in die Magnetplatte fließen. In
diesem Zusammenhang ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche
Labyrinthdichtung und/oder eine Magnetfluiddichtung vorzusehen.
Ferner ist es auch möglich,
die Lagertragweite zu erhöhen.
Zusammenfassend können
die Nachteile oder Probleme, die bei dem Lager nach dem Stand der
Technik auftraten, durch die vorliegende Erfindung endgültig beseitigt werden.
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann
für das
Gebiet der vorliegenden Erfindung durch das Studium der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich,
in denen:
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1 eine
Draufsicht auf ein Doppeldichtungslager gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Längsschnittansicht
ist, die das in 1 gezeigte Doppeldichtungslager
zeigt;
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3 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Doppeldichtungslager gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Doppeldichtungslager gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Doppeldichtungslager gemäß der vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
perspektivische Ansicht ist, die ringförmige Dichtplatten zeigt, die
zum Einbau in ein Doppeldichtungslager der vorliegenden Erfindung
ausgelegt sind;
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7 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Lager der berührungsfreien
Bauart nach dem Stand der Technik zeigt;
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8 eine
Längsschnittansicht
ist, die das Lager der Berührungsbauart
nach dem Stand der Technik zeigt.
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Die
erste Ausführungsform
des Lagers gemäß vorliegender
Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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Der
Aufbau des in diesen Figuren gezeigten Lagers enthält einen
radial inneren Laufring 1, einen radial äußeren Laufring 2 und
Wälzkörper, wie
z. B. Kugeln 3, die mittels eines Käfigs 4 zwischen dem
inneren und dem äußeren Laufring
gehalten sind. Jeder axiale Seitenabschnitt des inneren Laufrings 1 ist
mit einer abgestuften Kontur versehen, die eine radial innere Schulter 1a mit
einem kleineren Durchmesser und eine radial äußere Schulter 1b mit
einem größeren Durchmesser
einschließt.
Jeder axiale Seitenabschnitt des äußeren Laufrings 2 ist
ebenfalls mit einer abgestuften Kontur versehen, die eine radial
innere Schulter 2a mit kleinerem Durchmesser und eine radial äußere Schulter 2b mit
größerem Durchmesser
einschließt.
Jeder Seitenabschnitt des Lagers ist so ausgelegt, dass er durch
ein Paar von ringförmigen
Dichtplatten 5 und 6 geschlossen wird, wie sie
in 6 gezeigt sind. Jede dieser Platten 5 und 6 ist
mit einer zentralen Öffnung 5a bzw. 6a versehen.
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In
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 2 gezeigt
ist, ist der radial äußere Umfangsabschnitt
der axial inneren Dichtplatte 5 durch einen beliebigen
Klebstoff an der inneren Schulter 2a des äußeren Laufrings 2 befestigt,
wobei ein geringfügiger
Abstand (a) zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte 5 und
der inneren Schulter 1a des inneren Laufrings 1 bleibt.
Auf diese Weise wird verhindert, dass die Dichtplatte und der innere
Laufring miteinander in Berührung
kommen und eine Labyrinthdichtungsfunktion kann erzielt werden.
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Der
radial innere Umfangsabschnitt der axial äußeren Dichtplatte 6 ist
durch einen beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter 1b des
inneren Laufrings 1 befestigt, wobei ein geringfügiger Abstand
(b) zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Dichtplatte 6 und der äußeren Schulter 2b des äußeren Laufrings 2 verbleibt, um
so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der äußere Laufring miteinander in
Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden.
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In
der Struktur des Lagers gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 3 gezeigt
ist, ist ein innerer Umfangsabschnitt der inneren Dichtplatte 5 durch
einen beliebigen Klebstoff an der inneren Schulter 1a des
inneren Laufrings 1 befestigt, wobei ein geringfügiger Abstand
(c) zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Dichtplatte 5 und der inneren Schulter 2a des äußeren Laufrings 2 verbleibt,
um so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der äußere Laufring
miteinander in Berührung
kommen. Auf diese Weise kann eine Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden. Der äußere Umfangsabschnitt
der äußeren Dichtplatte 6 ist
mit einem beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter 2b des äußeren Laufrings 2 befestigt,
wobei ein geringfügiger
Abstand (d) zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte 6 und
der äußeren Schulter 1b des
inneren Laufrings 1 verbleibt, um so zu verhindern, dass
die Dichtplatte und der äußere Laufring
miteinander in Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden.
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In
der Struktur des Lagers gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 4 gezeigt
ist, ist der äußere Umfangsabschnitt
der inneren Dichtplatte 5 durch einen beliebigen Klebstoff an
der inneren Schulter 2a des äußeren Laufrings 2 befestigt,
wobei ein geringfügiger
Abstand (a) zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte 5 und
der inneren Schulter 1a des inneren Laufrings 1 verbleibt,
um so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der innere Laufring
miteinander in Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden.
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Der äußere Umfangsabschnitt
der äußeren Dichtplatte 6 ist
ebenfalls mit einem beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter 2b des äußeren Laufrings 2 befestigt,
wobei ein geringfügiger
Abstand (d) zwischen der inneren Umfangsfläche der Dichtplatte 6 und
der äußeren Schulter 1b des
inneren Laufrings 1 verbleibt, um so zu verhindern, dass
die Dichtplatte und der innere Laufring miteinander in Berührung kommen.
Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt werden.
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In
der Struktur des Lagers gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 5 gezeigt
ist, ist der innere Umfangsabschnitt der inneren Dichtplatte 5 durch
einen beliebigen Klebstoff an der inneren Schulter 1a des
inneren Laufrings 1 befestigt, wobei ein geringfügiger Abstand
(c) zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Dichtplatte 5 und der inneren Schulter 2a des äußeren Laufrings 2 verbleibt,
um so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der äußere Laufring
miteinander in Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden.
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Der
innere Umfangsabschnitt der äußeren Dichtplatte 6 ist
ebenfalls durch einen beliebigen Klebstoff an der äußeren Schulter 1b des
inneren Laufrings 1 befestigt, wobei ein geringfügiger Abstand
(b) zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Dichtplatte 6 und der äußeren Schulter 2b des äußeren Laufrings 2 verbleibt, um
so zu verhindern, dass die Dichtplatte und der äußere Laufring miteinander in
Berührung
kommen. Auf diese Weise kann die Labyrinthdichtungsfunktion erzielt
werden.
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Obgleich
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ein Paar einer
inneren und einer äußeren Dichtplatte 5 und 6 so
ausgelegt ist, dass es auf beiden Seiten des Lagerkörpers vorgesehen
wird, können
diese Dichtplatten auch an einer Seite des Lagerkörpers vorgesehen
sein. In diesem Fall kann die gegenüberliegende Seite des Lagerkörpers mit
einer Lage einer Dichtplatte der Berührungsbauart oder der berührungsfreien
Bauart versehen sein oder es sind keine Platten vorgesehen.
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In
den dargestellten Ausführungsformen
sind die Wälzkörper als
Kugeln eines Kugellagers dargestellt. Es können jedoch auch (im Falle
eines Rollenlagers) Rollen verwendet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung
gleichermaßen
auf ein Nadellager und ein Fluidgleitlager angewandt werden.
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Das
erfindungsgemäße Lager
kann in vielen Arten von Motoren angewandt werden. Insbesondere kann
das Lager gemäß vorliegender
Erfindung als Lager für
einen Motor einer Festplattenlaufwerksvorrichtung verwendet werden
oder als Lager für
die Schwenkachse des Schwingarms der Festplattenlaufwerksvorrichtung.
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Während hier
bestimmte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erläutert
und beschrieben wurden, ist es für
den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne den Schutzumfang der Erfindung gemäß der Definition durch die Patentansprüche zu verlassen.
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In
den zugehörigen
Patentansprüchen
sind die Ausführungsformen
wie folgt von den Patentansprüchen
abgedeckt:
| Patentanspruch | Fig. |
| 1 | 2
bis 5 |
| 2 | 2
und 4 |
| 3 | 2 |
| 4 | 4 |
| 5 | 3
und 5 |
| 6 | 3 |
| 7 | 5 |